Đồ án 1 tìm hiểu và tính toán lưới điện phân phối

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án Tìm hiểu tính tốn lưới điện phân phối Nguyễn Công Quý quy.nc181256@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điện Chuyên ngành Hệ thống điện Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Bạch Minh Khánh Bộ môn: Hệ thống điện Viện: Điện I CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU a Phụ tải điện nhà máy b Điện áp nguồn: Uđm = 35 kV c Dung lượng ngắn mạch phía hạ áp trạm biến áp khu vực: 250MVA d Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: Dùng ĐDK dây nhôm lõi thép (AC) e Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: l = km f Công suất nguồn điện: Vô lớn g Tmax = 3000+4*500 = 5000 Tỷ lệ: 1/2500 Sơ đồ mặt nhà máy liên hợp dệt TT Tên phân xưởng Công xuất đặt ( kW) Loại hộ tiêu thụ PX kéo sợi 1400 I PX dệt vải 2500 I PX nhuộm in hoa 1200 I PX giặt đóng gói thành phẩm 600 I PX sửa chữa khí Theo tính tốn III PX mộc 150 III Trạm bơm 120 III Ban quản lý phòng thiết kế 150 III Kho vật liệu trung tâm 50 III 10 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích Mục lục PHẦN I: TÌM HIỂU BÀI TỐN MƠ PHỎNG TÍNH TOÁN LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN CHƯƠNG 1: SƠ ĐỒ THAY THẾ CÁC PHẦN TỬ 1.1 Sơ đồ thay đường dây 1.2 Sơ đồ thay máy biến áp CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ XÁC LẬP 2.1 Thiết lập toán 2.2 Phương pháp cộng phụ tải 2.3 Phương pháp sử dụng hệ số đồng thời 10 2.4 TÍNH TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT BẰNG PSS E……………………………………… 11 PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP CỦA NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT 20 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT 20 1.1 Loại ngành nghề, quy mô lực nhà máy 20 1.1.1 Loại ngành nghề 20 1.1.2 Quy mô, lực nhà máy 20 1.2 Giới thiệu phụ tải điện toàn nhà máy 20 1.3 Những yêu cầu thiết kế cung cấp điện nhà máy 20 1.3.1 Độ tin cậy cung cấp điện 20 1.3.2 Chất lượng điện áp 21 1.3.3 Độ an toàn điện 21 1.3.4 Tính kinh tế 21 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN ……………………………………………………… 22 2.1 Tổng quan phương pháp xác định phụ tải tính tốn phạm vi ứng dụng 22 2.1.1 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt (P đ) hệ số nhu cầu (knc) 22 đơn vị diện tích 22 2.1.3 Phương pháp xác định phụ tải theo hệ số đồng thời 22 2.2 Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng 23 2.3 Xác định phụ tải tính tốn tồn nhà máy- Biểu đồ phụ tải 24 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 27 3.1 Chọn cấp điện áp nguồn điện cấp cho mạng cao áp nhà máy 27 3.2 Đề xuất phương án sơ dồ cung cấp điện mạng cao áp nhà máy27 3.2.1 Chọn sơ đồ cung cấp điện từ nguồn điện nhà máy 27 3.2.2 Chọn phương án trạm biến áp phân xưởng 