Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Tải bản đầy đủ

Bài tập lớn môn Cung cấp điện


GVHD: Ninh Văn Nam

Ngắn mạch là sự cố gây nguy hiểm nhất trong hệ thống điện. Khi sảy ra ngắn

mạch thì điện áp của hệ thống giảm xuống làm cho dòng điện tăng cao có thể gấp vài
chục lần bình thường, dòng ngắn nmạch này gây nên hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng lực
điện động rất lớn có thể gây nguy hiểm cho con người và thiết bị. Thời gian ngắn mạch
càng lớn, điểm ngắn mạch càng gần nguồn cung cấp thì tác hại do dòng ngắn mạch gây
ra càng lớn làm cháy nổ các thiết bị gây nguy hiểm cho người vận hành, ngắn mạch
làm cho điện áp giảm thấp ảnh hưởng đến quá trình làm việc của các máy móc đòi hỏi
độ chính xác cao, nếu ngắn mạch ở gần nguồn điện áp hệ thồng giảm xuống nghiêm
trọng có thể gây rối loạn hệ thống điện.
4.1.2 Mục đích của việc tính toán ngắn mạch:


Tính toán ngắn mạch nhằm tạo cơ sở cho so sánh, lựa chọn những phương án

cung cấp điện hợp lý nhất. Xác định chế độ làm việc của các hộ tiêu thụ khi xảy ra sự
cố, đưa ra biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch, kết quả tính ngắn mạch còn dùng để
kiểm tra các thiết bị đã chọn trong hệ thống. Từ các số liệu tính toán ngắn mạch ta thiết
kế và hiệu chỉnh hệ thống bảo vệ rơle.
4.1.3 Tính toán ngắn mạch phía cao áp:
N
Đd

MC

Ni
MC

MC

C¸P

CD

PPTT

XH

Zd

N

ZC

Ni

HT

Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức sau:
2

U tb
XHT = S N [Ω]

Trong đó:
SN– công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn SN = 3.U.I MVA
Utb– điện áp trung bình của đường dây,Utb = 10,5 kV
SVTH: Nhóm 27

- 35 -

Lớp: Tự động hóa 1-K5

CC

BAPX

Bài tập lớn môn Cung cấp điện

GVHD: Ninh Văn Nam

Ta có : Itt nhà máy= = 1041,13 A = 0,104113KA
Dòng điện phía sơ cấp biến áp I1 liên hệ qua biểu thức :
I1.U1=I tt nhà máy.U2+∆SB với U1/U2=10/0,4 KV
I

tt nhà máy

.U 2 + ∆SB

U1

 I1 =

I0 %.Sđm
∆S0 = ∆P0 + j∆Q0 = ∆P0 + j. 100 = 1,75 + j50,5

∆SCu = ∆PCu + j∆QCu = ∆PN

(

Spt
Sdm

)

Un%.S pt 2

2

+ j 100.S dm = 11,45 + j.44,05

 ∆SB = ∆S0+ ∆SCu = 13.2 + j.94,55
 ∆SB = =95,47 (KVA)
I

tt nhà máy

Tư đó : I1 =

.U 2 + ∆SB

U1

= 25,6 (A)

Chọn loại cáp cấp điện tới biến áp loại AC-25
Chọn chiều dài từ máy cắt đến biến áp phân phối là 1km
Điện trở của đường dây:
R = r0. l = 1,38.1 = 1,38 (Ω)
X = x0. l = 0,4.1 = 0,4 (Ω)
Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I’’ bằng dòng điện ngắn
mạch ổn định I∞ , nên ta viết :
U tb

IN = I" = I∞ =

3.Z N

Trong đó:
ZN– tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch (Ω)
Utb– điện áp trung bình của đường dây ( KV )
Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức:
ixk = 1,8. 2.I N (kA)
Tính dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N trên thanh góp của trạm biến áp
SVTH: Nhóm 27

- 36 -

Lớp: Tự động hóa 1-K5

Bài tập lớn môn Cung cấp điện

GVHD: Ninh Văn Nam

Ta có sơ đồ thay thế:

2

U tb
22 2
= 0,484
XH = S N = 1000


R= Rd = 1,38 Ω
X= Xd + X H = 0,4 + 0,484 = 0,884Ω
Dòng điện ngắn mạch:
U tb

IN =

3.Z N = kA

Dòng điện xung kích:
ixk = 1,8. 2.I N = 1,8. 2 . 7,75 = 22,82 kA
4.1.4 Chọn thiết bị cao áp
* Chọn cầu chì cao áp:
Điện áp định mức (KV): Uđm cc> Uđm M
24>10
Dòng điện định mức (A): Iđm CC > Icb = 1,4. Iđm B
1000

200 A > 1,4. 3.22

= 36,74

A

Dòng cắt định mức (KA): Iđm cắt > IN
10 KA > 7,75 KA
* Chọn dao cách ly cao áp:
Điện áp định mức :

Uđm.MC≥ Uđm.m

Dòng điện định mức :

Iđm.CL≥ Ilvmax

Dòng điện ổn định động cho phép : idm.đ≥ ixk
Dao cách ly đặt trong tủ hợp bộ có thông số kỹ thuật như sau:
SVTH: Nhóm 27

- 37 -

Lớp: Tự động hóa 1-K5

Bài tập lớn môn Cung cấp điện
Loại tủ
8DH10

Uđm, kV
24

Iđm, A
200

GVHD: Ninh Văn Nam
Uchịu đựng , kV
25

Icắt N , kA
25

* Chọn và kiểm tra máy biến dòng điện:
Chọn máy biến dòng điện loại 4MA72 do hang SIEMENS chế tạo có các thông số kĩ
thuật sau:
Các thông số kĩ thuật
Uđm, kV
Uchịu đựng tần số công nghiệp 1 , kV
U chịu đựng xung 1,2/ 50 µs, kV
I1đm , A
I2đm , A
Iôđnh 1’ , kA
Iôđđ , kA

4MA72
24
28
75
20 – 2500
1 hoặc 5
80
120

* Chọn thanh cái
Thanh dẫn có thể bằng đông, nhôm hay thép tùy theo cường độ cũng như môi
trường làm việc sao cho thích hợp.
Theo thông số máy biến áp ta có
ΔPn = 13000W
Un%=5 giả sử dòng điện là j=1,2 (A/mm2)
Dòng điện lớn nhất qua thanh cái là dòng điện định mức của máy biến áp:
IđmB= = = 1443,38(A)
Icp ≥ = = 1688.16A
Tiết diện thanh cái tính theo công thức:
F= = = 1202,82 (mm2)
Tra bảng phụ lục 7 sách cung cấp điện ta chọn thanh cái đồng kích thước 120x10
mm2 có khối lượng 10,650 kg/m mỗi pha 1 thanh có Icp = 2650A
Cần tính toán dòng điện ngắn mạch để kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt
Tổng trở:
Zb = . + j .10=.103 + j.10 = 2,24.10-3 + 80.10-3 Ω
In= = 4,05 KA
Trị số dòng điện xung kích là Ixk =.1,8.In= 10,31 KA
SVTH: Nhóm 27

- 38 -

Lớp: Tự động hóa 1-K5