LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN Hệ thống điện bao gồm thiết bị điện chắp nối với theo nguyên tắc chặt chẽ tạo nên cấu đồng bộ, hoàn chỉnh Mỗi thiết bị điện cần lựa chọn để thực tốt chức sơ đồ cấp điện góp phần làm cho hệ thống cung cấp điện vận hành đảm bảo tiêu kỹ thuật, kinh tế an toàn I LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP Trong sơ đồ cấp điện, máy biến áp có vai trò quan trọng, làm nhiệm vụ biến đổi điện áp truyền tải công suất Người ta chế tạo máy biến áp đa dạng, nhiều kiểu cách, kích cỡ, nhiều chủng loại Người thiết kế cần vào đặc điểm đối tượng dùng điện (khách hàng) để lựa chọn hợp lý máy biến áp Thường ký hiệu máy biến áp sau: Kiểu máy – Công suất – U1/U2 VD 1: 4JB 5444 – 3LA – 250 – 24/0,4 máy biến áp phân phối siemens chế tạo, kiểu 4JB 5444 – 3LA, công suất 250 (kVA), điện áp U1= 24(KV), U2= 0.4 (KV) TM – 5600 – 35/10 máy biến áp hai cuộn dây, dầu, công suất 5600 (kVA), điện áp U1= 35(kV), liên xô (cũ) chế tạo Cũng có ký hiệu đơn giản hơn: Kiểu – công suất/điện áp cao VD 2: 8CB8 – 400/35 biến áp phân phối, khô, công suất 400(kVA) điện áp 35/0,4 (KV) ChongQing chế tạo Lựa chọn máy biến áp bao gồm lựa chọn số lượng, công suất, chủng loại, kiểu cách tính khác máy biến áp Số lượng biến áp đặt trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải trạm - Với phụ tải quan trọng không phép điện, phải đặt hai biến áp - Với xí nghiệp hàng tiêu dùng, khách sạn, siêu thị (hộ loại 2) thường đặt máy biến áp cộng với máy phát dự phòng - Với hộ ánh sáng sinh họat thường đặt trạm máy Công suất máy biến áp lựa chọn theo công thức sau: với trạm máy với trạm hai máy S dmB  Stt (1) S dmB  Stt / 1.4 (2) Trong đó: SdmB - công suất định mức máy biến áp, nhà chế tạo cho Stt - công suất tính toán, nghĩa công suất lớn phụ tải 1,4 - hệ số tải Kqt Cần lưu ý hệ số tải phụ thuộc vào thời gian tải Lấy Kqt =1,4 ứng với điều kiện thời gian sau: tải không ngày đêm, ngày không Nếu không thoả mãn điều kiện thời gian phải tra đồ thị tìm Kqt sổ tay cung cấp điện không cho tải Hai công thức (1) (2) dùng để chọn máy biến áp chế tạo nước với máy biến áp ngoại nhập nhiệt đới hoá Khi sử dụng máy ngoại nhập chưa nhiệt đới hoá cần phải đưa vào công thức hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ Khc kể đến chênh lệch nhiệt độ môi trường chế tạo với môi trường sử dụng máy K hc   1   100 (3) Trong đó: 1 - Nhiệt độ môi trường sử dụng (  C )  - Nhiệt độ môi trường chế tạo (  C ) VD 3: Nếu dùng máy biến áp Nga Việt Nam thì: K hc   Với 24   0.81 100 24 - Nhiệt độ (  C ) trung bình Hà Nội - Nhiệt độ (  C ) trung bình Mátcơva Khi đó, công thức (1) (2) có dạng S dmB  Stt / k hc (4) S dmB  Stt / 1.4khc (5) Cũng cần lưu ý máy biến áp xảy cố, khảo sát thống kê hộ loại có số phần trăm hộ loại cắt điện cần thiết với thời gian kể biến áp cố, biến áp lại cần cung cấp cho hộ loại Kết lựa chọn cỡ máy nhỏ hơn, hợp lý Công thức chọn công suất cho trạm máy là: S dmB  S1 / 1.4 (6) VD 4: Yêu cầu chọn máy biến áp cho khu chung cư có phụ tải điện tính toán Stt= 300 (kVA), điện áp 22 (kV) Giải Vì cấp điện cho khu chung cư, trạm đặt máy sử dụng công thức (1) S dmB  Stt S dmB  300  kVA  Chọn máy 315(kVA) ABB chế tạo: 315 – 22/0,4 Trường hợp dùng máy Nga, theo công thức (4), S dmB  Stt / k hc , K hc   Với 1   24   1  0.81 100 100 24 - Nhiệt độ (  C ) trung bình Hà Nội - Nhiệt độ (  C ) trung bình