Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 1 docx

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 nh
ật 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 I
cp
phải lớn hơn dòng cưỡng bức qua
nó
I
cb

≤
I

cp

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 mm
2

h
1
h
x x
y
0
y
0
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 cm
3

W

yy
= 9,5 cm
3

W
yoyo
= 100 cm
3

Dòng điện cho phép là: 5500 A

• Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trường
MT
θ
= 25
0
C, nhiệt
độ môi trường xung quanh nơi đặt thanh dẫn là
xq
θ
= 35
0
C, nhiệt độ cho phép
vận hành lâu dài của thanh dẫn
cp
θ
= 70
0
C

⇒
K
hc
=
MTcp
xqcp
θθ
θθ
−
−
=
88,0
2570
3570
=
−
−

Vậy dòng cho phép hiệu chỉnh theo nhiệt độ
I
hc cp
= k
hc
.I
cp
= 0,88.5500 = 4840 A > I
cb
= 4,335 KA thoả mãn điều kiện

b.Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Thanh dẫn đã chọn có I
cp
= 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/cm
2

• Xác định ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha
Lực tính toán F
tt
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

⇒
F
tt
= 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
LF
tt
==

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 (L
2
)
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; K
hd
= 1
h : Bề rộng của hình máng; h =17,5 cm

⇒
f
2
= 1,68.10
-8
.
5,17
1
(
2
.32,74. 10
3
)
2
= 2,058 Kg/cm
Khoảng cách giữa 2 miếng đệm
L =
2
).(.12
f
W
ttcpyy
σσ
−
=
cm269
058,2
)0146,881400.(5,9.12
=
−

So sánh L
max
= 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
I
cp

≥
I
lvcb

I
lvcb
=
KA
U
S
HT
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 K
hc
= 0,78
I
hc CP
= 0,78.690 = 538 ( A )
I
hc CP
= 538 A > I
cb
= 380 A

• Kiểm tra điều kiện vầng quang
U
vq

≥
U
đm
= 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

⇒
U
vq
= 84.0,85.1,46.log
KV2,264
46,1
500
=

U
vq
> U
đm
= 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
t
dtI
0
2
.
A
2
s
Một cách gần đúng ta lấy I
t
là giá trị hiệu dụng tức thời của dòng ngắn mạch
I
t
2
= I
ckt
2
+ i
kckt
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
t
dtI
0
2
.
=
∫
t
t
CK
dtI
0
2

.
+
∫
t
t
KCK
dtI
0
2
.

B
N
= B
NCK
+ B
NKCK

B
NCK
: Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch chu kỳ
B
NKCK
: Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch không chu kỳ
Xác định B
NCK
dùng phương pháp giải thích đồ thị
Tìm giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ I
CKt
tại các thời

điểm khác nhau 0; 0,1; 0,2 s là các giá trị I
0
; I
0,1
; I
0,2
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 B
NCK
. 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 X
1
= 0,078
X
tt
= X
1
.
cb

HT
S
S

E
1234
E
HT
X
1
X
16
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 I
0,1
= 0,41 I
0,2

= 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

= X
16
.
cb
dmMF
S
S
∑
4
1
= 0,116.
348,0
100
300
=

Tra đường cong tính toán ta có
I
0
= 2,9 I
0,1
= 2,45 I
0,2
= 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 KA
2
I
0,1
2
N1
= 24,5 KA
2
I
0
2
,2N1
= 21,7 KA
2

Tìm các trị số trung bình bình phương
I
tb1
2
=
=
+
2
2
1,0

2
0
II
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:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
68
B
NCK
=
∑
Δ
4
1
2
.
itbi
tI

= (26,7 + 23,1).10
6
.0,1 = 4,98.10
6
A
2
.S
 Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần không chu kỳ
B
NKCK
= I
”
.T
a

T
a
: Hằng số thời gian tương đương của lưới. Đối với lưới có U
≥
1000V có thể lấy T
a
= 0,05s

⇒B
NKCK
= 0,05.5,36.10
6
= 1,45.10
6
A
2
s
 Vậy ta có xung lượng nhiệt toàn phần
B
N
= B
NCK
+ B
NKCK

