Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ 63
CHƯƠNG 5
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN
Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm điện như máy phát, máy
biến áp, máy bù cùng các khí cụ điện như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện
được nối với nhau bằng thanh dẫn , thanh góp và cáp điện.
Để nối từ đầu cực máy phát đến gian máy ta dùng thanh dẫn cứng. Thanh
dẫn cứng khi dòng điện nhỏ thường dùng thanh hình chữ nhật còn khi có dòng
điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ 2 hay 3 thanh hình chữ nhật đơn, còn khi có
dòng > 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng ( Để giảm hiệu ứng mặt ngoài và
hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát chúng).
Tất cả các dây dẫn từ máy biến áp lên thanh góp 220 KV và 110 KV ta
dùng dây dẫn mềm. Nó là dây xoắn đồng hay nhôm lõi thép. Khi dùng 1 sợi dây
không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm các dây dẫn mềm.
I.CHỌN THANH DẪN CỨNG
a. Chọn thiết bị theo dòng cho phép lâu dài
• Dòng cho phép lâu dài của thanh dẫn Icp phải lớn hơn dòng cưỡng bức qua
nó
I
cb ≤ Icp
I
cp : Là giá trị dòng cho phép lâu dài đã được hiệu chỉnh theo nhiệt độ
• Thanh dẫn cứng ở đây dùng để nối từ cực máy phát đến máy biến áp. Trong
chương 5 ta đã tính được dòng cưỡng bức
I
cb = 1,05. KA335,4
5,10.3
75 =
• Tra tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện ” ta chọn thanh dẫn hình máng bằng
đồng có các thông số:
h = 125 cm
b = 55 cm
c =6,5 cm
r = 10 cm
Tiết diện 1 cực là: 1370 mm2
h1
h
x x
y0
y0
r
c
y
y
b
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ 64
Mô men trở kháng:
W
xx = 50 cm3
W
yy = 9,5 cm3
W
yoyo = 100 cm3
Dòng điện cho phép là: 5500 A
• Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trường MT
θ
= 250C, nhiệt
độ môi trường xung quanh nơi đặt thanh dẫn là xq
θ
= 350C, nhiệt độ cho phép
vận hành lâu dài của thanh dẫn cp
θ
= 700C
⇒ Khc =
MTcp
xqcp
θθ
θθ
−
− = 88,0
2570
3570 =
−
−
Vậy dòng cho phép hiệu chỉnh theo nhiệt độ
I
hc cp = khc.Icp = 0,88.5500 = 4840 A > Icb = 4,335 KA thoả mãn điều kiện
b.Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Thanh dẫn đã chọn có Icp = 5500 A > 1000 A nên không cần kiểm tra điều
kiện ổn định nhiệt.
c.Kiểm tra ổn định động
• Điều kiện kiểm tra ổn định động:
2
/1400 cmKg
cptt =≤
σσ
cp
σ
: ứng suất cho phép của thanh dẫn đã chọn là thanh dẫn đồng có
cp
σ
= 1400Kg/cm2
• Xác định ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha
Lực tính toán Ftt tác dụng lên thanh dẫn các pha
F
tt = 1,76 .10-8.2
.xk
i
a
L( Kg )
I
xk : Dòng ngắn mạch xung kích
L : Khoảng cách giữa 2 sứ liền nhau
A : Khoảng cách giữa các pha
ở cấp điện áp U = 10,5 KV lấy L = 180 cm, a= 45 cm
⇒Ftt = 1,76.10-8.)(97,488)10.34,83.(
45
180 23 Kg=
Mô men uốn M
M = ).(46,8801
10
180.97,488
10
.cmKg
LFtt ==
ứng suất tính toán trong vật liệu thanh dẫn
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ 65
2
/0146,88
100
46,8801
¦cmKg
W
M
yoyo
tt ===
σ
Ta thấy 22 /1400/0146,88 cmKgcmKg cptt =<=
σσ
• Khoảng cách giữa các miếng đệm (L2)
Lực điện động do ngắn mạch trong cùng 1 pha gây ra trên 1 đơn vị độ
dài:
f
2 = 1,68.10-8.hdm kI
h
l.. 2"
K
hd : Hai thanh hàn chặt vào nhau; Khd = 1
h : Bề rộng của hình máng; h =17,5 cm
⇒f2 = 1,68.10-8.5,17
1(2.32,74. 103)2 = 2,058 Kg/cm
Khoảng cách giữa 2 miếng đệm
L =
2
).(.12
f
Wttcpyy
σσ
−= cm269
058,2
)0146,881400.(5,9.12 =
−
So sánh Lmax = 269 cm với khoảng cách L = 180 cm ta thấy giữa 2 sứ đỡ
không phải đặt thêm miếng đệm mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động khi có
ngắn mạch.
