Đồ án Thiết kế trạm biến áp 22/0,4 kv

ơ đồ thay thế: (các thông số thứ cấp ta qui về sơ cấp) 2. Dựa vào số liệu của máy biến áp như : DPn , Un % , DPo , Io% ta tính được : a. Điện trở của máy biến áp RB = 4,33 (W) Điện kháng của máy biến áp ,23 (W) Trong đó: * DPn : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp * Un % : Trị số tương đối của điện áp * XB : Điện kháng của máy biến áp * Sđm : Công suất định mức của máy biến áp * Uđm : Điện áp định mức của máy biến áp Kết luận : Theo yêu cầu và số liệu ban đầu đề bài cho, chọn hai máy biến áp phân phối ba pha kiểu ONAN-1250 của công ty thiết bị điện có : * Công suất : Sđm = 1250 kVA * Điện trở của MBA : RB = 4.33 (W) * Điện kháng của MBA : XB = 23,23 (W) * Điện áp ngắn mạch : Un % = 6% * Tổn hao ngắn mạch : DPn = 14.000 W * Tổn hao không tải : DPo =1800 W * Dòng điện không tải: Io % = 1,5% ChươngV TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG HẰNG NĂM TRONG TRẠM I. XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG HẰNG NĂM TRONG TRẠM BIẾN ÁP Tổn thất điện năng trong máy biến áp gồm hai phần : tổn thất sắt và tổn thất đồng * Tổn thất đồng phụ thuộc vào phụ tải, khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch. * Tổn thất sắt bao gồm tổn hao từ trễ của thép làm mạch từ và tổn hao dòng điện xoáy trong lõi thép. Tổn thất sắt phụ thuộc vào mật độ thông và tần số thay đổi từ thông trong mạch, không phụ thuộc vào dòng điện, không thay đổi theo phụ tải và lớn bằng nhau dù chạy không tải hay đủ tải. Nếu trạm biến áp có hai máy vận hành song song thì: * Tổn thất không tải hằng năm được xác định theo số giờ làm việc t của chúng trong năm. * Tổn thất phụ có tải được xác định theo thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất t, nó là hàm số của thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất Tmax và cosj theo đồ thị phụ tải hằng năm. Tổn thất điện năng trong máy biến áp được xác định theo công thức sau: t Với: DP0, DPn là tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của máy biến áp, cho trong lí lịch máy {kW} Spt , Sđm là phụ tải toàn phần (thường lấy bằng phụ tải tính toán, Stt ) và dung lượng định mức của máy biến áp kVA. t là thời gian vận hành thực tế của máy biến áp, giờ (h). Bình thường máy biến áp được đóng suốt một năm nên lấy t = 8760 h. t là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, giờ : được cho bởi bảng Nếu có n máy biến áp làm việc song song thì : Vậy: Tổn thất điện năng trong trạm được xác định như sau : DA = 31536 + 72230,5 (kWh) DA = 103766,5(kWh) II. ĐIỆN NĂNG CUNG CẤP HẰNG NĂM (A) VÀ PHẦN TRĂM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG (A%) Điện năng cung cấp hằng năm Điện năng cung cấp hằng năm phụ thuộc vào công suất tác dụng tính toán và thời gian tiêu thụ công suất lớn nhất. Có thể tính điện năng cung cấp hằng năm theo công thức sau : A = Ptt . Tmax [kW] Ơû đây: Ptt : Là phụ tải tính toán [kW] Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất [giờ] Với: Ptt = 1280 kW Tmax = 5949,5(kWh) Phần trăm tổn thất điện năng hằng năm của trạm Phần trăm tổn thất điện