CUNG CẤP ĐIỆN 2 - Nguyễn Quang Thuấn docx

06/28/14 1
CUNG CẤP ĐIỆN 2
GV: Nguyễn Quang Thuấn
06/28/14 2
Nội dung môn học
CHƯƠNG NỘI DUNG SỐ TIẾT
7 Lựa chọn các phần tử, thiết bị trong HTCCĐ 9
8 Bảo vệ rơle và tự động hóa HTCCĐ 6
9 Bảo vệ chống quá điện áp khí quyển 6
10 Nâng cao hệ số công suất 4
11 Kỹ thuật chiếu sáng 5
TN 15
Tổng số: 45
06/28/14 3
Tài liệu tham khảo
1. TS. Ngô Hồng Quang
Thiết kế cấp điện, NXBKHKT- 2006
2. TS. Ngô Hồng Quang
Lựa chọn các phần tử thiết bị từ 0,4-500kV,
NXBKHKT- 2005
3. TS. Trần Quang Khánh
Hệ thống cung cấp điện, NXKHKT HN 2005
4. GS. Nguyễn Công Hiền
Hệ thống cung cấp điện, NXKHKT HN 2004
06/28/14 4
Chương 7. LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ, THIẾT BỊ
TRONG HTCCĐ
7.1. KHÁI QUÁT CHUNG
1. Đặt vấn đề
Trong quá trình làm việc, các phần tử, thiết bị có thể phải chịu 3 chế độ làm
việc:


Bình thường: U
đm
, I
đm

Quá tải: > U
đm
, I
đm

Sự cố (NM): >> I
đm
→ Phải cắt phần tử, thiết bị bị sự cố ra khỏi nguồn càng
nhanh càng tốt. Tuy nhiên phải có thời gian → PT, TB phải chịu đựng được
trong thời gian tồn tại sự cố này.
Bởi vậy các PT, TB đưa vào làm việc cần phải được lựa chọn thảo
mãn đồng thời 3 điều kiện trên.
2. Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB:
a. Điều kiện để PT, TB đảm bảo làm việc bt và qt:
)1(
max




≥
≥
lvTBđm
mđmTBđm

II
UU

Đối với đd lv //: I
lvmax
= 2I
bt
= 2I
cp
(tức là tính khi 1 đd bị đứt);

Đối với mạch MBA: I
lvmax
= k
qtmax
I
bt
=k
qtmax
I
đmBA
(thg k
qtmax
= 1,4 );

Đối với mạch MPĐ: I
lvmax
= k
qtmax
I

bt
= 1,05I
đm

06/28/14 5
2. Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB:
b. Điều kiện để PT, TB đảm bảo chịu đựng được ở chế độ sự cố:
Dòng điện NM lớn → sinh ra lực điện và nhiệt lớn có thể phá
hỏng và đốt cháy phẫn dẫn/cách điện của PT, TBĐ. Do đó cần
kiểm tra theo 2 điều kiện:

Điều kiện ổn định động: I
đ.đm
≥ i
xk
(2)

Điều kiện ổn định nhiệt:
)3(
.
.
dmnh
qd
dmnh
t
t
II
∞
≥
(Với t

qd
= t
N
)
Lưu ý:
1) Đối với các PT, TB hạ áp (U ≤1000V) không cần kiểm tra ổn định động
2) Đối với PT, TB có I
đm
≥ 1000A, không cần kiểm tra ổn định nhiệt
3) Đối với dây dẫn và thanh dẫn, điều kiện ổn định nhiệt kiểm tra theo tiết
diện tối thiểu:
)( S
2
minch
mm
C
B
S
N
=≥
06/28/14 6
7.2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
1. Lựa chọn MCĐ
TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức, U
đmMC
(kV)
U
đmMC

≥ U
đm.m
2 Dòng điện định mức, I
đmMC
(A)
I
đmMC

≥ I
lv.max
3 Dòng điện cắt định mức, I
C.
đm
(kA)
I
C
.đm
≥ I
N
4 Công suất cắt định mức, S
C
.đm
(MVA)
S
C
.đmMC
≥ S
N
5 Dòng điện ôđđ định mức, I
đ

.đm
(kA)
I
đ
.đm
≥ i
xk
6 Dòng điện ôđn định mức, I
nh
.đm
(kA)
dmnh
qd
dmnh
t
t
II
.
. ∞
≥
06/28/14 7
7.2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức, U
đmMC
(kV)
U
đmMC

