Bài giảng Hệ thống cung cấp điện: Chương 7

248

7.1 Khái niệm chung

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

7.3 Lựa chọn máy biến áp

7.4 Lựa chọn các thiết bị phân phối điện

7.1 Khái niệm chung

249

Trong trình tự thiết kế lưới điện,

sau khi tính toán phụ tải, cần

xác định kích cỡ của đường dây,

máy biến áp, máy cắt, … và

kiểm tra xem các thiết bị có đảm

bảo các điều kiện vận hành hay

không.

7.1 Khái niệm chung

250

Trong vận hành, thiết bị điện có thể làm việc ở các chế độ cơ bản: lâu dài, quá tải và ngắn mạch.

• Chếđộlàmviệclâudài: Thiết bị điện sẽ làm việc tin cậy nếu được chọn

theo điện áp định mức và dòng điện định mức.

• Chếđộlàmviệcquátải:Khả năng quá tải của thiết bị nằm trong giới hạn

cho phép.

• Chếđộngắnmạch:Thiết bị điện sẽ đảm bảo làm việc tin cậy nếu được

lựa chọn theo độ bền nhiệt và điện động.

7.1 Khái niệm chung

251

1. Chọn thiết bị theo điều kiện làm việc lâu dài

• Chọn điện áp định mức: điện áp định mức của thiết bị phải lớn hơn điện

đ(cid:3040).(cid:3021)(cid:3003)Đ

đ(cid:3040).(cid:3040)

áp định mức của lưới + (10

đ(cid:3040).(cid:3021)(cid:3003)Đ

(cid:3039)(cid:3049).(cid:2923)(cid:2911)(cid:2934)

• Chọndòngđiệnđịnhmức:

Đối với mạch kép có một mạch sự cố •

Đối với MBA làm việc với khả năng quá tải của nó •

Đối với thanh góp, thanh dẫn, làm việc với chế độ vận hành xấu nhất •

Đối với máy phát điện vận hành ở chế độ quá tải lớn nhất cho phép. •

7.1 Khái niệm chung

252

2. Chọn thiết bị theo dòng điện ngắn mạch

Dòng ngắn mạch ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền nhiệt và độ bền cơ của thiết bị  Cần kiểm tra khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch

(cid:3051)(cid:3038)

Iôđđ: Dòng điện ổn định động của thiết bị (do nhà sản xuất cung cấp Ixk: Giá trị lớn nhất có thể xảy ra của dòng ngắn mạch

• Kiểm traổnđịnhđộng: ôđđ

ôđ(cid:3041) ôđ(cid:3041)

(cid:3015)

(cid:2870)

ôđ(cid:3041)

(cid:2870) (cid:2998)

(cid:3044)đ

• Kiểmtraổnđịnhnhiệt:

hoặc ôđ(cid:3041)

(cid:2998)

(cid:3047)(cid:3292)đ (cid:3047)ôđ(cid:3289)

Iôđn: Dòng điện ổn định nhiệt ứng với thời gian tôđn tqđ: Thời gian qui đổi nhiệt của dòng điện ngắn mạch BN: Xung lượng nhiệt do dòng điện ngắn mạch gây ra I∞: Dòng điện ngắn mạch xác lập

hoặc ôđ(cid:3041)

259

7.1 Khái niệm chung

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

7.3 Lựa chọn máy biến áp

7.4 Lựa chọn các thiết bị phân phối điện

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

260

Khái quát chung

- Vốn đầu tư dây dẫn chiếm khoảng 30% tổng vốn đầu tư cho đường dây

→ Lựa chọn dây dẫn phù hợp là rất quan trọng.

- Tiêu chí lựa chọn dây dẫn khác nhau phụ thuộc:

+ Cấp điện áp U

+ Loại đường dây (DDK, Cáp)

+ Tính chất phụ tải ( công nghiệp, đô thị, nông thôn)

- Phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn thường dung:

+ Theo điều kiện phát nóng dài hạn

+ Theo tổn thất điện áp cho phép của mạng điện

+ Theo mật độ dòng điện kinh tế

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

261

1. Lựa chọn theo điều kiện phát nóng dài hạn

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

262

1. Lựa chọn theo điều kiện phát nóng dài hạn

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

263

1. Lựa chọn theo điều kiện phát nóng dài hạn

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

264

1. Lựa chọn theo điều kiện phát nóng dài hạn

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

265

1. Lựa chọn theo điều kiện phát nóng dài hạn

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

266

1. Lựa chọn theo điều kiện phát nóng dài hạn

Khi áp dụng cho mạng điện hạ áp trong nhà: tiết diện dây dẫn cần phối hợp với các thiết bị bảo vệ (Cầu chì, aptomat) Theo tiêu chuẩn cũ của Liên Xô: •

