CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN
5.4. Chọn thanh dẫn mềm
Thanh dẫn mềm được chọn theo điều kiện phát nĩng lâu dài cho phép : I’cp ≥ Icb
Trong đĩ : I’cp là dịng cho phép làm việc lâu dài đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt thanh dẫn, I’cp = khc.Icp .
Các thanh dẫn được chọn phải thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt khi xảy ra ngắn mạch : N min B S S = C ≥
Trong đĩ : S là tiết diện của thanh dẫn mềm
BN là xung lượng nhiệt của dịng ngắn mạch 3 pha
C là hằng số phụ thuộc vật liệu thanh dẫn, CAl = 79 As1/2mm-1 Thanh dẫn chọn đồng thời phải thoả mãn điều kiện chống phát sinh vầng quang. Với điện áp 100 kV trở lên ta phải kiểm tra theo điều kiện :
Uvq≥ Uđmmạng
5.4.1.Chọn thanh dẫn mềm làm thanh gĩp cấp điện áp 220kV
Dịng cưỡng bức trên thanh gĩp cấp điện áp 220 kV là : Icb = 0,38 kA Theo điều kiện chọn dây dẫn mềm : I’cp ≥ Icb hay khc . Icp ≥ Icb
cb cb cp hc cp 0 cp oqd I I 0,38 I = = =0,43 k θ - θ 0,88 θ - θ ≥ kA
Do đĩ ta chọn thanh gĩp mềm loại dây nhơm lõi thép cĩ các thơng số kỹ thuật cho trong bảng sau :
Tiết diện chuẩn
Tiết diện, mm2 Đường kính, mm
Icp, A
Nhơm Thép Dây dẫn Lõi thép
150/19 148 18,8 16,8 5,5 445
a.Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Khi ngắn mạch xung lượng nhiệt do dịng ngắn mạch sinh ra được tính theo cơng thức : cat t 2 N t 0 B = ∫ I . dt Trong đĩ :
tcắt là thời gian cắt của máy cắt (thời gian tồn tại ngắn mạch), giả thiết tcắt = 1s .
It là giá trị hiệu dụng của dịng ngắn mạch tại thời điểm t, được xác định như sau : I =t I +I2CKt 2KCKt
cat cat cat
t t t 2 2 2 N t CKt KCKt 0 0 0 B = ∫ I .dt = ∫ I dt+ ∫ I dt hay B N = BNCK + BNKCK Trong đĩ :
BNCK là xung lượng nhiệt của dịng ngắn mạch thành phần chu kỳ BNKCK là xung lượng nhiệt của dịng ngắn mạch thành phần khơng chu kỳ
Tính BNCK : được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị: 2
NCK tbi i
B = I .Δt∑
Theo kết quả tính tốn ở chương 3, khi ngắn mạch tại N1 ta cĩ : - Điện kháng tính tốn phía hệ thống : Xtt1 = 1,8
Tra đường cong tính tốn ta được : Itt1(0) = 0,6 Itt1(0,1) = 0,52 Itt1(0,2) = 0,51 Itt1(0,5) = 0,50 Itt1(1) = 0,57 - Điện kháng tính tốn phía nhà máy : Xtt2 = 0,3
Tra đường cong tính tốn ta được : Itt2(0) = 3,4 Itt2(0,1) = 2,8 Itt2(0,2) = 2,5 Itt2(0,5) = 2,25 Itt2(1) = 2,2 Vậy dịng ngắn mạch tại N1 ở các thời điểm là:
tt1 dmΣ1 tt2 dmΣ2
tt1 dmΣ1 tt2 dmΣ2
tt1 dmΣ1 tt2 dmΣ2
tt1
I(0)=I (0).I +I (0).I =0,6.7,53+3,4.0,94=7,71kA
I(0,1)=I (0,1).I +I (0,1).I =0,52.7,53+2,8.0,94= 6,55kA I(0,2)=I (0,2).I +I (0,2).I =0,51.7,53+2,5.0,94= 6,19kA
I(0,5)=I (0,5 dmΣ1 tt2 dmΣ2
tt1 dmΣ1 tt2 dmΣ2
).I +I (0,5).I =0,5.7,53+2,25.0,94=5,88kA I(1)=I (1).I +I (1).I =0,57.7,53+2,2.0,94= 6,36kA
2 2 2 2 2 2 tb1 2 2 2 2 2 2 tb2 2 2 2 2 2 2 tb3 2 2 2 2 2 2 tb4 I (0)+I (0,1) 7,71 +6,55 I = = =51,19 kA 2 2 I (0,1)+I (0,2) 6,54 +6,19 I = = =40,6 kA 2 2 I (0,2)+I (0,5) 6,19 +5,88 I = = =36,447 kA 2 2 I (0,5)+I (1) 5,88 +6,36 I = = =37,51 kA 2 2 2 2 NCK tbi i B = I .Δt =51,188.0,1+40,595.0,1+36,447.0,3+37,513.0,5=38,87kA s∑ Tính BNKCK :
Vì tcắt = 1s (tương đối lớn) nên BNKCK được tính theo biểu thức : BNKCK=I .TCK02 a
Trong đĩ : Ta là hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Với lưới cao áp thì ta lấy Ta = 0,05s.
ICK0 = I”
N1(0) = 7,71 kA
BNKCK = I .T =(7,71.10 ) .0,05=2,97.10 A s2CK0 a 3 2 6 2
Vậy xung lượng nhiệt của dịng ngắn mạch trên thanh gĩp 220 kV là : BN = BNCK + BNKCK = 38,869. 106 + 2,97. 106 =41,84.106 A2s Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn cĩ tiết diện nhỏ nhất là :
6 N 2 min B 41,84 . 10 S = = =81,88 mm C 79 Ta thấy Schọn = 150 mm2 > Smin = 81,88 mm2
Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt.
b.Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang
Điều kiện kiểm tra : Uvq ≥ Uđmmạng
Trong đĩ : Uvq là điện áp tới hạn phát sinh vầng quang
Nếu dây dẫn 3 pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì ta cĩ :
vq
a U = 84. m. r. lg
r
r là bán kính ngồi của dây dẫn; r = 0,84 cm
a là khoảng cách giữa các trục dây dẫn; a = 5 m = 500 cm Thay vào cơng thức trên ta cĩ:
vq
500
U = 84. 0,85.0,84.lg = 166,415 kV 0,84
Do các thanh gĩp 220 kV được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang cho nên Uvq của pha giữa giảm đi 4% cịn Uvq của pha bên tăng lên 6% nên ta chỉ cần xét Uvq của pha giữa. Ta cĩ :
Uvq(pha giữa) = 166,415 . 0,96 = 159,758 kV < Uđmmạng = 220 kV Như vậy thanh dẫn đã chọn khơng thoả mãn điều kiện vầng quang . Do đĩ ta chọn lại thanh dẫn cĩ tiết diện lớn hơn, cĩ các thơng số kỹ thuật:
Tiết diện chuẩn
Tiết diện, mm2 Đường kính, mm
Icp, A
Nhơm Thép Dây dẫn Lõi thép
400/22 394 22 26,6 6 835
Khi đĩ : vq
500
U = 0,96.84. 0,85. 1,33.lg = 234,757 kV
1,33 >Uđmmạng =220kV Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện vầng quang .
5.4.2.Chọn thanh dẫn mềm làm thanh gĩp cấp điện áp 110kV
Dịng cưỡng bức trên thanh gĩp 110 kV là : Icb = 0,41 kA
Theo điều kiện chọn dây dẫn mềm : I’cp≥ Icb hay khc . Icp ≥ Icb
cb cp hc I 0,41 I = = 0,47 kA k 0,88 ≥
Do đĩ ta chọn thanh gĩp mềm loại dây nhơm lõi thép cĩ các thơng số kỹ thuật cho trong bảng sau :
Tiết diện chuẩn
Tiết diện, mm2 Đường kính, mm
Icp, A
Nhơm Thép Dây dẫn Lõi thép
a.Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Tính BNCK : được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị: 2
NCK tbi i
B = I .Δt∑
Theo kết quả tính tốn ở chương 3, khi ngắn mạch tại N2 ta cĩ : - Điện kháng tính tốn phía hệ thống : Xtt1 = 3,3> 3 nên ta cĩ : Itt1(0) = Itt1(0,1) = Itt1(0,2) = Itt1(0,5) = Itt1(1) = 0,3 - Điện kháng tính tốn phía nhà máy : Xtt2 = 0,3
Tra đường cong tính tốn ta được : Itt2(0) = 4,2 Itt2(0,1) = 3,45 Itt2(0,2) = 3,05 Itt2(0,5) = 2,7 Itt2(1) = 2,45 Vậy dịng ngắn mạch tại N1 ở các thời điểm là:
tt1 dmΣ1 tt2 dmΣ2
tt1 dmΣ1 tt2 dmΣ2
tt1 dmΣ1 tt2 dmΣ2
tt1
I(0)=I (0).I +I (0).I =0,3.15,06+3,4.1,88=10,91 kA I(0,1)=I (0,1).I +I (0,1).I =0,3.15,06+2,8.1,88= 9,78kA I(0,2)=I (0,2).I +I (0,2).I =0,3.15,06+2,5.1,88= 9,22kA
I(0,5)=I ( dmΣ1 tt2 dmΣ2
tt1 dmΣ1 tt2 dmΣ2
0,5).I +I (0,5).I =0,3.15,06+2,25.1,88=8,75kA I(1)=I (1).I +I (1).I =0,3.15,06+2,2.1,88=8,65kA
2 2 2 2 2 2 tb1 2 2 2 2 2 2 tb2 2 2 2 2 2 2 tb3 2 2 2 2 2 2 tb4 I (0)+I (0,1) 10,91 +9,78 I = = =107,36 kA 2 2 I (0,1)+I (0,2) 9,78 +9,22 I = = =90,33 kA 2 2 I (0,2)+I (0,5) 9, 22 +8,75 I = = =80,75kA 2 2 I (0,5)+I (1) 8,75 +8,65 I = = =75,71 kA 2 2 2 2 NCK tbi i B = I .Δt =107,36.0,1+90,33.0,1+80,75.0,3+75,71.0,5=81,848kA s∑ Tính BNKCK :
Vì tcắt = 1s (tương đối lớn) nên BNKCK được tính theo biểu thức : BNKCK=I .TCK02 a
Trong đĩ : Ta là hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Với lưới cao áp thì ta lấy Ta = 0,05s.
ICK0 = I”
N2(0) = 10,91 kA
BNKCK = I .T =(10,91.10 ) .0,05=5,95.10 A s2CK0 a 3 2 6 2
Vậy xung lượng nhiệt của dịng ngắn mạch trên thanh gĩp 110 kV là : BN = BNCK + BNKCK = 81,85. 106 + 5,95. 106 = 87,8 . 106 A2s
Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn cĩ tiết diện nhỏ nhất là :
6 N 2 min B 87,8 . 10 S = = = 118,61 mm C 79 Ta thấy Schọn = 185 mm2 > Smin = 118,61 mm2
Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt.
b.Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang
Điều kiện kiểm tra : Uvq ≥ Uđmmạng
Trong đĩ : Uvq là điện áp tới hạn phát sinh vầng quang
Nếu dây dẫn 3 pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì ta cĩ :
vq
a U = 84 m r lg
r
Trong đĩ: m - hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn; m = 0,85 r - bán kính ngồi của dây dẫn; r = 0,84 cm
a - khoảng cách giữa các trục dây dẫn; a = 5 m = 500 cm Thay vào cơng thức trên ta cĩ:
vq
500
U = 84. 0,85.0,83.lg =161,81 kV 0,93
Do các thanh gĩp 110 kV được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang cho nên Uvq của pha giữa giảm đi 4% cịn Uvq của pha bên tăng lên 6% nên ta chỉ cần xét Uvq của pha giữa. Ta cĩ :
Uvq(pha giữa) = 161,81 . 0,96 = 155,33 kV > Uđmmạng = 110 kV Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện vầng quang
A A A W VAr W Wh VArhV f