= 4,98.10
6
+ 1,45.10
6
= 6,43.10

6
A
2
s
Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn phải có tiết diện nhỏ nhất là:
S
min
=
C
B
N
với dây nhôm lõi thép thì C = 88 As
1/2
/mm
2
ta có:
S
min
=
2
6
8,28
88
10.43,6
mm=

Mà ta đã chọn dây AC-240
⇒
thoả mãn điều kiện: S
chọn

> S
min
= 28,8 mm
2

2.Chọn thanh dẫn cho cấp 110KV
a.Điều kiện phát nóng lâu dài
• Dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp này: I
cb
= 0,413 KA
• Dây dẫn ta chọn phải thoả mãn điều kiện:
I
cp
hc
> I
cb

⇒
I
cp
.K
hc
≥
I
cb
⇒
I
cp

≥

hc
cb
K
I
=
KA53,0
78,0
413,0
=

• Tra sách “ Thiết kế nhà máy điện ” chọn dây AC-240 có I
cp
= 610 A có
đường kính dây dẫn là 21,6 mm
• Hiệu chỉnh dòng điện theo nhiệt độ môi trường với K
hc
= 0,78
I
cp
hc
= 0,78.610 = 475,8 A
I
cp
hc
> I
cb
= 0,413 KA

⇒

Điều kiện phát nóng lâu dài thoả mãn

b.Điều kiện vầng quang
• U
vq

≥
U
đm

• U
vq
: Điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang. Nếu dây dẫn 3 pha bố trí
trên mặt phẳng nằm ngang thì ta tính theo công thức
• U
vq
= 84.m.r.lg
r
a
KV
Ta đã có m = 0,87; r = 21,6/2= 10,8 mm = 1,08cm; D = 400 cm

⇒
U
vq
= 84.0,87.1,08.lg
KV7,202
08,1
400
=

 Như vậy U
vq
= 202,7 > U
đm
= 110 KV
⇒
Điều kiện vầng quang thoả mãn
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
69

c.Điều kiện ổn định nhiệt
Hoàn toàn tương tự như cấp điện áp 220 KV ta sẽ tính dòng ngắn mạch tại
N2 ở các thời điểm t=0; 0,1; 0,2
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 N2 ta có :






* Nhánh hệ thống X
1
= 0,114
X
tt
= X

17
.
cb
HT
S
S
= 0,114.
KA42,3
100
3000
=

Ta cos X
tt
> 3 nên không tra đường cong tính toán mà tính
I
0
= I
0,1
= I
0,2
= I” =
KA39,45,0.
114,0
1
=


* Nhánh máy phát điện
X

tt
= X
18
.
cb
dmMF
S
S
∑
4
1
= 0,15
Tra đường cong tính toán ta có
I
0
= 7 I
0,1
= 5,2 I
0,2
= 4,3
Chuyển sang đơn vị có tên
I
0
= 7.
KA5,10
115.3
300
=

I

0,1
= 5,2.
KA83,7
115.3
300
=

I
0,2
= 4,3.
KA48,6
115.3
300
=

 Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N2 do hệ thống và nhà máy cung cấp
I
0N2
= 4,39 + 10,5 = 14,89 KA
I
0,1N2
= 4,39 + 7,83 = 12,22 KA
I
0,2N2
= 4,39 + 6,48 = 10,87 KA
E
1234
E
HT
X

17
X
18
0,114
0,05
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
70
Bình phương các trị số dòng điện có tên
I

2
N2
= 221,7KA
2
I
0,1
2
N2
= 149,3 KA
2

I
0,2
2
N2
= 118,2 KA
2

Tìm các trị số trung bình bình phương

I
tb1
2
=
=
+
2
2
1,0
2
0
II
2
5,185
2
3,1497,221
KA=
+

I
tb2
2
=
=
+
2
2
2,0
2
1,0

II
2
7,133
2
2,1183,149
KA=
+

 Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ:
B
NCK
=
∑
Δ
4
1
2
.
itbi
tI

=(185,5 + 133,7).0,1.10
6
= 31,92.10
6
A
2
s
 Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần không chu kỳ
B

NKCK
= I
”
.T
a

= T
a
: Hằng số thời gian tương đương của lưới. Đối với lưới có U
≥
1000V có thể lấy T
a
= 0,05s

⇒
B
NKCK
= 0,05.14,39.10
6
= 10,35.10
6
A
2
s
 Vậy ta có xung lượng nhiệt toàn phần
B
N
= B
NCK
+ B

NKCK

= 31,92.10
6
+ 10,35.10
6
= 42,27.10
6
A
2
s
Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn phải có tiết diện nhỏ nhất là:
S
min
=
C
B
N
với dây nhôm lõi thép thì C = 88 As
1/2
/mm
2
ta có:
S
min
=
2
6
88,73
88

10.27,42
mm=

Mà ta đã chọn dây AC-240
⇒
thoả mãn điều kiện: S
chọn
> S
min
= 73,88 mm
2


3.Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn
• Loại sứ trong nhà
• U
đm Sứ

≥
U
đm mang
= 10KV
Tra bảng chọn loại sứ đỡ 0
Φ
-10-4250KBY3 có
U
đm
= 10KV
F
ph

= 4250Kg
H = 235 mm = 23,5 cm





H2355mm
H'=29,75 mm
F
tt
F'
tt
Thanh dẫn

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
71







• Kiểm tra ổn định động
= Điều kiện F
’
tt
< 0,6 F

ph
= F
’
tt
được xác định F
’
tt
= F
tt
.
H
H'

= F
tt
= 488,97 Kg đã tính ở trên
= h = 12,5 cm ( Chiều cao thanh dẫn )
 Vậy H
’
= H +
2
h
= 23,5 +
cm75,29
2
5,12
=

F
’

tt
=
KG619
5,23
75,29.97,488
=

 Vậy F
’
tt
= 619Kg < 0,6.F
ph
= 2550 Kg

⇒
Sứ đã chọn đảm bảo yêu cầu.

4.Chọn chống sét van
Chống sét van được dùng để giảm quá điện áp tới mức điện áp dư của nó mà
cách điện của thiết bị điện có thể chịu đựng được. Ta chọn chống sét van cho
các thanh góp và các mạch phía 110 kV, 220 kV cũng như trung tính máy biến
áp.
Chọn các loại chống sét van sau :
FP-220
FP-110




5.Chọn cáp cho phụ tải 10,5 KV

• Phụ
tải cấp điện áp 10,5 KV gồm :
= 2 đường dây cáp kép P = 2,5 MW Cosϕ = 0,85
S =
ϕ
Cos
P
=
MVA9,2
85,0
5,2
=

= 2 đường dây cáp đơn P = 2 MVA Cosϕ = 0,85
S =
ϕ
Cos
P
=
MVA35,2
85,0
2
=

• Tiết diện cáp được chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế J
kt

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
72

S
cáp
=
kt
lvbt
J
I

I
lvbt
: Dòng điện làm việc bình thường

* Chọn tiết diện cáp đơn
Các đường cáp đơn có S = 2,35 MVA nên dòng điện làm việc bình thường
là: I
lvbt
=
KA129,0
5,10.3
35,2
=

Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại:
T
max
=
h
S
TP
ii

7,5771
41,9
4.8,42.4,66.6,54.88.4,6
.365365.
.
max
24
0
=
++++
=
∑

Tra bảng có T
max
= 5771,7 h ta chọn cáp lõi nhôm cách điện bằng giấy tẩm
dầu đặt trong đất có J
kt
= 1,3A/mm
2

Tiết diện cáp trong trường hợp này
S
cáp
=
3,1
129
= 99mm
2

Tra bảng chọn loại cáp ba lõi bằng nhôm cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa
thông và chất dẻo không cháy, vỏ bằng chì
S = 95 mm
2
U
đm
= 10 KV I
cp
= 205 A
= Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài
K
1
.K
2
.I
cp

≥
I
lvbt t

K
1
: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ
K
1
=
0
'
0

θθ
θθ
−
−
cp
cp


cp
θ
: Nhiệt độ phát nóng cho phép cáp
cp
θ
= 60
0
C

'
0
θ
: Nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp
'
0
θ
= 25
0
C

0
θ

: Nhiệt độ tính toán tiêu chuẩn
0
θ
= 15
0
C

K
1
=
88,0
1560
2560
=
−
−

K
2
: Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn có
k
2
=1

⇒
0,88.1.205 = 180 A > I
lvbt
= 129 A
Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng lâu dài cho phép

* Chọn tiết diện cáp kép có S= 2,9 MVA
= Dòng điện làm việc bình thường qua mỗi cáp
I
lvbt
=
A
U
S
dm
08,0
5,10.3.2
9,2
.3.2
==

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
73
Có J
kt
= 1,3A/mm
2

Tiết diện cáp được chọn
S
cáp
=
kt
lvbt
J

I
=
2
5,61
3,1
80
mm=

= Tra bảng chọn loại cáp ba pha lõi nhôm cách điện bằng giấy tẩm dầu
nhựa thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất
U
đm
= 10 KV S = 70 mm
2
I
cp
= 165 A
• Tương tự như trên ta kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài
K
1
.K
2
.I
cp
≥ I
lvbt

K
1
= 0,88

K
2
= 0,9 ( Với 2 cáp đặt song song )

⇒
0,88.0,9.165 = 130 A > 80 A = I
lvbt

Vậy điều kiện phát nóng lâu dài thoả mãn

• Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng khi cưỡng bức :
I
cb
=
dm
U
S
.3
= 0,16 A
Theo quy trình thiết bị điện các cáp có cách điện bằng giấy tẩm dầu điện áp
không quá 10 KV trong điều kiện làm việc bình thường dòng điện qua chúng
không vượt quá 80% dòng cho phép đã hiệu chỉnh thì khi sự cố cho phép quá tải
30% trong thời gian không quá 5 ngày đêm .
Vậy ta có
1,3. 0,88. 0,9. 165 = 169 A > I
cb
= 160 A
⇒
Điều kiện phát nóng khi
sự cố thoả mãn

Kết luận : Cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

6.Chọn kháng điện
Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương:
Chọn MC đầu đường dây MC1
Các MC đầu đường dây được chọn cùng loại. Dòng cưỡng bức qua máy cắt
được tính toán cho đường dây kép khi 1 đường dây bị sự cố.
I
cb
=
3.5,10
41,9
.3
=
U
S
= 0,52 A
Tra bảng chọn loại máy cắt 8DA-10 có
U
đm
=12 KV I
đm
=3150 A I
cắt đm
=40 KA
Mục đích của việc chọn kháng điện đường dây để hạn chế dòng ngắn
mạch tại hộ tiêu thụ đến mức có thể đặt được máy cắt 8DA - 10 và cáp của lưới
điện phân phối có tiết diện nhỏ nhất là 50 mm
2

theo yêu cầu đầu bài.
Kháng điện được chọn theo điều kiện
U
đm K

≥
U
mạng
= 10,5 KV
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
74
I
đm

≥
I
cb

* Xác định dòng cưỡng bức qua kháng:
Dòng cưỡng bức qua kháng được giả thiết khi sự cố 1 kháng điện. Lúc
này công suất qua kháng còn lại là:
S
qua K
=
∑

S -
2
1
∑
S
đơn
Ta có:
B
2

2 kép
2,9 MVA


=

B
1
B
2


=

B
1
1 đơn
2,35 MVA
1 đơn
2,35 MVA

10,5 KV


=


=

B
2

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
75



Công suất qua kháng
MVA
Kháng 1
Kháng 2
Bình thường 5,25 5,25
Sự cố kháng 1 0 9,41
Sự cố kháng 2 9,41 0

= Dòng cưỡng bức qua kháng là:
I
cbK
=
dm

K
U
S
.3
max
=
KA52,0
5,10.3
41,9
=

=Tra bảng ta chọn kháng đơn PbA-10-600 có dòng điện I
đmK
= 600A

* Xác định X
K
% của kháng





Trong chương 5 tính ngắn mạch ta đã tính được dòng ngắn mạch tại điểm
N5
I
N5
”
= 60,94 KA
Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N5 là:

X
HT
=
"
6
N
cb
I
I
=
09,0
94,60.5,10.3
100
=


Điện kháng của cáp 1 là:
X
C1
= X
0
.l.
2
tb
cb
U
S
=
2
5,10

100
.5,2.07,0
= 0,16
Dòng ổn định nhiệt của cáp 1 là
I
nhS1
=
1
11
.
t
CS

S
1
: Tiết diện cáp 70 mm
2

C
1
: Hệ số cáp nhôm C= 85As
1/2
/mm
2

t
1
: Thời gian cắt của máy cắt 1
t
cắt MC1

= t
cắt MC2
+
Δ
t = 0,7 + 0,4 = 1,1 sec

⇒
I
nhS1
=
KA673,5
1,1
85.70
=

Dòng ổn định nhiệt cáp 2
E
HT
X
HT
X
K
X
C1
X
C1
X
C2
N
5

N
6
N
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
76
I
nhS2
=
2
22
.
t
CS
=
KA0797,5
7,0
85.50
=