Mátcơva S dmB  300 / 0.81  370  kVA  Chọn máy BAPP Nga chế tạo: TM-400-22/0,4 VD 5: Yêu cầu chọn máy biến áp cho trạm biến áp nhà máy luyện kim có phụ tải Stt = 1200 (kVA) hai trường hợp: hệ số % phụ tải loại biết phụ tải loại 20% Giải Trạm cấp điện cho nhà máy luyện kim phải đặt hai máy biến áp Khi số phụ tải loại ba nhà máy, cố máy biến áp, máy lại phải cấp đủ công suất 1200 (kVA) Áp dụng công thức (2) S dmB  1200 / 1.4  857  kVA  Chọn dùng máy biến áp CTTBĐ Đông Anh chế tạo, công suất 1000 (kVA)  1000  22 / 0.4 Trường hợp khảo sát thống kê nhà máy có 20% phụ tải loại (VD nhà kho, nhà hành chính, phân xưởng sửa chữa…) Áp dụng công thức (6) S dmB  S1 / 1.4  80%.1200  685  kVA  1.4 Chọn dùng máy biến áp CTTBĐ Đông Anh chế tạo có công suất 750 (kVA)  750  11 / 0.4 So sánh hai phương án chọn máy: Phương án chọn máy 1000 kVA có lợi máy cố cắt điện hộ loại có hại vốn đầu tư lớn, hệ số tải nhỏ Kt  Stt 1200   0.6 S dmB 2000 Phương án chọn máy 750 (kVA) có lợi vốn đầu tư nhỏ, hệ số tải cao Kt  Stt 1200   0.8 SdmB 1500 Tuy nhiên, cố máy, máy lại cho phép tải 1,4 phải cắt lượng tải loại là: 1200 - 1,4 750 = 150 (kVA) Số % tải phải cắt Nghĩa không cần cắt hết 20% phụ tải loại II LỰA CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN Máy cắt điện, kí hiệu MC, thiết bị đóng cắt mạch điện cao(trên 1000 V) Ngoài nhiệm vụ đóng, cắt điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt có chức cắt dòng điện ngắn mạch để bảo vệ phần tử hệ thống cung cấp điện Máy cắt chế tạo nhiều chủng loại, nhiều kiểu cách, mẫu mã Có máy cắt dầu, máy cắt nhiều dầu, máy cắt không khí, máy cắt chân không, máy cắt khí SF6 Máy cắt hợp (MCHB) loại máy cắt chế tạo thành tủ, đặt sẵn máy cắt dao cách li, loại dùng tiện lợi cho trạm biến áp trạm phân phối kiểu nhà Máy cắt phụ tải (MCPT) bao gồm dao cắt phụ tải dùng kết hợp với cầu chì, dao cắt phụ tải dùng để đóng cắt dòng phụ tải cầu chì (CDPT-CC) để cắt dòng ngắn mạch Máy cắt phụ tải rẻ tiền làm việc không chắn, tin cậy máy cắt Máy cắt điện chọn kiểm tra theo điều kiện ghi bảng 1;2 Bảng điều kiện chọn kiểm tra máy cắt Các điều kiện chọn Điều kiện kiểm tra Điện áp định mức (kV) U dmMC  U dmLD Dòng điện định mức (A) I dmMC  I cb Dòng cắt định mức (kA) I Cdm  I N " Công suất cắt định mức (MVA) SCdm  S N " Dòng điện ổn định động (kA) I odd  ixk Dòng điện ổn định nhịêt (kA) I odnh  I  tqd tnhdm Bảng điều kiện chọn kiểm tra máy cắt phụ tải Các điều kiện chọn kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức (kV) U dmMC  U dmLD Dòng điện định mức (A) I dmMC  I cb Dòng điện ổn định động (kA) I odd  ixk Dòng ổn định nhịêt (kA) I odnh  I  Dòng điện định mức cầu chì (A) I dmcc  I cb Dòng cắt định mức cầu chì (kA) I cdm  I " Công suất cắt định mức cầu chì(MVA) Trong bảng trên: Udmld tqd tnhdm SCdm  S " - điện áp định mức lưới điện (kV) Icb - dòng điện cưỡng bức, nghĩa dòng điện làm việc lớn qua máy cắt, xác định theo sơ đồ cụ thể I  , I” - dòng ngắn mạch vô công siêu độ, tính toán ngắn mạch lưới cung cấp điện coi ngắn mạch xa nguồn trị số dòng ngắn mạch chu kì ixk mạch: - dòng điện ngắn mạch xung kích,là trị số tức thời lớn dòng ngắn ixk  1.8 I N S’’ - công suất ngắn mạch S "  3U tb I " tnhdm Iodnh) (7) (8) - thời gian ổn định nhiệt định mức, nhà chế tạo cho tương ứng với Inhdm (hoặc tqd - thời gian quy đổi, xác định cách tính toán cha đồ thị Trong tính toán thực tế lưới cung