Đồ án Thiết kế trạm biến áp 110/22kv và đường dây phân phối

Kiểu máy cắt 8DA10 Hãng sản xuất SEMENS Điện áp định mức 24KV Dòng điện định mức 2500A Dòng điện cắt định mức 40KA Dòng ổn định động 110KA Đơn giá 36000USD Số lượng 3 Máy cắt 22KV( cho 8 xuất tuyến) Kiểu máy cắt 8DC11 Hãng sản xuất SEMENS Điện áp định mức 24KV Dòng điện định mức 1250A Dòng điện cắt định mức 25KA Dòng ổn định động 63KA Đơn giá 24500USD Số lượng 8 8.6 Tổn hao, chi phí tính toán * Tổn thất điện năng = 525165.6Kwh/năm * Chi phí tính toán Các chi phí Vốn đầu tư (USD) 997940 Chi phí vận hành hàng năm (USD) 120065 Tổng chi phí tính toán (USD) 239817.8 8.7 Các khí cụ và phần dẫn điện 8.7.1 Dao cách ly 110KV Loại dao cách ly D-123 Điện áp định mức 123KV Dòng điện định mức 1250A Dòng ổn định nhiệt 40/1 KA/s Dòng ổn định động 31.5 KA Số lượng 12 8.7.2 Thanh góp- thanh dẫn * Thanh góp-thanh dẫn 110KV( thanh góp-thanh dẫn mềm) Loại dây dẫn AC-95/15 Đường kính dây 13,5mm Tiết diện dây 91,7mm2 Dòng điện cho phép 330A * Thanh góp-thanh dẫn 22KV( thanh góp-thanh dẫn cứng) Thanh dẫn đồng hình chữ nhật 50 x 5 mm Chiều dài 0.5 cm Chiều rộng 5 cm Dòng điện cho phép 860A Khoảng cách giữa các pha 40 cm Khoảng cách giữa 2 sứ đỡ 120 cm 8.7.3 Sứ cách điện * Sứ cách điện phía 110KV Loại C-550 I YXA-T1 Điện áp định mức 110 KV Lực phá hoại: 20 KN/kG Chiều cao 1220 mm * Sứ cách điện phía 22KV Loại ИOP-24-3,75YXΛ Điện áp định mức 35 KV Lực phá hoại: 30 KN/kG Chiều cao 372 mm Phụ tải phá hoại 375 kG Khối lượng 10,78 kg 8.7.4 Cáp điện lực * Cáp cho lộ tổng 22KV Hãng chế tạo: ALCATEL Tiết diện: 150mm2 Điện áp định mức: 24KV Dòng điện cho phép: 349A Loại cáp ngầm bằng đồng bọc XLPE 1 lõi, được bố trí đi trong mương cáp, mỗi pha 3 sợi, pha trung tính 2 sợi:3(3x150XPLE) + (2x120XPLE) * Cáp cho các lộ xuất tuyến 22KV Chọn cáp đồng 3 lõi có các thông số sau: Hãng chế tạo: ALCATEL Tiết diện: 150mm2 Điện áp định mức: 24KV Dòng điện cho phép: 322A 8.7.5 Máy biến dòng điện * Biến dòng cấp 110KV Loại biến dòng TMIIB-III Điện áp định mức 110KV Tần số 50Hz Cấp chính xác 0,5 Phụ tải định mức 20 Dòng điện định mức sơ cấp 1500A Dòng điện định mức thứ cấp 1A Dòng ổn định động 158kA * Biến dòng cấp 22KV Loại biến dòng TΠ0г-20 Điện áp định mức 24KV Tần số 50Hz Cấp chính xác 0,5 Phụ tải định mức 1,2 Dòng điện định mức sơ cấp 6000A Dòng điện định mức thứ cấp 5A Dòng ổn định động 120kA 8.7.6 Máy biến điện áp * Biến điện áp cấp 110KV Máy biến điện áp loại VCU-123 Điện áp định mức sơ cấp 100/kV Điện áp định mức thứ cấp 100/V Cấp chính xác 0,5 Công suất 150VA * Biến điện áp cấp 22KV Máy biến điện áp loại 3H0II-06-24T3 Điện áp định mức sơ cấp 22/kV Điện áp định mức thứ cấp 100/V Cấp chính xác 0,5 Công suất 75VA 8.8 Máy biến áp tự dùng Máy biến áp do ABB chế tạo có các thông số sau Số lượng MBA: 2 máy Công suất định mức: 315KVA Điện áp định mức cuộn cao: 222x2,5%KV Điện áp định mức cuộn trung áp: 0,4 KV Tổn hao không tải: 720KW Tổn hao ngắn mạch: 4850W Điện áp ngắn mạch: 4% Trọng lượng: 1275kg Chương 9 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV 9.1 Khái niệm chung - Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa đám mây giông mang điện tích trái dấu và với đất. Điện áp giữa mây giông và đất có thể lên đến hàng chục, thậm chí hàng triệu volt - Sét đánh làm hư hỏng các thiết bị cách điện, gây gián đoạn sự cung cấp điện, làm thiệt hại nền kinh tế, gây nguy hiểm đến tính mạng con người…Vì vậy khi thiết kế hệ thống điện, trạm biến áp phải được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp một cách có hiệu quả và tin cậy 9.2 Một số yêu cầu kinh tế-kỹ thuật Về mặt kỹ thuật - Phạm vi bảo vệ phải phủ kín toàn bộ các trang thiết bị điện, bộ phận mang điện và các công trình phụ trợ quan trọng của trạm - Chân của các kết cấu có đặt cột thu sét phải được nối theo đường ngắn nhất vào hệ thống nối đất của trạm tại giao điểm của các thanh cân bằng đế Về mặt kinh tế - Chi phí đầu tư xây dựng hệ thống thu sét bé nhất - Các mặt khác + Không gây cản trở cho sự vận hành của trạm + Không gây cản trở giao thông + Chú ý đến tính mỹ quan của công trình 9.3 Cột thu sét và phạm vi bảo vệ 9.3.1 Cột chống sét sử dụng kim thu sét - Kim thu sét làm bằng thép ống hoặc thép thanh đặt thẳng đứng - Bộ phận dẫn dòng điện sét: được tạo thành bởi bản thân kết cấu thép hoặc bê tông cốt thép của công trình hay bằng dây thép có tiết diện không nhỏ hơn 50mm2 - Bộ phận nối đất: hệ thống cột, thanh bằng đồng, thép được nối liền với nhau được chôn trong đất có điện trở tản bé để dòng điện sét tản một cách dễ dàng trong đất 9.3.2:Phạm vi bảo vệ của cột thu sét Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét Kim thu sét có độ cao h, độ cao cần bảo vệ hx, khi đó bán kính bảo vệ h- chiều cao của cột thu sét p- hệ số phụ thuộc Nếu h30m thì p=1 Nếu 30m < h < 60m thì Phạm vi bảo vệ của hai kim thu sét có độ cao bằng nhau Hai cột thu sét có cùng độ cao, đặt cách nhau một khoảng a, tại trung tâm giữa hai cột hình thành một cột giả h0, khi đó phạm vi bảo vệ ở độ cao hx Phạm vi bảo vệ của hai kim thu sét có độ cao khác nhau Hai kim thu sét có độ cao h1, h2 đặt cách nhau một khoảng a, cột thu sét giả h3 có dộ cao bằng h2 được tạo ra cách h1 một khoảng Khi đó cột giả ho được tạo ra từ hai cột có độ cao bằng nhau là h2,h3 với khoảng cách giữa h2 và h3 là a’ = a – r1. Độ cao hx nằm giữa h2 và h3 được bảo vệ nếu thoả a’ 7(h2 - ho). Với Phạm vi bảo vệ của hai cột h1 và h2 có độ cao không bằng nhau cho độ cao hx Phạm vi bảo vệ của 3 cột thu sét có độ cao bằng nhau Vùng bảo vệ 3 cột thu sét tạo nên một tam giác D: đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác Vùng bảo vệ ở độ cao hx được xác định như sau Trong đó: h: chiều cao của cột thu sétp: hệ số hiệu chỉnh Nếu P là nửa chu vi của tam giác a: khoảng cách từ cột thu sét 1 đến 2 b: khoảng cách từ cột thu sét 2 đến 3 c: khoảng cách từ cột thu sét 3 đến 1 9.4 Tính toán bảo vệ cột chống sét Các số liệu cần thiết của trạm - Diện tích trạm 80 x 70m2 - Hàng rào cao 5m - Sứ treo trụ cổng cao 11m - Độ cao trụ đỡ thanh góp 8m - Độ cao trụ đỡ thanh góp 110KV 7,5m - Máy biến áp, nhà điều hành và phân phối cao 6m - Cấp 22KV thiết kế theo kiểu hợp bộ nằm trong nhà có độ cao 6m - Cột