Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: ∆P = P2U+Q2 2.r0.Ln(W)
Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây: ∆Q = P2U+Q2 2.x0.Ln(W)
Trong đó:
- n – Số lộ dây
- r0; x0 - Điện trở và điện kháng đơn vị của đường dây L – Chiều dài đường dây
ST
T Đoạn dây (kW)P (kVAr)Q
Điện trở L (m) Tổn Thất r0 (Ω/km) (Ω/km)x0 (W)∆P (W)∆Q 1 Ng - TBA 131,21 88,17 0,524 0,16 245 3,31 1,01 2 TBA - TPP 131,21 88,17 0,193 0,0802 5 75,36 31,32 3 TPP - TĐL1 50,66 23,08 0,669 0,0904 6 41,66 5,62 4 TĐL1 - 1 21,65 9,96 1,83 0,109 6,43 83,53 4,98 5 TĐL1 - 2 34,65 15,94 1,15 0,101 9,00 188,20 16,53 6 TĐL1 - 3 21,65 9,96 1,83 0,109 11,2 145,50 8,67 7 TĐL1 - 4 34,65 15,94 1,15 0,101 13,45 281,26 24,70 8 TĐL1 - 5 31,65 13,61 1,15 0,101 12,0 204,75 17,98 9 TĐL1 - 6 56,65 24,36 0,73 0,095 16,8 582,94 75,86 10 TĐL1 - 7 3,15 1,04 1,83 0,109 6,30 1,59 0,09
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI 11 TĐL1 - 8 31,65 18,67 1,15 0,101 20,0 388,21 34,09 12 TĐL1 - 9 21,65 12,77 1,83 0,109 23,0 332,40 19,80 13 TĐL1 - 10 4,15 0,00 1,83 0,109 6,80 2,68 0,16 14 TPP - TĐL2 34,15 17,21 0,669 0,0904 15 45,86 6,20 15 TĐL2 - 11 16,65 3,33 1,83 0,109 6,43 42,41 2,53 16 TĐL2 - 12 3,85 1,27 1,83 0,109 9,00 3,38 0,20 17 TĐL2 - 13 23,65 4,73 1,83 0,109 11,2 149,03 8,88 18 TĐL2 - 14 31,65 6,33 1,15 0,101 13,45 201,42 17,69 19 TĐL2 - 15 4,45 1,47 1,83 0,109 12,0 6,03 0,36 20 TĐL2 - 16 31,65 21,21 1,15 0,101 16,8 350,56 30,79 21 TĐL2 - 17 23,65 15,85 1,83 0,109 17,6 326,33 19,44 22 TĐL2 - 18 9,15 10,16 1,83 0,109 20,0 85,53 5,09 23 TĐL2 - 19 7,15 7,94 1,83 0,109 23,0 60,07 3,58 Tổng 3602,01 335,57 ST
T Đoạn dây (kW)P (kVAr)Q
Điện trở L (m) Tổn Thất r0 (Ω/km) xkm)0(Ω/ (W)∆P (W)∆Q 24 TPP - TĐL3 14,25 17,30 1,83 0,109 40 114,91 6,84 25 TĐL3 - 20 4,45 5,92 1,83 0,109 6,80 8,53 0,51 26 TĐL3 - 21 9,15 12,17 1,83 0,109 5,90 31,29 1,86 27 TĐL3 - 22 6,15 8,18 1,83 0,109 2,70 6,47 0,39 28 TĐL3 - 23 3,85 4,74 1,83 0,109 5,30 4,52 0,27 29 TĐL3 - 24 5,65 6,95 1,83 0,109 5,00 9,18 0,55 30 TĐL3 - 25 7,15 7,44 1,83 0,109 9,20 22,41 1,33 31 TĐL3 - 26 11,65 12,12 1,83 0,109 8,72 56,37 3,36 32 TĐL3 - 30 9,15 12,17 1,83 0,109 9,62 51,02 3,04 33 TPP - TĐL4 15,26 16,77 1,83 0,109 50 147,00 8,76 34 TĐL4 - 27 13,65 14,20 1,83 0,109 3,10 27,51 1,64 35 TĐL4 - 28 7,15 7,65 1,83 0,109 5,50 13,79 0,82
