giao trinh cung cap dien

Cách ly các bộ phận hoặc thiết bị cần sửa chữa ra khối mạng ñang có ñiện áp ñể tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng. Vì vậy ở nơi cần sửa chữa luôn nên ñặt cầu dao cách ly ngoài các thiế[r]

TRƯỜNG ðẠI HỌC QUI NHƠN KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ

-o0o -

TRƯƠNG MINH TẤN

GIÁO TRÌNH

HỆ THỐNG CUNG CẤP ðIỆN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ðẦU

Chương 1: NHỮNG VẤN ðỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ðIỆN

1.1 Khái niệm hệ thống ñiện

1.2 Những yêu cầu ñối với phương án cung cấp ñiện

1.3 Một số ký hiệu thường dùng

Chương 2: PHỤ TẢI ðIỆN

2.1 Phụ tải ñiện

2.2 ðồ thị phụ tải

2.3 Các ñại lượng vật lý phụ tải điện 13 2.4 Các phương pháp tính phụ tải tính tốn 16

2.5 Phụ tải tính tốn tồn xí nghiệp 20

2.6 Biểu đồ phụ tải 21

Chương 3: TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ

CUNG CẤP ðIỆN 23

3.1 Mục đích, u cầu 23

3.2 Phương pháp tính tốn so sánh kinh tế - kỹ thuật 23 3.3 Tính tốn kinh tế - kỹ thuật cải tạo 25

Chương 4: SƠ ðỒ CUNG CẤP ðIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 27

4.1 Cấp ñiện áp 27

4.2 Nguồn ñiện 29

4.3 Sơ ñồ nối dây mạng ñiện cao áp 29

4.4 Sơ ñồ nối dây mạng ñiện hạ áp, mạng phân xưởng 31

4.5 Trạm biến áp 33

Chương 5: TÍNH TỐN ðIỆN TRONG MẠNG ðIỆN ðỊA PHƯƠNG 47 5.1 Tổn thất cơng suất điện đường dây mạng điện 47

5.1.1 ðường dây có phụ tải 47

5.1.2 ðường dây cung cấp cho nhiều phụ tải 47 5.1.3 Tổn thất cơng suất đường dây có phụ tải phân bố ñều 49

5.1.4 Tổn thất ñiện ñường dây 49

Chương 6: LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG MẠNG ðIỆN

ðỊA PHƯƠNG 72

6.1 Khái niệm chung 72

6.2 Lựa chọn tiết diện dây khơng cáp theo điều kiện phát nóng 72 6.3 Lựa chọn tiết diện dây cáp theo ñiều kiện tổn thất ñiện áp cho phép 74 6.4 Lựa chọn tiết diện dây theo ñiều kiện phí tổn kim loại màu 76 6.5 Lựa chọn tiết diện dây theo mật ñộ dòng ñiện kinh tế 81 6.6 Lựa chọn tiết diện dây mạng kín 84

Chương 7: LỰA CHỌN THIẾT BỊ ðIỆN 89

7.1 Khái niệm chung 89

7.2.Tính tốn ngắn mạch hệ thống cung cấp ñiện 89 7.3 Lựa chọn thiết bị tham số theo ñiều kiện làm việc lâu dài 93

7.4 Kiểm tra thiết bị ñiện 94

7.5 Lựa chọn máy cắt ñiện 96

7.6 Chọn kiểm tra máy cắt phụ tải 97

7.7 Chọn kiểm tra dao cách ly 97

7.8 Chọn kiểm tra cầu chì 97

7.9 Lựa chọn kiểm tra sứ cách ñiện 99

7.10 Chọn kiểm tra máy biến dòng BI 100

7.11 Chọn kiểm tra máy biến ñiện áp BU 101

7.12 Lựa chọn dẫn ñiện 102

7.12 Lựa chọn kiểm tra thiết bị có điện áp đến 1000V 103

Chương 8: TIẾT KIỆM ðIỆN NĂNG 103

8.1 Những vấn ñề chung 106

8.2 Một số biện pháp bù 122

Chương 9: NỐI ðẤT VÀ CHỐNG SÉT 122

9.1 Khái niệm nối ñất 116

9.2 Cách thực tính tốn trang bị nối đất 118

LỜI NÓI ðẦU

Tài liệu giảng tác giả môn học “Hệ thống cung cấp ñiện” cho sinh viên ngành ðiện kỹ thuật

Tài liệu gồm chương:

Chương 1: Những vấn ñề chung hệ thống cung cấp ñiện Chương 2: Phụ tải điện

Chương 3: Tính toán kinh tế kỹ thuật thiết kế cung cấp ñiện Chương 4: Sơ ñồ cung cấp ñiện trạm biến áp

Chương 5: Tính tốn điện mạng ñiện ñịa phương

Chương 6: Lựa chọn tiết diện dây dẫn mạng ñiện ñịa phương Chương 7: Lựa chọn thiết bị ñiện

Chương 8: Tiết kiệm ñiện Chương 9: Nối ñất chống sét

Mục ñích tác giả viết tài liệu ñơn giản mong muốn cung cấp cho bạn sinh viên ñang theo học ngành ðiện kỹ thuật, thêm tài liệu bổ trợ cho việc học kỹ, hiểu giảng hỗ trợ việc tự học sinh viên cho bạn ñọc quan tâm ñến vấn ñề Do hạn chế thời lượng dành cho mơn học này, nội dung chưa thõa mãn yêu cầu ñộc giả

Tài liệu hồn thành nhờ cổ vũ, khuyến khích tạo ñiều kiện thuận lợi ñồng nghiệp Bộ mơn Kỹ thuật điện, khoa Kỹ thuật & Công nghệ, Trường ðại học Qui Nhơn, nơi tác giả ñang công tác Tác giả xin ñược gửi lời cảm ơn chân thành

Mặc dù ñã nổ lực, song khơng thể khơng có thiếu sót Do ñó tác giả hoan nghênh ý kiến góp ý sửa đổi, bổ sung thêm bạn đọc để hồn thiện tài liệu Thư góp ý xin gửi về:

Trường ðại học Qui Nhơn

Chương

NHỮNG VẤN ðỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ðIỆN 1.1 Khái niệm hệ thống ñiện

- Hệ thống ñiện bao gồm nhà máy ñiện, trạm biến áp, ñường dây tải ñiện thiết bị khác (như thiết bị ñiều khiển, tụ bù, thiết bị bảo vệ…) ñược nối liền với thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối cung cấp ñiện ñến tận hộ dùng điện, hình 1.1

Hình 1.1

- Hệ thống cung cấp ñiện bao gồm khâu phân phối; truyền tải cung cấp ñiện ñến hộ tiêu thụ ñiện

- ðặc ñiểm trình sản xuất phân phối điện năng:

+ Khác với hầu hết sản phẩm, ñiện ñược sản xuất ra, nói chung khơng tích trữ (trừ vài trường hợp đặc biệt với cơng suất nhỏ pin, ac qui ).Tại thời điểm ln ln phải ñảm bảo cân lượng ñiện sản xuất tiêu thụ có kể đến tổn thất khâu truyền tải ðiều cần phải ñược quán triệt khâu thiết kế, qui hoạch, vận hành ñiều ñộ hệ thống ñiện, nhằm giữ vững chất lượng ñiện (u f)

+ Các trình ựiện xảy nhanh.Chẳng hạn sóng ựiện từ lan tuyền dây dẫn với tốc ựộ lớn xấp sỉ tốc ựộ ánh sáng 30.000.000 km/s (quá trình ngắn mạch, sóng sét lan truyền lan truyền) đóng cắt thiết bị bảo vệ vvẦựều phải xảy vòng nhỏ 1/10 giây → cần thiết ựể thiết kế, hiệu chỉnh thiết bị bảo vệ

- ðể nghiên cứu, qui hoạch phát triển hệ thống ñiện ñể quản lý, vận hành, hệ thống ñiện ñược phân chia thành hệ thống tương ñối ñộc lập với nhau:

+ Về mặt quản lý:

• Các nhà máy điện nhà máy điện tự quản lý

• Lưới điện hệ thống cao áp siêu cao áp (≥ 220kV) trạm khu vực công ty truyền tải quản lý

• Lưới truyền tải phân phối cơng ty lưới điện quản lý, sở ñiện

+ Về mặt qui hoạch:

• Nguồn điện, lưới hệ thống, trạm khu vực ñược qui hoạch tổng sơ ñồ

• Lưới truyền tải phân phối ñược qui hoạch riêng + Về mặt điều độ:

• ðiều độ trung ương: Gồm phận

→ Bộ phận huy vận hành làm nhiệm vụ theo dõi ñiều khiển trực tiếp hoạt ñộng hệ thống ñiện, huy điều độ cấp thực chương trình hoạt ñộng ñã ñịnh trước Khi xảy tình bất thường thực biện pháp khắc phục nhằm giữ vững chế ñộ

→ Bộ phận phương thức làm nhiệm vụ chuẩn bị trước chế ñộ vận hành thỏa mãn yêu cầu an toàn, chất lượng phục vụ hiệu kinh tế

• ðiều ñộ ñịa phương ðiều ñộ nhà máy ñiện, ñiều ñộ trạm khu vực, ñiều ñộ công ty ñiện

• ðiều ñộ sở ñiện: ðiều khiển việc phân phối ñiện nhận từ trạm biến áp cấp quản lý, tải qua lưới cao thế, trạm biến áp trung gian, lưới ñiện phân phối trung, hạ áp ñến hộ dùng ñiện

+ Về mặt nghiên cứu, tính tốn:

• Lưới hệ thống: bao gồm ñường dây tải ñiện trạm biến áp khu vực

• Lưới truyền tải (35, 110, 220 kV)

• Lưới phân phối trung áp (6, 10, 15, 22, 35 kV)

• Lưới phân phối hạ áp (0,4/0,22 kV)

Nội dung mơn học: Nghiên cứu thiết kế, tính tốn, vận hành lưới ñiện trung hạ áp

1.2 Những yêu cầu ñối với phương án cung cấp ñiện

- ðộ tin cậy cung cấp ñiện: ñảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất hộ dùng ñiện

thiệt hại lớn đến kinh tế quốc dân (khu cơng nghiệp, khu chế xuất…); làm nguy hại đến tính mạng người

ðối với hộ loại 1, phải ñược cung cấp từ nguồn ñiện ñộc lập phải có nguồn dự phịng nóng

+ Hộ loại 2: bao gồm xí nghiệp chế tạo hàng tiêu dùng thương mại dịch vụ Nếu ñiện gây hư hỏng máy móc, phế phẩm, ngừng trệ sản xuất

Cung cấp điện loại thường có thêm nguồn dự phòng Nhưng cần phải so sánh vốn đầu tư cho nguồn dự phịng hiệu kinh tế đưa lại khơng bị ngừng cung cấp ñiện

+ Hộ loại 3: hộ không quan trọng cho phép ñiện tạm thời cần thiết (ánh sáng sinh hoạt thị, nơng thơn) Nhưng điện khơng q ngày đêm Thơng thường, hộ loại ñược cung cấp ñiện từ nguồn

- Chất lượng điện năng: gồm có chất lượng ñiện áp chất lượng tần số + Chất lượng tần số: đánh giá

• ðộ lệch tần số so với tần số ñịnh mức: 100 ñm

ñm

f f f

f = −

∆ % (1.1)

• ðộ dao động tần số: ðặc trưng ñộ lệch giá trị lớn nhỏ tần số tần số biến thiên nhanh với tốc ñộ lớn 1%/s

Theo GOCT 13109-87 Nga độ lệch tần số cho phép ±0,2 Hz với xác xuất 95% (22,8h/ngày), ñộ lệch tối ña cho phép ±0,4 Hz thời gian chế ñộ cố cho phép ñộ lệch ñến ±0,5 Hz ðộ dao ñộng tần số không vượt 0,2 Hz

Theo tiêu chuẩn Singapor: ñộ lệch tần số cho phép 1%, tức ±0,5 Hz + Chất lượng điện áp

• ðộ lệch ñiện áp so với ñiện áp ñịnh mức 100 ñm

ñm

U U U

U = −

δ % (1.2)

U ñiện áp thực tế cực thiết bị dùng ñiện ðiều kiện: δU-≤δU ≤δU+

δU- , δU+ giới hạn ñộ lệch ñiện áp

ðộ lệch ñiện áp cho phép ñược qui ñịnh (ở chế ñộ làm việc bình thường) Mạng ñộng lực: ± 5%

Mạng chiếu sáng: ± 2,5%

Trường hợp khởi ñộng ñộng mạng ñiện ñang tình trạng cố độ lệch điện áp cho phép tới -10% ÷ 20%

Tốc ñộ biến thiên từ Umax ñến Umin không nhỏ 1%/s

• ðộ khơng đối xứng: Phụ tải pha khơng đối xứng dẫn đến điện áp pha khơng đối xứng, khơng đối xứng đặc trưng thành phần thứ tự nghịch ñiện áp

ðiện áp khơng đối xứng làm giảm hiệu cơng tác tuổi thọ thiết bị dùng điện, giảm khả tải lưới ñiện tăng tổn thất điện

• ðộ khơng sin: Các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến máy biến áp không tải, chỉnh lưu, tiristor…làm biến dạng đường đồ thị điện áp, khiến khơng cịn hình sin Xuất sóng hài bậc cao, góp phần làm giảm điện áp, làm tăng tổn thất sắt từ động cơ, tổn thất điện mơi cách ñiện, tăng tổn thất lưới ñiện thiết bị dùng ñiện … Chất lượng ñiện áp ñược ñảm bảo nhờ biện pháp ñiều chỉnh ñiện áp lưới ñiện truyền tải phân phối Các biện pháp chọn lựa qui hoạch thiết kế lưới ñiện ñược hoàn thiện thường xuyên vận hành

- An tồn

Hệ thống cung cấp điện phải vận hành an tồn người thiết bị Muốn vậy, người thiết kế phải chọn sơ ñồ cung cấp ñiện hợp lý, thiết bị ñiện phải chọn chủng loại, cơng suất

Cơng tác xây dựng, lắp đặt phải qui phạm

Cơng tác vận hành quản lý có vai trị ñặc biệt quan trọng Người sử dụng phải tuyệt ñối chấp hành qui định an tồn sử dụng ñiện

- Kinh tế

Khi ñánh giá so sánh phương án cung cấp ñiện, tiêu kinh tế ñược xét ñến tiêu kỹ thuật nêu ñã ñược ñảm bảo

Chỉ tiêu kinh tế ñược ñánh giá qua: tổng số vốn ñầu tư, chi phí vận hành thời gian thu hồi vốn ñầu tư

Việc ñánh giá tiêu kinh tế phải thơng qua tính tốn so sánh phương án ñể ñưa ñược phương án tối ưu

1.3 Một số ký hiệu thường dùng Máy phát ñiện

nhà máy ñiện

2 Tủ ñộng lực

3 ðộng ñiện Khởi ñộng từ

5 Máy biến áp cuộn dây

6 đèn sợi ựốt

7 Máy biến áp cuộn dây

9 Máy biến áp điều chỉnh tải

10 Cơng tắc điện

11 Kháng ñiện 12 Ổ cắm ñiện

13 Máy biến dịng điện 14 Dây dẫn điện

15 Máy cắt ñiện 16 Dây cáp ñiện

17 Cầu chì 18 Thanh dẫn (thanh

cái)

19 Aptomat 20 Dây dẫn mạng

dây

21 Cầu dao cách ly 22 Dây dẫn mạng ñộng lực chiều 23 Máy cắt phụ tải 24 Chống sét ống

25 Tụ ñiện bù 26 Chống sét van

27 Tủ chiếu sáng 28 Cầu chì tự rơi

Chương PHỤ TẢI ðIỆN 2.1 Phụ tải ñiện

Bao gồm tất thiết bị ñiện thu nhận lượng từ lưới ñể chuyển hóa thành dạng lượng khác năng, nhiệt năng, quang năng…

2.2 ðồ thị phụ tải

- Q trình sản xuất tiêu thụ điện xảy đồng thời, phụ tải ln biến động theo thời gian ðường biểu diễn qui luật biến ñổi phụ tải theo thời gian gọi ñồ thị phụ tải

- Phân loại: có nhiều cách phân loại

+ Theo công suất: ðồ thị phụ tải công suất tác dụng P = f(t) ðồ thị phụ tải công suất phản kháng Q = f(t) ðồ thị phụ tải cơng suất tồn phần S = f(t) + Theo thời gian: ðồ thị phụ tải hàng ngày

ðồ thị phụ tải hàng tháng ðồ thị phụ tải năm - Các loại ñồ thị phụ tải thường dùng

+ ðồ thị phụ tải hàng ngày: thường ñược xét với chu kỳ thời gian ngày ñêm (24giờ) xác định theo cách:

Bằng dụng cụ đo tự động ghi lại, hình 2.1a

Do nhân viên trực ghi lại sau ñịnh, hình 2.1b

Biểu diễn theo bậc thang, ghi lại giá tri trung bình khoảng định, hình 2.1c

Hình 2.1a Hình 2.1b Hình 2.1c

ðồ thị phụ tải hàng ngày cho ta biết tình trạng làm việc thiết bị để từ xếp lại qui trình vận hành hợp lý nhất, cịn làm để tính chọn thiết bị, tính điện tiêu thụ

Các thơng số ñặc trưng ñồ thi phụ tải Phụ tải cực ñại Pmax; Qmax

ðiện tác dụng phản kháng ngày ñêm: A [kWh], Ar [kVArh] Hệ số cơng suất trung bình cosϕtb, tương ứng với tgϕtb = Ar/A

Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:

max 24P

A

kñk = ,

max 24Q

Ar

kñkr = (2.1)

+ ðồ thị phụ tải hàng tháng: ðược xây dựng theo phụ tải trung bình hàng tháng

Hình 2.2

ðồ thị phụ tải hàng tháng cho ta biết ñược nhịp ñộ làm việc hộ tiêu thụ, từ định lịch vận hành sửa chữa thiết bị ñiện cách hợp lý, ñáp ứng u cầu sản xuất

Ví dụ: Hình 2.2, khoảng tháng 4, phụ tải nhỏ nên tiến hành sửa chữa vừa lớn thiết bị điện, cịn tháng cuối năm sửa chữa nhỏ thay thiết bị

+ ðồ thị phụ tải hàng năm:

Căn vào ñồ thị phụ tải điển hình ngày mùa hè ngày mùa đơng vẽ ñồ thị phụ tải hàng năm

Hình 2.3 Gọi n1 số ngày mùa đơng năm

n2 số ngày mùa hè năm

Ti = (t1’+t1”).n1 + t2’.n2

ðiện tác dụng phản kháng tiêu thụ năm làm việc: A[kWh/năm], Ar[kVArh/năm]

Thời gian sử dụng cơng suất cực đại :

max max

max max ,

Q Ar T

P A

T = r = (2.2)

Hệ số công suất trung bình cosϕtb, tương ứng với tgϕtb = Ar/A

Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:

8760

8760

max max

T P A

kñk = = ,

8760

8760

max max

r ñkr

T Q Ar

k = = (2.3)

-Khái niệm Tmax τ

Hình 2.4

+ Thời gian sử dụng cơng suất cực đại (Tmax): Nếu giả thiết ta luôn sử

dụng công suất cực đại thời gian cần thiết Tmax phụ tải tiêu thụ lượng

điện phụ tải thực tế (biến thiên) tiêu thụ năm làm việc Tmax ứng với xí nghiệp khác có giá trị khác

VD ðối với xí nghiệp ca/ngày: Tmax = 1500 ÷ 2200h/năm

ðối với xí nghiệp ca/ngày: Tmax = 3000 ÷ 4000h/năm

ðối với xí nghiệp ca/ngày: Tmax = 5000 ÷ 7000h/năm

Tmax lớn, ñồ thị phụ tải phẳng

Tmax nhỏ, đồ thị phụ tải phẳng

Thời gian sử dụng cơng suất cực đại năm:

max 8760

0 max max

) (

P dt t P

P A T

∫ = =

+ Thời gian chịu tổn thất công suất lớn (τ): Giả thiết ta luôn vận hành với tổn thất cơng suất lớn thời gian cần thiết τ ñể gây ñược lượng ñiện tổn thất lượng ñiện tổn thất phụ tải thực tế gây năm làm việc τ Tmax thường không nhau, nhiên chúng lại có quan hệ gắn

bó, lại khơng tỷ lệ tuyến tính ∆P khơng xuất lúc có tải, mà lúc khơng tải có tổn thất → người ta xây dựng quan hệ τ theo Tmax cosϕ theo

8760 ) 10 124 ,

(

max

−

+

= T

τ (2.4)

- Chế ñộ làm việc phụ tải: chế ñộ

+ Chế ñộ dài hạn: Chế độ nhiệt độ thiết bị tăng ñến giá trị xác lập số không phụ thuộc vào biến đổi cơng suất khoảng thời gian lần số thời gian phát nóng cuộn dây Phụ tải làm việc với đồ thị phẳng với cơng suất khơng ñổi thời gian làm việc ñồ thị phụ tải khơng thay đổi thời gian làm việc

+ Chế ñộ làm việc ngắn hạn: Chế ñộ ñó nhiệt ñộ thiết bị tăng ñến giá trị thời gian làm việc, lại giảm xuống nhiệt độ mơi trường xung quanh thời gian nghỉ

+ Chế ñộ ngắn hạn lặp lại: Chế độ nhiệt độ thiết bị tăng lên thời gian làm việc chưa ñạt giá trị cho phép lại giảm xuống thời gian nghỉ, chưa giảm xuống nhiệt độ mơi trường xung quanh Ví dụ: Các động cầu trục, máy biến áp hàn…

ðặc trưng hệ số tiếp ñiện ε % = 100 100

0 c

d d

d

T t t

t t

=

+ (2.5)

td - thời gian đóng điện thiết bị

t0 - thời gian nghỉ

Tc - chu kỳ công tác phải nhỏ 10 phút

- Qui ñổi phụ tải:

+ Thiết bị chế ñộ ngắn hạn lặp lại, tính phụ tải tính tốn phải qui ñổi chế ñộ làm việc dài hạn (tức qui chế độ làm việc có hệ số tiếp ñiện tương ñối)

ðộng cơ: Pñm’= Pñm εñm (2.6)

Máy biến áp: Pñm’= Sñm.cosϕ εñm (2.7) Trong đó: Pđm’- cơng suất định mức qui ñổi

Pñm, Sñm, cosϕ, εñm – tham số ñịnh mức lý lịch máy thiết bị

+ Qui ñổi phụ tải pha pha

Vì tất thiết bị cung cấp ñiện từ nguồn ñến ñường dây truyền tải ñều thiết bị ba pha, thiết bị dùng điện lại có thiết bị pha (thường cơng suất nhỏ) Các thiết bị đấu vào ñiện áp pha ñiện áp dây Khi tính phụ tải cần phải ñược qui ñổi pha

Khi có thiết bị nối vào điện áp pha cơng suất tương đương sang pha

Pđm tđ = 3.Pđm fa (2.8)

Pđm tđ – cơng suất ñịnh mức tương ñương (sang pha)

Pñm tñ = 3.Pñm fa (2.9)

Pñm tñ – cơng suất định mức tương đương (sang pha)

Pđm fa – cơng suất định mức phụ tải pha

Khi có nhiều phụ tải pha nối vào nhiều ñiện áp dây pha khác Pñm tñ = 3.Pñm fa max (2.10)

ðể tính tốn cho trường hợp này, trước tiên phải qui ñổi thiết bị pha ñấu vào ñiện áp dây thiết bị ñấu vào ñiện áp pha Sau xác định cơng suất cực đại pha

2.3 Các đại lượng vật lý phụ tải điện - Cơng suất ñịnh mức (Pñm) :

ðược xem đại lượng dùng để tính phụ tải điện (ghi sẵn lý lịch máy)

Hình 2.5

ðơn vị cơng suất định mức thường kW Với động điện Pđm

cơng suất trục nó, thiết kế cung cấp điện ta quan tâm đến cơng suất ñầu vào (công suất ñặt) :

ñm ñm ñ

P P

η

= (2.11)

ηñm – hiệu suất ñịnh mức ñộng thường lấy 0,8 ÷ 0,95, nên tính tốn

được đơn giản, người ta lấy Pđ = Pđm

- Phụ tải trung bình (Ptb): ñặc trưng tĩnh phụ tải khoảng thời

gian

T P T

dt t P P

T

tb

∆ = = ∫0

) (

;

T Q T

dt t Q Q

T

tb

∆ = = ∫0

) (

(2.12)

Trong ∆P, ∆Q – điện tiêu thụ thời gian khảo sát, kW, kVAr P(t), Q(t) – ñồ thị phụ tải thực tế

T – thời gian khảo sát, h

Phụ tải trung bình dùng để đánh giá ñược mức ñộ sử dụng thiết bị; xác ñịnh phụ tải tính tốn; tính tổn hao điện

- Phụ tải cực đại: chia làm nhóm

+ Phụ tải cực ñại (Pmax): phụ tải trung bình lớn tính khoảng thời gian

Pmax dùng để tính tổn thất cơng suất lớn nhất, ñể chọn thiết bị ñiện, chọn dây

dẫn dây cáp theo ñiều kiện mật ñộ dịng điện kinh tế…

+ Phụ tải đỉnh nhọn (Pñn): phụ tải cực ñại xuất khoảng thời gian

ngắn (1 ÷2s), thường xuất khởi ñộng ñộng

Pñn dùng ñể kiểm tra dao ñộng ñiện áp, ñiều kiện tự khởi ñộng ñộng cơ, kiểm

tra ñiều kiện làm việc cầu chì, tính dịng điện khởi động rơle bảo vệ …

- Phụ tải tính tốn (Ptt): thơng số quan trọng thiết kế cung cấp ñiện Ptt

phụ tải giả thiết lâu dài khơng đổi tương đương với phụ tải thực tế (biến ñổi) mặt hiệu ứng nhiệt lớn

Ptb≤ Ptt≤ Pmax

- Hệ số sử dụng (ksd): tỷ số phụ tải tác dụng trung bình với cơng suất định

mức thiết bị

ðối với thiết bị

ñm tb sd

p p

k = (2.13)

ðối với nhóm thiết bị

∑ ∑ =

= n

ñmi n

tbi

ñm tb sd

p p

P P k

1

1 (2.14)

ksd nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác cơng suất thiết bị ñiện

chu kỳ làm việc

- Hệ số phụ tải (kpt): tỷ số cơng suất thực tế với cơng suất định mức

thiết bị

ñm thuc pt

P P

k = (2.15)

kpt nói lên mức độ sử dụng, mức ñộ khai thác thiết bị ñiện thời gian

ñang xét

- Hệ số cực đại (kmax): tỷ số phụ tải tính tốn phụ tải trung bình

khoảng thời gian ñang xét

tb tt

P P

kmax = (2.16)

kmax thường tính ứng với ca làm việc có phụ tải lớn

Hình 2.6

- Hệ số nhu cầu (knc): tỷ số phụ tải tính tốn cơng suất định mức

sd tb

đm tb tt ñm

tt

nc k k

P P

P P P

P

k

max = =

= (2.17)

Trong thực tế knc thường kinh nghiệm vận hành mà tổng kết lại

- Số thiết bị hiệu (nhq): số thiết bị giả thiết có cơng suất chế độ làm

việc

∑

∑ 

  

 

= n

ñmi n

ñmi hq

P P

n

1

2

1

) (

(2.18)

Khi số thiết bị dùng điện nhóm n > 5, tìm nhq theo bảng đường cong

cho trước

Trình tự tính sau:

P P P n n

n

* * = , =

Trong đó: n - số thiết bị nhóm

n1 - số thiết bị có cơng suất không nhỏ nửa công suất thiết

bị có cơng suất lớn

P P1 - tổng công suất ứng với n n1 thiết bị

Hình 2.7 2.4 Các phương pháp tính phụ tải tính tốn

Có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính tốn (PTTT) chưa có phương pháp vừa cho kết xác lại vừa có cách tính đơn giản Vì tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương phap thiết kế cho thích hợp 2.4.1 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số knc

Ptt = knc.∑ ≈ ∑

n ñmi nc n

ñi k P

P

1

(2.19)

Trong đó: knc- hệ số nhu cầu thiết bị, tra sổ tay kỹ thuật

Pđi, Pđmi - cơng suất đặt cơng suất ñịnh mức thiết bị thứ i, kW

n – số thiết bị nhúm Qtt = Ptt.tgϕ

2

tt tt

tt P Q

S = + =

ϕ cos

tt

P

Nếu hệ số công suất thiết bị nhóm khơng giống phải tính

cosϕtb : cosϕtb =

∑ ∑

n i n

i i

P P

1

cosϕ

(2.20)

Ưu ñiểm phương pháp ñơn giản, tiện lợi nên ñược ứng dụng rộng rãi Nhược điểm phương pháp xác, knc tra tài

liệu kỹ thuật, khơng phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm máy Do chế ñộ vận hành số thiết bị nhóm thay đổi nhiều kết tính theo hệ số nhu cầu xác

2.4.2 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao ñiện cho ñơn vị sản phẩm

max

T M a

a0- suất tiêu hao ñiện cho ñơn vị sản phẩm, kWh/ñvsp

M - số sản phẩm sản xuất năm Tmax - thời gian sử dụng cơng suất cực đại

Nếu M số sản phẩm sản xuất ca mang tải lớn Tmax = 8h

ðây phương pháp hay ñược dùng ñể xác định phụ tải tính tốn nhà máy xí nghiệp có chủng loại sản phẩm ít, sản xuất tương ñối ổn ñịnh Ví dụ nhà máy dệt, nhà máy sợi, trạm bơm, trạm nén khí…

2.4.3 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất

Ptt = P0 F (2.22)

Trong đó: P0 - suất phụ tải cho đơn vị diện tích sản xuất, kW/m2

F - diện tích sản xuất, m2

Phương pháp hay dùng ñể xác ñịnh phụ tải tính tốn nhà máy xí nghiệp có phân bố phụ tải tương ñối ñều nhà máy sợi, may, dệt…xác định phụ tải tính tốn cơng trình dân dụng trường học, nhà ở, cơng sở, bệnh viện hay dùng để xác định phụ tải tính tốn chiếu sáng

2.4.4 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại kmax cơng suất trung bình Ptb (còn gọi phương pháp số thiết bị hiệu nhq)

Ptt = kmaxPtb = kmax.ksd.Pdm (2.23)

Trong đó: Pđm - cơng suất định mức

ksd, kmax – hệ số sử dụng hệ số cực ñại

Chú ý:

Nếu n ≤ nhq < =∑

n ñmi tt P

P

1

Nếu n > nhq < =∑

n

ñmi pti tt k P

P

1

(2.24)

kpt – hệ số mang tải thiết bị

Gần ñúng: kpt = 0,9 ñối với thiết bị làm việc chế ñộ dài hạn

kpt = 0,75 ñối với thiết bị làm việc chế ñộ ngắn hạn lặp lại

ðường cong hình 2.6 giá trị nhq = 300 Nếu nhq > 300 ksd < 0,5

hệ số kmax lấy ứng với nhq = 300 Còn nhq > 300 ksd≥ 0,5

Ptt = 1,05.ksd.Pđm (2.25)

ðối với thiết bị có đồ thị phụ tải phẳng (máy bơm, quạt nén khí …):

Ptt = Ptb = ksd.Pñm (2.26)

ñộ làm việc (thông qua hệ số kmax) thiết bị có nhóm, kết tính

tốn tin cậy

Ví dụ: Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng khí với thơng số sau: Tên máy Số lượng Pđm (kW)/1 máy cosϕ

Máy tiện T630 10 0,7

Máy tiện C620 0,6

Máy tiện C616 4,5 0,65

Máy khoan ñứng 2,8 0,5

Máy khoan bàn 20 0,5

Hệ số sử dụng máy phân xưởng ksd = 0,1

Giải:

n = + + + + 20 = 38

P = 4.10 + 5.7 + 4.4,5 + 5.2,8 + 20.1 = 127 kW n1 = + =

P1 = 4.10 + 5.7 = 75 kW

n* = n1/n = 9/38 = 0,23

P* = P1/P = 75/127 = 0,59

Từ n* P* tra ñường cong → nhq* = 0,56

Số thiết bị hiệu n = nhq*.n = 0,56.38 = 21,2

Từ nhq ksd tra ñường cong → kmax = 1,82

Ptt = kmax.ksd.∑

38

1 ñmi

P = 1,82.0,1.127 = 23,1 kW

cosϕtb = =

∑ ∑

38

1 38

1 cos

i i i

P

P ϕ

0,61 → tgϕtb = 1,299

Qtt = Ptt.tgϕtb = 23,1.1,299 = 30 kVAr

kVA Q

P

Stt = tt2+ tt2 =37,86 2.4.5 Xác ñịnh phụ tải chiếu sáng

Phụ tải chiếu sáng phân xưởng xác định theo cơng suất chiếu sáng đơn vị diện tích

Pcs = Po Fpx (2.27)

Qcs = Pcs tgϕ (2.28)

Công suất phản kháng chiếu sáng Qcs phụ thuộc vào loại ñèn ta chọn:

Nếu ñèn sợi đốt cosϕ =1 tgϕ = Nếu ñèn huỳnh quang cosϕ < tgϕ≠

2.4.6 Xác định phụ tải tính tốn số phụ tải đặc biệt

- Tính phụ tải tính tốn cho thiết bị điện pha:

Khi có thiết bị điện pha trước hết phải phân bố thiết bị lên pha cho ñều

Nếu ñiểm cung cấp phần công suất không cân nhỏ 15% tổng công suất điểm thiết bị pha xem thiết bị pha có cơng suất tương đương

Nếu lớn 15% phải qui ñổi thiết bị pha ba pha + Với thiết bị pha nối vào ñiện áp pha Ptt(3 pha) = P1p(max)

P1p(max) - tổng cơng suất thiết bị pha pha có phụ tải lớn

+ Với thiết bị pha nối vào điện áp dây Ptt(3 pha) = 3P1p

+ Vừa có thiết bị pha nối vào điện áp pha vừa có thiết bị pha nối vào điện áp dây ta phải qui đổi thiết bị nối vào ñiện áp dây thành thiết bị nối vào ñiện áp pha, hệ số qui ñổi cho tài liệu kỹ thuật

- Xác ñịnh phụ tải ñỉnh nhọn + ðối với thiết bị:

Iñn = Imm = kmm.Iñm ñộng (2.29)

kmm - hệ số mở máy ñộng

+ ðối với nhóm thiết bị

Iđn = Imm(max) + Itt - ksd.Iñm(max) (2.30)

Imm(max) - dịng điện mở máy lớn động

Itt - dịng điện tính tốn cho nhóm ñộng

Iñm(max) -dòng ñiện ñịnh mức ñộng có Imm(max)

Ví dụ: Tính dịng điện ñỉnh nhọn ñường dây cung cấp cho cầu trục sau: ðộng Pñm(kW) ε % cosϕ Iñm (A) kmm

Nâng hàng 12 15 0,76 27,5 5,5

Xe 15 0,70

Xe lớn 15 0,75

ðiện áp U = 380/220 V, ksd = 0,1 Giải:

Imm(max) = kmm.Iñm = 5,5.27,5 = 151 A

Ptt = ∑ = + + =

3

1

3 , 15 , ) 12 ( ñmi ñmi

P ε kW

= +

+ =

=∑ (12.0,85 4.1 8.0,88) 0,15

1

ñmi i ñmi tt P tg

Q ϕ ε 8,2 kVAr

kVA Q

P

Stt = tt2+ tt2 =12,4

A U

S

I tt

tt 18,8

38 ,

4 , 12

3 = =

=

Iñm(max) = Iñm εñm =27,5 0,15=10,6 A Iñn = Imm(max) + Itt – ksd.Iñm(max) = 168,8 A

2.5 Phụ tải tính tốn tồn xí nghiệp Ngun tắc:

- Ptt xí nghiệp phải tính từ thiết bị điện nguợc trở phía nguồn

- Phải kể ñến tổn thất ñường dây máy biến áp

- Phụ tải tính tốn xí nghiệp cần phải kể đến dự kiến phát triển xí nghiệp ÷ 10 năm tới

ðiểm 1: ñiểm trực tiếp cấp ñiện ñến thiết bị dùng ñiện, ñây cần xác ñịnh chế ñộ làm việc thiết bị (các hệ số tính tốn kpt, ε%; ksd ; cosϕ …)

ðiếm 2: với nhóm thiết bị làm việc chế ñộ khác ; Xác ñịnh Ptt phuơng

pháp số thiết bị hiệu Ở ñiểm ta có S2 = P2 + jQ2

ðiểm 3: phụ tải ñiểm cộng thêm phần tổn thất ñuờng dây hạ áp S3 = S2 + ∆Sdd

ðiểm 4: ñiểm tổng hạ áp trạm biến áp phân xuởng Tại phụ tải tính tốn tính phuơng pháp hệ số nhu cầu tổng hợp phụ tải ñiểm

S4 = kdt (∑ + ∑

n n

i i j Q

P

1

3

3 )

kdt - hệ số ñồng thời (xét tới ñồng thời ñạt giá trị cực ñại) cho thể chọn

khoảng từ 0,85 ñến

ðiểm 5: S5 = S4 + ∆SB2

ðiểm 6: S6 = S5 + ∆Sdd

ðiểm 7: S7 = kdt (∑ + ∑

n n

i i j Q

P

1

6

6 )

ðiểm 8: S8 = S7 + ∆SB1

Chú ý: S8 chưa phải phụ tải xí nghiệp Vì tính phụ tải xí nghiệp cịn phải

ðể xác định ñuợc ∆SXN phải dự báo tăng truởng phụ tải

Hình 2.8 2.6 Biểu đồ phụ tải

Việc phân bố hợp lý trạm biến áp xí nghiệp cần thiết cho việc xây dựng sơ ñồ cung cấp ñiện, nhằm ñạt ñược tiêu kinh tế – kỹ thuật cao, đảm bảo chi phí hàng năm nhỏ ðể xác định vị trí hợp lý trạm biến áp; trạm phân phối tổng mặt bằng, người ta xây dựng biểu ñồ phụ tải:

Biểu đồ phụ tải: “là vịng trịn có diện tích phụ tải tính tốn phân xưởng (PX) theo tỷ lệ tuỳ chọn:

m S R m R

S i

i i

i

π

π → =

= (2.31)

Si - phụ tải tính tốn phân xưởng, kVA

m - tỷ lệ xích tuỳ chọn, kVA/cm2 (mm2)

+ Mỗi phân xưởng có biểu đồ phụ tải, tâm trùng với tâm phụ tải phân xưởng Gần ñúng lấy tâm hình học phân xưởng

+ Biểu ñồ phụ tải cho ta biết phân bố phụ tải xí nghiệp, cấu phụ tải…

Chương

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ CUNG CẤP ðIỆN

- Các tiêu kỹ thuật: Chất lượng ñiện, ñộ tin cậy, thuận tiện vận hành, ñộ bền vững cơng trình, khối lượng sửa chữa định kỳ đại tu, mức độ tự động hóa, an tồn

- Các tiêu kinh tế bản: Vốn ñầu tư ban đầu chi phí vận hành hàng năm Ngồi cịn xét thêm: ðường lối phát triển kinh tế nói chung phát triển cơng nghiệp, tốc độ qui mơ phát triển, tổng số vốn mà nhà nước đầu tư, tình hình cung cấp vật tư thiết bị, trình độ thi cơng vận hành, trị, quốc phịng

3.1 Mục đích, u cầu

Mục đích: chọn phương án (PA) tốt vừa ñảm bảo yêu cầu kỹ thuật lại hợp lý mặt kinh tế

Yêu cầu: phương án so sánh phải ñảm bảo yêu cầu kỹ thuật (chỉ cần ñạt ñược số yêu cầu kỹ thuật mà thôi, chẳng thể có phương án hồn tồn giống kỹ thuật) → sau tiến hành so sánh kinh tế

3.2 Phương pháp tính toán so sánh kinh tế - kỹ thuật

(trong phần khơng đề cập đến vấn đề kỹ thuật phương án nữa) So sánh phương án mặt kinh tế so sánh hai mặt chủ yếu sau: Vốn ñầu tư K: bao gồm vốn ñầu tư xây dựng ñường dây tải ñiện, trạm biến áp (TBA), trạm ñiều khiển

2 Chi phí vận hành hàng nămY∆A: bao gồm khấu hao, tu sửa, bảo quản, thay

thiét bị, trả lương cho người vận hành bao phí tổn tổn thất ñiện

Thường tồn mâu thuẫn sau: phương án có K lớn thường lại có Y∆A nhỏ

ngược lại Vì phương án tối ưu phải phương án có chi phí tính tốn hàng năm Z bé

Z = (avh + atc)K + Y∆A , ñồng/năm (3.1)

avh - hệ số vận hành (đường dây khơng avh = 0,04 ; với ñường dây cáp trạm

biến áp avh = 0,1)

atc - hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn

atc = 1/Ttc ; Ttc thời gian thu hồi vốn

Tùy theo nước, giai ñoạn phát triển kinh tế mà lấy Ttc lớn hay bé

Nếu vốn thời gian nên chọn ngắn để thu hồi vốn nhanh Tiêu chuẩn Nga năm, nước ta thời gian nên lấy ngắn

Như vậy, phương pháp tính theo thời hạn thu hồi vốn đầu tư so sánh khác vốn ñầu tư (K2 – K1) với tiết kiệm phí tổn vận hành hàng năm (Y1- Y2)

2

1

Y Y

K K T

− −

= (3.2)

Trong ñó : K1 Y1 vốn ñầu tư phí tổn vận hành phương án

K2 Y2 vốn đầu tư phí tổn vận hành phương án

Thời gian thu hồi vốn đầu tư T (tính hàng năm) so sánh với Ttc

- Nếu T = Ttc phương án mặt kinh tế có giá trị

- Nếu T < Ttc phương án thứ phương án có vốn ñầu tư lớn phí tổn vận

hành nhỏ ñược coi phương án kinh tế (vì việc gảm phí tổn vận hành hàng năm mà cần sau T năm bé Ttc ñã hồn lại đủ phần vốn bỏ thêm lúc

đầu)

- Nếu T > Ttc phương án có vốn đầu tư nhỏ phí tổn vận hành lớn

phương án kinh tế

Nếu thay T Ttc biểu thức ñược viết lại

tc

T Y

Y K K

) ; (

1 ≥ =≤

− −

Hay 1 1( ; ; ) 2 K2 T Y K

T Y

tc tc

+ ≤ = ≥

+ (3.3)

Gọi K

T Y

tc

+ Z Như phương án có Z bé phương án kinh tế Z gọi hàm chi phí tính tốn hàng năm

Chi phí tổn thất ñiện hàng năm Y∆A = ∆A.C

C - giá tiền kWh ñiện tổn thất

∆A - ñiện tổn thất năm

∑ +

= ∆ =

∆ τ 2 τ 2

R U

Q P P

A (3.4)

τ - thời gian tổn thất công suất lớn (tra theo Tmax cosϕ)

Như theo số liệu tính tốn hàm Z, so sánh nhiều phương án với Nếu phương án có Z chênh lệch khơng q 5% xem phương án tương đương mặt kinh tế

Các trường hợp riêng sử dụng hàm Z:

• Khi có xét ñến ñộ tin cậy cung cấp ñiện phương án hàm Z có dạng: Z = (avh + atc)K + Y∆A + H (3.5)

Trong đó:

+ Tiền hư hỏng sản phẩm ñiện + Tiền hư hỏng thiết bị sản xuất ñiện

+ Thiệt hại ñiện làm rối loạn q trình cơng nghệ

+ Tiền trả lương cho công nhân không làm việc thời gian điện

• Khi có xét tới yếu tố thời gian:

Các phương án ñược ñầu tư nhiều năm, mà khơng phải vịng năm Khi chi phí tính tốn Z viết qui ñổi năm ñầu tiên sau:

∑ ∑

=

− −

−

=

− + − +

+

= T

t

t tc t

t T

t

t T tc t

tc K a Y Y a

a Z

1

1

1

) )( (

)

( (3.6)

Trong đó: atc - cịn gọi hệ số qui đổi định mức chi phí thời điểm khác

nhau có tính đến ứ đọng vốn cơng trình chưa hồn thành T - tồn thời gian tính tốn [năm]

Kt - vốn ñầu tư ñặt vào năm thứ (t+1)

Yt -phí tổn vận hành năm thứ t Với giả thiết Y0 (năm thứ chưa vận

hành nên Y0=0)

3.3 Tính tốn kinh tế kỹ thuật cải tạo

Bài toán cải tạo thuờng ñặt ñang ñứng việc định chọn xem có nên đại tu cải tạo thiết bị (thiết bị lớn máy phát, ñộng cơ…), thay chúng thiết bị có tính gần tương đương ðể giải vấn ñề trước tiên cần xét yếu tố kinh tế liên quan:

+ Vốn ñầu tư cho thiết bị mới, sửa chữa phục hồi thiết bị cũ + Tiền bán thiết bị cũ không dùng ñến

+ Phí tổn vận hành hai phương án Với PA sử dụng thiết bị cũ:

Zc = atc.∆Kc + Yc (3.7)

Trong đó: ∆Kc - chi phí đầu tư thiết bị cũ

Yc- phí tổn vận hành hàng năm sử dụng thiết bị cũ (sau phục hồi)

Với phương án thay thiết bị mới:

Zm = atc.(Km –Kth) + Ym (3.8)

Km - vốn ñầu tư mua thiết bị ñể thay

Kth - tiền thu hồi sử dụng thiết bị cũ vào việc khác

Ym - phí tổn vần hành hàng năm ñối với phương án dùng thiết bị

Từ hai cơng thức ta tính đuợc thời gian thu hồi vốn đầu tư dùng phương án thay thiết bị

m c

c th m

Y Y

K K K T

− ∆ − −

Nếu T < Ttc nghĩa Zm < Zc chọn phương án Trường hợp T > Ttc việc

Chương

SƠ ðỒ CUNG CẤP ðIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP * Phương án cung cấp ñiện (CCð) ñược coi hợp lý :

+ ðảm bảo chất lượng ñiện tức ñảm bảo tần số ñiện áp nằm phạm vi cho phép

+ ðảm bảo độ tin cậy, tính liên tục CCð phù hợp với yêu cầu phụ tải + Thuận tiện vận hành, lắp ráp sửa chữa

+ Có tiêu kinh tế, kỹ thuật hợp lý

* Phương án cung cấp ñiện bao gồm vấn đề sau: 4.1 Cấp ñiện áp

Chọn cấp ñiện áp nhiệm vụ quan trọng thiết kế cung cấp điện, trị số ñiện áp ảnh hưởng ñến tiêu kinh tế kỹ thuật : Vốn ñầu tư, tổn thất điện năng, phí tổn kim loại màu, chi phí vận hành

Nếu trị số ñiện áp ñịnh mức cao, tăng khả truyền tải ñường dây, làm giảm tổn thất ñiện áp ñiện năng, giảm phí tổn kim loại màu, song làm tăng giá thành cơng trình đường dây thiết bị khác

- Lựa chọn ñiện áp tối ưu cho hệ thống cung cấp ñiện (lưới phân phối)

Việc lựa chọn điện áp cho xí nghiệp có ý nghĩa kinh tế lớn → phải so sánh kinh tế - kỹ thuật nhiều phương án Trước tiên ñưa phương án điện áp xí nghiệp Sau tính hàm chi phí tính tốn chúng

Ztt = (avh + atc).K + C.∆A (4.1)

Trong : K - vốn cho đường dây, thiết bị đóng cắt, ño luờng bảo vệ, thiết bị bù… So sánh tính Zmin → phương án chọn Với cách làm ta tìm

ngay cấp ñiện áp tối ưu nằm dẫy ñiện áp tiêu chuẩn

+ Ngoài thực tế nhiều cần biết điện áp tối ưu ngồi dẫy qui chuẩn (trường hợp làm qui hoạch ñịnh hướng phát triển)

+ ðiện áp xác định cách xây dựng hàm liên tục chi phí tính tốn theo điện áp

Ztt = f(U)

Từ =0 ∂ ∂

U Ztt

→ Utốiưu (Zmin)

Trong thực tế thiết lập Ztt cách trực tiếp dẫy ñiện áp

tiêu chuẩn rời rạc, cấp điện áp tìm hàm Z (vì liên quan đến giá thiết bị) Như có số điểm rời rạc hàm Ztt = f(U)

ñều thực Ztt = Pn(U) mà ta coi Ztt = f(U) với sai số Việc tìm

ra Ztt = Pn(U) thường sử dụng phương pháp nội suy

Dùng phương pháp nội suy xây dựng điện áp tối ưu ngồi tiêu chuấn:

Nội dung phương pháp: Trong khoảng xác ñịnh hàm Z=f(U) thay hàm Pn(U) cho ñiểm ñịnh Ui Pn(Ui) = f(Ui)

Các điểm gọi nút nội suy Hàm Pn(U) cho tuỳ ý, xong ñể ñơn giản

và dễ thực phép tính Người ta thường chọn hàm Pn(U) đa thức bậc cao

Sau để tìm Utốiưu người ta giải hàm Zn(U) để tìm Zmin

Hình 4.1

+ ðể xây dựng ñường cong Pn(U) thường người ta sử dụng tiêu chuẩn gần ñúng:

ñường cong Ztt = Pn(U) ñi qua ñiểm ñã cho trước Số ñiểm ñã biết trước

nhiều Pn(U) gần f(U) Nhưng điện áp tiêu chuẩn không nhiều nghiên cứu

về phuơng pháp nội suy tính chọn điện áp ñã ñi ñến kết luận trường hợp sử dụng điểm cho hay điểm kết gần giống Tất nhiên mặt tính tốn dùng điểm đơn giản nhiều

Một số cơng thức kinh nghiệm để tính điện áp tối ưu theo quan hệ ( P →I, U) * Cộng hòa dân chủ ðức:

U = S+0,5l (4.2)

U - ñiện áp truyền tải, kV S - công suất truyền tải, MVA l - khoảng cách cần truyền tải, km * Mỹ

Still: U =4,34 l+16P (4.3) Nicogoca: U =16.4 P.l (4.4)

* Thụy ðiển:

U = 17 l +P

16 (4.5)

U - ñiện áp truyền tải, kV P - công suất truyền tải, MW l - khoảng cách cần truyền tải, km 4.2 Nguồn ñiện

Nguồn điện có quan hệ mật thiết với phụ tải, cấp ñiện áp, sơ ñồ cung cấp ñiện, bảo vệ, tự động hóa chế độ vận hành

Nguồn ñiện là: Nhà máy nhiệt ñiện, thủy ñiện; trạm biến áp khu vực; trạm biến áp trung gian; trạm phân phối; trạm biến áp phân xưởng

Khi xác định nguồn cần phải tính tốn so sánh kinh tế kỹ thuật 4.3 Sơ ñồ nối dây mạng ñiện cao áp

Khi chọn sơ ñồ nối dây mạng ñiện, ta phải vào: - u cầu mạng điện

- Tính chất hộ dùng điện

- Trình độ vận hành thao tác cơng nhân - Vốn đầu tư…

Sơ đồ nối dây có dạng sau: - Sơ đồ hình tia (dạng cây), hình 4.1a - Sơ đồ phân nhánh (liên thơng), hình 4.1b - Sơ đồ mạch vịng kín, hình 4.1c

1- trạm phân phối; 2- ñường dây ñiện cao áp 3- biến áp phân xưởng; 4- đường dây trục

Sơ đồ hình tia có ưu ñiểm nối dây rõ ràng, hộ dùng ñiện ñược cung cấp từ ñường dây, ñó chúng ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp ñiện tương ñối cao, dễ thực biện pháp bảo vệ tự động hóa, dễ vận hành bảo quản

Khuyết điểm có vốn đầu tư lớn Vì sơ đồ nối dây hình tia thường ñược dùng cung cấp ñiện cho hộ tiêu thụ ñiện loại

Sơ ñồ phân nhánh có ưu khuyết điểm ngược lại so với sơ đồ hình tia Vì sơ đồ nối dây phân nhánh thường ñược dùng cung cấp ñiện cho hộ tiêu thụ ñiện loại cung cấp ñiện cho số phụ tải gần

Sơ đồ mạch vịng kín: ðộ tin cậy cung cấp điện cao, hộ thường có hai nguồn cung cấp, hộ tiêu thụ ñiện loại thường ñược thiết kế cung cấp điện mạng kín; Trong trường hợp vận hành bình thường tổn thất điện áp, tổn thất cơng suất nhỏ mạng ñiện hở; Khi cố (chẳng hạn đứt nhánh phía đầu nguồn), mạng trở thành hở, tổn thất cơng suất điện áp lớn, vượt giới hạn cho phép; Thực bảo vệ rơle phức tạp (thường dùng bảo vệ có hướng bảo vệ khoảng cách); Tính tốn phức tạp

Trong thực tế, người ta thường kết hợp sơ đồ hình tia phân nhánh sơ ñồ thành sơ ñồ hỗn hợp ðể nâng cao độ tin cậy tính linh hoạt sơ đồ người ta thường đặt mạch dự phịng chung riêng

6,10kV

Trạm Trạm

Hình 4.2 Hình 4.3

Hình 4.2, sơ đồ hình tia có đường dây dự phịng chung, trạm biến áp ñược cung cấp từ ñường dây hình tia dẫn từ trạm phân phối tới

Hình 4.3, sơ đồ hình tia cung cấp đường dây để tăng độ tin cậy, phía ñiện áp cao, ta thường ñặt máy cắt phân ñoạn thiết bị tự động đóng dự trữ, ñộ tin cậy sơ ñồ tăng lên rõ rệt

Hình 4.5, sơ đồ dẫn sâu, ñường dây trung áp ñược ñưa vào sâu xí nhiệp, ñến tận trạm biến áp phân xưởng ðối với sơ ñồ này, trực tiếp ñưa ñiện áp cao vào trạm biến áp phân xưởng nên giảm ñược trạm phân phối → giảm ñược số lượng thiết bị ñiện sơ ñồ nối dây ñơn giản; giảm ñược tổn thất ñiện áp ñiện năng, tăng khả truyền tải ñiện mạng Tuy nhiên, ñộ tin cậy không cao ðể khắc phục vấn ñề này, người ta thường dùng ñường dây dẫn sâu song song qui ñịnh ñường dây dẫn sâu không nên trạm biến áp dung lượng đường dây khơng q 5000 kVA

Khi đường dây dẫn sâu có cấp điện áp 110, 220kV diện tích đất xí nghiệp bị đường dây chiếm lớn, khơng thể đưa ñường dây vào trung tâm phụ tải ñược

Hình 4.4 Hình 4.5

4.4 Sơ ñồ nối dây mạng ñiện hạ áp, mạng phân xưởng:(thường U < 1000V) - Yêu cầu:

+ ðảm bảo ñộ tin cậy theo hộ phụ tải + Thuận tiện vận hành

+ Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối ưu

+ Cho phép sử dụng phương pháp lắp ñặt nhanh

Thường sử dụng sơ đồ hình tia sơ đồ đường dây chính: (trong phân xưởng thơng thường có hai loại mạng tách biệt: Mạng ñộng lực mạng chiếu sáng)

Sơ đồ hình tia: thường dùng để cung cấp cho nhóm động cơng suất nhỏ nằm vị trí khác phân xưởng, đồng thời ñể cung cấp cho thiết bị công suất lớn

Sơ đồ đường dây chính: khác với sơ đồ hình tia từ mạch sơ đồ cung cấp cho số thiết bị nằm ñường ñi → tiết kiệm dây Ngồi người ta cịn sử dụng sơ đồ đường dây dẫn

Hình 4.6

Hình 4.7 Nhận xét:

+ Sơ ñồ cung cấp ñiện đường dây có độ tin cậy hơn, giá thành mạng đường dây rẻ mạng hình tia

+ Sơ đồ đường dây cho phép lắp ñặt nhanh chóng số hộ dùng ñiện + Sơ đồ đường dây có dịng ngắn mạch lớn so với sơ đồ hình tia Mạng chiếu sáng phân xưởng: thơng thường có hai loại

+ Chiếu sáng làm việc: ðảm bảo ñộ sáng cần thiết nơi làm việc phạm vi toàn phân xưởng Bản thân mạng chiếu sáng làm việc lại có loại (chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng hỗn hợp) Nguồn mạng chiếu sáng làm việc thường ñược lấy chung từ trạm biến áp ñộng lực cung cấp từ máy biến áp (MBA) chuyên dụng chiếu sáng riêng

+ Chiếu sáng cố: ðảm bảo ñủ ñộ sáng tối thiểu, nguồn bị mất, hỏng → phải đảm bảo cho nhân viên vận hành an toàn, thao tác cố rút khỏi nơi nguy hiểm nguồn bị điện Nguồn mạng chiếu sáng cố thường ñược cung cấp ñộc lập Trường hợp ñặc biệt (khi ánh sáng nguy hiểm cháy, nổ ) phải ñược cung cấp từ nguồn ñộc lập:

Bộ ắc qui

Phân xưởng khơng phép ngừng chiếu sáng sử dụng sơ đồ chiếu sáng cung cấp từ máy biến áp chuyên dụng bố trí đèn xen kẽ đường dây lấy từ máy biến áp Hoặc dùng sơ đồ có chuyển nguồn tự động

Hình 4.8

Trường hợp u cầu cao (đề phịng điện phía cao áp) người ta sử dụng chuyển ñổi ñặc biệt ñể ñóng mạch chiếu sáng vào nguồn chiều (lấy từ ac-qui) xem hình vẽ 4.8

4.5 Trạm biến áp

Trạm biến áp dùng ñể biến ñổi ñiện từ cấp ñiện áp sang cấp ñiện áp khác 4.5.1 Phân loại

- Theo nhiệm vụ:

+ Trạm biến áp trung gian: nhận ñiện hệ thống ñiện cấo cao áp (U = 110; 220kV) ñể biến ñổi thành cấp trung áp (U = 22; 35kV)

+ Trạm biến áp phân xưởng: nhận ñiện từ trạm biến áp trung gian biến ñổi xuống loại điện áp thích hợp để phục vụ cho phụ tải phân xưởng

- Theo hình thức cấu trúc trạm:

+ Trạm biến áp ngồi trời: thiết bị điện dao cách ly, máy cắt, máy biến áp .đặt ngồi trời; thiết bị phân phối phía điện áp thấp đặt nhà ñặt tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dùng

+ Trạm biến áp nhà: tất thiết bị ñều ñặt nhà 4.5.2 Chọn vị trí, số lượng cơng suất trạm biến áp

* Vị trí số lượng trạm biến áp xí nghiệp - Vị trí trạm biến áp phải thỏa mãn yêu cầu: + An toàn liên tục cung cấp ñiện

+ Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp ñi tới + Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng

Vị trí trạm biến áp trung gian nên chọn gần trung tâm phụ tải Nhưng dây dẫn ñến trạm thường có cấp ñiện áp 110; 220kV→ chiếm diện tích đất lớn, khơng thể đưa trạm biến áp trung gian vào sâu xí nghiệp.Vị trí trạm biến áp phân xưởng bên ngoài, liền kề bên phân xưởng

Về mặt lý thuyết cần chọn vị trí đặt trạm tâm phụ tải Các tọa ñộ X Y vị trí đặt trạm xác định theo phương pháp sau:

• Xác định X Y theo tâm phụ tải ∑

∑ =

i i i

S S x

X ;

∑ ∑ =

i i i

S S y

Y (4.6)

Trong ñó: xi, yi - tọa ñộ phụ tải i

Pi - công suất phụ tải i

• Xác định X Y có xét ñến thời gian làm việc Ti phụ tải thứ i

thời kỳ tính tốn

i i

i i i

T S

T S x X

∑ ∑

= ;

∑ ∑ =

i i

i i i

T S

T S y

Y (4.7)

• Xác định X Y theo lượng truyền tải Hàm mục tiêu: =∑ ( − )2+( − )2

Y y X x A

M i i i (4.8)

Ai - ñiện tiêu thụ phụ tải thứ i

Xác ñịnh X Y cách giải hệ phương trình: 0; =0 ∂ ∂ = ∂ ∂

Y M X

M

- Số lượng trạm biến áp xí nghiệp phụ thuộc vào: + Mức độ tập trung hay phân tán phụ tải xí nghiệp + Tính chất quan trọng phụ tải mặt liên tục cung cấp điện + Cơng suất tồn xí nghiệp

Hình 4.9 Hình 4.10

(1)-các đường cáp ngầm hạ áp (1 )-ðường dây trung áp từ TBA trung gian ; (2) -Lưới cáp ngầm trung áp xí nghiệp; (3) -Cáp ngầm hạ áp - Lựa chọn số lượng, dung lượng máy biến áp cho trạm: nên ñặt máy biến áp tốt Khi cần thiết đặt máy, khơng nên ñặt nhiều máy

+ Trạm máy: Tiết kiêm đất, vận hành đơn giản Nhưng khơng đảm bảo ñược ñộ tin cậy cung cấp ñiện trạm máy

+ Trạm máy: Thường có lợi kinh tế trạm máy + Trạm máy: Chỉ ñược dùng vào trường hợp ñặc biệt