ăngten cao 30m đặt tại phía sân ngắt nằm giữa 2 máy biến áp của trạm - 4 cột đèn chiếu sáng đặt ở 2 góc trạm và ở giữa cao 12m - Để bảo vệ chống sét cho trạm dự kiến sử dụng 9 cột: 1-2-3-4-5-6-7-8-9 - Tận dụng 4 trụ cổng 110KV cao 11m làm 4 cột thu sét ( cột 1-2-3-4) - Sử dụng cột ăngten cao 30m làm cột thu sét( cột 9) - Dùng 4 cột đèn chiếu sáng cao 10m làm cột thu sét(cột 5-6-7-8) - Ta chia phạm vi bảo vệ của trạm thành 8 vùng, mỗi vùng 3 cột thu sét phối hợp bảo vệ + Vùng I gồm các cột 1-8-9 + Vùng II gồm các cột 1-2-9 + Vùng III gồm các 2-3-9 + Vùng IV gồm các cột 3-4-9 + Vùng V gồm các cột 4-5-9 + Vùng VI gồm các cột 5-6-9 + Vùng VII gồm các cột 6-7-9 + Vùng VIII gồm các cột 7-8-9 Vùng bảo vệ I( cột 1-8-9) Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 8m Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là ; p = 1 khi h1 < 30m ; Độ cao cần thiết của cột thu sét Chọn h1 = 15m Vùng bảo vệ II( cột 1-2-9) Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 11m Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là ; p = 1 khi h2 < 30m ; Độ cao cần thiết của cột thu sét Chọn h2 = 17m Vùng bảo vệ III( cột 2-3-9) Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 11m Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là ; p = 1 khi h3 < 30m ; Độ cao cần thiết của cột thu sét Chọn h3 = 17m Vùng bảo vệ IV( cột 3-4-9) Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 11m Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là ; p = 1 khi h2 < 30m Độ cao cần thiết của cột thu sét Chọn h4 = 17m Vùng bảo vệ V( cột 4-5-9) Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 8m Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là ; p = 1 khi h5 < 30m ; Độ cao cần thiết của cột thu sét Chọn h5 = 15m Vùng bảo vệ VI( cột 5-6-9) Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 6m Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là ; p = 1 khi h6 < 30m ; Độ cao cần thiết của cột thu sét Chọn h6 = 15m Vùng bảo vệ VII( cột 6-7-9) Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 6m Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là ; p = 1 khi h7 < 30m ; Độ cao cần thiết của cột thu sét Chọn h7 = 17m Vùng bảo vệ VIII( cột 7-8-9) Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 6m Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là ; p = 1 khi h8 < 30m ; Độ cao cần thiết của cột thu sét Chọn h6 = 15m - Từ kết quả tính toán trên, nhằm đảm bảo về mặt an toàn và mỹ quan của trạm ta chọn kim thu sét có độ cao 3m để bố trí cho các cột thu sét - Tận dụng trụ (1-2-3-4) có chiều cao11m(trụ của sứ treo trụ cổng) ta gia công thêm 3m - Tận dụng bốn trụ đèn (5-6-7-8 ) có chiều cao 12m làm bốn cột thu sét Vậy các cột thu sét 1-2-3-4( các trụ cổng) có tổng độ cao 16m, 4 trụ đèn ( 5-6-7-8)có tổng độ cao 15m, cột 5( cột ăngten) có tổng độ cao 33m. Do các vùng bảo vệ nằm liền nhau nên các thiết bị có độ cao hx = 8m, hx = 6m,hx=11m, nằm trong chu vi các cột 1-2-3-4-5-6-7-8 được bảo vệ an toàn *Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét có h = 17m, hx = 11m, p = 1 *Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét có h = 17m, hx = 8m, p = 1 *Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét có h = 17m, hx = 6m, p = 1 *Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét có h = 15m, hx = 8m, p = 1 *Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét có h = 15m, hx = 6m, p = 1 *Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét có h = 33m, hx = 8m Do 30m < h < 60m nên *Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét có h = 33m, hx = 6m Do 30m < h < 60m nên *Phạm vi bảo vệ của hai kim thu sét có cùng độ cao 17m (kim 1 – 2 & 3 - 4), hx=11m, khoảng cách hai kim a = 25m *Phạm vi bảo vệ của hai kim thu sét có cùng độ cao 17m (kim 1 – 2 & 3 - 4), hx=8m, khoảng cách hai kim a = 25m, p = 1 *Phạm vi bảo vệ của hai kim thu sét có cùng độ cao 15m (kim 5 – 6 & 7 - 8), hx=8m, khoảng cách hai kim a = 26,5m, p = 1 *Phạm vi bảo vệ của hai kim thu sét có cùng độ cao 15m (kim 5-6 &7-8), hx=6m, khoảng cách hai kim a=26,5m, p = 1 *Phạm vi bảo vệ của hai kim thu sét có độ cao khác nhau (kim 1-8 & 4-5) hx= 8m, h1=16m, h2=15m,hai kim cách nhau một khoảng a=26,5m, p = 1 a’= a - r1 = 26,5 – 1,7 = 24,8m Nhận xét: Từ kết quả tính toán trên ta thấy tất cả các thiết bị của trạm nằm trong vùng bảo vệ của các cột thu sét. Vậy trạm biến áp được bảo vệ an toàn Chương 10 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 10.1 Các vấn đề cơ bản khi thiết kế hệ thống nối đất - Trạm biến áp ngoài trời điện áp từ 110KV trở lên,hệ thống thu sét được đặt trên kết cấu của công trình của trạm, hệ thống có trung tính trực tiếp nối đất (dòng ngắn mạch lớn, trên 500kA), theo qui phạm thì điện trở nối đất an toàn của trạm phải thoả yêu cầu - Nếu gọi phần nối đất phải thiết kế là nối đất nhân tạo có điện trở tản là Rnt, theo qui phạm đã nêu ở phần trên, điện trở tản tổng của toàn bộ hệ thống nối đất phải thoã yêu cầu và Rtn,Rnt: điện trở tản tự nhiên và nhân tạo - Qui định nhằm tăng cường an toàn và dự phòng cho các trường hợp kh hệ thống nối đất thay đổi 10.1.1 Nối đất tự nhiên - Ở đây ta chỉ xét đến sự tham gia của điện trở nối đất của hệ “Dây chống sét (DCS)-cột” của đường dây truyền tải đấu vào trạm (RCS-C). Đó là điện trở đầu vào của mạch điện thông số tập trung tạo nên bởi điện trở nối dất của các cột điện và điện trở tác dụng của đoạn dây chống sét giữa hai cột - Đối với đường dây truyền tải có DCS đặt trên toàn tuyến thì số cột có đặt DCS (m>20) nên có thể tính gần đúng - Đối với đường dây chỉ đặt DCS ở đoạn gần trạm, thường m<20 , nên có thể tính gần đúng: Rcs- điện trở của đoạn DCS trong một khoảng vượt (giả thiết các khoảng vượt đều nhau): Trong đó: l- chiều dài trung bình của các khoảng vượt (km) ro- điện trở của một đơn vị chiều dài DCS đường dây 110kV dùng DCS TK -50 thì ro=3,7/km đường dây 220kV dùng DCS TK -70 thì ro=2,38/km Rc- điện trở nối đất của cột điện đoạn tới trạm: k- hệ số phụ thuộc số DCS trên đường dây k = 1 có một DCS k = 2 có hai DCS - Nếu có n đường dây đấu vào trạm thì 10.1.2 Hệ thống nối đất nhân tạo (Rnt) - Nối đất nhân tạo là bộ phận nố đất phải thiết kế thêm để thỏa mãn yêu cầu về điện trở