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI 36 TĐL4 - 29 16,65 17,82 1,83 0,109 12,20 165,99 9,89 37 TĐL4 - 31 9,15 12,17 1,83 0,109 3,05 16,17 0,96 38 TĐL4 - 32 12,65 14,80 1,83 0,109 9,60 83,24 4,96 39 TĐL4 - 33 3,85 2,16 1,83 0,109 3,00 1,34 0,08 Tổng 759,74 45,26 3.3. Tính tổn thất điện năng
Tổn thất điện năng trong máy biến áp: ∆AB = ∆P0.8760 + ∆PN.(Sttnx
SđmB)2.T
∆AB = 0,32.8760 + 2,19.(158,08180 )2.2886,21 = 7678,27 (kW.h)
3.4. Tính tổn thất điện áp
3.4.1. Tổn thất điện áp trên đường dây:Tổn thất điện áp trên các đoạn dây được tính trong Chương II
3.4.2. Tổn thất điện áp trong máy biến áp:
Điện trở của MBA: RB = ∆ PN.Uđmc
2
SđmB2 = 2,19.1018032.222 = 32,71 Ω
Điện kháng của MBA: XB = U100N%.Uđ mc2
Sđ mB= 5.101003.180222 = 134,44 Ω
Tổng trở của MBA:
ZB = √RB2+XB2 = √32,712+134,442 = 138,36 Ω Tổn thất điện áp trong MBA:
∆UB = Pttnx. RUB+Qttnx. Xb
đmc = 131,21.32,7122+88,17.134,44 = 0,733 kV
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
CHƯƠNG 4
LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ, THIẾT BỊ TRONG SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN TỐI ƯU 4.1. Tổng quan
Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác của hệ thống điện trong điều kiện vận hành có thể ở một trong ba chế độ sau:
Chế độ làm việc lâu dài
Chế độ làm việc quá tải
Chế độ chịu dòng ngắn mạch
Trong chế độ làm việc lâu dài, các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ lam việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức.
Trong chế độ làm việc quá tải, dòng điện qua thiết bị và các bộ phận dẫn điện khác lớn hơn so với dòng điện định mức. Nếu mức quá tải không vượt quá giới hạn cho phép thì các thiết bị điện vẫn làm việc tin cậy.
Khi xảy ra ngắn mạch, các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo làm việc tin cậy nếu quá trình lựa chọn chúng có các thông số theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. Tất nhiên, khi xảy ra sự cố ngắn mạch, cần phải nhanh chóng loại trừ tình trạng ngắn mạch để hạn chế tác hại của nó.
Đối với máy cắt, máy cắt phụ tải và cầu chì, khi lựa chọn còn phải kiểm tra khả năng đóng cắt của chúng
4.2. Tính toán ngắn mạch
Các điểm cần tính ngắn mạch:
- N1 –Ngắn mạch ở phía cao áp TBA - N2 –Ngắn Mạch tại phía hạ áp TBA
- N3 – Ngắn mạch tại thanh cái tủ phân phối để kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của nó cũng như kiểm tra aptomat tổng.