Việc ñịnh chọn số lượng MBA, thường ñược dựa vào yêu cầu phụ tải: Hộ loại 1: ðược cấp điện từ nguồn độc lập (có thể lấy nguồn từ trạm gần trạm ñó cần máy) Nếu hộ loại nhận điện từ trạm biến áp, trạm cần phải có máy máy đấu vào phân đoạn riêng, phân đoạn phải có thiết bị đóng tự động

Hộ loại 2: Cũng cần có nguồn dự phịng đóng tự động tay Hộ loại nhận ñiện từ trạm trạm cần phải có máy biến áp trạm có máy đamg vận hành máy khác để dự phịng nguội

Hộ loại 3: Trạm cần máy biến áp Tuy nhiên đặt máy biến áp với lý khác như: Công suất máy bị hạn chế, ñiều kiện vận chuyển lắp ñặt khó (khơng đủ khơng gian để đặt máy lớn) Hoặc ñồ thị phụ tải chênh lệch (kñk ≤

0,45 lý vận hành), để hạn chế dịng ngắn mạch * Chọn dung lượng máy biến áp:

Về lý thuyết nên chọn theo chi phí vận hành nhỏ hợp lý Tuy nhiên nhiều yếu tố khác ảnh hưởng ñến chọn dung lượng máy biến áp như: trị số phụ tải, cosϕ; mức phẳng ñồ thị phụ tải Một số ñiểm cần lưu ý chọn dung lượng máy biến áp

+ Khả tải biến áp + Phụ tải tính tốn

+ Tham khảo số liệu dung lượng MBA theo ñiều kiện tổn thất kim loại màu Dãy cơng suất máy biến áp: máy biến áp ñược sản xuất theo cỡ tiêu chuẩn Việc chọn cơng suất máy biến áp khơng đảm bảo an tồn CCð, đảm bảo tuổi thọ mà cịn ảnh hưởng đến tiêu kinh tế kỹ thuật sơ ñồ cung cấp ñiện

50; 100; 180; 320; 560; 750; 1000; 1800; 3200; 5600 kVA …

Chú ý: Trong xí nghiệp nên chọn cỡ cơng suất Ptt khác

(cố gắng không nên vượt 2-3 chủng loại) ñiều thuận tiện cho thay thế, sửa chữa, dự trữ kho

Hiệu chỉnh nhiệt ñộ: Sđm máy biến áp cơng suất mà tải liên tục

trong suốt thời gian phục vụ (khoảng 20 năm) với ñiều kiện nhiệt ñộ mơi trường định mức Các máy biến áp nước ngồi (châu Âu) chế tạo với t0 khác mơi trường ta Ví

dụ máy biến áp Liên Xơ cũ qui định:

Nhiệt độ trung bình hàng năm θtb = + 50C

Nhiệt ñộ cực ñại năm θcñ = +350C

→ Dung lượng máy biến áp cần ñược hiệu chỉnh theo mơi trường lắp đặt thực tế:

   



 − − =

100

' tb

ñm ñm S

S θ (4.9)

θtb - nhiệt ñộ trung bình nơi lắp đặt

Sđm - dung lượng định mức máy biến áp theo thiết kế

S'ñm - dung lượng định mức hiệu chỉnh

Ngồi cịn phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ cực đại môi trường xung quanh Khi θcd > 350C → công suất MBA phải giảm ñi ñộ tăng thêm, dung lượng

phải giảm ñi 1% cho ñến θcd = 450C Nếu θcd > 450C phải ñược làm mát nhân tạo Quá tải máy biến áp: vận hành thực tế phụ tải ln thay đổi nên phụ tải máy biến áp thường không phụ tải định mức nó, mà mức độ già hố cách điện bù trừ máy biến áp theo phụ tải Vì vận hành xét tới khả cho phép máy biến áp làm việc lớn phụ tải định mức (một lượng đó) Nghĩa cho phép làm việc tải cho thời hạn phục vụ khơng nhỏ 20 ÷ 25 năm → xây dựng qui tắc tính tải:

Quá tải bình thường máy biến áp (dài hạn) Quá tải cố máy biến áp (ngắn hạn) + Khả tải máy biến áp lúc bình thường:

kdk =

cd tb cd tb

I I S

S =

(4.10)

24

kdk

0,5

0,6

0,7

0,8 kqt

t(h)

Hình 4.11

ðường cong tải máy biến áp theo phương pháp ñược xây dựng theo quan hệ hệ số tải kqt thời gian tải hàng ngày, hình 4.11

Hệ số tải : kqt =

ñm cd

I I

(4.11)

Từ xác định phụ tải cực đại cho phép

ñm qt cd k I

I = ; Scd =kqt.Sñm (4.12)

Qui tắc %: “ Nếu so sánh phụ tải bình thường ngày ñêm máy biến áp với dung lượng ñịnh mức Thì ứng với phần trăm non tải tháng mùa hạ, máy biến áp phép q tải 1% tháng mùa đơng, tổng cộng khơng q 15 %”

Qui tắc %: “Trong điều kiện nhiệt độ khơng khí xung quanh không vượt 350C Cứ hệ số phụ tải máy biến áp giảm ñi 10 % so với 100% máy biến áp phép q tải %”

Có thể áp dụng đồng thời qui tắc để tính q tải cần phải đảm bảo giới hạn sau:

Với máy biến áp trời không vượt 30 % Với máy biến áp ñặt nhà không vượt 20 %

+ Khả tải cố: tải cố máy biến áp khơng phụ thuộc vào điều kiện nhiệt ñộ xung quanh trị số phụ tải trước q tải Thơng số nhà máy chế tạo qui định, tra bảng

Khi khơng có số liệu tra, áp dụng ngun tắc sau để tính q tải cố cho máy biến áp

“ Trong trường hợp trước lúc cố máy biến áp tải không 93 % cơng suất định mức nó, cho phép tải 40 % vòng ngày ñêm với ñiều kiện thời gian tải ngày không giờ”

Chọn dung lượng máy biến áp theo phụ tải tính tốn:

vậy Cho nên dung lượng chọn theo Stt khơng nên chọn q dư Ngồi cịn phải ý

đến cơng suất dự trữ xẩy cố máy (dành cho trạm có máy) Những máy cịn lại phải đảm bảo cung cấp lượng công suất cần thiết theo yêu cầu phụ tải

+ Trong điều kiện bình thường:

Trạm máy Sñm ≥ Stt (4.13)

Trạm n máy n.Sñm ≥ Stt (4.14)

Sñm - dung lượng ñịnh mức ñã hiệu chỉnh nhiệt ñộ máy biến áp

Stt - cơng suất tính tốn trạm

Trường hợp cần thiết xét thêm tải lúc bình thường, cho phép chọn máy biến áp có dung lượng giảm → tiết kiệm vốn ñầu tư

Trường hợp cố máy biến áp (xét cho trạm từ máy trở lên) ñứt ñường dây:

Với trạm máy: kqt.Sñm ≥ Ssc (4.15)

Tram n máy: (n-1).kqt.Sñm ≥ Ssc (4.16)

Sñm - dung lượng ñịnh mức máy biến áp ñã hiệu chỉnh nhiệt ñộ

Ssc - phụ tải mà trạm cần phải cung cấp có cố

kqt - hệ số tải cố máy biến áp Khi khơng có số liệu tra lấy kqt =

1,4 với ñiều kiện hệ số tải trước lúc cố không 93 % không tải ngày, ngày không

4.5.3 Vận hành kinh tế trạm biến áp

Công việc vận hành trạm biến áp nhằm phát huy ñược ưu ñiểm phương án thiết kế tận dụng hết khả thiết bị Vì trước hết phải nắm ñược tinh thần thiết kế dẫn cần thiết

- Căn vào qui trình qui phạm để đề qui định thích hợp như: Thao tác thường xun ñịnh kỳ Sửa chữa kịp thời, ngăn ngừa cố phát triển

- Ngồi cịn vấn đề đáng quan tâm vận hành cho máy biến áp tải đạt hiệu kinh tế cao → “Vấn ñề vận hành kinh tế trạm biến áp” thực với trạm có từ máy biến áp trở lên Xuất phát từ phương trình tổn thất trạm phần mạng sau

2 '

'

' 

     ∆ + ∆ = ∆

ñmB N B

S S P P

P (4.17)

Trong đó: ∆P'0 = ∆P0 + K.∆Q0 - tổn thất không tải trạm

∆P0 - tổn thất không tải máy biến áp trạm

∆Q0 - tổn thất không tải phần tử khác hệ thống (phụ thuộc vào

∆P'N = ∆PN + K.∆QN - tổn thất ngắn mạch trạm

∆PN - tổn thất ngắn mạch hay tổn thất dây máy biến áp

∆QN - tổn thất ngắn mạch phần tử khác hệ thống

S - công suất phụ tải (công suất truyền tải thực tế trạm) SñmB - dung lượng ñịnh mức máy biến áp

Trạm có n máy:

2 '

1 '

' 

     ∆ + ∆ = ∆

ñmB N B

S S P n P n

P (4.18)

Trạm có n + máy

2 '

1 ' ) (

' 

     ∆ + + ∆ + = ∆

ñmB N B

S S P n P n

P (4.19)

Ta thấy quan hệ ∆P'N S có dạng ∆P'N = a + b.S2 xem hình 4.12

Hình 4.12 Hình 4.13

Khi S < S1 -vận hành máy kinh tế

Khi S1 < S < S2 - vận hành máy kinh tế

Khi S > S2 - vận hành máy kinh tế

Vậy ta tính cơng suất có lợi để chuyển từ việc vận hành n sang (n+1) máy cách cân phương trình, rút cơng suất giới hạn

) ( '

'

' +

∆ ∆

= n n

P P S S

N

đm (4.20)

Khi tính sơ xác định trị số gần theo tổn thất cơng suất trạm khơng kể đến phần tử khác mạng

) ( + ∆

∆

= n n

P P S

S

N

ñm (4.21)

Trong thực tế S(t) thay ñổi nhiều ngày, ví dụ hình 4.13 Từ ÷ t1 vận hành máy

Từ t2÷ t3 vận hành máy

Phương thức vận hành khơng cho phép việc đóng cắt ln ln giảm tuổi thọ máy biến áp

Trong trường hợp cần xắp xếp lại, bố trí máy làm việc cho ñồ thị phụ tải phẳng chi sau ñã tiến hành ñiều chỉnh phụ tải vận hành

Phương thức vận hành ñơn giản, nhiên lại chưa hồn tồn xác, u cầu vận hành cho tổn thất ñiện trạm biến áp (vì ∆A khơng phụ thuộc vào ∆P mà phụ thuộc vào thời gian chế ñộ vận hành máy) ∆A hàng năm tính biểu thức

τ '

'

2

0 

     ∆ + ∆ = ∆

ñmB tt N

S S P t P

A (4.22)

t - thời gian đóng máy vào lưới

τ- thời gian chịu tổn thất công suất lớn τ = f( Tmax ; cosϕtb)

Như ứng với chế ñộ làm việc máy biến áp (làm việc ca, ca, ca) ta có trị số t τ coi khơng đổi → lấy ñạo hàm hàm ∆A = f(S)

min) (

0→ ∆ →

= ∂

∆ ∂

A S S

A

tu

4.5.4 Sơ ñồ nối dây trạm biến áp

- Sơ ñồ nối dây trạm phải thỏa mãn ñiều kiện: + ðảm bảo liên tục cung cấp ñiện theo yêu cầu phụ tải + Sơ ñồ nối dây rõ ràng, thuận tiện vận hành xử lý cố + An toàn lúc vận hành lúc sửa chữa

+ Chú ý ñến yêu cầu phát triển

+ Hợp lý mặt kinh tế, sở yêu cầu kỹ thuật

Sơ ñồ nguyên lý trạm biến áp 160 kVA – 22/0,4 kV

Sơ ñồ nguyên lý trạm biến áp 2x100kVA-22/0,4kV

Hình 4.15

1.ðường dây khơng 22 kV; 2.Chống sét van; 3.Cầu dao cách ly ; 4.Cầu chì ống cao áp ; 5.Máy biến áp 100 kVA-22/0,4 kV; 6.Cáp từ mặt máy vào tủ hạ áp; 7.Dây nối ñất; 8.Các ñồng hồ Volmét Ampemét; 9.Các ñồng hồ ño cơng suất hữu cơng cơng suất vơ cơng; 10.Khố chuyển mạch; 11 Biến dịng điện; 12.áptơmát tổng; 13.Thanh hạ áp; 14.áptômát nhánh; 15.Chống sét van hạ thế; 16.Cáp xuất tuyến;17.áptômát liên lạc

Xây dựng trạm biến áp phân phối: + Trạm treo:

Tất thiết bị ñiện cao hạ áp máy biến áp ñều dặt cột Ưu ñiểm: ñơn giản, rẻ tiền, xây lắp nhanh, tốn đất

Nhược điểm: mỹ quan

Hình 4-16, 1- máy biến áp; 2- cầu chì tự rơi; 3-sứ cách điện; 4-chống sét van; 5-tủ ñiện hạ áp; 6-hộp chụp máy biến áp; 7-ống luồn cáp vào tủ hạ áp; 8-thanh dẫn ñồng; 9-dây tiếp ñịa

Hình 4-16 + Trạm (còn gọi trạm cột):

Thiết bị cao áp ñặt cột, máy biến áp ñặt ñất, trạm phân phối hạ áp ñặt nhà xây mái bằng, xung quanh trạm có tường xây, trạm có cổng sắt bảo vệ, thuận tiện cho điều kiện nơng thơn, ñây quỹ ñất không hạn hẹp lắm, lại an tồn cho người gia súc

Hình 4.17, 1- bệ máy biến áp; 2- tủ phân phối hạ áp; 3- ghế cách ñiện; 4- chống sét van; 5- cầu chì tự rơi; 6- sứ đỡ; 7- đồng cứng;8- tường rào trạm; 9- cửa thơng gió có lưới chắn; 10- hệ thống tiếp ñịa

+ Trạm xây (trạm kín):

u cầu: thơng hơi, thống khí, đặt lưới mắt cáo

Hình 4.18, 1- máy biến áp; 2- tủ cao áp; 3- tủ hạ áp; 4- ñầu cao áp; 5- cao áp; 6- cáp từ máy biến áp ñến tủ 0,4kV; 7- rãnh cáp; 8- thơng gió; 9- hố dầu

Hình ảnh thực tế: Trạm treo, trạm trạm kín - Trạm phân phối: (cịn gọi trạm cắt)

Trong khơng ñặt máy biến áp mà ñặt thiết bị ñóng cắt (máy cắt, dao cắt phụ tải, cầu dao, cầu chì )

Nhiệm vụ: nhận điện từ TBA trung gian phân phối cho TBA phân phối khu vực

ðối với trạm có phân đoạn góp, máy cắt liên lạc (MCLL) thường mở để trị số dịng điện ngắn mạch góp giảm nửa nhằm chọn máy cắt thiết bị ñiện khác rẻ tiền Nếu phụ tải phân đoạn góp khơng phải vận hành MCLL thường đóng, đảm bảo tổn thất ñiện giảm

Xây dựng trạm phân phối theo kiểu trạm hở trạm kín

TBA trung gian ñặt MBA TBA trung gian ñặt MBA nối theo sơ đồ cầu ngồi sơ đồ cầu Hình 4.9

Cấp điện áp thường: 110/10;22;35 kV 35/22;10 kV

Tùy theo tính chất quan trọng lưới cung cấp điện mà trạm biến áp trung gian ñặt máy biến áp

ðối với trạm máy: phía 110 kV dùng DCL-MC 110 kV; phía hạ áp (35; 22; 10 kV), sơ ñồ hệ thống góp máy cắt hợp

ðối với trạm máy: Phía 110 kV dùng sơ đồ cầu Nếu máy biến áp thường xun phải đóng cắt → sử dụng sơ đồ cầu ngồi nghĩa đặt máy cắt phía máy biến áp Ngược lại ñường dây 110 kV dài, cố nhiều mà máy biến áp lại phải đóng cắt → dùng sơ ñồ cầu trong, ñặt máy cắt ñường dây

Xây dựng: Phía cao áp máy biến áp ñặt hở trời, phần trung áp ñặt nhà phân phối giống kết cấu xây trạm phân phối

Chương

TÍNH TỐN ðIỆN TRONG MẠNG ðIỆN ðỊA PHƯƠNG 5.1 Tổn thất công suất ñiện ñường dây mạng ñiện 5.1.1 ðường dây có phụ tải

Tổn thất cơng suất tác dụng mạch xoay chiều pha

∆P = 3.R.I2

Ta biết : S = 3.U.I → I =

U S R U Q P R U S U S R

P

2 2 2 + =       = = ∆ (5.1)

Tương tự X

U Q P

Q 2

2 2+ =

∆ (5.2)

Trong : R, X - ñiện trở ñiện kháng ñường dây, Ω

I - dòng ñiện chạy dây dẫn, A

P, Q - công suất tác dụng phản kháng, kW, kVAr Nếu U(kV) ; R, X (Ω) ; P(kW) ; Q(kVAr); ∆P(W); ∆Q(VAr)

Ví dụ : ðường dây khơng 10kV, cấp điện cho xí nghiệp khí có phụ tải 2000 kVA, cosϕ = 0,6 Xác ñịnh tổn thất cơng suất đường dây

Giải :

Tra bảng AC-70 : r0 = 0,46 Ω/km, x0 = 0,4 Ω/km

Tổng trở ñường dây ZAb = 0,46.5 + j0,4.5 = 2,3 + j2 Ω

Tổn thất cơng suất đường dây

= +       =

∆ (2,3 2) 10

2000

j

SAb 92000 + j80000 VA = 92 +j80 kVA

5.1.2 ðường dây cung cấp cho nhiều phụ tải

- Qui ước:

P, Q - cơng suất truyền tải tên đường dây p, q - công suất tiêu thụ hộ tiêu dùng - Gọi S2” - công suất cuối ñoạn dây

S1” - cơng suất cuối đoạn dây

S2’ - cơng suất đầu đoạn dây

S1’ - công suất ñầu ñoạn dây

- Tính ∆S2 (tổn thất cơng suất đoạn dây 2)

2 2 2 2 2

2

'' '' r U q p r U Q P P c c c c + = + = ∆ R+jX P+jQ I

A ∆S1 b ∆S2 c

A b c

r1+jx1 r2+jx2

S2”

S1”

S1’ S2’

pc+jqc

pb+jqb

(1) (2)

AC-70

2000∠0,6 kVA

2 2 2 2 2

2

'' '' x U q p x U Q P Q c c c c + = + = ∆

Suy ∆S2 = ∆P2 + j∆Q2

- Tính ∆S1 (tổn thất cơng suất đoạn dây 1)

Cơng suất ñầu ñoạn dây 2: S2’ = S2” + ∆S2

= P2” + jQ2” + ∆P2 + j∆Q2

= (P2” + ∆P2) + j(Q2” + ∆Q2) = P2’ + jQ2’

Công suất cuối ñoạn dây 1: S1” = S2’ + Sb

= P2’ + jQ2’+ pb + jqb

= (P2’ + pb) + j(Q2’ + qb) = P1” + jQ1”

1 2 1 '' '' r U Q P P b + = ∆ 2 1 '' '' x U Q P Q b + = ∆

Suy ∆S1 = ∆P1 + j∆Q1 - Kết luận :

+ Tổn thất công suất tồn phần đường dây: ∆SΣ = ∆S1 + ∆S2

+ Khi tính tổn thất cơng suất ñường dây ta tính từ cuối ñường dây tính ngược lên

- Chú ý : Nếu khơng địi hỏi xác cao, lúc tính tỏn thất cơng suất ñường dây ta xem ñiện áp nút phụ tải ñiện áp ñịnh mức mạng ñiện : Ub = Uc = Uñm

ðối với mạng ñiện ñịa phương (U ≤ 35 kV)

2 r

U S

P c

     =

∆ , 1

2

1 r

U S S

P b c 

     + =

∆ (5.3)

Ví dụ : ðường dây khơng 10kV cấp điện cho phụ tải, toàn dùng dây AC-50 Chiều dài ñoạn dây số liệu phụ tải cho hình vẽ u cầu tổn thất cơng suất ñường dây

5km 3km A

600 0,8 kVA

500 0,8 kVA 2km

1

3

Giải :

Tra bảng AC – 50 : r0 = 0,64 Ω/km ; x0 = 0,4 Ω/km

Tổng tổn thất công suất ñường dây

∆SΣ = ∆SA1 + ∆S12 + ∆S13

∆SΣ= 13

2 21 2

1 . . .Z

U S Z U S Z U S S S ñm ñm A ñm       +       +       + +

∆SΣ =

.(0,64.2 0,4.2)

10 500 ) , 64 , ( 10 600 , 64 , 10 500 600

1000 2

j j j +       + +       + +       + +

∆SΣ = 63,56 + j39,46 kVA

5.1.3 Tổn thất cơng suất đường dây có phụ tải phân bố ñều

Xét ñường dây có phụ tải phân bố tức phụ tải nhau, ñặt gần cách ñều Sự biến thiên dịng điện dọc theo chiều dài đường dây

Xét vi phân có chiều dài dl điểm B ứng với có dịng ñiện IB

L l I

IB = (5.4)

Tổn thất cơng suất đoạn dl : d∆P = 3.IB2.dr=3.IB2.r0.dl

Với dr = r0.dl ; r0 – ñiện trở ñơn vị chiều dài

d∆P = l dl

L r I dl r L l I 2 2 =     

 (5.5)

Tổn thất cơng suất đường dây có phụ tải phân bố ñều

∫ ∫ ∆ = = = = ∆ L L I R L r I dl l L r I P d P 2 2

= ∆Pphân bố ñều (5.6)

Nhận xét : Nếu toàn ñường dây có phụ tải phân bố thay đoạn dây có phụ tải tập trung

∆Ptập trung = 3∆Pphân bố ñều (5.7)

5.1.4 Tổn thất ñiện ñường dây

Nếu phụ tải mạng điện khơng thay đổi sau thời gian t, tổn thất ñiện là: ∆A = ∆P.t

Nhưng phụ tải ln ln iến động nên tổn thất ñiện : ∆A = ∫∆ t

dt P

0

Thời gian tổn thất công suất lớn (τ): thời gian mà mạng điện liên tục chun chở cơng suất lớn Pmax (hay Imax) gây tổn thất ñiện

năng mạng ñiện vừa ñúng tổn thất ñiện thực tế mạng ñiện sau năm vận hành

τ max

2dt RI

I R A t ∫ = =

∆ (5.8)

Tổn thất ñiện đường dây có nhiều phụ tải :

Xét mạng điện có phụ tải b, c, d hình vẽ

- Nếu cosϕ Tmax phụ tải → τ

              +       +       = ∆ 3 2 2

1 . . .r

U S r U S r U S A d c b τ (5.9)

- Nếu cosϕ Tmax phụ tải khác nhiều → τ khác

3 3 2 2 1

1 . .τ . .τ .r.τ

U S r U S r U S A d c b       +       +       =

∆ (5.10)

- Nếu cosϕ Tmax phụ tải khác → ta phải tính giá trị trung bình

của cosϕtb Tmaxtb → τtb

d c b d d c c b b tb S S S S S S + + + + = ϕ ϕ ϕ

ϕ cos cos cos

cos (5.11)

d c b d d c c b b tb P P P T P T P T P T + + + +

= max max max max (5.12)               +       +       = ∆ 3 2 2

1 . . .

r U S r U S r U S A d c b tb

τ (5.13)

Trong : S1, S2, S3 - cơng suất đoạn đường dây 1, 2,

r1, r2, r3 - ñiện trở ñoạn ñường dây 1, 2,

Ub, Uc, Ud- ñiện áp nút b, c, d

5.1.5 Tổn thất điện cơng suất máy biến áp

S1 S2 S3

Sd, cosϕd

Sc, cosϕc

Sb, cosϕb

A b c d

- Tổn thất công suất không phụ thuộc vào phụ tải (gọi tổn thất công suất sắt từ máy biến áp)

+ Tổn thất cơng suất tác dụng lõi thép tổn hao không tải máy biến áp

St Fe P

P =∆

∆ (5.14)

+ Tổn thất công suất phản kháng lõi thép

100 % SñmB

i

Q=

∆ (5.15)

SđmB - cơng suất định mức máy biến áp

- Tốn thất công suất phụ thuộc vào phụ tải, tổn thất ñồng cuộn dây máy biến áp: ∆SCu

+ Tổn thất công suất tác dụng: ∆PCu

+ Tổn thất công suất phản kháng: ∆QCu

Khi phụ tải MBA ñịnh mức: ∆PCuñm = ∆PN (5.16)

∆QCuñm = ñmB N S

U

100

%

(5.17)

Khi phụ tải khác ñịnh mức:

∆PCu = ∆PCuñm

2      

ñmB

S S

hay ∆PCu = rB

U S

    

 (5.18)

∆QCu = ∆QCuñm

2      

ñmB

S S

hay ∆QCu = xB

U S

    

 (5.18) Với rB, xB - ñiện trở ñiện kháng máy biến áp

∆P = ∆PFe + ∆PCm

5.1.5.2.Tổn thất cơng suất máy biến áp3 dây quấn Tương tự: Khi phụ tải máy biến áp ñịnh mức

∆SFe: ∆PFe =∆PKt ;

100 % ñmB Fe

S i

Q =

∆

∆SCu: ∆PCuñm = ∆PN ; ∆QCuñm = ñmB N S

U

100

%

- Nếu công suất máy biến áp khơng phải định mức

Trong đó: ∆PCu1 = .r

U S S       +

; ∆PCu2 = 2 .r

U S      

; ∆PCu3 = 3 .r

U S       + Tổn thất công suất phản kháng: ∆QCu∑ = ∆QCu1 + ∆QCu2 + ∆QCu3

Trong ñó: ∆QCu1 = .x

U S S       +

; ∆QCu2 = 2 .x

U S      

; ∆QCu3 = 3 .x

U S       5.1.5.3 Tổn thất công suất máy biến áptự ngẫu

Ta biết ñược: ∆PNC-T ; ∆PNC-H ; ∆PNT-H

Tính : ∆ = ∆ +∆ − −∆ − 

− 2

,

α αNC H NT H T NC NC P P P

P (5.19)

    ∆ − ∆ + ∆ = ∆ − −

− 2

, α α H NC H NT T NC NT P P P

P (5.20)

    ∆ −∆ + ∆ = ∆ − − − T NC H NT H NC NH P P P

P 0,5 2 2

α

α (5.21)

Với C T C U U U − =

α - hệ số có lợi Tổn thất máy biến áp tự ngẫu:

2 2       ∆ +       ∆ +       ∆ + ∆ = ∆ ñm H NH ñm T NT ñm C NC Kt S S P S S P S S P P

P (5.22)

5.1.5.4 Tổn thất ñiện máy biến áp - Với MBA dây quấn:

i ñm i N Kt t S S P n T P n

A

2 ∑       ∆ + ∆ =

∆ (5.23)

n - số máy biến áp vận hành song song (thường máy) T - thời gian năm (8760h)

Si - cơng suất qua máy biến áp

ti - thời gian tương ứng với công suất Si

Nếu Si= const 1năm ti = T = 8760 h

-Với máy biến áp dây quấn:

i ñm iH NH ñm iT NT ñm iC NC Kt t S S P S S P S S P n T P n

A

2 2 ∑              ∆ +       ∆ +       ∆ + ∆ =

∆ (5.24)

Sđm - cơng suất ñịnh mức máy biến áp

SiC , SiT , SiH - công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ n máy biến áp vận hành

Mạng điện địa phương có U ≤35 kV (hay cịn gọi mạng điện phân phối) tổng số chiều dài ñường dây lớn, khối lượng kim loại màu lớn

5.2.1 Xác ñịnh tổn thất ñiện áp ñường dây mạng ñiện ñịa phương

Xét mạng điện địa phương có phụ tải Với P, Q cơng suất truyền tải đường dây p, q công suất tiêu thụ hộ tiêu thụ

Nếu bỏ qua tổn thất công suất ñường dây P3 + jQ3 = pd + jqd

P2 + jQ2 = (pd +pc)+ j( qd +qc)

P1 + jQ1 = (pd +pc+pb)+ j( qd +qc+qb)

Tổn thất điện áp tồn đường dây từ A →d tổn thất đoạn đường dây đó:

∆U = ∆U1 + ∆U2 + ∆U3

∆U =

ñm

U x Q r

P1.1+ 1 1

+

ñm

U x Q r

P2 2 + 2 2

+

ñm

U x Q r

P3.3 + 3 3

Tổng quát ∆U =

ñm

m m n

m m m n

m

U

x Q r

P

1

1 ∑

∑

= =

+

(5.25)

Trong :

Pm , Qm - công suất tác dụng công suất phản kháng ñoạn dây thứ m

rm , xm -ñiện trở ñiện kháng ñoạn dây thứ m

Ta viết lại ∆U

∆U=( ) ( )

ñm d c d b c d U r p r p p r p p

p + + 1+ + 2+ 3

+( ) ( ) ñm d c d b c d U x q x q q x q q

q + + 1+ + 2+ 3

∆U= ( ) ( )

ñm d c b U r r r p r r p r

p 1+ 1+ 2 + 1+ 2+ 3

+ ( ) ( ) ñm d c b U x x x q x x q x

q 1+ 1+ 2 + 1+ 2+ 3

ðặt Rd = r1 + r2 + r3 Xd =x1 + x2 + x3

Rc = r1 + r2 Xc = x1 + x2

Rb = r1 Xb = x1

ñm n m n m m m m m U X q R p U ∑ ∑ = = + = ∆

⇒ 1

(5.26)

Trong đó:

pm , qm - công suất tác dụng công suất phản kháng hộ tiêu thụ thứ m

Rm , Xm - ñiện trở ñiện kháng tính từ nguồn hộ tiêu thụ thứ m

Cơng thức 5.26 cho phép tính tổn thất điện áp đường dây theo cơng suất tác dụng phản kháng hộ tiêu thụ theo ñiện trở ñiện kháng tính từ nguồn cho ñến hộ tiêu thụ thứ m

Chú ý: R, X ( Ω ) ; U ( kV); P ( kW); Q ( kVAr); ∆U ( V) * Có dùng dịng điện I để tính tổn thất điện áp:

Biết P = U.I.cosϕ Q = U.I.sinϕ Biểu thức 5.25 viết lại :

      + =

∆U ∑n Im mrm ∑n Im m xm

1 ' ' sin cos

3 ϕ ϕ (5.27) Biểu thức 5.26 viết lại:

      + =

∆U ∑n im mRm ∑n im m Xm

1 sin cos

3 ϕ ϕ (5.28)

Trong đó:

Im , cosϕm' - dịng điện hệ số cơng suất ñoạn ñường dây thứ m

im , cosϕm - dịng điện hệ số cơng suất phụ tải thứ m Ví dụ: Tính tổn thất ñiện áp lớn ñối với mạng ñiện sau:

ðoạn bc : A-70 có r0 = 0,45 Ω/km : x0 = 0,36 Ω/km

Tại nút b có : pb = 1000 kW

qb = pb.tgϕb = 1000 0,88 = 880 kVAr

Tại nút c có : pc = 2000 kW

qc = pc.tagϕb = 2000 0,75 = 1500 kVAr

Ta có: ∆UAc =

U

x Q r

P ∑

∑ + ( ) ( ) 10 36 , 1500 35 , 1500 880 10 45 , 2000 34 , 2000

1000+ + + + +

= ∆UAc

∆UAc = 940 V

Hoặc U X q R p UAc ∑ +∑ = ∆ ( ) 10 36 , 35 , 2000 35 , 880 10 ) 45 , 34 , ( 2000 34 ,

1000 + + + + +

= ∆UAc

∆UAc = 940 V Chú ý:

-ðối với ñường dây ñồng r0, x0 khơng thay đổi

∆U =

ñm m m m m U l Q x l P

r0∑ + 0∑

(5.29)

Hoặc ∆U=

ñm m m m m U L q x L p

r0∑ + 0∑

(5.30)

Trong : lm - chiều dài ñoạn dây

Lm - chiều dài tính từ nguồn đến hộ tiêu thụ thứ m

-Trường hợp cosϕ phụ tải ta có:

( ) đm m m U l P tg x r

U = + ∑

∆ 0 ϕ ( )

ñm m m U L p tg x

r + ∑

= 0 ϕ (5.31)

Nếu cosϕ = (ở phụ tải) ⇒ Q = ñm m m ñm m m U R p U r P

U =∑ =∑

∆ (5.32)

5.2.2 Xác định tổn thất điện áp đường dây có phụ tải phân bố ñều

Gọi p0 cơng suất phân bố đơn vị chiều dài ñường dây.Vậy ta

xét vi phân chiều dài dl cách A khoảng Lx

Vi phân công suất: dp = p0.dl

Gây nên vi phân tổn thất ñiện áp : d

ñm x U L dp r

U =

∆ = ñm x U L dl p r0

Vậy tổn thất ñiện áp tồn đường dây là:

∫ ∆ = ∫ = ∆ c b L L ñm x U L dl p r U d

U 0

( ) ( )

[ 2]

0 0 b c L L ñm x ñm L L U p r dl L U p r U c b − = = ∆ ∫

= c b ( c b) ñm L L L L U p r − + 0

= d ( c b) ñm L L L U p r − 0

0 (với d ñiểm đoạn bc)

Ta có: p0(Lc-Lb) = p0.Lbc = P cơng suất đoạn phân bố

ñm d ñm d U P R U P L r

U = =

∆ (5.33)

Rd - ñiện trở từ nguồn ñến d

Nếu phụ tải phân bố ñều từ A→c ta dùng cơng thức 5.33 để tính.trường hợp Lb= nên ta có

2 c ñm L U P r U = ∆

Ví dụ: Một mạng điện xoay chiều ba pha 380V, dây nhơm đặt đỉnh tam giác ñều cạnh 600 mm, chiều dài ñường dây (m), phụ tải (kW) hệ số cơng suất cho hình 2-10 Xác định tổn thất điện áp lớn mạng ñiện

Biết ñoạn Ae dây A-50; bf dây A-16; dg dây A-25

A b e

25kW;0,8

c d

f g

50 50 50 50

Giải:

Tra bảng: Dây A-50 có: r0 = 0,63 Ω/km; x0 = 0, 325 Ω/km

Dây A-25 có: r0 = 1,27 Ω/km; x0 = 0,345 Ω/km

Dây A-16 có: r0 = 1,96 Ω/km; x0 = 0,358 Ω/km

Thành phần công suất tác dụng phản kháng phụ tải bằng: Sf = 15 + j15.0,75 MVA = 15 + j11,25 kVA

Sc = 25 kVA

Sg = 0,15.100 = 15 kVA

Se = 25 + j25.0,75 = 25 + j18,75 kVA

Tổn thất điện áp đường dây Ae

V

UAe 2,1

380 325 , 50 ) 75 , 18 75 , 18 75 , 18 30 ( 63 , 50 ) 25 40 65 80 ( + + + + + + + = = ∆

Tổn thất ñiện áp tới ñiểm f:

V

UAf 24,3

380 325 , 50 30 358 , 200 25 , 11 63 , 50 80 96 , 200

15 + + + =

= ∆

ðể xác ñịnh tổn thất ñiện áp tới ñiểm g ta thay phụ tải phân bố ñều phụ tải tập trung 15 kW đặt đoạn có phụ tải phân bố ñều

V

UAg 23

380 ) 325 , 50 75 , 18 325 , 50 30 27 , 100 15 ( 63 , 50 ) 40 65 80 ( + + + + + = = ∆

Vậy tổn thất ñiện áp lớn mạng ñiện

∆Umax = ∆UAf = 24,3V hay 6,4%

5.2.3 Tổn thất điện áp đường dây có dây trung tính

ðối với lưới có U < 1000 V phụ tải pha khơng đối xứng → dịng khơng cân ( Ikcb ) chạy dây trung tính

Giả thiết phụ tải pha PA , PB , PC

Tổn thất ñiện áp pha:

( B C)

ñm ñm

A

A P P

F U L F F U L P

U − +

     + = ∆ 0 1 γ γ (5.34)

( A C)

ñm ñm

B

B P P

F U L F F U L P

U − +

     + = ∆ 0 1 γ γ (5.35) e b A 25+j18,75

c d

f g

50 50 50 50

200

15+j11,25

25+j0 100

( A B) ñm

ñm A

C P P

F U L F F U L P

U − +

     + = ∆ 0 1 γ γ (5.36)

Trong : γ - ñiện dẫn suất, γ = ρ

1

L - chiều dài ñường dây F - tiết diện dây pha, mm2

F0 - tiết diện dây trung tính, mm2

Xét phụ tải

(∑ ∑ ) ∑ − +       + =

∆ Bm m Cm m

ñm ñm

m Am

A p L p L

F U F F U L p

U

1 0 γ

γ (5.37)

(∑ ∑ ) ∑ − +       + =

∆ Am m Cm m

ñm ñm

m Bm

B p L p L

F U F F U L p

U

1 0 γ

γ (5.38)

(∑ ∑ ) ∑ − +       + =

∆ Am m Bm m

ñm ñm

m Cm

C p L p L

F U F F U L p

U

1 0 γ

γ (5.39)

Ví dụ: Xác định tổn thất điện áp tất ba pha mạng điện thắp sáng, hình vẽ Các dụng cụ thắp sáng có cơng suất 240 W ñấu cách 100 m, dây dẫn ñồng, dây pha tiết diện 10 mm2 dây trung tính 6mm2 ðiện áp ñịnh mức mạng 220/127 V

Giải:

Tổn thất điện áp tồn phần pha A

V

UA (240.200 240.500 240.300 240.600) 0,89

127 53 ) 10 ( 127 53 400 240 100

240 + + − + + + =

= ∆

∆UA% = 0,7%

Tổn thất điện áp tồn phần pha B

V

UB (240.100 240.400 240.300 240.600) 2,8

127 53 ) 10 ( 127 53 500 240 200

240 + + − + + + =

= ∆

∆UB% = 2,2%

Tổn thất điện áp tồn phần pha C

100 100 100 100 100 100

240 240 240 240 240 240

V

UC (240.100 240.400 240.200 240.500)

127 53

1 )

6 10

1 ( 127 53

600 240 300

240 + + − + + + =

= ∆

∆UC% =3,94%

Qua kết tính tốn thấy đấu phụ tải pha hình vẽ tổn thất điện áp pha C lớn

Muốn tổn thất ñiện áp pha phải có cân momen phụ tải pha Kết luận quan trọng ñể giải vấn đề trình tự nối phụ tải vào mạng Ví dụ mạng hình a) hộ dùng điện mạng tốt mạng hình b)

5.2.4 Xác định tổn thất điện áp mạng điện địa phương kín

5.2.4.1 Khái niệm chung

Mạng điện kín mạng ñiện mà hộ tiêu thụ ñiện ñược cung cấp từ phía:

- Ưu điểm:

+ Tăng cường tính liên tục cung cấp điện

+ Trong trường hợp vận hành bình thường tổn thất điện áp tổn thất cơng suất nhỏ mạng ñiện hở

- Nhược ñiểm:

+ Khi có cố chẳng hạn đứt phía đầu nguồn → mạng hở tổn thất cơng suất tổn thất điện áp lớn vượt giá trị cho phép

+ Thực bảo vệ rơle phức tạp,thường dùng bảo vệ có hướng bảo vệ khoảng cách

+ Tính tốn phức tạp

a)

A

C

O B

A

C

O B

5.2.4.2 Xác định cơng suất nhánh * ðiểm phân bố cơng suất

Xét mạng kín:

đã biết phụ tải lớn S1, S2 (phụ tải tắnh toán nghĩa ựã kể ựến tổn thất công

suất MBA hạ áp )và Z1, Z2, Z12; UA,UB (trường hợp xét chung UA≠UB)

Xác ñịnh SA1, S12, SB2

Chiều SA1, SB2 rõ ràng biết, giả thiết chiều S12 hình vẽ

ðiện áp giáng từ nguồn A→B

UA – UB = 3.( IA1.Z1 + I12.Z12–IB2.Z2)

Có thể thay dịng điện nhánh I12 IB2 dịng điện phụ tải I1 I2

I12 = IA1 – I1

IB2 = I1 + I2 – IA1

UA–UB = 3( IA1.Z1 + IA1.Z12 –I1.Z12 – I1.Z2 – I2.Z2 + IA1.Z2)

ðặt Z1 + Z12 + Z2 = ZΣ Z12 + Z2 = Z1B

Z2 = Z2B

→ UA – UB = ( IA1.Z∑ – I1.Z1B – I2.Z2B )

→IA1 =

Σ Σ

− + +

Z U U Z

Z I Z

I B B A B

1 2 2

1 (5.40)

→ Dịng điện ñi ñoạn A-1 gồm thành phần:

- Thành phần chủ yếu phụ thuộc vào phụ tải 1, tổng trở mạng

- Thành phần dịng điện cân phụ thuộc vào độ lệch ñiện áp UA, UB

và tổng trở mạng mà không phụ thuộc vào trị số phụ tải Trong mạng ñịa phương thường xem UA = UB

→ IA1=

Σ

+

Z Z I Z

I1 1B 2 2B

(5.41)

Tương tự:

Σ

+ =

Z Z I Z I

I A A

B

2 1

(5.42)

Với Z1A = Z1 Z2A = Z12 + Z1

Trong thực tế phụ tải thường cho dạng công suất S1=P1 + jQ1 S2=P2 + jQ2

→

Σ

+ =

Z Z S Z S

S B B

A

2 1

(5.43)

Tổng qt có mạng kín cung cấp cho n phụ tải từ nguồn SA1 xác ñịnh

Σ =

∑ =

Z Z S S

n

i iB i A

1

(5.44)

Sau có cơng suất từ nguồn A, B SA1, SA2→ tìm S12

Theo chiều giả thiết: S12 = SA1 – S1

Nếu S12 tính có giá trị dương → chiều ta chọn ñúng ngược lại

⇒ Sau xác ñịnh ñược chiều trị số S12 ta xác định điểm mà phụ

tải nhận cơng suất từ phía gọi điểm phân công suất

Do trị số phụ tải bao gồm P Q nên điểm phân cơng suất mạng kín riêng rẽ có nghĩa điểm phân bố cơng suất tác dụng (ký hiệu

) ñiểm phân bố công suất phản kháng (ký hiệu ∇)

Chẳng hạn điểm điểm phân bố cơng suất chung ta tách thành mạch hở việc tính tốn tiến hành thuận tiện

Các trường hợp riêng:

- Mạng ñiện kể ñến ñiện trở tác dụng ( x0≈ )

đó mạng tiết diện nhỏ, ựiện áp thấp cấp 10kV

Công thức (5.43)→SA1 = PA1 +jQA1=( ) ( )

Σ

+ + +

R

R jQ P R jQ

P1 1 1B 2 2 2B

(5.45)

Hoặc viết PA1 =

Σ

+

R R P R

P1 1B 2 2B

QA1 =

Σ

+

R R Q R

Q1 1B 2 2B

(5.46)

- Mạng ñiện ñồng nhất: mạng mà nhánh có tỷ số

0

r x

Công thức (5.44) → SA1= Σ Σ       +       + = ∑ ∑ L r r x j L r r x j S Z Z S iB n i n iB i 0 0 0

Hoặc SA1 =

Σ ∑ R R S n iB i (5.47)

- Mạng ñiện tiết diện:

Thường mạng kín thiết kế đoạn tiết diện dây dẫn (r0=const)

cảm kháng ñơn vị chiều dài ñoạn x0 = const

Công thức (5.44) →

( ) ( ) Σ Σ ∑ ∑ = + + = L L S L jx r L jx r S S n iB i n iB i A 0 0 (5.48)

Ví dụ: Nguồn A cung cấp điện cho phụ tải S1, S2 theo mạng kín 35kV.Tồn

ñoạn ñường dây tiết diện AC-120 Dây dẫn bố trí tồn mặt phẳng ngang Dtb= 3,5 m

Xác định điểm phân bố cơng suất mạng Giải:

ðây mạng ñồng Xác ñịnh PA1 QA1

( ) MW L L P L P

P A A

A 10,4

8 8 11 10

12 2 2

1 + + =

+ + = ∑ + = , 20 12 10 = + = A Q MW

Tương tự MW

L L P L P

P A A

A 10,6

8 12 11 10

1 2 21

2 + + =

+ = +

=

Σ

6,4

20 12 10 = + = A Q MW

Thử lại: PA1 + PA2 = 10,4 + 10,6 = 21 = P1 + P2

Như P12 có chiều từ → cịn Q12 có chiều từ →

Nói cách khác ñiểm phân bố công suất phản kháng ñiểm phân bố công suất tác dụng

5.2.4.3 Xác ñịnh tổn thất ñiện áp mạng kín

ðối với mạng kín cần xác định tổn thất điện trường hợp bình thường cố

-Trong trường hợp vận hành bình thường cần xác định tổn thất ñiện áp lớn

∆Umax từ nguồn A ñến ñiểm xa ( tức ñiểm có ñiện áp thấp nhất)

Các bước thực hiện:

+ Xác ñịnh công suất ñi nhánh SA1 , SA2 ,S12

+ Xác định điểm phân cơng suất

+ Nếu ñiện áp nguồn UA = UB ∆Umax tổn thất điện

áp từ A đến điểm phân cơng suất

Ví dụ: Từ hình vẽ, điểm điểm phân cơng suất chung

∆Umax = ∆UA12 = ∆UA2

=

ñm A A A

A ñm

A A A A

U

X Q X Q R P R P U

X Q R

P2 2+ 2 2 = 1 1+ 12 12+ 1 1+ 12 12

Trường hợp điểm phân cơng suất tác dụng phản kháng khơng trùng chưa rõ điểm điện áp thấp Lúc phải tính ∆U từ nguồn đến điểm, so sánh lấy ∆U lớn

Ví dụ: Theo ví dụ trước :

Tra số liệu: AC-120 có r0 = 0,27 Ω/km x0 = 0,4 Ω/km.Tính ∆UA1; ∆UA2

345 , 35

8 , , 27 , , 10

1 =

+ =

∆UA kV

245 , 35

8 , , 27 , , 10

2 =

+ =

∆UA kV

∆Umax = ∆UA1 = 1,345 kV điểm có điện áp thấp mạng

- Trong trường hợp cố ( ñứt dây mạng kín) → mạng hở Phụ tải lớn phải cung cấp từ nguồn Lúc phải xét cố ñoạn nguy hiểm ñể cho

Ví dụ: Xác ñịnh ∆Umax trường hợp cố mạng ví dụ

- Khi ñứt ñoạn A-1

35 , 35

8 , 14 , 10 35

8 27 , 21 27 , 10

1 =

+ +

+ =

∆UA kV

- Khi ñứt ñoạn A-2

(11.0,27.4 21.0,27.8 4.0,4.4 14.0,4.8) 3,1

35

2 = + + + =

∆UA kV

⇒∆Umaxsưcố = 3,35 kV Nghĩa ñứt ñoạn A-1 nguy hiểm

* Trường hợp mạng kín có nhánh rẽ muốn xác định ∆Umax phải tiến hành sau:

- Xác định phân bố cơng suất lúc bình thường → điểm phân cơng suất Chú ý tính phân bố cơng suất phụ tải S3 phải tập trung nút

- Sau xác ñịnh ñược ñiểm phân công suất hoặc 1và 2, cần xác định ∆Umax lúc bình thường

+ Nếu điểm phân cơng suất ∆Umax tính từ A đến đến

∆UA23= ∆Umax

+ Nếu ñiểm phân cơng suất tính ∆U1 ∆UA23 so sánh lấy trị số lớn

hơn

- Trường hợp cố thường đứt đoạn A-2 Lúc ∆UmaxSC = ∆UA23

Nếu đứt đoạn A-1 phải tính ∆UA21 ∆UA23 So sánh lấy giá trị lớn

- ðảm bảo chất lượng ñiện cho thiết bị dùng ñiện

- ðảm bảo hoạt động hệ thống chế độ bình thường cố (Nếu ñiện cao giới hạn cho phép thiết bị hỏng già hóa; thấp q dẫn đến q tải đường dây, máy biến áp, ảnh hưởng ñến tự dùng, ñến ổn ñịnh nhà maý ñiện phụ tải)

- ðạt hiệu kinh tế, giảm ∆A ∆P 5.2.5.1 ðộ lệch ñiện áp cực thiết bị dùng ñiện

% 100 ñm

ñm

U U U

U = −

δ (5.49)

U: ñiện áp thực tế thiết bị dùng ñiện

ðộ dao ñộng ñiện áp: 100% max

min max

U U U

U = −

∆ (5.50)

Tiêu chuẩn chất lượng ñiện áp:

+

− ≤ ≤

U U

U δ δ

δ (5.51)

Theo tiêu chuẩn Nga: -2,5% ÷ +5% cho chiếu sáng cơng nghiệp cơng sở -5% ÷ +10% cho động

%

± cho thiết bị lại Theo tiêu chuẩn Pháp: ± 5% cho lưới trung hạ áp

± 7% cho lưới trung áp không ± 10% cho lưới hạ áp không Tiêu chuẩn Singapor: ±6%

δU tiêu chuẩn điều chỉnh chất lượng điện áp ảnh hưởng lớn ñến cấu trúc lưới ñiện

5.2.5.2.đánh giá chất lượng ựiện áp lưới hạ áp Trong thời gian ựiện áp phải thỏa mãn:

+

− ≤ ≤

U U

U δ xt δ

δ (5.52)

x ñịa ñiểm ; t thời gian

Tuy nhiên có vị trắ thời ựiểm mà ựó chất lượng ựiện áp ựược ựảm bảo ựược ựảm bảo thời ựiểm thời gian cịn lại ựiểm ựầu B ựiểm cuối lưới hạ áp A chế ựộ phụ tải max

B

U

δ δUA

Miền CLðA +

U

δ

−

U

δ

B A

Trạm phân phối

Lưới hạ áp

H

U

⇒ tiêu chuẩn: (qui ước chế ñộ max , chế ñộ min)

+

− ≤ ≤

U U

U δ A δ

δ 1 −≤ ≤ +

U U

U δ B δ

δ 1

+

− ≤ ≤

U U

U δ A δ

δ 2 −≤ ≤ +

U U

U δ B δ

δ 2

Mà δUA1=δUB1−∆UH1 δUA2 =δUB2−∆UH2

⇒ →        ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ∆ − ≤ ≤ ∆ − ≤ + − + − + − + − U U U U U U U U U U U U U U B B H B H B δ δ δ δ δ δ δ δ δ δ δ δ 2 1 + − + − ≤ ≤ ∆ + ≤ ≤ ∆ + U U U U U U U U B H B H δ δ δ δ δ δ 2 1 (5.53)

Tiêu chuẩn ñược áp dụng sau:

Cho biết ∆UH1 ( ví dụ 5%) theo tiêu chuẩn tổn thất ñiện áp lưới phân phối hạ

áp biết Pmax Pmin ta tính được:

1 max

min

2 H

H U

P P

U ∆

     =

∆ → lập ñồ thị ñánh giá chất lượng ñiện áp hình vẽ

Sau đo điện áp trạm phân phối chế ñộ max, →δUB1

δUB2

ðặt ñiểm vào ñồ thị nối chúng đường thẳng ñường ñiện áp thực

ðường (1) tốt , ñường (2) (3) khơng đạt u cầu

- ðường (2) cải thiện: Thay đổi đầu phân áp cố ñịnh máy biến áp phân phối Cụ thể dùng ñầu phân áp cao hơn, ñường ñiện áp tịnh tiến lên phía vào miền chất lượng điện áp

- ðường (3) khơng thể thay ñổi ñầu phân áp cố ñịnh mà cải thiện ñược chế độ max cải thiện chế độ bị hỏng.Trường hợp dùng phương pháp xoay ngang ñường ñiện áp cách ñiều áp tải trạm trung gian dùng tụ bù có điều chỉnh + U δ − U δ H U ∆ H U ∆

B

U

∆ δUB ∆UH

TA

U

∆

A

U

δ

1

TA

U

∆

2

TA

U

∆ ∆UH2

1

H

U

∆

1

B

U

∆

2

B

U

∆

+

U

δ

−

U

δ Ở chế ñộ max: ñường

Ở chế ñộ min: ñường

Ta có : δUB1=E1−∆UTA1+EP −∆UB1

δUB2=E2−∆UTA2+EP−∆UB2 (5.54) δUA1=δUB1−∆UH1 ; δUA2=δUB2−∆UH2

5.2.5.4 Phương thức ñiều chỉnh ñiện áp lưới phân phối

Trong cơng thức 5.54 có ∆UB khơng thay đổi cịn thành phần khác

có thể thay ñổi ñược Các biện pháp:

- ðiều chỉnh ñiện áp ñầu nguồn E1 E2 cách ñiều áp tải tự ñộng

bằng tay máy biến áp trung gian ( thơng thường điều áp tải)

- ðặt ñúng ñầu phân áp cố ñịnh máy biến áp phân phối ñể ñạt ñược ñộ tăng thêm ñiện áp EP

- Lựa chọn ñúng dây dẫn ñể ñiều chỉnh tổn thất ñiện áp : ∆UTA ∆UH

Ngoài số trường hợp mà biện pháp khơng đủ hiệu dùng biện pháp phụ thêm:

- Bù công suất phản kháng phụ tải - Bù dọc ñường dây trung áp

- Dùng máy biến áp chuyên dùng ñể ñiều chỉnh ñiện áp ñường dây

⇒ ñại lượng E, EP, ∆UTACP, ∆UHACP ñịnh chất lượng ñiện áp Chúng ñược

xác ñịnh ñồng với Ở hệ thống ñiện theo ñiều kiện riêng đại lượng có giá trị khác

Ví dụ: Chọn ñầu phân áp cho máy biến áp phân phối có điều kiện sau:

E1 = 7%, E2 = 0%, ∆UTA1=8%, ∆UTA2 = 4%, ∆UH1 = 5%, ∆UH2 = 2%, ∆UB1=4%,

∆UB2 = 2%, δU+= 5%, δU−= -5%

Theo 5.54 : δUB1= – + EP – = EP – 5%

B

U

δ = – + EP – =EP – 6%

H

U U− +∆

δ = -5 + = -3%

1

H

U U− +∆

δ = -5 + = 0%

ðầu phân áp 1: EP = , δUB1 =−5 , δUB2 =−6

ðầu phân áp 2: EP = 2,5 , δUB1 =−2,5 , δUB2 =−3,5

ðầu phân áp 3: EP = , δUB1 =0 , δUB2 =−1

ðầu phân áp 4: EP = 7,5 , δUB1 =2,5 , δUB2 =1,5

ðầu phân áp 5: EP = 10 , δUB1=5 , δUB2 =4

Ta thấy đầu phân áp (1) (2) khơng ñạt yêu cầu Các ñầu phân áp 3, 4, ñạt yêu cầu Chọn dầu phân áp tốt

Bài tập

1.Một mạng ñiện 10KV, dây dẫn A-16, ñặt ñỉnh tam giác có cạnh 1m, số liệu phụ tải (Ampe) chiều dài ñường dây (km) cho hình vẽ Hệ số cơng suất tải 0,8 Tính tổn thất ñiện áp tới ñiểm a b

2 Một ñường dây dẫn ñiện xoay chiều ba pha 380/220V ñi đường phố cung cấp cho thắp sáng ngồi trời nhà, hình vẽ Thắp sáng ngồi trời ñấu dây trung tính dây riêng lấy từ pha A mạng Thắp sáng nhà ñược ñấu ba pha tạo thành phụ tải pha cân Các dây pha mạng thắp sáng nhà A-16, cịn dây trung tính A-10, dây pha mạng thắp sáng A-10 Các phụ tải mạng cho W chiều dài đoạn tính mét

b a

10 15

A

5

2

3

d c

Xác ñịnh tổn thất ñiện áp

a Của tồn đường dây có thắp sáng nhà(nghĩa lúc cắt hết thắp sáng ngồi ñường)

b Của toàn ñường dây thắp sáng nhà có thêm thắp sáng ngồi đường

c Của tồn đường dây thắp sáng ngồi ñường

3 Một mạng ñiện gồm ñường dây cao áp 10kV dài L = 5km cung cấp cho MBA có cơng suất định mức 180 kVA-10/0,4kV, hình vẽ, phía hạ áp có đoạn l1 = 0,1km dùng dây

dẫn A-50, phụ tải s1 = 40 + j30kVA, ñoạn l2 = 0,1km dùng dây A-50, phụ tải s2 = 66

+ j49,5kVA; ðoạn l3 = 0,5km, dùng dây A-35, phụ tải s3 = 14 + j10,5kVA; ðoạn l4 =

0,5km, dùng dây A-50, phụ tải s4 = 10 + j7,5kVA, biết lượng truyền tải hàng năm

455000kWh Tìm số tiền chi phí tổn thất lượng năm, cho giá tiền ñiện c = 600ñ/kWh

4 Xác ñịnh tổn thất cơng suất, tổn thất điện năm trạm biến áp 10/0,4kV gồm hai máy biến áp làm việc song song, công suất máy 560kVA ðồ thị phụ tải hàng ngày MBA cho hình vẽ, phụ tải cực đại trạm biến áp Smax

= 1000kVA, cosϕ= 0,8 Hai MBA vận hành năm có 182 ngày mùa hè,183 ngày mùa đơng

40

200 24001200

A

B

C O

C

A O

B 40 40 30 50 50 30

18001200 240018001200

200 200 200

A1

L

A B

s1

s4

s2 s3

l1

l2

l4

5 Mạng ñiện gồm hai tuyến dây, ñiện áp 35kV cung cấp cho MBA có đồ thị phụ tải hình vẽ chiều dài đường dây L =15km, dùng dây dẫn AC-150 (d = 17mm; r0 =

0,21Ω/km; x0 = 0,415Ω/km) Cơng suất định mức MBA 7500kVA, cosϕ = 0,9

có ∆P0 = 24kW, ∆Pn = 75kW, un% = 7,5%; i0%=3,5% Xác ñịnh tổn thất cơng suất, tổn

thất điện hàng năm mạng ñiện phụ tải cực ñại tổn thất ñiện hàng năm

6 Một đường dây khơng điện áp 35kV, dài 30km, dây dẫn AC-120 cung cấp ñiện cho phụ tải có cơng suất 5500kVA, cosϕ = 0,8 Thời gian sử dụng cơng suất cực đại 4500h Xác định tổn thất điện năm Biết khoảng cách trung bình hình học pha 3,5m

7 Hai nhà máy ñược cung cấp từ nguồn A B có điện áp khác nhau: UA =

6,6kV, UB = 6,3 kV Chiều dài ñường dây (km), phụ tải (MVA), ký hiệu dây dẫn cho

hình vẽ Xác định điểm phân cơng suất dịng cơng suất đoạn đường dây

100

0 11 14 20 24 t(h) S(%)

90 80

Mùa đông Mùa hè

L

St

0 2000 4000 8760 t(h) P (103kW)

10

5

2,5

A-120 A-50 A-95

1

4 2

A B

8 Cho mạng ñiện 35kV, hình vẽ Tấc đoạn đường dây dùng dây AC-120 (r0 = 0,27Ω/km; x0 = 0,4Ω/km), chiều dài ñường dây km phụ tải MVA cho hình

vẽ Xác định phân bố cơng suất tổn thất ñiện áp lớn chế ñộ làm việc bình thường

9 Xác định tổn thất điện áp cực ñại mạng ñiện ba nguồn cung cấp, hình vẽ Trên hình vẽ phụ tải cho kVA có hệ số cosϕ = 0,9, chiều dài đường dây tính km Mác tiết diện dây ghi sơ ñồ ðiện áp nguồn cung cấp trùng pha 35kV

B C

A

4000

4000 5000

50km

50km 70km

AC185 AC150 AC185

AC150 AC150

50 50

AC185

120

2

3

8

x A

b c

8+j8

9+j4 21+j15

Chương

LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN TRONG MẠNG ðIỆN ðỊA PHƯƠNG 6.1 Khái niệm chung

Tiết diện dây dẫn lõi cáp phải ñược lựa chọn nhằm ñảm bảo làm việc an toàn, ñảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế mạng Các yêu cầu kỹ thuật ảnh hưởng ñến việc chọn tiết diện dây là:

1- Phát nóng dịng điện làm việc lâu dài (dài hạn) 2- Phát nóng dịng ngắn mạch (ngắn hạn)

3- Tổn thất điện áp dây dẫn cáp trạng thái làm việc bình thường cố

4- ðộ bền học dây dẫn an toàn 5- Vầng quang ñiện

Với ñiều kiện ta xác ñịnh ñược tiết diện, tiết diện dây dẫn bé chúng tiết diện cần lựa chọn thoả mãn điều kiện kỹ thuật Tuy nhiên có điều kiện kỹ thuật thuộc phạm vi an tồn dây dẫn sau lựa chọn theo ñiều kiện khác cần phải ý ñến ñiều kiện riêng loại dây dẫn, vị trí mơi trường nơi sử dụng để lựa chọn dơn giản xác

Ví dụ:

+ Yếu tố vầng quang điện ñộ bền học ñược ý chọn tiết diện dây dẫn không

+ ðiều kiện phát nóng dịng ngắn mạch ý chọn cáp

+ ðể ñảm bảo ñộ bền học người ta qui ñịnh tiết diện dây tối thiểu cho loại dây ứng với cấp ñường dây (vật liệu làm dây, loại hộ dùng ñiện, ñịa hình mà dây ñi qua…)