trung áp, người ta cho phép lấy tqd thời gian tồn ngắn mạch, nghĩa thời gian cắt ngắn mạch Vậy: I cdm  I nhdm  I  tc tnhdm (9) Các thiết bị điện có Idm > 1000 (A) không cần kiểm tra ổn định nhiệt VD 6: Trạm phân phối trung tâm 22 (KV) nhà máy cỡ lớn có sơ đồ cho hình 1.Yêu cầu lựa chọn máy cắt phù hợp Biết công suất tính toán nhà máy 8000 (kVA) Nhà máy cấp điện từ trạm biến áp trung gian 110/22 (kV) cách km đường dây tải điện không ĐDK – AC – 95, máy cắt đầu nguồn loại 8BJ50 SIMENS có Icdm = 25 (kA) Hình Trạm phân phối trung tâm 22 (kV) nhà máy dùng sơ đồ 1HTTG phân đoạn MCLL Đ/S: Chọn 19 tủ máy cắt 8DC11 cho trạm PPTT nhà máy VD 7: Trạm áp phân phối 1000(kVA)-22/0,4(kV) cấp điện cho khách sạn dùng máy cắt phụ tải (DCPT-CC) 22 (kV) Biết dòng ngắn mạch sau cầu chì trung áp I”= (kA), yêu cầu lựa chọn máy cắt phụ tải cho TBAPP Giải Dòng cưỡng qua máy cắt dòng định mức biến áp với giả thiết không cho biến áp tải (nếu cho biến áp tải thi: Iqt = 1,25IdmB (trạm máy), Iqt = 1,4 IdmB (trạm máy) I cb  I dmB  1000  26,27( A) 22 Chọn dùng dao cắt phụ tải ABB kết hợp với cầu chì ống Siemens có thông số kỹ thuật ghi bảng Bảng thông số kỹ thuật dao cắt phụ tải ABB chế tạo Loại dao cắt phụ Udm(kV) Idm(A) INmax(kA) IN3s(kA) tải NPS 24 B1/A1 24 400 40 10 Bảng thông số kỹ thuật cầu chì ống siemens chế tạo Loại cầu chì Udm(kV) Idm(A) INmax(kA) IN3s(kA) ống 3GD1 406-4B 24 32 31.5 27 Căn dòng ngắn mạch cho, lập bảng kiểm tra DCTT-CC Bảng bảng kiểm tra DCTT-CC chọn Các đại lượng chọn kiểm Kết tra Điện áp định mức (kV) U dmCDPT CC  24  U dmLD  22 Dòng điện định mức (A) I dmCDPT  400  I cb  16.27 Dòng điện ổn định động (kA) I odd  40  ixk  2.1,8.8  20,3 Dòng ổn định nhịêt (kA) I odnh  10  I  Dòng điện định mức cầu I dmcc chì (A) Dòng cắt định mức cầu chì (kA) tqd 8 tnhdm  22  I cb  26, 27 0,8 I cdm  40  I "  Công suất cắt định mức S  3.24.40  S "  3.8.23 Cdm cầu chì(MVA) III LỰA CHỌN CẦU CHÌ, DAO CÁCH LY Cầu chì phân tử ‘ yếu’ hệ thống cung cấp điện người thiết kế tạo nhằm cắt đứt mạch điện có dòng điện lớn trị số cho phép qua Vì chức cầu chì bảo vệ tải ngắn mạch Cần lưu ý dây chì chế tạo khó đồng tiết diện khó khử hết tạp chất nên làm việc không tin cậy lắm, không cắt dòng thật xác, chức chủ yếu bảo vệ ngắn mạch, cầu chì làm dự phòng bảo vệ tải cho aptomat khởi động từ Dao cách ly (còn gọi cầu dao)có nhiệm vụ chủ yếu cách ly phần có điện phần điện tạo khoảng cách an toàn trông thấy phục vụ cho công tác sử chữa, kiểm tra, bảo dưỡng.Sở dĩ không cho dao cách ly đóng cắt mạch mang tải phận dập hồ quang.Tuy nhiên, cho phép dao cách ly đóng, cắt không tải biến áp công suất máy không lớn (thường nhỏ 1000kVA) Cầu chì dao cách ly chế tao với cấp điện áp Trong lưới cung cấp điện, cầu chì dùng riêng rẻ, thường dùng kết hợp với dao cách ly dao cắt phụ tải.Dao cách ly dùng riêng rẻ,nhưng thường dùng kết hợp với máy cắt cầu chì Lựa chọn dao cách ly, cầu chì cao áp Trong lưới điện cao áp, cầu chì thường dùng vị trí sau: - Bảo vệ máy biến điện áp - Kết hợp với dao cắt phụ tải thành máy cắt phụ tải trung áp để bảo vệ đường dây - Đặt phía cao áp (6, 10, 22, 35 Kv) trạm biến áp phân phối để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp Cầu chì cấu tạo nhiều loại, nhiều kiểu, điện áp trung phổ biến cầu chì ống Cũng nhắc lại điện áp trung người ta thường dùng cầu chì tự rơi (CCTR) thay cho cầu dao - cầu chì (CD-CC) Trong lưới