28 3.2.3 Chọn sơ đồ cấp điện từ trạm trung tâm tới trạm biến áp phân xưởng 29 3.2.4 Vẽ phương án cấp điện mạng cao áp nhà máy 30 3.3 Sơ chọn thiết bị điện 32 3.3.1 Chọn công suất máy biến áp 32 3.3.2 Chọn thiết diện dây dẫn 35 3.3.3 Chọn máy cắt cao áp Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.4 Phương án kinh tế kỹ thuật – Chọn phương án thiết kế 39 3.4.1 Xác định vốn đầu tư thiết bị 39 3.4.2 Xác định tổn thất điện 41 3.4.3 Tổng kết, đánh giá lựa chọn phương án thiết kế 47 3.5 Thiết kế chi tiết phương án chọn 48 3.5.1 Chọn thiết diện dây dẫn nối từ hệ thống điện nhà máy 48 3.5.2 Tính tốn ngắn mạch 48 3.5.3 Kiểm tra thiết bị điện sơ chọn phần so sánh kinh tế kỹ thuật 50 3.5.4 Lựa chọn thiết bị phân phối điện khác 51 3.5.5 Tìm hiểu phần tử hệ thống 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 54 PHẦN I: TÌM HIỂU BÀI TỐN MƠ PHỎNG TÍNH TỐN LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN Đoạn trích I CHƯƠNG 1: SƠ ĐỒ THAY THẾ CÁC PHẦN TỬ 1.1 Sơ đồ thay đường dây • Điện trở (R): Phát nóng hiệu ứng Joule Ro [Ω/km] • Điện kháng (X): Do dòng điện xoay chiều gây nên từ trường tự cảm dây dẫn hỗ cảm dây dẫn với Xo [Ω/km] • Dung dẫn (B): Do điện áp xoay chiều gây nên điện trường dây dẫn với với đất tụ điện Bo [1/Ω km] • Điện dẫn (G): Điện áp cao gây điện trường lớn bề mặt dây dẫn, gây tượng ion hố khơng khí quanh dây dẫn (vầng quang điện) dẫn đến tổn hao công suất tác dụng Go [1/Ω km] a) Điện trở Khi dòng điện chiều DC qua dây dẫn, dịng điện phân bố tồn tiết diện dây Do điện trở dây dẫn dòng chiều cua km dây nhiệt độ tiêu chuẩn 20⁰C tính theo công thức sau: 𝜌 Rdc = kvx (Ω/km) 𝐹 Trong đó: ρ- điện trở suất vật liệu làm dây dẫn 20⁰C (Ω.mm2/km) Với đồng ρ= 18 Ω.mm2/km; với nhôm ρ= 29 Ω.mm2/km F- tiết diện phần dẫn điện dây dẫn (mm2) kvx=1,02 -hệ số tính đến độ dài thực tế dây vặn xoắn Đối với dịng xoay chiều AC: Rac = R0.khc (Ω/km) Trong đó: • R0- tra bảng phụ lục dây dẫn • khc=1,02-1,15 -Hệ số hiệu chỉnh chịu ảnh hưởng yếu tố: Hiệu ứng bề mặt, ảnh hưởng qua lại sợi dây, tổn thất lõi dây Điện trở thay đổi theo nhiệt độ, nhiệt độ mơi trường khác 20⁰C tính theo cơng thức sau: Rt=R0[ 1+α(t−t0)] (Ω/km) Trong đó: • • α: hệ số nhiệt điện trở, Cu: α = 3,93.10-3(1/oC) Al: α = 4,03.10-3(1/oC) t: nhiệt độ môi trường • R0: Điện trở nhiệt độ tiêu chuẩn, ta tra bảng phụ lục b) Điện cảm Điện kháng cảm tính- điện kháng đơn vị pha đường dây khơng X0L tính theo độ từ cảm L0 dây dẫn: μ0 𝐷𝑚 𝐷𝑚 L= ( 1+4ln )= 2.10-4ln (H/km) 8𝜋 𝑟 𝑜,779𝑟 XL= 2πfL = 0,1213 ln Trong đó: • • • • • 𝐷𝑚 𝑜,779𝑟 (Ω/km) μ0=4π 10-4(H/km)- độ từ thẩm khơng khí r bán kính dây dẫn(m) L: độ từ cảm dây dẫn (H/km) f: tần số- 50Hz Dm: Khoảng cách trung bình hình học dây dẫn(mm) Dm= ∛(𝐷𝑎𝑏 × 𝐷𝑏𝑐 × 𝐷𝑎𝑐) Dab, Dbc, Dac khoảng cách pha Khoảng cách pha tính theo an tồn đường dây