Bài tập Ôn tập cung cấp điện (Phần 2)

1 BÀI TẬP ÔN TẬP CUNG CẤP ĐIỆN Câu 1: Tính tổn thất điện áp trên từng đoạn và trên toàn mạng điện cho bởiù sơ đồ sau: Điện áp định mức mạng điện là 10kV, thông số các đoạn đường dây cho trên bảng sau: Đoạn dây Chiều dài (km) Điện trở (Ω/km) Điện kháng (Ω/km) A1 12 23 5 3 2 0,35 0,3 0,45 0,45 0,4 0,5 Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây có đảm bảo cho điều kiện làm việc bình thường không? Câu 2: Kiểm tra tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây phân nhánh 22kV có sơ đồ sau: Câu 3: Tính tổn thất công suất tác dụng, tổn thất công suất phản kháng và tổn thất công suất toàn phần của sơ đồ cung cấp điện 10kV sau: Điện trở và điện kháng đường dây trên toàn mạng là như nhau và có giá trị là x0=0,3Ω/km, x0=0,45Ω/km. Câu 4: Đường dây 10kV cấp điện cho 3 phụ tải có sơ đồ sau. Cho biết thông số đường dây trên toàn mạng là như nhau và là r0 = 0,64Ω/km, x0 = 0,4Ω/km. Hãy xác định tổn thất công suất trên toàn đường dây. Đoạn dây 01 12 23 l(km) 15 12 21 r0 (Ω/km) 0,46 0,65 0,85 x0 (Ω/km) 0,40 0,40 0,40 2 Câu 5: Đường dây 10kV cấp điện cho hai phụ tải có các thông số cho trên sơ đồ sau: Yêu cầu: a) Kiểm tra tổn thất điện áp trên toàn đường dây trong hai trường hợp: 1. Vận hành bình thường 2. Vận hành khi có sự cố đứt một dây trên lộ kép A1. Biết rằng thông số dây AC–50 là r0=0,64Ω/km, x0=0,4Ω/km b) Xác định giá trị điện áp U2 và UA, biết rằng U1=10,25kV. Câu 6: Một trạm biến áp một máy 10/0,4kV – 1000kVA có các thông số sau: ∆P0 = 5kW, ∆PN = 12kW, I0% = 3%, UN% = 5%. Cấp điện cho 1 phụ tải có công suất 800kVA, cosϕ = 0,6. Hãy tính toán tổn thất công suất trong trạm biến áp khi làm việc. Câu 7: Một trạm biến áp gồm hai máy biến áp 1000kVA – 22/0,4kV, thông số mỗi máy biến áp là giống nhau như sau: ∆P0 = 1,57kW, ∆PN = 9,5kW, I0% = 1,32%, UN% = 5%. Cấp điện cho 1 phụ tải 1500kVA, cosϕ = 0,9. Yêu cầu xác định tổn thất công suất trong trạm biến áp. Câu 8: Đường dây 10kV cấp điện cho hai phụ tải có các thông số cho trên sơ đồ sau. Yêu cầu: Tính toán chi phí cho tổn thất điện năng trong thời gian 1 năm, biết rằng giá tiền phải trả cho 1kWh điện là 700 đồng. Cho thông số dây AC – 50 là r0 = 0,64Ω/km, x0 = 0,4Ω/km. Câu 9: Một trạm biến áp xí nghiệp gồm 1 máy biến áp 500kVA, 10/0,4kV có các thông số là ∆P0 = 0,94 (kW), ∆PN = 5,21 (kW), I0% = 0,95%, UN% = 5%. Cấp điện cho phụ tải có đồ thị phụ tải sau đây: Yêu cầu xác định chi phí tổn hao điện năng trong một năm của trạm biến áp, biết rằng giá tiền phải trả cho 1kWh điện là 1000 đồng. 3 Câu 10: Một TBA 22/0,4kV gồm 2 máy 800kVA cấp điện cho một tải tiêu thụ có đồ thị phụ tải như sau: Cho biết thông số của mỗi MBA trong trạm là giống nhau như sau: ∆P0 = 1,4 (kW), ∆PN = 10,5(kW), I0%= 1,2%, UN% = 5% Yêu cầu: a) Xác định chế độ vận hành kinh tế TBA. b) Tính toán chi phí tổn thất điện năng trong 1 năm, biết giá tiền của mỗi kWh là 1000 đồng. Câu 11: Trạm biến áp 110/11kV gồm 2 máy biến áp dung lượng 10000kVA có các thông số kỹ thuật: ∆P0 = 15,5kW, ∆PN = 60kW, UN% = 10,5, I0% = 2,7 cấp điện cho một phụ tải có đồ thị phụ tải như hình. Yêu cầu: a) Xác định chế độ vận hành kinh tế trạm biến áp b) Xác định số tiền tiết kiệm được khi vận hành kinh tế so với khi vận hành hai máy suốt cả năm. Biết rằng phí tổn 1kWh điện là 1800 đồng. Câu 12: Đường dây cung cấp điện 15kV có tổng trở từng đoạn cho như sau: - Đoạn 1: Chiều dài l1 , Z1 = 1,26 + j.2,22Ω - Đoạn 2: Chiều dài l2 , Z2 = 0,032 + j.0,031Ω Công suất định mức của máy cắt đặt tại đầu đường dây là 1051MVA. Yêu cầu: Tính giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha tại các điểm N1 và N2 Câu 13: Một mạch cung cấp điện có sơ đồ đơn tuyến sau đây: - Máy biến áp: Uđm = 10kV/0,4kV; ZB = 10,5 + j.28,8 (mΩ) - Thanh góp: M(50 × 5) ZG = 0,04 + j.0,09 (mΩ) - Cáp A1A2: C(3 × 35 + 1,15), l = 200m, z0 =0,524+j.0,0637 (Ω/km) Yêu cầu: a) Kiểm tra đoạn cáp A1A2 có đảm bảo về điều kiện tổn thất điện áp không? 4 b) Tính dòng điện ngắn mạch tại A2. Bỏ qua tổng trở các aptomat APT0, APT1 và tổng trở đoạn dây từ máy biến áp đến thanh góp A1. c) Tính toán và lựa chọn aptomat APT1 đạt các yêu cầu kỹ thuật của bài toán. Cho các thông số tham khảo của aptomat như sau: Iđm = 40A – 50A – 60A – 75A – 90A – 100A – 125A – 150A Uđm = 600V Icđm = (3 ÷ 5) kA Ivỏ = 100A – 200A – 300A Câu 14: Tính giá trị dòng điện ngắn mạch trên thanh góp hạ áp của một mạng điện cung cấp từ một máy biến áp 400kVA, 22/0,4kV có các thông số: UN% = 4%, ∆PN = 5750W, I0% = 1,5%, ∆P0 = 820W Cho biết thông số các phần tử mạng điện như sau: • Cầu dao CD: RCD = 0,15mΩ • Cáp PVC: RC = 5,57mΩ XC = 1,75mΩ • Aptomat CB: RCB = 0,37mΩ XCB = 0,094mΩ Câu 15: Tính dòng ngắn mạch tại các điểm N1, N2 của một mạng cung cấp điện như sau: • Máy biến áp hạ áp: 22/0,4kV, 1000kVA, UN%=5, ∆PN=13kW, ∆P0=1,5kW, I0%=1,2 • Động cơ KĐB 3 pha 380V, 2kW, cosϕ=0,91, η=0,94 • Đường cáp cấp điện cho tải chiếu sáng, dài 200m có r0=1,33mΩ/m, x0=0,007mΩ/m • Cầu dao CD1 600A, RCD1=0,15mΩ, cầu dao CD2 400A, RCD2=0,2m • Thanh góp TG1 bằng đồng, thiết diện 6×60mm2, dài 8m, khoảng cách giữa các pha là a=240mm, r0=0,056mΩ/m, x0=0,189mΩ/m • Thanh góp TG2 bằng đồng, thiết diện 6×60mm2, dài 2,5m, khoảng cách giữa các pha là a=240mm, r0=0,125mΩ/m, x0=0,215mΩ/m. Câu 16: Một phụ tải công nghiệp có công suất tính toán là 1200kVA, trong đó có 20% là phụ tải loại 3 dùng cho khối văn phòng. Điện áp làm việc là 0,4kV lấy từ nguồn trung áp 22kV. Yêu cầu chọn 2 máy biến áp lắp đặt tại trạm biến áp cấp điện cho phụ tải trên trong 2 trường hợp: a) Đảm bảo cung cấp điện 100% công suất phụ tải tại mọi thời điểm. b) Cho phép cắt giảm một phần phụ tải loại 3 khi có sự cố về MBA, đồng thời xác định phần trăm công suất phụ tải cần cắt có lợi nhất về mặt kinh tế. Cho biết một số thông số về dung lượng MBA hạ áp 22/0,4kV tham khảo là: 500 – 600 – 700 – 750 – 850 – 1000 – 1200 – 1500 – 1700 – 2000kVA. 5 Câu 17: Tính toán giá trị dòng điện đỉnh nhọn trên đường dây cung cấp cho một cơ cấu nâng hạ tải có các máy thành phần và số liệu cho như sau: Động cơ thành phần Pđm(kW) ε% Cosϕđm Iđm(A) Kmm Động cơ nâng hạ tải Động cơ kéo băng trượt Động cơ chuyển hàng 12 4 8 15 15 15 0,76 0,72 0,75 27,5 8,45 16,3 5,5 2,5 3,0 Điện áp lưới điện sử dụng là 380V, hệ số sử dụng trong toàn cơ cấu là giống nhau và bằng 0,1 Câu 18: Yêu cần chọn lựa bộ cầu dao–cầu chì tổng và các cầu chì nhánh cho 1 tủ cung cấp điện của một phân xưởng cơ khí có sơ đồ bố trí sau: Động cơ Ký hiệu Pđm (KV) Cosϕđm Kmm Kt η Máy mài kim loại Cầu trục Máy phay Máy khoan kim loại Đ1 Đ2 Đ3 Đ4 15 60 5,5 12 0,8 0,8 0,9 0,9 6 7 5 7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,85 Cho biết các thông số cầu dao – cầu chì tham khảo khi lựa chọn như sau: Iđmdc = 3 − 50 – 63 – 80 – 100 – 120 – 150 – 175 – 200 – 350 – 500 – 600 – 650 – 800 – 1000A Ivỏ = 100 – 200 – 400 – 600 – 800 – 1000 – 1200 – 1500A Câu 19: Cho một mạch cung cấp điện cho một trạm bơm có 2 máy bơm số liệu cho trong bảng sau: Máy bơm Uđm (KV) Pđm (KV) Cosϕđm Kmm Kt η MB1 MB2 0,38 0,38 22 14 0,89 0,86 7 7 0,9 0,9 0,86 0,85 Các đoạn cáp L1 và L2 nối từ thanh góp ở tủ phân phối đến các máy bơm MB1, MB2 có thông số sau: (L1): Ký hiệu cáp 3G4 – Icp = 53A cấp nguồn cho MB1 (L2): Ký hiệu cáp 3G1,5 – Icp = 31A cấp nguồn cho MB2 Cả hai máy bơm đều mở máy trong điều kiện nhẹ tải. Tủ cung cấp điện 6 Yêu cầu: a) Tính toán và lựa chọn dây chảy–cầu chì bảo vệ cho từng máy bơm và dây chảy–cầu chì tổng bảo vệ chung cho cả trạm bơm. Cho biết thông số dòng định mức của dây chảy–cầu chì tham khảo trong dây sau: Iđm = 50 – 70 – 80 – 100 – 125 – 150 – 160 – 185 – 200A Ivỏ = 100 – 200 – 400A b) Kiểm tra các đoạn cáp L1, L2 đã cho có đạt yêu cầu kỹ thuật không? Cho biết k1 = 0,9, k2 = 1 vì ở xa nguồn, chiều dài cáp không đáng kể nên bỏ qua kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch và tổn thất điện áp. Câu 20: Một đường dây 0,4kV cấp điện cho một phân xưởng sản xuất có công suất phụ tải là 100kVA, cosϕ = 0,75, chiều dài đoạn dây là 0,3km, tổng trở đơn vị của dây là z0 = 0,21 + j.0,06 Ω/km. Yêu cầu: a) Xác định công suất phản kháng cần bù để nâng cosϕ lên 0,9 b) Tính tổn thất điện áp trước và sau khi bù, cho nhận xét c) Tính tổn thất công suất trước và sau khi bù, cho nhận xét. Câu 21: Một nhà máy có 2 phân xưởng sản xuất, nhận điện từ một trạm biến áp phân phối theo sơ đồ sau: Thông số cáp Đường dây Chiều dài (m) Loại cáp dẫn điện r0 (Ω/km) x0 (Ω/km) L1 L2 50 70 PVC (3.50 + 1.35) PVC (3.55 + 1.16) 0,4 0,73 0,4 0,41 Yêu cầu: Xác định công suất phản kháng cần bù của các tụ bù đặt tại các tủ phân phối của từng phân xưởng để nâng hệ số công suất cosϕ lên 0,95. Bỏ qua điện trở của các aptômat. Câu 22: Tính toán lựa chọn aptomat 3 pha bảo vệ cho phụ tải là 1 giảng đường gồm có: − 36 bóng huỳnh quang công suất 36W, cosϕ = 0,7, chấn lưu cảm kháng − 12 quạt trần 75W, cosϕ = 0,8 − 9 ổ cắm 1 pha có dòng định mức mỗi ổ cắm Iđmổcắm = 5A, hệ số sử dụng đồng thời các ổ cắm là 0,8 − Điện áp dây mạng 3 pha: Uđmdây = 380V − Các phụ tải 1 pha sử dụng điện áp Uđmpha = 220V và được phân bố đều cho cả ba pha − Phụ tải xa nguồn không cần kiểm ra dòng cắt của aptomat Thông số các aptomat tham khảo được cho sau đây: Uđm = 600V, Iđm = 10 – 15 – 20 – 30 – 50A 7 Câu 23: Tính toán lựa chọn dây chảy − cầu chì tổng và các cầu chì nhánh cho một mạch điện gồm 1 phụ tải chiếu sáng và một máy bơm sử dụng nguồn 3 pha 380V như sau: • Phụ tải chiếu sáng 3 pha: Pcs = 20kW, cosϕ = 0,8 • Máy bơm 3 pha KĐB: PB = 14kW, cosϕ = 0,8, η = 0,86, kmm = 5, kt = 0 mở máy nhẹ tải Các thông số dây chảy – cầu chì tham khảo trong dây sau: Iđmdc = 30 – 50 – 63 – 80 – 100A Ivỏ = 100 – 200A Câu 24: Cho một động cơ không đồng bộ có các thông số sau: Unguồn pha = 3,5kV, Pđm = 1000HP, η = 97,5%, cosϕ = 0,78 a) Xác định lượng công suất phản kháng cần bù cho động cơ để nâng hệ số công suất từ 0,78 đến 0,95 b) Tính điện dung của tụ điện bù trong 2 trường hợp: − Bộ tụ điện được đấu dạng tam giác − Bộ tụ điện được đấu dạng hình sao. Câu 25: Một xí nghiệp gồm 3 phân xưởng được cung cấp điện từ một máy biến áp 10/0,4kV, các thông số đường dây và phụ tải cho trên sơ đồ. Tính toán dung lượng công suất bù phản kháng cho các tụ bù đặt tại tủ phân phối của mỗi phân xưởng để nâng cao hệ số công suất xí nghiệp lên 0,95. 8 Câu 26: Trình bày nguyên tắc bảo vệ, điều kiện thực hiện và các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình tác động bảo vệ của các hình thức bảo vệ rơle chính trong hệ thống điện bao gồm bảo vệ quá dòng điện, bảo vệ dòng điện có hướng, bảo vệ so lệch và bảo vệ khoảng cách. Câu 27: Tính toán và đánh giá 2 phương án khả thi (dùng 1 dây chống sét và 2 dây chống sét) để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho 1 đường dây tải điện trên không có chiều cao treo dây hx = 12,5m và khoảng cách giữa các pha dây dẫn là 3m. Câu 28: Tính toán và đánh giá các phương án khả thi bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho một công trình xây dựng có diện tích mặt bằng tổng thể tính tại mặt đất là 25 × 10m, chiều cao tính từ mặt đất là 20,5m. Câu 29: Một đèn huỳnh quang dài L = 1,2m, công suất 40W, điện áp 220V, hiệu suất phát quang η = 50lm/W, được treo ở độ cao h = 2m tính từ bề mặt làm việc và tạo với bề mặt làm việc 1 góc α = 450. Tính: a). Cường độ ánh sáng do đèn phát ra. b). Độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc và nằm sát mặt phẳng treo đèn. c). Độ rọi tại điểm Q trên bề mặt làm việc cách P một khoảng l = 1,4m theo phương nằm ngang Câu 30: Một nguồn sáng có công suất 100W, điện áp duy trì là 220V bố trí ở độ cao 1,5m tính từ bề mặt làm việc, phát quang theo mọi hướng với F = 2540lm. Hãy xác định: a) Độ rọi trên bề mặt làm việc tại một điểm P1 thẳng góc với nguồn sáng. b) Độ rọi tại điểm P2 cách P1 0,7m theo phương nằm ngang. c) Độ chói trên bề mặt trang giấy đặt tại P2, biết ρ = 0,75 d) Đặt nguồn sáng trên vào trong 1 quả cầu thủy tinh mờ, đường kính là 0,3m, hệ số truyền sáng T = 0,85. xác định độ chói theo mọi hướng của hệ thống nguồn sáng và quả cầu thủy tinh. 1, 2m 2m 1,4m 45 0 P Q