II.CHỌN THANH DẪN MỀM
1.Chọn dây dẫn từ máy biến áp tự ngẫu lên thanh góp 220KV.
• Điều kiện
Icp ≥ Ilvcb
Ilvcb = KA
U
SHT 38,0
220.3
35,145
.3
max ==
• Tra tài liệu “ Thiết kế nhà máy điện ” chọn dây nhôm lõi thép AC-300 có
I
cp = 690 A
d = 29,2 mm ( Đường kính dây dẫn )
• Hiệu chỉnh dòng điện theo nhiệt độ môi trường với Khc = 0,78
I
hc CP = 0,78.690 = 538 ( A )
I
hc CP = 538 A > Icb = 380 A
• Kiểm tra điều kiện vầng quang
U
vq ≥ Uđm = 220 KV
U
vq : Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang
Dây dẫn đặt trên mặt phẳng nằm ngang ta có
U
vq =.84.m.r.lg
r
a (KV)
m : Hệ số xét tới bề mặt nhẵn của dây dẫn m= 0,85
r : Bán kính ngoài của dây dẫn r = 29,2/2=14,6 mm = 1,46cm
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ 66
a : Khoảng cách giữa các trục dây dẫn a = 500 cm
⇒ Uvq = 84.0,85.1,46.log KV2,264
46,1
500 =
U
vq > Uđm = 220 KV⇒ Điều kiện vầng quang thoả mãn
• Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt
Xung lượng nhiệt khi ngắn mạch đựơc xác định theo biểu thức
B
N = ∫
t
tdtI
0
2. A2s
Một cách gần đúng ta lấy It là giá trị hiệu dụng tức thời của dòng ngắn mạch
I
t
2 = Ickt
2 + ikckt
2
I
CKt : Giá trị hiệu dụng tức thời dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ
i
KCKt : Giá trị tức thời dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ
I
t
2 = 22
KCKtCKt iI +
B
N = ∫
t
tdtI
0
2.= ∫
t
t
CK dtI
0
2. + ∫
t
t
KCK dtI
0
2.
B
N = BNCK + BNKCK
B
NCK : Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch chu kỳ
B
NKCK : Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch không chu kỳ
Xác định BNCK dùng phương pháp giải thích đồ thị
Tìm giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ ICKt tại các thời
điểm khác nhau 0; 0,1; 0,2 s là các giá trị I0; I0,1; I0,2 đến thời điểm t.
Biểu diễn trên đồ thị ta có diện tích giới hạn của đường cong này với các
trục toạ độ chính là BNCK . Một cách gần đúng diện tích này có thể xác định theo
đường bậc thang hoá
I
tbi
2 = t
II ii Δ
+
−.
2
22
1
B
NCK = ∑
=
Δ
n
i
TBi tI
1
2.
tΔ: Khoảng chia thời gian từ khi ngắn mạch cho đến khi cắt xong ngắn
mạch.
Ở phần tính toán ngắn mạch tại điểm N1 ta có :
* Nhánh hệ thống X1 = 0,078
X
tt = X1.
cb
HT
S
S
E1234
EHT
X1X16
0,078 0,116
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ 67
= 0,078. 34,2
100
3000 =
Tra đường cong tính toán ta có
I
0 = 0,425 I0,1= 0,41 I0,2 = 0,4
Chuyển sang đơn vị có tên:
I
0 = 0,425. KA2,3
230.3
120 =
I
0,1 = 0,41. KA1,3
230.3
3000 =
I
0,2 = 0,4. KA3
230.3
3000 =
* Nhánh máy phát điện
X
tt = X16.
cb
dmMF
S
S
∑
4
1 = 0,116. 348,0
100
300 =
Tra đường cong tính toán ta có
I
0 = 2,9 I0,1 = 2,45 I0,2 = 2,2
Chuyển sang đơn vị có tên
I
0 = 2,9. KA18,2
230.3
300 =
I
0,1 = 2,45. KA85,1
230.3
300 =
I
0,2 = 2,2. KA66,1
230.3
300 =
⇒Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N1 do hệ thống và nhà máy cung cấp
I
0N1 = 3,2 + 2,18 = 5,38KA
I
0,1N1 = 3,1 + 1,85 = 4,95 KA
I
0,2N1 = 3 + 1,66 = 4,66 KA
Bình phương các trị số dòng điện có tên
I
0
2
N1= 28,9 KA2
I
0,1
2
N1 = 24,5 KA2
I
0
2
,2N1 = 21,7 KA2
Tìm các trị số trung bình bình phương
I
tb1
2 = =
+
2
2
1,0
2
0II 2
7,26
2
5,249,28 KA=
+
I
tb2
2 = =
+
2
2
2,0
2
1,0 II 2
1,32
2
7,215,24 KA=
+
Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ: