c. Chọn cỏp từ tủ phõn phối động cơ:
Chọn cỏp theo điều kiện mật độ đũng điện kinh tế: FCkt = (mm2)
Với Tmax = 6000h, cú Jkt = 2,7 mm2 • FCkt = = 20,7 (mm2)
Trong đú: Itt = Iđm = =
=> Chọn cỏp đồng 3 lừi do LENS sản xuất cỏch điện PVC ( 3x6)mm2, với Icp= 127 (A).
Sơ đồ nguyờn lý nối bi với cỏc dụng cụ đo
Chương VI
Tớnh toỏn ngắn mạch I. Đặt vấn đề:
Ngắn mạch là tỡnh trạng sự cố nghiờm trọng và thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện.
Cỏc số liệu về tỡnh trạng ngắn mạch là căn cứ quan trọng để giải quyết một loạt vấn đề như: lựa chọn thiết bị điện, thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, định phương thức vận hành. Vỡ vậy tớnh toỏn ngắn mạch là một phần khụng thể thiếu của thiết kế cung cấp điện.
Cỏc dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch 3 pha và một pha chạm đất. Trong đú ngắn mạch 3 pha là nghiờm trọng nhất. Vỡ vậy, người ta thường căn cứ vào đũng điện ngắn mạch 3 pha để lựa chọn cỏc thiết bị điện.
Nguyờn nhõn gõy ra ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện chủ yếu là do cỏch điện bị hư hỏng. Cỏch điện bị hư hỏng là do: vận hành lõu ngày nờn cỏch điện bị già húa mà khụng phỏt hiện kịp thời bằng cỏch thử nghiệm định kỳ; do sột đỏnh vào cỏc đường dõy tải điện hoặc sột đỏnh trực tiếp vào thiết bị phõn phối điện bị đổ, khi đào đất chạm phải đường dõy cỏp.... Ngắn mạch xảy ra đụi khi cũn do thao tỏc nhầm của nhõn viờn vận hành.
Ngắn mạch xảy ra càng lõu thỡ hậu quả của ngắn mạch gõy ra càng lớn. Hậu quả của ngắn mạch:
• Làm giỏn đoạn cung cấp điện cho cỏc bộ phận.
• Điện ỏp mạch điện sụt xuống cú thể làm ngưng động cơ điện, ngưng trệ sản xuất.
• Ngắn mạch tạo ra lực điện động phỏ hỏng cỏc thiết bị điện, làm cong dõy dẫn.
• Phỏ hoại sự làm việc đồng bộ của nhà mỏy phỏt điện trong hệ thống, làm hệ thống mất ổn định và tan r•.
Vỡ vậy để đạt yờu cầu về cung cấp điện thỡ khi thiết kế chỳng ta phải cú biện phỏp ngăn ngừa ngắn mạch xảy ra. Tớnh toỏn ngắn mạch nhằm kiểm tra cỏc thiết bị điện và khớ cụ điện như: mỏy ngắt điện, mỏy cắt phụ tải, dao cỏch ly, sứ thanh dẫn... và lựa chọn cỏc biện phỏp hạn chế dũng điện ngắn mạch.
II. Tớnh toỏn ngắn mạch và kiểm tra lại cỏc thiết bị đ• lựa chọn 1. Tớnh toỏn ngắn mạch phớa cao ỏp:
a) Sơ đồ nguyờn lý và sơ đồ thay thế: Sơ đồ tớnh ngắn mạch phớa cao ỏp b) Tớnh toỏn ngắn mạch tại điểm N1:
Khi tớnh toỏn phớa cao ỏp, vỡ khụng biết cấu trỳc cụ thể của hệ thống điện nờn cho phộp tớnh gần đỳng điện khỏng qua cụng suất ngắn mạch:
Điện khỏng của hệ thống điện được tớnh theo cụng thức 6 -1. TL1:
XHT = (?)
• XHT = (?)
Dõy AC-35 cú cỏc thụng số điện trở và điện khỏng theo phần IV - chương III. RDAC = 1, 53 (?)
XDAC = 0,689 (?)
Với cỏp đồng ta tớnh được điện trở và điện khỏng theo phần V, chương III: RCAC = 0,147 (?); XCAC = 0,017 (?)
Tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch N1: Zơ? =
= (?)