khơng Bảng 2: Khoảng cách trung bình D phụ thuộc cấp điện áp 0,38 6-10 20 35 110 220 500 0,5 1-1,5 2,5 3,5 4-5 14 Uđd (kV) D(m) c) Điện dung Điện dẫn dung tính (hay dung dẫn) B0 pha với điểm trung tính tính sau: B0= 2πfC0 (1/Ω km) Trong C0 điện dung dây dẫn (F/km), tính theo điện trường dây dẫn có điện áp theo cơng thức sau: 2𝜋ℰ0 10^−9 C0 = 𝐷𝑚 = (F/km) 𝐷𝑚 𝑙𝑛 𝑟 𝐵 2𝜋𝑓𝐶 XC = = 18×𝑙𝑛 𝑟 (Ω /km) d) • • e) ℇ0 số điện mơi khơng khí ( ℇ0 = F/km) 36×𝜋×109 D khoảng cách trung bình dây dẫn r bán kính dây dẫn trình bày mục Điện dẫn Điện dẫn tác dụng pha: ∆𝑃vq0 G= (1/Ω.km) 𝑈²𝑛 Trong đó: ∆𝑃vq0 tổn thất công suất tác dụng vầng quang rị điện qua điện mơi km đường dây (W/km) Un điện áp định mức (kV) Sơ đồ thay đường dây Sơ đồ mạng hình π Tổng trở: Z= R + jX = r0.l +jx0.l Tổng dẫn: Y= G + jB = g0.l + jb0.l Đây sơ đô thay tổng quát lưới điện- sơ đồ π (đã nói trên), tổng dẫn Y chia đôi đặt bên tổng dẫn Z, tổng dẫn nối trung tính Trong tính tốn đường dây 110kV, cáp ngầm 35-22kV cáp ngầm 22kV có khoảng cách dài ta bỏ qua điện dẫn G; cịn ĐDK trung áp cáp ngầm 22kV có khoảng cách ngắn 1km ▪ Phải xét tổn thất công suất nhánh ΔSnhánh, tính trào lưu cơng suất nhánh ▪ Khi tính tổn thất cơng suất nhánh ΔSnhánh, coi điện áp lưới điện áp định mức: U = Uđm - Sơ đồ tương đương phần tử đường dây - Khi tính trào lưu cơng suất: 𝑄𝑖𝑘 Ṡ’ik = Ṡk - j ; Qik = Bik U2đm Ṡik = Ṡ’ik +ΔṠik; 𝑄𝑖𝑘 Ṡi = Ṡik - j ΔṠik = |Ṡ′𝑖𝑘| 2 𝑈đ𝑚 (Rik + jXik) = 𝑃′2𝑖𝑘 + 𝑄′2𝑖𝑘 𝑈đ𝑚 (Rik + jXik) ; - Khi tính tốn tổn thất điện áp nhánh điện áp nút: ΔỤ01 = 𝑃01 𝑅01 + 𝑄01.𝑋01 𝑈0 +j 𝑃01 𝑋01 − 𝑄01.𝑅01 …… 𝑃 𝑅 + 𝑄 𝑋 𝑃 𝑋 − ΔỤik = 𝑖𝑘 𝑖𝑘 𝑖𝑘 𝑖𝑘 + j 𝑖𝑘 𝑖𝑘 𝑈1 𝑈0 𝑄𝑖𝑘.𝑅𝑖𝑘 𝑈𝑖 => Ụ1 = Ụ0 - jΔỤ01 => Ụk = Ụi - jΔỤik 2.3 Phương pháp sử dụng hệ số đồng thời ▪ Chế độ max: - Max chung: Nhánh N-1: PN1max t1 - Max riêng: Nhánh 1-2: P12max t2 Nhánh 1-3: P13max t3 ▪ Hệ số đồng thời: 𝑃 Ks = ∑𝑛 𝑛ℎ.𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑖=1 𝑃𝑚𝑎𝑥.𝑖 Trong đó: • Pmax.i : công suất max phụ tải thứ i – Ptt.i (W) • Pnh.max : Cơng suất max nhóm n phụ tải – Ptt.nh (W) b, Dây cáp Thiết bị điện Đơn vị Đơn giá (Tr.đ) Phương án Phương án Phương án Phương án Cáp 10kV XLPE 3x16mm2 km 100 SL (km) 1,4 Thành tiền 140 SL (m) Thành tiền SL (m) Thành tiền SL (m) 0,98 Thành tiền 98 Cáp 0,6/1kV XLPE 3x50mm2 Cáp 35kV XLPE 3x16mm2 Tổng V2 km 86,4 0,42 36,288 0,49 42,336 0,42 36,288 0,49 42,336 km 150 0 0,98 147 1,4 210 - - - 176,288 - 189,336 246,288 140,336 c, Máy cắt (MC) Thiết bị điện Đơn vị Đơn giá (Tr.đ ) Phương án Phương án Phương án SL (Chiế c) Thàn h tiền SL (Chiế c) SL Thàn h (Chiế tiền c) Phương án SL Thàn h (Chiếc tiền ) Thàn h tiền MC 10kV1250A Chiế c 400 16 6400 0 0 16 6400 MC 35kV1250A Chiế c 600 0 14 8400 14 8400 0 - 16 6400 14 8400 14 8400 16 6400 Tổng V3 d, Tổng vốn đầu tư Thiết bị Phương án Phương án Phương án Phương án Máy biến áp (V1) Dây cáp (V2) Máy cắt (V3) Tổng V= V1 +V2+V3 1454,4 176,288 6400 8030,688 941,2 189,336 8400 9330,536 948,3 246,288 8400 9594,588 1491,2 140,336 6400 8031,536 (d) 3.4.2 Xác định tổn thất điện Tính cho phương án Các phương án cịn lại tính tương tự tổng hợp bảng a) Tổn thất điện đường dây: Tổn thất điện đoạn đường dây tính theo cơng thức sau: ΔA = ΔP.τ = 𝑃 2+𝑄2 𝑈đ𝑚 R.τ (*) Trong đó: - P, Q công suất tác dụng phản kháng chạy đoạn đường dây (hoặc cáp) - R điện trở đường dây - Uđm: điện áp định mức đường dây - τ: Thời gian tổn thất công suất lớn τ = (0,124+ Tmax.10-4)2.8760= 3410(h) với Tmax =5000h Loại tiết diện dây dẫn r0 (Ω/km) 16 1,15 35 0,52 50 0,38 70 0,26 95 0,194 120 0,153 Cáp F=16 ( mm ), cáp đồng lõi 10kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có r0 = 1,15 (Ω/km) Khoảng cách từ TBATT đến B1 là: 0,2 km 1 Ta có: R = × 𝑟0 × 𝑙= 1,15.0,2= 0,115 (Ω) 𝑛 Với n số đường dây song song Thay số vào công thức (*), ta được: ⟹ ΔP= 967,332 102 0,115 = 1,076 (kW) Bảng 8: Tổn thất công suất tác dụng đường dây phương án1,3 TBATTB1 TBATTB2 TBATTB3 TBATTB4 TBATTB5 TBATTB6 B5- PX5 B5- PX7 B6-PX8 Tổng ΔPD (kW) ΔA = ΔP.τ (kWh) F (mm2) 2(3*16) Phương án R Stt (𝛺) (kVA) 1,15 967,33 F (mm2) 2(3*16) Phương án R Stt (𝛺) (kVA) 1,15 967,33 ΔP (kW) 1,076 ΔP (kW) 0,088 2(3*16) 1,15 1705,37 0,167 2(3*16) 1,15 1705,37 0,014 2(3*16) 1,15 825,41 0,352 2(3*16) 1,15 825,41 0,029 2(3*16) 1,15 317,26 0,104 2(3*16) 1,15 317,26 0,009 2(3*16) 1,15 388,17 0,303 2(3*16) 1,15 388,17 0,025 2(3*16) 1,15 236,67 0,048 2(3*16) 1,15 236,67 0,004 2(3*50) 2(3*50) 2(3*50) 0,38 0,38 0,38 135 142,75 161,42 12,8 3,246 2,903 4,6 2(3*50) 2(3*50) 2(3*50) 0,38 0,38 0,38 135 142,75 161,42 10,96 3,246 2,9 4,6 43645 37374 Bảng 9: Tổn thất công suất tác dụng đường dây phương án2,4 TBATTB1 TBATTB2 TBATTB3 TBATTB4 TBATTB5 TBATTB6 B4-PX5 B5-PX7 B6-PX8 Tổng ΔPD (kW) ΔA = ΔP.τ (kWh) F (mm2) 2(3*16) Phương án R Stt (𝛺) (kVA) 1,15 967,33 F (mm2) 2(3*16) Phương án R Stt (𝛺) (kVA) 1,15 967,33 ΔP (kW) 0,088 ΔP (kW) 1,076 2(3*16) 1,15 1705,37 0,014 2(3*16) 1,15 1705,37 0,167 2(3*16) 1,15 825,41 0,029 2(3*16) 1,15 825,41 0,352 2(3*16) 1,15 452,17 0,017 2(3*16) 1,15 452,17 0,212 2(3*16) 1,15 253,15 0,011 2(3*16) 1,15 253,15 0,129 2(3*16) 1,15 236,68 0,004 2(3*16) 1,15 236,68 0,048 2(3*50) 2(3*50) 2(3*50) 0,38 0,38 0,38 135 142,75 161,42 10,91 3,246 2,9 4,6 2(3*50) 2(3*50) 2(3*50) 0,38 0,38 0,38 135 142,75 161,42 12,73 3,246 2,9 4,6 37203 43410 b) Tổn thất điện MBA ΔA= NB.ΔP0.8760 + 𝑆𝑚𝑎𝑥 ) 𝑁𝐵 𝑆đ𝑚𝐵 ( ΔPN.