PHẦN III: CHUYÊN ĐỀ “QUẢN LÝ TIỂU VÙNG KHÍ HẬU VƯỜN ĐỊA LAN”
CHƯƠNG 6: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN
6.4. Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện ở cấp điện áp 110 kV
Chọn theo điều kiện dòng kinh tế với dây dẫn nhôm trần và thời gian sử dụng bé hơn 3000h/năm ( jkt = 1.3).
=> Chọn dây ACSR -150 của Cadivi theo TCVN 5064-94
Bảng 6.1. Chọn dây từ hệ thống đến thanh góp 110 kV
Tiết diện chuẩn (mm2)
Thông số kỹ thuật Dòng điện định
mức cho phép làm việc lâu
dài (A) Đường kính
(mm)
Điện trở ở 200C (Ω/km)
Lực kéo đứt (N)
Trọng lượng dây dẫn chưa bôi mỡ
(kg/km)
150 19 0.1944 24420 407 440
Theo điều kiện dòng điện cho phép lâu dài: Icp.K1.K2.K3 Icbmax
+ Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 250C và nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 400C, hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K1 = 0.82
+ K2: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc số dây song song. Vì số lượng dây không nhiều nên chọn K2 = 1
+ Dây dẫn đi từ trụ điện vào thanh góp 110kV coi như thẳng đứng nên K3 = 1 - Dòng cho phép sau khi hiệu chỉnh: Icp=4400.8211 = 360.8 (A) > Icbmax = 348A
Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt:
-
Kiểm tra điều kiện vầng quang:
(Chọn: m = 0.85; a = 300 cm; với r = 1.9/2 cm) + Với ba dây dẫn đặt trong mặt phẳng ngang thì:
Ta thấy: Uvq > Uđm = 110 kV => Thỏa điều kiện
Như vậy dây dẫn 110kV được chọn là hợp lí.
6.4.2. Chọn thanh góp 110kV:
- Chọn theo dòng phát nóng lúc làm việc cưỡng bức:
Icp.K1.K2 K3 ≥ Icb.max = 348 (A)
Dòng điện cưỡng bức được tính khi một thanh góp 110 kV truyền tải toàn bộ công suất của các phụ tải 110 kV (thanh góp nằm ngang nên chọn K3 = 0.95, K1 và K2 như chọn dây)
Tra bảng phụ lục 8.10 trang 317 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của thầy Huỳnh Nhơn ta chọn thanh góp 110kV là ống nhôm tròn, có sơn, có thông số như sau:
Bảng 6.2. Chọn thanh góp 110kV Đường kính trong/
Đường kính ngoài (mm)
Tiết diện ống (mm2)
Dòng điện cho phép (A)
27/30 134.3 500
Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch:
Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch :
=> Thỏa điều kiện
Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Với thanh góp là ống tròn có đường kính lớn hơn nhiều so với dây dẫn nên không cần kiểm tra điều kiện vầng quang
Như vậy thanh góp được chọn như trên là hợp lý.
6.4.3. Chọn máy cắt 110 kV:
Ta chọn máy cắt sau: Máy cắt SF6 loại Live Tank Circuit Breaker của Siemens:
Bảng 6.3. Chọn máy cắt 110 kV
Thông số tính toán Thông số định mức máy cắt Uđm
(V)
Icbmax (A)
IN (kA)
Ixk (kA)
BN (kA2.s)
Loại máy cắt
Uđm (kV)
Iđm (kA)
Icắt.đm (kA)
Ilđđ (kA)
Inh/t (kA/s) 110 348 5.014 12.764 1.759 3AP1 FG 123 3.15 31.5 80 40/3
-
- Máy cắt đã chọn thỏa ổn định nhiệt 6.4.4. Chọn dao cách ly 110 kV:
Ta chọn dao cách ly: Dao cách ly loại Centre Break Disconector của Siemens: Bảng 6.4. Chọn dao cách ly 110 kV
Thông số tính toán Thông số định mức dao cách ly Uđm (kV) Icbmax (A) Ixk (kA) BN
(kA2.s) Loại Uđm (kV)
Iđm (kA)
Ilđđ (kA)
Inh/t (kA/sec)
110 348 5.014 1.759 3DN1 123 1.25 50 50/3
-
6.4.5. Chọn biến dòng điện (BI):
- Điện áp định mức của BI: Uđm.BI ≥ 110 kV.
- Dòng điện định mức sơ cấp: Iđm.BI ≥ Icb.max Với:
Icb.max = 348 A Iđm.BI ≥ 348 A.