(cid:3031)(cid:3030)

(cid:3030)(cid:3043)

- Khibảovệbằngcầuchì

Idc: Dòng điện định mức của dây chảy Icp: Dòng điện cho phép : Hệ số phụ thuộc đặc điểm của mạng điện.  = 0.8 (sinh hoạt), 3 (mạng động lực)

(cid:3038)(cid:3031)(cid:3041)

(cid:3030)(cid:3043)

-Khibảovệbằngáptômát

(cid:3038)(cid:3031)(cid:3047)

(cid:3030)(cid:3043)

Ikdn: Dòng điện khởi động nhiệt ATM Ikdt: Dòng điện khởi động điện từ của ATM

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

267

1. Lựa chọn theo điều kiện phát nóng dài hạn

Khi áp dụng cho mạng điện hạ áp trong nhà: tiết diện dây dẫn cần phối hợp với các thiết bị bảo vệ (Cầu chì, aptomat)

Theo tiêu chuẩn IEC 60364: •

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

268

1. Lựa chọn theo điều kiện phát nóng dài hạn •

Theo tiêu chuẩn IEC 60364:

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

269

2. Lựa chọn theo điều kiện mật độ kinh tế của dòng điện

Tiết diện được chọn là tiết diện theo chuẩn thiết kế và gần giá trị tiết diện kinh

tế nhất.



F kt

I J

Quan hệ giữa mật độ dòng điện kinh tế và tiết diện kinh tế

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

270

2. Lựa chọn theo điều kiện mật độ kinh tế của dòng điện

Mật độ dòng điện kinh tế ứng với các loại dây khác nhau được cho trong bảng

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

271

Bài tập 1

Mạng điện 110kV cung cấp điện cho 3 phụ tải với công suất cho trên hình vẽ. Xác định tiết diện các dây nhôm lõi thép của các đoạn đường dây. Giả thiết cả 3 phụ tải có cùng hệ số cosphi và thời gian sử dụng công suất cực đại là 4200h.

2 1 3

4,8MVA 13,5MVA 5,2MVA

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

273

3. Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

(cid:3017)

(cid:3018)

(cid:3030)(cid:3043)

(cid:3031)(cid:3040)

Tổn thất điện áp trên đường dây

(cid:2868)

(cid:3018)

(cid:2868)

(trên không) (cáp)

(cid:3031)(cid:3040)

– Tổn thất điện áp do công suất phản kháng

(cid:3017)

(cid:3004)(cid:3017)

(cid:3018)

∗ (cid:3017)

(cid:3031)(cid:3040)

∗ (cid:3017)

(cid:3031)(cid:3040)

– Tổn thất điện áp do công suất tác dụng

Dây nhôm lõi thép AC có :  = 31,5 mm2/km

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

274

3. Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

 Đối với mạng điện hạ áp, x0 rất bé, chiều dài lngắn do đó có thể bỏ qua

ΔUQ

 Đối với đường dây trục cấp điện cho nhiều phụ tải

p l  k

Nếu toàn bộ đường dây chọn cùngmộtthiếtdiện

 



 



x 0

q l  k



* Note: lk chiều dài đường dây tính từ nguồn đến phụ tải

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

275

3. Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

 Đối với đường dây trục cấp điện cho nhiều phụ tải

Nếu toàn bộ đường dây chọn cùngmộtthiếtdiện

Có thể dùng công thức sau:

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

276

2. Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

 Đối với đường dây trục cấp điện cho nhiều phụ tải

Nếu toàn bộ đường dây chọn cùng một mật độ dòng điện

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

277

4. Kiểm tra điều kiện phát nóng khi ngắn mạch (chỉ dành cho cáp)

Điều kiện ổn định nhiệt của cáp

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

278

4. Kiểm tra điều kiện phát nóng khi ngắn mạch (chỉ dành cho cáp)

Điều kiện ổn định nhiệt của cáp theo tiêu chuẩn IEC 60364

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

279

4. Kiểm tra điều kiện phát nóng khi ngắn mạch (chỉ dành cho cáp)

Điều kiện ổn định nhiệt của cáp theo tiêu chuẩn IEC 60364

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

280

5. Các điều kiện kỹ thuật của dây

(cid:3030)ơ (cid:3035)ọ(cid:3030) (cid:3040)(cid:3036)(cid:3041)

• Độ bền cơ học (áp dụng với đường dây trên không từ 110kV trở lên)

(cid:3049)(cid:3044) 110kV: (cid:3040)(cid:3036)(cid:3041)

(cid:3049)(cid:3044) 2 ; 220kV: (cid:3040)(cid:3036)(cid:3041)

• Vầng quang điện: chỉ áp dụng với đường dây trên không Udm ≥110kV

• Điều kiện ổn định nhiệt của cáp

(cid:3040)(cid:3028)(cid:3051)(cid:3029)(cid:3047)

đ(cid:3040)

(cid:3040)(cid:3028)(cid:3051)(cid:3046)(cid:3030)

đ(cid:3040)

• Tổn thất điện áp cho phép

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

281

6. Phạm vi ứng dụng của các phương pháp chọn tiết diện dây

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

282

6. Phạm vi ứng dụng của các phương pháp chọn tiết diện dây

Trình tự tính toán đối với đường dây trung áp cấp cho phụ tải tập trung có Tmax lớn

(cid:3040)(cid:3028)(cid:3051)

(cid:3020)(cid:3288)(cid:3276)(cid:3299) (cid:2871).(cid:3041).(cid:3022)(cid:3279)(cid:3288)

Bước 1 Tính dòng điện trên đường dây trong chế độ làm việc bình thường

(cid:3038)(cid:3047)

(cid:3010)(cid:3288)(cid:3276)(cid:3299) (cid:3011)(cid:3286)(cid:3295)

Bước 2 Từ vật liệu dây và Tmax trang bảng được Jkt Bước 3 Tính tiết diện kinh tế → chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất với tiết diện kinh tế

Bước 4 Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật của dây

+ Với cáp : Điều kiện phát nóng lâu dài, điểu kiện ổn định nhiệt, điều kiện tổn thất điện áp cho phép

+ Với DDK: Độ bền cơ học, phát nóng lâu dài, tổn thất điện áp cho phép

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

283

6. Phạm vi ứng dụng của các phương pháp chọn tiết diện dây

Trình tự tính toán đối với đường dây hạ và trung áp cấp cho phụ tải phân tán, đường dây dài

Bước 1 Lựa chọn dây theo điều kiện tổn thất điện áp

Bước 2 Kiểm tra lại điều kiện phát nóng

Bước 3 Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật của dây

+ Với cáp : Điềukiệnphátnónglâudài, điểukiệnổnđịnhnhiệt, điềukiện tổnthấtđiệnápchophép

+ Với DDK: Độbềncơhọc, phátnónglâudài, tổnthấtđiệnápchophép

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

284

6. Phạm vi ứng dụng của các phương pháp chọn tiết diện dây

Trình tự tính toán đối với đường dây hạ áp

Bước 1 Lựa chọn dây theo điều kiện phát nóng

Bước 2 Nếu đường dây dài cần kiểm tra lại điều kiện tổn thất điện áp của dây

Bước 3 Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật khác của dây

+ Với cáp : Điều kiện phát nóng lâu dài, điểu kiện ổn định nhiệt, điều kiện tổn thất điện áp cho phép

+ Với DDK: Độ bền cơ học, phát nóng lâu dài, tổn thất điện áp cho phép

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

286

Bài tập 2

Đường dây trên không 10kV có chiều dài 2,5km dùng dây nhôm trần cung cấp điện cho phụ tải S = 750+j600kVA. Khoảng cách trung bình hình học của các dây là 1m. Tổn thất điện áp cho phép là 4,5%. Xác định tiết diện dây nhôm

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

288

Bài tập 3

Mạng điện 6kV cung cấp điện cho 2 phụ tải với công suất cho trên hình vẽ. Các đoạn dây dùng dây nhôm với cùng một tiết diện, khoảng cách trung bình hình học giữa các dây pha là 800mm. Tổn thất điện áp cho phép là 4%.

2km 5km 2 1

20A cosphi=0.8 15A cosphi=0.8

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

290

Bài tập 4

Mạng điện 35kV cung cấp điện cho 2 phụ tải với công suất cho trên hình vẽ. Các đoạn dây dùng dây nhôm lõi thép, khoảng cách trung bình hình học giữa các dây pha là 3m. Tổn thất điện áp cho phép là 6%. Xác định các tiết diện dây dẫn theo mật độ không đổi của dòng điện.

10km 15km 2 1

40A cosphi=0.9 60A cosphi=0.9

302

7.1 Khái niệm chung

7.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn

7.3 Lựa chọn máy biến áp

7.4 Lựa chọn các thiết bị phân phối điện

6.3 Lựa chọn máy biến áp

303

Lựa chọn công suất của MBA

Khi sự cố 1 máy biến áp Điều kiện làm việc bình thường

1 

Kt

t 0t  100

Sn: Công suất của máy biến áp (VA) Smax: Công suất cực đại của tải n: Số lượng máy biến áp Kt: Hệ số nhiệt độ hiệu chỉnh. t: Nhiệt độ môi trường t0: Nhiệt độ môi trường thiết kế Kqt: Hệ số quá tải thiết kế của máy biến áp

304