Ta phải chọn được kháng có X
K
% sao cho hạn chế được dòng ngắn mạch nhỏ
hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt đã chọn đồng thời đảm bảo ổn
định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn:
I
N7
”

≤
( I
Cđm1
, I
nhs1
)
I
N8
”

≤
( I
Cđm2
, I
nhS2
)
Chọn máy cắt đầu đường dây MC1: Các máy cắt đầu đường dây được chọn
cùng loại. Dòng cưỡng bức qua máy cắt được tính toán cho đường dây kép khi 1
đường dây bị sự cố
I
cb
=
dm
U
S
.3
=
KA5,5
5,10.3
100

=

Tra bảng chọn máy cắt 8DA10 có:
U
đm
= 12KV I
đm
= 3150 A I
cắt đm
= 40 KA

⇒
I
N6
”

≤
( 40 KA; 5,673 KA )
I
N7
”

≤
( 20 KA; 5,0797 KA )
Vậy ta chọn kháng có X
K
% sao cho ngắn mạch tại N7 thì có dòng ngắn
mạch I
N7
”

≤
5,0797 KA

Khi ngắn mạch tại N7 thì điện kháng tính đến điểm ngắn mạch là:

∑
X
=
08,1
0797,5
5,5
"
7
==
N
cb
I
I

Mà ta có
∑
X
= X
HT
+ X
K
+ X
C1
⇒ X

K
=
∑
X
- X
HT
- X
C1

= 1,08 - 0,09 - 0,16 = 0,83
Nên
⇒
X
K
% = X
K
.
05,9100.
5,5
6,0
.83,0100. ==
cb
Kdm
I
I


Vậy ta chọn kháng đơn dây nhôm PbA-10-600-10
X
K

% = 10%
I
đm
= 600A


* Kiểm tra kháng vừa chọn
= Điện kháng tương đối của kháng điện vừa chọn
X
K
= X
K
%.
917,0
6,0
5,5
.1,0 ==
dm
cb
I
I

= Dòng ngắn mạch tại N6
I
”
N6
=
KA
XX
I

KHT
cb
46,5
917,009,0
5,5
=
+
=
+
⇒
Thoả mãn điều kiện:
I
”
N6

≤
I
cắt đm1
= 40KA
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
77
I
”
N6

≤
I
nhS1
= 5,673KA

= Dòng ngắn mạch tại N7
I
”
N7
=
KA
XXX
I
CKHT
cb
71,4
16,0917,009,0
5,5
1
=
++
=
++

Thoả mãn điều kiện:
I
”
N7
< I
Cắt đm2
= 20KA
I
”
N7
< I

nhS2
= 5,0797KA

Kết luận: Vậy kháng đã chọn đảm bảo yêu cầu

7.Chọn máy biến áp và máy biến dòng.
a.Chọn máy biến điện áp BU
 Chọn BU cho cấp điện áp 10,5 KV
= Sơ đồ nối dây và kiểu nối BU phải chọn phù hợp với nhiệm vụ của nó. Để
cấp cho công tơ ta dùng hai BU một pha nối hình V/V _ để kiểm tra cách điện
trên thanh góp 10,5 KV ta dùng loại máy biến đi
ện áp 3 pha 5 trụ λ/ λ
0
/Δ
Điều kiện U
đm BU
= U
mạng

= Cấp chính xác: chọn phù hợp với nhiệm vụ của BU
= Công suất định mức tổng phụ tải nối vào biến điện áp S
2
bé hơn hay bằng
công suất định mức của biến điện áp với cấp chính xác đã chọn.
S
2
≤ S
đm BU

