Bài giảng Cung cấp điện - Chương 7: Lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện - Phùng Đức Bảo Châu

Chương 7:LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG CCĐKHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ ViỄN THễNGBM. ĐIỆN CễNG NGHIỆPGiảng viờn: ThS. Phựng Đức Bảo ChõuNội dung1. Những điều kiện chung để lựa chọn2. Lựa chọn và kiểm tra cầu chỡ3. Lựa chọn và kiểm tra dao cỏch ly và cầu dao4. Lựa chọn và kiểm tra mỏy cắt điện5. Lựa chọn và kiểm tra mỏy cắt phụ tải6. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện cú điện ỏp đến 1000V 7. Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn dõy cỏp8. Lựa chọn sứ cỏch điện9. Lựa chọn và kiểm tra mỏy biến dũng BI và mỏy biến ỏp BU10. Bài toỏn ỏp dụng 1. Những điều kiện chung để lựa chọn1. 1. Đặt vấn đề Trong quỏ trỡnh làm việc, cỏc phần tử, thiết bị cú thể phải chịu 3 chế độ làm việc:Bỡnh thường: Uđm, IđmQuỏ tải: > Uđm, IđmSự cố (NM): >> Iđm → Phải cắt phần tử, thiết bị bị sự cố ra khỏi nguồn càng nhanh càng tốt. Tuy nhiờn phải cú thời gian → PT, TB phải chịu đựng được trong thời gian tồn tại sự cố này. Bởi vậy cỏc PT, TB đưa vào làm việc cần phải được lựa chọn thảo món đồng thời 3 điều kiện trờn.1. 2. Điều kiện chung lựa chọn cỏc PT, TB:a. Điều kiện để PT, TB đảm bảo làm việc bt và qt: Đối với đd lv //: Ilvmax = 2Ibt= 2Icp (tức là tớnh khi 1 đd bị đứt); Đối với mạch MBA: Ilvmax = kqtmaxIbt=kqtmaxIđmBA(thg kqtmax= 1,4 ); Đối với mạch MPĐ: Ilvmax = kqtmaxIbt= 1,05Iđm b. Điều kiện để PT, TB đảm bảo chịu đựng được ở chế độ sự cố: Dũng điện NM lớn → sinh ra lực điện và nhiệt lớn cú thể phỏ hỏng và đốt chỏy phẫn dẫn/cỏch điện của PT, TBĐ. Do đú cần kiểm tra theo 2 điều kiện: Điều kiện ổn định động: Iđ.đm ≥ ixk (2)Điều kiện ổn định nhiệt: (Với tqd = tN)Lưu ý:Đối với cỏc PT, TB hạ ỏp (U ≤1000V) khụng cần kiểm tra ổn định độngĐối với PT, TB cú Iđm ≥ 1000A, khụng cần kiểm tra ổn định nhiệtĐối với dõy dẫn và thanh dẫn, điều kiện ổn định nhiệt kiểm tra theo tiết diện tối thiểu:9/8/202152. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP2.1. Lựa chọn MCĐTTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Điện ỏp định mức, UđmMC (kV)UđmMC  Uđm.m2Dũng điện định mức, IđmMC (A)IđmMC  Ilv.max3Dũng điện cắt định mức, IC.đm (kA)IC.đm  IN4Cụng suất cắt định mức, SC.đm (MVA)SC.đmMC  SN5Dũng điện ụđđ định mức, Iđ.đm (kA)Iđ.đm  ixk6Dũng điện ụđn định mức, Inh.đm (kA)9/8/20216TTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Điện ỏp định mức, UđmMC (kV)UđmMC  Uđm.m2Dũng điện định mức, IđmMC (A)IđmMC  Ilv.max3Dũng điện ụđđ định mức, Iđ.đm (kA)Iđ.đm  ixk4Dũng điện ụđn định mức, Inh.đm (kA)5Dũng điện định mức của CC, IđmCC (A)IđmCC  Ilv.max6Dũng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A)IC.đmCC  IN7Cụng suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A)SC.đmCC  SN2.2. Lựa chọn MC phụ tải9/8/20217TTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Điện ỏp định mức, UđmDCL (kV)UđmDCL  Uđm.m2Dũng điện định mức, IđmDCL (A)IđmDCL  Ilv.max3Dũng điện ụđđ định mức, Iđ.đm (kA)Iđ.đm  ixk4Dũng điện ụđn định mức, Inh.đm (kA)2.3. Lựa chọn DCL2.4. Lựa chọn CC cao ỏpTTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Điện ỏp định mức, UđmCC (kV)UđmCC  Uđm.m2Dũng điện định mức, IđmCC (A)IđmCC  Ilv.max3Dũng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A)IC.đmCC  IN4Cụng suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A)SC.đmCC  SN3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP3.1. Lựa chọn MBA điện lựcĐối với TBA cú 1 mỏy: khcSđmB  Stt Đối với TBA cú 2 mỏy: khckqtmaxSđmB  SttTrong đú:SđmB - cụng suất đm của MBA, (nhà chế tạo cho);Stt - cụng suất tớnh toỏn (cụng suất lớn nhất của phụ tải).kqtmax - hệ số quỏ tải lớn nhất của MBA, kqtmax = 1,4 (quỏ tải khụng quỏ 5 ngày 5 đờm, mỗi ngày khụng quỏ 6 giờ). Hệ số hiệu chỉnh giữa mt chế tạo và sử dụng (chỉ sử dụng khc nếu MBA ngoại nhập) - nhiệt độ mụi trường sử dụng và nhiệt độ chế tạo (0C)Vớ dụ: Hà nội nhiệt độ trung bỡnh 240C; Mỏtcơva nhiệt độ trung bỡnh 50C; Thỡ:9/8/202193.2. Lựa chọn MBA đo lườnga. Mỏy biến dũng điện (BI) TTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Điện ỏp sơ cấp định mức, Uđm.BI (kV)Uđm.BI  Uđm.m2Dũng điện sơ cấp định mức, I1đm.BI (A)3Phụ tải cuộn dõy thứ cấp, S2đm.BI, (VA)S2đm.BI  S2tt4Hệ số ổn định động, kđ 5Hệ số ổn định nhiệt, knh9/8/202110b. Mỏy biến điện ỏp (BU) TTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Điện ỏp sơ cấp định mức, Uđm.BU (kV)Uđm.BU  Uđm.m2Phụ tải 1 pha thứ cấp, S2đm.BI, (VA)S2đm.pha  S2tt.pha3Sai số cho phộp, N% - sai số tiờu chuẩn.9/8/2021114. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁPmotor controlLưới điện hạ ỏpCỏch lyĐúng cắtBảo vệ ngắn mạchBảo vệ quỏ tảiĐiều khiển cụng suấtKhởi động mềmĐiều khiển với biến tầnCỏch lyĐúng cắtBảo vệ ngắn mạchĐiện-cơĐiện tử 9/8/202112motor starterSwitch(cầu dao)Cầu daotảiCụng-tắctơRơ lenhiệtÁptụmỏtkiểu từ điệnÁptụmỏtkiểutừ nhiệtThiết bịtớch hợpCỏch lyĐúng cắtNgắn mạchQuỏ tảiĐiều khiển9/8/202113Cỏc khớ cụ ở mạng điện hạ ỏp như ỏptụmỏt, cụngtắctơ, cầu dao, cầu chỡ,....được lựa chọn theo điều kiện điện ỏp và dũng điện, kiểu loại và hoàn cảnh làm việc khụng cần kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt do dũng ngắn mạch. Riờng chọn ỏptụmỏt và cầu chỡ cần lưu ý: Đối với ATM: Phải kiểm tra khả năng cắt dũng điện ngắn mạch và chỉnh định để cắt dũng điện quỏ tải;Đối với CC: Phải phõn biệt dựng cho mạng điện sinh hoạt, chiếu sỏng hay dựng trong mạng cụng nghiệp mà chọn cho đỳng. 9/8/202114BI4.1. Chọn ATM:TTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Điện ỏp định mức, UđmATM (V)UđmATM  Uđm.m2Dũng điện định mức, IđmATM (A)IđmATM  Ilv.max3Dũng điện cắt định mức, IC.đm (kA)IC.đm  INQuỏ tải: chỉnh định9/8/2021154.2. Chọn cầu chỡ:TTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Điện ỏp định mức, UđmCC (V)UđmCC  Uđm.m2Dũng điện định mức, IđmCC (A)IđmCC  Ilv.max= Itta. Đối với CC dựng cho mạng điện chiếu sỏng:9/8/202116b. Đối với CC dựng cho mạng điện cụng nghiệp: TTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)Iđm.CC  Itt = ktIđm.đC2Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)Iđm.CC  =Trong đó: kt - hệ số tải của động cơ, nếu không biết lấy kt = 1;Iđm.đC- dòng điện định mức của động cơ, Iđm.đC = Uđm- điện áp dây định mức, Uđm = 380V;Cosđm - hệ số công suất định mức của đ.cơ, thường Cosđm = 0,8; - hiệu suất của đcơ, thường  = 0.8-0,95 (có thể lấy  = 1);Kmm - hệ số mở máy đ.cơ (nhà chế tạo cho), thường Kmm = 5; 6; 7; - hệ số phụ thuộc vào điều kiện khởi động của đ.cơ, lấy như sau: Với đ.cơ mở máy nhẹ (hoặc không tải) như máy bơm, máy cắt gọt kim loại  = 2,5; Với động cơ mở máy nặng (có tải) như cần cẩu, cần trục, máy nâng  =1,6; Nếu BV cho 1 động cơ:9/8/202117b. Đối với CC dựng cho mạng điện cụng nghiệp: Nếu BV cho nhiều động cơ: TTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)Iđm.CC  2Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)Iđm.CC  9/8/2021185. CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP 5.1. Chọn tiết diện dõy dẫn theo mật độ dũng điện kinh tếPP này chỉ dựng chọn tiết diện dd của cỏc mạng điện cao ỏp. Loại dõy dẫnJkt, A/mm2Tmax ≤ 3000hTmax = 3000-5000hTmax > 5000hA và ACCỏp lừi đồngCỏp lừi nhụm1,33,51,61,13,11,41,02,71,2Điều kiện chọn tiết diện:Kiểm tra:Tổn thất điện ỏp:Phỏt núng: Isc ≤ Icp Ngoài ra, đối với cỏp bắt buộc phải kiểm tra thờm điều kiện ổn định nhiệt: α - hệ số nhiệt độ, αcu = 6 và αAl = 11; tqđ = (0,5-1)s 9/8/2021195.2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện ỏp cho phộp PP này dựng để chọn tiết diện dd ở mạng điện hạ ỏp và mạng điện địa phương (U ≤ 35kV) chiều dài lớn.Xuất phỏt từ cụng thức tớnh tổn thất điện ỏp: Nhận thấy, r0 và x0 đều phụ thuộc vào tiết diện F, do đú ta cú thể chọn tiết diện bằng cỏch chọn điện khỏng x0 (vỡ x0 = 0,35ữ0,45Ω/km - khụng thay đổi nhiều).Cỏc bước chọn tiết điện dd theo phương phỏp này làm như sau:B1. Chọn sơ bộ x0 Đối với dõy hạ ỏp: Chọn x0 = 0,35Ω/kmĐối với dõy TA ỏp: Chọn x0 = 0,38Ω/km (với 10ữ22kV); x0 = 0,4Ω/km (với 35kV) B2. Từ x0 đó chọn, xỏc định được:9/8/2021202. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện ỏp cho phộpB3. Từ ∆Ucp xỏc định được ∆UR: ∆UR = ∆Ucp - ∆UXB4. Xỏc định tiết diện dõy dẫn cần chọn:Từ F tớnh được, tra bảng phụ lục để chọn dõy dẫn cú tiết diện gần nhấtB5. Kiểm tra dõy dẫn đó chọn theo điều kiện tổn thất điện ỏp cho phộp:Nếu điều kiện được thỏa món thỡ dõy dẫn chọn đạt yờu cầu;Trường hợp khụng thảo món, chọn dõy dẫn cú tiết diện lớn hơn 1 cấp, rồi kiểm tra lại theo điều kiện trờn. - điện dẫn suất, vớ dụ: 9/8/202121 PP này dùng để chọn tiết diện dây dẫn lưới hạ áp công nghiệp và sinh hoạt đô thị. Trình tự các bước chọn tiết diện theo phương pháp này như sau:- Bước 1: Xác định dòng điện tính toán mà đường dây phải tải Itt;- Bước 2: Lựa chọn loại dây, tiết diện dây theo biểu thức: k1k2Icp  IttTrong đó: k1- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với môi trường đặt dây, cáp;k2- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng dây hoặc cáp đi chung một rãnh; k1 và k2 tra trong phụ lục.Icp- dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định chọn (tra bảng)5.3. Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép9/8/2021223. Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép- Bước 3: Kiểm tra lại:* Theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ:+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì: (Đối với mạch độnh lực  = 3; còn mạch ánh sáng sinh hoạt  = 0,3)+ Nếu bảo vệ bằng ATM: Ikddt - dòng điện khởi động điện từ của ATM (dòng chỉnh định cắt ngắn mạch)Ikdnh - dòng điện khởi động nhiệt của ATM (dòng chỉnh định cắt quá tải của rơ le nhiệt)9/8/202123* Theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:3. Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phépTrong đó: -hệ số phụ thuộc vật liệu làm dd, cu = 6; Al = 11 tqđ = tN = (0,5-1)s * Theo điều kiện tổn thất điện áp: Umax  Ucp = 5%Uđm 9/8/2021246. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI)TTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Dũng điện phỏt núng lõu dài cho phộp, Icp (A)k1k2Icp  Ilv.max2Khả năng ổn định động, cp (kG/cm2)cp  tt3Khả năng ổn định nhiệt, F (mm2)Trong đú: k1 – hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào việc đặt thanh dẫn. + Đặt đứng: k1 = 1; + Đặt nằm ngang: k1 = 0,95. k2 – Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ mụi trường (tra trong sổ tay KTĐ khi nhiệt độ mụi trường khỏc với nhiệt độ TC).  - hệ số phụ thuộc vật liệu làm thanh dẫn: Cu = 6; Al = 11. cp - ứng suất cho phộp của vật liệu làm thanh dẫn (cp.Cu= 1400 kG/cm2; cp Al= 700 kG/cm2; cp Fe= 1600 kG/cm2).9/8/2021256. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI)tt - ứng suất tớnh toỏn (kG/cm2): suất hiện khi cú lực điện động của dũng NM: aalABCHệ thanh dẫn 3 pha, M - mụ men uốn tớnh toỏn, + Khi thanh dẫn cú từ 3 nhịp trở lờn: + Khi thanh dẫn cú 2 nhịp: ixk- dũng điện ngắn mạch xung kớch 3 pha, kA l - khoảng cỏch giữa cỏc sứ trong một pha (chiều dài một nhịp thanh cỏi), cm; a - khoảng cỏch giữa cỏc pha, cm; W - mụ men chống uốn của TC, cm3 tớnh được dựa vào hỡnh dỏng thanh gúp:9/8/202126W - mụ men chống uốn của thanh dẫn, cm3 tớnh được dựa vào hỡnh dỏng thanh gúp:bhbhHhDDd Thanh chữ nhậtThanh chữ nhật rỗngThanh trũnThanh trũn rỗngĐặt đứngĐặt ngang9/8/2021277. CHỌN SỨ ĐỠ THANH DẪNTTCỏc đại lượng chọn và kiểm traCụng thức chọn và kiểm tra1Điện ỏp định mức, Uđm.S (kV)Uđm.S  Uđm.m2Dũng điện định mức, Iđm.S (A)Iđm.S  Ilv.max3Lực cho phộp tỏc động lờn đầu sứ, Fcp (kG), Fcp  kFtt4Dũng ổn định nhiệt cho phộp, Inh.đm (mm2)Inh.đm  I H’HThanh dẫn đặt trờn sứFcp - Lực cho phộp tỏc động lờn đầu sứ, (kG):(Fcp = 0,6Fph, Fph-lực phỏ hỏng sứ, nhà chế tạo cho)k – hệ số hiệu chỉnh:H - chiều cao sứ;H’ - chiều cao từ chõn sứ đến tõm tiết diện thanh dẫn Wednesday, September 8, 202128Tree Trimming: BeforeThank you for your attention!