năng phụ thuộc vào điện năng cung cấp hàng năm và tổn thất điện năng trong trạm . KẾT LUẬN Điện năng cung cấp hằng năm của trạm : A = 7615360 (kWh) Phần trăm tổn thất điện năng hằng năm của trạm: DA% = 1,36% Chương VI SỤT ÁP QUA MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP I. SỤT ÁP QUA MÁY BIẾN ÁP LÚC PHỤ TẢI MIN, MAX VÀ SỰ CỐ Tổn thất điện áp (sụt áp) của máy biến áp được tính theo công thức : Trong đó: * P: Công suất tác dụng, [kW] * Q: Công suất phản kháng, [kVAR] * RB : Điện trở của máy biến áp, [W] * XB : Điện kháng của máy biến áp, [W] * Udm: Điện áp định mức, [kV] SỤT ÁP QUA MÁY BIẾN ÁP LÚC PHỤ TẢI BÌNH THƯỜNG Lúc phụ tải cực đại * Công suất biểu kiến khi phụ tải cực đại: SMAX = Stt Gọi: * P1: Là công suất tác dụng của MBA lúc tải lớn nhất: [kW] * Q1: Là công suất phản kháng của một máy biến áp lúc tải lớn nhất [kVAR] [kVAR] Sụt áp qua một MBA khi tải lớn nhất được xác định như sau: [V] [V] Sụt áp qua máy biến áp lúc phụ tải cực tiểu * Công suất biểu kiến khi phụ tải nhỏ nhất: Smin = % Smin . Stt [kVA] Gọi: * P2 : Là công suất tác dụng qua một MBA khi tải cực tiểu: [kW] [kW] * Q2: Là công suất phản kháng qua một MBA khi tải cực tiểu: [kVAR] [kVAR] Sụt áp qua một MBA khi tải nhỏ nhất được xác định như sau: [V] [V] SỤT ÁP QUA MÁY BIẾN ÁP LÚC GẶP SỰ CỐ Tổn thất điện áp qua máy biến áp lúc sự cố khi tải cực đại Gọi: P1(sc) : Là công suất tác dụng cực đại khi gặp sự cố P1(sc) = Stt . cos j =Ptt [kW] P19sc) = 1280 [kW] Q1(sc) : Là công suất phản kháng cực đại lúc gặp sự cố Q1(sc) = Stt . sinj [kVAR] Qtr = 1600 . 0,6 = 960 [ kVAR ] Sụt áp qua một MBA khi tải lớn nhất lúc gặp sự cố: [V] [V] [V] Tổn thất điện áp qua máy biến áp khi tải cực tiểu lúc gặp sự cố Gọi: * P2(sc) : Là công suất tác dụng cực tiểu khi gặp sự cố P2(sc) = Smin . cosj [kW] P2(sc) = 640 . 0,8 = 512 [kW] * Q2(sc) : Là công suất phản kháng cực tiểu khi gặp dự cố Q2(sc) = Smin . sinj ][kVAR] Q2(sc) = 640 . 0,6 = 384 [kVAR] Sụt áp qua một MBA khi tải nhỏ nhất lúc gặp sự cố [V] [V] [V] II. CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP U1min U1max U2max U2max U1yc U2min * Công thức tính điện áp đầu phân áp: [kV] Lúc tải làm việc bình thường Để giữ điện áp trên tải luôn ổn định và đầu ra trạm cho chất lượng điện cao, cần chọn đầu phân áp hợp lý Máy biến áp có đầu phân áp , và đầu định mức ở giữa. Tỉ số biến áp sẽ thay đổi nhờ vào việc chọn đúng đầu phân áp trên cuộn sơ cấp. Theo thông số của MBA các đầu phân áp là : +5% » 23,1 (kV) +2,5% » 22,5 (kV) 0% = 22 (kV) -2,5% » 21,45 (kV) -5% » 20,09 (kV) Các số liệu ban đầu * Điện áp không tải phía thứ cấp lúc phụ tải cực đại U0 = 0,95 Uđm 0,95 . 0.4 = 0,38 [kV] * U1(max) : Điện áp cao áp lúc phụ tải cực đại U1 (max) = 0,95 . U1đm = 0,95 . 