+ Yếu tố vầng quang ñiện ñược ñề cập tới ñiện áp ñường dây từ 110 kV trở lên ðể ngăn ngừa làm giảm tổn thất vầng quang ñiện người ta qui định đường kính dây dẫn tối thiểu ứng với cấp điện áp khác

Ví dụ: với cấp 110 kV d > 9,9 mm → tương ứng 70 mm2 với cấp 220 kV d > 21,5 mm → tương ứng 120 mm2

+ Ngoài yếu tố kỹ thuật an toàn tiết diện dây dẫn cịn lựa chọn theo ñiều kiện kinh tế ñể cho hàm chi phí tính tốn Ztt → Phần trình bày

số phương pháp

chất cách điện xung quanh dây bọc (lõi cáp) Vì để hạn chế phát nóng q mức người ta qui định nhiệt độ phát nóng lâu dài cho phép tương ứng với loại dây là: 700C với dây dẫn không; 550C với cáp bọc cao su; 800C với cáp điện có điện áp đến kV 650C với cáp kV, 600C với cáp 10 kV…

Từ xác định ñược dòng ñiện làm việc lâu dài cho phép Qúa trình phát nóng vật dẫn sau:

Năng lượng dùng để phát nóng tính bằng: Q = ∆P.t = I2R.t Như lúc ñầu nhiệt ñộ thiết bị nóng lên khơng ngừng Tuy nhiên ngồi q trình đốt nóng cịn có q trình tỏa nhiệt (phụ thuộc vào mức chênh nhiệt ñộ dây) Sự chênh nhiệt ñộ vật dẫn lớn trình toả nhiệt mạnh Vì I = conts nhiệt ñộ dây dẫn dừng lại mức (sau thời gian ổn định nhiệt) Qcc = Qtoa → cân

bằng nhiệt

Như phát nóng dịng điện làm việc dài hạn gây ra, tính cân nhiệt Nhiệt lượng sản ñơn vị thời gian dịng điện dây có điện trở tác dụng R lượng nhiệt toả môi trường xung quanh thời gian

đó: (lúc khơng xét tới yếu tố thời gian nữa)

Q = I2.R = K.S.(θ - θ0) (6.1)

Trong đó:

K - hệ số toả nhiệt (phụ thuộc môi trường xung quanh) S - diện tích mặt ngồi dây dẫn (diện tích toả nhiệt)

θ; θcp - Nhiệt ñộ dây dẫn nhiệt độ mơi trường xung quanh

Nếu khống chế ñể θ = θcp, qui ñịnh ứng với loại dây cụ thể ( R = ρ.l/F)

nếu qui ñịnh cụ thể θ0, ñiều kiện làm mát cụ thể thì:

R S K

Icp = (θcp−θ0) (6.2)

Ta thấy tính sẵn Icp với loại dây cụ thể ta qui ñịnh chi

tiết S; R(F); θcp ; K; θ0 ứng với ñiều kiện cụ thể ta tính Icp→ Lập bảng

Icp = f (F; loại dây; ñiều kiện tiêu chuẩn), cần ý nhiệt độ khơng khí xung

quanh (tính thiết bị) thường lấy +250C; ñất thường lấy +150C 6.2.2 Chọn dây dẫn theo ñiều kiện phát nóng

Thực chất chọn loại dây có sẵn với Ftc Icp cho lắp đặt

vào với dịng thực tế nhiệt độ khơng vượt q nhiệt độ cho phép (thực tế biết θcp mà thường biết ñược Icp) → ñể chọn dây ta có:

Ilvmax ≤ Icp K1.K2 (6.3)

Trong đó: Ilvmax - dịng điện cực đại lâu dài dây dẫn

Icp - dịng cho phép tra bảng (theo ñiều kiện tiêu chuẩn)

K2 - hệ số hiệu chỉnh xét tới ñiều kiện làm mát (toả nhiệt) khác tiêu chuẩn (phụ

thuộc vào số lượng ñường cáp cạnh nhau)

Riêng với ñường cáp dây dẫn Udm ≤ kV bảo vệ cầu chì

Aptomát Cần ý tượng sau, tải khơng lớn (kqt < 2) sau thời

gian lâu thiết bị bảo vệ chưa cắt, dây dẫn bị phát nóng mạnh → làm cách điện già cỗi mau chóng, điều khơng cho phép Vì để thoả mãn điều kiện phát nóng, dây dẫn cáp chọn khơng cần đảm bảo dòng mà phải phối hợp với thiết bị bảo vệ theo ñiều kiện sau:

+ Khi mạng ñược bảo vệ cầu chì:

K1.K2

α dc cp

I

I ≥ (6.4)

Trong đó: Idc - dịng điện định mức dây chảy cầu chì

α - hệ số phụ thuộc điều kiện ñặt quản lý mạng ñiện

α = qui ñịnh với mạng ñiện ñộng lực

α = 0,8 với mạng sinh hoạt (chiếu sáng) + Khi mạng bảo vệ Aptơmát:

K1.K2.Icp

5 ,

I 25 ,

1 ñmA

≥ (6.5)

1,25IđmA : Dịng khởi động nhiệt aptomat

6.3 Lựa chọn tiết diện dây cáp theo ñiều kiện tổn thất ñiện áp cho phép

Ở mạng 35 kV trở xuống, tiết diện dây dẫn cáp thường bé, điện trở lớn, tiết diện dây dẫn mạng ảnh hưởng rõ dệt ñến tổn thất ñiện áp

Mạng phân phối yêu cầu chất lượng ñiện áp cao mà khả điều chỉnh điện áp lại hạn chế Vì cần chọn tiết diện dây dẫn cho tổn thất ñiện áp không vượt mức cho phép Nghĩa vào ∆Ucp ñể chọn dây dẫn

Chọn tiết diện dây dẫn đường dây có tiết diện

Xét mạng ñiện xoay chiều pha mà tồn đường dây chung tiết diện

ñm m m o ñm

m m o

U L q x U

L p r

U = ∑ + ∑

∆ (6.6)

hoặc

ñm m m o ñm

m m o

U l Q x U

l P r

U = ∑ + ∑

∆ (6.7)

'

U

∆ : Tổn thất ñường dây cơng suất tác dụng điện trở ñường dây gây

"

U

∆ : Tổn thất đường dây cơng suất phản kháng ñiện kháng ñường dây gây

xo : thay đổi xo = 0,3 ÷ 0,42 Ω/km ( ñối với tất tiết diện )

- Chọn xo giá trị

- Tính ∆U" = đm o

U L q

x ∑

ñm o U l Q x ∑ =

- Tính ∆U' = ∆Ucp – ∆U" mà ∆U' =

ñm o ñm o U l P r U L p

r∑ ∑

=

Mặc khác: ro = F

γ →∆U = FUñml= F.Uñm ∑p.L

1 ' γ γ

Tiết diện dây dẫn:

' ' U U L p U U l P F ñm m m ñm m m ∆ = ∆ = ∑ ∑ γ γ (6.8)

→ Tra bảng ñể chọn tiết diện chuẩn: Ftc →tra bảng xo, ro Kiểm tra lại tổn thất ñiện áp

U

∆ = ∆U' + ∆U" ≤ ∆Ucp → ñạt

Chú ý: Trong trường hợp ñặc biệt có phụ tải cosϕ=1 ∆U"=0 tiết diện dây dẫn ñược chọn theo ñiều ñiện sau:

cp ñm m m U U l P F ∆ = ∑

γ ñm cp

m m U U L p F ∆ = ∑

γ (6.9)

Ví dụ 1: Cho mạng ñiện xoay chiều pha ñiện áp 10kV hình vẽ Dùng dây nhơm bố trí đỉnh tam có cạnh 1m ∆Ucp =5%, tồn đường dây dùng tiết diện, phụ tải tính kW, kVAr ðiện trở suất Al ρ=31,5 Ωmm2/km

Chọn tiết diện dây dẫn Tuỳ ý chọn xo = 0,38 Ω/km

" U ∆ = ñm o U L q

x ∑

= [ ] 255V

10 300 1000 38 ,

0 × + × =

Tính ∆Ucp= Uđm 10 0,5kV 500V

100 100

5 = = =

Tính ∆U' = ∆Ucp – ∆U" = 500 – 255 = 245V

Tính ( )

110 245 10 , 31 500 1000 ' mm U U L p F ñm m

m = + =

∆ = ∑

γ

A km b km c

Tra bảng chọn Ftc = 120mm2 →tra ro = 0,27Ω/km; xo = 0,326Ω/km A – 120

Kiểm tra tổn thất ñiện áp:

ñm o ñm o U L q x U L p r

U = ∑ + ∑

∆ = ( ) ( ) 10 300 1000 326 , 500 1000 27 ,

0 + + +

= 447,92V < ∆Ucp= 500V % % 4792 , 100 10000 92 , 447

%= = <

∆UAl

Ví dụ 2: Cho mạng điện xoay chiều 35 kV Dùng dây đồng bố trí mặt phẳng nằm ngang pha cách m Tổn thất ñiện áp cho phép ∆Ucp =6% Toàn ñường dây tiết diện, phụ tải tính (A); điện trở suất ñồng:ρCu =18,8

km / mm2

Ω Chọn tiết diện dây dẫn Giải:

Tuỳ ý chọn: xo = 0,4 Ω/km

Tính ∆U": ∆U" = ñm o

U L q

x ∑

Ta có: q = S.sinϕ = 3.U.I.sinϕ

" U ∆ = ñm ñm o U L I U

x ∑ .sinϕ

= 3.xo∑im.sinϕm.L

" U

∆ = 3.0,4.[200.0,6.12+70.0,71.15]=1520V

cp U

∆ = 6%.35 = 2,1kV = 2100V

' U

∆ = ∆Ucp – ∆U" = 2100 – 1520 = 580V ' cos ' U L i U U L p

F m m m

ñm ∆ = ∆ = ∑ ∑ γ ϕ γ

[ ] 149mm2

580 15 , 70 12 , 200 , 18 = + =

→Chọn tiết diện chuẩn Ftc = 150mm2 : M – 150 →Tra bảng: ro = 0,123Ω/km; xo = 0,4Ω/km

Kiểm tra

[ ∑ + ∑ ]

=

∆U 3.ro im.cosϕm.Lm xo im.sinϕm.Lm

= 3.[0,123.(200.0,8.12+70.0,7.15)+0,4.(200.0,6.12+70.0,71.15)] = 2085V < ∆Ucp= 2100V

A 12 km b km c

8 ,

Việc chọn tiết diện tồn đường dây→ khơng hợp lý kinh tế Nên chọn ñoạn dây tiết diện khác sở phải ñảm bảo mặt kỹ thuật, tức tổn thất ñiện áp nhỏ tổn thất ñiện áp cho phép

Giả thiết ta xét ñường dây có phụ tải b, c, d

Ta biết

U

∆ = ∆U' + ∆U"

- Tuỳ ý chọn xo giá trị

- Tính ∆U"

- Tính ∆U'=∆Ucp– ∆U"

= ∆U'1+∆U'2+∆U'3 →∆U'3=∆U'–∆U'1–∆U'2

Nếu biết ñược ∆U'1;∆U'2;∆U'3 ta tính F1, F2, F3

Phương pháp áp dụng cho mạng điện có thời gian sử dụng phụ tải nhỏ: mạng nơng nghiệp; chiếu sáng → dây dẫn ñược chọn cho vốn ñầu tư nhỏ

' 1 1 U U l P F ñm∆ = γ ; ' 2 2 U U l P F ñm∆ = γ ; ' 3 3 U U l P F ñm∆ = γ

Tính khối lượng kim loại màu ( thể tích kim loại màu ): V V = 3.F1.l1 + 3.F2.l2 + 3.F3.l3

= ' ' ' 3 3 2 2 1 U U l P U U l P U U l P ñm ñm ñm ∆ + ∆ + ∆ γ γ γ

Thay ∆U'3=∆U'–∆U'1–∆U'2 vào

V = 

     ∆ − ∆ − ∆ + ∆ + ∆ ' ' ' ' ' 2 3 2 2 1 U U U l P U l P U l P Uñm

γ →

      ∆ − ∆ − ∆ + ∆ − = ∆ ∂ ∂ 2 3 2 1

1 ( ' ' ')

'

3

' U U U

l P U l P U U V ñm

γ =

      ∆ − ∆ − ∆ + ∆ − = ∆ ∂ ∂ 2 3 2 2

2 ( ' ' ')

'

3

' U U U

l P U l P U U V ñm

γ =

=> 2

3 3 2 2 2 1 ) ' ( ) ' ( ) ' ( U l P U l P U l P ∆ = ∆ = ∆ Thay 1 1 ' F U l P U ñm γ = ∆ ; 2 2 ' F U l P U ñm γ = ∆ ; 3 3 ' F U l P U đm γ = ∆ Ta có:

A F1 b c d

P1 P2

F2 F3 P3

pb + jqb pc + jqc pd + jqd r1,x1 r2,x2 r3,x3

2 3 3 2 2 2 2 1 1       =       =       F U l P l P F U l P l P F U l P l P ñm ñm

ñm γ γ

γ => 3 2 2 P F P F P

F = = →

ñiều kiện tối ưu thoả mãn kim loại màu bé

Ta có: ∆U' = ∆U'1+∆U'2+∆U'3

= 1 F U l P ñm

γ + 2 2 F U l P ñm

γ + 3 3 F U l P ñm γ Thay F1 =

3 P P

.F3 ; F2 = P P

.F3

→ ∆U' =

.F3 F3 P P F3 P P

3 3

3 2 1 ñm ñm ñm U l P U l P U l P γ γ γ + +

→ Tiết diện ñoạn 3:

F3 = ( )

'

1 2 2 3 3

1 U U P l P l P l P ñm∆ + + γ = ' U U P ñm ∆

γ (l1 P1 +l2 P2 +l3 P3) Tương tự: F2 =

' U U P ñm ∆

γ (l1 P1+l2 P2 +l3 P3) F1 =

' U U P ñm ∆

γ (l1 P1 +l2 P2 +l3 P3) Tổng quát: Fn = ∑

∆ m m ñm n P l U U P '

γ (6.10)

Tra bảng ñể chọn tiết diện chuẩn →tra ro, xo →kiểm tra lại ∆U

Ví dụ: Cho nhà máy đặc b c ñược cung cấp ñường dây 35 kV, dây nhơm lõi thép (AC), bố trí mặt phẳng nằm ngang khoảng cách trung bình hình học pha 3,5m, phụ tải max trạm biến áp cho kW, kVAr Tổn thất ñiện áp cho phép: ∆Ucp =5% Tính tiết diện dây dẫn theo điều kiện chi phí kim loại màu Biết: γAC =0,0317km/Ωmm2

Giải:

Tuỳ ý chọn xo = 0,4 Ω/km

A 12km b c

(1) (2)

4000 + j3000 12km

Tính ∆U" = ñm o U L q

x ∑

= [ ] 820V

35 24 1500 12 3000 ,

0 + =

cp U

∆ = 5%.35 = 1,75kV = 1750V

' U

∆ = ∆Ucp– ∆U" = 1750 – 820 = 930 V F2 =

' U U P ñm∆

γ (l1 P1 +l2 P2) = 930 35 0317 ,

2000 ( )

2000

12 6000

12 + = 64mm2

→ tra

AC – 70 →ro = 0,46Ω/km; xo = 0,415Ω/km

F1 =

' U U P ñm∆

γ (l1 P1 +l2 P2) Hoặc F1 =

2

P P

.F2 =

2000 6000

.64 = 110mm2

→ Chọn AC – 120 →ro = 0,27Ω/km; xo = 0,39Ω/km

Kiểm tra U ∆ = ñm U x Q r P ∑ ∑ + = 35 12 415 , 1500 12 39 , 4500 12 46 , 2000 12 27 ,

6000 + + +

= 1686V < ∆Ucp= 1750V

Xác ñịnh tiết diện dây dẫn ñối với ñường dây phân nhánh - Sơ chọn xo, Ω/km

- Tính "

'' '' U U U l Q x U Abd ñm o Abc ∆ →      ∆ = ∆ ∑

→ Chọn giá trị lớn ñể xác ñịnh thành phần: ∆U' = ∆Ucp– ∆U"

Gọi tổn thất ñiện áp tác dụng cho phép ñoạn: ∆U'1; ∆U'2; ∆U'3 '

U

∆ = ∆U'1 +∆U'2 = ∆U'1 + ∆U'3

Suy ∆U'2 = ∆U'3

Tiết diện dây dẫn tính theo tổn thất điện áp cho phép

A b

c

d (1)

P1 + jQ1 (2)

(3) pb + jqb

pd + jqd P2 + jQ2

' 1 1 U U l P F ñm∆ = γ ; ' 2 2 U U l P F ñm∆ = γ ; ' 3 3 U U l P F ñm∆ =

γ (6.11)

Thể tích kim loại màu

V = 

     ∆ + ∆ + ∆ ' ' ' 3 3 2 2 1 U l P U l P U l P Uñm γ =      ∆ − ∆ + + ∆ ' ' ' 3 2 2 1 U U l P l P U l P Uñm γ Lượng kim loại cực tiểu

= ∆ ∂ ∂ ' U V       ∆ − ∆ + + ∆ − = ∆ ∂ ∂ 2 3 2 2 1

1 ( ' ')

'

' U U

l P l P U l P U U V ñm γ =0

=> ∆U'1 =

2 1 3 2 ' l P l P l P U + + ∆ (6.12)

Từ (6.11) (6.12):

' 1 1 U U l P F ñm∆ =

γ →tra F1tc → 

 01 01 x r

→ Tính tổn thất điện áp thực tế

→ Sau xác định tổn thất điện áp tác dụng cho phép cịn lại đoạn (2) (hoặc đoạn (3))

∆U'2 = ∆U'3= ∆U' – ∆U'1tt

→ Tìm F2, F3

Ví dụ: Một mạng điện khơng 380V cung cấp trực tiếp cho phụ tải, hình vẽ Dây dẫn đặt mặt phẳng ngang có khoảng cách trung bình pha 400mm Phụ tải kVA, chiều dài ñường dây m cho hình vẽ ðường dây chọn tiết diện, cịn đoạn phân nhánh chọn tiết diện khác

Xác ñịnh tiết diện ñường dây, biết tổn thất ñiện áp cho phép mạng 6,5%

Giải:

Tổn thất ñiện áp cho phép mạng

∆Ucp = 6,5%.380 = 24,6 V

Vì khoảng cách pha dây dẫn nhỏ lấy x0 = 0,35 Ω/km Tổn

thất ñiện áp ñiện kháng ñường dây

A 200m

V x U l Q l Q

U 0,35.10 8,9

380 05 , 10 , 46 '' 2

1 + = + =

= ∆

Tổn thất ñiện áp cho phép ñiện trở

V U

U

U'=∆ cp −∆ ''=24,6−8,9=15,7 ∆

Tiết diện ñoạn dây

2 , 83 10 , 15 380 , 31 50 20 200 75 '

.U U mm

l P

F i i = + =

∆ = ∑

γ

Chọn dây dẫn tiêu chuẩn AC-95, có r0 = 0,33 Ω/km; x0 = 0,3 Ω/km Với tiết diện

dây ñã chọn, tổn thất điện áp đoạn dây

V U x l Q l Q r l P l P U 36 , 22 10 380 , ) 05 , 10 , 46 ( 35 , ) 05 , 20 , 75 ( ) ( ) ( 2 1 2 1 = + + + = + + + = ∆

Nhỏ ∆Ucp

Tổn thất ñiện áp ñoạn Ab

V

UAb 10 19,1

380 , 46 33 ,

75 + 3=

= ∆

Tổn thất ñiện áp cho phép ñoạn nhánh bd

V U

U

Ucpbd =∆ cp −∆ Ab =24,6−19,1=5,5 ∆

Nếu lấy x0d = 0,35Ω/km tổn thất điện áp điện kháng ñoạn

V U x l Q U d

d 0,92

380 10 35 , 05 , 20 3 '' = = = ∆

Tổn thất ñiện áp ñiện trở ñoạn

V U

U

Ud' =∆ cpbd −∆ d'' =5,5−0,92=4,58 ∆

Tiết diện dây dẫn ñoạn phân nhánh

2 ' 3

3 30,2

58 , 380 , 31 10 50 30

.U U mm

l P

F = =

∆ =

γ

Chọn dây AC-35 có r0 = 0,85 Ω/km; x0 = 0,2 Ω/km

Khi tổn thất điện áp ñoạn Ad

V

U 24,9

380 10 05 , ) , 20 85 , 30 ( 10 , ) , 46 33 , 75

( 3

= + + + = ∆

Vì tổn thất điện áp thực tế ñường dây Ad khác tổn thất ñiện áp cho phép nhỏ, không cần phải chọn lại tiết diện dây dẫn

ðối với ñường dây truyền tải mạng ñiện khu vực, cơng suất lớn, điện áp cao, đường dây dài phí vận hành lớn Mặt khác thiết bị ñiều chỉnh ñiện áp tốt nên phải ý đến tổn thất điện áp Vì tiết diện dây dẫn cáp chọn theo ñiều kiện kinh tế Tức chọn F cho chi phí tính tốn nhỏ Hàm chi phí tính tốn có giá trị

Z = (avh + atc).K + c.∆A

= (avh + atc).K + c.3

F l I2

max ρ

τ (6.13)

Vốn ñầu tư cho ñường dây phụ thuộc vào tiết diện K = K0 + n(a + b.F)

Ko- giá thành 1km đường dây phần khơng phụ thuộc vào tiết diện (ñ/km)

n - số mạch ñường dây ñi song song

a - hệ số phụ thuộc ñiện áp ñường dây (ñ/km)

b - hệ số phản ảnh phụ thuộc vào giá thành ñường dây vào tiết diện dây dẫn (ñ/km.mm2)

→ Z = (avh + atc) [K0+n(a+b.F)]+

F l c Imax2

ρ

τ (6.14) = ZK + Z∆A

ZK - phần liên quan ñến giá thành dây dẫn

A

Z∆ - phần liên quan ñến tổn thất ñiện

Tiết diện tối ưu dây dẫn: (Fkt) xác ñịnh

kt F

Z ∂

∂

= (avh + atc).n.b – 2

max

kt

F l c

I τ ρ =

Hay Fkt = Imax

b n a a

c

tc vh ) (

+ τ ρ

(6.15)

Tiết diện dây dẫn chọn theo (6.15) gọi tiết diện ứng với hàm chi phí Zmin

→ Tiết diện ứng với Zmin gọi Fkt, mật độ dịng ñiện ứng với Fkt gọi mật ñộ

dòng ñiện kinh tế: jkt

jkt =

c b n a a F

I vh tc

kt ) (

max

τ ρ +

= (6.16)

6.5.2 Chọn tiết diện dây theo mật độ dịng điện kinh tế

Nếu thời gian sử dụng cơng suất cực đại lớn hợp lý nên chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dịng điện khơng đổi với mạng điện địa phương Bởi tổn thất cơng suất tổn thất ñiện bé

F Z

Zmin

Fkt

ZK

ZF

- Tuỳ ý chọn xo

- Tính

∆U'= 3.xo.∑im.sinϕm.Lm Tính ∆Ucp

'

U

∆ = ∆Ucp– ∆U"

= ∆U'1 + ∆U'2 + ∆U'3 =

1 1 F U l P ñm

γ + 2 2 F U l P ñm

γ + 3 3 F U l P ñm γ (Thay P = 3.U.I.cosϕ)

' U ∆ = 1 1 cos F l I γ ϕ + 2 2 cos F l I γ ϕ + 3 3 cos F l I γ ϕ

Với cosϕ1; cosϕ2; cosϕ3 hệ số công suất đoạn 1, 2, Mật độ dịng điện: j =

1 F I = 2 F I = 3 F I (6.17)

→∆U' = (1.cosϕ1 2.cosϕ2 3.cosϕ3)

γ l l l

j

+ +

→j =

(1.cos 2.cos 3.cos 3) ' ϕ ϕ ϕ γ l l l U + + ∆ = ∑ ∆ n m m l U cos ' ϕ γ (6.18)

Tính tiết diện F1 =

j I1

; F2 =

j I2

; F3 =

j I3

(6.19)

→ Chọn tiết diện chuẩn ;→ tra ro, xo; →kiểm tra ∆U

Ví dụ: Có phụ tải b c ñược cung cấp ñường dây khơng dùng dây nhơm (A) Bố trí đỉnh tam giác có cạnh 1,1m, điện áp mạng 10 kV, cơng suất tồn phần tính kVA, cosϕ phụ tải ghi hình vẽ, tổn thất ñiện áp cho phép 5% Thời gian sử dụng cơng suất cực đại Tmax= 3500 h/năm Chọn tiết diện dây dẫn

Tại nút b:

pb = Sb.cosϕb= 1000.0,7 = 700 kW qb = Sb.sinϕb=1000.0,71 =710 kVAr Tại nút c:

pc = Sc.cosϕc = 600.0,9 = 540 kW qc = 262 kVAr

Tuỳ ý chọn giá trị xo = 0,4Ω/km

Tính ∆U" = đm o

U L q

x ∑

= 10 ) 262 710 ( , +

= 120 V

A b c

cp

U

∆ = 5%.10 = 0,5kV = 500V '

U

∆ = ∆Ucp– ∆U" = 500 – 120 = 380 V j =

(1.cos 2.cos 2) ' ϕ ϕ γ l l U + ∆

Trong đó: Cơng suất đoạn Ab: P1 + jQ1 = 1240 + j972

1240 972

1 1= =

P Q

tgϕ = 0,7838 →ϕ1= 38,1o →cosϕ1 = 0,78 Al

γ = 0,0317 km/Ωmm2 j = ) , 78 , ( 380 0317 ,

+ = 1,35(A/mm

2

)

Từ Tmax = 3500h/1năm, dây nhơm ta tra mật độ dịng điện kinh tế: jktế =

1,1A/mm2 Vì Jtính tốn =1,35 > Jkt = 1,1 Do ta chọn jkt để tính tốn

Tính tiết diện ñoạn dây Ab:

IAb =

10 1600 ñm =

Ab

U S

= 92,5(A)

FAb =

1 , , 92 = kt Ab j I

= 84 mm2

Tra bảng tiết diện tiêu chuẩn FAb = 95 mm2 (A – 95)

Tính tiết diện ñoạn bc:

Ibc =

10 600 ñm =

bc

U S

= 34,6 (A)

Fbc =

1 , , 34 = kt bc j I

= 31,4 mm2

→ Chọn Fbc = 35mm2 (A – 35)

( Ở khơng cần kiểm tra tổn thất điện áp ta chọn jkt nên đảm bảo;

khi jtt < jktế )

6.6 Lựa chọn tiết diện dây mạng kín * Phương pháp gần đúng:

- Phân bố cơng suất theo chiều dài đoạn mạng công thức

SA1 =

Σ ∑ L L S n iB i

→Xác ñịnh điểm phân cơng suất Căn vào tính chất mạng ñể lựa chọn

+ Nếu mạng địa phương nơng nghiệp có Tmax nhỏ (2000 ÷ 3000h/1năm) chọn

tiết diện đoạn khác theo ñiều kiện tổng kim loại mạng nhỏ

+ Nếu mạng địa phương cơng nghiệp có Tmax lớn (4500 ÷ 6000h/1năm) chọn

tiết diện ñoạn khác theo ñiều kiện tổn thất ñiện mạng nhỏ Sau thử lại xem điều kiện làm việc bình thường cố nghiêm trọng dây dẫn có đảm bảo hay khơng

Ví dụ: Có mạng kín 35kV cung cấp ñiện cho phụ tải mức tổn thất điện áp cho phép lúc bình thường ∆Ucp= 4%; lúc cố ∆Ucp= 12% Toàn mạng tiết diện, dùng

dây nhơm lõi thép AC Xác định tiết diện dây dẫn mạng

PA1=

∑ + L l P l

P1.1A 2.2A = 17 7 +

= 4,53 MW

QA1 =

17 7 +

= 4,12 MVAr

Tương tự PA2 = 7,47 MW; QA2 = 6,88 MVAr

S12 = SA1 – S1 = ( 4,53 + j4,12 ) – ( +j4 ) = – 0,47 + j0,12 MVA

→ ðiểm điểm phân cơng suất tác dụng điểm phân cơng suất phản kháng → Khơng biết điểm hay điểm có điện áp thấp

Nhưng cơng suất đoạn 1-2 bé chiều dài đoạn 1-2 ngắn, nên xem điện áp điểm gần

Lấy điểm để tính: ∆Ucp= ∆U' + ∆U" cp

U

∆ lúc bình thường: 0,04.35 = 1,4 kV Thành phần: ∆U" =

ñm A A o U l Q x 2 2

= 35 88 , , = 0,473kV

(giá trị lấy sơ xo = 0,4Ω/km)

→ ∆U' = 1,4 – 0,473 = 0,92 kV Tiết diện ñoạn A-2 xác ñịnh

' 2 U U l P F ñm A A A ∆ =

γ với 31,7 .mm2

m

AC = Ω γ => 92 , 35 , 31 10 47 , =

F = 41,5mm2

Tra bảng chọn tiết diện chuẩn: AC – 50 có ro = 0,65Ω/km; xo = 0,43Ω/km

Thử lại:

Lúc bình thường:

max U ∆ = 35 ) 43 , 88 , 65 , 47 , ( +

= 1,34 kV

A 10km

5 +j4 MVA Q12

1km 6km A

max

U

∆ < ∆Ucp

Trên ñoạn 1-2 tải công suất bé phải chọn tiết diện AC – 50 cố tải cơng lớn

Khi cố đứt ñoạn A2 lúc phụ tải lớn nhất:

U

∆ cố =

35

1 ) 43 , 65 , ( 10 ) 43 , 11 65 , 12

( + + +

= 3,8 kV

U

∆ cố = 100

35 ,

= 10,9% < ∆Ucpsự cố

Bài tập

1.Một ñường dây 35kV cung cấp cho phụ tải chiều dài ñường dây ghi sơ đồ hình vẽ Hãy tìm tiết diện dây dẫn cho trường hợp: tiết diện thay đổi khơng đổi theo ñiều kiện kinh tế Biết dây dẫn thép nhơm thời gian sử dụng phụ tải cực đại Tmax

= 4500h

2 Một mạng ñiện xoay chiều pha điện áp 35kV dây nhơm lõi thép ñặt mặt phẳng ngang, khoảng cách trung bình hình học pha 3,5m, cung cấp ñiện cho phụ tải, công suất phụ tải chiều dài đường dây cho hình vẽ Thời gian sử dụng công suất lớn phụ tải 2500h năm Xác định tiết diện dây nhơm lõi thép theo điều kiện mật độ dịng điện khơng đổi Biết tổn thất ñiện áp cho phép 5% ρ = 31,5 Ωmm2/km

3.Một ñường dây khơng dùng dây dẫn AC có điện áp định mức Uñm = 22kV (D =

1,75m), cung cấp cho phụ tải tính kVA hệ số cosϕ cho sơ đồ hình vẽ Tổn thất điện áp cho phép 3% Xác ñịnh tiết diện theo ñiều kiện chi phí kim loại cực tiểu

4 Cho mạng điện khơng, điện áp 10kV, hình vẽ, chiều dài đường dây (km),

1

A 2km 3km 2km

320∠0,8 kVA 180∠0,85 kVA 1000∠0,8kVA

1

A 9km 7km

5000+j5100kVA 3000+j2250kVA

560∠0,8

1

A 2km 2km 3km

cả phụ tải 3500h, dây dẫn nhơm, đặt đỉnh tam giác đều, có cạnh 1m ðiện trở suất nhơm 31,5 Ωmm2/km

Hãy xác ñịnh tiết diện dây dẫn a.Theo mật độ dịng điện kinh tế

b.Theo tổn thất ñiện áp cho phép 6% ñoạn chọn tiết diện

5 Một ñường dây cáp 10kV cung cấp cho phụ tải 2, hình vẽ Tổn thất điện áp cho phép 3%, chiều dài km, dịng điện A, hệ số cơng suất phụ tải (cosϕ) cho hình vẽ Xác ñịnh tiết diện dây cáp theo mật ñộ dịng điện khơng đổi

6 Một đường dây ñiện áp 10kV (D = 1000mm), chiều dài ñoạn cho km, phụ tải kVA có cosϕ = 0,85 ghi sơ đồ hình vẽ Tổn thất ñiện áp 3% Tìm tiết diện dây dẫn thép nhôm phần LI LII

7 Xác ñịnh tiết diện dây dẫn ñường dây không nguồn cung cấp thép nhôm Tiết diện khơng đổi suốt chiều dài đường dây ðiện áp nguồn cung cấp 35kV (D = 3m), hao tổn ñiện áp cho phép 5%, phụ tải cho kVA, chiều dài km, hệ số công suất ghi sơ đồ hình vẽ

1

A 2,8km 3,4km

32,8∠0,92 34,7∠ 0,92

A

320 100 180 100 50

1

LII

2,6 3,5 2,7 4,8 3,5

S1, l1 S2, l2 S3, l3 S4, l4 S5, l5

LI

A B

50 20 40 30

3200∠0,8 2000∠0,8 1800∠0,9

SA1 S12 S32 SB3

3km

3km l2

l1

l3

2km A

b

c

d 500+j375

600+j290

8 Một mạng điện 35kV, dây nhơm lõi thép có khoảng cách trung bình hình học dây 3m, tổn thất ñiện áp cho phép mạng ñiện 6,5%, phụ tải cực ñại kVA, chiều ñoạn km cho hình vẽ Xác ñịnh tiết diện dây dẫn theo điều kiện mật độ dịng điện khơng ñổi

9 Ba trạm biến áp a, b, c ñược cấp ñiện từ mạng cáp 10kV Tổn thất ñiện áp cho phép 5,5% Chiều dài ñường dây km, dịng điện A hệ số cơng suất cosϕ cho hình vẽ Xác định tiết diện dây dẫn đoạn cáp theo điều kiện chi phí nhỏ vật liệu làm dây dẫn

1

3

2

2500+j2000 4000+j3000 3000+j2000

6 12

A

a

b

c A

1 0,5

2

75∠0,9

Chương

LỰA CHỌN THIẾT BỊ ðIỆN 7.1 Khái niệm chung

Các thiết bị ñiện, sứ trang thiết bị (TB) truyền dẫn ñiện ñiều kiện vận hành làm việc chế ñộ bản: chế ñộ làm việc dài hạn, chế ñộ tải (ñối với số thiết bị phụ tải tăng cao tới 1,4 ñịnh mức) cuối chế ñộ ngắn mạch Ngồi chương khơng xét tới chế độ khơng đối xứng

Ở chế độ làm việc lâu dài làm việc tin cậy thiết bị, sứ trang thiết bị dẫn ñiện ñược ñảm bảo cách lựa chọn chúng ñúng theo ñiện áp ñịnh mức dòng ñiện ñịnh mức chế ñộ tải làm việc thiết bị ñược ñảm bảo cách hạn chế giá trị thời gian tăng điện áp hay dịng điện giới hạn phù hợp với mức dư ñộ bền chúng

Ở chế ñộ ngắn mạch làm việc tin cậy thiết bị, sứ phần tử dẫn ñiện ñược ñảm bảo cách lựa chọn tham số tham số chúng phù hợp với ñiều kiện ổn ñịnh nhiệt ổn ñịnh lực ñiện ñộng

Khi chọn thiết bị tham số phần tử dẫn ñiện cần phải ý tới hình thức lắp ñạt vị trí lắp đặt (trong nhà, ngồi trời, nhiệt ñộ, ñộ ẩm môi trường xung quanh ñộ cao lắp ñặt thiết bị so với mặt nước biển

Khi thành lập sơ đồ để tính tốn dịng điện ngắn mạch thiết bị ta phải chọn chế độ cho thiết bị làm việc ñiều kiện thực tế nặng nề (tức với điểm ngắn mạch chọn phải có dịng ngắn mạch lớn qua thiết bị)

Ngồi thiết bị lựa chọn cần phải thoả mãn yêu cầu hợp lý kinh tế 7.2 Tính tốn ngắn mạch hệ thống cung cấp điện

Ngắn mạch chạm chập pha với pha với ñất hay dây trung tính Mạng có trung tính khơng trực tiếp nối đất (hoặc nối đất qua thiết bị bù) có chạm đất pha dịng điện ngắn mạch dịng ñiện ñiện dung pha ñối với ñất tạo nên

Khi xuất ngắn mạch tổng trở mạch hệ thống giảm xuống (mức ñộ giảm phụ thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch hệ thống) → dòng ngắn mạch nhánh riêng lẻ hệ thống tăng lên so với dịng điện chế độ làm việc bình thường Gây nên giảm áp hệ thống (sự giảm nhiều gần vị trí ngắn mạch)

Nội dung tính tốn ngắn mạch: nhằm xác định ñại lượng sau:

I”- Giá trị ban ñầu thành phần chu kỳ, gọi dòng ngắn mạch siêu q độ ixk - Dịng điện xung kích (trị số cực đại dịng ng.m tồn phần) Giá trị

cần thiết cho việc chọn thiết bị, góp, sứ (kiểm tra ổn định động thiết bị) Ixk - Giá trị hiệu dụng dịng xung kích (tức giá trị hiệu dụng dòng ngắn

mạch tồn phần chu kỳ đầu), dùng vào việc kiểm tra thiết bị ñiện ổn ñịnh lực ñiện ñộng chu kỳ ñầu

I0,2 - Trị số hiệu dụng thành phần chu kỳ sau 0,2 giây → kiểm tra khả cắt

của máy cắt

I∞ - Trị số hiệu dụng thành phần chu kỳ lúc ổn ñịnh (lúc t = ∞), dùng ñể kiểm

tra ổn ñịnh nhiệt thiết bị, cái, sứ xuyên …

S0,2 - Công suất ngắn mạch thời ñiểm t = 0,2 giây, dùng ñể kiểm tra khả cắt

của máy cắt

tN - Thời gian xảy ngắn mạch:

tN = tbv + tMC

Trong đó: tbv - thời gian tác ñộng thiết bị bảo vệ

tMC - thời gian làm việc máy cắt

tqñ - Thời gian qui ñổi Là khoảng thời gian cần thiết để dịng ngắn mạch xác lập

phát lượng nhiệt ñúng lượng nhiệt dòng ngắn mạch thực tế gây thời gian tN

tqñ = tqñck + tqñkck

Trong ñó: tqñck - thời gian qui ñổi thành phần chu kỳ

tqñkck - thời gian qui ñổi thành phần không chu kỳ

Xác ñịnh tqñck :

+ Khi tN < giây ñược xác ñịnh theo ñường cong tqñck = f(β”)

Trong β”=I”/I∞

+ Khi tN >5 giây tqñck = tqñck5 + (tN – 5)

Xác ñịnh tqñkck :

+ Khi tN ≥ 1,5.T → tqdkck≈ 0,005.(β”)2

+ Khi tN < 1,5.T → tqdkck = T (β”)2.(1- e-2t/T)

Trong đó: T – số thời gian T =

R X

314

+ Khi tN > 20.T tN > 20 giây giá trị tqđkck bỏ qua Nguyên nhân hậu ngắn mạch:

+ Quá ñiện áp nội

+ Cách ñiện bị già cối (do thời gian sử dụng lớn) + Trông nom, bảo dưỡng thiết bị không chu ñáo

+Các nguyên nhân học trực tiếp ñào ñất chạm phải dây cáp, thả diều, chim ñậu, ñổ thao tác sai nhân viên vận hành

Hậu quả:

+ Làm I tăng dẫn đến phát nóng cục nơi có I ñi qua

+ Gây hiệu ứng giới dây dẫn, ixk làm hỏng khí cụ điện, vỡ

sứ

+ Khi có ngắn mạch U giảm xuống thấp → ñộng ngừng quay → ngừng trệ hỏng sản phẩm, cháy ñộng cơ, khơng khởi động

+ Có thể phá hoại ổn ñịnh hệ thống

+ Ngắn mạch hai pha pha cham đất cịn gây dịng thứ tự khơng làm nhiễu loạn đường dây thơng tin tín hiệu đường sắt gần

+ Cung cấp ñiện bị gián ñoạn Biện pháp hạn chế:

+ Dùng sơ ñồ nối dây hợp lý, đơn giản, rõ dàng gây nhầm lẫn Khi có cố có phần tử cố bị cắt, phần tử khác phải làm việc bình thường

+ Các thiết bị phận có dịng ngắn mạch qua phải chọn để có khả chịu ñược tác dụng nhiệt dòng ngắn mạch

+ Dùng biện pháp hạn chế dịng ngắn mạch (dùng kháng điện)

+ Dùng thiết bị tự ñộng biện pháp bảo vệ ngắn mạch ñiện áp Ý nghĩa việc tính tốn ngắn mạch u cầu:

+ Thành lập lựa chọn phương án xây dựng sơ ñồ cung cấp ñiện hợp lý +Xác ñịnh ñiều kiện làm việc hộ tiêu thụ chế ñộ cố + Chọn biện pháp hạn chế dịng ngắn mạch

+ Chọn khí cụ ñiện, cái, sứ, cáp lực…

+ Xác ñịnh ảnh hưởng ñường dây truyền tải ñiện tới đường dây thơng tin, tín hiệu khác

+ Thiết kế hiệu chỉnh bảo vệ rơ-le tự động hố + Thiết kế nối đất bảo vệ

+ Lựa chọn ựặc tắnh chông sét (bảo vệ ựiện áp khắ quyển) + đánh giá xác ựịnh tham số thiết bị dập từ máy ựiện ựồng + đánh giá hệ thống kắch từ máy ựiện ựồng

Việc tính tốn lựa chọn thiết bị khí cụ điện địi hỏi độ xác khơng cao, cịn tính tốn bảo vệ rơ-le tự động hố địi hỏi độ xác cao

7.2.1 Tính tốn ngắn mạch phía trung áp

Vì khơng biết kết cấu lưới điện quốc gia khơng thể tính tổng trở hệ thống điện nên cho phép tính gần điện kháng hệ thống điện thơng qua cơng suất ngắn mạch máy cắt đầu nguồn coi hệ thống có công suất vô lớn

ðiện kháng hệ thống:

cdm tb HT

S U X

2

= (7.1)

Utb = 1,05.Udm - ñiện áp trung bình lưới điện, kV

cdm dm

cdm U I

S = - cơng suất cắt địnhmức máy cắt đầu nguồn đặt TBA trung gian cấp cho ñiểm ngắn mạch, MVA

Udm, Icdm - điện áp dịng điện cắt ñịnh mức máy cắt

Rdd = r0.l; Xdd = x0.l (7.2)

l - chiều dài ñường dây, km

r0, x0 - ñiện trở ñiện kháng ñơn vị chiều dài, Ω/km

Do ngắn mạch xa nguồn nên dịng điện ngắn mạch siêu q độ dịng điện ngắn mạch ổn định

∑

∞ = =

=

Z U I I

I tb

N

3

" (7.3)

ZΣ - tổng trở từ hệ thống tới ñiểm ngắn mạch, Ω U - ñiện áp đường dây, kV

Dịng điện ngắn mạch xung kích: ixk = 1,8 2.IN (7.4)

IN ixk dùng ñể kiểm tra khả ổn ñịnh nhiệt ổn ñịnh ñộng thiết bị ñiện

trong trạng thái ngắn mạch

7.2.2 Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp

Ngắn mạch hạ áp ngắn mạch xa nguồn ðể tính tốn ngắn mạch hạ áp cho phép coi TBA phân phối nguồn

Tổng trở máy biến áp

Ω +

∆ = +

= m

S U U j S

U P jX R

Z N dm N dm

B B

B 10 ,

% 10

2

(7.5)

MC1 MC2

N

TBAXN

TBATG ðường dây

N Xdd

Rdd

Dịng điện ngắn mạch:

N N

Z U I

= (7.6)

ZN -tổng trở từ máy biến áp phân phối ñến điểm ngắn mạch

Dịng điện xung kích: ixk = 1,3 2.IN (7.7)

7.3 Lựa chọn thiết bị tham số theo ñiều kiện làm việc lâu dài 7.3.1 Chọn theo ñiện áp ñịnh mức

ðiện áp ñịnh mức thiết bị cho nhãn máy phù hợp với mức cách điện có mức dư độ bền, cho phép thiết bị làm việc lâu dài ñiện áp cao ñịnh mức 10÷15 % (gọi ñiện áp làm việc cực đại thiết bị) Vì độ lệch điện áp điều kiện làm việc bình thường khơng vượt q 10÷15 % định mức nên lựa chọn thiết bị theo ñiều kiện ñiện áp cần phải thoả mãn ñiều kiện sau:

Udm m ≤ Udm tb (7.8)

Udm m - ñiện áp ñịnh mức mạng mà thiết bị mắc vào

Udmtb - ñiện áp ñịnh mức thiết bị nhà máy chế tạo cho lý lịch,

ghi nhãn máy Thực tế vận hành ñiện áp lưới dao ñộng nên ta có:

Udm tb + ∆Udm tb≥ Udm m + ∆Um (7.9)

∆Udm tb - ñộ tăng ñiện áp cho phép thiết bị

∆Um- ñộ lệch ñiện áp có mạng làm việc so với ñịnh mức ñiều

kiện vận hành

Mức tăng ñiện áp cho phép số thiết bị: + Cáp ñiện 1,1

+ Sứ 1,15 + Dao cách ly 1,15 + Máy cắt ñiện 1,15 + Chống sét 1,25

+ ðiện kháng 1,1 + Biến dịng điện 1,1 + BA đo lường 1,1 + Cầu chì 1,1

• Việc tăng ñộ cao lắp ñặt TB so với mặt nước biển dẫn tới giảm ñiện áp cho phép • Mức tăng điện áp so với điện áp ñịnh mức vừa nêu cho phép thiết bị ñược lắp ñặt ñộ cao 1000 m so với mặt nước biển Nếu ñộ cao nơi lắp ñặt cao phải giảm bớt không ñược Uñm

7.3.2 Chọn theo dịng điện định mức

Dịng điện định mức dịng điện chạy qua thiết bị thời gian lâu dài nhiệt ñộ định mức mơi trường Lúc nhiệt độ phần tử bị đốt nóng thiết bị khơng vượt giá trị cho phép lâu dài

I lvmax ≤ Idmtb (7.10)

Dòng ñiện làm việc cực ñại xuất khi:

+ Mạch ñường dây làm việc song song cắt ñi ñường dây + Mạch máy biến áp sử dụng khả tải chúng

+ Các đường cáp khơng dự trữ sử dụng khả tải chúng

+ Các máy phát ñiện, làm việc với công suất ñịnh mức ñiện áp giảm 5% so với ñịnh mức

Nhiệt ñộ môi trường xung quanh thiết bị thường lấy 350C Khi nhiệt ñộ nơi lắp ñặt lớn cần hiệu chỉnh lại dịng định mức

35 − − =

cp kk cp dmtb

I I

θ θ θ

θ (7.11)

θcp - nhiệt ñộ lớn cho phép thiết bị

θkk - nhiệt độ khơng khí nơi lắp đặt

Trường hợp θkk < 350C dịng cho phép lớn Idm.“Cứ độ giảm mơi

trường xung quanh so với 350C cho phép tăng dịng điện lớn 0,005Idmtb

tổng cộng khơng vượt q 0,2Idmtb

7.4 Kiểm tra thiết bị ñiện

Các thiết bị ñiện trang bị dẫn ñiện ñược chọn theo ñiều kiện ñịnh mức cần phải kiểm tra ổn ñịnh nhiệt ổn định lực điện động có ngắn mạch Các thiết bị cắt ngồi điều kiện phải kiểm tra khả cắt với dịng ngắn mạch

7.4.1 Kiểm tra ổn định lực ñiện ñộng

Phải ñược kiểm tra với dòng ngắn mạch lớn (có thể ngắn mạch pha ngắn mạch pha)

+ Mạng có trung tính cách đất 1÷35 kV ngắn mạch pha lớn

+ Mạng 110 kV lớn với trung tính trực tiếp nối đất dạng ngắn mạch lớn pha, ngắn mạch pha, tuỳ thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch Khi kiểm tra ổn định lực ñiện ñộng với thiết bị phải thoả mãn ñiều kiện:

idmơdd≥ ixktt (7.12)

idmơdd - biên độ dịng điện cực đại cho phép đặc trưng cho ổn ñịnh ñộng

thiết bị

ixktt - biên độ dịng ngắn mạch xung kích

7.4.2 Kiểm tra ổn ñịnh nhiệt

ôdn gt dmôdn

gt dmôdn

dmôdn

N dmôdn dmôdn

t t I I

t I t

I

B t

I

∞ ∞

≥ ≥ ≥

2

2

(7.13)

Idmôdn - dịng ổn định nhiệt định mức thiết bị trì

khoảng thời gian tdmôdn (số liệu nhà máy chế tạo cho)

BN - Trị số xung nhiệt ñặc trưng cho nhiệt lượng phát sinh thiết bị thời

gian tác động dịng ngắn mạch, xác định theo tính tốn

I∞ - Dịng ngắn mạch xác lập mạch TB ñược chọn, xác ñịnh theo tính tốn

tgt - Thời gian tác động qui đổi (giả thiết) dịng ngắn mạch, xác định theo tính tốn

Khi kiểm tra ổn định nhiệt, thời gian tác động tính tốn dịng ngắn mạch ñược xác ñịnh tổng thời gian tác ñộng bảo vệ đặt máy gần chỗ cố thời gian tác động tồn phần máy cắt ñó

Trong lý lịch máy nhà chế tạo cho biết giá trị Idmơdn thời gian hay 10

giây Từ để kiểm tra thiết bị cần phải xác ñịnh giá trị ñại lượng BN; tgt

, I∞

Việc xác định xác trị số xung nhiệt dịng ngắn mạch giải tích

∫ =

t N N i dt

B

0

2 (7.14)

BN - Xác ñịnh theo (s) gặp nhiều khó khăn iN q trình ñộ biến ñổi

theo qui luật phức tạp BN xác định cách gần biết trị số

của dịng ngắn mạch vài thời điểm q trình ñộ Với máy phát nhỏ 150 MW BN xác định gần nhờ đường cong tính tốn

Trình tự:

• Nhờ đường cong ta xác định thành phần chu kỳ dịng ngắn mạch thời điểm (kể từ t = ñến t = tc (thời ñiểm dịng ngắn mạch cắt ra)) I0 (I”);

I01; I02; I03; … It Với thời ñiểm ñầu tiên phải tính đến thành phần khơng chu kỳ, tức

phải tính với giá trị hiệu dụng lớn dịng ngắn mạch tồn phần Ixk = kxk.I”

• Với ñoạn (khoảng thời gian) ta xác ñịnh ñược giá trị bình phương dịng qn phương

2 01 2

1

I I

Iqp = + ;

2 02 01

2

I I

Iqp = + ;

• BN - tính theo cơng thức:

∑ ∆

= n qpi i

N I t

B

1 .

∆ti - ñộ dài khoảng thời gian thứ i

n - số khoảng thời gian

• Khi ngắn mạch xa nguồn, thành phần dịng chu kỳ coi khơng đổi, với t ≥ 0,2 giây BN tính theo

) ( "

a N I t T

B ≈ +

Ta - thời gian tắt dần thành phần không chu kỳ, thường lấy Ta = 0,05 giây Thời gian giả thiết: thời gian cần thiết để dịng ngắn mạch ổn định gây nên hiệu ứng nhiệt dịng ngắn mạch thực tế biến thiên gây thời gian thực tế tc

tgt = tgtck + tgtkck

tgtck - thời gian giả thiết với thành phần chu kỳ

Thường ñược xác ñịnh theo thời gian thực tc tỷ số dịng siêu q độ ban

đầu dịng ngắn mạch ổn định β” = I”/I∞ (tức tgtck = f(tc , β”))

Khi coi nguồn có cơng suất vơ lớn: tgtck = tc

tgtkck - thời gian giả thiết với thành phần khơng chu kỳ

Thường xác định gần ñúng theo: tgtkck ≈ 0,005β”2

Khi tc > giây tgtkck = (có thể bỏ qua)

7.5 Lựa chọn máy cắt ñiện 7.5.1 Nhiệm vụ

Là thiết bị dùng đóng cắt dịng điện phụ tải dòng ngắn mạch mạng cao áp (>1000 V) Máy cắt (MC) làm việc tin cậy, giá thành cao, ñược dùng nơi quan trọng Có thể ñược phân loại theo nhiều cách:

+ Theo phương pháp dập hồ quang: MC ít, nhiều dầu; MC khơng khí, khí nén; MC chân khơng, tự sinh khí…

+ Theo tốc ñộ cắt: MC nhanh; vừa; chậm

+ Theo hoàn cảnh làm việc: nhà, trời ñiều kiện ñặc biệt

Việc chọn máy cắt phải ñảm bảo ñiều kiện Udm , Idm kiểu loại, hình

thức lắp đặt phù hợp hợp tiêu kỹ thuật 7.5.2 Các ñiều kiện chọn kiểm tra máy cắt

Bảng7.1

ðại lượng lựa chọn kiểm tra Ký hiệu Công thức tính tốn ðiện áp định mức, kV

2 Dịng điện định mức, A Dịng cắt định mức, kA

UdmMC

IdmMC

Idmcắt

UdmMC≥ Udmm

IdmMC≥ Ilvmax

5 Dịng điện ổn định lực điện động, kA Dịng ổn định nhiệt thời gian tôdn, kA

idmôdd

idmôdn

idmôdd≥ ixktt

ôdn gt dmôdn

t t I

I ≥ ∞

7.6 Chọn kiểm tra máy cắt phụ tải 7.6.1 Nhiệm vụ

Là thiết bị ñơn giản rẻ tiền máy cắt Nó gồm hai phận hợp thành: phận đóng cắt (điều khiển tay) cầu chì Vì phận dập hồ quang đơn giản nên đóng cắt dịng điện phụ tải, khơng cắt dịng điện ngắn mạch ðể cắt dòng ngắn mạch, máy cắt phụ tải người ta dùng cầu chì Cầu chì chọn với giá trị khác nhau, ví dụ: 100; 200; …400 A Thiết bị tính với giá trị dịng điện định mức cầu chì Do có cấu tạo đơn giản rẻ tiền, khơng làm việc chắn máy cắt Nên ñược sử dụng nơi không quan trọng (trạm biến áp phân xưởng) ñược chế tạo cấp ñiện áp trung áp

7.6.2 Các ñiều kiện chọn kiểm tra

Như máy cắt theo mục 1, 2, 5, (mục 3, dùng để kiểm tra cầu chì) 7.7 Chọn kiểm tra dao cách ly

7.7.1 Nhiệm vụ

Cách ly phận thiết bị cần sửa chữa khối mạng ñang có điện áp để tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng Cầu dao cách ly tạo khoảng cách trông thấy, khiến cho công nhân sửa chữa an tâm làm việc Vì nơi cần sửa chữa ln nên đặt cầu dao cách ly ngồi thiết bị đóng cắt khác

Dao cách ly khơng có phận dập hồ quang nên khơng cắt dịng điện phụ tải, phép cắt dịng điện khơng tải máy biến áp với điều kiện cơng suất máy khơng vượt q giới hạn qui định tuỳ theo cấp điện áp định mức máy, ví dụ: cấp 10 kV dao cách ly phép cắt dịng khơng tải máy biến áp tới 750 kVA Cấp 35 kV cắt dịng khơng tải máy biến áp tới 2000 kVA Dao cách ly ñược chế tạo tất cấp ñiện áp

+ Theo vị trí đặt chia ra: loại nhà, loại ngồi trời + Theo số pha có loại pha, loại pha

+ Theo cách thao tác: loại thao tác tay, loại thao tác ñiện 7.7.2 Các ñiều kiện chọn kiểm tra: theo bảng 7.1 ñiều kiện 1; 2; 5; 7.8 Chọn kiểm tra cầu chì

7.8.1.Nhiệm vụ

Là thiết bị bảo vệ ngắn mạch cắt nhanh (tcắt = 0,008 s) cấu tạo ñơn gian rẻ tiền,

Cấu tạo: có phần vỏ dây chảy Trong vỏ có phận dập hồ quang ñược chế tạo theo nhiều kiểu loại, nhà, ngồi trời )

+ ðường dây có nhiều cấp bảo vệ phải ý ñảm bảo ñiều kiện cắt chọn lọc (cầu chì cấp phải làm việc sau cầu chí cấp dưới)

+ Tuỳ theo phụ tải chọn dây chẩy thích hợp Vì với vỏ cầu chì lắp nhiều dây chảy khác nhau, nên chọn cầu chì phải đảm bảo:

Idc ≤ Ivỏ (7.15)

Ivỏ-tức dòng ñịnh mức phận dẫn ñiện gắn vỏ cầu chì (đầu tiếp xúc)

Cầu chì khơng phải chịu dịng điện định mức mạng mà cịn phải chịu dịng đỉnh nhọn cắt máy biến áp khơng tải đóng cắt tụ vào mạng, mở máy ñộng cơ…

α dn dc

I

I = (7.16)

Idc1 < Idc2 < Idc3 (7.17)

Hệ số α ñược ñưa vào biểu thức nhằm chọn Idc nhỏ mà cầu chì đảm bảo làm việc bình

thường, tin cậy, đảm bảo ñộ nhậy

α - ñược chọn theo tình hình cụ thể phụ tải phụ thuộc vào tình hình mang tải Nếu lúc khởi động động mạng tải nặng nề, q độ khởi ñộng tồn lâu hơn, hệ số cần chọn nhỏ ñi Cụ thể qui ñịnh sau ñối với hệ số α:

α = 2,5 - với động khơng đồng mở máy khơng tải

α = 1,6 ÷ - với động mở máy có tải

α = 1,6 - với ñộng mở máy nặng nề, với máy biến áp hàn…

Với phụ tải khơng có dịng đỉnh nhọn xuất (mạng chiếu sáng).Thì đặc tính cầu chì khơng ổn định, nên để đảm bảo cầu chì tồn lâu dài, khơng bị chảy

Idc = 1,3.Idm (Idm - dịng định mức lâu dài mạng)

7.8.2 Các ñiều kiện chọn kiểm tra cầu chì

1 ðiện áp định mức Udmcc ≥ Umạng

2 Dịng định mức dây chẩy IdmTB ≤ Idc ≤ Ivỏ

3 ðiều kiện mở máy

α dn dc

I

I =

4 ðiều kiên cắt chọn lọc Idc1 > Idc2

7.9 Lựa chọn kiểm tra sứ cách ñiện 7.9.1 Nhiệm vụ

Sứ vừa có tác dụng làm giá ñỡ phận mang ñiện vừa làm vật cách điện phận với đất Vì sứ phải có đủ độ bền chịu đựng ñược lực ñiện ñộng dòng ngắn mạch gây ra, ñồng thời phải chịu ñược ñiện áp mạng, kể lúc q điện áp Thơng thường có loại chính: Sứ đỡ sứ xun tường

+ Sứ ñỡ: ñược chọn kiểm tra tác ñộng phá huỷ dịng ngắn mạch xung kích

Dạng trọng tải xấu ñối với sứ trọng tải tạo lên momen uốn lớn

Lực F tác dụng uốn sứ h cánh tay địn lực F

+ Khi kéo nén sứ có ứng lực phá hoại lớn nhiều uốn

ðể sứ làm việc an toàn với lực, người ta qui ñịnh

Fcp = 0,6.Fph (7.18)

Trong đó: Fcp - ứng lực cho phép tác ñộng lên sứ

Fph - lực phá hỏng

0,6 - hệ số dự trữ

+ Sứ xuyên: ñược chọn kiểm tra tác dụng lực ñiện ñộng tác dụng nhiệt dịng ngắn mạch phần dẫn điện sứ

+ Các sứ ñầu ñường dây: sứ ñược chọn kiểm tra tương tự sứ xuyên

+ Khi chọn sứ cần kiểm tra ñiều kiện lắp ñặt dẫn ñỉnh sứ Khi dẫn đặt hình b, phải hiệu chỉnh lực cho phép:

h cp cp

cp F k

h h F

F

'

' = = (7.19)

kh = h/h’ - hệ số hiệu chỉnh

F'cp - lực cho phép hiệu chỉnh F'cp < Fcp

7.9.2.Các ñiều kiện chọn kiểm tra sứ

1 ðiện áp ñịnh mức, kV Udms ≥ Udmm

2 Dịng định mức (sứ xuyên sứ ñầu ñường dây) Idms ≥ Ilvmax

3 Lực cho phép ñỉnh sứ Fcp ≥ Ftt

4 Dịng ổn định nhiệt cho phép (sứ xun đầu đường dây) Idmơdn ≥ I∞

Ftt – lực tính tốn(lực điện động dịng ngắn mạch pha gây ra)

2 .10

76 ,

1 −

=

a l i

ixk - trị số biên độ dịng xung kích

l - khoảng cách hai sứ liên tiếp pha a - khoảng cách hai pha

7.10 Chọn kiểm tra máy biến dòng BI 7.10.1 Nhiệm vụ

Dùng ñể cung cấp dòng ñiện cho mạch ño lường bảo vệ Phía thứ cấp máy biến dịng nối với cuộn dây dịng điện dụng cụ ño rơle Các cuộn dây có ñiện trở bé, trạng thái vận hành bình thường phía thứ cấp máy biến dịng bị ngắn mạch Dịng điện định mức thứ cấp I2 BI ñược qui ñịnh

5A (ñể tiện cho việc tiêu chuẩn hố thiết bị đo lường)

ðể bảo đảm an tồn cho vận hành phía thứ cấp BI phải ñược nối ñất

Chọn BI ngồi điều kiện chung Udm Idm phải ý đến cấp xác

kiểu loại

7.10.2 ðiều kiện chọn kiểm tra máy biến dịng

1 Dịng định mức: IdmBI ≥ IdmTB

2 ðiện áp ñịnh mức UdmBI ≥ Udm.m

3 Phụ tải thứ cấp S2dmBI ≥ S2tt

4 Hệ số ổn định lực điện động

dmBI xk ơdd

I i k

2 ≥ Lực cho phép ñầu sứ BI

a l i

F xk

cp

10 88 ,

2

−

≥ Bội số ổn định nhiệt

dmơdn dmBI

gt ơdn

t I

t I k ≥ ∞

Trong đó:

kơdd - bội số dịng ñiện ổn ñịnh ñộng, trị số nhà máy cho sẵn

a - khoảng cách pha

l - khoảng cách từ máy biến dịng tới sứ đỡ gần

kơdn - bội số ổn định nhiệt, trị số nhà chế tạo cho trước

7.11 Chọn kiểm tra máy biến ñiện áp BU 7.11.1 Nhiệm vụ

BU dùng ñể cung cấp ñiện cho dụng cụ đo rơle ðể tiêu chuẩn hố loại dụng cụ ño rơle, người ta qui ñịnh ñiện áp ñịnh mức thứ cấp BU U2dm = 100

V (vừa có tác dụng cung cấp điện cho mạch đo lường bảo vệ, lại vừa có tác dụng ngăn cách dụng cụ ño rơle tiếp xúc với điện áp cao, an tồn cho người vận hành, phía thứ cấp BU ln ln nối đất

7.11.2 Phân loại

7.11.3 ðiều kiện chọn kiểm tra BU

+ BU chọn theo Udm; cấp xác sơ ñồ nối dây

+ Các ñiều kiện chọn kiểm tra BU: ðiện áp ñịnh mức sơ cấp: UdmBU ≥ Udmmạng

2 Kiểu sơ ñồ nối dây phụ thuộc vào việc sử dụng Phụ tải pha S2dm, kVA: S2tt ≤ S2dmBU

4 Sai số N ≤ Ncp

Chú ý: công suất ñịnh mức máy biến áp là: công suất tất pha (với máy biến áp nối theo sơ đồ sao) Bằng lần cơng suất máy biến áp pha ñối với máy biến ñiện áp pha nối theo sơ ñồ tam giác hở

+ Tuỳ theo cách ñấu dây phụ tải mà cơng suất pha tính khác + Tiết diện dây dẫn cáp cung cấp cho mạch điện áp cơng tơ, phải chọn cho tổn thất điện áp mạch khơng vượt 0,5 % ñiện áp ñịnh mức

+ Việc kiểm tra ổn ñịnh lực ñiện ñộng ổn ñịnh nhiệt với BU không cần thiết + Nếu cần kiểm tra cách ñiện lưới 6, 10 kV, người ta thường dùng loại BU ba pha năm trụ với cách nối Y/Y0/tam giác hở Phía thứ cấp BU có cuộn dây đấu

và tam giác hở Khi xảy ngắn mạch khơng đối xứng (1 pha) ñầu dây cuộn tam giá hở xuất điện áp, nhờ kiểm tra cách ñiện mạng

7.12 Lựa chọn dẫn ñiện: (thanh cái)

Nhiệm vụ: thường ñược dùng xí nghiệp luyện kim đen mầu, xí nghiệp hố chất số xí nghiệp khác (nơi mà mật ñộ phụ tải cao) So với cáp, dẫn có ưu điểm: ðộ tin lớn; khả lắp ñặt nhanh, dễ quan sát kiểm tra vận hành Tất nhiên việc ñịnh chọn phương án cấp ñiện theo mạng cáp hay dẫn phải dựa việc so sánh kinh tế - kỹ thuật

Tiết diện dẫn ñược lựa chọn theo tiêu kinh tế, theo phát nóng theo tổn thất điện áp cho phép sau phải kiểm tra ổn ñịnh nhiệt ổn ñịnh lực ñiện ñộng ngắn mạch khởi ñộng ñộng lớn

Lựa chọn dẫn theo điều kiện phát nóng:

Ilvmax ≤ k1.k2.k3.Icp (7.21)

Ilvmax - dịng điện làm việc lâu dài qua dẫn

Icp - địng điện cho phép nhiệt độ môi trường xung quanh +250C (tra bảng)

k1 - hệ số hiệu chỉnh nằm ngang (k1 = 0,95)

k2 - hệ số hiệu chỉnh sử dụng dẫn nhiều cực

k3 - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ mơi trường xung quanh ≠ 250C

Khi xảy ngắn mạch dẫn ñặt gần xuất hiệu ứng lực làm cho dẫn bị uốn Yêu cầu ứng lực phải nhỏ hay lực uốn cho phép dẫn

Ftt ≤ Fcp (7.22)

Trong đó: =1,76.2 .10−2

a l i

Ftt xk , kG - ứng lực tính tốn

l W

Fcp =10σcp , kG - ứng lực cho phép dẫn chịu uốn

σcp - ứng lực cho phép vật liệu làm dẫn, kG/cm2

W - momen chống uốn dẫn Kiểm tra dẫn theo ổn ñịnh nhiệt:: tương tự lõi cáp

F = αI∞ t

α - tra bảng = f (nhiệt ñộ giới hạn, vật liệu )

7.13 Lựa chọn kiểm tra thiết bị có điện áp đến 1000V

Các thiết bị mạng hạ áp như: Aptomát, công tắc tơ, cầu dao, cầu chì lựa chọn theo điều kiện điện áp, dịng điện, kiểu loại hồn cảnh làm việc

Khi công suất máy biến áp hạ áp khơng q 1000 kVA thiết bị ñiện không cần kiểm tra ñiều kiện ổn ñịnh ñộng ổn ñịnh nhiệt nhà sản xuất tính tốn thiết bị điện mạng hạ áp làm việc ổn ñịnh mạng máy biến áp có S = 1000 kVA cung cấp

Chương

TIẾT KIỆM ðIỆN NĂNG 8.1 Những vấn đề chung

* Phân tích tổn thất ñiện hệ thống ñiện

Tổn thất ñiện % Mạng có điện áp

ðường dây Máy biến áp Tổng

U ≥110kV 13,3 12,4 25,7

U = 35kV 6,9 3,0 9,9

U= 0,1÷10kV 47,8 16,6 64,4

* Phân loại tổn thất: Tổn thất gồm loại:

- Tổn thất kỹ thuật: tổn thất sinh tính chất vật lý q trình tải điện, tổn thất phụ thuộc tính chất dây dẫn vật liệu cách điện điều kiện mơi trường, dịng điện điện áp

• Tổn thất phụ thuộc vào dịng điện (phụ thuộc I2): Tổn thất phát nóng điện trở máy phát; máy biến áp; dây dẫn →ñây thành phần tổn thất

• Tổn thất phụ thuộc vào ñiện áp (U U2): Tổn thất lõi máy biến áp; cuộn áp cơng tơ điện; rị ñiện; vầng quang

→ Tổn thất kỹ thuật triệt tiêu mà hạn chế mức ñộ hợp lý cho phép

- Tổn thất kinh doanh: (Tổn thất phi kỹ thuật)

• ðiện tiêu dùng khơng đo

• ðiện đo khơng vào hố đơn

• ðiện vào hố đơn khơng ñược trả tiền trả tiền chậm * Các biện pháp giảm tổn thất cơng suất điện

- Biện pháp địi hỏi vốn đầu tư:

+ Nâng cao ñiện áp vận hành lưới ñiện

+ Bù kinh tế lưới phân phối trung áp tụ điện + Tăng tiết diện dây có tăng thêm đường dây

+ Hồn thiện cấu trúc lưới để vận hành với tổn thất nhỏ + Chọn ñúng dây dẫn ñể giảm tổn thất vầng quang

+ Cải tiến cấu trúc vật liệu ñể sản xuất thiết bị ñiện có tổn thất nhỏ (vật liệu siêu dẫn; cách điện chất lượng cao)

+ Áp dụng lưới ñiện sinh hoạt cho lưới hệ thống hệ thống phân phối ñiện có ñiều kiện tự ñộng cho lưới phân phối trung áp

+ Phân bố tối ưu cơng suất phản kháng hệ thống điện + Vận hành kinh tế trạm biến áp có nhiều máy biến áp

+ Vận hành kinh tế lưới trung; hạ áp cấu trúc chúng cho phép + Chọn cơng suất máy biến áp phù hợp với yêu cầu phụ tải

+ ðiều chỉnh ñúng ñiện áp lưới điện; bảo quản tốt, tránh rị điện (sứ cách điện)

+ Giảm độ khơng đối xứng lưới ñiện hạ áp

Việc thực biện pháp tiết kiệm điện xí nghiệp cơng nghiệp có ý nghĩa quan trọng, khơng có lợi cho thân xí nghiệp mà cịn có lợi chung cho kinh tế quốc dân

* Cosϕ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay khơng Ở nước ta, hệ số cosϕ xí nghiệp nói chung cịn thấp (khoảng 0,6 ÷0,7) → phấn đấu (trên 0,9)

* Ý nghĩa việc nâng cao cosϕ

- Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là:

+ ðộng khơng đồng tiêu thụ khoảng 60÷65% tổng cơng suất phản kháng mạng

+ Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 ÷ 25%

+ ðường dây khơng, điện kháng thiết bị ñiện khác khoảng 10%

- Cơng suất phản kháng cung cấp cho hộ dùng điện từ nguồn (máy phát ñiện) ñặt gần hộ dùng ñiện máy sinh Q (tụ ñiện, máy bù ñồng bộ)

ðể tránh truyền tải lượng Q lớn ñường dây, người ta dùng phương pháp 2, gọi bù công suất phản kháng

P Q arctg

=

ϕ (8.1)

Khi P = const; lượng Q truyền ñường dây giảm xuống → Góc lệch pha (ϕ) dịng điện ñiện áp mạch giảm →cosϕ tăng

- Khi cosϕ tăng → hiệu sau:

+ 2 ( ) ( )

2

2

2

R PP PQ

U Q R U

P R U

Q P

P= + = + =∆ +∆

∆ (8.2)

Q truyền tải ñường dây giảm→giảm ∆P(Q)→ giảm tổn thất công suất mạng ñiện

+ U(P) U(Q)

U X Q U

R P U

X Q R P

U = + = + =∆ +∆

∆ (8.3)

+ Tăng khả truyền tải ñường dây máy biến áp

Vì khả truyền tải đường dây máy biến áp phụ thuộc vào ñiều kiện phát nóng tức phụ thuộc vào dịng điện cho phép chúng:

U Q P I

2 2+

= (8.4)

Khi I = const; Q giảm → tăng khả truyền tải P

Ngoài ra, cosϕ tăng → giảm chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn ñịnh ñiện áp, tăng khả phát ñiện máy phát ñiện…

* Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ: - Nâng cao cosϕ tự nhiên

+ Thay đổi cải tiến qui trình cơng nghệ ñể thiết bị ñiện làm việc chế ñộ hợp lý

+ Thay ñộng khơng đồng làm việc non tải động có cơng suất nhỏ

+ Hạn chế động chạy khơng tải

+ Dùng động đồng thay cho động khơng đồng + Nâng cao chất lượng sửa chữa ñộng

+ Thay máy biến áp làm việc non tải máy biến áp có dung lượng nhỏ

- Nâng cao cosϕ phương pháp bù: + Tụ ñiện tĩnh:

Ưu ñiểm: Có thể chia thành nhỏ đặt vị trí cần thiết; tổn thất ∆P tụ ñiện tĩnh nhỏ nhiều máy

đồng bộ:

P

∆ ≈ (0,3 ÷ 0,5)%Q

Nhược điểm: Cơng suất phản kháng phát Qtđ phụ thuộc vào ñiện áp mạng

ñiểm ñặt tụ ñiện:

Qtñ =

c

x U2

, xc- trị số ñiện kháng tụ điện

Vì lý U giảm Lúc Qtđ phải tăng lên để giữ U = const Nhưng

ngược lại Qtñ ≡ U2, nên điện áp U giảm thấp Tình trạng kéo dài gây

nên ổn ñịnh phụ tải hình thành “ thác” sụt ñiện áp

Khắc phục: Khi U giảm số tụ ñiện ñược ñấu tắt ñể xc giảm Qtñ tăng lên

Chú ý lúc tụ điện vận hành bị q tải dịng điện; Ngồi dùng máy bù đồng để khắc phục

Qc

xc

Tụ ñiện tĩnh khơng tiêu thụ cơng suất phản kháng, mà ñiều cần thiết số tình trạng vận hành với phụ tải nhỏ Trong tình trạng đó: ∆Utrên

đường dây bé, điện áp cuối đường dây tăng cao vượt q giới hạn, muốn giảm phải dùng thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng

+ Máy bù ñồng loại động đồng chạy khơng tải tiêu thụ cơng suất tác dụng từ mạng điện phát tiêu thụ cơng suất phản kháng tuỳ theo dịng điện kích từ vào rotor

8.2 Một số biện pháp bù

8.2.1 Bù theo ñiều kiện kinh tế: ðể giảm tổn thất công suất tổn thất ñiện Bù kinh tế ñể lấy lợi, lợi thu ñược bù lớn chi phí đặt bù thực

P1 = P2 + ∆Pm Q1 = Q2 + ∆Qm

m

P

∆ ;∆Qm- tổn thất công suất mạng m

P

∆ = 2 ( )

2

d B m

m r r

U Q P

+ +

; ∆Qm= 2 ( )

2

d B m

m x x

U Q P

+ +

(8.5)

Pm; Qm - cơng suất mạng

ðể giảm tổn thất ñiện năng: giảm dung lượng công suất phảng kháng ñi đường dây trạm biến áp: có cách

- Giảm Q2 (P2 = const) tức nâng cao cosϕ phụ tải

- Q2 = const (tức cosϕ= const) phần công suất phản kháng Qb

nhận từ thiết bị mà khơng nhận từ nguồn Lúc cơng suất phản kháng ñường dây trạm biến áp là: Qm =Q2 −Qb

(r r )

U

) Q Q ( P

P 2 B d

2 b 2 m

m +

− + =

∆ (8.6)

Giảm tổn thất ñiện mạng ; cosϕ phụ tải khơng đổi ; cosϕ ñường dây tăng

Giá trị Qb tốt

* Phương pháp tính tốn:

- Vốn ñầu tư cho thiết bị bù: Z (avh atc).Kb.Qb

0

A = + [ñồng] (8.7)

1 BA

Ðường dây

2

P1 + jQ1 P2 + jQ2

- Tổn thất ñiện thiết bị bù ñược viết dạng chi phí: t.C Q P

Z2 =∆ b [ñồng] (8.8)

∆P0: suất tổn thất thiết bị bù tính theo phần trăm t: thời gian thiết bị bù ñấu vào mạng

C: giá tiền kWh tổn thất ñiện

- Khi có Qb , chi phí tổn thất điện mạng (do Q sinh ra)

.r .C

U ) Q Q ( Z 2 b τ −

= [ñồng] (8.9)

r: ñiện trở ñường dây trạm biến áp

τ : thời gian tổn thất công suất lớn Hàm chi phí tính tốn tổng:

Z = Z1 + Z2 + Z3

=(avh +atc).Kb.Qb+

0

t.C Q P0 b

∆ + r .C

U ) Q Q ( 2 b

2− τ → (8.10)

0 Q Z = ∂ ∂ b

Hay 2.(Q Q )

U C r t.C P K ) a a

( vh + tc 0b +∆ − τ 2 2− b =

→ Qb cần tìm

ðối với mạng nhiều phụ tải: Z (a a ).K0.(Qb1 Qb2 Qb3)

b tc vh

1 = + + +

) (

1 2 3

0

2 P tC Qb Qb Qb

Z =∆ + +

( ) ( ) [( ) ( )] r C

U Q Q Q Q Q Q r U Q Q r U Q Q

Z b b b b b . .

1 2 3 2 2 2 2 3

3 τ

     − + − + + + − + + =

Lập Z = Z1 +Z2 + Z3 →

Giải hệ

Q Z = ∂ ∂ b

;

Q Z = ∂ ∂ b

;

Q Z = ∂ ∂ b

Nếu Qb âm chứng tỏ điều kiện kinh tế phụ tải khơng

cần đặt thiết bị bù Lúc thay trị số Qb = vào hệ phương trình để tính ẩn cịn lại

ðối với mạng kín:

Z1 =(avh +atc).Kb0.(Qb1+Qb2) ) Q Q ( C t P

Z2 =∆ b1+ b2

C r U Q r U Q r U Q

Z A . . A . . .

2 2 12 2 12 2

3 τ

     + + =

Trong đó: QA1; QA2; Q12 phụ thuộc vào: Q1; Q2; Qb1; Qb2 nghĩa phải xác định

phân bố cơng suất phản kháng mạng kín với phụ tải (Q1 – Qb1) (Q2 – Qb2)

Ví dụ: 2 2 1 ) ( ) )( ( r r r r Q Q r r Q Q

QA b b

+ + − + + − =

Lập Z = Z1 + Z2 + Z3 →

Giải hệ

Q Z = ∂ ∂ b

;

Q Z = ∂ ∂ b

tìm Qb1; Qb2

Ví dụ: Một ñường dây 10kV cung cấp ñiện cho phụ tải cho cơng suất phản kháng tính tốn điện trở đoạn:

Ω Ω

Xác ñịnh dung lượng bù tụ ñiện tĩnh hợp lý mặt kinh tế Các số liệu cần thiết :

Thời gian ñặt thiết bị bù khó xác định phụ tải nhỏ thường cắt tụ điện khỏi mạng, lấy gần t = Tmax

Hàm chi phí tính toán tổng

Z = (0,1 + 0,125).70.(Qb1 + Qb2) + 0,1.0,005.(Qb1 + Qb2)

[(3000 ).3 (5000 ) 2] 10 2500 ,

4500 2

2

2 −Qb + −Qb −Qb

+

Giải hệ

Q Z = ∂ ∂ b

;

Q Z = ∂ ∂ b Tìm ñược : Qb1 = 3000 kVAr

Qb2 = -200 kVAr < 0; Thay Qb2 = vào phương trình

Q Z = ∂ ∂ b

→ Qb1 = 2920 kVAr

Như vậy, phải bù phụ tải với dung lượng gần công suất phản kháng lớn phụ tải

8.2.2 Bù theo ñiều kiện ñiều chỉnh ñiện áp ( Bù kỹ thuật) Sơ ñồ bù theo ñiều chỉnh ñiện áp:

U2 = U1 - U

Với U x Q r P U = +

∆

Muốn ñiều chỉnh U → thay đổi Q x (thường khơng thay đổi r tiết diện chọn)

* Bù ngang ( thay đổi luồng cơng suất phản kháng ñường dây cách ñặt thiết bị bù phụ tải)

- Khi chưa ñặt tụ ñiện :

ñm U x Q r P U

U2 = 1− . + . (8.11)

r, x - ñiện trở ñiện kháng ñường dây máy biến áp

- Khi ñặt Qb: b

b b ñm

x r

b U U

U x Q U Q P U

U = − + + = 1−∆

2

2

(8.12)

Lấy (8.12) – (8.11):

b b b b b b b b b U x U U x U U Q U x Q U U

U 2 2 2

2

2

∆ = − = ⇒ = − =

So sánh: Công suất phản kháng giảm ñi lượng: Q – Qb

Tổn thất ñiện áp giảm ñi: Ub

Muốn chọn số lượng tụ ñiện, ta phải vào số liệu tụ điện thơng số ñường dây:

Số tụ ñiện mắc nối tiếp:

c b

U U

n= (8.14)

U2b, Uc: ñiện áp yêu cầu mạng ñiện ñiện áp cho phép tụ ñiện Số tụ

ñiện mắc song song là: C

I I

m= (8.15)

I, Ic: dịng điện truyền tải đường dây dịng điện cho phép ñi ua tụ ñiện Chú ý: bù kỹ thuật phải kết hợp với việc lựa chọn nấc ñiều chỉnh máy biến áp ( Uba ) ñể dung lượng bù bé

+ Khi phụ tải cực tiểu: ñiện áp ñạt giá trị yêu cầu nhờ nấc biến áp chọn hợp lý ( tụ điện ñã ñược cắt )

+ Khi phụ tải cực ñại: nâng U2 = U2b = U2 yêu cầu nhờ tụ ñiện

Bù dọc: (Thay ñổi tham số x ñường dây cách ñặt tụ ñiện nối tiếp ñường dây)

Tổn thất ñiện áp ñường dây:

( )

[ cosϕ sinϕ]

3I r x xC

U = + −

∆ (8.16)

Tổn thất ñiện áp phụ thuộc vào cosϕ ñường dây

+ ðối với mạng khu vực ( U = 110 kV trở lên ) cơng suất phản kháng tải đường dây ( thường có đặt dung lượng bù theo ñiều kiện kinh tế), nghĩa cosϕ cao (0,85 ÷ 0,9) nên tác dụng bù dọc

+ ðối với đường dây tải ñiện ñi xa ( 220; 500 kV) thường ñặt bù dọc khơng phải với mục đích giảm U mà ñể giảm x chung ñường dây, nâng cao khả tải điện tính ổn định hệ thống

+ ðối với mạng địa phương, nơng nghiệp thường cosϕ nhỏ (0,7 ÷ 0,8) nên bù dọc có giá trị rõ ràng

Ngoài U bù dọc cịn phụ thuộc vào dịng điện phụ tải Khi phụ tải tăng (ví dụ khởi động động cơ) → I tăng mà cosϕ bé → hiệu bù lớn

Khi chưa ñặt bù dọc: % 2 100

U x Q r P

U = +

Tổn thất ñiện áp giảm ñi: Ub% = U% - U’% = 100

2

U x Q b

(8.19)

→

100 % 100

% 2

ϕ

Ptg U U Q

U U

x b b

b

∆ = ∆

= (8.20)

ðặt

x x

K = b ñộ bù

100

% 2

U x tg P K

U = ϕ

∆ (8.21)

Khi cosϕ = → bù dọc hồn tồn khơng có tác dụng - Xác định dung lượng số lượng tụ ñiện bù dọc

ðiện áp pha ñặt lên tụ ñiện:

Ub = I.xb (8.22)

Mỗi tụ điện có dung lượng Qc; dung kháng xc ñiện áp chịu ñược Uc

c c c

c

c U Q

x U

Q = ; Ic =

2

(8.23)

m nhánh n tụ ñiện mắc nối tiếp

I

I

xb xc, Uc, Qc

Ub

Giả thiết ñã biết phụ tải (dịng điện I) biết độ giảm tổn thất điện áp cần ñạt ñược

Ub%

c b U U n= ;

c

I I

m= (8.24)

→ n, m phải làm tròn số

Dung lượng thực tụ ñiện pha là:

Qb = 3.m.n.Qc (8.25)

Dung kháng bù thực tế:

c c c

bt

Q U m

n m

x n x

2

=

= (8.26)

ðộ giảm tổn thất ñiện áp thực tế có giá tri:

100 . . .

% 2

U x tg P

Ubt = ϕ bt

∆ (8.27)

+ Trường hợp đường dây có phụ tải nên ñặt tụ cuối ñường dây xảy cố ngắn mạch → tránh dịng điện ngắn mạch lớn qua tụ điện (do tụ ñiện bù dọc ñược chọn trạng thái vận hành bình thường)

+ Trường hợp phụ tải phân bố gần nhau, phải ñặt bù dọc cho ñộ lệch ñiện áp ñiểm phạm vi cho phép

Ví dụ : Nếu đặt điện áp phụ tải a b nâng cao cho phép; Nếu ñặt phụ tải d tốt, phụ tải c khơng có lợi nên ñặt

Sơ ñồ bảo vệ bù dọc C: tụ điện

P: khe hở phóng điện K: cơng tắc bảo vệ A, B cuộn dây điện từ

Ví dụ: Một đường dây điện áp 10 kV dài 15 km truyền tải công suất S = 2000 kVA; cosϕ

= 0,8 tổn thất ñiện áp ñường dây 8% muốn giảm tổn thất ñiện áp xuống cịn 4% người ta phải mắc tụ điện bù dọc Xác ñịnh số lượng dung lượng tụ bù

Giải: Dịng điện truyền tải đường dây: I = 115,4

10 2000

3U = =

S

A

Lượng tổn thất ñiện áp cần bù: Ub% = U% - Utb% = = – = 4%

ðiện kháng tụ ñiện bù:

Ω = =

∆ = ∆

= 3,2

100 75 2000

10 10 100

% 100

% 2

ϕ

tg P

U U Q

U U

x b b b

ðiện áp pha ñặt lên tụ ñiện: Ub = I.xb = 115,4.3,3 = 384 V

Căn vào ñiện áp ñặt lên tụ ñiện dịng điện qua tụ → tra bảng chọn KM-525-9-3 ðiện áp Uc = 525 V; Qc = kVAr; pha

Số tụ ñiện mắc nối tiếp song song:

→ =

=

= 0,73

525 384

c b U U

n làm tròn lên

→ = =

= 5,8

1 , 17

4 , 115

c I

I

m làm tròn lên

10

Dung lượng bù tổng cộng: Qb = 3.m.n.Qc = 3.1.6.9 = 162 kVAr

ðiện kháng bù thực tế: = = =5,1Ω

525

2

c c bt

Q m

U n x

Tổn thất ñiện thực tế có giá trị:

% 12 , 10

100 , , 2000 100

sin

%= 2 = 2 =

∆

U x S

U bt

bt

ϕ

8.2.3 Bù theo điều kiện cơng suất phản kháng mạng

Sau giải vấn ñề trên, cần xét cân công suất phản kháng mạng dựa vào trạng thái vận hành nguồn xác định

Bài tốn đặt ra: tiết diện dây, phụ tải, vị trí, dung lượng bù kinh tế, bù ñiều chỉnh ñiện áp

A

ϕ

Từ công suất phụ tải Ppt; Qpt ( ñã kể bù kinh tế bù ñiều chỉnh ñiện áp) tính lên

nguồn A PA u cầu QA yêu cầu

PA yêu cầu lấy từ nguồn A cosϕA → công suất phản kháng phát

QAF = PA.tgϕA (8.28)

Nếu QAyc < QAF → khơng cần đặt bù

Nếu QAyc > QAF → phải ñặt thiết bị bù theo ñiều kiện cân công suất phản kháng

Dung lượng bù: QbΣ= QAyc – QAF (8.29)

Vấn ñề ñặt ra: phân phối dung lượng bù phụ tải cho hợp lý Nghĩa cho tổn thất ñiện nhỏ

- Xác ñịnh Qb1; Qb2;…Qbn n phụ tải với ñiều kiện: ∑ = Σ

n

b bi Q

Q

1

(8.30)

Sao cho hàm mục tiêu : =∑ m → l

m

r U Q

Z

1 2

(8.31)

(m = 1,2,3……l số nhánh mạng) Qm - cơng suất phản kháng nhánh

Giải hệ

        

≥ =

= = ∂

∂

∑ Σ

0

, , ;

1

bi n

b bi bi

Q

Q Q

n i

Q Z

(8.32)

Xác định Qbi có Qbk < 0, phải thay Qbk = vào phương trình

0

) (

= ∂

∂

≠k

i bi Q

Z

giải lại

8.2.4 Bù lưới điện xí nghiệp

- Vị trí đặt thiết bị bù xí nghiệp:

+ ðặt tập trung: ñặt hạ áp trạm biến áp phân xưởng (0,4 kV) trạm biến áp trung tâm (6 -10 kV), ưu ñiểm dễ quản lý vận hành, giảm vốn ñầu tư

+ ðặt phân tán: thiết bị bù ñược phân nhỏ thành nhóm đặt tủ động lực phân xưởng Trường hợp động cơng suất lớn, tiêu thụ nhiều Q đặt ñộng ñó

Khi ñặt thiết bị bù điểm giảm lượng tổn thất ∆P ∆A phải truyền tải Q Tuy nhiên việc đặt thiết bị bù phía hạ áp khơng phải lúc có lợi, giá tiền kVAr tụ hạ áp thường ñắt gấp lần kVAr tụ 6-10 kV Ngay việc phân nhỏ dung lượng bù để đặt theo nhóm riêng lẻ khơng phải ln ln có lợi, lúc ñó có làm giảm thêm ñược ∆A nhiều hơn, xong lại làm tăng chi phí lắp đặt, quản lý vận hành

- Phân phối dung lượng bù mạng hình tia ðây tốn bù cưỡng bức: phải bù từ cosϕ1 để cosϕ2 đầu vào xí nghiệp chế ñộ phụ tải cực dại Nếu biết P ta

Qb ñược phân phối xuống trạm phân phối ñể tranh thủ giảm A xí

nghiệp

Bài tốn: xác định Qbi ñiểm dặt bù

sao cho P min, Pmin khơng có nghĩa Amin, nhiên làm tốn dễ nhiều

Hàm mục tiêu:

3 3 2 2 1 R U Q Q R U Q Q R U Q Q

P b b b 

     − +       − +       − =

∆ (8.34)

ðiều kiện: Qb = Qb1 + Qb2 + Qb3 (là tổng công suất cần bù)

3 2 2 2

1 . . .

R U Q Q Q Q R U Q Q R U Q Q

P b b b b b 

     − + + +       − +       − = ∆ (8.35)

ðiều kiện tối ưu là:

0 ) ( ) (

2 2 3

1 1 = + + − + − − = ∂ ∆ ∂ R U Q Q Q Q R U Q Q Q

P b b b b

b (8.36) ) ( ) (

2 2 3

2 2 2 = + + − + − − = ∂ ∆ ∂ R U Q Q Q Q R U Q Q Q

P b b b b

b

(8.37)

Ta nhận thấy : (Q1 – Qb1).R1 = (Q2 – Qb2).R2 = H (hằng số)

Hay:          = − = − = − 3 2 1 R H Q Q R H Q Q R H Q Q b b b (8.38)

Cộng ñẳng thức

      =       + + = + + − + + tñ b b b R H R R R H Q Q Q Q Q

Q ( ) 1 1

3 3

Hay (QΣ−Qb).Rtñ =H (8.39)

Thay H vào (8.37) :

i tñ b i bi R R Q Q Q

Q = −( Σ − ) (8.40)

Thiết bị bù đóng cắt theo bậc theo thời gian để khơng xảy q bù

Ví dụ 1: Một mạng hình tia có nhánh, ñiện áp kV, ñiện trở phụ tải phản kháng nhánh:

R1 = 0,1Ω ; Q1 = 400 kVAr

R3 = 0,06Ω ; Q3 = 500 kVAr

R4 = 0,2Ω ; Q4 = 200 kVAr

Dung lượng bù mạng Qbù = 1200 kVAr Hãy tính dung lượng bù

nhánh Giải:

Tổng phụ tải phản kháng mạng: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 1700 kVAr

ðiện trở tương ñương

Ω =

   

 

+ + =

−

0194 ,

1

4

1 R

R Rtñ

Dung lượng bù tối ưu nhánh

kVAr

Qbù 303

1 , 0194 , ) 1200 1700

( 400

1 = − − =

kVAr

Qbù 406

1 , 0194 , ) 1200 1700

( 600

2 = − − =

Tương tự Qbù = 339 kVAr; Qbù = 153 kVAr

Ví dụ 2: Một siêu thị ñặt trạm biến áp 250 kVA; ñiện áp 22/0,4 kV u cầu tính tốn đặt tụ bù hạ áp ñể nâng cosϕ lên 0,9

Giải:

Siêu thị thường dùng phụ tải bóng đèn tp; điều hịa; hầm lạnh → có cosϕ = 0.8

Với cosϕ1 = 0,8 → tgϕ1 = 0,75

cosϕ2 = 0,9 → tgϕ2 = 0,48 Công suất tác dụng cần cấp cho siêu thị:

P = S.cosϕ = 250.0,8 = 200 kW

Cơng suất tụ cần đặt để nâng cao cosϕ: Qb = P(tgϕ1−tgϕ2) = 200(0,75 – 0,48) = 54 kVAr

Chọn tụ 75 kVA, ñiện áp 400 kV DAEYEONG chế tạo * Phân phối dung lượng bù cao hạ áp trạm biến áp phân xưởng

Vấn ñề: biết dung lượng bù nhánh → cần phải xác ñịnh xem nên phân phối dung lượng bù ñó phía sơ cấp thứ cấp máy biến áp phân xưởng ñể ñạt ñược hiệu lớn

V = ( athấp – acao ) Qbù thấp (8.41)

athấp; acao giá thành kVAr tụ ñiện áp thấp cao, ñồng/kVAr

Số tiền tiết kiệm ñược năm ñặt tụ ñiện phía ñiện áp thấp là:

[ ]( )

3

2 thap

10

) (

U

t C K R R Q

Q Q

V = − − bù B+ tñ (ñồng/năm) (8.42) Q- phụ tải phản kháng máy biến áp phân xưởng, kVAr

RB - ñiện trở máy biến áp qui đổi phía điện áp thấp: Ω )

( 10

2

Ω ∆

=

ñmBA ñmBA N B

S U P

R (8.43)

PN tổn thất ngắn mạch máy biến áp, kW

Uñm (kV); SñmBA (kVA)

Rtñ ñiện trở tương ñương lưới ñiện hạ áp

Thường chưa biết rõ ñiểm ñặt tụ bù ñiểm lưới hạ áp

Sử dụng cơng thức gần : Rtđ = λRB (8.44)

λ- hệ số, sau:

Với trạm phân xưởng: λ = 0,8

Với trạm kề phân xưởng: - mạng dây dẫn cáp : λ = 0,4 - mạng cái: λ = 0,6 K hệ số xét ñến số ca làm việc ngày:

ca: K = 0,3 ; ca: K = 0,55; ca: K = 0,75 C- giá tiền tổn thất ñiện năng, ñồng/kWh

t- thời gian ñóng tụ bù vào lưới, h + Nếu đóng năm : t = 8760h

+ Chỉ đóng phụ tải cực ñại: t = Tmax (h)

U - ñiện áp ñịnh mức mạng ñiện áp thấp, kV

Gọi n thời gian thu hồi vốn ñầu tư (năm) Sau thời gian số tiền tiết kiệm là: nV Hiệu kinh tế việc phân phối dung lượng bù thấp ( Qbù thấp )

F = nV - V

[ ]( )

bùthâp cao

thâp tñ

B bù

Q a a U

n t C K R R Q

Q Q

) (

10

) (

3

2 thap

− −

+ −

−

= (8.45)

= f (Qbù thấp ) → max

0

= ∂

∂

bùthap

Qbù thấp tối ưu = ) ( 10 )

(

tñ B cao thâp R R t C K n U a a Q + −

− (kVAr) (8.46)

ðặt t C K n U a a

M thâp cao

10 )

( −

= (8.47)

⇒ Qbù thấp tối ưu =

tñ B R R M Q + − (8.48)

Công suất bù tối ưu phía cao áp trạm

Qbù cao = Qbù - Qbù thấp tối ưu (8.49)

Ví dụ: Một nhà máy khí đặt trạm biến áp máy 500 kVA – 10/0,4 kV ABB, công suất tính tốn nhà máy: Stt = 300 + j400 kVA Yêu cầu xác ñịnh dung lượng bù tối

ưu ñặt cao hạ áp trạm ñể nâng cosϕ lên 0,95 cho biết nhà máy làm việc ca, Tmax = 4000h, C = 500ñ/kWh, acao = 50.000ñ/kVAr, athấp = 100.000ñ/kVAr

Trị số tgϕ1 phụ tải nhà máy trước bù:

1

ϕ

tg = 1,33

300 400 = = P Q 33 , 95 , 95 , cos sin 2 2 = − = = ϕ ϕ ϕ tg

Tổng công suất cần bù trạm ñể nâng cosϕ lên 0,95 kVAr tg

tg P

Qb = ( ϕ1− ϕ2)=300(1,33−0,33)=300

Máy biến áp 500 kVA – 10/0,4 kV ABB chế tạo có PN = kW

ðiện trở MBA qui ñổi hạ áp:

3 2 2 10 500 , 10 = ∆ = ñm ñm N B S U P

R = 0,00448 Ω

Vì đặt bù tập trung phía hạ áp hạ áp trạm biến áp nên ñiện trở Rtñ =

Công suất bù tối ưu hạ áp:

Qbù thấp =

B R M Q− , 4000 500 55 , 10 , ) 50000 100000 ( 10 )

( 3

= − = − = t C K n U a a

M thâp cao

Trong đó: n = năm; K = 0,55 với xí nghiệp làm ca

Qbù thấp = 400 268 132 kVAr

00448 , ,

400− = − =

Chọn dùng tụ 10 kV; 200KVAr Cooper chế tạo

Chọn dùng tụ 0,4 kV; 150KVAr DAEYEONG chế tạo

Trong ví dụ này, thực phương án ñặt tụ bù hạ áp xưởng, lúc phải kể ñến Rtñ = 0,8; RB = 0,00358

Qbù thấp tối ưu =

tñ

B R

R M Q

+

− = 251,2 kVAr

Qbù cao = 300 – 251,2 = 48,8 kVAr

Với lượng bù phân phối cho phía cao; hạ áp → tốt đặt bù cho tồn hạ áp: 300 kVAr Cơng suất 300 kVAr phân phối cho phân xưởng theo công thức phần phân phối dung lượng bù mạng hình tia

* ðiều chỉnh dung lượng bù :

- ðiều chỉnh lượng bù tụ ñiện theo ñiện áp

Căn vào ñiện áp trạm biến áp ñể tiến hành ñiều chỉnh tự ñộng dung lượng bù

+ Nếu U < m - mạng thiếu cơng suất phản kháng → đóng thêm tụ vào làm việc

+ Nếu U > m - mạng thừa cơng suất phản kháng → cắt bớt tụ ñiện

Lợi: giải u cầu bù cơng suất phản kháng; nâng cao cosϕ; ổn ñịnh ñiện áp → thường dùng

- ðiều chỉnh tự ñộng dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian

Căn vào biến ñổi phụ tải phản kháng ngày ñêm mà người ta đóng cắt tụ điện phương pháp thường dùng ñồ thị phụ tải phản kháng hàng ngày biến ñổi theo qui luật tương ñối ổn định Người vận hành nắm vững đồ thị

- ðiều chỉnh tự ñộng dung lượng bù theo dịng điện phụ tải dùng trường hợp phụ tải thường biến đổi đột ngột

Khi dịng điện tăng → đóng thêm tụ điện ngược lại

- ðiều chỉnh dung lượng bù theo hướng cơng suất phản kháng thường ñược dùng trạm biến áp cuối đường dây xa nguồn

Nếu cơng suất phản kháng chạy từ nguồn → phụ tải, chứng tỏ phụ tải cần công suất phản kháng nguồn, ñóng thêm tụ ñiện vào làm việc, ngược lại cắt bớt tụ điện

Người ta thường dùng bóng đèn dây tóc cơng suất 15 ÷ 40 W ñể làm ñiện trở phóng ñiện cho tụ ñiện

Ưu điểm bóng đèn: điện áp dư tụ điện phóng hết đèn tắt, dễ theo dõi ý đèn hỏng khơng thị

ðiện trở phóng điện: =15.10 , Ω

Q U

Rpñ pha

Bài tập

1 Một mạch ñiện 35kV cung cấp điện cho hai phụ tải, hình vẽ, điện trở đoạn đường dây Ω, cơng suất phụ tải MVA cho hình vẽ, thời gian sử dụng công suất lớn phụ tải 4500h/năm Xác ñịnh công suất tối ưu tụ ñiện ñặt phụ tải ñể giảm tổn thất ñiện mạng ñiện

2 Một ñường dây tải ñiện 110kV cung cấp ñiện cho trạm biến áp hạ áp, hình vẽ Cơng suất cực đại phụ tải MVA, chiều dài ñường dây km tiết diện dây dẫn cho hình vẽ, thời gian sử dụng cơng suất lớn phụ tải 4500h/năm Hãy xác ñịnh cơng suất bù kinh tế tụ điện đặt phía góp hạ áp trạm

3 Một mạng ñiện 110kV cung cấp cho trạm biến áp 1, 2, hình vẽ Cơng suất phụ tải (MVA), chiều dài tiết diện dây dẫn cho hình vẽ Cơng suất MBA 15, 10, 10 MVA Thời gian sử dụng công suất lớn phụ tải 5500h/năm

Hãy xác ñịnh công suất tối ưu thiết bị bù ñặt trạm, biết giá 1kWh tổn thất ñiện 0,1ñ; giá 1kVAR công suất ñặt thiết bị bù (bù tĩnh) 70đ Tổn thất cơng suất tác dụng tụ ñiện ∆Pk = 0,005; τ = 3800h

38km 32km

2xAC-70 2xAC-70

2x20MVA

2x10MVA

1

S1 = 16 +j12

S2 = 10+j15

8Ω 6Ω

4Ω A

1

90,8km

44km

45,4km 2AC-120

2AC-70

2AC-70

2x10MVA

2x10MVA 2x15MVA

2

S3 =10+j7,5

S1 =15+j15,3

S2 =12+j7,4

Chương

NỐI ðẤT VÀ CHỐNG SÉT 9.1 Khái niệm nối đất

Dịng điện qua thể người gây nên tác hại nguy hiểm: gây bỏng; giật; trường hợp nặng gây chết người

Về trị số, dịng điện từ 10 mA trở lên nguy hiểm từ 50 mA trở lên thường dẫn ñến tai nạn chết người ðiện trở thể người thay ñổi giới hạn rộng, phụ thuộc vào tình trạng da, diện tích tiếp xúc với điện cực, vị trí điện cực đặt vào người, thời gian dịng điện chạy qua, điện áp ñiện cực nhiều yếu tố khác Khi ñiện trở người nhỏ (khoảng 800 ÷ 1000 Ω) cần điện áp 40 ÷ 50 V đủ gây nguy hiểm cho tính mạng người

Người bị tai nạn ñiện trước hết chạm phải phần tử mang điện, bình thường có điện áp ðể ngăn ngừa tượng này, cần ñặt rào ñặc biệt ngăn cách người với phận mang điện

Xong người bị tai nạn điện chạm phải phận thiết bị điện bình thường khơng mang ñiện lại có ñiện áp cách ñiện bị hỏng (như sứ cách ñiện, vỏ ñộng ñiện, giá thép ñặt thiết bị ñiện …)

Trong trường hợp này, để đảm bảo an tồn, thực cách nối ñất tất phận bình thường khơng mang điện, cách điện hỏng có điện áp

Khi có nối đất, qua chỗ cách ñiện chọc thủng thiết bị nối đất có dịng điện ngắn mạch pha với ñất ñiện áp ñối với ñất vỏ thiết bị bằng:

Ud = Id.Rd (9.1)

Trong đó: Id - dịng điện pha chạm đất

Rd - ñiện trở nối ñất trang thiết bị nối ñất

Trường hợp người chạm phải thiết bị có điện áp, dịng điện qua người xác định theo biểu thức:

ng d ñ ng

R R I I

= (9.2)

Bởi Rd << Rng nên Ing << Id Tuy nhiên Id lớn dịng qua người

nguy hiểm:

ng d d ng

R R I

I = (9.3)

Ta nhận thấy thực nối đất để có Rd đủ nhỏ → đảm bào cho

dịng Ing qua người khơng nguy hiểm Khái niệm điện trở đất:

Khi dòng ngắn mạch xuất cách điện thiết bị bị hỏng Dịng ngắn mạch qua vỏ thiết bị theo dây nối ñất xuống ñiện cực chạy tản vào ñất Trên hình vẽ ta thấy đường cong phân bố điện mặt ñất Mặt ñất chỗ ñặt ñiện cực ( điểm 0) có điện cao ( ϕđ), xa ñiện cực ñiện giảm dần điểm a a’

cách khoảng 15 ÷ 20 m điện nhỏ tới mức khơng đáng kể coi khơng

Hình 9.1

ðịnh nghĩa: “ðiện trở nối ñất ñiện trở khối đất nằm điện cực mặt có điện khơng”

Nếu bỏ qua điện trở nhỏ dây dẫn nối điện cực điện trở ñất ñược xác ñịnh theo biểu thức:

d d d

I U

R = (9.4)

Trong ñó: Ud - ñiện áp trang bị nối ñất

Id - dịng ngắn mạch (dịng điện ñất) Khái niệm ñiện áp tiếp xúc:

Nếu tay người tiếp xúc với vỏ thiết bị (bị hỏng cách điện) điện áp tiếp xúc nghĩa ñiện áp tay chân người bằng:

Utx = ϕñ - ϕ1 (9.5)

ϕñ - ðiện lớn ñiểm

ϕ1 - ðiện chỗ người ñứng Khái niệm ñiện áp bước:

Khi người ñến gần thiết bị hỏng cách ñiện ñiện áp chân (giả thiết chân khơng điểm) có điện khác nhau, tạo thành ñiện áp gọi ñiện áp bước

Ub = ϕ1 - ϕ2 (9.6)

ðể tăng an toàn, tránh Utx Ub lớn nguy hiểm ñến người, người ta dùng

các hình thức nối đất phức tạp với bố trí thích hợp điện cực diện tích đặt thiết bị ñiện mạch vòng xung quanh thiết bị

Trong mạng dây 380/220 V có điểm trung tính trực tiếp nối đất vỏ thiết bị nối trung tính (vì trung tính nối đất) Phương án phép dùng tất phụ tải ñều thiết bị ba pha → U0 = (tức lưới nhiều thiết

bị pha) Tuy khơng phải lúc an tồn trung tính từ tram thiết bị làm việc bình thường (phương án ưu điểm rẻ dễ thực hiện) Khi yêu cầu cao an tồn người ta sử dụng hệ thống nối đất riêng cho thiết bị, hệ thống nối ñất lập lại (tức dây trung tính ngồi việc nối ñất trạm lại cần phải nối ñất thêm phân xưởng thiết bị)

Hình 9.2

Yêu cầu nối ñất phân xưởng; trạm biến áp phân phối

Tất ñế máy, vỏ máy ñiện, truyền ñộng thiết bị ñiện, khung sắt, bảng phân phối, bảng ñiều khiển, kết cấu kim loại thiết bị phân phối nhà trời, hàng rào kim loại ngăn cách phần mang ñiện, vỏ ñầu cáp, thiết bị chống sét, cột sắt ñường dây tải ñiện, sắt trạm biến áp, trạm phân xưởng

Không yêu cầu nối ñất:

ðối với thiết bị xoay chiều ñiện áp ≤ 280 V chiều ≤ 440 V thiết bị ñặt nhà nơi khô

Các thiết bị ñiện áp 127 V xoay chiều 110 V chiều đặt nhà khơng cần phải nối đất Trừ trường hợp nơi có khả dễ nổ cháy

9.2 Cách thực tính tốn trang bị nối ñất 9.2.1 Khái niệm chung

Trong thực tế thường tồn hình thức nối đất nối ñất nhân tạo nối ñất tự nhiên

Nối đất tự nhiên: hình thức nối đất tận dụng cơng trình ngầm có, ống dẫn kim loại (trừ ồng dẫn nhiên liệu lỏng khí dễ cháy) đặt đất Các kết cấu kim loại nhà, cơng trình xây dựng có nối với đất, vỏ cáp bọc kim loại cáp ñặt ñất …

Nối ñất nhân tạo: thường ñược thực cọc thép (dạng ống, dạng thanh, thép góc) dài từ 2÷3 m chơn sâu ñất

Thông thường ñiện cực nối ñất ñược ñóng sâu xuống ñất cho ñầu chúng cách mặt đất khoảng 0,5 ÷ 0,7 m Nhờ giảm ñược thay ñổi ñiện trở nối ñất theo thời tiết

Các ñiện cực nối ñất hay cọc ñược nối với cách hàn với thép nối (dạng dẹt trịn) đặt độ sâu 0,5 ÷ 0,7 m

Khi khơng có điều kiện đóng điện cực xuống sâu (Ví dụ vùng ñất ñá…) người ta dùng thép dẹt trịn đặt nằm ngang độ sâu 0,7 ÷ 1,5 m

ðể chống ăn mòn ống thép đặt đất phải có bề dầy khơng nhỏ 3,5 mm Các thép dẹt, thép góc khơng ñược nhỏ mm Tiết diện nhỏ cho phép theo ñiều kiện 48 mm2

Dây nối đất cần có tiết diện thoả mãn độ bề khí, ổn định nhiệt chịu dịng cho phép lâu dài, khơng phép bé 1/3 tiết diện dây dẫn pha Thông thường người ta hay dùng thép tiết diện 120 mm2; dây nhơm 35 mm2; dây đồng 25 mm2

ðiện trở trang bị nối đất khơng lớn trị số qui ñịnh qui phạm ðối với mạng Udm ≥ 110 kV: mạng có trung tính trực tiếp nối ñất nối ñất

qua ñiện trở nhỏ Khi xảy ngắn mạch, bảo vệ rơle tương ứng tác ñộng cắt phận hư hỏng thiết bị Vì xuất điện trang bị nối đất ngắn mạch chạm đất có tính chất tạm thời Vì xác xuất sẩy ngắn mạch chạm ñất ñồng thời với việc người tiếp xúc với vỏ thiết bị có điện áp = Iđ Rd nhỏ nên qui phạm không

qui ñịnh ñiện áp cho phép lớn mà ñòi hỏi thời gian năm, ñiện trở trang bị nối ñất phải thoả mãn:

Rd ≤ 0,5 Ω (9.7)

Khi dịng điện chạm ñất lớn, ñiện áp ñối với trang bị nối ñất thời gian ngắn ñạt trị số lớn Ví dụ Id = 3000 A mà Rd = 0,5 Ω U = 1500 V

Vì để nâng cao an tồn cho người phục vụ cần phải tự ñộng cắt ngắn mạch với thời gian nhỏ nhất, ñồng thời ñảm bảo trị số ñiện áp tiếp xúc ñiện áp bước nhỏ Cần thực nối đất theo mạch vòng dùng biện pháp bảo vệ phục vụ cho người vận hành ủng cách ñiện ghế cách điện

Trong lưới có dịng chạm đất lớn buộc phải có nối đất nhân tạo trường hợp khơng phụ thuộc vào nối đất tự nhiên, ñồng thời ñiện trở nối ñất nhân tạo không ñuợc lớn Ω

Với lưới trung áp Udm > 1000V: lưới có dịng chạm đất bé, tức mạng có điểm

với phần tử thiết bị Vì qui phạm qui ñịnh ñiện trở trang bị nối ñất thời điểm năm khơng vượt qui ñịnh

Khi dùng trang bị nối ñất chung có lưới 1000 V thì:

d d

I

R =125 (9.8)

Khi dùng riêng (chỉ dùng cho thiết bị >1000 V) thì:

d d

I

R =250 (9.9)

Trong 125 250 điện áp cho phép lớn trang bị nối ñất Id - dịng chạm đất pha lớn

+ Trong hai trương hợp, điện trở nối đất khơng ñược vượt 10 Ω

Rd ≤ 10 Ω (9.10)

Lưới Udm < 1000 V: ñiện trở nối ñất thời ñiểm năm không vượt

4 Ω (riêng thiết bị nhỏ tổng công suất máy phát TBA không vượt 100 kVA, cho phép Rd ñến 10 Ω)

+ Nối ñất lặp lại dây trung tính mạng 380/220 V phải có Rd< 10 Ω

+ Nếu ñiểm ñó có nhiều thiết bị phân phối với ñiện áp khác ñặt khu ñất, thực nối đất chung Thì điện trở nối đất phải thoả mãn yêu cầu trang bị nối ñất đồi hỏi có Rd nhỏ

ðối với ñường dây không:

Udm ≥ 35 kV - cần nối đất tất cột bê tơng, cột thép

Udm = ÷ 20 kV - cần nối ñất cột gần nơi dân cư

Cần phải nối ñất cho tất cột bê tông, cột thép, cột gỗ tất loại ñường dây cấp ñiện áp cột có đặt bảo vệ chống sét hay dây chống sét ðiện trở nối ñất cho phép cột phụ thuộc vào điện trở suất đất lấy 10÷30 Ω

+ Trên ñường dây pha dây, điện áp 380/220 V có điểm trung tính trực tiếp nối ñất cột sắt xà cột bê tơng cần phải nối với dây trung tính

+ Mạng Udm < 1000 V có dây trung tính cách đất, cột sắt, bê tơng cốt thép cần có

điện trở nối đất khơng q 50 Ω 9.2.2 Tính tốn hệ thống nối đất

* ðiện trở nối ñất cọc nối:

Phụ thuộc vào hình dạng, kích thước độ chơn sâu ñất ñiện trở xuất ñất nơi thực nối đất Các cơng thức tính tốn cách lắp ñặt cho bảng ñây

* Tính tốn hệ thống nối đất:

chạm đất, thể tích đất tản dịng từ cực giảm đi, làm tăng điện trở nối đất cọc

Như vậy, nối ñất gồm n điện cực (cọc) điện trở nối đất tồn hệ thống (khơng kể đến nối ngang) khơng phải Rcọc/n mà là:

η

n R

R coc

d = (9.11)

Trong ñó: η - hệ số sử dụng ñiện cực nối ñất Hệ số giảm ñi số cọc không gian tăng lên (tức khoảng cách cọc giảm), ngồi cịn phụ thuộc hình dạng loại nối đất (kiểu nối mạch vịng, kiểu nối thẳng) Trị số η thường cho trước, tra theo ñường cong theo số cọc, khoảng cách cọc, loại mạch nối ñất v.v…

* ðiện trở suất ñất: phụ thuộc vào thành phần, mật ñộ, ñộ ẩm nhiệt ñộ ñất Và xác định xác đo lường Các trị số gần ñúng ñiện trở suất ñất (khi ñộ ẩm 10 – 20 % khối lượng) tính Ωcm

Ví dụ: Cát 7.104Ωcm

Cát lẫn ñất 3.104Ωcm ðất sét 0,6.104Ωcm ðất vườn 0,4.104Ωcm ðất ñen 2.104Ωcm

ðiện trở suất ñất cố ñịnh năm mà thay ñổi ảnh hưởng thay ñổi ñộ ẩm nhiệt độ đất, điện trở trang bị nối đất thay đổi Vì tính tốn nối đất phải dùng điện trở suất tính toán trị số lớn năm

ρtt = Kmax ρ (9.12)

Trong đó: Kmax - hệ số tăng cao, phụ thuộc điều kiện khí hậu nơi xây dựng trang

bị nối ñất

ðối với ống thép góc dài ÷ m chơn sâu mà đầu cách mặt đất 0,5 ÷ 0,8 m hệ số Kmax = 1,2 ÷ Cịn đặt nằm ngang cách mặt đất 0,8 m hệ

số Kmax = 1,5 ÷7

Trình tự tính tốn nối đất sau:

Bước 1: Xác ñịnh ñiện trở cần thiết trang bị nối ñất (của hệ thống nối ñất) theo tiêu chuẩn (cách thông thường theo INmax Rd)

Bước 2: Xác ñịnh ñiện trở nối ñất hệ thống nối đất tự nhiên có sẵn Rtn

Bước 3: Nếu Rtn < Rd ñã nói phần trên, với lưới trung áp có dịng chạm ñất

tức lưới dài) → lúc thiết phải đặt nối đất nhân tạo với điện trở khơng lớn Ω

Nếu Rtn > Rd phải xác đình điện trở nối đất nhân tạo theo cơng thức sau:

Từ hình vẽ ta có:

tn nt

tn nt d tn nt

d R R

R R R R R

R = + → = +

1

Rd.Rnt +Rd.Rtn = Rnt.Rtn → Rnt (Rd - Rtn) = Rd.Rnt

d tn

tn d nt

R R

R R R

−

= (9.13)

Bước 4: Từ trị số Rnt ta tính số điện cực cần thiết, cần bố trí điện cực ñể

sao cho giảm Utx Ub ðể tính số điện cực cần thiết trước tiên ta chọn loại

ñiện cực thường dùng (thép góc thép trịn) Tra bảng tính Rcọc theo công

thức cho bảng Trong khâu cần có ρtt; kích thước bố trí, độ sâu chơn cọc

.…Những điều phụ thuộc vảo khơng gian phép sử dụng, cho phép thi công dẽ dàng

Bước 5: Sơ xác ñịnh số ñiện cực cần thiết hệ thống

sdc nt

coc

k R

R n

= (9.14)

Chú ý: số cọc hệ thống nối đất khơng phép nhỏ (ñể giảm ñiện áp bước)

ksdc - hệ số sử dụng cọc, tham số phụ thuộc vào số lượng cọc, khoảng cách

cọc, loại hệ thống (mạch vịng hay tia) → sơ tra bảng theo kích thước dự kiến, ksdc = f ( n, khoảng cách, loại hệ thống) → tạm xác ñịnh

Bước 6: Khi cần xét ñến ñiện trở nối ñất nối nằm ngang Sơ ước lượng chiều dài (chu vi mạh vịng cho phép lắp đặt hệ thống nối ñất) Việc tính Rt

(ñiện trở nối) theo cơng thức (tra bảng); Sau điện trở tồn nối tính theo cơng thức sau:

t t t

R R

η =

' (9.15)

Trong đó: Rt - tính theo công thức tra bảng

ηt - hệ số sử dụng nối ngang

Bước 7: Tính xác điện trở cần thiết cọc (điện cực) thẳng đứng có xét tới điện trở nối nằm ngang

t ntR

R R

Bước 8: Tính xác số cọc thẳng đứng có xét tới ảnh hưởng nằm ngang hệ số sử dụng cọc

∑ =

R k

R n

sdc coc

(9.17)

Ví dụ: Tính tốn trang bị nối đất trạm phân phối 10 kV Dịng điện ñiện dung chạm ñất pha mạng 10 kV 25 A Bảo vệ chống chạm ñất pha mạng 10 kV tác động phát tín hiệu Trong trạm có đặt máy biến áp giảm áp 10/0,38; 0,22 kV phía hạ áp có trung tính trực tiếp nối ñất

- ðất thuộc loại ñất sét, có ρ = 0,6.104Ωcm

- Giả thiết xây dựng nối ñất hình mạch vịng thép góc, chu vi mạch vịng 80 m Khơng có nối đất tự nhiên

Giải: ðiện trở trang bị nối ñất xác ñịnh theo công thức: Ω

=

=

25 125 d

R

ðể nối ñất ñiểm trung tính máy biến áp phía 380/220 V phải có trang bị nối đất với điện trở R = Ω Như ñiện trở nối ñất chung trạm khơng lớn Ω

Nối ñất ñược làm thép góc L50x50x5 dài 2,5 m với độ chơn sâu 0,7 m Các thép góc nối với thép dẹt 20x4 mm, Khơng tính đến điện trở nối đất nối

Giả thiết hệ số tăng ñiện trở suất ñất thực nối ñất thép góc lấy Kmax =

+ Tính điện trở suất tính tốn đất:

ρtt = Kmax ρ = 2.0,6.104 = 1,2.104Ωcm

+ ðiện trở thép góc theo cơng thức Rcọc = 0,00318 ρtt = 38,16 Ω

+ Số cọc (thép góc) cần thiết cho nối đất

15 65 ,

16 , 38

= ≈

= η d

coc

R R n

Bảng công thức xác định điện trở tản dịng điện cực khác

Kiểu nối ñất Cách ñặt ñiện cực Cơng thức Chú thích Chơn thẳng đứng,

làm thép trịn, đầu tiếp xúc với mặt đất

l > d

Chơn thẳng đứng, làm thép trịn, đầu nằm sâu cách mặt đất khoảng

l > d

Chôn nằm ngang, làm thép dẹt, dài, nằm sâu cách mặt ñất khoảng b -chiều rộng dẹt, ñiện cực trịn có đường kính d b = 2d

l/2t ≥ 0,5

Tấm thẳng ñứng, sâu cách mặt đất khoảng a, b kích thước Vành xuyến, làm từ thép dẹt, ñặt nằm ngang, sâu cách mặt ñất khoảng b - chiều rộng cực

t < D/2 ñiện cực

trịn có đường kính d

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 ðặng Ngọc Dinh, Nguyễn Hữu Khái, Trần Bách; Hệ thống ñiện; Nxb ðại học trung học chuyên nghiệp, 1981

2 Nguyễn Cơng Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch; Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp thị nhà cao tầng, Nxb KH&KT, 2001

3 Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Cơng Hiền, Nguyễn Bội Kh; Cung cấp điện, Nxb KH&KT, 1998

4 Trần Bách; Lưới ñiện hệ thống ñiện, tập 1và 2, Nxb KH&KT, 2000

5 Ngô Hồng Quang; Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị ñiện từ 0,4 ñến 500kV, Nxb KH&KT, 2002

6 Nguyễn Xn Phú; Kỹ thuật an tồn điện; Nxb KH&KT, 2001

7 X.Wang, J.R.McDonald; Modern power system planin, London, 1994