Trị số ngắn mạch tại N1ơ: IN1 = I” = I? = = 1,76 (KA)
Trị số dũng điện xung kớch tại điểm N1: IXK = 1,8. (KA)
Cỏc đại lượng kiểm tra Kết quả kiểm tra Điện ỏp định mức (KV)
Dũng điện định mức (A) Dũng điện cắt định mức (KA)
Cụng suất cắt định mức (MVA) Uđmcc = 15 > Uđm.m = 6 Iđmcc = 100 > Ilvmax = 34,39
Iđmcắt = 10 > IN = 1,73 Sđmcc =
Nếu trờn ta đ• thiết kế trạm biến ỏp của khu cấp nước nhà mỏy với hai trạm mỏy biến ỏp cú cựng cụng suất và cấp điện cho phụ tải cú cụng suất bằng nhau nờn khi tớnh toỏn ngắn mạch của trạm biến ỏp và đường dõy thỡ ta chỉ cần t tớnh cho một mỏy là để tớnh luụn cho mỏy cũn lạu.
2. Tớnh ngắn mạch phớa hạ ỏp:
a) Sơ đồ nguyờn lý và sơ đồ thay thế: b) Tớnh toỏn ngắn mạch tại N2:
Xỏc định điện trở và điện khỏng của mỏy biến ỏp 200 - 6/0,4 KV cú: ?P0 = 530 (W) ?PN = 3450 (W) UN% = 4% Từ cụng thức: RB = (m?) • RB = = 13,8 (m?) XB = (m?) • XB = = 32 (m?) Trong đú:
?PN - tổn thất ngắn mạch của mỏy biến ỏp, kW, tra được trong lớ lịch mỏy. UN% - trị số tương đối của điện ỏp ngắn mạch của mỏy biến ỏp.
Sđm - dung lượng định mức của mỏy biến ỏp, KVA Uđm - điện ỏp định mức của mỏy biến ỏp, KV
• Điện trở và điện khỏng của cỏp từ mỏy biến ỏp đến tủ phõn phối hạ ỏp (theo phần 2 - chương V):
RCAP = 1,26 (m?) XCAP = 0,36 (m?)
• Điện trở và điện khỏng của ỏptomỏt tổng (AT). Với ỏptomỏt cú dũng định mức bằng 400 (A). Theo PLIV . 14 và PLIV.15 - TL2 ta cú:
RAT = 0,15 (m?) XAT = 0,1 (m?) RtxAT = 0,4 (m?)
• Xỏc định điện trở và điện khỏng của thanh gúp hạ ỏp đặt tại tủ phõn phối: Thanh gúp hạ ỏp cú chiều dài l = 0,45m; r0 = 0,167 (?/km); x0 = 0,206 (?/km).
RTG = r0. l (m?) • RTG = 0,45. 0,167 = 0,075 (m?) XTG = x0. l (m?) • XơTG = 0,206. 0,45 = 0,093 (m?) Điện trở tổng: R? = 13,8 + 1,26 + 0,15 + 0,4 = 15, 62 (m?) Điện khỏng tổng: X? = XB + XCAP + XAT (m?) • X? = 32 + 0,36 + 0,1 = 32,46 (m?)
Tổng trở từ mỏy biến ỏp đến thanh gúp hạ ỏp:
Z? = (m?)
• Z? = = 36 (m?)
Trị số dũng điện ngắn mạch tại điểm N2: IN2 = I’ = = 6,4 (KA)
Trị số ngắn mạch xung kớch tại điểm N2: ixk = =
Trong đú: kxk = 1,25
Bảng 6-2: Bảng kiểm tra ỏptomỏt tổng Đại lượng kiểm tra Điều kiện kiểm tra
Điện ỏp định mức (KV) UđmA ? Uđmmax 0,5 > 0,4
Dũng điện định mức (A) IđmA ? Ilvmax 400 > 288,67
Dũng điện cắt định mức (KA) Iđmcắt ? I” 18 > 6,4
c) Tớnh toỏn ngắn mạch tại N3 = ....= N6
Ta chỉ cần tớnh toỏn ngắn mạch tại N3. Xỏc định điện trở điện khỏng tại ỏptomỏt nhỏnh (AN) 100A, tra PLIV. 14 và IV. 15-TL2, cú:
RAN = 1,3 (m?) XAN = 0,86 (m?) RtxAN = 0,75 (m?)
Chiều dài dõy dẫn từ mỏy biến ỏp đồng tới trạm bơm là 100m, với tiết diện 25mm2 tra PLIV.7 - TL1, ta cú:
RCAP (BA ? bơm) = r0 . l (m?)
XCAP (BA ? bơm) = x0. l (m?) Trong đú:
r0 = 0,8 (?/km) x0 = 0,07 (?/km)
Điện trở của đoạn cỏp từ mỏy biến ỏp tới trạm bơm: RCAP (BA ? bơm) = 80 (m?)
XCAP (BA ? bơm) = 7 (m?) Điện trở tổng:
R? = RB + RCAP + RAT + RtxAT + RTG + RAN + RtxAN + RCAP (BA? bơm)
= 13,8 + 1,26 + 0,15 + 0,4 + 0,75 + 1,3 + 80 + 0,75 + 96,99 + 0,75 = 97,74
Điện khỏng tổng:
X? = XB + XCAP + XAT + XTG + XAN + XCAP (BA? bơm) = 31,99 + 0,36 + 0,1 + 0,093 + 0,086 + 7
= 40,4 (m?)
Tổng trở mỏy biến ỏp tới trạm bơm: Z? = = =105,76 (m?)
Trị số dũng ngắn mạch tại Nơ3: IN3 = I” = I? = = 2,18 (KA)
Trị số ngắn mạch xung kớch tại điểm N3: ixk = =
Trong đú: kxk = 1,25
Bảng 6-3: Bảng kiểm tra ỏptomỏt tổng Đại lượng kiểm tra Điều kiện kiểm tra
Điện ỏp định mức (KV) UđmA ? Uđmmax 0,5 > 0,4
Dũng điện định mức (A) IđmA ? Ilvmax 100 > 56
Dũng điện cắt định mức (KA) Iđmcắt ? I” 15 > 2,18
d) Kiểm tra thanh gúp hạ ỏp:
Kiểm tra thanh gúp đ• chọn theo điều kiện phỏt núng lõu dài, cho phộp khả năng ổn định nhiệt và ổn đinh động. Thanh gúp hạ ỏp sử dụng thanh dẫn cứng đặt nằm ngang. Tiết diện thanh gúp được đặt theo điều kiện cho phộp.
k1. k2. Icp ? Itt Trong đú:
Itt = 288,67A và Icp = 400A
k1 - hệ số điều chỉnh khi đặt thanh gúp. Do thanh gúp đặt nằm ngang nờn lấy: k1 = 0,95
k2 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ mụi trường k2 = 0,9
• 0,95. 0,9. 400 = 342 A > 288,67A thỏa m•n. Lực tớnh toỏn do tỏc động của dũng điện ngắn mạch: Ftr = 1,76.10-2.70/7.11,32 = 22,470 (N)
Mụ men uốn tớnh toỏn: M = = 157,29 (kG.cm)
W =
ứng suất tớnh toỏn xuất hiện trong thanh gúp khi ngắn mạch: ?tt = (kG/cm2)
Với: Thanh đồng cú ?tt = 1400 (kG/cm2) Vậy ?tt < ?cp
Kiểm tra ổn định nhiệt: F ? ?.I?.
Trong đú:
? - hệ số nhiệt độ, với ống đồng ? = 6 tqd - thời gian tớnh toỏn quy đổi, tqd = 0,8 • F = 30.4 = 120 mm2 > 6.6,4. . Thỏa m•n Bảng 6-4: Bảng kiểm tra thanh gúp hạ ỏp: Đại lượng kiểm tra Điều kiện kiểm tra
Dũng diện phỏt núng lõu dài cho phộp (A) k1.k2.Icp ? Itt 342 > 288,67
Khả năng ổn định động (kG/cm2) ?tt ? ?cp Khả năng ổn định nhiệt (mm2) F ? ?.I?. 120 > 34,35
d) Kiểm tra cỏp từ mỏy biến ỏp đến tủ phõn phối hạ ỏp:
Ta kiểm tra ổn định nhiệt của cỏp, tiết diện cỏp đ• chọn theo điều kiện ổn định nhiệt:
F ? ?.I?.
Do ngắn mạch trong cung cấp điện được coi là ngắn mạch ở xa nguồn nờn I? = I” = IN.
Trong đú:
? - hệ số nhiệt độ, ? = 6
Chọn thời gian I cắt = 1s, tra đồ thị thời gian với tỷ số ? = ta được: tqđ = 0,8.
• F = 95 mm2 > 6.6,4. = 34,35mm2. Thỏa m•n. Chương VII
Nối đất và chống sột
đảM bảo an toàn cho đường dõy I. Đặt vấn đề:
Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải và phõn phối điện năng đến cỏc hộ tiờu dựng điện. Vỡ vậy đặc điểm của hộ tiờu thụ dựng điện là phõn bố trờn diện tớch rộng và thường xuyờn cú người làm việc với cỏc thiết bị điện. Cỏch điện của cỏc thiết bị điện bị chọc thủng, người vận hành khụng tuõn theo cỏc quy tắc an toàn.... đú là những nguyờn nhõn chủ yếu dẫn đến tai nạn điện giật. Sột đỏnh trực tiếp hoặc giỏn tiếp vào cỏc thiết bị điện khụng những làm hỏng cỏc thiết bị điện mà cũn gõy nguy hiểm cho người vận hành. Vỡ thế trong
hệ thống cung cấp điện nhất thiết phải cú cỏc biện phỏp an toàn, cú hiệu quả và tương đối đơn giản là thực hiện nối đất và đặt cỏc thiết bị chống sột.
Mức độ tổn thương do điện giật phụ thuộc vào cường độ, thời gian tỏc dụng và đường đi của dũng điện chạy qua người, đồng thời cũng phụ thuộc vào tỡnh trạng sức khỏe và tớnh chất cỏch điện của cơ thể người bị điện giật. Núi chung dũng điện cú trị số khoảng 100mA đ• cú thể chết người, song cũng cú trường hợp người bị chết khi ở dũng điện chỉ khoảng 5 - 10mA mà thụi, đú là vỡ cũn phụ thuộc vào sức khỏe của nạn nhõn.
Để trỏnh điện giật trước tiờn phải chấp hành nghiờm chỉnh quy tắc vận hành cỏc thiết bị điện, thứ nữa, người ta thực hiện nối đất cỏc bộ phận cú thể bị mang điện khi cỏch điện bị hỏng: thụng thường cỏc vỏ mỏy bằng kim loại đều phải nối đất.
Trong hệ thống cung cấp điện cú ba loại nối đất:
• Nối đất an toàn: thiết bị nối đất loại này được nối vào vỏ thiết bị điện. Nú cú nhiệm vụ bảo đảm sự làm việc bỡnh thường khụng mang diện tớch (vỏ mỏy, thựng mỏy biến ỏp, mỏy cắt điện, cỏc gỏ đỡ kim loại, chõn sứ). Khi cỏch điện hư hỏng, trờn cỏc bộ phận này sẽ xuất hiện điện thế nhưng do đ• được nụới đất nờn giữ được mức điện thế thấp. Do đú, đảm bảo an toàn co người tiếp xỳc với điện.
• Nối đất chống sột: thiết bị nối đất này được nối vào cột thu lụi. Nối đất chống sột nhằm tản dũng điện sột trong đất (khi cú sột đỏnh vào cột thu lụi hoặc đường dõy) để giữ cho điện thế trờn thõn cột khụng quỏ lớn... Do đú hạn chế được cỏc dũng điện ngược tới cụng trỡnh bảo vệ.
• Nối đất làm việc: thiết bị nối đất này được nối vào vỏ thiết bị điện. Nú cú nhiệm vụ là đảm bảo sự làm việc bỡnh thường của thiết bị hoặc một số bộ phận làm việc đ• định sẵn. Loại nối đất này gồm cú nối đất điểm trung tớnh mỏy biến ỏp trong hệ thống cú điểm trung tớnh nối đất, nối đất của mỏy biến ỏp đo lường và của khỏng điện trong cỏc đường dõy tải điện đi qua.
II. Tớnh toỏn trang bị nối đất cho trạm biến ỏp của trạm cấp nước:
Để cỏc thiết bị điện như: xà, sứ, cột làm việc an toàn trong điều kiện khi cú cả giụng b•o, lỳc này cú thể sột đỏnh trực tiếp vào đường dõy tải điện, dẫn đến sự cố đường dõy tải điện, làm ngưng trệ cấp điện cho trạm cấp nước nhà mỏy. Vỡ vậy phải nối đất trực tiếp cho xà, sứ.
Chọn điểm cao nhất của xà, sứ làm điểm cần đấu dõy để trỏnh xỏc suất của sột đỏnh vào xà, ta nối dõy tiếp địa cho cả xà trờn và xà dưới.
Dựng thộp gúp L60x60x6 dài 2,5cm để làm cọc thẳng đứng của thiết bị nối đất. Với tham số cọc như trờn.
Xỏc định điện trở nối đất của một cọc (TL2) R1c = 0,0298. ?max = 0,0298. 0,3. 104 = 9 ? Với:
?max - Điện trở suất lớn nhất: ?max = k. 1,5. 0,2.104 = 0,3.104 ?/ cm Trong đú:
Với vựng đất cú ? ? 104 ?/ cm, chỉ cần Rđ= ? 10? (bảng 3.1 - TL2)
Ta cú: R1c = 9? < Rđ = 10?, thỏa m•n điều kiện. Vậy chỉ cần dựng 1 cọc bằng thộp L60 x 60 x 6 dài 2,5m, nối đất cho mỗi một cột đường dõy là đảm bảo an toàn cho cột, xà, sứ làm việc bỡnh thường ngay cả khi cú sột tỏc động.
Hỡnh: 7.1: Sơ đồ nối đất
III. Tớnh toỏn nối đất cho trạm biến ỏp của trạm cấp nước:
Tiếp đất là để đảm bảo khi cú sự cố xảy ra ở vựng điều khiển như: đoản mạch giữa dõy và dõy trung tớnh của mỏy biến ỏp rất nguy hiểm đối với con người và sỳc vật khi ở gần trạm, do cú điện trở rất nhỏ nờn dễ dàng tạo điều kiện cho dũng điện đi qua. Khi cú sự cố dũng diện sẽ chạy từ dõy tiếp địa của cỏc thiết bị điện tới cỏc cực nối đất của trạm biến ỏp qua mụi trường đất.
ở cỏc Thành phố lớn trạm phõn phối thường dựng cỏp ngầm, lớp bọc cỏp cú thể tiếp đất trực tiếp và tạo nờn một điện trở tiếp đất rất nhỏ, sự cú mặt của cỏc mặt kim loại như ống nước dưới lũng đất sẽ hỗ trợ giỳp làm giảm điện trở tiếp đất giữa nơi tiờu thụ và trạm biến ỏp.
ở cỏc vựng nụng thụn, Thành phố nhỏ và cỏc nhà mỏy khụng lớn thường dựng cỏp tải điện trờn khụng. Vỡ vậy nếu một trong 3 pha cú sự cố trạm đất chạy dọc theo mạng dõy điện trờn khụng thỡ người ta thấy khụng đảm bảo an toàn bởi vỡ nếu chiều dài quỏ lớn (hàng chục km) thỡ điện trở tiếp đất khú đạt thấp được. Do đú người ta đặt tiếp đất ngay tại trạm biến ỏp để đảm bảo an toàn cho cỏc thiết bị cú sự cố và tiếp xỳc với trạm. Mặt khỏc, khi đường dõy tải điện phõn phối cú chiều dài lớn thỡ cứ mỗi chặng 1,6 km thỡ cú 4 tiếp địa dõy trung tớnh để đảm bảo an toàn.
1. Tiếp đất, điện trở suất của tiếp đất:
Tiếp đất là tạo ra cỏc đầu nối cỏc điện cực tiếp đất, thực hiện theo cỏc phương phỏp an toàn của ngành điện. Từ đú người thiết kế đưa ra cỏc dự kiến về thụng số tiếp đất phự hợp với từng điều kiện địa hỡnh, địa lý cú tiếp đất.
Trở khỏng của một điện cực cú kớch thước đ• cho phụ thuộc vào điện trở suất của đất. Độ dẫn điện của đất cơ bản là độ dẫn điện li trong điều kiện tự nhiờn, do vậy nú ảnh hưởng bởi khớ hậu, độ ẩm, nhiệt độ, nồng độ muối trong đất. Để điện trở giảm xuống, người ta đào một hố sõu chụn quanh cột tiếp địa với