≥ U

đm
.m
2 Dòng điện định mức, I
đmMC
(A)
I
đmMC

≥ I
lv
.max
3 Dòng điện ôđđ định mức, I
đ.đm
(kA)
I
đ
.đm
≥ i
xk
4 Dòng điện ôđn định mức, I
nh
.đm
(kA)
5 Dòng điện định mức của CC, I
đmCC
(A)
I
đmCC

≥ I

lv
.max
6 Dòng điện cắt định mức của CC, I
C
.đmCC
(A)
I
C
.đmCC
≥ I
N
7 Công suất cắt định mức của CC, S
C
.đmCC
(A)
S
C
.đmCC
≥ S
N
2. Lựa chọn MC phụ tải
dmnh
qd
dmnh
t
t
II
.
. ∞
≥

06/28/14 8
TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức, U
đmDCL
(kV)
U
đmDCL

≥ U
đm
.m
2 Dòng điện định mức, I
đmDCL
(A)
I
đmDCL

≥ I
lv
.max
3 Dòng điện ôđđ định mức, I
đ
.đm
(kA)
I
đ
.đm
≥ i
xk
4 Dòng điện ôđn định mức, I

nh
.đm
(kA)
dmnh
qd
dmnh
t
t
II
.
. ∞
≥
3. Lựa chọn DCL
4. Lựa chọn CC cao áp
TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức, U
đmCC
(kV)
U
đmCC

≥ U
đm
.m
2 Dòng điện định mức, I
đmCC
(A)
I
đmCC

≥ I
lv
.max
3 Dòng điện cắt định mức của CC, I
C
.đmCC
(A)
I
C
.đmCC
≥ I
N
4 Công suất cắt định mức của CC, S
C
.đmCC
(A)
S
C
.đmCC
≥ S
N
06/28/14 9
7.3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
1. Lựa chọn MBA điện lực

Đối với TBA có 1 máy: k
hc
S
đmB
≥ S

tt


Đối với TBA có 2 máy: k
hc
k
qtmax
S
đmB
≥ S
tt
100
1
21
θθ
−
−=
hc
k
21
,
θθ
Ví dụ: Hà nội nhiệt độ trung bình 24
0
C;
Mátcơva nhiệt độ trung bình 5
0
C;
Thì:
- nhiệt độ môi trường sử dụng và nhiệt độ chế tạo (

0
C)
Hệ số hiệu chỉnh giữa mt chế tạo và sử dụng (chỉ sử dụng
k
hc
nếu MBA ngoại nhập)
81,0
100
1
21
=
−
−=
θθ
hc
k
Trong đó:
S
đmB
- công suất đm của MBA, (nhà chế tạo cho);
S
tt
- công suất tính toán (công suất lớn nhất của phụ tải).
k
qtmax
- hệ số quá tải lớn nhất của MBA, k
qtmax
= 1,4
(quá tải không quá 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày không quá 6 giờ).
06/28/14 10

7.3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2. Lựa chọn MBA đo lường
a. Máy biến dòng điện (BI)
1,2
I
lv.max
.1
≥
BIđm
I

BIdm
xk
đ
I
i
k
.1
2
≥
dmnhBIdm
qd
nh
tI
tI
k
1
.
∞
≥

TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp sơ cấp định mức, U
đm
.BI
(kV)
U
đm
.BI
≥ U
đm
.m
2 Dòng điện sơ cấp định mức, I
1đm.BI
(A)
3 Phụ tải cuộn dây thứ cấp, S
2đm.BI
, (VA)
S
2đm.BI
≥ S
2tt
4 Hệ số ổn định động, k
đ

5 Hệ số ổn định nhiệt, k
nh
06/28/14 11
2. Lựa chọn MBA đo lường
b. Máy biến điện áp (BU)
[ ]

%N
TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp sơ cấp định mức, U
đm
.BU
(kV)
U
đm
.BU
≥ U
đm.
m
2 Phụ tải 1 pha thứ cấp, S
2đm.BI
, (VA)
S
2đm.pha
≥ S
2tt.pha
3 Sai số cho phép, N%
- sai số tiêu chuẩn.
[ ]
%% NN
≥
06/28/14 12
7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
motor control
Lưới điện hạ áp
Cách ly
Cách ly

Đóng cắt
Đóng cắt
Bảo vệ ngắn mạch
Bảo vệ ngắn mạch
Bảo vệ quá tải
Bảo vệ quá tải
Điều khiển công suất
Điều khiển công suất
Khởi động
mềm
Điều khiển với
biến tần
Cách ly
Cách ly
Đóng cắt
Đóng cắt
Bảo vệ ngắn mạch
Bảo vệ ngắn mạch
Đ
i
ệ
n
-
c
ơ
Đ
i
ệ
n
-

c
ơ
Đ
i
ệ
n

t
ử




Đ
i
ệ
n

t
ử




06/28/14 13
motor starter
Switch
(cầu dao)
Cầu dao
tải

Công-
tắctơ
Rơ le
nhiệt
Áptômát
kiểu
từ điện
Áptômát
kiểu
từ nhiệt
Thiết bị
tích hợp
Cách ly
Đóng cắt
Ngắn mạch
Quá tải
Điều khiển
06/28/14 14
7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP

Các khí cụ ở mạng điện hạ áp như áptômát, côngtắctơ, cầu dao,
cầu chì, được lựa chọn theo điều kiện điện áp và dòng điện, kiểu
loại và hoàn cảnh làm việc không cần kiểm tra điều kiện ổn định
động và ổn định nhiệt do dòng ngắn mạch.

Riêng chọn áptômát và cầu chì cần lưu ý:

Đối với ATM: Phải kiểm tra khả năng cắt dòng điện ngắn mạch và
chỉnh định để cắt dòng điện quá tải;


Đối với CC: Phải phân biệt dùng cho mạng điện sinh hoạt, chiếu
sáng hay dùng trong mạng công nghiệp mà chọn cho đúng.
Sau đây, sẽ nêu cách chọn các thiết bị này.
06/28/14 15
7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
BI
1. Chọn ATM:
TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức, U
đmATM
(V)
U
đmATM

≥ U
đm.m
2 Dòng điện định mức, I
đmATM
(A)
I
đmATM

≥ I
lv.max
3 Dòng điện cắt định mức, I
C.
đm
(kA)
I
C

.đm
≥ I
N
Quá tải: chỉnh định
06/28/14 16
7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
2. Chọn cầu chì:
TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức, U
đmCC
(V)
U
đmCC

≥ U
đm.m
2 Dòng điện định mức, I
đmCC
(A)
I
đmCC

≥ I
lv.max
= I
tt
a. Đối với CC dùng cho mạng điện chiếu sáng:
06/28/14 17
2. Chn cu chỡ:
b. i vi CC dựng cho mng in cụng nghip:

TT Các đại lợng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1
Dòng điện định mức, I
đm.CC
(A) I
đm.CC
I
tt
= k
t
I
đm.đC
2
Dòng điện định mức, I
đm.CC
(A) I
đm.CC
=

mm
I

DC.dmmm
IK
Trong đó:

!"#$


%

&'!(#$%

)*+,
-


#$./ -


+*

./

+*+01234

5
6

7&289--5./6

1:;

'<=8->7.?

,@7&A2-B 5.&&CD-9

E1
,@7&B23 5.FGFH<&(

:
dmdm
DC.dm
cosU3
P


Nu BV cho 1 ng c:
06/28/14 18
b. i vi CC dựng cho mng in cụng nghip:

Nu BV cho nhiu ng c:

=
n
2i
DCi.dmti
I.k

+


=
1n
2i

DCi.dmtimaxmm
IkI

TT
Các đại lợng chọn và kiểm tra
Công thức chọn và kiểm tra
1 Dòng điện định mức, I
đm.CC
(A)
I
đm.CC

2 Dòng điện định mức, I
đm.CC
(A)
I
đm.CC

06/28/14 19
7.5. CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP
1. Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế
PP này chỉ dùng chọn tiết diện dd của các mạng điện cao áp.
Loại dây dẫn
J
kt
, A/mm
2
T
max
≤ 3000h T

max
= 3000-5000h T
max
> 5000h
A và AC
Cáp lõi đồng
Cáp lõi nhôm
1,3
3,5
1,6
1,1
3,1
1,4
1,0
2,7
1,2
kt
tt
kt
kt
j
I
j
I
F
=≥
max
1) Điều kiện chọn tiết diện:
2) Kiểm tra:


Tổn thất điện áp:

Phát nóng: I
sc
≤ I
cp
Ngoài ra, đối với cáp bắt buộc phải kiểm tra thêm điều kiện ổn định nhiệt:
α - hệ số nhiệt độ, α
cu
= 6 và α
Al
= 11; t
qđ
=

(0,5-1)s
cp
đm
U
U
QXPR
U ∆≤
+
=∆
∑∑
qdch
tI.F
∞
α≥
06/28/14 20

2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép

PP này dùng để chọn tiết diện dd ở mạng điện hạ áp và mạng điện địa
phương (U ≤ 35kV) chiều dài lớn.