τ Trong đó: - NB: Số máy biến áp trạm biến áp - Smax: Phụ tải lớn trạm biến áp - SđmB, ΔP0, ΔPN: Công suất định mức, tổn thất không tải tổn thất ngắn mạch MBA - τ: Thời gian tổn thất công suất lớn Bảng 10: Thông số máy biến áp Tên MBA MBA 35/10kV3200kVA MBA 10/0,4kV750kVA MBA 10/0,4kV320kVA MBA 10/0,4kV250kVA MBA 35/0,4kV750kVA MBA 35/0,4kV320kVA MBA 35/0,4kV250kVA Sđm (kVA) 3200 Uca/Uha (kV) 35/10 ΔP0 (kW) 11,5 ΔPN (kW) 37 750 10/0,4 4,1 18 320 10/0,4 1,9 15 250 10/0,4 1,6 12 750 35/0,4 0,85 11 320 35/0,4 0,38 250 35/0,4 0,34 +) Phương án 1: Tổn thất điện trạm biến áp 𝑆𝑚𝑎𝑥 𝑆đ𝑚.𝐵 Δ𝑃0 Δ𝑃𝑁 ΔA (kVA) (kVA) (kW) (kW) (kWh) 4424,65 3200 11,5 37 322090 B1 967,33 750 4,1 18 122885 B2 1705,37 750 4,1 18 213532 B3 825.41 320 0,38 78050 B4 317.26 250 0,34 25178 B5 388.17 320 0,38 24605 B6 236.67 250 0,34 16653 Tổng 15 TBA 𝑁𝐵 TBATT 807625 +) Phương án 2: Tổn thất điện trạm biến áp 𝑆𝑚𝑎𝑥 𝑆đ𝑚.𝐵 Δ𝑃0 Δ𝑃𝑁 ΔA (kVA) (kVA) (kW) (kW) (kWh) 967,33 750 4,1 18 122885 B2 1705,37 750 4,1 18 213532 B3 825.41 320 0,38 78050 B4 452,17 250 0,34 34964 B5 253,15 320 0,38 22536 B6 236.67 250 0,34 24371 Tổng 13 TBA 𝑁𝐵 B1 496338 +) Phương án 3: Tổn thất điện trạm biến áp 𝑆𝑚𝑎𝑥 𝑆đ𝑚.𝐵 Δ𝑃0 Δ𝑃𝑁 ΔA (kVA) (kVA) (kW) (kW) (kWh) 967,33 750 4,1 18 122885 B2 1705,37 750 4,1 18 213532 B3 825.41 320 0,38 78050 B4 317.26 250 0,34 25178 B5 388.17 320 0,38 29237 B6 236.67 250 0,34 16653 Tổng 13 TBA 𝑁𝐵 B1 485535 +) Phương án 4: Tổn thất điện trạm biến áp 𝑆𝑚𝑎𝑥 𝑆đ𝑚.𝐵 Δ𝑃0 Δ𝑃𝑁 ΔA (kVA) (kVA) (kW) (kW) (kWh) 4424,65 3200 11,5 37 322090 B1 967,33 750 4,1 18 122885 B2 1705,37 750 4,1 18 213532 B3 825.41 320 0,38 78050 B4 452,17 250 0,34 34964 B5 253,15 320 0,38 22536 B6 236.67 250 0,34 24371 Tổng 15 TBA 𝑁𝐵 TBATT 818428 a) Tổng tổn thất điện Tổn thất điện Đường dây Máy biến áp Tổng A Phương án Phương án Phương án Phương án 43645 807625 851270 37203 496338 533541 37374 485535 522909 43410 818428 861838 (e) 3.4.3 Tổng kết, đánh giá lựa chọn phương án thiết kế *Hàm chi phí tính toán năm xác định sau: Lấy avh = 0,1; atc =0,2; C = 1500 đ/kWh (Theo biểu giá bán điện EVN áp dụng từ ngày 20/3/2019 ) Hàm chi phí tính theo biểu thức sau: Z = (avh + atc).V + CA0 (Tr.đ) Với CA0 = C.ΔA- Chi phí tổn thất năm Thay số tính tốn hồn thành vào bảng 3.4.3 Các đại lượng Phương án Phương án Phương án Phương án Vốn đầu tư - V 8030,688 9330,536 9594,588 8031,536 (Tr.đ) Tổn thất điện 851270 533541 522909 861838 - A (kWh) Hàm chi phí tính 3686,11 3599,47 3662,74 3702,22 toán –Z (Tr.đ) Bảng 3.4.3: Tổng kết phương án thiết kế Nhận xét: Nhìn vào bảng tổn kết ta thấy phương án có số vốn đầu tư, tổn thất điện năm chi phí tinh tốn nhỏ so với phương án cịn lại Hơn phương án có phân bố dung lượng MBA đồng nên thuận tiện cho vận hành sửa chữa => Chọn phương án phương án thiết kế 3.5 Thiết kế chi tiết phương án chọn 3.5.1 Chọn thiết diện dây dẫn nối từ hệ thống điện nhà máy Theo số liệu tính tốn trên, ta chọn dây dẫn từ hệ thống điện nhà máy dây AC-185 3.5.2 Tính tốn ngắn mạch Mục đích tính ngắn mạch để kiểm tra thiết bị sơ chọn (máy biến áp, cáp trung áp, máy cắt trung áp) chế độ cố ngắn mạch