Chọn thanh góp và thanh dẫn mềm

Trong nhà máy điện đối với cấp điện áp 35 kV trở lên, thanh dẫn mềm được dùng làm thanh góp và thanh dẫn nối các máy biến áp chính với hệ thống thanh góp. Các thanh dẫn và thanh góp trong nhà máy điện và trạm biến áp thường có chiều dài không lớn nên chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng lâu dài.

Khi đó thanh dẫn chọn phải thỏa mãn điều kiện: Icp Ilvcb/khc

0 C.

0

0đm = 25 C

- Ilvcb : dòng điện làm việc cưỡng bức của dây dẫn.

Giả sử nhiệt độ môi trường thực tế:0 = 350C Ta có: khc = cp0

cp0dm =

70   35

70 25 = 0,882 5.3.1. Chọn tiết diện

a. Mạch điện áp 220 kV

Dòng làm việc cưỡng bức của mạch 220 kV: Ilvcb = 0,385 kA Dây dẫn chọn phải thỏa mãn điều kiện: Icp I lvcb

k hc

0,385 0,882

Từ đú ta chọn thanh gúp và thanh dẫn mềm loại dõy nhụm lừi thộp có các thông số ghi trong bảng sau:

83 - khc: hệ số hiệu chỉnh, dây nhôm trần có:cp 70 C ;0đm = 25

- Icp: dòng làm việc cho phép của dây dẫn trong điều kiệncp 70 C ;

 0, 437 kA

Các thanh dẫn được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang.

b. Mạch điện áp 110 kV

Dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch 110kV: Ilvcb = 0,649 kA I 0,649

k hc 0,882

Từ đú ta chọn thanh gúp và thanh dẫn mềm loại dõy nhụm lừi thộp có các thông số ghi trong bảng sau:

Các thanh dẫn được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang.

5.3.2. Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang a. Mạch điện áp 220 kV

Các dây được sắp xếp trong cùng mặt phẳng nằm ngang.

Điều kiện tránh phát sinh vầng quang khi làm việc bình thường: Uvq

 Uđm (1)

Với Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang của dây dẫn 3 pha đặt trên các đỉnh

của một tam giác đều, khi thời tiết khô ráo, sáng sủa, nhiệt độ môi

0

xác định bởi biểu thức như sau:

Uvq = 84. m. r. lg D r Trong đó:

- m: Hệ số có xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn.

84 Tiết diện

chuẩn Nhôm/th

ép

Tiết diện, mm 2 Đường kính, mm dòng điện cho phép

I cp (A) Nhụm Thộp Dõy dẫn Lừi thộp

400/22 394 22 26,6 6 835

Tiết diện chuẩn Nhôm/th

ép

Tiết diện, mm 2 Đường kính, mm dòng điện cho phép

I cp (A) Nhụm Thộp Dõy dẫn Lừi thộp

240/32 244 31,7 21,6 7,2 610

trường xung quanh0 = 25 C và áp suất khí quyển p =760mmHg được Dây dẫn chọn phải thỏa mãn điều kiện: Icp lvcb 0,736 kA

m = 0,87 ( sử dụng dây vặn xoắn ).

- r : Bán kính của dây dẫn; r = d 21,6 2 2 cm

- D: Khoảng cách giữa các pha của dây dẫn, chọn D = 500 cm.

Thay vào công thức trên ta có:

Uvq = 84. m. r. lg D = 84. 0,87.1,08. lg 500

1,08 = 224,551 kV Vì các dây dẫn được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang nên điện áp tới hạn phát sinh vầng quang của pha bên tăng lên 6% và của pha giữa giảm đi 4% nên ta chỉ cần xét điện áp tới hạn phát sinh vầng quang của pha giữa.

Uvq(pha giữa) = 0,96 . Uvq = 0,96. 224,551 = 215,569 kV < Uđm

= 242 kV

Do đó dây dẫn AC - 240/32 đã chọn không thoả mãn điều kiện (1).

Ta nâng tiết diện dây lên một cấp, chọn dây AC - 300/39 với các thông số ghi trong bảng sau:

Bán kính của dây dẫn: r = d 24 2 2

Từ đó ta có: Uvq = 84.m.r.lg. D = 84.0,87.1,2.lg 500

1, 2 = 229,745 kV Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang của pha giữa là:

Uvq(pha giữa) = 0,96 . Uvq = 0,96. 229,745 = 220,555 kV <

Uđm = 242 kV

Như vậy thanh dẫn đã chọn không thoả mãn điều kiện vầng quang.