* Chọn dây dẫn nối giữa BU và các dụng cụ đo:
= Tiết diện dây dẫn được chọn sao cho tổn thất điện áp không quá 0,5% U
đm

thứ cấp khi có công tơ và 3% khi không có công tơ.
= Theo điều kiện bền cơ tiết diện tối thiểu là 1,5 mm
2
đối với dây đồng và
2,5 mm
2
với dây nhôm.
= Căn cứ vào các điều kiện trên và sơ đồ bố trí thiết bị đo lường ta chọn BU
cho cấp điện áp 10,5 KV như sau.
= Dụng cụ đo phía thứ cấp là công tơ nên dùng hai biến điện áp một pha nối
hình V/V.
U
đm
=10,5 KV

Cấp chính xác 0,5

Phụ tải của BU cần phải phân bố đồng đều cho cả hai biến điện áp theo bảng
sau:

Tên đồng hồ Ký hiệu Phụ tải BU pha AB Phụ tải BU pha
BC
W(P) VAR (Q) W(P) VAR (Q)
Vôn kế B_2 7,2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ

78
Oát kế 341 1,8 1,8
Oát kế phản kháng 342/1 1,8 1,8
Oát kế tự ghi -33 8,3 8,3
Tần số kế -340 6,5
Công tơ -670 0,66 1,62 0,66 1,62
Công tơ phản kháng WT_672 0,66 1,62 0,66 1,62
Cộng 20,4 3,24 19,72 3,24

Biến điện áp AB
S
2
=
22
24,34,20 +
= 20,7 (VA)
Cos ϕ =
7,20
4,20
= 0,98
Biến điện áp BC
S
2
=
22
24,372,19 +
= 19,9 (VA)
Cosϕ =
9,19
72,19

= 0,99
Vậy chọn BU có các thông số sau:

Kiểu Điện áp định mức (V) Công suất định mức
Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp Cấp 0,5 Cấp1
HOM_10 10000 100 75 150

* Chọn dây dẫn nối từ BU đến các đồng hồ đo
Xác định dòng điện trong các dây dẫn
I
a
=
100
7,20
=
ab
ab
U
S
= 0,207 A
I
c
=
100
9,19
=
bc
bc
U
S

= 0,199 A
Để đơn giản ta coi I
a
= I
c
= 0,2 A; Cosϕ
ab
= Cosϕ
bc
= 1
Như vậy dòng I
b
=
3
I
a
=
3
x 0,2 = 0,34 A
Điện áp giảm trong dây a và b bằng
ΔU = (I
a
+ I
b
)r = (I
a
+I
b
)
S

L
ς

Giả sử khoảng cách L từ BU đến các dụng cụ đo là 40 m bỏ qua góc lệch pha
giữa I
a
và I
b
vì trong mạch có công tơ nên

ΔU = 0,5%
Tiết diện dây dẫn cần phải chọn là:
S ≥
5,0
400175,0)2,034,0( ××+
=
Δ
+
ς
L
U
II
ba
= 0,756 mm
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
79
Để đảm bảo yêu cầu độ bền cơ học ta chọn dây đồng có tiết diện
S = 1,5 mm

2

 Chọn

BU cho cấp điện áp 110 và 220 KV
Phụ tải phía thứ cấp của BU phía 110 và 220 KV thường là các cuộn dây điện
áp của các dây đồng hồ vôn mét có tổng trở tương đối lớn nên công suất thường
nhỏ, không cần tính toán phụ tải ⇒ dây dẫn thường chọn sao cho đảm bảo độ
bền cơ học.
Nhiệm vụ chính là để kiểm tra cách điện và đo lường điện áp nên thường
ch
ọn 3 BU một pha đấu λ
0
/ λ
0
/Δ
Căn cứ vào các nhận xét trên ta chọn BU:





Loại BU Cấp
điện
áp KV
Điện áp mức (KV) Công suất
theo
CCS
Công suất
max VA

Cuộn
sơ
Cuộn
thứ
Cuộn
phụ
0,5 1
HKφ_110_
58
110
66/
3
0,1/
3

0,1/3 400 600 2000
HKφ_220_
58
220
150/
3
0,1/
3

0,1/3 400 600 2000



b. Chọn máy biến dòng điện BI
Máy biến dòng điện được chọn theo các điều kiện sau:

• Sơ đồ nối dây và kiểu máy: Sơ đồ nối dây tuỳ thuộc vào nhiệm vụ của biến
dòng. Kiểu biến dòng phụ thuộc vào vị trí đặt BI.
• Điện áp định mức U
đmBI
≥ U
mạng