điện cung cấp trung cao áp, dao cách ly dùng riêng rẻ thường dùng kết hợp - Kết hợp với máy cắt tủ máy cắt MC-DCL - Kết hợp với cầu chì trung áp đặt trạm biến áp phân phối Cầu chì cầu dao cách li trung, cao áp chọn kiểm tra theo điều kiện ghi bảng Bảng điều kiện chọn kiểm tra dao cách ly Các điều kiện chọn Điều kiện kiểm tra Điện áp định mức (kV) U dmDCL  U dmLD Dòng điện định mức (A) I dmDCL  I cb Dòng điện ổn định nhịêt (kA) I odnh  I  tqd tnhdm Bảng điều kiện chọn kiểm tra cầu chì Các điều kiện chọn kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức (kV) U dmCC  U dmLD Dòng điện định mức (A) I dmCC  I cb Dòng cắt định mức (kA) I dmCC  I " Công suất cắt định mức S cdm  S " cầu chì (MVA) VD 8: Trạm biến áp xã nông nghiệp đặt máy biến áp 320 (kVA) điện áp 10/0.4 (kV) Biết trạm cấp điện từ TBATG 35/10 (kV) huyện cách km ĐDK – 10, dây AC – 35 Máy cắt đầu đường dây Liên Xô (cũ) catalog Yêu cầu tính toán phương án: Chọn cầu chì tự rơi 10 (kV) cho trạm Chọn ĐDL – CC 10 (kV) cho trạm Lựa chọn cầu dao, cầu chì hạ áp Ở lưới hạ áp thường gọi dao cách li cầu dao Người ta chế tạo cầu dao pha, pha, pha, với số cực khác nhau: cực, cực, cực, cực Về khả đóng cắt, cầu dao chế tạo gồm hai loại: - Cầu dao (thường, không tải) làm nhiệm vụ cách li đóng cắt không tải dòng nhỏ - Cầu dao phụ tải làm nhiệm vụ cách li đóng cắt dòng phụ tải Cầu chì hạ áp chế tạo gồm loại - Cầu chì thông thường (không làm nhiệm vụ cách li, cắt tải) - Cầu chì cách li có đầu cố định, đầu mở dao cách li làm nhiệm vụ cách li cầu dao I dc  I tt  K t I dmD  0,8.16,9  13,52 A I dc  I mm K mm I dmD 7.16,9    73,9 A   1,6 Chọn cầu chì hạ áp có Idc = 80(A), Ivỏ = 100(A) Lựa chọn cầu chì cho máy phay máy khoan (3): n Cầu chì bảo vệ động I dc   K ti I dmi Điều kiện 1: I dc   K ti I dmi  0,8 i 1 10.103 4,5.103  0,8  24.5 A 3.380.0,8.0,9 3.380.0,8.0,9 I mm max   K ti I dmi i 1 Điều kiện 2: I dc    5.21,125  24,5  52,05 A 2,5 Chọn cầu chì hạ áp có Idc = 50 (A), Ivỏ = 100(A) Lựa chọn cầu chì tổng: Điều kiện 1:   10.103 8.103 10.103 4,5.103 I dc   K ti I dmi  0,8       54,87 A 3.380.0,8.0,9 3.380.0,8.0,9 3.380.0,8.0,9 3.380.0,8.0,9   I mmD   K ti I dmi Điều kiện 2: I dc    7.16,9  0,8.54,87  101,37 A 1, Theo kết tính toán trên, lẽ chọn Idc = 100(A) Nhưng theo điều kiện chọn lọc, ta chọn cầu dao- cầu chì có Idc = 150(A), ICD = ICCT = 200(A) Kết lựa chọn cầu chì ghi hình Hình IV LỰA CHỌN APTOMAT Aptomat thiết bị đóng cắt hạ áp có chức bảo vệ tải ngắn mạch Do có ưu điểm hẳn cầu chì khả làm việc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời pha khả tự động hoá cao aptomat có giá trị đắt ngày dùng rộng rãi lưới điện hạ áp công nghiệp, dịch vụ lưới điện sinh hoạt Aptomat chế tạo với điện áp khác nhau: 400 (A), 440 (A), 500 (A), 600 (A), 690 (A) Người ta chế tạo loại aptomat pha, pha, pha với số cực khác nhau: cực, cực, cực, cực.Ký hiệu aptomat cho bảng Ngoài aptomat thông thường, người ta chế tạo loại chống rò điện Aptomat chống rò tự động cắt mạch điện dòng rò có trị số 30mA, 100mA 300mA tuỳ loại Aptomat chọn theo điều kiện U dmA  U dmLD (24) I dmA  I tt (25) I cdmA  I N (26) VD 12: Yêu cầu chọn aptomat tổng cho hộ gia đình có công suất đặt (kW) VD 13: Trạm biến áp phân phối 250 (kVA), điện áp 10/0,4 (KV) cấp điện cho hai dãy phố, dây có công suất tính toán 100 (KV) Yêu cầu lựa chọn aptomat đặt tủ phân phối trạm V LỰA CHỌN THANH GÓP Thanh góp lại la thanh dẫn Thanh góp dùng tủ động lực, tủ phân phối hạ áp, tủ máy cắt, trạm phân phối nhà máy, trời.Với tủ điện cao áp trạm phân phối nhà dùng góp cứng với trạm phân phối trời thường dùng thanhgóp mềm Người ta chế tạo góp nhiều kiểu dáng, chủng loại Có góp đồng nhôm Thanh góp nhôm thường dùng với dòng điện nhỏ, góp đồng thường dùng cho trị số dòng điện Về hình dáng, góp phổ biến có hình chữ nhật, đóng điện lớn ghép 2, pha, dùng góp trong, hình máng, hình vành khuyên Trong lưới cung cấp điện, phía trung áp thường dùng tủ hợp bộ, đặt sẵn góp nhà chế tạo cho khả chịu dòng ổn định động, ổn định nhiệt Các tủ phân phối tủ động lực cần phải tính toán, thiết kế, lắp đặt cho phù hợp với đối tượng sử dụng Thanh đặt tủ phân phối TBAPP, tủ phân phối khu dân cư, phân xưởng tủ động lực phân xưởng, tủ nhà cao tầng thường có dòng không lớn lắm, cần dùng góp chữ nhật Thanh góp lưới cung cấp điện chọn theo dòng phát nóng kiểm tra theo điều kiện ổn định động, ổn định nhiệt ngắn mạch Bảng 10 điều kiện chọn kiểm tra góp Các đại lượng chọn kiểm tra Điều kiện Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép (A) K1K I cp  I cp Khả ổn định động(kG/m2)  cp   tt Khả ổn định nhiệt (mm2) F   I  tqd Trong đó: K1 = Với góp đặt đứng K1 = 0,95 Với góp đặt ngang K2 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiêt độ môi trường (tra sổ tay) cp - ứng suất cho phép vật liệu làm góp, với góp nhôm cp =700 kG/cm2  tt – ứng suất tính toán xuất góp tác động lực điện động dòng ngắn mạch  tt  M kG / cm   W (27) M – mômen uốn tính toán M  Ftt l kG / cm   W (28) Ftt - lực tính toán tác động dòng ngắn mạch l Ftt  1,68.10 2 ixk  kG  a l - khoảng cách sứ pha, cm; a - khoảng cách giưa pha, cm; W - mômen chống uốn góp, tính theo công thức tương ứng với kiểu dáng, cho bảng Bảng 11 mômen chống uốn loại góp Thanh chữ nhật Thanh chữ Thanh tròn Thanh tròn rỗng (e) Đặt đứng (a) Đặt ngang nhật rỗng (c) (d) (b) bh bh h3  h13  D3   D3  d  W W W W W 6 32 32 Vídụ 14: Yêu cầu lựa chọn góp đặt tủ phân phối hạ áp trạm biến áp 315 (kVA) – 10/0,4 (kV) VI LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP Giới thiệu chung phương pháp phạm vi áp dụng: Có phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn cáp: Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế dòng điện Jkt’ Jkt (A/mm2) số ampe lớn mm2 tiết diện kinh tế Tiết diện chọn theo phương pháp có lợi kinh tế Phương pháp chọn tiết diện dây theo Jkt áp dụng với lưới điện có điện áp U  110( kV ) , lưới thiết bị sử dụng điện trực tiếp đấu vào, vấn đề điện áp không cấp bách, nghĩa yêu cầu không thật chặt chẽ Lưới trung áp đô thị xí nghiệp nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn chọn theo Jkt’ Chọn tiết diện theo điện áp cho phép U cp Phương pháp lựa chọn tiết diện lấy tiểu chất lượng điện làm điều kiện tiên Chính áp dụng để lựa chọn tiết diện dây cho lưới điện nông thôn, thường đường dây tải điện dài, tiêu điện áp rễ bị vi phạm Chọn đường dây dẫn theo dòng phát nóng lâu dài cho phép Jcp Phương pháp tận dụng hết khả tải dây dẫn cáp, áp dụng cho lưới hạ áp đô thi, công nghiệp sinh hoạt Bảng 12 phạm vi áp dụng phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn cáp Lưới điện Cao áp Trung áp J kt Mọi đối tượng Đô thi, công nghịêp U cp Nông thôn J cp - Hạ áp - Nông thôn Đô thị,công nghiệp Tiết diện dù chọn theo phương pháp phải thoã mãn điều kiện kỹ thuật sau đây: U bt  U btcp (30) U sc  U sccp (31) I sc  I cp (32) Trong đó: U bt , U sc - tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường đường dây bị cố nặng nề (đứt đường dây lộ kép, đứt đường dây mạch kín) U btcp , U sccp - Trị số U cho phép lúc bình thường cố Với U  110(kV) ; U btcp  10%U dm U sccp  20%U dm Với U  35(kV) ; U btcp  5%U dm U sccp  10%U dm Isc, Icp - dòng đện cố lớn qua dây dẫn dòng điện phát nóng lâu dài cho phép Ngoài ra, tiết diện dây dẫn đường dây thoả mãn điều kiện độ bền học tổn thất vầng quang Riêng với cáp cấp điện áp phải thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch F   I  tqd Trong đó: (33)  - hệ số, với nhôm =11, với đồng =6 tqd - thời gian quy đổi, với ngắn mạch trung, hạ áp cho phép lấy tqđ = tc = (0,5: 1) Lựa chọn tiết diện theo Jkt Trình tự lựa chọn tiết diện theo phương pháp sau:  Căn vào loại dây định dùng (dây dẫn cáp) vật liệu làm dây (nhôm đồng) số Tmax tra bảng tri số Jkt Bảng 13 trị số Jkt (A/mm2) theo tmax loại dây Loại dây Tmax (h) < 3000 3000 - 5000 > 5000 Dây đồng 2,5 2,1 1,8 Dây A, AC Cáp đồng 1,3 3,5 3,1 2,7 Cáp nhôm 1,6 1,4 1,2 Nếu đường dây cấp điện cho nhiều phụ tải có Tmax khác xác định trị số trung bình Tmax theo biểu thức: Tmax tb  S T S i max i i   PT P i max i (34) i Trong đó: Si, Pi phụ tải điện, phụ tải tính toán hộ tiêu thụ  Xác định trị số dòng điện lớn chạy đoạn dây: Sij Pij I ij   (35) n 3U dm n 3U dm cos  Với n - số lộ đường dây(lộ đơn n = 1, lộ kép n = 2)  Xác định tiết diện kinh tế đoạn Fktij  I ij J kt (36) Căn vào trị số Fktij tính được, tra sổ tay tìm tiết diện tiêu chuẩn gần bé  Kiểm tra tiết diện chọn theo điều kiện kĩ thuật từ (30) đến (33) Nếu có điều kiện không thoả mãn, phải nâng tiết diện lên cấp thử lại VD 15: Yêu cầu lựa chọn dây dẫn cho đường dây 10 (kV) cấp điện cho xí nghiệp hình số liệu phụ tải bảng Phụ tải S (kVA) Xí nghiệp 2000 Xí nghiệp 1000 Cos Tmax (h) 0,8 5200 0,7 4000 Hình đường dây 10 (kV) cấp điện cho xí nghiệp Đ/S: Vậy chọn dây dẫn cho toàn đường dây sau: Đoạn A1: 2AC-95 Đoạn 12 : AC-50 Chọn tiết diện dây dẫn theo Ucp Xuất phát từ nhận xét: Khi tiết diện dây dẫn thay đổi điện trở thay đổi theo điện kháng thay đổi, tra sổ tay thấy xo (/ km) có giá trị xo = 0,33  0,45 cỡ dây dẫn khoảng cách pha Vì cho trị số xo ban đầu nằm khoảng giá trị sai số phạm phải không lớn Tổn thất điện áp xác định theo biểu thức biết: U  PR  QX PR QX    U ' U " U dm U dm U dm Khi cho giá trị xo, tính được: U "  QX Ql  x0 U dm U dm Từ xác định U '  U cp  U " Mặt khác U '  Suy ra: PR Ppl  U dm FU dm F Ppl U dm U ' Vậy trình tự xác định tiết diện dây theo phương pháp sau:  Cho trị số xo lân cận 0,4 (/ km), trường hợp tổng quát đường dây n tải, tính x0  Qij Lij U dm (37) U '  U cp  U " (38) U "   Xác định thành phần U’  Xác định tiết diện tính toán theo Ucp: F P  Pl U dm U ' (39) Chọn tiết diện tiêu chuẩn gần lớn  Kiểm tra lại tiết diện chọn theo tiêu chuẩn kỹ thuật (30), (31), (32) Trong công thức trên: Q (kVAr), P (kW), l (km), U’ (V), Udm (kV) VD 16: ĐDK-10 (kV) cấp điẹn cho hai phụ tải nông thôn từ điểm A đường trục 10 (kV) huyện Cho biết tổn thất điện áp cho phép từ điểm rẽ A phụ tải 3% Udm (H10) Yêu cầu xác định tiết diện dây dẫn cho đường dây A12 Hình 10 Đường dây cấp điện cho phụ tải Đáp án: Chọn dây AC- 50 Chọn tiết diện theo Icp Công thức xác định tiết diện theo Icp đơn giản K1K2Icp  Itt (40) Trong đó: K1 - Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến chênh lệch nhiệt độ môi trường chế tạo môi trường đặt dây, tra sổ tay ; K2 - Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng cáp đặt chung rãnh, tra sổ tay Icp - Dòng phát nóng cho phép, nhà chế tạo cho ứng với loại dây, tiết diện dây, tra sổ tay ; Itt - Dòng điện làm việc lớn (dài hạn) qua dây Tiết diện dây sau chọn theo (40) phải thử lại điều kiện kỹ thuật, phải kiểm tra điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ Nếu bảo vệ cầu chì: K1K I cp  I dc   = với mạch động lực (cấp điện cho máy) =8,0 với mạch sinh hoạt Nếu bảo vệ aptomat K1K I cp  1, 25I dmA 1,5 Với 1,25 IdmA dòng khởi động nhiệt (Ikd.nh ) aptomat, 1,25 hệ số cắt tải aptomat VD 17: Yêu cầu lựa chọn dây dẫn cấp điện cho động máy mài có số liệu kỹ thuật cho theo bảng đây, biết dây dẫn chung rãnh với dây khác, nhiệt độ môi trường +30C,dây bảo vệ cầu chì có Idc = 50 (A) Động Máy mài Pdm (kW) 10 Cos Kmm  0,8 0,9 VD 18: Yêu cầu lựa chọn đường dây trục hạ áp cho hộ gia đình có công suất đặt Pd = (kW), biết hộ bảo vệ cầu chì tổng Idc = 30 (A) Đáp án: chọn dây M (24) VD 19: Yêu cầu lựa chọn cáp tổng hạ áp dẫn điện từ máy biến áp 250 (kVA) = 10/0,4 (kV) sang tủ phân phối trạm dài 10 m (H.12), biết máy biến áp không cho phép tải, nhiệt độ T = +20C Vậy chọn cáp tổng PVC (3150 + 1.95) Đáp án: PVC (3150 + 1.95) CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG I Khái quát chung Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống cung cấp điện, có nhiệm vụ biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác Theo nhiệm vụ trạm biến áp có loại chính:  Trạm biến áp trung gian ( trạm biến áp chính): tiếp nhận điện từ lưới 35kv  220kv để cung cấp cho lưới phân phối 6kv  22kv  Trạm biến áp phân xưởng: nhận điện từ mạng phân phối 6kv  22kv (đôi mạng 35kv) cấp nguồn cho lưới hạ áp với cấp điện áp 220V/127V, 380V/220V Kết cấu trạm biến áp phụ thuộc vào loại trạm, vị trí, công dụng, chúng Các trạm biến áp thường xây dựng với dạng chính: Trạm biến áp trời: có thiết bị phân phối phía cao áp đặt trời có thiết bị phân phối phía thứ cấp đặt tủ điện đặt nhà Trạm biến áp nhà: tất thiết bị điện đặt nhà II Chọn vị trí, số lượng công suất trạm biến áp: 1, Vị trí đặt trạm: Nhìn chung vị trí trạm biến áp cần thỏa mãn yêu cầu sau:  Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến  Thuận tiện cho vận hành, quản lí  Tiết kiệm chi phí đầu tư vận hành Tuy nhiên vị trí lựa chọn cuối phụ thuộc vào điều kiện khác như: đảm bảo không gian không gây cản trở tới công việc khác, tính mỹ quan Chọn cấp điện áp: phân xưởng cấp điện áp từ đường dây 22kV phụ tải phân xưởng sử dụng điện áp 220V 380V Cho nên ta lắp đặt trạm biến áp giảm áp 22/0,4kV để đưa điện vào cung cấp cho phụ tải phân xưởng 2, Số lượng, dung lượng máy biến áp trạm: Tiến hành bước sau:  Xác định tổng công suất tính toán toàn phân xưởng: Sttpx  Chọn số lượng máy biến áp đặt trạm; tùy thuộc vào loại phụ tải mà chọn số lượng máy biến áp cho phù hợp  Xác định công suất máy biến áp: SđmBA  Công suất định mức máy biến áp chọn theo điều kiện tải lúc bình thường kiểm tra điều kiện tải lúc cố  Chọn theo điều kiện tải lúc bình thường: SđmBA = Sttpx n.m3 m3: hệ số tải lúc bình thường, xác định theo quy tắc tải 3%: m3 = (1+0.3*(1-Kđk)) Kđk : hệ số điền kín phụ tải, xác định từ đồ thị phụ tải ngày: n  S t i Kđk = i i 1 24  Smax  