TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ

CHƯƠNG II SƠ ĐỒ ĐẤU ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG TRẠM BIẾN ÁP

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ

Tính toán ngắn mạch để xác định trị số dòng điện ngắn mạch nhằm kiểm tra thiết bị đã chọn. Vì yêu cầu tính các dòng ngắn mạch để kiểm tra khí cụ điện đã chọn nên ta sẽ chọn các điểm ngắn mạch như hình vẽ.

Hình 3.1 sơ đồ vị trí điểm ngắn mạch.

Chọn điểm ngắn mạch:

Để kiểm tra các thiết bị phía cao áp ta chọn điểm ngắn mạch N1.

Để kiểm tra các thiết bị điện phía hạ áp 0,4kV ta chọn điểm ngắn mạch : N2 – Kiểm tra cáp hạ thế lộ tổng và áptômát tổn

N3 – Kiểm tra các áptômát nhánh và cáp của lộ phụ tải.

Giả thiết ngắn mạch xảy ra là dạng ngắn mạch 3 pha đối xứng và coi nguồn có công suất vô cùng lớn. Vì trạm biến áp được coi là ở xa nguồn, nên khi tính toán ngắn mạch ta có thể xem: IN = I" = I.

Điện kháng của hệ thống có thể được tính gần đúng qua công suất ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn: SN = 630 MVA.

Đường dây 22kV trên không cấp điện cho trạm biến áp sử dụng dây dẫn loại AC-16 có chiều dài 10km .

Dây AC-16 có r0 = 0,27 (Ω/km) ; x0 = 0,423 (Ω/km) Điện trở đường dây : RD = ro.l = 0,27.10 = 2,7 () Điện kháng đường dây : XD = xo.l = 0,423.10 = 4,23 () 3.1.1Tính toán ngắn mạch phía cao áp.

Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại điểm N1 :

Ta có : Utb = 1,05Uđm = 23kV Điện kháng của hệ thống là:

2 2

tb HT

N

U 23

X 0,84 ( )

S 630

   

Tổng trở của đường dây 22kV cấp điện cho TBA:

ZD 2, 7 4, 23j ( ) 

Vậy tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 là:

Z1  R . X21  21  2, 72 (0,844, 23)2 5,74( ) Dòng ngắn mạch tại điểm N1là :

N1 tb

1

U 23

I 2,31 (kA)

3.Z 3.5, 74

  

Dòng điện xung kích là:

ixk1 = 1,8. 2 . IN1 = 1,8. 2 . 2,31 = 5,89 (kA) 3.1.2 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4kV :

Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp, ta có thể coi MBA hạ áp là nguồn (vì được nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn), vì vậy điện áp phía hạ áp không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch, do vậy ta có: IN = I" = I.

Sơ đồ thay thế như sau :

Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 : Tổng trở của Máy Biến Áp:

2 6 2 4

n dm n dm

B 2

dm dm

2 6 2 4

2

P .U .10 U %.U .10

Z j

S S

8, 4.0, 4 .10 4.0, 4 .10

j 3,386 j10,159 (m )

630 630

  

    

Tổng trở của cáp nối từ máy biến áp ra tủ hạ áp : ZC = RC + j XC

Cáp nối từ máy biến áp ra tủ hạ áp có : r0 = 0,0754(m/m), x0 = 0,06(m/m) Giả sử cáp có chiều dài là 2m ta được :

ZC = 0,0754.2 + j0,6.2 = 0,151 + j0,12 (m) Tổng trở của áp tô mát là:

ZAT = 0,12 + j 0,094 (m).

Do đó ta có tổng trở tính tới điểm N2:

ZΣ2 = ZB + ZC + ZAT = (3,86+ j10,159) +(0,151+ j0,12) + (0,12 + j0,094) = 4,131 +j10,373 (mΩ)

Do đó dòng điện ngắn mạch tại điểm N2:

dm 3

N2 2 2

2

U 0, 4

I .10 20, 684(kA)

Z . 3 3. (4,131 10,373 )

  



Dòng điện xung kích tính toán điểm ngắn mạch N2:

Ixk2  2.k .Ixk N 2  2.1,3.20, 68438, 027 (kA) Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 :

Ta có tổng trở thanh cái hạ thế kích thước 30x4 (mm)

LTC = 0,6m ; r0 = 0,167 (m/m) ; x0 = 0,206 (m/m) ZTC = ( 0,167 + j 0,206 ). 0,6 = 0,1 + 0,124j (m).

Tổng trở của áp tô mát nhánh là:

ZAN = 0,36 + 0,28j (m) Do đó ta có tổng trở tính tới điểm N3:

ZΣ3 = ZΣ2 + ZTC + ZAN = (4,131+ j10,373) +(0,1+ j0,124) + (0,36 + j0,28) = 4,591 + j10,777 (mΩ)

Do đó dòng điện ngắn mạch tại điểm N3:

dm 3

N3 2 2

2

U 0, 4

I .10 19, 715(kA)

Z . 3 3. (4,591 10, 777 )

  



Dòng điện xung kích tính toán điểm ngắn mạch N3:

Ixk3  2.k .Ixk N3  2.1,3.19,71536, 245(kA)

3.2. Kiểm tra các thiết bị, khí cụ điện đã chọn .

a) Kiểm tra cầu dao phụ tải NPS 24 B1-K4J2 - 24kV : Điều kiện kiểm tra:

+ UđmCD = 24 (kV) > Uđm mang = 22 (kV) + IđmCD = 400 (A) > ICb =21,4932 (A) + IđmN-3s = 10 (kA) > IN = 2,31 (kA) + IđmCắt = 40 (kA) > IN1 = 5,89 (kA)  thoả mãn điều kiện.

b) Kiểm tra cầu chì tự rơi C730-211PB- 24kV : Điều kiện kiểm tra:

+ UđmCC = 24 (kV) > Uđm mạng = 22 (kV) + IđmCC = 27 (A) > ICb =21,4932(A) + IđmCắt = 100 (kA) > IN1 = 5,89 (kA)  thoả mãn điều kiện.

c) Kiểm tra sứ đỡ cao áp Sứ 0WH-35-2000:

Điều kiện kiểm tra:

+ UđmSứ =35 (kV) > Uđm mạng = 22 (kV) + Ftt  FCP

Trong đó: + FCP = 0,6. FPh = 0,6. 2000 = 1200 (kG) + Ftt = 1,76. 10-2. l 2xk1

a.i

Với cấp điện áp 6  35kV thì: l = 80  200 cm ; a = 30  100 cm T a chọn: l = 1,20 m ; a = 0,6 m.

 F =1,76.10 .tt -2 L.i =1,76.10 .2xk -2 1,25,89 =1,221(kG)2

a 0,6

Ta thấy: FCP = 1200 (kG) > Ftt = 1,221 (kG)  Đạt yêu cầu.

d) Kiểm tra thanh cái hạ áp :

Kiểm tra thanh cái 0,4kV theo điều kiện ổn định động:

 = M

W  cp

Trong đó: + M : Là mô men uốn tính toán

+ W : Là mô men chống uốn của thanh dẫn Ta có:

M = F .ltt

10 = 1,76. 10-8. l 2xkN 2 1 .i .

a 10 (kG/cm) Với:

a = 15 cm : Là khoảng cách giữa các pha.

ixkN2 =38,027 (kA).

 2 50 2 50

M 1 , 76. 10 . .38, 027 . 424,175(kG.cm)

15 10

  

2 2

b.h 0, 4.3 3

W 0, 6(cm )

6 6

  

  = M

W = 424,175

0, 6 = 706,959 (kG/cm2)

Mà thanh cái hạ áp bằng đồng 30x4 mm, có: cp = 1400 kG/cm2.

  = M

W = 706,959 (kG/cm2 ) < cp= 1400 (kG/cm2 ) Đạt yêu cầu.

e) Kiểm tra Aptomat tổng 1200AF:

Điều kiện kiểm tra:

+ UđmA =690 (V) > Uđm mạng

+ IđmA =1200 (A)  Ilv max =1182,13 (A) + ICđmA =45(kA)  IN2 = 38,027 (kA)  Đạt yêu cầu.

f) Kiểm tra Aptomat nhánh NS400L-400:

Điều kiện kiểm tra:

+ UđmA =690 (V) > Uđm mạng

+ IđmA = 400 (A)  Ilv max = 303,11 (A) + ICđmA =50 (kA)  IN3 = 36,245 (kA)  Đạt yêu cầu.