Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN

Tải bản đầy đủ - 0trang

8550



175



80



8



Vì thanh dẫn đã chọn có



12



2440



122



25



I CP  8550 A  1000 A



250



1070



114



2190



nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.



h

yo



y



y

r



x



x h

c

y



yo



y



b



Hình 5.1 Hình dáng thanh dẫn cứng máng đồng



5.1.2. Kiểm tra ổn định động

Theo tiêu chuẩn độ bền cơ, ứng suất của vật liệu thanh dẫn không được lớn hơn ứng suất

 � CP .

cho phép của nó, nghĩa là tt



  1400 (Kg/cm2) tra bảng 4.5 trang 130 sách

Ứng suất cho phép đối với đồng là CP

“phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp - Đào Quang Thạch”

Đối với thanh ghép, ứng suất trong vật liệu thanh dẫn gồm hai thành phần:



1



-



Ứng suất do dòng điện giữa các pha tác động với nhau sinh ra:



-



Ứng suất do dòng điện trong các thanh dẫn của cùng một pha tác động với nhau sinh ra:



2



Do đó ứng suất tính toán được xác định như sau:



 tt   1   2



l  200cm

Lấy khoảng cách giữa các pha là a = 60 cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ 1

(cấp

l   80  100  cm

điện áp 6 – 22 kV thường lấy a = (20 - 120) cm; 1

). Các thanh dẫn được đặt đứng

trên mặt phẳng nằm ngang và trong cùng một pha các thanh dẫn được hàn chặt với nhau.

Theo chương 3 ta có bảng dòng ngắn mạch tại các điểm



N3 , N4



như sau:



Bảng 5.1 Dòng điện ngắn mạch tại điểm N3, N4

Điểm ngắn mạch







I N"



(kA)



iXK



(kA)



N3



46,256



117,479



N4



35,348



95,480



Tính ứng suất giữa các pha.

Dòng điện ngắn mạch xung kích lớn nhất đầu cực máy phát:

iXK 10,5  i XK  N 3  117, 479



(kA)



Lực tính tốn tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài nhịp:

l 2

200

F1  1, 76.10 2.khd . 1 iXK

 1, 76.10 2.1.

.117, 479 2  809, 678

a

60

(KG)

Mô mem uốn tác dụng lên chiều dài nhịp (giả sử số nhịp n �3 )

M1 



F1.l1 809, 678.200



 16193,560

10

10

(KG.cm)



Do các thanh dẫn được đặt đứng trên mặt phẳng nằm ngang và trong cùng một pha các

thanh dẫn được hàn chặt lại với nhau tại các miếng đệm nên ta tính được ứng suất do lực động

điện giữa các pha tác động với nhau sinh ra:



1 





M1

16193,560

�KG �



 64, 774 � 2 �

Wy 0 y 0

250

�cm �



Xác định khoảng cách giữa 2 miếng đệm :



Lực tác dụng lên 1cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng một pha gây ra

h

k �1, b �

2

một cách gần đúng có thể lấy gần đúng:

1

1

�kG �

f 2  0,51.102. .ixk2  0,51.102.

.117.4792  4, 022 � �

h

17, 5

�cm �



Ứng suất do dòng điện trong các thanh dẫn của cùng một pha tác động với nhau sinh ra:



2 



M2

f 2 .l2 �kG �



� �

Wy  y 12.Wy  y �cm2 �



Điều kiện ổn định của thanh dẫn khi không xét đến dao động:



 tt   1   2 � CP

 2 � CP   1

l2 �



12.Wy  y .   CP   1 

f2



Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các miếng đệm mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động:

l2Max �



12.25.  1400  64, 774 

 315,585(cm)

4, 022



Để đảm bảo ổn định đông của thanh dẫn, chiều dài thực giữa hai miếng đệm liên tiếp

l �l

 315,585  cm 

phải thỏa mãn điều kiện: 2 2 Max





Xét sự giao đông riêng của thanh dẫn :



Tần số dao động riêng của thanh dẫn cần phải nằm ngoài khu vực cộng hưởng với giới

hạn �10% tần số chính của hệ thống. Đối với tần số hệ thống là 50 Hz thì tần số riêng này phải

   45 �55  Hz

2   90 �100  Hz

nằm ngoài giới hạn



. Tần số riêng của thanh dẫn được

xác định theo công thức:

fr 



6

 E.J y 0  y 0 .10

.