Kiểm tra điều kiện tải lúc (n  2): SđmBA = Sttpx 1,  ( n  1) MÁY BIẾN ÁP PHA- 250 KVA Thông số kỹ thuật Tổn hao không tải P0 (W) 700 Dòng điện hao tổn không tải I0 (%) Tổn hao ngắn mạch 750C Pk (W) 3250 Điện áp ngắn mạch Uk (%) Kích thước máy L (mm) 1030 W (mm) 914 H (mm) 1470 A (mm) 550 Trọng Lượng Dầu (kg) 273 Ruột máy (kg) 663 Tổng (kg) 1200 Bài số Tính toán số vòng cuộn dây sơ cấp thứ cấp Máy biến áp giảm áp pha lý tưởng điện áp 2400 ­ 120V, máy nối vào lưới điện có điện áp 2.4kV, từ thông hình sin lõi thép lúc  = 0.1125sin188.5t Wb Xác định số vòng dây quấn sơ cấp thứ cấp Giải Tần số nguồn điện f  Số vòng dây sơ cấp N1   188,5   30 Hz 2 2 U1 2400   160vg 4, 44  f   4, 44  30  0,1125 Tỉ số biến đổi điện áp: a U1 2400   20 U 120 Số vòng dây cuộn thứ cấp N  N1 160   8vg a 20 Bài tính toán kích thước lõi thép MBA Một máy biến áp pha có công suất Sđm = 2000kVA, U1đm = 4800V, U2đm = 600V, f = 60Hz, chiều dài trung bình mạch từ 3.15m Khi nối dây quấn sơ cấp vào lưới điện có điện áp 4800V dòng điện từ hoá 2.5% dòng định mức sơ cấp, cường độ từ trường 370.5AV/m từ cảm cực đại 1.55T Xác định: a) b) c) d) Dòng điện từ hóa để sinh từ thông lõi thép Số vòng dây quấn Từ thông lõi thép Tiết diện ngang lõi thép Giải Sdm 2000 103   416, 667 A U dm 4800 Dòng điện sơ cấp I1  Dòng điện từ hóa I M  0, 025  I1dm  0, 025  416, 667  10, 417 A Tỉ Số biến đổi điện áp a U1dm 4800  8 U dm 600 Sức từ động cuộn sơ cấp F  H  l  370,5  3,15  1167,075 Av Số vòng dây cuộn sơ cấp N1  F 1176,075   112vg IM 10, 41 N1 112   14vg a U1dm 4800    0,161Wb 4, 44  f  N1 4, 44  60 112 Số vòng dây cuộn thứ cấp N a  Từ thông cực đại max Tiết diện lõi thép S  0,161   1037,9cm B 1,55 Bài Tính toán điện áp thứ cấp VD: Xét MBA pha lý tưởng (không bị sụt áp, không tổn hao, dòng điện không tải không) Cuộn dây sơ cấp có 400 vòng, cuộn dây thứ cấp có 800 vòng Tiết diện lõi thép 40cm2 Nếu cuộn dây sơ cấp đấu vào nguồn 600V, 60Hz, tính a Từ cảm cực đại lõi? b Điện áp thứ cấp? Giải Từ thông cực đại lõi thép max  Từ cảm cực đại lõi thép Tỉ số biến đổi điện áp Điện áp thứ cấp U2  a U1dm 600   0, 00563Wb 4, 44  f  N1 4, 44  60  400 Bmax  max 0, 00563   1, 407T S 40 104 U1dm 400   0, U dm 800 U1 600   1200V a 0,5 Bài Tính toán dòng định mức sơ cấp thứ cấp VD: Cho MBA pha lý tưởng (không bị sụt áp, không tổn hao, dòng điện không tải không) 20kVA, 1200V/120V a Tính dòng định mức sơ cấp thứ cấp? b Nếu máy cấp cho tải 12kW có hệ số công suất 0,8; tính dòng sơ thứ cấp Giải a, Dòng điện định mức phía sơ cấp: I1  Tỉ số biến đổi điện áp a  S dm 20 103   16, 667 A U dm 1200 U1dm 1200   10 U dm 120 Dòng điện định mức phía thứ cấp: I 2dm  a  I1dm  16, 667 10  166, 67 A b, Dòng thứ cấp có tải: I  Dòng sơ cấp có tải: P 12000   125 A U dm  cos  120  0,8 I1  I 125   12,5 a 10 ... - Điện áp định mức lưới điện hạ áp, có trị số 220(V) (điện áp pha), 380 (V) (điện áp dây) Ngoài phải ý đến số pha, số cực, khả cắt tải, nhà, trời.v.v Lựa chọn cầu chì hạ áp a) Trong lưới điện. .. theo Jkt áp dụng với lưới điện có điện áp U  110( kV ) , lưới thiết bị sử dụng điện trực tiếp đấu vào, vấn đề điện áp không cấp bách, nghĩa yêu cầu không thật chặt chẽ Lưới trung áp đô thị xí... đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác Theo nhiệm vụ trạm biến áp có loại chính:  Trạm biến áp trung gian ( trạm biến áp chính): tiếp nhận điện từ lưới 35kv  220kv để cung cấp cho lưới