• Dòng điện định mức U
đmBI
≥ U
cb

• Cấp chính xác chọn phù hợp với yêu cầu của dụng cụ đo
• Phụ tải thứ cấp tương ứng với mỗi cấp chính xác biến dòng có một phụ tải
định mức.
Z
2
= Z
dc
+ Z
dd
≤ Z
đmBI

Trong đó
Z
dc
: tổng phụ tải các dụng cụ đo
Z
dd

: tổng trở của dây dẫn nối từ BI đến các dụng cụ đo
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
80

 Chọn biến dòng cho cấp điện áp máy phát (10,5 KV)
Từ sơ đồ nối dây các dụng cụ đo lường vào BI như hình vẽ ta xác định được
phụ tải thứ cấp của BI ở các pha.

Tên dụng cụ Kiểu Phụ tải (VA)
A B C
Am Pe mét 302 1 1 1
Oát kế tác dụng 341 5 0 5
Oát kế tác dụng tự ghi 33 10 0 10
Oát kế phản kháng 342/1 5 0 5
Công tơ tác dụng
Công tơ phản kháng

670
2,5
2,5
0
5
2,5
2,5
Cộng 26 6 26


Phụ tải ở các pha là:
= Pha A: S

A
= 26 (VA)
= Pha B: S
B
= 6 (VA)
= Pha C: S
C
= 26 (VA)
Như vậy phụ tải lớn nhất là ở pha A và C
=Điện áp định mức của BI U
đmBI
≥ U
F
= 10,5 KV
= Dòng định mức của BI I
đmBI
≥ I
cb
= 3,6 KA
= Cấp chính xác 0,5 (vì trong mạch có công tơ)
Căn cứ vào các tính toán trên ta chọn BI như sau loại TWA_20_1 có các thông
số
U
đm
= 20 KV Z
2đm
= 1,2 Ω
I
đm sơ
= 4000 A Cấp chính xác 0,5

I
đm thứ
= 5 A

* Chọn dây dẫn từ BI đến các phụ tải
Lấy khoảng cách từ BI đến các phụ tải là L = 40 m . Vì các BI nối dây theo
sơ đồ sao cho hoàn toàn chiều dài tính toán là L
tt
= L = 40 m
Tổng trở các dụng cụ đo mắc vào pha A hoặc pha C là
Z
dc
=
22
2
max
5
26
=
dmthucap
I
S
= 1,044 Ω
Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu tổng phụ tải phía thứ cấp Z
2
(tính cả dây
dẫn) không được vượt quá phụ tải định mức của biến dòng nghĩa là:
Z
2
= Z

dc
+ Z
dd
≤ Z
đmBI

⇒ Z
dd
= Z
đmBI
– Z
dc
≈ r
dd
=
S
SL

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
81
S ≥
044,12,1
0175,040
−
×
=
−
dcdmBI
ZZ

SL
= 4,48 mm
2
Chọn dây dẫn đồng có tiết diện 5 mm
2
làm dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo.
Máy biến dòng đã chọn không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì có dòng định mức
sơ cấp lớn hơn 1000A
BI chọn cùng không cần kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện
ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát

 Chọn BI cho cấp 110 và 220 KV
Theo điều kiện
• U
đm
≥ U
mạng

•

I
đm
≥ I
cb

Với điện áp 110 KV I
cb
= 0,413 KA
Với điện áp 220 KV I
cb

= 0,38 KA
Vậy chọn loại BI có thông số sau:



Thô
ng
số
U
đm
Loại BI U
đm
KV
Bội số
ổn định
động
Bội số
ổn định
nhiệt
I
đm

(A)
Cấ
p
C
X
Ph
ụ
tải

Ω
I
iđđ
KA
I
nh
/t
nh
Sơ Thứ
110
220
T
Φ
H_110M
110 150 43,3/3 400 5 0,5 1,2 14
5

T
Φ
H_220+3T
220 75 60/1 500 5 0,5 1,2 54 20,4

Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI



A
A
A
W VAR

W
Wh
WARh
A
B
C

a
b
c
V f
U
dmMF
=10,5KV
2xHOM-10
T
Π
Wд