Tính ngắn mạch tại đầu cực máy biến áp để chọn dao cắt phụ tải phía đầu nguồn, máy cắt, dao cách ly và chống sét van trong tủ hợp bộ phía cao áp.
32
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Chọn , ta có:
Điện kháng hệ thống: XHT = Đường dây Ng-TBA:
RNg-TBA = r0. L 2= 0,524. 2 245 .10−3 = 0,06 (Ω ¿ XNg-TBA = x0. L2= 0,16. 2245 .10−3 = 0,02 (Ω ¿ Do đó, điện trở ngắn mạch đến điểm N1: ZN1 =√R2Ng−TBA+¿¿ = √0,062 +(242+0,02)2 = 242,02 (Ω ¿
Dòng điện ngắn mạch tại điểm N1:
IN1(3) =
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 =
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 = XB = 100 ZB = √
33
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI RTBA-TPP = r0. L 2= 0,193. 5 2.10−3= 0,48.10-3 (Ω) XTBA-TPP = x0. L 2= 0,0802. 5 2.10−3= 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 +X Ng−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 =
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 =
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 =
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 =
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: Số lượng
1
(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: √ t qđ √ t qđ IN10s = 12 kA≥ IXK1. tnh .đm = IXK1. t nh .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.
Dòng điện định mức:IđmMC≥ Ilvmax = 1,95 (A).
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: Số lượng
(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. 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
Siemens
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:
Sơ đồ tủ phân phối.
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI TPP Aptomat t?ng Aptomat nhánh TÐL1 TÐL2 TÐL3 TÐL4 TCS
4.5.1 Chọn thanh cái tủ phân phối
Dòng điện chạy qua thanh cái:
Sttnx 148,32
Ilvmax = √3 . Uđm = √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 =
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. √t
qd(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 =
37
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI Ftt = 1,76.10-2. M = Momen chống uốn: W = Ứng suất tính toán: σtt = 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 = 214,08 (A)
Vậy ta chọn Aptomat EA603 – G do Hwa Shih chế tạo có các thông số cơ bản như sau:
EA603 - G
(Sổ tay tra cứu và lựa chộn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang, trang 156 – 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 =
Chọn Aptomat:
Kiểm tra theo khả năng cắt: vì đặt tủ chiếu sáng làm mát cạnh củ phân phối
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)N3. Vậy Aptomat đạt yêu cầu.
38
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
TBA Tủ PP Tủ ĐL CS+LM
4.6.2. Chọn Ampemet và volmet
- Ampemet dùng để do dòng điện các pha thông qua hệ thống máy biến dòng. Mỗi tủ chọn 3 ampemet theo tỉ số biến của TI do công ty điện lực Hà Nội chế tạo. - Chọn dùng 1 volmet có kèm theo thiết bị chuyển mạch cho mỗi tủ do công ty điện lực Hà Nội chế tạo
- Thông số kĩ thuật Tên thiết bị Ampemet điện từ Volmet điện từ
4.6.3. Chọn công tơ đo điện năng
Chọn 1 công tơ vô công và một công tơ hữu công cho trạm tủ phân phối do công ty điện lực Hà Nội chế tạo.
Bảng 3.16 Tên thiết bị
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Công tơ hữu công Công tơ vô
công
4.7. Kết luận 4
CHƯƠNG 5
TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ XƯỞNG 5.1. Tổng quan
5.1.1 Ý nghĩa của việc chọn bù công suất phản kháng
Hệ số công suất cosϕ đánh giá phân xưởng dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suất cosϕ với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng.
Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản khág Q. Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong các máy điện xoay chiều, không sinh ra công.
Truyền tải một lượng công suất Q qua dây dẫn và máy biến áp sẽ gây ra tổn thất điện áp, tổn thất điện năng lớn và làm giảm khả năng truyền tải trên các phần tử của mạng điện. Do đó để có lợi về kinh tế kỹ thuật trong lưới điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đưa nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cosϕ làm giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện.
Việc nâng cao hệ số cao sẽ đưa đến các hiệu quả:
- Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện. - Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện.
- Nâng cao khả năng truyền tải năng lượng điện của mạng - Tăng khả năng phát của các máy phát điện.
5.1.2. Công thức tính công suất phản kháng.
Q = U . I .sinφ Trong đó:
Q: Công suất phản kháng (Var) U: Điện áp (V)
I: Dòng điện (A)
φ: Lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t)
5.1.3 Các biện pháp bù công suất phản kháng
- Các biện pháp tự nhiên:
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
- Dựa trên việc sử dụng hợp lý các thiết bị sẵn có như hợp lý hóa quy trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có công suất hợp lý hơn. - Các biện pháp nhân tạo: Dùng các thiết bị có khả năng sinh công suất
phản kháng bằng các thiết bị bù như tụ bù tĩnh.
5.2. Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ sau khi bù đạt 0,9 5.2.1. Xác định dung lượng bù.
Hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng cosφtbnx = 0,83, cần phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cosφ lên đến 0,9.
5.2.2. Tính toán dung lượng bù.
Công thức tính toán: Qb = Ptt (tanφtn – tanφyc)
Hệ số công suất trung bình của nhà xưởng: cosφtb = 0,83; φtb = 33,90o Hệ số công suất yêu cầu đạt được: cosφyc = 0,9; φyc =
25,84o Qbnx =131,21.(tan38,73 – tan25,84) = 41,69 (kVAr)
Chọn tủ bù do Samwha (Hàn Quốc) chế tạo có thông số như sau:
(Bảng 2.5.4 Mục 2.5 Phụ lục TKCCĐ )
SMB-45050KT
5.3. Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
Công suất biểu kiến của nhà xưởng sau khi bù: Snx = 131,21 + j.(88,17-50) = 131,21 + j.38,17 (kVA)
5.4. Kết luận 5
Ta thấy tổng số tiền tiết kiệm được lớn hơn nhiều so với chi phí vận hành, vì vậy việc bù công suất phản kháng là có hiệu quả kinh tế.
CHƯƠNG 6
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN CHO THIẾT BỊ NHÀ XƯỞNG
6.1. Tổng quan
Nối đất an toàn cho các thiết bị trong nhà xưởng thực hiện tương tự như nối đất cho TBA.
Vỏ của các thiết bị trong các nhóm được nối hình tia đến các dây nhánh, các dây nhánh nối tới dây chính chạy trong nhà xưởng tạo thành 1 vòng kín, gọi là vành đai tiếp đất. Lấy 2 điểm của đối xứng nhau qua tâm của vòng kín nối với 2 đỉnh chữa nhật chéo nhau của bãi tiếp địa.
41
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
6.2. Tính toán hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị nhà xưởng
Chọn kim thu sét Stormaster ESE 60 kim thu set Úc bán kính bảo vệ 107m. Stormaster ese 60 được nhập khẩu từ ÚÚ́c, kim thu sét stormaster là sản phẩm của tập đoàn danh tiếng LPI. Đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng về bán kính bảo vệ NFC17-102 của Pháp, kim thu sét ese stormaster là một trong những sản phẩm được ưa chuộng tại thị trường Việt Nam, thuộc phân khúc tầm trung.
Thông Tin Sản Phẩm:
Kim thu sét Stormaster ESE 60. Loại: Stormaster ESE-60. Màu sắc: Bạc.
Hãng sản xuất: LPI Xuất xứ: ÚÚ́c.
Thời gian bảo hành: Bảo hành 12 tháng. Đặc Tính Kỹ Thuật:
Sử dụng lắp đặt hệ cho thống chống sét trực tiếp.
Bán kính bảo vệ: Rp = 107 m theo Tiêu chuẩn NFC 17-102. Công nghệ: Kim thu sét chủ động – phát tia tiên đạo sớm (ESE). Chiều cao cột lắp đặt: 5 mét.
Vật liệu: Anodised Aluminium.
Kich thước bao bì: Dài 344 mm x Đường kính 106 mm. Nhiệt độ sử dụng: Nhiệt độ môi trường.
Lắp đặt: Có khớp nối kim.
Tiêu chuẩn: ISO 9001, ISO 14001, IEEE, IEC, NFC 17-102.
42
BÀI TẬP LỚN MÔN CUNG CẤP ĐIỆN ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Ưu điểm của kim thu sét LPI ese 60
Stormaster ESE 60 Hoạt động theo nguyên lý điện từ phát xạ sớm, kim thu sét của úc Stormaster ESE sở hữu những ưu điểm cải tiến so với hệ thống chống sét cổ điển của Franklin.
Về nguyên lý hoạt động
So với kim thu sét cổ điển, kim thu sét stormaster bổ sung thêm đầu sét phát xạ sớm. Điều này tạo lợi thế về khoảng cách đón dòng điện sét. Đồng thời mở rộng bán kính bảo vệ của kim thu sét.
Nguyên lý cấu tạo của kim thu sét ese nhằm làm giảm hiệu ứng corona. Còn được gọi là hiệu ứng phóng tia lửa hay tiếp đất, tăng cường độ điện trường tại đầu kim thu. Từ đó tăng cường năng lượng kích phát dòng điện từ đầu kim hướng về đám mây giông, tiên đón dòng năng lượng sét đánh xuống.
Về mẫu mã cua kim thu set LPI ese 60
Stormaster ESE 60 co thiết kế vô cùng nhỏ gọn. Chiều dài kim chưa đến một gang tay, trọng lượng chưa đầy 2kg. Màu sắc bắt mắt với lớp vỏ nhôm anod màu vàng óng chống gỉ.
Kim thu sét của úc có cấu tạo gồm 2 bộ phận chính. Phần mũi kim rất nhọn làm nhiệm vụ phóng tia tiên đạo. Phần bầu thân kim chứa bộ phận phát xạ sớm.
Kích thước tinh gọn giúp quá trình lắp đặt kim thu lôi stormaster trở nên đơn giản hơn. Tiết kiệm thời gian và chi phí. Không chỉ vậy còn làm giảm giá thành sản phẩm.
Về bán kính bảo vệ
43