L2

S .



Trong đó:

-



6

2

E - mơ đun đàn hổi của vật liệu thanh dẫn. ECu  1,1.10 kG / cm



 Cu  8,93



g

cm3



-



 - khối lượng riêng của vật liệu thanh dẫn.



-



L - độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ.



-



 - hệ số phụ thuộc cách cố định thanh dẫn.



-



2

S - tiết diện ngang của thanh dẫn. S  2.S1cuc  2.24, 4  48,8cm



-



J y 0 y 0



L  l1  200cm



- mơ men qn tính đối với trục y0-y0.



J y 0 y 0  2190cm2



Do giả thiết số nhịp n > 3, thanh dẫn được đặt trên cùng mặt phẳng nằm ngang, tra bảng

4.6 trang 138 sách “phần điện nhà máy điện và trạm biến áp - TS.Đào Quang Thạch ” ta được

  3,56. Thay các thông số vào công thức ta có:



fr 



3,56 1,1.106.2190.106

.

 209, 254 Hz

2002

48,8.8,93



Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động riêng của

thanh dẫn.



5.2.



Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng

Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện sau:



-



Loại sứ: chọn loại sứ đặt trong nhà. (do thanh dẫn được đặt trong nhà )



-



Điện áp:



-



Kiểm tra ổn định động.



U dm  Su �U dm  Mang  10kV



Ta chọn loại sứ: O  20  2000 KB  Y 3 có thơng số kỹ thuật như sau:

U dm Su  20kV ; Fph  2000kG; H  206mm.

(Tra PL9.1 trang 183 sách “Thiết kế phần điện nhà

máy điện và trạm biến áp PGS-TS Phạm Văn Hồ”)



Ftt

h/2



F'tt



H



HS



Hình 5.2 Hình dáng sứ đỡ thanh dẫn cứng



Kiểm tra ổn định động:

Sứ được chọn cần thỏa mãn điều kiện:



Ftt' �0,6.Fph  0, 6.2000  1200kG.



Trong đó:

-



Fph



-



Ftt'



- lực phá hoại định mức của sứ. (kG)

- lực tính tốn lớn nhất tác động lên đầu sứ khi có ngắn mạch. (kG)

Ftt'  Ftt .



-



Ftt



H

HS



- lực động điện lớn nhất tác động lên thanh dẫn khi có ngắn mạch. (kG)



Ftt  F1  809, 678



(kG)



H S  206mm.



-



HS



-



H - chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn. (mm)



- chiều cao của sứ.



Thanh dẫn đã chọn có chiều cao h = 175 mm. (đặt thanh dẫn đứng).

Do đó:



H  HS 



h

175

 206 

 293,5

2

2



Lực phá hoại tính tốn của sứ được tính tốn như sau:

Ftt'  Ftt .



H

293, 5

 809, 678.

 1153,595  kG 

HS

206



Ftt'  1153,595  kG   0, 6.Fph  1200  kG 

Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động.



5.3.



Chọn thanh góp và thanh dẫn mềm



Trong nhà máy điện đối với cấp điện áp 35kV trở lên, thanh dẫn mềm được dùng làm

thanh góp và thanh dẫn nối các máy biến áp chính với hệ thống thanh góp. Các thanh dẫn và

thanh góp trong nhà máy điện và trạm biến áp có chiều dài không lớn nên chọn tiết diện theo

điều kiện phát nóng lâu dài.

I

I CP � lvcb

khc

Khi đó thanh dẫn chọn phải thỏa mãn điều kiện:



-



khc 



0

0

hệ số hiệu chỉnh. Dây nhơm trần có: CP  70 C ;0 dm  25 C. Với giả thiết nhiệt

0

độ môi trường thực tế  0  35 C.



khc 



CP   0

70  35



 0,882

CP   0 dm

70  25



-



I CP 



dòng điện làm việc cho phép của dây dẫn



-



I lvcb 



dòng điện làm việc cưỡng bức của dây dẫn.



5.3.1. Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 220kV



Dòng làm việc cưỡng bức của mạch 220kV:



I lvcb  0, 750  kA 



I

0, 750

I CP � lvcb 

 0,850  kA 

khc 0,882

Dây dẫn chọn phải thỏa mãn điều kiện:



Từ đó ta chọn thanh góp và thanh dẫn mềm loại dây nhơm lõi thép có các thơng số ghi

trong bảng sau: (Tra bảng 10.12 trang 194 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến

áp PGS-TS Phạm Văn Hồ”)

Bảng 5.2 Thơng số tiết diện dây dẫn mềm mạch điện 220kV

Tiết diện



Tiết diện



 mm 



Đường kính



I CP



(mm)



(A)



2



chuẩn

nhơm/thép



Nhơm



Thép



Dây dẫn



Lõi thép



500/27



481



26,6



29,4



6,6



945



Các thanh dẫn được bố chí trên mặt phẳng nằm ngang

a) Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.



Tiết diện nhỏ nhất để dây dẫn ổn định nhiệt:



S Min 



BN

C



Trong đó:



 A .S 

2



-



BN 



-



�A. S



�mm 2

C - hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn. �



xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch.



�A. S

C Al  79 �

�mm 2



Với dây nhôm lõi thép

trạm biến áp PGS-TS Phạm Văn Hoà”).



















�(Tra trang 82 sách “thiết kế nhà máy điện và



Xung lượng nhiệt do dòng ngắn mạch sinh ra được tính theo công thức:

tc



BN  �

I t2 dt  BNCK  BNKCK

0



Trong đó:

-



BNCK 



-



BNKCK 







xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ



Tính



xung lượng nhiệt cùa dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ



BNCK



Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định

theo phương pháp giải tích đồ thị.



BNCK  �I tbi2 .ti

Theo kết quả tính tốn ở chương 3, khi ngắn mạch tại



N1



ta có:



Dòng điện do phía hệ thống cung cấp:

ITT 1  0   ITT 1  0,1  ITT 1  0, 2   ITT 1  0,5   I TT 1  1 



Điện kháng tính tốn phía nhà máy:



I CB  220 0, 251



 4, 648

X0

0, 054



X TT  2  0,327.



ITT  2  0   3, 0; ITT  2  0,1  2,5; ITT  2  0, 2   2,3; ITT  2  0,5   2, 2; ITT  2  1  2,1.

I dm 2 

Dòng điện cơ bản tính tốn:



SdmF

595, 238



 1, 494

3.U CB  220

3.230



Thời gian



0



0.1



0.2



0.5



1



ITT 1  t 



4,646



4,646



4,646



4,646



4,646



ITT  2  t 



3,000



2,500



2,300



2,200



2,100



9,128



8,381



8,082



7,933



7,783



76,781



6,782



64,126



61,755



I  t

(kA)

2

ITbi



(kA)

2

BNCK  �I tbi

.ti



64,572



 10 . A .s 

6







2



Tính :



Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s. Khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt

của dòng ngắn mạch thành phần khơng chu kì theo công thức sau:

BNKCK  I



2

CK 0



� T2t

.Ta �

1 e a







� 2

��I CK 0 .Ta







Trong đó:



Ta 



hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Với lưới cao áp thì ta lấy



I CK 0 



Ta  0, 05s.



trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch thành phần chu kỳ tại thời điểm t = 0s.

I

 I N" 1  9,334  kA 

Theo chương 3 ta có CK 0

BNKCK   I N" 1  .Ta   9,334.103  .0, 05  4,356.10 6  A2 .s 

2



2



Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch trên thanh góp 220kV:

BN  BNCK  BNKCK  (64,572  4,356).106  68,928.106  A2 .s 



Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn có tiết diện nhỏ nhất:



S Min 



BN

68, 928.106



 105, 092  mm 2 

C Al

79



SChon  500  mm 2   S Min  105, 092  mm 2 



Ta thấy



Vậy dây dẫn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt.

b) Kiểm tra điều kiện vầng quang.

Các dây được sắp xếp trong cùng mặt phẳng ngang

Điều kiện tránh phát sinh vầng quang khi làm việc bình thường:

Với



U vq �U dm



U vq



là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang. Đối với các dây dẫn ba pha bố trí

U

trên đỉnh của tam giác đều thì điện áp tới hạn vq để có vầng quang của dây dẫn khi thời tiết khô

0

ráo, sáng sủa, nhiệt độ môi trường xung quanh 0  25 C và áp suất khí quyển p = 760 mmHg

được xác định bởi biểu thức sau:

U vq  84.m.r .lg



aTB

 kV 

r



Trong đó:

-



m - hệ số xét đến độ không nhẵn của bề mặt dây dẫn, chọn m = 0,85



-



r - bán kính ngoài của dây dẫn.