nối đất, để tiếp đất các trang thiết bị điện của trạm một cách thuận lợi và cân bằng điện thế - Nối đất nhân tạo bao gồm: mạch vòng nối đất chạy ven chu vi trạm(Rmv), bản thân là một mạch vòng thanh hoặc có thể hàn với nhiều cọc rải đều ven chu vi. Bên trong mạch vòng có một hệ thống thanh ngang, dọc tạo thành một lưới nối đất có nhiệm vụ cân bằng thế trong khu vực trạm và để tiếp đất thuận lợi các trang thiết bị điện. Khi nối đất chống sét nối chung với nối đất an toàn thì chân cột thu sét và chân xà đỡ các DCS của các đường dây nối vào trạm phải có nối đất bổ sung(Rbs), toàn bộ nố đất bổ sung này cũng tham gia tản dòng ngắn mạch tần số công nghiệp - Khi bỏ qua điện trở tản của lưới cân bằng thế thì điện trở nối đất nhân tạo tính theo công thức: Nối đất mạch vòng Nếu mạch vòng là thanh thì với , (km- hệ số phụ thuộc vào mùa: ẩm, khô…) L - chiều dài của thanh ven chu vi (m) t - độ chôn sâu của thanh trong đất (m) d - đường kính của thanh (m) K - hệ số hình dáng của mạch vòng cho theo bảng l1/l2 1 1,5 2 3 4 K 5,53 5,81 6,42 8,17 10,4 Nếu mạch vòng có cả cọc và thanh thì - hệ số sử dụng cọc và thanh n - số cọc trên một tia Rt - điện trở của mạch vòng thanh Rc - điện trở tản của một cọc Đối với cọc chôn chìm điện trở tản tính theo lc- chiều dài của cọc (m); lc = 23m t - độ chôn sâu trung bình của cọc (m) t = to+0,5lc ; với to=(0,50,8m) dc - đường kính trung bình của cọc (m) Nối đất bổ sung Trường hợp nối đất bổ sung gồm tổ hợp nhiều tia (nt) và dọc theo mỗi tia có nc cọc thì: - hệ số sử dụng cọc và thanh nối theo hình tia - hệ số sử dụng của dạng nối đất bổ sung - số cọc trong mỗi tia và số tia Rt - điện trở tản của một tia Rc- điện trở tản của một cọc Điện trở tản xoay chiều của toàn bộ nối đất bổ sung của trạm m – là điểm đặt nối đất bổ sung của toàn trạm Như vậy điện trở nối đất nhân tạo của trạm 10.2 Tính toán và thiết kế hệ thống nối đất 10.2.1 Tính toán nối đất tự nhiên - Điện trở đất đo được (mùa khô ráo) - Trạm 110kV có 4 mạch đường dây đến phụ tải và hệ thống, có đặt dây chống sét toàn tuyến - Giả sử trụ nối đất dạng cọc dài 23m, ,nên điện trở nối đất cột điện - Điện trở 1km đường dây chống sét(đường dây 110kv) - Chiều dài khoảng vượt l = 200m =0,2km - Hệ số phụ thuộc dây chống sét(treo một dây chống sét) K=1 - Từ đó ta xác định được - Điện trở dây chống sét: - Điện trở nối đất của hệ DCS-cột: - Điện trở tự nhiên của trạm là: 10.2.2 Tính toán nối đất nhân tạo Tính nối đất mạch vòng - Điện trở tản của thanh - Thiết kế nối đất mạch vòng tổ hợp thanh - cọc.Thanh dùng vật liệu sắt tròn, đường kính dt=200mm, chôn sâu 0,8m. Cọc dùng vật liệu sắt tròn, đường kính dc=300mm, dài lc=3m - Chiều dài trạm l1= 80m - Chiều rộng trạm l2 = 70m (chu vi trạm) - Dùng phương pháp nội suy tuyến tính ta được hệ số hình dáng của thanh là K = 5,61 - Chọn số lượng cọc bố trí trên mạch vòng là n = 20 cọc hệ số sử dụng của thanh khi có cọc bố trí dọc theo mạch vòng hệ số sử dụng của cọc khi cọc bố trí dọc theo mạch vòng - Độ chôn sâu trung bình của cọc: - Điện trở tản của cọc - Điện trở tản của thanh - cọc Ta có do đó ta phải nối đất bổ sung cho trạm Tính nối đất bổ sung - Trong mọi trường hợp để tản dòng sét thuận lợi phải thực hiện nối đất bổ sung tại chỗ các cột thu sét hoặc dây chống sét nối vào hệ thống nối đất của trạm. Ở dây ta thực hiện nố đất bổ sung tại các chân cột thu sét 1-2-3-4-5-6-7-8 - Chọn nối dất bổ sung dạng 3 tia và cọc, mỗi tia dài 10m và mỗi tia có đóng 1 cọc - Tia làm bằng vật liệu sắt tròn, đường kính d = 200mm - Cọc làm bằng vật liệu sắt tròn, đường kính d = 300mm, chiều dài cọc l = 3m - Điện trở suất tính toán theo cọc - Điện trở suất tính toán theo tia - Điện trở của một thanh - Điện trở tản của một cọc - Điện trở tản của tổ hợp ba tia -cọc nt= 3 số tia trong tổ hợp n = 1 số cọc trên một tia hệ số sử dụng của tia khi có cọc bố trí theo tia hệ số sử dụng của cọc khi cọc bố trí dọc theo tia hệ số sử dung hệ thống tia - Điện trở tản của nối đất bổ sung (tổng 9 vị trí m = 9) - Điện trở nối đất nhân tạo là: thoã điều kiện 10.2.3 Kết luận: Vậy điện trở tản toàn hệ thống nối đất Vậy hệ thống thiết kế đã thoã các yêu cầu kỹ thuật 10.3 Tính tổng trở xung của hệ thống nối đất có bổ sung - Nhiệm vụ chủ yếu của nối đất bổ sung là để tản dòng sét một cách thuận lợi - Tổng trở xung của hệ thống nố đất (HTNĐ) được tính gần đúng theo theo một số giả thiết sau: - Coi như chỉ có nối đất bổ sung dưới chân cột bị sét đánh trực tiếp và mạch vòng nối đất ven chu vi của trạm tham gia vào việc tản dòng sét - Bỏ qua hiệu ứng màn che giữa nôíi đất bổ sung và mạch vòng nối đất - Bỏ qua hiện tượng phóng tia lửa điện trong đất, chỉ kể đến ảnh hưởng của mạch vòng nối đất - Khi đó, nghiệm tổng quát của tổng trở sung có dạng: Dạng tổng quát: : tổng trở xung đầu vào (x = 0, nơi dòng sét đi vào HTNĐ) của mạch vòng nối đất khi dòng sét đạt trị số cực đại() - Điện trở qui đổi nối đất bổ sung sang mùa mưa: kmt=1,6- hệ số mùa của thanh về mùa khô - hệ số mùa của thanh về mùa sét - Điện trở qui đổi nối đất mạch vòng sang mùa mưa Mạch vòng sử dụng tổ hợp thanh và cọc nên điện trở qui đổi - hệ số mùa của cọc về mùa khô - hệ số mùa của cọc về mùa sét Suy ra: - Tổng trở xung đầu vào của mạch vòng nối đất bằng tổng trở xung đầu vào của một tia tương đương có chiều dài bằng l’, với , các thông số rãi được tính như sau: - Điện cảm trên 1m chiều dài - Điện dẫn trên 1m chiều dài - Điện cảm tương đương của 1m chiều dài L’= 0,5.Lo= 0,5.1,8611= 0,93055H/m - Điện dẫn tương đương của 1m chiều dài G’= 2.Go=2.3,13.10-3 = 6,26.10 -3 - Điện cảm, điện dẫn tổng - Tổng trở xung đầu vào của HTNĐ đạt trị số cực đại gần đúng vào lúc dòng sét qua biên độ, tức lúc . Từ hệ phương trình vi phân - Thời hằng: Xk: nghiệm của phương trình siêu việt - Chuỗi số hạng cần tính đến số hạng thứ k mà tại đó ( bởi vì thì có thể bỏ qua) Ta chỉ nhận những giá trị: Giải phương trình: bằng chương trình matlap cho nghiệm Đặt: Thiết lập được bảng sau k Xk A B C D F 1 2.72739 0.28379 0.75292 -0.91544 1.19328 0.55574 2 5.55259 1.17624 0.30844 0.74477 1.80281 0.15702 3 8.48458 2.74641 0.06416 -0.58963 2.87638 0.02112 Tổng trở xung của hệ thống nố đất có bổ sung 10.4 Kiểm tra hệ thống nối đất theo điều kiện