Chương Iv Chính.docx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (417.12 KB, 40 trang )
CHƯƠNG IV : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ CĨ DỊNG ĐIỆN
CHẠY QUA
I.
Điều kiện chung
- Khí cụ điện và các phần tử có dịng điện chạy qua được chọn theo các điều
kiện chung như sau :
+) Kiểu (loại)
+) Điện áp định mức
+) Dòng điện làm việc cưỡng bức
+) Kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của khí cụ điện
- Ngồi ra đối với mỗi khí cụ điện hay phần tử có dịng điện đi qua có những
điều kiện riêng của nó , địi hỏi khi tính chọn cần thỏa mãn những điều kiện
riêng này.
1.Loại khí cụ điện và các phần tử có dịng điện chạy qua
Loại khí cụ điện được lựa chọn phải phù hợp với điều kiện khí hậu đặt nó
làm việc như trong nhà hay ngồi trời . Ngồi ra chọn khí cụ điện cũng cần
quan tâm về mặt kinh tế và kỹ thuật của nó.
2.Điện áp
Khí cụ điện phải chịu được khi làm việc lâu dài với điện áp định mức của
thiết bị và cũng có thể chịu được trong 1 thời gian nào đó dưới tác dụng của
điện áp.
-
Điều kiện khi chọn khí cụ điện về điện áp như sau:
UđmKCĐ ≥ Uđm mạng
Trong đó : Uđm mạng là điện áp định mức của mạng
3.Dịng điện làm việc
Các khí cụ điện và các phần tử có dịng chạy qua cần phải bảo đảm điều
kiện phát nóng khi làm việc.
Ilvđm KCĐ ≥ Ilv cb
Trong đó : Ilvđm KCĐ là dịng điện làm việc định mức của khí cụ điện
Ilv cb
là dịng điện làm việc cưỡng bức của khí cụ điện\
4. Kiểm tra ổn định động
- Khi xảy ra ngắn mạch, khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua
phải sinh ra những rung động lớn do ngắn mạch phát sinh ra lực điện động.
Điều kiện kiểm tra : Iơdd ≥ IXK
Trong đó : Iơdd là dịng ổn định động của KCĐ
IXK là dịng xung kích
5. Kiểm tra ổn định nhiệt
- Nhiệt độ khí cụ điện và dây dẫn quá cao có thể làm cho chúng bị hỏng. Vì
vậy, khí cụ điện và dây dẫn phải quy định nhiệt độ cho phép. Để đảm bảo ổn
định nhiệt thì nhiệt độ của chúng khơng vượt q giá trị cho phép.
Điều kiện kiểm tra : BN ≥ BNTT
Trong đó : B N là xung nhiệt lượng thiết bị chọn
BNTT là xung nhiệt lượng tính tốn của dịng ngắn mạch
Đối với những thiết bị có Iđm ≥ 1000A thì khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt
II, Tính tốn dịng điện làm việc và cưỡng bức
1. Các mạch phía máy hạ áp 10,5 kV
1.1: Mạch hạ áp máy biến áp liên lạc B1,B2 :
- Dịng bình thường :
Ibt1 =
S Hmax
2. √ 3 . U Hđm
=
123,21
= 3,387 kA
2. √ 3 . 10,5
- Dòng cưỡng bức :
K scqt . K cl . S đmB 1
1,2.0,5.125
Icb1 =
=
= 4,124 kA
√ 3. 10,5
√ 3 . U Fđm
1.2: Mạch đầu cực máy phát
- Dịng bình thường :
Ibt2 =
S Fđm
=
√ 3 . U Fđm
68,75
= 3,78 kA
√ 3 . 10,5
- Dòng cưỡng bức :
Icb2 = Ibt2 . 1,05 = 3,78 . 1,05 = 3,969 kA
1.3: Đường dây phụ tải
- Đường dây đơn :
Ibt3 =
S ptmax
√ 3 . U Fđm
P ptmax
=
√ 3 . U Fđm. Cosφ
=
5
= 0,323 kA
√ 3 . 10,5 . 0,85
- Đường dây kép :
Ibt4 =
S ptmax
√ 3 . U Fđm
P ptmax
=
2. √ 3 . U Fđm .Cosφ
=
10
= 0,323 kA
2. √ 3 . 10,5. 0,85
Icb4 = 2. Ibt4 = 2. 0,323 = 0,649 kA
1.4 Mạch kháng điện phân đoạn