22 = 20,9 (kV) * U1(min) : Điện áp cao áp lúc phụ tải cực tiểu U1 (min) = U 1đm = 22 (kV) * U1(yc) : Điện áp yêu cầu phía thứ cấp lúc phụ tải cực đại U1b(yc) = 0,95 . U2đm = 0,38 (kV) * U2(yc) : Điện áp yêu cầu phía thứ cấp lúc phụ tải cực tiểu U2b(yc) = U2đm = 0,4 (kV) * Sụt áp qua máy biến áp lúc phụ tải cực đại: DU B1 = 623,8 [V] = 0,6328 [kV] * Sụt áp qua máy biến áp lúc phụ tải cực tiểu: DU B2 = 235,12 [V] = 0,25312 [kV] Tính chọn đầu phân áp * Lúc phụ tải cực đại: [kV] * Lúc phụ tải cực tiểu: [kV] Vậy đầu phân áp trung bình là: [KV] Y Giả sử chọn đầu phân áp: 0% = 22 [kV] Kiểm tra lại điện áp phía thứ cấp theo công thức: [kV] [kV] Đầu phân áp 0% không đạt yêu cầu nên ta phải chọn lại đầu phân áp Y Giả sử chọn lại đầu phân áp : -2,5% = 21,45 [kV] Kiểm tra lại điện áp phía thứ cấp theo công thức sau: [kV] [kV] Từ kết qủa trên thì đầu phân áp -2,5% là đạt yêu cầu Vậy chọn đầu phân áp -2,5% = 21,45 kV Lúc tải làm việc bị sự cố: tương tự như lúc tải làm việc bình thường: Để giữ điện áp trên tải luôn ổn định và đầu ra trạm cho chất lượng điện cao, cần chọn đầu phân áp hợp lý Máy biến áp có đầu phân áp , và đầu định mức ở giữa. Tỉ số biến áp sẽ thay đổi nhờ vào việc chọn đúng đầu phân áp trên cuộn sơ cấp Theo thông số của MBA ta có các đầu phân áp là: +5% » 23,1 (kV) +2,5% » 22,5 (kV) 0% = 22 (kV) -2,5% » 21,45 (kV) -5% » 20,09 (kV) Các số liệu ban đầu: * Điện áp không tải phía thứ cấp lúc phụ tải cực đại U0 = 0,95 Uđm = 0,95 . 0,4 = 0,38 [kV] * U1(max) : Điện áp cao áp lúc phụ tải cực đại U1(max) 0,95 . U1đm =0,95 . 22 = 20,9 (kV) * U1(min) : Điện áp cao áp lúc phụ tải cực tiểu U1(min) = U1đm = 22 (kV) * U1(yc) : Điện áp yêu cầu phía thứ cấp lúc phụ tải cực đại U1b(yc) = 0,95 . U2đm = 0,38 (kV) * U1(yc) : Điện áp yêu cầu phía thứ cấp lúc phụ tải cực tiểu U2b(yc) = U2đm = 0,4 (kV) * Sụt áp qua máy biến áp lúc phụ tải cực đại DU B1(SC) = 1265, 56 [V] » 1,27 [kV] * Sụt áp qua máy biến áp lúc phụ tải cực tiểu DU B2(SC) = 506, 24 [V] » 0,51 [kV] Tính chọn đầu phân áp: * Lúc phụ tải cực đại: [kV] * Lúc phụ tải cực tiểu: [kV] Vậy đầu phân áp trung bình là: [kV] Y Giả sử chọn lại đầu phân áp: -2,5% = 21,45 [kV] Kiểm tra lại điện áp phía thứ cấp theo công thức: [kV] [kV] Đầu phân áp 2,5% không đạt yêu cầu nên phải chọn lại đầu phân áp Y Giả sử chọn đầu phân áp : -5% = 20,9 [kV] Kiểm tra lại điện áp phía thứ cấp theo công thức: [kV] [kV] Từ kết qủa trên thì đầu phân áp -5% là đạt yêu cầu Vậy chọn đầu phân áp -5% = 20 KẾT LUẬN Y SỤT ÁP: * Sụt áp qua máy biến áp khi bình thường: Lúc phụ tải cực đại: DUB1 = 623,8 [V] Lúc phụ tải cực tiểu: DUB2 = 253,12 [V] * Sụt áp qua máy biến áp là gặp sự cố: Lúc phụ tải cực đại: DUB 1(SC)=1265.56{V} Lúc phụ tải cực tiểu: DUB 2(SC)=506.24{V} Y CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP * Lúc phụ tải bình thường: Upa(TB)=21.54{kV} Chọn đầu phân áp –2.5%=21.45 kV * Lúc phụ tải gặp sự cố: Upa(TBSC)=21,075{kV} Chọn đầu phân áp –5%=20.9kV Chương VII SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA TRẠM BIẾN ÁP Trong đó: VT (Voltage Transformer) : máy biến áp. CT (Current Transformer) : máy biến dòng. CB (Current Breaker) : áptomát. FCO (Fuse Cut Out) : cầu chì. DS : dao cách ly (Distance Switch) Y NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH NGUYÊN LÝ Nguồn được đưa vào thanh cái cao áp 22kV qua 2 đầu cáp, phía cao áp được gắn thiết bị đo đếm điện năng. Từ thanh cái cao áp, điện được đưa tới 2 MBA để hạ áp xuống 0,4kV (2 MBA này hoạt động song song). Ơû trạng thái bình thường, CB3 ở trạng thái thường mở. Nhóm phụ tải 1 và nhóm phụ tải 2 được cấp điện từ 2 nguồn độc lập nhau (mỗi nguồn được lấy điện từ 1 MBA). Khi gặp sự cố hư hỏng 1 trong 2 MBA thì CB3 đóng lại. Thanh cái hạ áp được nối tắt. Lúc này 2 nhóm phụ tải cùng được cung cấp nguồn từ 1 MBA. Đảm bảo cho hệ thống được liên tục cung cấp điện. PHẦN II TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ BẢ0 VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP Chương I TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Khái niệm chung về ngắn mạch Khái niệm Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau (đối với mạng trung tính cách địên nối với đất) hoặc là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất (đối với mạng trung tính trực tiếp nối đất) nói một cách khác, đó là hiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở rất nhỏ có thể xem như bằng không . khi bị ngắn mạch tổng trở của hệ thống bị giảm xuống và tuỳ theo vị trí điểm ngắn mạch xa hay gần nguồn cung cấp mà tổng trở của hệ thống giảm xuống ít hay nhiều . Các trường hợp ngắn mạch thường xảy ra Dòng ngắn mạch Sơ đồ nguyên lý Ký hiệu Xác suất xảy ra a. Ngắn mạch 3 pha N(3) hay K(3) 5 b. Ngắn mạch 2 pha N(2) hay K(2) 10 c. Ngắn mạch 1 pha N(1) hay K(1) 65 d. Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1) hay K(1,1) 20 NGUYÊN NHÂN, HẬU QUẢ VÀ MỤC ĐÍCH CỦA NGẮN MẠCH Nguyên nhân Thiết bị vận hành lâu ngày bị lão hóa, bụi bám vào làm mất khả năng cách điện. Sét đánh vào đường dây, thiết bị điện và các thiết bị khác Do hệ thống bị hư hỏng như: quá điện áp nội bộ, do cột ngã, cây ngã chạm vào đường dây Hậu quả Gây hư hỏng cục bộ trong TBA Gây ra lực điện động lớn làm phá hủy trụ điện, sứ đỡ hoặc uốn cong thanh dẫn làm hư hỏng thiết bị và khí cụ điện khác Phá vở quá trình làm việc của máy phát điện trong hệ thống, làm hệ thống mất ổn định và tan rã. Gây ra sự mất điện làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Để xác định khả năng sự cố ngắn mạch lớn nhất có thể xảy ra trong hệ thống Lựa chọn thiết bị và khí cụ điện như: máy cắt, dao cách ly, thanh dẫn.. Chọn phương án hạn chế dòng ngắn mạch Tính toán thiết kế bảo vệ relay PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH Lập sơ đồ thay thế điện kháng các phần tử Chọn các đại lượng cơ bản như: công suất cơ bản, điệp áp cơ bản, …… (các đại lượng cơ bản thường xuất phát từ những yêu cầu đơn giản hóa cho việc tính toán, nhưng sai số cho phép < 5%) Tất cả các sức điện động đều trùng pha nhau Các sức điện động của những nguồn ở xa điểm ngắn mạch được coi là không đổi Bỏ qua dòng điện từ hóa của MBA, bỏ qua điện dung ngắn mạch Bỏ qua điện trở và điện dung của đầu cáp nối vào trạm CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN Chọn các đại lượng Ucb1= Uđm1B là điện áp định mức phía cao áp Ucb1= 22 [kV] Ucb2 = Uđm2B là điện áp định mức phía hạ áp Ucb2 = 0,4 [kV] Điện kháng tương đối phía hệ thống: X*HT = 0,1 (đvtđ) Công suất ngắn mạch (SN) phía hệ thống: SN = SCBHT = 250 MVA Đường