Ta nâng tiết diện dây lên thêm một cấp, chọn dây AC - 400/51 với các thông số ghi trong bảng sau:

85 Tiết diện

chuẩn Nhôm/th

ép

Tiết diện, mm 2 Đường kính, mm dòng điện cho phép

I cp (A) Nhụm Thộp Dõy dẫn Lừi thộp

300/39 301 38 24 8 690

 10,8 mm = 1,08

 12 mm = 1,2 cm.

Bán kính dây dẫn: r = d 27,5 2 2

Từ đó ta có: Uvq = 84.m.r.lg. D = 84.0,87.1,375.lg 500

1,375 = 257,309 kV

Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang của pha giữa là:

Uvq(pha giữa) = 0,96 . Uvq = 0,96. 257,309 = 247,017 kV >

Uđm = 242 kV

Vậy dây AC - 400/51 đã chọn thoả mãn điều kiện không phát sinh vầng quang khi làm việc bình thường.

b. Mạch điện áp 110 kV

Các dây được sắp xếp trong cùng mặt phẳng nằm ngang.

Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang được xác định như sau: Uvq = 84 .m.r.lg. D

r Trong đó:

- Sử dụng dây vặn xoắn: m = 0,87 - Bán kính dây dẫn: r =

- Chọn D = 300 cm

d 26,6 2 2

Từ đó ta có: Uvq = 84.m.r.lg. D

= 84.0,87.1,33.lg 300

1,33 = 228,729 kV Vì các dây dẫn được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang nên điện áp

tới hạn phát sinh vầng quang của pha bên tăng lên 6% và của pha giữa giảm đi 4% nên ta chỉ cần xét điện áp tới hạn phát sinh vầng quang của pha giữa.

Uvq(pha giữa) = 0,96 . Uvq = 0,96. 228,729 = 219,579 kV > Uđm

= 121 kV

Vậy dây AC-400/22 đã chọn thoả mãn điều kiện không phát sinh vầng quang khi làm việc bình thường.

86 Tiết diện

chuẩn Nhôm/th

ép

Tiết diện, mm 2 Đường kính, mm dòng điện cho phép

I cp (A) Nhụm Thộp Dõy dẫn Lừi thộp

400/51 394 51,1 27,5 9,2 835

 13,75 mm = 1,375 cm.

 13,3 mm = 1,33 cm

Kết luận: Dây dẫn mềm và thanh góp phía 220kV chọn dây AC- 400/51, dây dẫn mềm và thanh góp phía 110kV chọn dây AC-400/22 thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt và phát sinh vầng quang.

5.3.3. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch a. Mạch điện áp 220 kV

Tiết diện nhỏ nhất để dây dẫn ổn định nhiệt là : Smin = BN

C Trong đó:

2

- BN : xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch [ - C : hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn [ A. s

mm 2 ] Với dõy nhụm lừi thộp: CAl = 88 A. s

mm 2 (Bảng 5.2-Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp).

Xung lượng nhiệt do dòng ngắn mạch sinh ra được tính theo công thức :

BN = BNck + BNkck

Trong đó :

BNkck - Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ.

BNkck - Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ.

Tính BNkck :

Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 0,5 s. Khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần không chu kì theo công thức sau:

2

Với I ck0 - Trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch thành phần chu kỳ tại thời điểm t = 0s. Theo chương III ta có: I ck0 = I ''N1 = 7,955 kA.

Đối với mạng điện 220kV có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ với Ta = 0,05 s - hằng số thời gian tắt dần đẳng trị thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch:

87

BNkck ck0 a I .T A .s ]

BNkck1 = I ''N12 .Ta = ( 7,955.103 )2. 0,05 = 3,164.106

A2.s

Tính BNck :

Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị :

n i1

Theo kết quả tính toán ở chương III, khi ngắn mạch tại N1 ta có : Điện kháng tính toán phía hệ thống: X tt1 2,77 < 3

