Đồ án Thiết kế trạm biến áp 110 35 10kv cung cấp điện cho huyện duy tiên tỉnh Hà Nam

ến áp mới. - Một ngăn lộ tổng - Một ngăn phân đoạn - Một ngăn máy biến áp tự dùng - Một ngăn máy biến điện áp 6.1.4. Mặt bằng bố trí thiết bị điện Việc bố trí mặt bằng và lựa chọn vị trí đặt thiết bị và kết cấu trong trạm phải dựa trên cơ sở tuân thủ theo các tiêu chuẩn và quy phạm trang bị điện của Việt Nam và một số tiêu chuẩn quốc tế được chấp nhận phù hợp với quy định của Tổng Công ty Điện Lực Việt Nam. Ngoài ra việc bố trí mặt bằng của trạm phải tính đến điều kiện kinh tế đồng thời phải đảm bảo mỹ quan cho trạm và khu vực. Để đảm bảo cho diện tích đất của trạm là nhỏ nhất thì trạm sẽ được thiết kế kiểu phân phối nửa ngoài trời nửa trong nhà. Ta bố trí trạm theo hình trữ nhật, sân phân phối 110kV sẽ đặt ngoài trời còn thiết bị phía 35kV và phía 10kV cùng các thiết bị điều khiển và bảo vệ sẽ được bố trí đối diện với sân phân phối 110kV. Trước mắt mới đặt một máy biến áp ở sân phân phối, khi phụ tải phát triển sẽ đặt thêm một máy nữa do vậy khi thiết kế phải đặt nền móng có sẵn cho trạm sẽ lắp đặt thêm máy biến áp về sau. Sơ đồ bố trí thiết bị được thể hiện trong hình 10. 6.2. Lựa chọn sơ đồ cấp điện cho phụ tải Việc chọn phương án cung cấp điện bao gồm: chọn cấp điện áp, nguồn điện, sơ đồ nối dây, phương thức vận hành.v.v…Các vấn đề này có ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện. Muốn thực hiện được đúng đắn và hợp lý nhất, ta phải thu thập và phân tích đầy đủ các số liệu ban đầu, trong đó số liệu về nhu cầu điện là số liệu quan trọng nhất. Đồng thời sau đó phải tiến hành so sánh các phương án đã được đề ra về phương diện kinh tế kỹ thuật. Ngoài ra còn phải kết hợp các yêu cầu về phát triển kinh tế chung và riêng của địa phương, vận dụng tốt các chủ trương của nhà nước. Một sơ đồ cung cấp điện đưa ra được coi là hợp lý nếu nó thoả mãn những điều kiện sau: - Đảm bảo chất lượng điện, tức là bảo đảm tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép. - Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải. - Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp và sửa chữa. - Có các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật hợp lý. Ngoài ra khi thiết kế công trình cụ thể ta phải xét thêm các yếu tố sau: yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, khả năng cấp vốn và thiết bị, trình độ kỹ thuất chung của công nhân vận hành. Căn cứ vào tình hình thực tế của lưới điện trên địa bàn thiết kế, đề tài nhận thấy rằng. - Phụ tải điện của khu vực đa số là phụ tải loại 3 và một phần phụ tải loại 2 về tương lai số phụ tải loại 2 sẽ tăng lên và có thể xuất hiện thêm phụ tải loại 1. - Hiện toàn bộ khu vực đã được cấp điện đến từng hộ tiêu thụ do vậy mạng lưới điện phân phối tương đối đầy đủ không cần xây đựng thêm, mà thay vào đó có những phương án hợp lý để sử dụng tối đa và hiệu quả nhất lưới điện hiện tại mà vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. - Nếu xuất hiện thêm các phụ tải loại 2 và loại 1 thì sẽ xây dựng mới các tuyến đường dây cấp điện cho phụ tải theo sơ đồ thích hợp với những tính chất của phụ tải. Với phụ tải loại 3 và một phần phụ tải loại 2 ta chọn sơ đồ phân phối dạng phân nhánh hay còn gọi là dạng trục chính. Sơ đồ này tạo bởi một lộ phân phối chính còn gọi là đường trục chính. Từ trục chính này sẽ có các nhánh rẽ đến các trạm tiêu thụ, nếu có một sự cố ở bất kỳ trạm nào thì các thiết bị ngắt của trạm đó sẽ ngắn trạm ra khỏi đường trục chính (Thiết bị ngắt này chủ yếu là Aptômát hoặc cầu chì hoặc dao cách ly). Do đó không hề ảnh hưởng tới các trạm bên cạnh, song nếu có sự cố trên bất cứ đoạn nào đó của đường trục chính thì sẽ sinh ra cắt điện trên toàn bộ đường trục. hoặc Khi phụ tải loại 2 tăng lên và có thể cả phụ tải loại 1, người ta dùng hai lộ cung cấp chính, hai lộ này có thể xuất phát từ một nguồn hoặc từ hai nguồn khác nhau. Với đường dây dự trữ, thông thường đường dây này chỉ nối đến thanh cái của trạm cung cấp điện mà không có điện áp. Để có thể cung cấp điện nhanh chóng (khi sự cố một phần hay toàn bộ) cho phụ tải của tuyến đường dây chính bị sự cố, thì thời gian ngừng cung cấp điện chỉ phụ thuộc vào thời gian cần thiết để ngắt đoạn đường bị sự cố. Thông thường thời gian này nằm trong phạm vi 30 đến 40 phút, tức là thích hợp cho một số hộ tiêu thụ loại 2. 6.3. Tính toán ngắn mạch 6.3.1. Định nghĩa, nguyên nhân, hậu quả và mục đích của tính toán ngắn mạch Ngắn mạch trong hệ thống điện chỉ hiện tượng các dây dẫn pha chập nhau, chập đất (trong hệ thống điện có trung điểm nối đất) hoặc chập dây trung tính. Lúc sẩy ra ngắn mạch tổng trở của hệ thống giảm đi giống như mạch điện bị ngắn lại, dòng điện tăng lên đáng kể gọi là dòng điện ngắn mạch. Khi ngắn mạch, trong mạng điện xuất hiện quá trình quá độ nghĩa là dòng điện và điện áp đều thay đổi, dòng điện tăng lên rất nhiều so với lúc làm việc bình thường. Tuỳ theo máy phát điện có tự động điều chỉnh kích từ hay không mà sự biến thiên của dòng điện trước lúc đạt tới trạng thái ổn định cũng khác nhau. Song song với sự biến thiên về dòng điện, điện áp trong mạng điện cũng giảm xuống. Mức độ giảm nhiều hay ít là tuỳ thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch so với nguồn cung cấp. Thời gian điện áp giảm xuống xác định bằng thời gian tác động của rơle bảo vệ và của máy cắt điện đặt gần điểm ngắn mạch nhất. Nguyên nhân chung và chủ yếu của ngắn mạch là do cách điện bị hỏng, lý do cách điện bị hỏng có thể là: bị già cỗi khi làm việc lâu ngày, chịu tác động cơ khí gây vỡ nát, bị tác động của nhiệt độ phá huỷ môi chất, xuất hiện điện trường mạnh làm phóng điện chọc thủng vỏ bọc…Những nguyên nhân tác động cơ khí có thể do làm gẫy cây, đỏ cột, dây dẫn chập nhau… Sét đánh gây phóng điện cũng là một nguyên nhân đáng kể gây ra hiện tượng ngắn mạch (tạo ra hồ quang dẫn điện giữa các dây dẫn). Ngắn mạch còn có thể do thao tác nhầm… Ngắn mạch là một sự cố nguy hiểm vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng lên rất lớn, chạy trong các phần tử của hệ thống điện nó gây ra các hư hỏng sau đây. - Phát nóng cục bộ rất nhanh, nhiệt độ lên cao, gây cháy nổ. - Sinh ra lực cơ khí lớn giữa các phần của thiết bị điện, làm biến dạng hoặc gẫy vỡ các bộ phận - Gây sụt áp lưới điện làm động