- N4 – Ngắn mạch tại 1 tủ động lực đại diện ( tủ 4 ) để kiểm tra aptomat nhánh. - N5 – Ngắn mạch tại 1 động cơ đại diện ( động cơ 29 ) để kiểm tra aptomat cho
các động cơ. E X Z HT ZNg-TBA TBA-TPP ZTPP-TÐL4 ZTÐL4-29 N1 N2 N3 N4 ZBA N5 Hình 4.1 Các vị trí tính ngắn mạch. 4.2.1 Phía cao áp
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Chọn , ta có:
Điện kháng hệ thống: XHT = Ucb 2
Sk = 2222= 242 (Ω¿
Đường dây Ng-TBA:
RNg-TBA = r0.L2= 0,524.2452 .10−3 = 0,06 (Ω¿ XNg-TBA = x0.L2= 0,16.2452 .10−3 = 0,02 (Ω¿ Do đó, điện trở ngắn mạch đến điểm N1: ZN1 =√RNg−TBA2 +¿¿ = √0,062+(242+0,02)2 = 242,02 (Ω¿
Dòng điện ngắn mạch tại điểm N1: IN1(3) = √3UZN1= √3.242,0222 = 0,0525 (kA) Giá trị dòng xung kích:
ixk1 = kxk.√2.I(3)
N1 = 1,8.√2.0,0525 = 0,134 (kA), với kxk = 1,8 với điện áp trên 1kV Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:
Ixk1 = qxk. IN1(3)= 1,52.0,0525 = 0,0798 (kA), với qxk = √1+2.(1−kxk)2
4.2.2 Phía hạ áp
Chọn , ta có:
Điện kháng hệ thống: XHT = Ucb2
Sk = 0,422= 0,08 (Ω¿
Đường dây Ng – TBA: (Quy đổi về hạ áp)
RNg-TBA = r0.L2= 0,524.2452 .10−3.(0,422)2 = 2,12.10−5 (Ω¿ XNg-TBA = x0.L2= 0,16.2452 .10−3.(0,422)2 = 6,48.10−6 (Ω¿ Máy biến áp: RB = ∆ PN.Ucb2 S2BA = 2,19.0,42 1802 .103= 0,011 (Ω) XB = UN% 100 . Ucb2 SBA= 100.1805.0,42 .103= 0,044 (Ω) ZB = √RB2+XB2 = 0,045 (Ω)
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI RTBA-TPP = r0.L2= 0,193.52.10−3= 0,48.10-3 (Ω) XTBA-TPP = x0.L2= 0,0802.52.10−3= 0,2.10-3 (Ω) Đường dây TPP – TĐL4: RTPP-TDL4 = r0.L2= 0,183.502 .10−3= 4,5.10-3 (Ω) XTPP-TDL4 = x0.L2= 0,109.502 .10−3= 2,73.10-3 (Ω) Đường dây TĐL4 – 29: RTDL4-29 = r0.L = 1,83.12,2.10-3 = 0,022 (Ω) XTDL4-29 = x0.L = 0,109.12,2.10-3 = 1,33.10-3(Ω) + Điện trở ngắn mạch đến điểm N2: ZN2 = √¿¿= 0,124(Ω) + Điện trở ngắn mạch đến điểm N3:
ZN3 = √(RNg−TBA+RB+RTBA−TPP)2+(XHT+XNg−TBA+XB+XTBA−TPP)2 = 0,125 (Ω) + Điện trở ngắn mạch đến điểm N4: RN4 = RNg-TBA + RB + RTBA_TPP + RTPP-TDL4= 0,02(Ω) XN4 = XHT + XNg-TBA + XB + XTBA-TPP + XTPP-TDL4= 0,123 (Ω) ZN4 = √0,022+0,1232 = 0,125 (Ω). + Điện trở ngắn mạch đến điểm N5: RN5 = RNg-TBA + RB + RTBA_TPP + RTPP-TDL4 + RTDL4-29 = 0,042 (Ω) XN5 = XHT + XNg-TBA + XB + XTBA-TPP + XTPP-TDL4 + XTDL4-29 = 0,124 (Ω) ZN5 = √0,0422+0,1242 = 0,131 (Ω). Dòng điện ngắn mạch tại điểm N2:
I(3)
N2 = √3.UZcbN2= √3 .0,1240,4 = 1,86 (kA) Giá trị dòng xung kích:
ixk2 = kxk.√2.I(3)
N2 = 1,2.√2.1,86 = 3,16 (kA),
với kxk = 1,2 với điện áp dưới 1kV và công suất MBA từ 100-320kVA Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:
Ixk2 = qxk. IN2(3)= 1,09.1,86 = 2,03 (kA) Dòng điện ngắn mạch tại điểm N3:
I(3)
N3 = √3.UZcbN3= √3.0,1210,4 = 1,91 (kA) Giá trị dòng xung kích:
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
ixk3 = kxk.√2.I(3)
N3 = 1,2.√2.1,91 = 3,24 (kA) Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:
Ixk3= qxk. IN3(3)= 1,09.1,91 = 2,08 (kA) Dòng điện ngắn mạch tại điểm N4:
I(3)
N4 = √3.UZcbN4= √3.0,1250,4 = 1,85 (kA) Giá trị dòng xung kích:
ixk4 = kxk.√2.I(3)
N4 = 1,2.√2.1,85 = 3,14 (kA) Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:
Ixk4= qxk. IN4(3)= 1,09.1,85 = 2,02 (kA) Dòng điện ngắn mạch tại điểm N5:
I(3)
N5 = √3.UZcbN5= √3.0,1310,4 = 1,76 (kA) Giá trị dòng xung kích:
ixk5 = kxk.√2.I(3)
N5 = 1,2.√2.1,76 = 2,99 (kA) Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:
Ixk5 = qxk. IN5(3)= 1,09.1,76 = 1,92 (kA)
4.3. Chọn và kiểm tra dây dẫn
4.4. Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…) 4.4.1.Lựa chọn dao cách ly
Điện áp định mức:UđmDCL = 22kV.