Xuất phát từ công thức tính tổn thất điện áp:
( )
XR
n
i
iiii
dmdm
n
i
ii
n
i
ii
UUXQRP
UU
lQxlPr
U ∆+∆=+=
+
=∆
∑
∑∑
=
==
1
1

0
1
0

1

Nhận thấy, r
0
và x
0
đều phụ thuộc vào tiết diện F, do đó ta có thể chọn tiết diện
bằng cách chọn điện kháng x
0
(vì x
0
= 0,35÷0,45Ω/km - không thay đổi nhiều).
Các bước chọn tiết điện dd theo phương pháp này làm như sau:
B1. Chọn sơ bộ x
0

-
Đối với dây hạ áp: Chọn x
0
= 0,35Ω/km
-
Đối với dây TA áp: Chọn x
0
= 0,38Ω/km (với 10÷22kV); x
0
= 0,4Ω/km (với 35kV)

B2. Từ x
0
đã chọn, xác định được:
dm
n
i
ii
X
U
lQx
U
∑
=
=∆
1
0
.
06/28/14 21
2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép
B3. Từ ∆U
cp
xác định được ∆U
R
:
∆U
R
= ∆U
cp
- ∆U
X

B4. Xác định tiết diện dây dẫn cần chọn:
Từ F tính được, tra bảng phụ lục để chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất
B5. Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép:
-
Nếu điều kiện được thỏa mãn thì dây dẫn chọn đạt yêu cầu;
-
Trường hợp không thảo mãn, chọn dây dẫn có tiết diện lớn hơn 1 cấp,
rồi kiểm tra lại theo điều kiện trên.
dmR
n
i
ii
dm
n
i
ii
R
UU
lP
F
U
lPr
U
∆
=⇒=∆
∑∑
==
γ
11
0

- điện dẫn suất, ví dụ:
γ
2
/32 mmm
Al
Ω=
γ
( )
cp
n
i
iiii
dmdm
n
i
ii
n
i
ii
UXQRP
UU
lQxlPr
U ∆≤+=
+
=∆
∑
∑∑
=
==

1
1
0
1
0

1

06/28/14 22
PP này dùng để chọn tiết diện dây dẫn l'ới hạ áp công nghiệp và sinh
hoạt đô thị.
Trình tự các b'ớc chọn tiết diện theo ph'ơng pháp này nh' sau:
I.@? Xác định dòng điện tính toán mà đ'ờng dây phải tải I
tt
;
I.@E? Lựa chọn loại dây, tiết diện dây theo biểu thức:
k
1
k
2
I
cp
I
tt
Trong đó: k
1
- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với môi tr'ờng đặt dây, cáp;
k
2
- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số l'ợng dây hoặc cáp đi chung một

rãnh; k
1
và k
2
tra trong phụ lục.
I
cp
- dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định chọn
(tra bảng)
3. Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép
06/28/14 23
3. Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép
I.@)? Kiểm tra lại:
* Theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ:
+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì:


dc
cp21
I
Ikk
(Đối với mạch độnh lực = 3; còn mạch ánh sáng sinh hoạt = 0,3)
+ Nếu bảo vệ bằng ATM:
5,1
I
Ikk;
5,4
I
Ikk
kdnh

cp21
kddt
cp21

I
kddt
- dòng điện khởi động điện từ của ATM (dòng chỉnh định cắt
ngắn mạch)
I
kdnh
- dòng điện khởi động nhiệt của ATM (dòng chỉnh định cắt quá
tải của rơ le nhiệt)
06/28/14 24
* Theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:
3. Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép
qdch
tI.F


Trong đó:
-hệ số phụ thuộc vật liệu làm dd,
cu
= 6;
Al
= 11
t
qđ
= t
N
= (0,5-1)s

* Theo điều kiện tổn thất điện áp:
U
max
U
cp
= 5%U
đm
06/28/14 25
7.6. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI)
qd
tIF
∞
≥
α
TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra
1 Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, I
cp
(A)
k
1
k
2
I
cp

≥ I
lv
.max
2
Khả năng ổn định động, σ

cp
(kG/cm
2
) σ
cp

≥ σ
tt
3 Khả năng ổn định nhiệt, F (mm
2
)
Trong đó: k
1
– hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào việc đặt thanh dẫn.
+ Đặt đứng: k
1
= 1;
+ Đặt nằm ngang:k
1
= 0,95.
k
2
– Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường
(tra trong sổ tay KTĐ khi nhiệt độ môi trường khác với nhiệt độ TC).
α - hệ số phụ thuộc vật liệu làm thanh dẫn: α
Cu
= 6; α
Al
= 11.
σ

cp
- ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn
(σ
cp.Cu
= 1400 kG/cm
2
; σ
cp Al
= 700 kG/cm
2
; σ
cp Fe
= 1600 kG/cm
2
).