-



aTB 



U vq  g



r



d 29, 4



 14, 7  mm   1, 47  cm 

2

2



là khoảng cách trung bình giữa các dây dẫn.



aTB  a  500  cm 



Do dây dẫn bố trí trên mặt phẳng ngang nên điện áp tới hạn đối với pha giữa

 0,96.U vq .

Thay vào công thức trên ta có:

U vq  g  0,96.U vq  0,96.84.1, 47.lg



500

 255, 089  kV   U dm  242  kV 

1, 47



Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang.



5.3.2. Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 110kV

Dòng làm việc cưỡng bức của mạch 110kV:



I lvcb  I CB 110  0, 656  kA 



I

0, 656

I CP � lvcb 

 0, 744

khc 0,882

Dây dẫn chọn phải thỏa mãn điều kiện:



Từ đó ta chọn thanh góp và thanh dẫn mềm loại dây nhơm lõi thép có các thơng số ghi

trong bảng sau: (Tra PL10.12 trang 194 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

PGS-TS Phạm Văn Hoà”).

Bảng 5.3 Thông số tiết diện dây dẫn mềm mạch điện 110kV

Tiết diện



Tiết diện



Đường kính



chuẩn



 mm 



 mm 



2



I CP



 A



400/22



Nhơm



Thép



Dây dẫn



Lõi thép



394



22



26,6



6



835



a) Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.



Tiết diện nhỏ nhất để dây dẫn ổn định nhiệt là:



S Min 



BN

C



Trong đó:



 A .S 

xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch.

2



-



BN 



-



�A. S



�mm 2

C - hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn. �



�A. S

C Al  79 �

�mm2



Với dây nhơm lõi thép

biến áp PGS-TS Phạm Văn Hồ”.



















�trang 82 sách “thiết kế nhà máy điện và trạm



Xung lượng nhiệt do dòng ngắn mạch sinh ra được tính theo công thức:

tc



BN  �

I t2 dt  BNCK  BNKCK

0



Trong đó:

-



BNCK 



-



BNKCK 





xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ



Tính



xung lượng nhiệt cùa dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ



BNCK



Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định

theo phương pháp giải tích đồ thị.

2

BNCK  �I tbi

.ti



Theo kết quả tính tốn ở chương 3, khi ngắn mạch tại

Điện kháng tính tốn phía hệ thống:



X 6  0, 087



N2



ta có:



do đó:



Dòng điện do phía hệ thống cung cấp:

ITT 1  0   ITT 1  0,1  ITT 1  0, 2   ITT 1  0,5   ITT 1  1 



Điện kháng tính tốn phía nhà máy:



I CB 110 0,502



 5, 770

X6

0, 087



X TT  2  0,333.



ITT  2  0   2,9; ITT 2  0,1  2,5; ITT 2  0, 2   2,3; I TT 2  0,5   2,15; ITT 2  1  2,05.

I dm 2 

Dòng điện cơ bản tính tốn:



S dmF

595, 238



 2,988

3.U CB 110

3.115



Thời gian



0



0.1



0.2



0.5



1



ITT 1  t 



5,770



5,770



5,770



5,770



5,770



ITT  2  t 



2,900



2,500



2,300



2,150



2,050



14,435



13,240



12,642



12,194



11,895



191,836



167,564



154,264



145,100



I  t

(kA)

2

ITbi



(kA)

2

BNCK  �Itbi

.ti



154,769



 106.A2 .s 





Tính :



Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s. Khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt

của dòng ngắn mạch thành phần khơng chu kì theo cơng thức sau:

BNKCK  I



2

CK 0



� T2t

.Ta �

1 e a







� 2

��I CK 0 .Ta







Trong đó:



Ta 



hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Với lưới cao áp thì ta lấy



I CK 0 



Ta  0, 05s.



trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch thành phần chu kỳ tại thời điểm t = 0s.

I

 I N" 2  14, 436  kA 

Theo chương 3 ta có CK 0

BNKCK   I N" 1  .Ta   14, 436.103  .0,05  10, 420.106  A2 .s 

2



2



Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch trên thanh góp 110 kV:

BN  BNCK  BNKCK  (154, 769  10, 420).106  165,189.106  A2 .s 



Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn có tiết diện nhỏ nhất:



S Min 

Ta thấy



BN

165,189.106



 162, 691 mm 2 

C Al

79



SChon  400  mm 2   S Min  162, 691 mm 2 



Vậy dây dẫn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt.

b) Kiểm tra điều kiện vầng quang.