dây cáp 2 tuyến có: Chiều dài l= 10 Km X0 = 0,08 (W/Km) Y VỊ TRÍ CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH CẦN TÍNH TOÁN Sơ đồ thay thế các phần tử của hệ thống Với: XHT : Tương đương của hệ thống trong đơn vị có tên RL , XL : Điện trở, điện kháng của dây cáp RT , XT : Điện trở, điện kháng của máy biến áp Tính toán các thông số liên quan Điện kháng của hệ thống(XHT): XHT = 1,936 (W) Điện kháng của đường dây(RL): với: S là tiết diện dây cáp r là điện trở suất của dây đồng rcu=22,5(Wmm2 /km) * Tính S * dòng điện thực tế phía cao áp: IC.A = [A] IC.A = IC.A = 42 (A) * Tiết diện dây S = Với Jkt được tra theo bảng 2.1.1 sau: Loại dây dẫn Mật độ dòng điện kinh tế (Jkt) A/mm2 khi Tmax , giờ 1000-3000 3000-5000 >5000 1. Dây dẫn và thanh dẫn trần: Bằng đồng Bằng nhôm, nhôm lõi thép 2. Cáp cách điện bằng giấy, có lõi: Bằng đồng Bằng nhôm 3. Cáp cách điện bằng cao su, lõi: Bằng đồng Bằng nhôm 2,3 1,3 3,0 1,6 3,5 1,9 2,1 1,1 2,5 1,4 3,1 1,9 1,8 1,0 2,0 1,2 2,7 1,6 Bảng 2.1.1 Ở phần 1 tính được Tmax (năm) = 5949,5 (giờ) nên ta chọn cáp cách điện bằng giấy, có lõi bằng đồng, tra bảng 2.1.1 chọn Jkt = 2,0 Nên: S==21 (mm2) Vậy chọn dây cáp có tiết diện 25mm2 Do đó điện trở của đường dây: RL = 22,5.= 9 (W) Điện kháng của đường dây (XL): XL = x0.l = 0,8.10= 0,8 (W) Điện trở của MBA: (mW) RB = RB = 0,143 (mW) Điện kháng của máy biến áp: (W) XT = =0,00768 (W) XT = 7,68 (mW) KẾT QUẢ XHT = 1,936 (W) RL = 9 (W) XL = 0,8 (W) RT = 0,143 (mW) XT = 7,68 (mW) 3. Tính dòng ngắn mạch a. Dòng ngắn mạch tại điểm N1 IN1= Với: U1đm : [kV]; RL, XHT, XL:[W] IN1:[kA] Nên: INI = IN1 = 1,35 (kA) b. Dòng ngắn mạch tại điểm N2 IN2 = Với: RN2 = Nên: IN2 = 2,51 (kA) c. Dòng ngắn mạch tại điểm N3 Với: là điện trở đường dây qui đổi về phía thứ cấp: là điện kháng đường dây qui đổi về phía thứ cấp: = = Nên: IN3 = 26,83 (kA) d. Dòng ngắn mạch tại điểm N4 INA = 47,45 (kA) 3. Tính dòng xung kích Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch được tính theo công thức sau: Ixk = .IN.Kxk Với Kxk là hệ số xung kích, được cho ở bảng 2.1.2 sau: CHỖ NGẮN MẠCH HỆ SỐ XUNG KÍCH KXK Ở đầu ra máy phát thủy điện cực lồi Không có cuộn cảm Có cuộn cảm Ở đầu cực ra máy phát nhiệt điện Tất cả các trường hợp còn lại khi không tính điện trở tác dụng của mạch ngắn mạch. 1,95 1,95 1,91 1,80 Dựa vào bảng 2.1.2 chọn Kxk = 1,8 Dòng xung kích tại N1 IxkN1 = IN1.Kxk IxkN1 = 1,35.1,8 = 3,44 (kA) Dòng xung kích tại N2 IxkN2 = IN2.Kxk IxkN2 = 2,51.1,8 = 6,39 (kA) Dòng xung kích tại N3 IxkN3 = IN3.Kxk IxkN3 = 26,83.1,8 = 68,3 (kA) Dòng xung kích tại N4 IxkN4 = IN4.Kxk IxkN4 = 47,45.1,8 = 120,79 (kA) KẾT LUẬN Tại điểm N1 Dòng ngắn mạch: IN1 = 1,35 (kA) Dòng xung kích: IxkN1 = 3,44 (kA) Tại điểm N2: Dòng ngắn mạch: IN2 = 2,81 (kA) Dòng xung kích: IxkN2 = 6,39 (kA) Tại điểm N3 Dòng ngắn mạch: IN3 = 28,94 (kA) Dòng xung kích: IxkN3 = 68,3 (kA) Tại điểm N4 Dòng ngắn mạch: IN4 = 54,13 (kA) Dòng xung kích: IxkN4 = 120,79 (kA) Chương II CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP I. VẤN ĐỀ CHUNG 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 sau: * Chế độ làm việc lâu dài. * Chế độ quá tải. * Chế độ ngắn mạch. Trong chế độ làm việc lâu dài, các khí cụ 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 Trong chế độ quá tải, dòng điện qua các khí cụ 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 vược quá giới hạn cho phép. Trong chế độ ngắn mạch, các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo sự làm việc tin cậy nên quá trình lựa chọn chúng phải dựa vào các thông số theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. Đối với máy cắt điện, máy cắt phụ tải và cầu chì, khi lựa chọn các thiết bị này cần quan tâm thêm điều kiện: khả năng cắt của các thiết bị trên. Ngoài ra, còn phải chú ý đến vị trí lắp đặt thiết bị, nhiệt độ môi trường xung quanh, mức độ ẩm ước, mức độ nhiểm bẩn và chiều cao lắp đặt thiết bị so với mặt biển. Việc lựa chọn khí cụ điện và các bộ phận dẫn điện khác phải thỏa mãn các yêu cầu hợp lý về kinh tế và kỹ thuật. II. ĐIỀU KIỆN CHUNG CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện và các phần tử có dòng điện chạy qua 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 máy hay ghi trong lý lịch máy, phù hợp với trình độ cách điện của nó. * UđmKcđ + D UđmKcđ ³ Uđm.mang + D Umang * UđmKcđ : Điện áp định mức khí cụ điện. * Uđm.mang : Điện áp của mạng điện nơi khí cụ điện và thiết bị làm việc. Chọn theo dòng điện định mức: Dòng điện định mức của khí cụ điện (IđmKcđ) do nhà máy chế tạo sẵn và chính là dòng điện đi qua khí cụ điện trong thời gian, không hạn chế nhiệt độ môi trường xung quanh là định mức. Chọn khí cụ theo dòng 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 các khí cụ điện phải đảm bảo cho dòng điện định mức của có phải lớn hơn hay bằng dòng điện làm việc cực đại của mạch điện I1vmax , tức là: IđmKcđ ³ I1vmax Các điều kiện kiểm tra khí cụ điện theo dòng ngắn mạch Kiểm tra ổn định lực điện động Điều kiện kiểm tra ổn định của khí cụ điện Imax ³ Ixk b. Kiểm tra ổn định nhiệt Dây dẫn và khi cụ điện có dòng điện đi qua sẽ bị nóng lên vì các tổn thất công suất, các tổn thất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điện áp, tần số … nhưng yếu phụ thuộc vào bình phương dòng điện. Khi nhiệt độ của khí cụ điện và dây dẫn cao quá sẽ làm cho chúng bị hư hỏng hay giảm tuổi thọ của chúng. Do đó, cần phải quy định nhiệt độ cho phép của chúng khi làm việc bình thường cũng như khi ngắn mạch: Với * : Dòng điện ngắn mạch ổn định, kA * tpđ : Thời gian qui đổi khi xảy ra ngắn mạch để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn: = tqđ = 0.2 s tđm.nh = 1 s III. CHỌN KHÍ CỤ CHO TRẠM BIẾN ÁP Chọn dao cách ly (DS) Dao cách ly được lắp đặt trên trạm cũng như trên các cột điện. Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra một khoảng hở cách điện trong thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cách điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn và khiến cho nhân viên sửa chữa thiết bị điện an tâm khi làm việc. Do vậy, ở những nơi cần sửa chữa luôn nên ta đặt thêm cho cách ly ngoài các thiết bị đóng cắt. Dao cách ly không có bộ phận dập tắc hồ quang nên không thể cắt được dòng điện lớn. Nếu nhằm 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 thao tác đóng mở bằng tay qua bộ phận thao tác từ dưới đất và không tự động mở khi xảy ra sự cố ngắn mạch. Dao cách ly là thiết bị một pha nhưng khi đóng mở thường đồng loạt trên cả ba pha nhờ vào bộ liên động khí. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện định mức, chúng được kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt. Các điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly: Thứ tự Đại lượng chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn và kiểm tra 1 2 3 Điện áp định mức, kV Dòng điện định mức, A Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian tôđm , A Uđm DS Iđm DS Iôđm Uđm DS ³ Uđm.mang Iđm DS ³ I1v 1max I0dn ³ Do đó: Uđm DS ³ Uđm. mang Uđm DS ³ 22 (22kV) Iđm DS ³ I1v max = Ithực tế phía cao áp Iđm DS ³ 42 (A) (kA) (kA) Dựa vào các kết qủa tính toán trên chọn dao cách ly loại SERIES ‘U’ điện áp 24 kV do hãng ABB sản xuất với các thông số kỹ thuật: STT THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC 1 2 Điện áp định mức, kV Dòng điện mức, A Uđm = 24 (kV) Iđm =630 (A) Chọn cầu chì (FCO) Cầu chì là thiết bị 1 pha lắp đặt phía sơ cấp các trạm biến áp, dùng để bảo vệ như quá tải phía thứ cấp, hay ngắn mạch các cuộn dây trong MBA. Đây là loại cầu chì trung áp đơn giản, cắt mạch tương đối chính xác và an toàn. Vì cầu chì được đặt tại ngõ vào của MBA nên chọn theo dòng ngắn mạch tại điểm N2. Vậy khi chọn cầu chì phải thỏa mãn các điều kiện sau: Thứ tự Đại lượng chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn và kiểm tra 1 2 3 Điện áp định mức, kV Dòng điện định mức, A Dòng điện cắt định mức Uđm FCO Iđm FCO Iđm cắt FCO Uđm FCO ³ Uđm.mang Iđm FCO ³ I1v 1max Iđm cắt FCO ³ IN2 Uđm FCO ³ Uđm.mang Uđm FCO ³ 22 (kV) Iđm FCO ³ I1v.max Iđm FCO ³ 42 (A) Iđm cắt FCO ³ IN2 = 2,81 (kA) Dựa vào kết qủa tính toán trên chọn cầu chì loại SERIES ‘V’ – Ms do hãng ABB sản xuất với các thông số kỹ thuật: STT THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC 1 2 3 4 Điện áp định mức, kV Dòng điện mức, A Dòng điện cắt đối xứng, kA Dòng điện cắt không đối xứng, kA Uđm FCO = 24 (kV) Iđm FCO = 100 (A) ISYM = 6 (kA) IASYM = 10 (kA) Chọn CB CB là khí cụ điện dùng để tự động đóng cắt mạch điện, bảo vệ quá tải hay ngắn mạch. Tức là bảo vệ chống quá nhiệt hay trong trường hợp hỏng hóc thiết bị nó sẽ bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp với phần tử mảng điện. CB đảm bảo điều này bằng cách tách mạch điện tiêu thụ ra khỏi mạng điện. CB được dùng rộng rãi trong các hệ thống điện hạ áp thuộc công nghiệp, dân dụng …, và đang thay thế cầu chì. Ưu điểm của CB là khi sự cố xảy ra CB tự động ngắt mạch và khi sự cố đã loại trừ, người ta có thể đóng CB lại để trở về chế độ bình thường. Điều kiện lựa chọn CB Thứ tự Đại lượng chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn và kiểm tra 1 2 3 Điện áp định mức, kV Dòng điện định mức, A Dòng điện cắt định mức, kA Uđm CB Iđm CB Icắt CB Uđm CB ³ Uđm.mang Iđm CB ³ I1v 3max Icắt CB ³ IN3 Chọn CB tổng Uđm CB1 = Uđm2 ³