- Xác định phụ tải thứ cấp BI:
A B C A A A
W Var Wh Varh
V
f
A
B C
W(F)
Hình 6.1. Sơ đồ phụ tải của BI, BU
Từ sơ đồ kết nối trên và tra bảng phụ lục số 12 trang 334 sách: “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của tác giả Huỳnh Nhơn, ta có bảng sau:
Bảng 6.5. Phụ tải của biến dòng BI
STT Dụng cụ đo Loại
Phụ tải trên pha (VA) Cấp chính A B C xác
1 Ampe kế Э-379 0.5 0.5 0.5 1.5
2 Watt kế Д-335 0.5 0 0.5 1.5
3 VAr kế Д-335 0.5 0 0.5 1.5
5 Điện năng kế tác dụng 11675M 4 4 2
6 Điện năng kế phản kháng 11679 4 4 4 3
Tổng 19.5 4.5 19.5
Từ những yêu cầu trên, ta chọn biến dòng có các thông số như sau:
Tra Phụ lục 7 trang 304 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của tác giả Huỳnh Nhơn, ta chọn biến dòng 110 kV kiểu T3M110B-I
Bảng 6.6. Chọn biến dòng 110 kV
Kiểu BI Uđm (kV)
Iđm (A) Z2đm ()
Ildđ (A)
Inh/tnh (kA/sec)
Cấp chính Sơ cấp Thứ cấp xác
T3M110B-I 110 400 5 1.2 84 16/3 .5/10p/10p Biến dòng điện đặt trên cả ba pha, mắc hình sao.
Kiểm tra các điều kiện:
-Điện áp định mức : UdmBI = 110kV = UHT
-Dòng điện định mức sơ cấp: Iđm.BI = 400A ≥ Icb.max = 348 A Ta có pha A mang tải nhiều nhất 19.5 VA
Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha A là:
- Chọn dây dẫn bằng đồng (Cu = 0.0188 Ωmm2/m) có chiều dài tính toán từ BI đến các đồng hồ đo trong phòng là l = 60 m
Tiết diện dây dẫn được chọn theo điều kiện:
Bảng 6.7. Chọn dây dẫn từ BI vào đồng hồ đo Thông số kỹ thuật
Dòng điện định mức
(A) Mặt cắt
danh định (mm2)
Kết cấu (No/mm)
Đường kính (mm)
Chiều dày cách
điện (mm)
Đường kính tổng (mm)
Điện trở ở 200C (Ω/km)
Khối lượng dây dẫn (kg/km)
4.0 7/0.85 2.55 0.8 4.15 4.61 49.2 37
Kiểm tra ổn định lực động điện:
Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh.tnh ≥ BN
Vậy biến dòng ta chọn là hợp lý.
6.4.6. Chọn máy biến điện áp (BU):
- Điện áp định mức: UđmBU = 110 kV.
- Phụ tải thứ cấp BU: các thiết bị đo lường đều có cosφ = 1
Từ sơ đồ kết nối BU ở trên và tra bảng phụ lục số 12 trang 334 sách: “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của tác giả Huỳnh Nhơn, ta có bảng sau:
Bảng 6.8. Phụ tải của biến điện áp BU
STT Dụng cụ đo Kiểu
Phụ tải Cấp chính Pha AB Pha BC xác
1 Watt kế Д-335 1.5 1.5 1.5
2 Var kế Д-335 1.5 1.5 1.5
3 Watt kế tự ghi H-318 10 10 2.5
4 Điện năng kế tác dụng 11675M 8 8 2
5 Điện năng kế phản kháng 11679 8 8 3
6 Tần số kế Э-371 2 2.5
7 Volt kế Э-379 2 1.5
Tổng 31 31
- Cấp điện áp 110 kV có tất cả 3 mạch nối đến một phân đoạn thanh góp (1 đường dây từ hệ thống, 1 đường dây tới MBA và 1 đường dây cho phụ tải).