Đã tính bên chọn kháng điện phân đoạn :
Ibt5 = 0,49 kA
Icb5 = 2,92 kA
1.5 Mạch nối từ máy biến áp B3 đến Std4
- Dòng bình thường :
Ibt6 =
S đmF 4 −S tdF 4 max
√3 . U Fđm
=
19,25
4 = 3,516 kA
√ 3 . 10,5
68,75−
- Dòng cưỡng bức :
Icb6 =
1,05. SđmF 4
√ 3 .U Fđm
1.6 Mạch tự dùng
=
1,05. 68,75
= 3,969 kA
√ 3 .10,5
Ibt7 =
S tdmax
√ 3 . U Fđm
=
19,25
= 1,058 kA
√3 . 10,5
1.7 Thanh góp cấp điện áp máy phát
- Dịng bình thường
Ibt = max { Ibt ; i } = 3,78 kA
- Dòng cưỡng bức
Icb = max { Icb ; i } = 4,124 kA
Kết luận: So sánh dòng cưỡng bức trong các trường hợp trên, chọn dòng cưỡng
bức I cb=4,124 kA để chọn khí cụ điện cho mạch 10,5 kV.
III. Chọn máy cắt và dao cách li:
1. Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt, dao cách li:
1.1 Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt :
Máy cắt được chọn theo các điều kiện sau :
- Điện áp định mức :
U đm MC ≥ U đm mạng
- Dòng điện định mức :
I đm MC ≥ I cb
- Dòng cắt định mức :
I cắt đm ≥ I 'N'
- Kiểm tra ổn định động :
I ôddMC ≥i xk
- Kiểm tra ổn đinh nhiệt :
I 2nh . i nh ≥ B NTT
1.2 Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách li :
Máy cắt được chọn theo các điều kiện sau :
- Điện áp định mức :
U DCL ≥ U đm mạng
- Dòng điện định mức :
I DCL ≥ I cb
- Kiểm tra ổn định động :
I ôddMC ≥i xk
- Kiểm tra ổn đinh nhiệt :
I 2nh . i nh ≥ B NTT
Với máy cắt và dao cách li có I đm ≥ 1000 A thì khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt.
Theo các điều kiện chọn máy cắt DCL trên, ta tra phụ lục 3_4/trang
149_157/bảng 3.1_4.1_TLHD, chọn được các máy cắt và DCL có thơng số
như sau:
Mạch Điểm
tính
NM
tốn
Thơng số tính tốn
U đm
I cb
I ' 'N
i xk
Loại máy
cắt
Thông số định mức
Uđ m
Iđ m
(kV)
10
(A)
560
0
I c đm
I ô dd
I nh
Hạ áp
MBA
N3
(kV) (kA) (kA)
(kA)
10,5 4,124 24,264 61,766
Máy
phát
N5’
10,5 3,969 35,593 90,605
MГГ-10400045Y3
10
400
0
45
120
45
Phân
đoạn
N4
10,5
41,75
MГГ-10200045T3
10
320
0
45
120
45
Tự
dùng
N7
10,5 1,058 29,978 76,312
MГ-105000/1800
10
500
0
105
300
70
2,92
16,404
MГГ-10500063Y3
Bảng 4.1: Thông số máy cắt
(kA) (kA) (kA)
63 170 64
Mạch
tính
tốn
Điểm
NM
Hạ áp
MBA
Máy
phát
Thơng số tính tốn
Loại DCL
Thơng số định mức
U đm
I cb
I ' 'N
i xk
Uđ m
Iđ m
I ô dd
I nh
t nh
(kV)
(kA)
(kA)
(kA)
(kA)
(s
200
(kA
)
70
N3
10,5
4,124
3,969
PBK10/5000
PBK10/4000
5000
10,5
61,76
6
90,60
5
10
N5’
24,26
4
35,59
3
10
4000
200
65
10
Phân
đoạn
N4
10,5
2,92
16,40
4
41,75
PBK10/3000
10
3000
200
60
10
Tự
dùng
N7
10,5
1,058
29,97
8
76,31
2
PBK10/3000
10
3000
200
60
10
(kV) (kA)
Bảng 4.2 : Thông số dao cách ly
IV. Kiểm tra kháng điện phân đoạn đã chọn:
- Loại kháng điện : PbA-10-4000 có Iđm= 4 kA
- Kiểm tra ổn định động : Iôdd= 67 kA > ixkN4= 41,75 kA
- Kiểm tra ổn định nhiệt : Kháng điện đã chọn có Iđm = 4000A > 1000A nên
không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
V. Chọn thanh góp, thanh dẫn, cáp điện lực :
- Thanh dẫn, thanh góp là hệ thống dây dẫn được gắn chặt trên sứ để tạo thành
sự liên hệ về điện giữa các thiết bị điện với nhau.