chống sét - Dòng sét tản qua HTNĐ của trạm sẽ tạo nên một điện áp giáng trên tổng trở xung của nó mà trị cực đại bằng , với Is là biên độ của dòng sét ở đầu vào của HTNĐ. Để không xảy ra hư hỏng cách điện của trang thiết bị điện hoặc phóng điện đến bộ phận mang điện thì điện áp giáng đó không bằng và lớn hơn mức cách điện xung của trạm tức là - Với U0,5 là mức cách điện xung bé nhất của thiết bị cho bởi thực nghiệm - Tra bảng U0,5 của chuỗi sứ ở cấp điên áp 110KV là 660kV - Theo yêu cầu phải kiểm tra với dòng sét i= a .t có các thông số là - Từ đó tính được điện áp xung kích cực đại là Vậy HTNĐ đã thiết kế thoã mãn yâu cầu qui phạm chống sét 10.5 Thiết kế hệ thống thanh cân bằng điện thế - Trong diện tích khu vực trạm, cần thiết kế một lưới thanh ngang dọc song song nhau, với ô lưới từ 6-10m, ở đây ta sẽ thiết kế ô lưới 6m. Mục đích của lưới này làm nhiệm vụ cân bằng thế, đảm bảo điện áp tiếp xúc và điện áp bước bé nhất.Tất cả các vỏ thiết bị, kết cấu, trung tính của máy biến áp công suất, đo lường phải nối vào lưới nối đất theo đường ngắn nhất và giao điểm của các thanh. PHẦN II THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI GVHD: TS.HỒ VĂN HIẾN SVTH: NGUYỄN A NÍCH MSSV: 103103073 LỚP: 03DHDCN 1. SƠ ĐỒ TUYẾN ĐƯỜNG 2. SỐ LIỆU BAN ĐẦU - Điện áp định mức : 22kv - Hệ số công suất : 0,8 - Hệ số phụ tải : 0,75 - Phần trăm phụ tải cực tiểu so với phụ tải max : 40% - Phần trăm sụt áp cho phép đến cuối đường dây : 6% - Chiều dài đường dây : 12km - Phụ tải phân bố trên đoạn : Ppb = 6400Kw Qpb = 4800 kVAr Spb = 8000 kVA 3. NHIỆM VỤ - Chọn dây thoã điều kiện sụt áp cho phép - Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất, tổn thất điện năng - Tính toán chi phí - Bù công suất kháng, bù ứng động. Tính toán tình trạng lúc phụ tải cực đại, cực tiểu - Tính toán ngắn mạch, phối hợp bảo vệ Chương 11 THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 11.1 Khái niệm Đường dây phân phối là đường dây trung áp có điện áp 15kV hay 22kV. Gồm phát tuyến chính được cung cấp từ phía hạ áp của trạm biến áp phân phối 110/22kV hay 15kV Phụ tải được cung cấp qua máy bến áp phân phối hạ áp đặt trong trạm treo, trạm giàn, trạm nền hay phòng biến điện Yêu cầu của thiết kế đường dây phân phối là chọn dây thoã mãn độ sụt áp cho phép Đường dây phân phối được bảo vệ bằng máy cắt dầu nguồn, tự đóng lại, cầu chì tự rơi và được phân đoạn bằng cầu dao phân đoạn để tiện cho sữa chữa, bảo trì Mạng phân phối có cấu trúc hình tia hay mạch vòng nhằm đảm bảo liên tục cung cấp điện Dây dẫn có thể là dây trên không hay cáp ngầm 11.2 Tính toán thiết kế 11.2.1 Tính toán sụt áp và chọn dây cho đường dây phân phối 11.2.1.1 Tính sụt áp cho một đoạn của phát tuyến Với P(kw) ; Q(kVAr) ; V(kV) ; (V) với s: là khoảng cách đẳng trị Có thể áp dụng công thức Với S(kVA) Từ đó suy ra hằng số sụt áp Với ro tra bảng r: bán kính dây dẫn Đối với đường dây trung thế 22kV, Dtb = 1,2 – 1,3 m , đối với dây bố trí nằm ngang dùng xà 2,4m, Dtb= 1,37 m Các trường hợp phân bố tải Đường dây phụ tải tập trung Với Đường dây có phụ tải phân bố đều Với Đường dây vừa có phụ tải phân bố đều lẫn tập trung Chia ra làm 2 trường hợp Tính Với spb = NM; M là trung điểm AB Với stt= NB Sụt áp tổng: 11.2.1.2 Trình tự chọn dây cho phát tuyến Trường hợp đường dây hình tia Nguyên tắc chọn dây là thoã mãn điều kiện sụt áp Tính công suất tổng Stổng ở đầu phát tuyến, kVA Suy ra dòng điện tổng Với Udm(kV); Sdm(kVA) Chọn dây dẫn thoã mãn Để dễ chọn tiết diện dây cho một đường dây thoã sụt áp cho phép đến phụ tải ở cuối đường dây, cần qui đổi tất cả các phụ tải tập trung hay phân bố đều về cuối đường dây Qui phụ tải S1 về cuối đường dây Qui phụ tải phân bố đều vào chính giữa đoạn phân bố, kế đó qui về cuối Phụ tải tổng tương đương tập trung ở cuối tương đương về sụt áp Đường dây AE chọn cùng một tiết diện Chọn xo một giá trị từ 0,35- 0,4/km Từ công thức tính K% Suy ra : Tra bảng chọn dây tiêu chuẩn thoả Dựa vào bảng tra ta sẽ chọn dây phù hợp Kiểm tra với Dòng điện cho phép tra bảng dựa vào tết diện dây đã chọn Tính x0 với cách bố trí dây đã chọn, suy ra K% Kiểm tra lại sụt áp Trường hợp đường dây có phân nhánh Trước hết tính toán chọn dây cho phát tuyến chính theo sơ đồ thu gọn thoả mãn sụt áp cho phép và lập bảng tính toán sụt áp trên các đoạn và sụt áp tổng Tính toán các sụt áp thực tế từ nguồn đến đầy các nhánh, nhanh chóng có được các kết quả này từ bảng tính toán sụt áp (từ bảng tính) (từ bảng tính) Suy ra sụt áp cho phép trên các nhánh Tính toán tương tự để chọn dây thoả mãn sụt áp cho phép cho các đường nhánh coi đầu 2 là nguồn của nhánh 2-10 và đầu 5 là nguồn của nhánh 5-13 Nếu có nhiều nhánh, sau khi chọn dây như nói trên thống nhất lại từ một đến hai cỡ dây cho tất cả các nhánh để dễ thi công và phát triển sau này 11.2.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường dây phân phối Các trường hợp tải phân bố Phụ tải tập trung Với Phụ tải phân bố đều Với Vừa phân bố tập trung vừa phân bố đều Tính tổn thất công suất theo ba thành phần với giả thiết hệ số công suất của các phụ tải giống nhau Tổn thất công suất của ba trường hợp Chỉ có phân bố Chỉ có tập trung Ảnh hưởng giữa tập trung và phân bố Tổn thất công suất của đường dây bằng tổng ba thành phần tổn thât trên Có thể tính tổn thất theo công suất phụ tải Trường hợp các phụ tải có cùng cos: Trường hợp tải tập trung và phân bố có cos khác nhau Tuỳ theo tính theo công suất hay theo dòng điện mà lập bảng tính tổn thất cho phù hợp 11.2.3 Tính toán tổn thất điện năng - Tổn thất điện năng trên đoạn Trong đó ( hệ số tổn thất ) Kpt: hệ số phụ tải - Tổng tổn thất điện năng trên phát tuyến hay nhánh A Σ phát tuyến (nhánh) = ΣA đoạn - Tổng điện năng trên phát tuyến hay nhánh A Σ phát tuyến (nhánh) = ΣP phụ tải phát tuyến (nhánh).Kpt.8760 - Phần trăm tổn thất điện năng trên phát tuyến hay nhánh - Tổn thất điện năng toàn mạng - Phần trăm tổn thất điện năng toàn mạng (gần đúng: ) 11.3 Tính toán chi phí hàng năm - Tổng chi phí hàng năm của phát tuyến là tổng của ba thành phần TAC = AIC + AEC + ADC Trong đó TAC: tổng chi phí hàng năm AIC: chi phí đầu tư tương đương hàng năm của một đường dây AEC: chi phí tổn thất điện năng hàng năm của một đường dây