cơ ngừng quay, ảnh hưởng đến năng suất làm việc của máy móc, thiết bị. - Tạo ra các thành phần dòng điện không đối xứng gây nhiễu các đường dây thông tin ở gần. - Nhiều phần của mạng điện bị cắt ra để loại trừ điểm ngắn mạch, làm gián đoạn cung cấp điện. Do vậy tính toán ngắn mạch nhằm mục đích sau: - Lựa chọn các trang thiết bị điện phù hợp, chịu được dòng điện trong thời gian tồn tại ngắn mạch. - Tính toán hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ rơle, tự động cắt phần phần tử bị sự cố ngắn mạch ra khỏi hệ thống. - Lựa chọn sơ đồ thích hợp làm giảm dòng điện ngắn mạch. - Lựa chọn thiết bị hạn chế dòng điện ngắn mạch như kháng điện, máy biến áp, nhiều cuộn dây… - Nghiên cứu các hiện tượng khác về chế độ hệ thống như quá trình quá độ điện cơ, điện từ. 6.3.2. Tính toán ngắn mạch trong trạm 110kV 6.3.2.1. Xác định điểm ngắn mạch cần tính toán Khi lập sơ đồ để tính dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện, cần chọn một chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế. Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi sẩy ra ngắn mạch tại đó thì dòng điện ngắn mạch đi qua khí cụ điện là lớn nhất. Hình 18: Sơ đồ tính toán ngắn mạch Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch như sau, trong do tất cả các phần tử được thay thế bằng các điện kháng thành phần, ta bỏ qua các thành phần có trị số nhở ít ảnh hưởng tới kết quả tính toán ngắn mạch. 6.3.2.2. Kết quả tính toán ngắn mạch cho các điểm ngắn mạch Chọn công suất cơ bản Scb = 25000kVA, điện áp cơ bản là UcbI = 110kV ứng với điện áp của nguồn đến. Nguồn sức điện động đẳng trị của hệ thống lấy bằng E*HT = 1 bởi ta coi trong hệ đơn vị có tên EHT » Utb » Ucb + Tính các điện áp cơ bản trong hệ đơn vị tương đối UcbII = UcbIII = UcbIV = UcbV = UcbVI = UcbVII = = UcbIV + Tính các dòng điện cơ bản trong hệ đơn vị tương đối IcbI = = = 131,22A IcbII = 412,39A IcbIII = 38,06kA IcbIV = 1,44kA IcbV = IcbIII = 38,06kA IcbVI = 2,41kA IcbVII = IcbIV = 1,44kA + Xác định trị số điện kháng của các phần tử trong mạng điện Điện kháng của hệ thống điện Công suất cắt của máy cắt khi sẩy ra ngắn mạch chọn là SN = 850MVA Điện kháng của hệ thống trong hệ đơn vị tương đối được tính như sau X*HT = 0,029 Điện kháng cuộn cao áp 110kV máy biến áp điện lực UN%C = = = 22% X*C = 0,24 Điện kháng cuộn trung áp 35kV UN%T = = = 0 X*T = 0 Điện kháng cuộn hạ áp 10kV UN%H = (UN%C-H + UN%T-H + UN%C-T)/2 = 17 + 6 – 11 = 12% X*H = 0,145 Điện kháng máy biến áp B1 có UN = 6,5% X*B1 = = = 10,92 Điện kháng máy biến áp B2 có UN = 7,5% X*B2 = = = 0,57 Điện kháng máy biến áp B3 có UN = 6,5% X*B3 = = = 19,66 Điện kháng máy biến áp B4 có UN = 6,5% X*B4 = = = 2,46 Điện kháng máy biến áp B5 có UN = 5,5% X*B5 = = = 9,24 Điện kháng máy biến áp B6 có UN = 5,5% X*B6 = = = 5,2 Điện kháng máy biến áp B7 có UN = 5,5% X*B7 = = = 6,66 Điện kháng máy biến áp B8 có UN = 5,5% X*B8 = = = 16,66 Điện kháng đường dây L1 Dây AC150 có xo = 0,375W/km chiều dài 12,32km nên X*L1 = 9,54.10-3 Điện kháng đường dây L2, AC70 dài 0,2km có xo = 0,381W/km X*L2 = 1,55.10-3 Điện kháng đường dây L3, AC70 chiều dài 7,1km có xo = 0,381W/km