Dòng điện cưỡng bức ở cấp này là Icb=1,07 kA 1,07
Icp 0,88> =1,22 kA
Tra bảng trang 293 (sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp), ta chọn dây AC-750/93 có tiết diện 750 mm2, đường kính d=37,7 mm, bố trí dây dẫn các pha đặt trên mặt phẳng nằm ngang, khoảng cách giữa các pha là D=400 cm, dòng điện cho phép của một sợi là: Icp=1220 A.
5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
Vì dây dẫn đã chọn ở mạch 220 kV và 110 kV có Icp=1220 A > 1000 A nên dây dẫn ở mạch này ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang
Điều kiện kiểm tra vầng quang là: Uvq > Uđmmạng
Trong đó Uvq: là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang Trường hợp dây dẫn ba pha bố trí trên đỉnh tam giác đều thì:
D Uvq 84 m r lg
r = × × × Trong đó:
m: Hệ số có xét đến độ nhẵn của bề mặt dây dẫn, với dây AC ta lấy hệ số m=0,85
D: Khoảng cách trung bình giữa các pha của dây dẫn r: bán kính đẳng trị của dây dẫn một pha
Trường hợp dây dẫn ba pha đặt trên cùng mặt phẳng thì Uvq cũng được tính theo công thức trên với pha giữa thì giảm 4% (Uvqg=0,96Uvq), với pha bên thì tăng 6% (Uvqb=1,06Uvq).
1) Mạch điện áp 220 kV.
Dây AC-700/86 có tiết diện chuẩn là F=700 mm2, có: r = 1,81 cm; D = 500 cm
Do ba pha đặt trên mặt phẳng ngang nên ta chỉ cần tính điện áp vầng quang tới hạn của pha giữa. Điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí ba pha trên mặt phẳng ngang.
Uvq=0,96×84×0,85×1,81×lg500
1,81=302,88 kV
Vì Uvq=302,88 kV > Uđmmạng=230 kV, thỏa mãn điều kiện phát sinh vầng quang nên ta chọn dây dẫn có tiết diện AC-700/86 có r=1,81 cm
2) Mạch điện áp 110 kV.
Dây AC-750/93 có tiết diện chuẩn là F=750 mm2, có: r = 1,89 cm; D = 400 cm
Do ba pha đặt trên mặt phẳng ngang nên ta chỉ cần tính điện áp vầng quang tới hạn của pha giữa. Điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí ba pha trên mặt phẳng ngang.
Uvq=0,96×84×0,85×1,89×lg1,89 =301,28 kV 400
Vì Uvq=301,28 kV > Uđmmạng=115 kV, tức thỏa mãn điều kiện phát sinh vầng quang.
Bảng 5.3 Bảng thông số kỹ thuật của các dây dẫn đã chọn.
Uđm
kV Mạchđiện Số sợi1 pha
Tiết diện chuẩn Nhôm/thép Tiết diện mm đường kính mm Icp A Nhôm Thép Dây dẫn lõi thép 220 Cao áp 1 700/86 687,0 85,9 36,2 12 1220 110 Trung áp 1 750/93 748,0 93,2 37,7 12,5 1220
5.5. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện
Máy biến điện áp được chọn theo điều kiện: - Điện áp: UđmBU ≥ Uđmmạng
- Cấp chính xác: phù hợp với yêu cầu của các dụng cụ đo - Công suất định mức: S2đmBU ≥ S2
- Tổn thất điện áp: ∆ ≤ ∆U Ucp
+Trong đó phụ tải thứ cấp S2 được xác định như sau:
2 2
S2= ∑( P )dc + ∑( Q )dc Pdc
∑ và Qdc∑ là tổng công suất tác dụng và công suất phản kháng của các dụng cụ đo, xác định dựa trên sơ đồ nối dây của các dụng cụ đo vào thứ cấp của máy biến điện áp.
Máy biến dòng điện được chọn theo các điều kiện sau: - Điện áp: UđmBI ≥ Uđmmạng
- Dòng điện: IđmBI ≥ Ilvcb - Phụ tải: Z2đmBI ≥ Z2
- Ổn định động: 2 k× ldd×IdmSC≥ixk
- Ổn định nhiệt: (knh×I1đm)2×tnh ≥ BN
Đối với máy biến dòng, ngoài các điều kiện chọn trên ta cần phải chú ý đến cấp chính xác, vì ứng với mỗi cấp chính xác đều có phụ tải thứ cấp nhất định. Tổng
trở thứ cấp của máy biến dòng bao gồm tổng phụ tải các dụng cụ đo Z∑dcvà tổng trở dây dẫn.
nối từ thứ cấp máy biến dòng đến dụng cụ đo Zdd Z2=Z∑dc+ Zdd
Biến dòng điện đặt trên cả ba pha, mắc hình sao, cách đấu nối BI:
5.5.1. Cấp điện áp 220 kV1) Máy biến điện áp 1) Máy biến điện áp
Tại cấp điện áp 220 kV, mục đích chính của biến điện áp là dùng cho đo lường, bảo vệ role và tự động hoá. Nên ta chọn biến điện áp loại 3xHKΦ-220-58 một pha, nối dây theo sơ đồ có các thông số kỹ thuật sau:
- Cấp điện áp: 220 kV
- Điện áp định mức: 220000 100 1003 3 3 V - Cấp chính xác: 1
- Công suất định mức: 600 VA
2) Máy biến dòng điện
Tại cấp điện áp 220 kV, mục đích chính của biến dòng điện là dùng cho đo lường, bảo vệ role và tự động hoá. Nên ta chọn biến điện áp loại TΦH-220–3T, có các thông số kỹ thuật sau:
- Dòng định mức: IđmSC/IđmTC = 1000/5 A. - Cấp chính xác 0,5 ứng với phụ tải định mức 2 Ω. a b c A B C Hình 5.4 Y0/Y0/
5.5.2. Cấp điện áp 110 kV1) Máy biến điện áp 1) Máy biến điện áp
Tại cấp điện áp 110 kV, mục đích chính của biến điện áp là dùng cho đo lường, bảo vệ role và tự động hoá. Nên ta chọn biến điện áp loại 3xHKΦ-110-58 một pha, nối dây theo sơ đồ có các thông số kỹ thuật sau:
- Cấp điện áp: 110 kV
- Điện áp định mức: 110000 100 1003 3 3 V - Cấp chính xác: 1
- Công suất định mức: 600 VA
2) Máy biến dòng điện
Tại cấp điện áp 110 kV, mục đích chính của biến dòng điện là dùng cho đo lường, bảo vệ role và tự động hoá. Nên ta chọn biến điện áp loại TΦH-110M, có các thông số kỹ thuật sau:
- Dòng định mức: IđmSC/IđmTC = 1200/5 A.
- Cấp chính xác 0,5 ứng với phụ tải định mức 0,8 Ω. - Bội số ổn định động: kd = 75.
- Điều kiện ổn định động:
2 k× d×IdmSC = 2 75 1,2 127,28kA i× × = > xk =45,44kA
Vì máy biến dòng có dòng điện sơ cấp lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
5.5.3. Mạch máy phát
Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI
1) Chọn máy biến điện áp
Dụng cụ phía thứ cấp dùng công tắc tơ nên ta dùng hai máy biến điện áp một pha kiểu V/V: 2×HOM-20
* Kiểm tra máy biến điện áp:
Phụ tải của máy biến điện áp được phân bố đều cho cả hai cách bố trí đồng hồ phía thứ cấp như bảng 5.4 A A A A B C MC W VAr W Wh VArh F V f a b c Hình 5.5
Bảng 5.4 Tên đồng hồ Ký hiệu Cấp chính xác Phụ tải biến điện áp AB Phụ tải biến điện áp BC VA W VA W Vôn kế - 335 1,5 2 - - - Oát kế Д - 335 1,5 1,5 - 1,5 - Oát kế phản kháng Д - 335 1,5 1,5 - 1,5 - Oát kế tự ghi H - 348 1,5 10 - 10 - Tần số kế M - 1756 1,5 - - 5 - Công tơ tác dụng И - 675 1,0 - 3 - 3 Côngtơ phảng kháng И - 673M 2,0 - 3 - 3 Tổng 15 6 18 6
Tính toán phụ tải của các máy biến điện áp:
Xem như bỏ qua công suất phản kháng cuộn áp của công tơ tác dụng và công tơ phản kháng: cosϕ=1; Pct=Sct
Phụ tải biến điện áp AB
SAB=S∑+Sct=15+ 6 =21 VA Phụ tải biến điện áp BC
SAB=S∑+Sct=18+6 =24 VA Vì SđmBA=75 VA > Sdcmax=24 VA
Vậy ta chọn hai máy biến điện áp loại 2×HOM-20, có các thông số kỹ thuật sau:
Cấp chính xác: 0,5
SđmBA=75 VA; Uđm=18 kV; UđmSC=18000 V UđmTC=100 V
* Chọn dây dẫn nối từ máy biến điện áp đến đồng hồ đo:
Đối với máy biến điện áp tiết diện dây dẫn được chọn sao cho tổn thất điện áp trên nó không lớn hơn 0,5% điện áp định mức sơ cấp và theo độ bền cơ học, tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đối với dây dẫn đồng là 1,5 mm2 và đối với dây dẫn nhôm là 2,5 mm2.
Sab 21 3 Ia 0,364 Uab 100 × = = = A Sbc 24 3 Ic Ubc 100 0,416 × = = = A Vì Ia < Ic nên ta tính với Ic Do đó: Ib= 3 I× =c 3 0,416 0,72× = A Tổn thất điện áp trên dây dẫn:
U (Ic bI ) ρ×F
∆ = + × l
Theo điều kiện về tổn thất điện áp: ∆U%≤0,5%. Ta có: (Ic I )b 0,5% F ρ× + × l ≤ F (Ic I )b 0,5 ρ× ⇒ ≥ + × l
Giả sử khoảng cách từ biến điện áp đến đồng hồ đo là l = 50 m Chọn dây dẫn đồng có: ρ =0,0175 mm / mΩ 2
Do đó: F≥(0,416 0,72) 0,0175 50+ 0,5× × =1,988
mm2
Theo tiêu chuẩn độ bền cơ học của dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết diện F = 4 mm2
2) Chọn máy biến dòng diện
Biến dòng điện được đặt trên cả ba pha, mắc theo sơ đồ hình sao. Máy biến dòng điện được chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Cấp chính xác: Phụ tải của biến dòng điện là công tơ nên cấp chính xác phải chọn là 0,5.
- Điện áp định mức: UđmBI ≥ Uđm=18 kV - Dòng điện định mức: IđmSC ≥ Ilvcb=5,944 kA
Z∑dc: Tổng phụ tải dụng cụ đo
Zdd: Tổng trở dây dẫn nối biến dòng điện với dụng cụ đo.
Ngoài ra máy biến dòng điện còn phải thỏa mãn các điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt khi có ngắn mạch.
Như vậy ta chọn biến dòng kiểu thanh dẫn loại TШΛ-20-1, có các thông số kỹ thuật sau: - Điện áp định mức: UBIdm = 20 kV; - Dòng định mức sơ cấp: Iđmsc = 6000 A - Dòng định mức thứ cấp: Iđmtc = 5 A - Cấp chính xác: 0,5 - Phụ tải định mức: 1,2 Ω
Theo sơ đồ hình 5.5 công suất các cuộn dây máy biến dòng được phân bố như bảng 5.5
Bảng 5.5
Tên đồng hồ Ký hiệu Phụ tải VA
Pha A Pha B Pha C
Ampe kế -335 0,5 0,5 0,5 Oát kế tác dụng Д - 335 0,5 0 0,5 Oát kế phản kháng Д - 335 0,5 0 0,5 Oát kế tự ghi H-348 10 0 10 Công tơ tác dụng Д - 675 2,5 0 2,5 Công tơ phảnkháng ИT - 673M 2,5 2,5 2,5 Tổng 16,5 3 16,5
* Chọn dây dẫn nối từ biến dòng đến đồng hồ đo:
Pha A và pha C mang tải nhiều nhất: S = 16,5 VA Tổng trở dụng cụ đo mắc vào các pha này:
S 16,5
Z dc 2 2 0,66
Idmtc 5
= = = Ω
Σ
Từ điều kiện: Z2 = Z∑dc + Zdd ≤ ZđmBI
⇒Zdd ≤ ZBIdm - Z∑dc . tt Z Z dmBI dc F ρ ⇒ l ≤ − Σ
F ZdmBI Z dc ρ× ⇒ ≥ − Σl Trong đó:
F: tiết diện dây dẫn từ biến dòng đến các dụng cụ đo lường. ρ: điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn.
l: chiều dài của dây dẫn từ biến dòng đến các dụng cụ đo. Giả sử khoảng cách từ máy biến dòng đến dụng cụ đo là l=50 m. Chọn dây dẫn đồng có: ρ =0,0175 mm / mΩ 2
Do đó: F≥=50 0,01751,2 0,66× =1,62mm2
− .
Theo tiêu chuẩn độ bền cơ học của dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết diện F = 4 mm2.
* Kiểm tra ổn định động của máy biến dòng điện:
Máy biến dòng điện kiểu TШΛ-20-1 có sơ cấp là thanh dẫn, nên được quyết định bởi ổn định động của thanh dẫn. Do vậy không cần kiểm tra ổn định động của máy biến dòng điện.
* Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch:
Dòng điện định mức sơ cấp của máy biến dòng lớn hơn 1000 A, nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt của máy biến dòng.
5.6. Chọn chống sét van
Thiết bị chống sét van là thiết bị được ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ quá điện áp khí quyển. Khi xuất hiện quá điện áp nó sẽ phóng điện trước làm giảm trị số quá điện áp đặt lên cách điện của thiết bị và khi hết quá điện áp sẽ tự động dập tắt hồ quang của dòng điện xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường. Ta chọn chống sét van cho các thanh góp và các mạch phía 110 kV, 220 kV và trung tính máy biến áp.
mà còn gây nên phóng điện trên cách điện đường dây.Các chống sét van này được chọn theo điện áp định mức của mạng điện.
Trên thanh góp 220 kV ta chọn chống sét van loại PBC- 220 có điện áp định mức Udm = 220 kV đặt trên cả ba pha.
Trên thanh góp 110 kV ta chọn chống sét van loại PBC- 110 có điện áp định mức Udm = 110 kV đặt trên cả ba pha.
Hình 5.6
5.6.2. Chọn chống sét cho máy biến áp 1) Chống sét cho máy biến áp tự ngẫu
Các máy biến áp tự ngẫu có liên hệ về điện giữa cuộn cao và trung áp nên sóng quá điện áp có thể truyền từ cao sang trung và ngược lại. Vì vậy ở các đầu ra cao áp và trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt các chống sét van.
Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC- 220 có điện áp định mức U = 220 kV, đặt ở cả ba pha.
Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC- 110 có điện áp định mức U = 110 kV, đặt ở cả ba pha.
Hình 5.7
2) Chống sét van cho máy biến áp hai dây quấn
220 kV PBC- 220 SHT 110 kV PBC- 110 ST PBC- 110 PBC- 220
Như trên, trên thanh góp 110 kV đã đặt chống sét van nhưng đôi khi có những dòng sét có biên độ lớn truyền vào trạm. Điện áp còn dư lại truyền tới cuộn dây của máy biến áp, điện áp này có thể phá hỏng cách điện cuộn dây, đặc biệt là phần cách điện ở gần trung tính nếu trung tính cách điện. Vậy tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí một chống sét van. Tuy nhiên, do điện cảm của cuộn dây máy biến áp, biên độ dòng sét khi tới điểm trung tính sẽ giảm một phần. Do đó, chống sét van đặt ở trung tính được chọn có điện áp định mức giảm một cấp. Phía cao 110 kV chọn chống sét van PBC - 110. Phía trung tính của máy biến áp chọn PBC - 35 có Uđm = 35 kV.
Hình 5.8
5.7. Chọn các thiết bị cho phụ tải địa phương.
Theo nhiệm vụ thiết kế, cho phụ tải địa phương gồm có: Pmax=15 MW; Uđm=6 kV; cosϕ=0,85
3 đường dấy cáp kép × 3 MW × 3km 3 đường dấy cáp đơn × 2 MW × 3 km.
Phụ tải địa phương được lấy từ phía hạ áp của hai máy biến áp tự ngẫu. Qua hai máy biến áp địa phương B1 và B2.
Sơ đồ nối dây phụ tải địa phương như hình 5.9
~ ~ 8BK41 8BK41 8BK41 8BK41 G1 G2 8DA10 8DA10 8DA10 8DA10 8DA10 8DA10 1 20 m m 2 1 20 m m 2 3 đường dây cáp kép + 3 đường dây cáp đơn
N6 8DA10
B2 B1
5.7.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương.
Theo yêu cầu thiết kế phụ tải cấp địa phương có: Pmax=17,65 MW; cosϕ=0,85
Phụ tải địa phương gồm:
3 đường dây cáp kép có: Pk=3 MW 3 đường dây cáp đơn có: Pđ=2 MW
Tiết diện cáp được chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế Jkt Ilvbt
Scap J= kt
Trong đó: Ilvbt dòng làm việc bình thường.
+ Các đường cáp đơn có dòng làm việc bình thường: Ilvbtđ =
Pd 2
0,226 3 cos Udm = 3 0,85 6=
× ϕ× × × kA
+ Các đường cáp kép có dòng làm việc bình thường: Ilvbtk =
Pk 3
0,170 2 3 cos Udm =2 3 0,85 6 =
× × ϕ× × × × kA
Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại 24 (S T )i i 0 Tmax 365 Smax × ∑ = × 10,59 8 17,65 4 15 2 15,88 4 11,47 6 365 6569h 5000h 17,65