CHƯƠNG 5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN, DÂY DẪN VÀ THANH GÓP
5.2 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát điện
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.
5.2.1.1. Chọn tiết diện thanh góp cứng.
Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là θcp = 70oC, nhiệt độ môi trường xung quanh là θ0 = 35oC và nhiệt độ tính toán định mức là θđm = 250C. Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là :
0,88
25 70
35 70 =
−
= −
−
= −
dm cp
o cp
Khc
θ θ
θ θ
Tiết diện của thanh dẫn cứng được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép : Ilvcb ≤ Icp.Khc
Do đó ta có : Icp ≥ 3,233 0,88
lvcb hc
I
K = = 3,674 (kA)
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:
Kích thước (mm) Mô men trở kháng (cm3)
Mô men quán tính (cm4)
Icp cả 2 thanh SV thực hiện: Phạm Văn Điệp 65 Lớp Đ2-H2
Tiết diện 1cực mm2
(A)
H b c r
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
5.2.1.2.Kiểm tra ổn định nhiệt 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.
5.2.1.3. Kiểm tra ổn định động.
ở điện áp 10,5 kV lấy khoảng cách giữa các pha là a =60 cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ là l = 120 cm.
Tính ứng suất giữa các pha:
Lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt là:
Ftt = F1 = 1,76.10-8. a
l .ixk2 . khd (KG) ( khd = 1 )
=1,76.10 –8. 60
120.( 81,211.103)2 = 232,152 (KG).
Mô men uốn tác dụng lên chiều dài nhịp : M1 =
10 l F1.
= 232,152.120
10 = 2785,824 KG.cm Và ứng suất do lực động điện giữa các pha là :
σ1 =
yoyo 1
W
M = 2785,824
167 = 16,682 KG/cm2
với Wyoyo = 167 cm3 là mô men chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn.
Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm :
SV thực hiện: Phạm Văn Điệp 66 Lớp Đ2-H2
h y0 y
x x
b
c h
y y0 y
Lực tác dụng lên 1 cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng pha gây ra:
f2 = 1,68.10-8. 1
h.ixk2 KG/cm = 1,68.10-8. 1
15.( 81,211.103)2 = 7,39 KG/cm ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra :
σ2 =
yy 2
W M =
yy 22 2
12.W l.
f KG/cm2
Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là : σcpCu ≥ σ1 + σ2
hay σ2 ≤ σcpCu - σ1 l2 ≥
2
tt cp
yy
f
) .(
12.W σ Cu −σ
Với thanh dẫn đồng σcpCu = 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 -16,682)
7,39 = 181,714 cm
Giá trị này lớn hơn khoảng cách của khoảng vượt l = 120cm. Do đó chỉ cần đặt miếng đệm tại hai đầu sứ mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động.
Khi xét đến dao động:
Tần số riêng của dao động thanh dẫn dược xác định theo công thức sau : fr =
6 yoyo 2
E.J .10 3,65.
l S.γ
Trong đó :
E : Mô đun đàn hồi của vật liệu ECu = 1,1.106 KG/cm2 Jyoyo : Mô men quán tính Jyoyo = 1260 cm4
S : Tiết diện thanh dẫn S = 2.17,85 = 35,7 cm2 γ : Khối lượng riêng của vật liệu γCu = 8,93 g/cm3 Suy ra:
fr =
6 6
2
3,65 1,1.10 .1260.10
120 . 35,7.8,93 = 528,51 Hz
SV thực hiện: Phạm Văn Điệp 67 Lớp Đ2-H2
Với tấn số tính được nằm ngoài khoảng cộng hưởng (45 - 55) Hz và (90 - 110) Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn cũng thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động.
5.2.1.4. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng.
Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện sau:
Loại sứ: Sứ đặt trong nhà.
Điện áp: USđm ≥ UđmF = 10,5kV Điều kiện ổn định động.
Ta chọn sứ 0φ-20-2000KB-Y3 có 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)
0φ-20-2000KB-Y3 20 75 2000 206
Kiểm tra ổn định động :
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 = F1
' H
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 = 150mm.
Do đó:
H’ = 206 + 150
2 = 281 mm.
Suy ra : F’tt = Ftt. H
'
H = 232,152.281
206= 316,673 (KG) Fcp = 0,6.Fph = 0,6.2000 =1200 (KG) > 316,673 (KG) = F’tt
Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động.
Thanh dẫn Ftt
SV thực hiện: Phạm Văn Điệp 68 Lớp Đ2-H2
F’tt
H’= 281 mm
H=206 mm Sứ