- Với cấp điện áp < 35kV thường dùng thanh dẫn cứng
- Với cấp điện áp > 35kV thường dùng thanh dẫn mềm
- Điều kiện chọn : theo điều kiện phát nóng lâu dài I cp ≥ I cb
10
1. Các mạch cấp điện áp máy phát :
1.1 Chọn thanh góp cấp điện áp máy phát :
1.1.1 Điều kiện chọn :
- Ta chọn thanh dẫn cứng
- Ta có Icb = 4,124 kA > 3000A nên ta chọn thanh dẫn hình máng nhằm mục
đích giảm hiệu ứng mặt ngồi, đồng thời tăng khả năng làm mát.
- Điều kiện chọn: Icp ≥ Icb = 4,124 kA
Tra phụ lục 10/trang 187/bảng 10.3_TLHD, ta chọn thanh dẫn cứng
bằng đồng, có tiết diện hình máng như hình vẽ, qt sơn và có thơng số như
bảng sau:
Kích thước
(mm)
H
10
0
b
c
45 6
r
8
Tiết
diện 1
cực
(mm2)
1010
Momen trở kháng
(cm3)
1 thanh
Hai
thanh
Wyoyo
Wx-x Wyy
27
5,9
Momen quá tính
(cm4)
1 thanh
Hai
than
h
Jyoyo
Dịng
điện
cho
phép
cả 2
thanh
(A)
Jx-x Jy-y
58
135
18,5
Bảng 4.3: Thơng số thanh góp cấp điện áp máy phát.
290
4300
Hình 4.1: Tiết diện mặt cắt thanh dẫn hình máng
1.1.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch:
- Kiểm tra ổn đinh nhiệt theo điều kiện tiết diện cho phép:
Schọn ≥ S min=
√BN
C
Trong đó: Schọn là tiết diện của thanh dẫn cần kiểm tra ổn định nhiệt.
Smin là tiết diện nhỏ nhất mà thanh dẫn có thể chịu đựng được khi
thanh dẫn
xảy ra ngắn mạch.
C là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm thanh dẫn, ta chọn thanh
C cu=171A2s/ mm2
dẫn làm bằng đồng nên
Smin =
√ B N 4 = √ 28,992 . 103=31,488( mm2)
C
171
Schọn=2. 1010=2020 ( mm 2 ) >31,488(m m 2)
Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt.
1.1.3. Kiểm tra ổn địng động khi ngắn mạch:
- Kiểm tra ổn định động bằng phương pháp đơn giản hóa. Theo phương pháp
này, ta
coi nhịp thanh dẫn (phần thanh dẫn giữa 2 sứ gần nhau) có chiều dài l1, khi
ngắn
mạch thanh dẫn chịu tác động của 1 lực không đổi F1 và bằng lực cực đại khi
ngắn
mạch 3 pha tính với pha giữa. Mỗi thanh dẫn hình máng gồm 2 thanh dẫn hình
chữ U
ghép lại với nhau, nên ứng suất trong thanh dẫn gồm 2 phần δ1 và δ2. Ta có:
δtt = δ1 + δ2 (Kg/cm2)
Trong đó:
δ1 : là ứng suất do dòng điện giữa các pha tác động với nhau sinh ra.
δ2 : là ứng suất do dòng điện trong 2 thanh dẫn cùng pha tác động với
nhau sinh ra.
Xác định δ1:
Lực điện động giữa các pha sinh ra:
−2
F 1=1,8.10 .
l 1 (3)
.i
a xk
2
Trong đó:
i(3)
xk là dịng điện xung kích khi ngắn mạch 3 pha (kA) ( tại điểm
N4)
a : là khoảng cách giữa các thanh dẫn, chọn a = 50 cm
l1 : là chiều dài của 1 nhịp thanh dẫn, chọn l1 = 100 cm
l
a
−2 100
2
.41,25 =61,256( Kg)
=> F 1=1,8.10−2 . 1 . i(3)
xk =1,8. 10 .
2
50
Momen uốn tác dụng lên thanh dẫn khi số nhịp lớn hơn 2:
M 1=
F 1 .l 1 61,256.100
=
=612,56 ( Kg. cm )
10
10
Momen uốn của thanh dẫn:
W 1=Wyo− yo=58 cm3
Ứng suất trong thanh dẫn δ1 dưới tác động của momen uốn M1:
δ 1=
M 1 612,56
2
=
=10,561 Kg/cm
W1
58
Xác định δ2:
Lực tác động trên 1 đơn vị chiều dài của thanh dẫn (1cm).
1
F 2=0,51.10−2 . . i (xk3 ) (Kg)
h
2
Trong đó:
h : là chiều cao thanh dẫn ( h= 10 cm)
−2 1 ( 3 )
−2 1
2
=> f 2=0,51. 10 . h . i xk =0,51.10 . 10 . 41,25 =0,867 ( Kg )
- Để ứng suất giảm trên thanh dẫn người ta đặt các miếng đệm cách nhau 1
khoảng l2 trong khoảng giữa 2 sứ liền kề nhau của 1 pha. Lực tác động lênđoạn
thanh dẫn giữa 2 miếng đệm liên tiếp có chiều dài l2.
F2= f2.I2
2
- Momen uốn tác dụng lên thanh dẫn:
M 2=
F2 .l 2 f 2 . l 2
=
( Kg . cm)
12
12
- Momen chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn:
W 2=Wy− y=5,9 cm 3
- Ứng suất trong vật liệu thanh dẫn do f2 sinh ra:
δ 2=
M 2 f 2 . l 22 0,867. 1002
=
=
=122,458 Kg /cm2
W 2 12.W 2
12.5,9
- Điều kiện ổn định động của thanh dẫn là:
δtt = δ1 + δ2 = 10,561+122,458 = 133,019 ≤ δcp
Trong đó :
δcp : là ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn.
Đối với đồng δcp= 1400 Kg/cm2
=> δ2 ≤ δcp - δ1
- Khoảng cách lớn nhất giữa 2 miếng đệm:
f 2 . l22
( δ cp−δ 1 ) .12 .W 2
≤ δ cp−δ 1=¿ l 2 ≤
=l 2 max
12W 2
f2
√
(
)
=> l 2 max = 1400−10,561 .12.5,9 =336,842cm
√
0,867
Ta lấy l2max= 336,842 cm > l1= 100 cm
Vậy ta không cần đặt thêm miếng đệm vào giữa 2 sứ mà vẫn đảm bảo điều
kiện ổn định động.
1.1.4. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn có xét đến dao động:
- Tần số riêng của thanh dẫn có hình dáng bất kì được xác định như sau:
f r=
3,56 E . J . 106
.
S.γ
l2
√
Trong đó:
l là độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ gần nhau l = 90 cm
E là modul đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, thanh dẫn bằng đồng
E=1,1.106 (Kg/cm2)
J là momen quán tính của tiết diện thanh dẫn đối với trục thẳng góc và
phương uốn ( J= Jyo-yo= 243 cm4 )
γ là khối lượng riêng của vật liệu làm thanh dẫn ( γ=8,93 g / cm3 ¿
S là tiết diện ngang của thanh dẫn ( S=2.10,10=20,2 cm2)
3,56 E . J . 106 3,56 1,1.10 6 . 290 . 106
f r= 2 .