Tra đường cong tính toán ta được: I tt1(0) 0,36

I tt1(0,2) 0,34 Điện kháng tính toán phía nhà máy: Xtt 2 0,329

Tra đường cong tính toán ta được: I tt2(0) 3,0

I tt2(0,2) 2,3

I tt1(0,1) 0,348 I tt1(0,5) 0,34

I tt2(0,1) 2,5 I tt2(0,5) 2,2 Dòng điện cơ bản tính toán: I dm1 9,789kA

I dm2 1,477kA

Dòng ngắn mạch tại điểm N1 trong hệ đơn vị có tên ở các thời điểm t là:

I ''N1 I N1(0) I tt1(0).I dm1 I tt2(0).I dm2 0,36.9,789 3,0.1,477 7,955kA

I N1(0,1) I tt1(0,1).I dm1 I tt2(0,1).I dm2 0,348.9,789 2,5.1,477 7,099kA I N1(0,2) I tt1(0,2).I dm1 I tt2(0,2).I dm2 0,34.9,789 2,3.1,477 6,725 kA I N1(0,5) I tt1(0,5).I dm1 I tt2(0,5).I dm2 0,34.9,789 2,2.1,477 6,578kA Ta có: I 2tb1 = I 20   I 20,1

2

7,9552 7,0992 2

I 2tb2 = I 0,1   I 0,2

2  7,0992 6,7252

2  47,811 kA2

I 2tb3 = I 20,2  44,248 kA2 2 2

Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị:

n i1 6

BNck1 = 23,739.106 A2.s

88

BNck = I 2tbi .  t i

 56,839 kA2 2

 I 0,5 6,7252 6,5782

BNck1 = I 2tbi .  t i = ( 56,839. 0,1 + 47,811. 0,1 + 44,248.0,3).10

Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N1: BN1 = BNck1 + BNkck1 = 23,739.106 + 3,164.106 = 26,903.106 A2.s

Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở các cấp điện áp 220 kV:

Smin1 = BN1 CAl

26,903.106 88

Đường dây chọn có tiết diện tiêu chuẩn là: Stc220 400 mm2 > Smin1 = 58,9 mm2 .

Vậy đường dây đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt.

b. Mạch điện áp 110 kV Tính BNkck :

Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 0,5 s. Khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần không chu kì theo công thức sau:

2

Theo chương III ta có: I ck0 = I ''N2 = 13,551 kA

Đối với mạng điện 110kV có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ với Ta = 0,05 s - hằng số thời gian tắt dần đẳng trị thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch:

BNkck2 = I ''N22 .Ta = ( 13,551.103 )2. 0,05 = 9,181.106 A2.s

Tính BNck :

Theo kết quả tính toán ở chương 3, khi ngắn mạch tại N2 ta có : Điện kháng tính toán phía hệ thống: X tt1 4,173 3

Nên ta có: I tt1(0) I tt1(0,1) I tt1(0,2) I tt1(0,5) 1 1 X tt1 4,173 Điện kháng tính toán phía nhà máy: Xtt 2 0,329

Tra đường cong tính toán ta được: I tt2(0) 3,0

I tt2(0,2) 2,3

I tt2(0,1) 2,5 I tt2(0,5) 2,2

89

 58,9 mm2

 I .T BNkck ck0 a

 0,239

Dòng điện cơ bản tính toán: I dm1 19,579kA I dm2 2,953kA

Dòng ngắn mạch tại điểm N2 trong hệ đơn vị có tên ở các thời điểm t là:

I N2 I N2(0) U HT

X tt1

1 4,173 X tt1 4,173.I

I N2 (0,2) U HT

X tt1

.I dm1 I tt2 (0,2).I dm2 1

4,173 .19,579 2,3.2,953 11,484kA X tt1 4,173.I

Ta có: I2tb1 = I 2  I 0,1 13,5512 12,0742

2 2  164,706 kA2 2

2 2

 138,832 kA2 2 2

2 2

I2tb3 = 0,2 0,5 128,527 kA2

2 2

Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị :

n i1 6

Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N2 :

BN2 = BNck2 + BNkck2 = 68,912.106 + 9,181.106 = 78,093.106 A2.s

Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở các cấp điện áp 220 kV:

Smin2 = BN2 CAl

78,093.106 88

Đường dây chọn có tiết diện tiêu chuẩn là: Stc110 400 mm2 > Smin2 = 100,4 mm2 .

Vậy đường dây đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt.