PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
CHƯƠNG 5: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN
5.6 Chọn máy biến áp đo lường
1. Chọn BU cho cấp điện áp máy phát 13,8kV a) Chọn BU
- BU được chọn theo các điều kiện sau:
Sơ đồ nối dây và kiểu biến điện áp phải phù hợp với nhiệm vụ của nó. Để cấp điện cho công tơ ta chỉ cần 2 biến điện áp 1 pha nối V/V
Điều kiện về điện áp: UđmBU ≥ Uđm = 13,8kV
Cấp chính xác: Cấp điện cho công tơ nên chọn BU có cấp chính xác là 0,5
Công suất định mức: Tổng phụ tải nối vào BU phải nhỏ hơn hoặc bằng công suất định mức của BU với cấp chỉnh xác đã chọn: SđmBU ≥ S2 (với S2: tổng phụ tải các dụng cụ đo lường nối vào BU không tính tổng trở dây dẫn).
S2=√ ( ∑Pdc)2+( ∑Qdc)2 (5- 17)
Với: Pdc và Qdc là tổng công suất tác dụng, phản kháng của các dụng cụ đo, xác định dựa trên sơ đồ nối dây của các dụng cụ đo thứ cấp của máy biến điện áp.
Ta phân bố các đồng hồ điện phía thứ cấp đồng đều cho 2 BU như Bảng 5.10:
Bảng 5. 10. Phân bố các đồng hồ điện cho BU
Phần tử Ký hiệu Phụ tải BU pha AB Phụ tải BU pha BC P (W) Q (VAR) P (W) Q (VAR)
Vôn kế B-2 7,2 - - -
Oát kế 341 1,8 - 1,8 -
Oát kế phản kháng 342/1 1,8 - 1,8 -
Oát kế tự ghi Д - 33 8,3 - 8,3 -
Tần số kế Д - 340 - - 6,5 -
Công tơ M - 670 0,66 1,62 0,66 1,62
Công tơ phản kháng WT-672 0,66 1,62 0,66 1,62
Tổng cộng 20,42 3,24 19,72 3,24
Ta có công suất các phụ tải:
+ Biến điện áp AB có:
S2AB=√20,42+3,2 42=20,7(VA)cosφAB=2020,,742=0,986
+ Biến điện áp BC có:
S2AC=√19,7 22+3,2 42=19,9(VA)cosφAC=1919,,972=0,987
Tra Phụ lục 6 – Tài liệu [1] ta có thông số BU tong Bảng 5.11:
Bảng 5. 4. Thông số BU được chọn cho cấp điện áp 13,8kV
Loại
Cấp điện áp kV
Điện áp định mức, V
Sđm
VA
Công suất cực đại, VA Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp
chính
HHOM-15 15 13800√3 100√3 75 640
b) Chọn dây dẫn nối giữa BU và các dụng cụ đo lường
Tiết diện dây dẫn được chọn sao cho tổn thất điện áp trên nó không vượt quá 0,5% điện áp định mức thứ cấp khi có công tơ theo điều kiện độ bền cơ tiết diện tối thiểu của dây dẫn là 1,5 mm2 đối với dây đồng và 2,5 mm2 đối với dây nhôm.
+ Tính dòng điện trong các dây dẫn:
Ia= Sab
Uab=20,7
100 =0,207(A)Ic= Sbc
Ubc=19,9
100 =0,199(A) + Để đơn giản ta coi: Ia = Ic = 0,2 A và cosab = cosbc = 1
Ib=√3Ia=√3 .0,2=0,346(A)
+ Điện áp giáng trên pha a và pha b:
ΔU=(ia+ib).r=(ia+ib).ρ .lF
Giả sử khoảng cách 1 từ dụng cụ đo đến BU là 60m, bỏ qua góc lệch pha giữa I
a và Ib, ta có: ltt = 60 (m)và ρ = 0,0175 (Ω.mm2/m)
Trong mạch có công tơ nên ∆U = 0,5%, do vậy tiết diện dây dẫn phải chọn là:
F ≥(Ia+Ib). ρ .l
ΔU =(0,2+0,346)
0,5 .0,0175 .60=1,147(mm2)
Vậy theo tiêu chuẩn độ bền cơ học ta lấy dây đồng tiết diện F = 2,5 mm2. 2. Chọn BU cho cấp điện áp 110kV và 220kV
BU phía 110kV và 220kV được dùng để kiểm tra cách điện, cung cấp cho bảo vệ rơle, tự động hóa. Dựa vào những yêu cầu trên ta tra Phụ lục 6 – tài liệu tham khảo [1], chọn 3 máy biến điện áp 1 pha nốt dây theo sơ đồ Y/Y∆ hở với cấp chỉnh xác 0,5 có các thông số như Bảng 5.12:
Bảng 5. 5. Thông số BU được chọn cho điện áp cấp 110kV và 220kV Loại máy Cấp
điện áp kV
Điện áp định mức, V Công suất định mức ứng
với cấp chính Cuộn sơ
cấp
Cuộn thứ cấp
Cuộn thứ cấp phụ
chính
xác, VA
HKΦ–110-58 110 110000 100 100/3 400