= 2 .
=584,465 ( Hz )
S.γ
20,2.8,93
l
90
- Ta thấy tần số dao động riêng f r=584,465 ( Hz ) nằm ngoài khoảng (45-55)Hz
√
√
và (90-100)Hz nên điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động riêng được
thoả mãn.
Vậy thanh góp đã chọn thỏa mãn các điều kiện kiểm tra.
1.2. Chọn thanh dẫn từ đầu cực máy phát F1, F2, F3 đến thanh góp cấp
điện áp máy phát và từ đầu cực máy phát F4 đến máy biến áp B3:
1.2.1 Điều kiện chọn :
- Ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng, tiết diện hình máng
- Điều kiện chọn: Icp ≥ Icb = 3,969 kA
Tra phụ lục 10/trang 187/bảng 10.3_TLHD, ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng, có
tiết diện hình máng như hình 4.1, qt sơn và có thơng số như bảng sau:
Kích thước (mm)
H
10
0
b
c
r
Tiết
diện 1
cực
(mm2)
Momen trở kháng
Momen quá tính
3
(cm )
(cm4)
1 thanh
Hai
1 thanh
Hai
thanh
than
h
Wx-x Wy- Wyo- Jx-x Jy-y
yo
Jyoy
yo
22,2 4,51
48,6
111 14,5
243
45 4, 8 775
6
Bảng 4.4: Thông số thanh dẫn đầu cực máy phát.
Dòng
điện
cho
phép
cả 2
thanh
(A)
3620
1.2.2. Kiểm tra ổn định nhiệt:
- Kiểm tra ổn đinh nhiệt theo điều kiện tiết diện cho phép:
Schọn ≥ S min=
√BN
C
Trong đó: Schọn là tiết diện của thanh dẫn cần kiểm tra ổn định nhiệt.
Smin là tiết diện nhỏ nhất mà thanh dẫn có thể chịu đựng được khi
thanh dẫn
xảy ra ngắn mạch.
C là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm thanh dẫn, ta chọn thanh
C cu=171 A2s/ mm2
dẫn làm bằng đồng nên
Smin =
√ B N 5 ' = √ 133,296 . 103=67,517(m m2 )
C
171
Schọn=2. 775=1550 ( mm2 ) >67,517( mm 2)
Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt.
1.2.3. Kiểm tra ổn định động :
- Mỗi thanh dẫn hình máng gồm 2 thanh dẫn hình chữ U ghép lại với nhau,
nên ứng suất trong thanh dẫn gồm 2 phần δ1 và δ2. Ta có:
δtt = δ1 + δ2 (Kg/cm2)
Trong đó:
δ1 : là ứng suất do dòng điện giữa các pha tác động với nhau sinh ra.
δ2 : là ứng suất do dòng điện trong 2 thanh dẫn cùng pha tác động với
nhau sinh ra.
Xác định δ1:
Lực điện động giữa các pha sinh ra:
−2
F 1=1,8.10 .
l 1 (3)
.i
a xk
2
Trong đó:
i(3)
xk là dịng điện xung kích khi ngắn mạch 3 pha (kA) ( tại điểm
N5’)
a : là khoảng cách giữa các thanh dẫn, chọn a = 50 cm
l1 : là chiều dài của 1 nhịp thanh dẫn, chọn l1 = 100 cm
l
a
−2 100
2
. 90,605 =295,534 (Kg)
=> F 1=1,8.10−2 . 1 . i(3)
xk =1,8.10 .
2
50
Momen uốn tác dụng lên thanh dẫn khi số nhịp lớn hơn 2:
M 1=
F 1 .l 1 461,222 .100
=
=2955,336 ( Kg . cm )
10
10
Momen uốn của thanh dẫn:
W 1=Wyo− yo=48,6 cm3
Ứng suất trong thanh dẫn δ1 dưới tác động của momen uốn M1:
δ 1=
M 1 2655,336
2
=
=60,809 Kg/cm
W1
48,6
Xác định δ2:
Lực tác động trên 1 đơn vị chiều dài của thanh dẫn (1cm).