Các dây được sắp xếp trong cùng mặt phẳng ngang



Điều kiện tránh phát sinh vầng quang khi làm việc bình thường:

Với



U vq �U dm



U vq



là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang. Đối với các dây dẫn ba pha bố trí

U

trên đỉnh của tam giác đều thì điện áp tới hạn vq để có vầng quang của dây dẫn khi thời tiết khô

0

ráo, sáng sủa, nhiệt độ môi trường xung quanh 0  25 C và áp suất khí quyển p = 760 mmHg

được xác định bởi biểu thức sau:

U vq  84.m.r .lg



aTB

 kV 

r



Trong đó:

-



m - hệ số xét đến độ không nhẵn của bề mặt dây dẫn, chọn m = 0,85



-



r - bán kính ngồi của dây dẫn.



-



aTB 



U vq  g



r



d 26, 6



 13,3  mm   1, 33  cm 

2

2



là khoảng cách trung bình giữa các dây dẫn.



aTB  a  300  cm 



Do dây dẫn bố trí trên mặt phẳng ngang nên điện áp tới hạn đối với pha giữa

 0,96.U vq .

Thay vào cơng thức trên ta có:

U vq  g  0,96.U vq  0,96.84.1,33.lg



300

 214,532  kV   U dm  121 kV 

1,33



Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang.



5.4.



Chọn dao cách ly trong mạch điện chính



Dao cách ly là thiết bị điện cao áp dùng để đóng mở cơ khí các mạng điện cao áp khi

khơng có dòng điện hoặc có dòng điện nhỏ theo quy định. Để thuận tiện cho việc lắp đặt, vận

hành và sửa chữa, ta chọn một loại dao cách ly cho các mạch điện cùng cấp điện áp.

Các dao cách ly được chọn và kiểm tra theo các điều kiện sau:

U dm  DCL �U dm  Mang



-



Điện áp:



-



Dòng điện định mức:



-



Kiểm tra theo điều kiện ổn định động:



-



2

Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt: I nh dm .t nh �BN



I dm  DCL �I lvcb



Đối với các dao cách ly có



I d  dm �iXK



I dm �1000  A 



thì khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt.



Ta chọn dao cách ly với các thông số sau: (Tra PL4.1 trang 159, PL4.6 trang 163, PL4.7

trang 164 sách “Thiết kế phần điện và trạm biến áp PGS-TS Phạm Văn Hồ”)

Bảng 5.4 Thơng số dao cách ly

Cấp

điện áp

(kV)



Các đại lượng tính tốn



I CB



 kA 



I Xk



 kA 



Các đại lượng định mức

Ký hiệu dao cách

ly



U dm



 kV 



I dm



 kA



I d  dm



 kA



220



0,750



23,970



SGC-245/800



245



0,8



80



110



0,656



36,748



SGCP-123/800



123



0,8



80



10,5



6,873



117,749



PBK-20/7000



20



7



250



5.5.



Chọn máy biến dòng điện (BI) và máy biến điện áp (BU)

kW



AA



MC



A



B



AB



AC



kW



kWh



kVArh



kVAr



C



a

b

c

2 x HOM - 10



~



V



f



Hình 5.3 Sơ đồ đấu nối BI, BU



5.5.1. Chọn máy biến điện áp (BU)

BU được chọn theo các điều kiện sau:

-



Loại biến điện áp được chọn dựa vào vị trí đặt, sơ đồ nối dây và nhiệm vụ của nó. Để cấp

điện cho cơng tơ chỉ cần dùng 2 BU một pha đấu V/V.



-



Điều kiện về điện áp:



-



Cấp chính xác của BU: Phù hợp với yêu cầu của các dụng cụ đo.



-



Công suất định mức:



U dm  BU �U dm  Mang



S dm  BU �S 2



Trong đó phụ tải thứ cấp

S2 



S2



được xác định như sau:



 �P    �Q 

2



DC



2



DC



�P



Q

và � DC là tổng công suất tác dụng và phản kháng của các dụng cụ đo, xác định

dựa trên sơ đồ nối dây của các dụng cụ đo vào thứ cấp của máy biến điện áp.

DC



5.5.1.1.



Chọn BU cho cấp điện áp 10kV

Phụ tải các pha của cấp 10 kV ghi vào bảng sau:



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×