Dòng điện định mức: IđmDCL = Ilvmax = 1,95 (A).
Vậy ta chọn dao cách ly PПHД – 35/630có thông số kĩ thuật như sau: Thông số cơ bản của DCL PПHД – 35/600
Số lượng Uđm (kV) Iđm (A) INmax (kA) IN10s (kA)
1 35 600 80 12
(Trang 132 – bảng 2.42 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang)
Kiểm tra điều kiện:
Dòng ổn định động: INmax = 80 kA > ixk1 = 0,134 kA Dòng ổn định nhiệt: IN10s = 12 kA≥ IXK1. √ tqđ tnh .đm = IXK1.√ tqđ tnh .đm = 0,08. = 0,004 kA
Vậy DCL đã chọn thỏa mãn các điều kiện
4.4.2.Lựa chọn máy cắt
Điện áp định mức:UđmMC = 22kV.
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Vậy ta chọn máy cắt HVF604 do ABB chế tạo có thông số kĩ thuật như sau: Thông số cơ bản của máy cắt HVF604
Số lượng Uđm (kV) Iđm (A) IN (kA) INmax (kA) IN3s (kA)
1 24 630 25 63 25
(Trang 305 – bảng 5.4 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang)
Kiểm tra điều kiện:
Dòng cắt định mức: Icđm= IN3s= 25 kA >IN1(3) = 0,053 kA Dòng điện ổn định động: INmax = 63 kA > ixk1 = 0,134 kA Dòng ổn định nhiệt: IN3s = 25 kA≥ IXK1.√ tqđ tnh .đm = IXK1. √ tqđ tnh .đm = 0,08.√2,5 3 = 0,073 kA
Công suất cắt: Scđm= .25.24 = 925,63 MVA > S”N = .0,053.22 = 2,02 MVA
Vậy MC đã chọn thỏa mãn các điều kiện.
4.4.3.Chọn chống sét van.
Chống sét van để chống sét lan truyền từ đường dây vào TBA. Điều kiện chọn: UđmCSV ≥ UđmLĐ.
Ta chọn CSV có thông số sau :
Thông số kĩ thuật của CSV 3EA1 Hãng sản
xuất Loại Vật liệu Uđm (kV) Dòng điện phóngđịnh mức (kA) Vật liệu
Siemens 3EA1 Cacbua Silic 24 5 Nhựa
4.5. Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…)
Lựa chọn thiết bị tủ phân phối.
Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 Aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng, làm mát
Sơ đồ tủ phân phối:
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI TÐL1 TÐL2 TÐL3 TÐL4 TCS Aptomat t?ng Aptomat nhánh TPP
4.5.1 Chọn thanh cái tủ phân phối
Dòng điện chạy qua thanh cái: Ilvmax =
Sttnx
√3.Uđm=
148,32
√3.0,4= 214,08 (A)
Chọn thanh cái bằng đồng có Jkt = 2,1 (A/mm2) - Giáo trình cung cấp điện – ĐHCNHN trang 163
Tiết diện kinh tế của thanh cái: Fkt =
214,08
2,1 = 101,94 mm2.
Vậy ta chọn thanh cái cao áp có kích thước 40×5 = 200 ( mm2 ) với các thông số cơ bản: Icp = 700 A; (Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang, bảng 7.2 trang 363)
Kiểm tra dòng điện lâu dài cho phép: k1.k2.Icp ≥ Icb
k1 = 0,95 – thanh dẫn đặt ngang, k2 = 0,96 hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ. Icb = 214,08 A
k1.k2.Icp = 0,95.0,96.700 = 638,4 A ≥ Icb
Kiểm tra ổn định nhiệt: F ≥ α.IN. √tqd(mm2)
Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo: α = 6 với đồng. IN dòng điện ngắn mạch tại điểm 3: I(3)
N3 = 1,91 kA
tqđ là thời gian quy đổi, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch: 2,5s α.IN.√tqd = 6.1,91. √2,5 = 18,12 mm2
Vậy tiết diện thanh dẫn đạt yêu cầu.
Kiểm tra ổn định động:σcp ≥ σtt
Chọn chiều dài một nhịp thanh cái (khoảng cách giữa các sứ của 1 pha) l = 140 cm; khoảng cách giữa các pha a = 60 cm. Ta có:
Momen uốn: M =
Fttl
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI Ftt = 1,76.10-2. l aixk= 1,76.10-2. 140 60 3,24 = 0,13 kG M = 0,13.140 10 = 1,82 kG.cm Momen chống uốn: W = b.h2 6 = = 0,17 cm3 Ứng suất tính toán: σtt = WM= 1,820,17= 10,71 kG/cm2< σcp = 1400kG/cm2với đồng
Vậy điều kiện ổn định động được đảm bảo.
4.5.2 Chọn Aptomat tổng của TPP
Điện áp định mức lưới điện: 0,4 kV Dòng điện làm việc max của lưới điện: Ilvmax =
Sttnx
√3.Uđm=
148,32
√3 .0,4 = 214,08 (A)
Vậy ta chọn Aptomat EA603 – G do Hwa Shih chế tạo có các thông số cơ bản như sau:
Thông số cơ bản của Aptomat tổng TPP EA603 -
G Số cực Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Giá(x10
6 đ/bộ)
3 600 500 25 4,02
(Sổ tay tra cứu và lựa chộn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang, trang 156 – bảng 3.18)
Kiểm tra khả năng làm việc của Aptomat: Với Isc – Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N3. I(3)
N3 = 1,91 kA Vậy Aptomat đã chọn đảm bảo yêu cầu.
4.5.3 Chọn Aptomat các nhánh của TPP
Chọn Aptomat cho tủ chiếu sáng và làm mát:
Itt = Pttlm∧CS √3.cosφtbUđm= 15,99 √3.0,58.0,4= 39,79 A. Chọn Aptomat: EA53
G Số cực Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Giá(x10
3 đ/bộ)
3 600 50 5 350
Kiểm tra theo khả năng cắt: vì đặt tủ chiếu sáng làm mát cạnh củ phân phối chính nên đoạn cáp nên bỏ qua tổng trở đoạn cáp này, lúc này tổng trở ngắn mạch tới thanh cái tủ làm mát chiếu sáng coi bằng ZN3. Vậy dòng ngắn mạch bằng IN3(3) = 1,91 kA. IN> I(3)
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
4.6. Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v. 4.6.1. Chọn máy biến dòng điện
Máy biến dòng (TI) biến các giá trị dòng sơ cấp xoay chiều lớn thành các dòng thứ cấp xoay chiều có trị số nhỏ để phục vụ cho các thiết bị đo lường.
Lựa chọn TI theo các điều kiện: U đm U đmmđ
I đm Icb
Phục vụ cho các thiết bị đo:\ - Ampemet
- Công tơ hữu công - Công tơ vô công
- Các đồng hồ có độ chính xác
Chọn máy biến dòng hình xuyến hạ áp U ≤ 600V, kiểu CT0.6 đặt trên 3 pha đấu sao do Công ty thiết bị đo điện (EMIC) chế tạo có thông số
Dòng sơ cấp (A) Dòng thứcấp (A) chính xác Cấp Dung lượng (VA) Giá 1sp (x106 đ) Số lượng TBA 150 5 0,5 5 0,49 3 Tủ PP 150 5 0,5 5 0,49 3 Tủ ĐL 50 5 0,5 5 0,49 12 CS+LM 50 5 0,5 5 0,49 3 4.6.2. Chọn Ampemet và volmet
- Ampemet dùng để do dòng điện các pha thông qua hệ thống máy biến dòng. Mỗi tủ