lựa chọn tất thiết bị phân phối điện khác (BU, BI, chống sét van, cầu chì, cầu dao phía cao áp áp tơ mát phía hạ áp TBAPX) Lập sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch chọn điểm ngắn mạch hình: - Nhánh Cáp Nguồn- TPPTT TPPTT-B1 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 TPPTT-B6 LG VINA- 35 XLPE- 16mm2 XLPE- 16mm2 XLPE- 16mm2 XLPE- 16mm2 XLPE- 16mm2 XLPE- 16mm2 L (km) 0,2 0,01 0,09 0,18 0,35 0,15 r0 x0 (Ω/km) (Ω/km) 0,85 0,414 1,83 0,1 1,83 0,1 1,83 0,1 1,83 0,1 1,83 0,1 1,83 0,1 R (Ω) 6,8 0,366 0,0183 0,1647 0,3294 0,6405 0,2745 Điện kháng hệ thống tính theo cơng thức : 𝑋ℎ𝑡 = 𝑈𝑡𝑏 𝑆𝑁 Giá trị đại lượng sử dụng để tính tốn ngắn mạch: • Cơng suất ngắn mạch nguồn: 𝑆𝑁 = 250 (MVA) • Điện áp trung bình đường dây: 𝑈𝑡𝑏 = 1,05 𝑈đ𝑚 = 1,05 35= 36,75 (kV) X (Ω) 3,312 0,02 0,034 0,009 0,018 0,035 0,015 • Điện kháng hệ thống: 𝑋𝐻 = 𝑈𝑡𝑏 𝑆𝑁 = 36,752 250 = 5,4 (Ω) Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu độ I’’ dòng điện ngắn mạch ổn định 𝐼∞ nên ta viết : 𝑈 𝐼𝑁 = I’’ = 𝐼∞ = 𝑡𝑏 √3.𝑍𝑁 - Trong đó: 𝑍𝑛 : Tổng trở từ hệ thống điện đến điểm ngắn mạch cần tính ( 𝑈𝑡𝑏 : Điện áp trung bình đường dây Trị số dịng ngắn mạch xung kích tính theo biểu thức: 𝐼𝑥𝑘 = 1,8 √2 𝐼𝑁 (kA) Tính điểm ngắn mạch 𝑁1 : R = 𝑅𝑑 = 6,8 (Ω) X = 𝑋𝐻 + 𝑋𝑑 = 5,4 + 3,312 = 8,712 (Ω) 𝐼𝑁 = 𝑈𝑡𝑏 √3 𝑍𝑁 = 37,5 √3 √6,82 +8,7122 = 1,96 (kA) 𝐼𝑥𝑘 = 1,8 √2 𝐼𝑁 = 1,8 √2 1,96 = 4,99(kA) - Tính điểm ngắn mạch 𝑁2−1 : R = 𝑅𝑑 + 𝑅𝑐 = 6,8 + 0,366 = 7,166 (Ω) X = 𝑋𝐻 + 𝑋𝑑 + 𝑋𝑐 = 5,4 + 3,312 + 0,02 = 8,732 (Ω) 𝐼𝑁 = 𝑈𝑡𝑏 √3 𝑍𝑁 = 37,5 √3 √7,1662 +8,7322 = 1,92 (kA) 𝐼𝑥𝑘 = 1,8 √2 𝐼𝑁 = 1,8 √2 1,92 = 4,89 (kA) - Tính tốn tương tự, ta có Bảng 11: Kết tính ngắn mạch Nhánh Điểm ngắn mạch 𝐼𝑁 (kA) 𝐼𝑥𝑘 (kA) Nguồn - TPPTT 𝑁1 1,96 4,99 TPPTT – B1 𝑁2−1 1,92 4,89 TPPTT – B2 𝑁2−2 1,95 4,96 TPPTT – B3 𝑁2−3 1,94 4,94 TPPTT – B4 𝑁2−4 1,92 4,89 TPPTT – B5 𝑁2−5 1,89 4,81 TPPTT – B6 𝑁2−6 1,93 4,91 3.5.3 Kiểm tra thiết bị điện sơ chọn phần so sánh kinh tế kỹ thuật - Kiểm tra cáp trung áp theo điều kiện ổn định nhiệt F ≥ 𝐹𝑜𝑑𝑛 = 𝛼.𝐼∞ √𝑡𝑞đ Trong đó: 𝐹𝑜𝑑𝑛 : Thiết diện ổn định nhiệt cáp 𝛼 : Hệ số xác định nhiệt độ phát nóng giới hạn cáp Cáp đồng 𝛼 = 7, cáp nhôm 𝛼 = 12, cáp lõi đồng 𝛼 = 𝐼∞ : Dòng điện ngắn mạch ba pha xác lập 𝑡𝑞đ : Thời gian quy đổi nhiệt dòng điện ngắn mạch Ngắn mạch xa nguồn 𝐼∞ = 𝐼𝑁 = 1,95 ( Chọn dòng ngắn mạch lớn để kiểm tra ) Chọn 𝑡𝑞đ = 0,5 Để đơn giản, ta cần kiểm tra với tuyến cáp có dịng ngắn mạch lớn : 𝐼𝑁1 = 3,026 Tiết diện ổn định nhiệt cáp : 𝐹𝑜đ𝑛 = 6.1,95.√0,5 =8,27 (𝑚𝑚2 ) Vậy chọn cáp 35kV XLPE 3x16𝑚𝑚2 hợp lý (do điện áp cao) - Nhà máy khí thuộc loại quan trọng, chọn dùng sơ đồ hệ thống góp có phân đoạn cho TPPTT Tại tuyến dây vào, khỏi góp liên lạc hai phân đoạn góp dùng máy cắt hợp Để bảo vệ chống sét truyền từ đường dây vào trạm đặt chống sét van phân đoạn góp Đặt phân đoạn góp máy biến áp đo lường pha trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất pha cáp 35kV Chọn dùng tủ hợp hang SIEMENS, máy cắt loại 8DC11, cách điện SF6, khơng cần bảo trì Hệ thống góp đặt sẵn tủ có dịng định mức 1250A - Các điều kiện chọn máy cắt 8DC11: Điện áp định mức : 𝑈đ𝑚𝑀𝐶 = 36 (kV) ≥ 𝑈đ𝑚 = 35 (kV) Dòng điện định mức: 𝐼đ𝑚𝑀𝐶 = 1250 (A) ≥ 𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 = 27,92 (A) Dòng điện cắt: 𝐼𝑐𝑎𝑡 = 25 (kA) ≥ I’’ = 𝐼𝑁 = 1,95 (kA) Dịng điện ổn định động: 𝐼ơđ𝑑 = 63 (kA) ≥ 𝐼𝑥𝑘 = 4,96 (kA) Bảng 3.19: Thông số máy cắt đặt TPPTT Loại MC Cách điện 𝐼đ𝑚 (A) 𝑈đ𝑚 (kV) 𝐼𝑐ắ𝑡 (kA) 𝐼𝑐ắ𝑡𝑚𝑎𝑥 (kA) 8DC11 SF6 1250 36 25 63 3.5.4 Lựa chọn thiết bị phân phối điện khác a) Tại trạm phân phối trung tâm: + Chọn biến dòng điện: Máy biến dòng điện BI có chức biến đổi dịng điện sơ cấp có trị số xuống 5A (hoặc 1A 10A) nhằm cấp nguồn dịng cho đo lường, tự động hóa bảo vệ rơle BI chọn theo điều kiện: Điện áp định mức: 𝑈đ𝑚.𝐵𝐼 ≥ 𝑈đ𝑚.𝑚 = 35(kV) Dòng điện sơ cấp định mức: Khi cố, MBA q tải 30% nên BI chọn theo dịng cưỡng qua máy biến áp có cơng suất lớn mạng 1250(kVA) 𝐼đ𝑚.𝐵𝐼 ≥ 𝐼𝑐𝑏 1,2 = 𝑘𝑞𝑡 𝑆đ𝑚𝐵𝐴 1,2.√3.𝑈đ𝑚 = 1,3.3200 1,2.√3.35 = 57,19 (A) Vậy chọn BI loại 4ME14 kiểu hình trụ hãng Siemens chế tạo có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 12: Thông số kỹ thuật BI loại 4ME16 Thông số kỹ thuật 4ME16 𝑈đ𝑚 (kV) 36 U chịu đựng tần số công 70 nghiệp(kV) U chịu đựng xung 1,2/50𝜇s(kV) 170 𝐼1đ𝑚 (kA) 5-1200 𝐼2đ𝑚 (kA) 𝐼ôđ𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 (kA) 80 120 𝐼ôđđộ𝑛𝑔 (kA) 𝑈đ𝑚.𝐵𝐼 ≥ 𝑈đ𝑚.𝑚 = 35 (kV) 𝐼1đ𝑚 ≥ 𝐼𝑐𝑏 1,2 = 68,6 1,2 = 57,2(A) 𝐼ôđđ ≥ 𝑖𝑥𝑘 = 4,96 (kA) 𝐼ôđ𝑛 ≥ 𝐼∞ √ 𝑡𝑞đ 𝑡ôđ𝑛 = 1,95 √ 0,5 = 1,38 (kA) Chọn biến dịng điện 4ME16 có 𝑈đ𝑚 = 36 (kV), 𝐼1đ𝑚 = – 1200 (A), 𝐼ôđđ = 120 (kA), 𝐼ôđ𝑛 = 80 (kA) + Chọn biến điện áp: • BU MBA đo lường (biến điện áp) có chức biến đổi điện áp sơ cấp xuống 100(V) 100/ √3 cấp nguồn áp cho mạch đo lường, điều khiển tín hiệu, bảo vệ • • BU thường đấu theo sơ đồ Y/Y; V/V Ngồi cịn có loại BU3 pha trụ Y0/Y0/  (đấu không, không, tam giác hở) Trong cuộn tam giác hở ngồi chức thơng thường cịn có nhiệm vụ báo chạm đất pha BU thường dùng cho mạng trung tính cách điện (10kV, 35kV) BU chọn theo điều kiện điện áp định mức: UđmBU  Uđm.m =35(kV) Chọn loại BU pha trụ 4MS34, kiểu hình trụ hãng Siemens chế tạo có thơng số sau: Bảng 13: Thông số loại Biến điện áp chọn Thông số kỹ thuật 4MS36 Uđm (kV) 36 U chịu đựng tần số công nghiệp 70 (kV) U chịu đựng xung 1,2/50 s (kV) 170 U1đm (kV) 35/√3 U2đm (kV) 100/ √3 Tải định mức (VA) 400 𝑈đ𝑚.𝐵𝑈 ≥ 𝑈đ𝑚.𝑚 = 35 (kV) Chọn biến điện áp 4MS34 có 𝑈đ𝑚 = 36 (kV) + Chọn chống sét van: Chống sét van thiết bị có nhiệm vụ chống sét đánh từ đường dây không truyền vào TBA TPP Chống sét van làm điện trở phi tuyến: Với điện áp định mức lưới điện, điện trở chống sét có trị số vơ khơng cho dịng điện qua, cịn có điện áp sét điện trở giảm sét đến khơng, chống sét van tháo dòng điện xuống đất Chống sét van chế tạo nhiều cấp điện áp Với nhà máy thiết kế, ta chọn chống sét van theo cấp điện áp 𝑈đ𝑚.𝐶𝑆𝑉 ≥ 𝑈đ𝑚.𝑚 = 35 (kV) • Chọn loại chống sét van hãng COOPER chế tạo có Uđm =35(kV) b) Tại trạm biến áp phân xưởng + Chọn cầu chì cao áp 𝑈đ𝑚.𝐶𝐶 ≥ 𝑈đ𝑚.𝑚 = 35 (kV) 𝐼đ𝑚.𝐶𝐶 ≥ 𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 = 1250 √3 35 = 20,6 (A) 𝐼𝑐𝑎𝑡.𝐶𝐶 ≥ 𝐼∞ = 1,95 (kA) Chọn cầu chì 3GD1 408 – 3B có 𝑈đ𝑚 = 36 (kV), 𝐼đ𝑚 = 25 (A), 𝐼𝑐𝑎𝑡 = 31,5 (kA) + Chọn cầu dao cao áp 𝑈đ𝑚.𝐷𝐶𝐿 ≥ 𝑈đ𝑚.𝑚 = 35 (kV) 𝐼đ𝑚.𝐷𝐶𝐿 ≥ 𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 = 1250 √3 35 = 20,6 (A) 𝐼ôđđ.𝐷𝐶𝐿 ≥ 𝑖𝑥𝑘 = 4,96 (kA) 𝑡𝑞đ 𝐼ôđ𝑛.𝐷𝐶𝐿 ≥ 𝐼∞ √ 𝑡ôđ𝑛.𝐷𝐶𝐿 = 1,95 √ 0,5 10 = 0,44 (kA) Chọn cầu dao3GD605-5B có 𝑈đ𝑚 = 36 (kV), 𝐼đ𝑚 = 630 (A), 𝐼ôđđ = 50 (kA), 𝐼ôđ𝑛 = 35 (kA) + Chọn áp tô mát tổng áp tơ mát phân đoạn phía hạ áp TBAPX 𝑈đ𝑚.𝐴 ≥ 𝑈đ𝑚.𝑚 = 0,4 (kV) 𝐼đ𝑚.𝐴 ≥ 𝐼𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 = 𝑘𝑞𝑡 𝑆đ𝑚.𝐵 √3 𝑈đ𝑚 = 1,3 116,5 √3 0,4 = 218,6 (A) 𝐼𝑐𝑎𝑡.𝐴 ≥ 𝐼∞ = 1,95 (kA) Chọn áp tơ mát M12 có 𝑈đ𝑚 = 690 (V), 𝐼đ𝑚 = 1250 (A), 𝐼𝑐𝑎𝑡 = 40 (kA) 3.5.5 Tìm hiểu phần tử hệ thống Cầu chì Được nối trực tiếp dây dẫn thiết bị điện giúp bảo vệ hệ thống điện dòng điện lên mức q tải xảy tình trạng cháy nổ Máy biến điện áp Là thiết bị điện dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp tiêu chuẩn, an toàn để dùng cho đo lường, điều khiển bảo vệ Máy biến dòng Dùng để biến đổi dòng từ trị số lớn xuống trị số thích hợp (thường 5A, trường hợp đặc biệt 1A hay 10A) với dụng cụ đo rơle, tự động hóa Dao ly • • • Là thiết bị tạo khoảng hở cách điện trông thấy phận mang điện phận cắt điện để đảm bảo an toàn cho người sử dụng Được sử dụng để đóng cắt dịng điện khơng tải (khơng có dịng điện) Nhờ có dao cách ly nên sửa chữa thiết bị thiết bị bên cạnh làm việc bình thường TÀI LIỆU THAM KHẢO: Vũ Văn Tẩm- Ngơ Hồng Quang (2009); Giáo trình thiết kế cấp điện; NXB Giáo dục Việt Nam; Hà Nội PGS.TS Trần Bách (2007); Giáo trình Lưới điện; NXB Giáo dục Việt Nam; Hà Nội ... 1, 15 825, 41 0,029 2(3 *16 ) 1, 15 825, 41 0,352 2(3 *16 ) 1, 15 452 ,17 0, 017 2(3 *16 ) 1, 15 452 ,17 0, 212 2(3 *16 ) 1, 15 253 ,15 0, 011 2(3 *16 ) 1, 15 253 ,15 0 ,12 9 2(3 *16 ) 1, 15 236,68 0,004 2(3 *16 ) 1, 15 236,68... (kVA) 1, 15 967,33 ΔP (kW) 1, 076 ΔP (kW) 0,088 2(3 *16 ) 1, 15 17 05,37 0 ,16 7 2(3 *16 ) 1, 15 17 05,37 0, 014 2(3 *16 ) 1, 15 825, 41 0,352 2(3 *16 ) 1, 15 825, 41 0,029 2(3 *16 ) 1, 15 317 ,26 0 ,10 4 2(3 *16 ) 1, 15 317 ,26... 967,33 17 05,37 825, 41 452 ,17 253 ,15 236,68 13 5 14 2,75 16 1,42 I (A) 14 ,1 6, 81 3,73 2,09 1, 95 97,4 10 3 11 6,5 Jkt Fkt Chọn F (A/mm2) (mm2) (mm2) 3 ,1 2,6 16 3 ,1 4,5 16 3 ,1 2,2 16 3 ,1 3,0 16 3 ,1 0,67 16