X*L3 = 55,2.10-3 Điện kháng đường dây L4, AC50 chiều dài 1,05km có xo = 0,392W/km X*L4 = 8,4.10-3 Điện kháng đường dây L5, AC95 chiều dài 3,5km có xo = 0,37W/km X*L5 = 26,43.10-3 Điện kháng đường dây L6, AC95 chiều dài 11,3km có xo = 0,37W/km X*L6 = 85,33.10-3 Điện kháng đường dây L7, AC95 chiều dài 0,7km có xo = 0,37W/km X*L7 = 5,29.10-3 Điện kháng đường dây L8, AC50 chiều dài 4,2km có xo = 0,392W/km X*L8 = = 0,411 Điện kháng đường dây L9, AC70 chiều dài 2,5km có xo = 0,381W/km X*L9 = = 0,238 Điện kháng đường dây L10, AC50 chiều dài 2,7km có xo = 0,392W/km X*L10 = = 0,264 + Điểm ngắn mạch N1 Điện kháng tổng hợp X*SN1 = X*HT + X*L1 = 0,029 + 0,00954 = 0,0385 Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch I*N1 = 25,95 Dòng điện ngắn mạch tại N1 IN1 = I*N1.IcbI = 25,95.0,131 = 3,4kA Công suất ngắn mạch SN1 = 4943,58MVA Dòng điện ngắn mạch xung kích Ixk1 = Kxk.8,67kA Trong đó Kxk = 1,8 hệ số xung kích + Điểm ngắn mạch N2 Điện kháng tổng hợp X*SN2 = X*HT + X*L1 + X*C + X*T = 0,029 + 0,00954 + 0,24 + 0 = 0,279 Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch I*N2 = 3,59 Dòng điện ngắn mạch tại N2 IN2 = I*N2.IcbII =3,59.0,412 = 1,48kA Công suất ngắn mạch SN2 = 89,75MVA Dòng điện ngắn mạch xung kích Ixk2 = Kxk.3,77kA + Điểm ngắn mạch N3 Điện kháng tổng hợp X*SN3 = X*HT + X*L1 + X*C + X*T + X*L2 = 0,029 + 0,00954 + 0,24 + 0 + 0,00155 = 0,28 Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch I*N3 = 3,57 Dòng điện ngắn mạch tại N3 IN3 = I*N3.IcbII = 3,57.0,412 = 1,47kA Công suất ngắn mạch SN3 = 89,26MVA Dòng điện ngắn mạch xung kích Ixk3 = Kxk.3,75kA + Điểm ngắn mạch N4 Điện kháng tổng hợp X*SN4 = X*HT + X*L1 + X*C + X*T + X*L2 + X*B1 = 0,029 + 0,00954 + 0,24 + 0 + 0,00155 + 10,92 = 11,2 Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch I*N4 = 0,089 Dòng điện ngắn mạch tại N4 IN4 = I*N4.IcbIII = 0,089.38,06 = 3,40kA Công suất ngắn mạch SN4 = 2,35MVA Dòng điện ngắn mạch xung kích Ixk4 = Kxk.8,65kA + Điểm ngắn mạch N5 Điện kháng tổng hợp X*SN5 = X*HT + X*L1 + X*C + X*T + X*L2 + X*L3 + X*L4 = 0,029 + 0,00954 + 0,24 + 0 + 0,00155 + 0,0552 + 0,0084 = 0,34 Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch I*N5 = 2,91 Dòng điện ngắn mạch tại N5 IN5 = I*N5.IcbII = 2,91.0,412 = 1,20kA Công suất ngắn mạch SN5 = 72,74MVA Dòng điện ngắn mạch xung kích Ixk5 = Kxk.3,05kA + Điểm ngắn mạch N6 Điện kháng tổng hợp X*SN6 = X*HT + X*L1 + X*C + X*T + X*L2 + X*L3 + X*L4 + X*B2 = 0,029 + 0,00954 + 0,24 + 0 + 0,00155 + 0,0552 + 0,0084 + 0,57 = 0,91 Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch I*N6 = 1,09 Dòng điện ngắn mạch tại N6 IN6 = I*N6.IcbIV = 1,09.1,44 = 1,58kA Công suất ngắn mạch SN6 = 27,30MVA Dòng điện ngắn mạch xung kích Ixk6 = Kxk.4,01kA + Các điểm ngắn mạch N7, N8, N9 tính toán tương tự như các điểm ngắn mạch N3, N4, N5 kết quả tính toán được cho trong bảng 8. Điểm ngắn mạch N10 Điện kháng tổng hợp X*SN10 = X*HT + X*L1 + X*C + X*T + X*L5 + X*L6 + X*B4 = 0,029 + 0,00954 + 0,24 + 0 + 0,0264 + 0,0853 = 2,85 Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch I*N10 = 0,35 Dòng điện ngắn mạch tại N10 IN10 = I*N10.IcbVI = 0,35.2,41 = 0,84kA Công suất ngắn mạch SN10 = 8,79MVA Dòng điện ngắn mạch xung kích Ixk10 = Kxk.2,15kA + Điểm ngắn mạch N11 Điện kháng tổng hợp X*SN11 = X*HT + X*L1 + X*C + X*H = 0,029 + 0,00954 + 0,24 + 0,145 = 0,423 Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch I*N11 = 2,36 Dòng điện ngắn mạch tại N11 IN11 = I*N11.IcbIV =2,36.1,44 = 3,40kA Công suất ngắn mạch SN11 = 57,8MVA Dòng điện ngắn mạch xung kích Ixk11 = Kxk.8,57kA + Các điểm ngắn mạch N12, N13, N14, N15, N16, N17, N18, N19 tính tương tự như các điểm ngắn mạch N3, N4, N5 kết quả tính toán dược cho trong bảng 8. Bảng 8: Kết quả tính toán ngắn mạch Điểm ngắn mạch IN (kA) SN (MVA) Ixk (kA) N1 3.40 4943.58 8.67 N2 1.48 89.75 3.77 N3 1.47 89.26 3.75 N4 3.40 2.35 8.65 N5 1.20 72.74 3.05 N6 1.58 27.30 4.01 N7 1.35 81.98 3.44 N8 1.91 1.32 4.85 N9 1.06 64.06 2.69 N10 0.85 8.79 2.15 N11 3.40 58.89 8.65 N12 3.36 58.16 8.55 N13 3.94 2.73 10.02 N14 3.50 60.68 8.92 N15 6.78 4.70 17.27 N16 2.18 37.70 5.54 N17 5.20 3.60 13.23 N18 1.56 26.95 3.96 N19 2.16 1.50 5.51 6.4. Chọn và kiểm tra khí cụ điện cho trạm biến áp 6.4.1. Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện và các phần có dòng điện chạy qua Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba chế độ cơ bản sau: - Chế độ làm việc lâu dài - Chế độ quá tải - Chế độ ngắn mạch Ngoài ra còn có thể nằm trong chế độ làm việc không đối xứng. Trong chế độ làm việc lâu dài, các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức. Chế độ quá tải, dòng điện qua khí cụ điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ lớn hơn so với dòng điện định mức. Sự làm việc tin cậy của các phần tử trên được đảm bảo bằng các quy định giá trị và thời gian điện áp hay dòng điện tăng cao không vượt qua giới hạn cho phép. Trong tình trạng ngắn mạch, các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo sự làm việc tin cậy nếu quá trình lựa chọn chúng có các thông số theo đúng điều kiện ổn định động va ổn định nhiệt. Khi sẩy ra ngắn mạch, để hạn chế tác hại của nó cần phải nhanh chóng loại bỏ bộ phận hư hỏng ra khỏi mạng điện. Khi lựa chọn khí cụ điện cần quan tâm đến những điều kiện chung để lựa chọn đó là. Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài, chọn theo điện áp định mức. Điện áp định mức của khí cụ điện được ghi trên nhãn hay ghi trong lý lịch máy, phù hợp với độ cách điện của nó. Ngoài ra, khi thiết kế chế tạo khí cụ điện đều có dự chữ độ bền về điện nên cho phép chúng làm việc lâu dài không hạn chế với điện áp cao hơn định mức 10 đến 15% và gọi là điện áp làm việc cực đại của khí cụ điện. Do vậy, khi chọn khí cụ điện phải thoả mãn điều kiện điện áp sau: UđmKCĐ + DUđmKCĐ ³ Uđm.mạng + DUmạng Trong đó: UđmKCĐ - điện áp định mức của khí cụ điện DUđmKCĐ - độ tăng điện áp cho phép của khí cụ điện Uđm.mạng - điện áp định mức của mạng điện nơi thiết bị và khí cụ điện làm việc DUmạng - độ lệch điện áp có thể của mạng, so với điện áp định mức trong điều kiện vận hành. Chọn theo dòng điện định mức, dòng điện định mức của khí cụ điện IđmKCĐ do nhà máy chế tạo cho sẵn và chính là dòng điện đi qua khí cụ điện trong thời gian không hạn chế với nhiệt độ môi trường xung quanh là định mức. Chọn khí cụ điện theo dòng điện định mức sẽ đảm bảo cho các bộ phận của nó không bị đốt nóng nguy hiểm trong tình trạng làm việc lâu dài định mức. Khi chọn thiết bị khí cụ điện, ta phải đảm bảo cho dòng điện định mức của nó lớn hơn hay bằng dòng điện làm việc cực đại của mạch điện Ilvmax, tức là: IđmKCĐ ³ Ilvmax Dòng điện làm việc cực đại của mạch tính như sau: Lúc cắt một trong hai đường dây làm việc song song, đường dây còn kại phải gánh toàn bộ phụ tải. Đối với mạch máy biến áp, ta tính khi máy biến áp sử dụng khả năng quá tải của nó. Đối với thanh góp nhà máy điện, trạm biến áp, các thanh dẫn phân đoạn và các mạch nối khí cụ điện tính trong điều kiện chế độ vận hành là xấu nhất. Các khí cụ điện được chế tạo với nhiệt độ định mức của môi trường xung quanh là +35oC. Nếu nhiệt độ môi trường xung quanh khác với nhiệt độ định mức thì phải hiệu chỉnh dòng điện cho phép của khí cụ điện. Sau khi đã chọn được khí cụ điện cần phải kiểm tra khí cụ điện theo các điều kiện sau: Kiểm tra ổn định lực điện động, đối với mạng điện có điện áp nhỏ hơn 35kV điểm trung tính không nối đất, dòng điện ngắn mạch lớn nhất là dòng ngắn mạch ba pha. Do vậy ta lấy dòng điện ngắn mạch 3 pha để kiểm tra điều kiện ổn định lực điện động cho các thiết bị. Đối với mạng điện có điện áp U³ 110kV, điểm trung tính trực tếp nối đất, dòng điện ngắn mạch lớn nhất có thể là dòng điện ngắn mạch một pha hoặc ba pha. Khi kiểm tra với các thiết của mạng này về phương diện ổn định lực điện động, ta phải chọn dòng ngắn mạch lớn nhất rong số hai dòng ngắn mạch đó. Điều kiện ổn định lực điện động của khí cụ điện là: Imax ³ ixk hay Imax ³ Ixk Trong đó: imax, Imax là trị số biên độ và trị số hiệu dụng của dòng điện cực đại cho phép, đặc trưng ổn định động cao của khí cụ điện. Ixk, Ixk trị số biên độ và trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch xung kích. Như vậy, khả năng ổn định động của khí cụ điện đặc trưng bởi dòng điện ổn định động định mức iđm.đ. Dòng điện này chính là dòng điện cực đại có thể chạy qua khí cụ điện mà lực điện động do nó sinh ra không thể phá hoại khí cụ điện được. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt, khí cụ điện khi có dòng điện đi qua sẽ bị nóng lên vì nó có các tổn thất công suất. Các tổn thất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điện áp, tần số…nhưng chủ yếu phụ thuộc vào bình phương dòng điện. Khi nhiệt độ của khí cụ điện cao quá sẽ làm cho chúng bị hư hỏng hay giảm thời gian phục vụ. Do đó, cần phải quy định nhiệt độ cho phép của chúng khi làm việc bình thường cũng như khi ngắn mạch. Trong thời gian sẩy ra ngắn mạch dòng điện ngắn mạch sẽ tạo ra một lượng nhiệt trong các khí cụ điện gọi là xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch BN, BN đặc trưng cho lượng nhiệt toả ra trong khí cụ điện trong thời gian tác động của dòng điện ngắn mạch. Trong thực tế tính toán trị số BN có thể được tính theo phương pháp gần đúng như sau: BN = BNCK + BNKCK = Trong đó: It = là dòng điện ngắn mạch hiệu dụng toàn phần tại thời điểm t. Ickt – dòng điện ngắn mạch hiệu dụng, thành phần chu kỳ. Ikckt – dòng điện ngắn mạch hiệu dụng, thành phần không chu kỳ. BNCK, BNKCK – xung lượng nhiệt ứng với thành phần chu kỳ và thành phần không chu kỳ của dòng điện ngắn mạch. Xung lượng nhiệt ứng với thành phần chu kỳ tính như sau: BNCK = Xung lượng nhiệt của thành phần không chu kỳ, dòng điện ngắn mạch thành phần không chu kỳ có dạng: Ikckt = ICKo – là dòng điện ngắn mạch chu kỳ tại thời điểm ban đầu BNKCK = Trong đó Ta là hằng số thời gian tắt dần của dòng điện ngắn mạch của thành phần không chu kỳ, ta thường lấy Ta = 0,05s với điện áp lớn hơn 1000V. Như vậy ta có thể tính xung lượng nhiệt của các dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch trên các thanh cái máy biến áp điện lực. * Phía 110kV Ta có xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BN = BNCK + BNKCK BNCK = (3,4.103)2.0,07 = 0,81.106A2s T: là thời gian cắt tổng cộng của máy cắt ta lấy t = 0,07s BNKCK = = 0,54.106A2s Với Ta = 0,05s suy ra Vậy BN = BNCK + BNKCK = 0,81.106 + 0,54.106 = 1,35.106A2s * Phía 35kV Ta có xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BNCK = (1,48.103)2.0,07 = 0,15.106A2s BNKCK = = 0,10.106A2s Vậy BN = BNCK + BNKCK = 0,15.106 + 0,10.106 = 0,26.106A2s * Phía 10kV Ta có xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BNCK = (3,4.103)2.0,07 =23,8.104A2s BNKCK = = 0,54.106A2s Vậy BN = BNCK + BNKCK = 23,8.104 + 0,54.106 = 77,8.104A2s 6.4.2. Chọn máy cắt điện áp Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện áp cao để đóng, cắt dòng điện phụ tải và cắt dòng điện ngắn mạch. Đó là loại thiết bị đóng cắt làm việc tin cậy, song giá thành cao nên máy cắt thường chỉ được dùng ở những nơi quan trọng. Có nhiều loại máy cắt, máy cắt ít dầu, dầu làm nhiệm vụ sinh khí dập tắt hồ quang cách điện là chất rắn. Máy cắt nhiều dầu, dầu vừa làm nhiệm vụ cách điện vừa làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang. Máy cắt không khí, dùng khí nén dập tắt hồ quang. Máy cắt chân không, hồ quang được dập tắt trong môi trường chân không. Máy cắt tự sinh khí, dùng vật liệu cách điện tự sinh khí ở nhiệt độ cao để dập tắt hồ quang. Máy cắt điện từ, hồ quang bị lực điện từ đẩy vào khe hở hẹp và bị dập tắt trong đó. Máy cắt phụ tải, đó chính là máy cắt dùng kết hợp với cầu chì, dao cắt phụ tải có nhiệm vụ đóng cắt dòng phụ tải, còn cầu chì làm nhiệm vụ cắt ngắn mạch. Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt là: Điện áp định mức UđmMC ³ UđmLĐ Dòng điện định mức IđmMC ³ Icb Dòng điện cắt định mức Icđm ³ Công suất cắt định mức Scđm ³ Dòng điện ổn định động Iđđm ³ ixk Dòng điện ổn định nhiệt Inh.đm ³ * Chọn máy cắt cao áp 110kV Chọn loại ba pha ngoài trời SF6 loại ELK – 0 do ABB chế tạo có các thông số sau: Loại máy cắt UđmMC (kV) IđmMC (A) INmax (kA) IN3s (kA) Uxungsét (kV) ELK- 0 123 1250 80 25 630 Điện áp cao nhất của máy cắt UđmMC = 123kV ³ UđmLĐ = 110kV Dòng điện danh định IđmMC = 1250A ³ Icb110 = 131,22A Dòng điện cắt định mức IcMC = 25kA ³ IN = 3,4kA Công suất cắt định mức Scđm = 5326MVA ³ 4943MVA Dòng điện ổn định động Iđ.