CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN
5.3. CHỌN THANH CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT
Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp ba pha hai cuộn dây. Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh góp cứng nhằm giảm kích thước và khoảng cách giữa các pha.
5.3.1 Chọn loại và tiết diện
Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là cp = 70oC, nhiệt độ môi trường xung quanh là 0 = 35oC và nhiệt độ chuẩn là ch = 250C. Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là :
70 35
0,882 70 25
cp o hc
cp ch
K
Tiết diện của thanh dẫn cứng được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép:
Ilvcb Icp.Khc
SVTH: Mạc Văn Mạo – Đ4H3 Trang 46 Do đó ta có : cp cb
hc
I 4, 33
I 4, 9093
k 0,882
= 4909,3kA.
Ta biết rằng khi dòng nhỏ thì có thể dùng thanh dẫn cứng hình chữ nhật, nhưng khi dòng điện trên 3000 (A) thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời cũng là tăng khả năng làm mát cho chúng.
Như vậy ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng, có tiết diện hình máng như hình vẽ, quét sơn và có các thông số như ở bảng sau:
Bảng 5.3 Bảng chọn thanh dẫn cứng Kích thước (mm) Tiết
diện 1 cực
mm2
Mô men trở kháng (cm3)
Mô men quán tính (cm4)
Icp
cả 2 thanh H b c R (A)
1 thanh 2 thanh 1 thanh 2 thanh Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo
150 65 7 10 1785 74 14,7 167 560 68 1260 7000
Hình 5.1 Thanh dẫn hình máng 5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch.
Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép Icp> 1000 A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
Với cấp điện áp 10,5kV, lấy khoảng cách giữa các pha là a = 60 cm, khoảng cách giữa 2 sứ L = 120 cm.
Xác định lực tác dụng lên một nhịp thanh dẫn.
SVTH: Mạc Văn Mạo – Đ4H3 Trang 47
8 2 8 3 2
tt xk
F 1,76.10 . .i 1,76.10 .120.(53,456.10 ) 100,586
a 60
L
kG
Mômen uốn tác dụng lên một nhịp thanh dẫn.
. 100,586.100
1005,86
10 10
F L
M kG.cm
Ứng suất do lực điện động giữa các pha là:
1 = 1
yoyo
M
W = 1005,86 6, 023
167 kG/cm2
tt<cpCu = 1400 kG/cm2 nên điều kiện này được thoả mãn.
Xác định khoảng cách L1 giữa các miếng đệm:
Lực tác dụng lên 1 cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng pha gây ra:
f2 = 0,51.1
h .ixk2.khd.10-2KG/cm = 0,51. 1
15.(53,456)2.1.10-2= 0,972kG/cm
Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra :
2 = 2
yy
M
W = f .l2 2 0,972.120 0, 661 12.Wyy 12.14, 7
KG/cm2
- Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là :
cpCu 1 + 2 hay 2 ≤ cpCu - 1
l2 yy cp 1
2
12.W .( )
f
Cu
Với thanh dẫn đồng cpCu = 1400 kG/cm2. Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là:
l2max= 12.14,7.(1400 -6,023)
409,15
1, 4689 cm
Giá trị này lớn hơn khoảng cách của khoảng vượt l = 120 cm. Do đó chỉ cần đặt miếng đệm tại hai đầu sứ mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động.
SVTH: Mạc Văn Mạo – Đ4H3 Trang 48 5.3.3 .Kiểm tra ổn định động có xét đến ngắn mạch
Tần số dao động riêng của thanh dẫn được xác định theo biểu thức
6 2
. .10
3,56
.
o o
y y r
f E J
L S
Trong đó : - L : Độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ , L =120 cm.
- E : Mô men đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, ECu= 1,1.106 kG/cm2 -
0 0
y y
J : Mô men quán tính đối với y0- y0,
0 0
y y
J = 1260 cm4. - S : Tiết diện ngang của thanh dẫn, S = 2.17,85 = 35,7 cm2 - : Khối lượng riêng của vật liệu thanh dẫn Cu = 8,93 kg/cm3. Do đó ta có :
6 6
r 2
3,56 1,1.10 .1260.10
f 120 2.17,85.8,93 528 Hz
Giá trị này nằm ngoài khoảng tần số cộng hưởng = (4555) Hz và 2 = (90110) Hz.Vì vậy, thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động thanh dẫn.
5.3.4 Chọn sứ đỡ
Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện sau:
Loại sứ: Sứ đặt trong nhà.
Điện áp: USđm UđMPĐ = 10,5 kV
Điều kiện ổn định động.
Ta chọn sứ O- 20- 2000KB- Y3có:
Bảng 5.4 Thông số sư đỡ
Loại sứ
Điện áp định mức (kV)
Điện áp duy trì ở trạng thái khô
(kV)
Lực phá hoại nhỏ nhất Fph
(kG)
Chiều cao H (mm)
O- 20- 2000KB- Y3. 10 47 2000 206
Kiểm tra ổn định động:
SVTH: Mạc Văn Mạo – Đ4H3 Trang 49 Sứ được chọn cần thoả mãn điều kiện :F’tt 0,6.Fph
Trong đó: Fph- Lực phá hoại cho phép của sứ.
F’tt- Lực động điện đặt trên đầu sứ khi có ngắn mạch: F’tt = F1H' H
Với : F1= Ftt – Lực động điện tác động lên thanh dẫn khi có ngắn mạch . H – Chiều cao của sứ.
H’ – Chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn.
Thanh dẫn đã chọn có chiều cao h = 206 mm Do đó: H’ = 206 + 150
2 = 281 mm Suy ra : F’tt = Ftt.H'
H = 152,07.281
206= 207,44 (kG)
Fcp = 0,6.Fph = 0,6.2000 = 1200 (kG) >207,44 (kG) = F’tt Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động.
Hình 5.2 Sứ đỡ thanh dẫn cứng