1
F 2=0,51.10−2 . . i (xk3 ) (Kg)
h
2
Trong đó:
h : là chiều cao thanh dẫn ( h= 10 cm)
−2 1 ( 3 )
−2 1
2
=> f 2=0,51. 10 . h . i xk =0,51.10 . 10 . 90,605 =4,187 ( Kg )
- Để ứng suất giảm trên thanh dẫn người ta đặt các miếng đệm cách nhau 1
khoảng l2 trong khoảng giữa 2 sứ liền kề nhau của 1 pha. Lực tác động lênđoạn
thanh dẫn giữa 2 miếng đệm liên tiếp có chiều dài l2.
F2= f2.I2
2
- Momen uốn tác dụng lên thanh dẫn:
M 2=
F2 .l 2 f 2 . l 2
=
( Kg . cm)
12
12
- Momen chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn:
W 2=Wy− y=4,51cm3
- Ứng suất trong vật liệu thanh dẫn do f2 sinh ra:
δ 2=
M 2 f 2 . l 22 4,187.1002
2
=
=
=773,6 Kg/cm
W 2 12.W 2
12.4,51
- Điều kiện ổn định động của thanh dẫn là:
δtt = δ1 + δ2 = 60,809 + 773,6 = 834,409 ≤ δcp
Trong đó :
δcp : là ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn.
Đối với đồng δcp= 1400 Kg/cm2
=> δ2 ≤ δcp - δ1
- Khoảng cách lớn nhất giữa 2 miếng đệm:
f 2 . l22
( δ cp−δ 1 ) .12 .W 2
≤ δ cp−δ 1=¿ l 2 ≤
=l 2 max
12W 2
f2
√
(
)
=> l 2 max = 1400−60,809 .12 . 4,51 =131,568 cm
√
4,187
Ta lấy l2max= 131,568cm > l1= 100 cm
Vậy ta cần đặt thêm miếng đệm vào giữa 2 sứ mà vẫn đảm bảo điều kiện ổn
định động.
1.2.4. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn có xét đến dao động:
- Tần số riêng của thanh dẫn có hình dáng bất kì được xác định như sau:
f r=
3,56 E . J . 106
.
S.γ
l2
√
Trong đó:
l là độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ gần nhau l =90 cm
E là modul đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, thanh dẫn bằng đồng
E=1,1.106 (Kg/cm2)
J là momen quán tính của tiết diện thanh dẫn đối với trục thẳng góc và
phương uốn ( J= Jyo-yo= 243 cm4 )
γ là khối lượng riêng của vật liệu làm thanh dẫn ( γ=8,93 g / cm3 ¿
S là tiết diện ngang của thanh dẫn ( S=2.7,75=15,5 cm2)
3,56 E . J . 106 3,56 1,1.10 6 .243 . 106
.
= 2 .
=610,763 ( Hz )
S.γ
15,5.8,93
l2
90
- Ta thấy tần số dao động riêng f r=610,763 ( Hz ) nằm ngoài khoảng (45-55)Hz
f r=
√
√
và (90-100)Hz nên điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động riêng được
thoả mãn.
Vậy thanh góp đã chọn thỏa mãn các điều kiện kiểm tra.
1.3. Chọn thanh dẫn từ thanh góp cấp điện áp máy phát đến hạ áp máy
biến áp liên lạc B1, B2 :
1.3.1 Điều kiện chọn :
- Ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng, tiết diện hình máng
- Điều kiện chọn: Icp ≥ Icb = 4,124 kA
Tra phụ lục 10/trang 187/bảng 10.3_TLHD, ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng, có
tiết diện hình máng như hình 4.1, qt sơn và có thơng số như bảng sau:
Kích thước
(mm)
Tiết
diện 1
Momen trở kháng
(cm3)
Momen q tính
(cm4)
Dịng
điện
H
b
c
r
cực
(mm2)
1 thanh
Wx-x Wyy
10
0
45 6
8
1010
27
Hai
1 thanh
thanh
Wyo- Jx-x Jy-y
yo
5,9
58
135
18,5
Hai
than
h
Jyoyo
290
cho
phép
cả 2
thanh
(A)
4300
Bảng 4.4: Thông số thanh dẫn đầu cực máy phát.