Phụ tải SAB = 31 3 = 93 (VA) Phụ tải SBC = 31 3 = 93 (VA)
Ta chọn 3 BU một pha có các thông số sau:
Tra Phụ lục 6.2 trang 303 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của tác giả Huỳnh Nhơn, ta chọn máy biến điện áp 110 kV kiểu HKФ-110
Bảng 6.9. Chọn biến điện áp 110 kV
Kiểu BU Uđmsc (kV) Uđmtc (V) SđmBU (VA) Cấp chính xác
HKФ-110 110/ 3 100/ 3 400 0.5
Công suất định mức cấp chính xác 0.5 là 400 VA> S = 93 + 93 = 186 VA Kiểm tra điều kiện:
- Công suất định mức cấp chính xác 0.5 là 400 VA> S = 93 + 93 = 186 VA - Về điện áp :
- Chọn dây dẫn bằng đồng (Cu = 0.0188 Ωmm2/m) có chiều dài từ BU đến đồng hồ đo là l = 60 m
- Sụt áp cho phép : ∆U = 0.5%
Vậy ta chọn dây dẫn đồng CV - 10 theo tiêu chuẩn TCVN 6610-3 của Cadivi, có các thông số sau:
Bảng 6.10. Chọn dây dẫn từ BU vào đồng hồ đo Thông số kỹ thuật
Dòng điện định mức
(A) Mặt cắt
danh định (mm2)
Kết cấu (No/mm)
Đường kính (mm)
Chiều dày cách điện (mm)
Đường kính tổng (mm)
Điện trở ở 200C (Ω/km)
Khối lượng dây dẫn (kg/km)
10 7/1.35 4.05 1 6.05 1.83 116.3 65
6.4.7. Chọn chống sét van
Chọn chống sét van bảo vệ chống quá điện áp khí quyển và nội bộ tức thời cho cách điện của các khí cụ điện và trạm biến áp có các thông số sau:
Tra Phụ lục 10 trang 331 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của tác giả Huỳnh Nhơn, ta chọn chống sét van như sau:
Bảng 6.11. Chọn chống sét van cho Trạm biến áp
Kiểu Uđm
(kV) Ucp lớn nhất (kV)
Upđ khi f=50Hz
(kV)
Upđ khi quá điện áp 2-20 μC không lớn
hơn
Udư max (kV) khi dòng xung với sóng kéo dài 8
μC và biên độ (A)
Trọng lượng (kg)
Min Max 3000 5000 10000
PBMГ-110MT 110 138 170 195 260 245 265 295 325
6.4.8. Chọn dây dẫn từ thanh góp 110 kV đến MBA
Chọn dây theo điều kiện phát nóng, với dây đi trên không, nằm ngang.
- Theo dòng cho phép lúc làm việc cưỡng bức. Dòng điện cưỡng bức được tính khi một MBA ngưng hoạt động.
Icp.K1.K2 K3 ≥ Icb.max = 290 (A) - Dòng điện cho phép của dây dẫn:
Ta chọn dây nhôm lõi thép ACSR – 185 theo tiêu chuẩn 5064-94, dòng điện định mức theo tiêu chuẩn BS 215 của Cadivi có các thông số sau:
Bảng 6.12. Chọn dây dẫn từ thanh góp 110 kV đến MBA Thông số kỹ thuật
Dòng điện cho phép
(A) Mặt cắt danh
định nhôm/thép
(mm2)
Cấu trúc
Đường kính (mm)
Điện trở ở 200C (Ω/km)
Lực kéo đứt (N)
Trọng lượng dây
dẫn (kg/km) Nhôm
(No/mm)
Thép (No/mm)
185/43 30/2.8 7/2.8 19.6 0.1559 77767 847 386
Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch:
Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch :
=> Thỏa điều kiện
Kiểm tra điều kiện vầng quang:
(Chọn: m = 0.85; a = 300 cm; với r = 2.24/2 cm) + Với ba dây dẫn đặt trong mặt phẳng ngang thì:
Ta thấy: Uvq > Uđm = 110 kV => Thỏa điều kiện Như vậy dây dẫn được chọn như trên là hợp lý.