đm = 80kA ³ Ixk = 8,67kA Không cần kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt vì có dòng điện định mức lớn 1kA. * Chọn máy cắt trung áp 35kV Chọn loại máy cắt ba pha, SF6 kiểu hợp bộ trong nhà do Scheider chế tạo có các thông số: Loại máy cắt UđmMC (kV) IđmMC (A) INmax (kA) IN3s (kA) Uxungsét (kV) 36GI-E16 36 1250-630 40 16 200 Với máy cắt ở lộ tổng thì IđmMC =1250A còn máy cắt ở lộ ra IđmMC = 630A Kiểm tra tương tự như trên thì lựa chọn này là phù hợp * Chọn máy cắt hạ áp 10kV Chọn loại máy cắt ba pha chân không do ABB chế tạo Loại máy cắt UđmMC (kV) IđmMC (A) INmax (kA) IN3s (kA) Uxungsét (kV) 3AF 154-4 12 2000-630 63 25 75 Tất cả các máy cắt được lựa chọn đều tính đến sự mở rộng của trạm, khi trạm đi vào vận hành hai máy biến áp thì các máy cắt đều đáp ứng được các thông số khi vận hành 2 trạm. 6.4.3. Chọn dao cách ly Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra một khoảng hở cách điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn và khiến cho nhân viên sửa chữa thiết bị an tâm khi làm việc. Do vậy ở những nơi cần sửa chữa luôn ta nên đặt thêm dao cách ly ngoài các thiết bị đóng cắt khác. Dao cách ly không có bộ phận dập tắt hồ quang nên không thể cắt được dòng điện lớn. Nếu nhầm lẫn dùng dao cách ly để cắt dòng điện lớn thì có thể phát sinh hồ quang gây nguy hiểm. Do vậy, dao cách ly chỉ dùng để đóng cắt khi không có dòng điện. Dao cách ly được chế tạo với các cấp điện áp khác nhau, có loại một pha và loại ba pha, có loại đặt trong nhà và loại dặt ngoài trời. Sau đây là các điều kiện để chọn và kiểm tra dao cách ly. Loại dao cách ly Điện áp định mức UđmCL ³ Umg Dòng điện định mức IđmCL ³ Ilvcb Dòng điện ổn định nhiệt I2nh.tnh ³ BN Dòng điện ổn định động Iđđm ³ Ixk * Dao cách ly 110kV Chọn dao cách ly loại + 3 pha ngoài trời, mở ngang lưỡi tiếp đất hai phía liên động + 3 pha ngoài trời, mở ngang lưỡi tiép đất một phía liên động Điện áp cao nhất UđmCL = 123kV ³ Umg = 110kV Dòng điện định mức IđmCL = 1250A ³ Ilvcb = 131,39A Dòng điện ngắn mạch cực đại Iđđm = 25kA ³ Ixk = 8,67kA * Dao cách ly phía 35kV và phía 10kV được chọn hợp bộ theo tủ phân phối 6.4.4. Chọn máy biến điện áp BU Máy biến điện áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle và tự động hoá. Điện áp thứ cấp của máy biến điện áp 100V hay 100/V không kể điện áp sơ cấp định mức là bao nhiêu. Nguyên lý làm việc của máy biến điện áp cũng tương tự như máy biến áp điện lực thông thường, chỉ khác là công suất của nó rất nhỏ chỉ hàng chục đến hàng trăm VA. Đồng thời tổng trở mạch ngoài của thứ cấp máy biến điện áp rất lớn, do đó có thể xem như máy biến điện áp thường xuyên làm việc không tải. Máy biến điện áp thường được chế tạo thành loại một pha, ba pha hoặc ba pha năm trụ, cấp điện áp 6, 10, 35, 110, 220kV…có loại có dầu và loại khô. Để kiểm tra cách điện của mạng 6-10kV (trung tính không nối đất) người ta thường dùng loại máy biến điện áp đo lường ba pha năm trụ với cách nối dây Y/Yo/D hở. Phía thứ cấp của máy có hai dây quấn đấu sao và tam giác hở. Khi sẩy ra ngắn mạch không đối xứng (một pha, hai pha) ở hai đầu dây quấn tam giác hở xuất hiện điện áp, nhờ đó ta có thể kiểm tra được tình trạng cách điện của mạng. Các điều kiện để chọn máy biến điện