1.3.2. Kiểm tra ổn định nhiệt:
- Kiểm tra ổn đinh nhiệt theo điều kiện tiết diện cho phép:
Schọn ≥ S min=
√BN
C
Trong đó: Schọn là tiết diện của thanh dẫn cần kiểm tra ổn định nhiệt.
Smin là tiết diện nhỏ nhất mà thanh dẫn có thể chịu đựng được khi
thanh dẫn
xảy ra ngắn mạch.
C là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm thanh dẫn, ta chọn thanh
C cu=171 A2s/ mm2
dẫn làm bằng đồng nên
Smin =
√ B N 3 = √119,724 .103 =63,987(m m2)
C
171
Schọn=2. 1010=2020 ( mm2 ) >63,987( mm2)
Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt.
1.3.3. Kiểm tra ổn định động :
- Mỗi thanh dẫn hình máng gồm 2 thanh dẫn hình chữ U ghép lại với nhau,
nên ứng suất trong thanh dẫn gồm 2 phần δ1 và δ2. Ta có:
δtt = δ1 + δ2 (Kg/cm2)
Trong đó:
δ1 : là ứng suất do dòng điện giữa các pha tác động với nhau sinh ra.
δ2 : là ứng suất do dòng điện trong 2 thanh dẫn cùng pha tác động với
nhau sinh ra.
Xác định δ1:
Lực điện động giữa các pha sinh ra:
−2
F 1=1,8.10 .
l 1 (3)
.i
a xk
2
Trong đó:
i(3)
xk là dịng điện xung kích khi ngắn mạch 3 pha (kA) ( tại điểm
N3)
a : là khoảng cách giữa các thanh dẫn, chọn a = 50 cm
l1 : là chiều dài của 1 nhịp thanh dẫn, chọn l1 = 100 cm
l
a
−2 100
2
. 61,766 =137,341(Kg)
=> F 1=1,8.10−2 . 1 . i(3)
xk =1,8.10 .
2
50
Momen uốn tác dụng lên thanh dẫn khi số nhịp lớn hơn 2:
M 1=
F 1 .l 1 137,341.100
=
=1373,414 ( Kg . cm )
10
10
Momen uốn của thanh dẫn:
W 1=Wyo− yo=58 cm 3
Ứng suất trong thanh dẫn δ1 dưới tác động của momen uốn M1:
δ 1=
M 1 1373,414
=
=23,68 Kg/cm2
W1
58
Xác định δ2:
Lực tác động trên 1 đơn vị chiều dài của thanh dẫn (1cm).
1
F 2=0,51.10−2 . . i (xk3 ) (Kg)
h
2
Trong đó:
h : là chiều cao thanh dẫn ( h= 10 cm)
−2 1 ( 3 )
−2 1
2
=> f 2=0,51. 10 . h . i xk =0,51.10 . 10 . 61,766 =1,946 ( Kg )
2
- Để ứng suất giảm trên thanh dẫn người ta đặt các miếng đệm cách nhau 1
khoảng l2 trong khoảng giữa 2 sứ liền kề nhau của 1 pha. Lực tác động lênđoạn
thanh dẫn giữa 2 miếng đệm liên tiếp có chiều dài l2.
F2= f2.I2
- Momen uốn tác dụng lên thanh dẫn:
F2 .l 2 f 2 . l 2
M 2=
=
( Kg . cm)
12
12
- Momen chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn:
W 2=Wy− y=5,9 cm 3
- Ứng suất trong vật liệu thanh dẫn do f2 sinh ra:
M 2 f 2 . l 22 1,946. 1002
δ 2=
=
=
=274,812 Kg/cm2
W 2 12.W 2
12.5,9
- Điều kiện ổn định động của thanh dẫn là:
δtt = δ1 + δ2 = 23,68 + 2 74,812=298,492 ≤ δcp
Trong đó :
δcp : là ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn.