6.5. Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện ở cấp điện áp 22 kV 6.5.1. Chọn cáp – dây dẫn:
a. Chọn cáp xuất từ máy biến áp đến thanh góp 22kV:( cáp tổng)
- Theo dòng cho phép lúc làm việc cho phép lâu dài. Vì dòng điện Icbmax lớn nên phải ghép 3 cáp song song với nhau
Với K1 = 1.11 (nhiệt độ môi trường đất là 150C)
K2 = 0.85 (tra phụ lục 8 trang 311 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm”của tác giả Huỳnh Nhơn, với số cáp đặt song song là 3 cáp và khoảng cách trông thấy được là 100mm)
K3 = 0.95 (cáp đặt nằm ngang)
Kqt = 1.3 (điều kiện đối với chọn cáp điện lực)
- Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch:
BN = BNck + BNkck
Với C = 171 (cáp đồng)
Dựa trên số liệu chọn cáp đồng 3 lõi bọc XLPE 240mm2, không có giáp bảo vệ, do Công ty Thiên Trường sản xuất:
Phương pháp lắp đặt: chôn trực tiếp dưới đất độ sâu 0.8m
Bảng 6.13. Chọn cáp dẫn từ MBA đến thanh góp 22 kV Tiết diện
(mm2)
Đường kính ngoài (mm)
Đường kính lõi (mm)
Chiều dày cách điện (mm)
Điện trở ở 200C (Ω)
Dòng điện cho phép (A)
240 81 18.1 3.4 0.14 434
Trung tính: chọn 1 cáp 1 lõi 300 mm2cách điện XLPE của Thiên Trường Quy cách dây: 3CU/XLPE/PVC – 3×240 + CU/XLPE/PVC - 300
b. Chọn dây dẫn 22kV xuất phát từ thanh cái 22kV đi đến phụ tải:
Chọn theo phương pháp dòng kinh tế, chọn dây nhôm trần, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax < 3000 giờ/năm => jkt = 1.3
Tuy nhiên, theo thực tế, các đường dây phân phối treo 22kV thường có tiết diện dây tối đa 240 mm2, với thiết kế là dây trần, treo trên không nên ta hoàn toàn có thể chọn dây với tiết diện 240mm2
=> Chọn dây AC-240 của Cadivi theo TCVN 5064-94
Bảng 6.14. Chọn dây dẫn từ thanh góp 22 kV đến phụ tải Tiết diện
chuẩn (mm2)
Thông số kỹ thuật
Dòng điện cho phép (A) Đường
kính (mm)
Điện trở ở 200C (Ω/km)
Lực kéo đứt (N)
Trọng lượng dây dẫn (kg/km)
240 22.1 0.132 38192 644 580
Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố :
Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 250C và nhiệt độ môi trường xung quanh thực tế là 400C, hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K1 = 0.82. K2 = 1, K3 = 0.95
Như vậy điều kiện phát nóng khi có sự cố đã được thõa mãn Quy cách dây trung tính AC -150
+ Số sợi chập trung tính : 1
Quy cách dây : AC - 3240+150 Cáp chọn thỏa ổn định nhiệt 6.5.2. Chọn tủ điện cho cấp 22 KV
Với các điều kiện:
- Dòng định mức máy cắt: Iđm ≥ Icb.max = 1451 (A) - Dòng điện cắt định mức : Icắt đm ≥ IN2 = 13.943 (kA) - Ổn định lực động điện: Ilđđ đm ≥ ixk = 35.492 (kA) - Ổn định nhiệt:
Chọn tủ Visax Air-Insulated switchgear 24kV của hãng Schneider, với các thông số cơ bản:
Bảng 6.15. Chọn tủ điện cấp 22 kV
Uđm (kV)
Iđm (Thanh cái)
(A)
Máy cắt Iđm
(CB) (A)
Icắtđm (kA) Ilđđ (kA) Inh/t (kA/s)
24 2500 2000 25 63 25/1
Bảng 6.16. Tổng kết chọn khí cụ điện và phần dẫn điện Cấp điện
áp Tên phần tử Loại Nước/hãng sản
xuất
110 kV
Dây dẫn từ hệ thống đến thanh góp
110 kV ACSR – 3x150 Cadivi
Thanh góp 110 kV Ống nhôm tròn
27/30 – 135 mm2 Dây dẫn từ thanh góp 110kV đến
MBA 110/22 kV ACSR – 3x185 Cadivi
Máy cắt SF6 3AP1 FG Siemens
Dao cách ly 3DN1 Siemens
Máy biến dòng điện T3M110B-I Nga
Dây dẫn từ biến dòng đến đồng hồ đo CV – 4 Cadivi
Máy biến điện áp HKФ-110 Nga
Dây dẫn từ TU đến đồng hồ đo CV - 10 Cadivi
Chống sét van PBMГ-100MT Nga
22 kV
Cáp dẫn từ MBA 110/22kV đến thanh góp 22kV
3CU/XLPE/PVC – 3×240 +
CU/XLPE/PVC - 300
Thiên Trường
Dây dẫn từ thanh góp 22kV đến các
phụ tải điện AC – 3x240 + 150 Cadivi
Tủ điện trung thế 22kV Visax 24 Schneider