HKΦ–220-58 220 220000 100 100 400
5.6.2. Chọn máy biến dòng điện BI
1. Chọn máy biến dòng cho cấp điện áp máy phát 13,8kV - Điều kiện chọn BI:
Điện áp định mức của BI: UđmSC ≥ Uđmlưới = 13,8kV
Dòng điện định mức sơ cấp: IđmSC ≥ Icb = 4,876 kA
Cấp chính xác: 0,5 (vì trong mạch thứ cấp có công tơ)
Biến dòng điện được đặt trên cả ba pha mắc hình sao
Tra Phụ lục 5 – tài liệu tham khảo [1], ta chọn biến dòng điện kiểu thanh dẫn loại TШЛ-20-1 có thông số như Bảng 5.13:
Bảng 5. 6. Thông số BI được chọn cho cấp điện áp 13,8kV Loại BI Udm
(kV)
Dòng điện định mức (A) Cấp chính xác
Phụ tải định mức () Sơ cấp Thứ cấp
TШЛ-20-1 20 6000 5 0,5 1,2
- Chọn dây dẫn nối giữa BI và dụng cụ đo lường:
Ta chọn dây dẫn đồng và giả sử chiều dài từ biến dòng điện đến dụng cụ đo là l = 60 (m). Vì là sơ đồ nối sao hoàn toàn, ta có: ltt = 60 (m) và ρ = 0,0175 (Ω.mm2/m).
Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu tổng phụ tải thứ cấp (Z2) của BI kể cả tổng trở dây dẫn không được vượt quá phụ tải định mức của BI (ZđmBI)
Z2=Zdc+Zdd≤ Z2đ mBI=1,2(Ω) Trong đó:
Zdc là tổng phụ tải của dụng cụ đo nối vào thứ cấp BI;
Zdd là tổng trở dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo.
Zdc được xác định dựa trên sơ đồ nối điện như hình sau:
Hình 5. 7. Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI mạch máy phát Công suất tiêu thụ của các đồng hồ đo lường cho trong Bảng 5.14:
Bảng 5. 14. Công suất tiêu thụ của cuộn dòng các thiết bị đo lường
Phần tử Loại Phụ tải
Pha A Pha B Pha C
Ampemét - 302 1 1 1
Oát kế tác dụng Д - 341 5 0 5
Oát kế phản kháng Д - 342 5 0 5
Oát kế tự ghi Д - 33 10 0 10
Công tơ tác dụng T-670 2,5 0 2,5
Công tơ phản kháng MT-672 2,5 5 2,5
Tổng cộng 26 6 26
Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha a (hoặc pha c) là:
Zdc=Smax IT đ m2 =26
52=1,04() Zdd≈ rdd=ρ .l
S ≤ Z2đ mBI−Zdc=1,2−1,04=0,16(Ω) F ≥ρ .l
rdd=0,0175.60
0,16 =6,56(m m2) Vậy ta chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện là F = 10 mm2. - Kiểm tra ổn định động, ổn định nhiệt:
+ IđmSC = 6000A > 1000A vậy BI đã chọn không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
+ Máy biến dòng đã chọn không cần phải kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát.
2. Chọn BI cho cấp điện áp 110kV và 220kV - BI chọn theo điều kiện:
Điện áp định mức của BI: UđmSC ≥ Uđm
Dòng điện định mức sơ cấp: IđmSC ≥ Icb
Với cấp điện áp 220kV ta có Icb = 0,772 (kA) Với cấp điện áp 110kV ta có Icb = 0,713 (kA)
Tra Phụ lục 5 – Tài liệu [1], ta có thông số BI được chọn như Bảng 5.15:
Bảng 5. 7. Thông số BI được chọn cho cấp điện áp 110kV và 220kV
Loại BI Udm
(kV)
Bội số ổn định dòng
Bội số ổn định nhiệt
Iđm(A) Cấp chính
xác
Phụ tải ()
Ildd
Sơ cấp Thứ (kA) cấp
PTM-110M 110 75 60/1 750 5 0,5 0,8 145
PTM-220-3T 220 75 60/1 800 5 0,5 2 48
- Kiểm tra điều kiện ổn định động:
Cấp 220kV: dòng điện ổn định động là: Ildd = 48 (kA) > ixkN1 = 29,843 (kA)
Cấp 110kV: dòng điện ổn định động là: Ildd = 145 (kA) > ixkN2 = 47,128 (kA) - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt:
+ Cấp 220 kV:
In h . dm2 .tn h=(27,2.1 03)2.1=739,84.1 06(A2. s)>BN1=2 99,45(k A2. s) + Cấp 110 kV:
(kn h . dm. IdmSC)2.tn h=(60.750)2.1=2025.1 06(A2. s)>BN2=669,63(k A2. s) Vậy BI dã chọn thỏa mãn điều kiện.