Đối với đồng δcp= 1400 Kg/cm2
=> δ2 ≤ δcp - δ1
- Khoảng cách lớn nhất giữa 2 miếng đệm:
2
f .l
( δ cp−δ 1 ) .12 .W 2
=l 2 max
2 2 ≤ δ cp−δ 1=¿ l2 ≤
12W 2
f2
√
(
)
=> l 2 max = 1400−23,68 .12 .5,9 =223,772cm
√
1,946
Ta lấy l2max= 223,772 cm > l1= 100 cm
Vậy ta không cần đặt thêm miếng đệm vào giữa 2 sứ mà vẫn đảm bảo điều
kiện ổn định động.
1.3.4. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn có xét đến dao động:
- Tần số riêng của thanh dẫn có hình dáng bất kì được xác định như sau:
f r=
3,56 E . J . 106
.
S.γ
l2
√
Trong đó:
l là độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ gần nhau l =90 cm
E là modul đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, thanh dẫn bằng đồng
E=1,1.106 (Kg/cm2)
J là momen quán tính của tiết diện thanh dẫn đối với trục thẳng góc và
phương uốn ( J= Jyo-yo= 290 cm4 )
γ là khối lượng riêng của vật liệu làm thanh dẫn ( γ=8,93 g / cm3 ¿
S là tiết diện ngang của thanh dẫn ( S=2.10,2=20,2 cm2)
3,56 E . J . 106 3,56 1,1.10 6 .290 . 106
.
= 2 .
=584,465 ( Hz )
S.γ
20,2.8,93
l2
90
- Ta thấy tần số dao động riêng f r=584,465 ( Hz ) nằm ngoài khoảng (45-55)Hz
√
f r=
√
và (90-100)Hz nên điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động riêng được
thoả mãn.
Vậy thanh góp đã chọn thỏa mãn các điều kiện kiểm tra.
2. Chọn thanh dẫn mềm đặt cho đoạn ngoài trời:
2.1. Chọn tiết diện:
Điều kiện chọn: Icp ≥ Ilvcb = 4,124 kA
Ta chọn bộ dây dẫn mềm bằng nhơm có các thơng số sau:
+ 6 dây dẫn AC-400/22 có dịng cho phép 1 dây là: Icp1 = 835 A
+ Dòng cho phép của bộ dây là: Icp∑ = 6.835 = 5010 A
2.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch:
-Điều kiện :
Ta có:
Schọn ≥ S min=
√BN
C
BN =B N 3=119,724 (k A2 . s)
C Al =88A2s mm2
Smin =
√ B N 3 = √119,724 .103 =124,339(mm2 )
C
Do đó:
88
Schọn=6.400=2400 ( m m2 ) >124,339(mm 2)
Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch
2.3. Kiểm tra ổn định động :
- Đối với các thiết bị phân phối ngoài trời khoảng cách giữa các pha lớn nên
lực động điện bé nên không cần kiểm tra ổn định động.
IV. Chọn sứ:
- Sứ được chọn dùng để giữ các dây dẫn trần. Do đó sứ phải chịu được điện áp
lớn nhất có thể đặt lên dây dẫn, phải chịu được tác động và nhiệt của dòng điện
khi làm việc lâu dài cũng như khi ngắn mạch. Đồng thời chịu được tác động
của môi trường làm việc.
1. Chọn sứ đỡ cho các thanh dẫn cứng:
- Sứ đỡ được chọn theo các điều kiện sau:
+ Vị trí đặt : Đặt trong nhà hay ngoài trời
+ Loại sứ : Sứ đỡ, sứ xuyên, sứ treo
+ Điện áp : UđmS ≥ Uđm mạng
+ Kiểm tra điều kiện ổn định động:
Ftt ≤ Fcp = 0,6. Fphá
Trong đó:
Fcp
: Lực cho phép tác động lên đầu sứ (Kg)
Fphá
: Lực phá hoại định mức (Kg)
Ftt
: Lực tính tốn đẳng trị qui đổi về đầu sứ.
Với :
F tt =F 1 .
H'
=F 1 .
H
H+
h
2
H
F 1 : Là lực tính tốn trên khoảng vượt của thanh dẫn (Kg).
1.1. Chọn sứ đỡ thanh góp cấp điện áp máy phát:
- Ta có : F 1=61,256 Kg
h= 100 (mm)
