Chuong 7 lua chon cac phan tu trong he thong CCD

KHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ ViỄN THÔNG
BM. ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Chương 7:
LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ
TRONG HỆ THỐNG CCĐ
Giảng viên: ThS. Phùng Đức Bảo Châu


Nội dung
1. Những điều kiện chung để lựa chọn
2. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì
3. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly và cầu dao
4. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện
5. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải
6. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện có điện áp đến 1000V
7. Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn dây cáp
8. Lựa chọn sứ cách điện
9. Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng BI và máy biến áp BU
10. Bài toán áp dụng


1. Những điều kiện chung để lựa chọn
1. 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: Uđm, Iđm


Quá tải: > Uđm, Iđm

Sự cố (NM): >> Iđm → 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.
U đm.TB ≥ U đm.m
1. 2. Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB:
(1)

a. Điều kiện để PT, TB đảm bảo làm việc bt và qt:  I đm.TB ≥ I lv.max


 Đối với đd lv //: Ilvmax = 2Ibt= 2Icp (tức là tính khi 1 đd bị đứt);
 Đối với mạch MBA: Ilvmax = kqtmaxIbt=kqtmaxIđmBA(thg kqtmax= 1,4 );
 Đối với mạch MPĐ: Ilvmax = kqtmaxIbt= 1,05Iđm


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:
Iđ.đm ≥ ixk
(2)


Điều kiện ổn định nhiệt:

I nh.dm ≥ I ∞

tqd
tnh.dm

(3)

(Với tqd = tN)

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 Iđm ≥ 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:


2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
2.1. Lựa chọn MCĐ
TT

Các đại lượng chọn và kiểm tra

Công thức chọn và kiểm tra

1

Điện áp định mức, UđmMC (kV)

UđmMC ≥ Uđm.m

2

Dòng điện định mức, IđmMC (A)

IđmMC ≥ Ilv.max

3

Dòng điện cắt định mức, IC.đm (kA)

4

Công suất cắt định mức, SC.đm (MVA)

5

Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA)

6

12/20/16

Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)

IC.đm ≥ IN
SC.đmMC ≥ SN
Iđ.đm ≥ ixk

I nh.dm ≥ I ∞

tqd
t nh.dm

5


2.2. Lựa chọn MC phụ tải
TT

Các đại lượng chọn và kiểm tra

Công thức chọn và kiểm tra

1

Điện áp định mức, UđmMC (kV)

UđmMC ≥ Uđm.m

2

Dòng điện định mức, IđmMC (A)

IđmMC ≥ Ilv.max

3

Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA)

4

Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)

Iđ.đm ≥ ixk

I nh.dm ≥ I ∞

tqd
t nh.dm

IđmCC ≥ Ilv.max

5

Dòng điện định mức của CC, IđmCC (A)

6

Dòng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A)

IC.đmCC ≥ IN

7

Công suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A)

SC.đmCC ≥ SN

12/20/16

6


2.3. Lựa chọn DCL
TT

Các đại lượng chọn và kiểm tra

Công thức chọn và kiểm tra

1

Điện áp định mức, UđmDCL (kV)

UđmDCL ≥ Uđm.m

2

Dòng điện định mức, IđmDCL (A)

IđmDCL ≥ Ilv.max

3

Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA)

4

Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)

Iđ.đm ≥ ixk

I nh.dm ≥ I ∞

tqd
tnh.dm

2.4. Lựa chọn CC cao áp
TT

Các đại lượng chọn và kiểm tra

Công thức chọn và kiểm tra

1

Điện áp định mức, UđmCC (kV)

UđmCC ≥ Uđm.m

2

Dòng điện định mức, IđmCC (A)

IđmCC ≥ Ilv.max

3

Dòng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A)

IC.đmCC ≥ IN

4

Công suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A)

SC.đmCC ≥ SN

12/20/16

7


3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
3.1. Lựa chọn MBA điện lực
 Đối với TBA có 1 máy:
 Đối với TBA có 2 máy:

khcSđmB ≥ Stt

khckqtmaxSđmB ≥ Stt

Trong đó:
SđmB - công suất đm của MBA, (nhà chế tạo cho);
Stt - công suất tính toán (công suất lớn nhất của phụ tải).
kqtmax - hệ số quá tải lớn nhất của MBA, kqtmax = 1,4
(quá tải không quá 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày không quá 6 giờ).
θ −θ2
Hệ số hiệu chỉnh giữa mt chế tạo và sử dụng

k hc = 1 − 1
100

(chỉ sử dụng khc nếu MBA ngoại nhập)

θ1 , θ 2

- nhiệt độ môi trường sử dụng và nhiệt độ chế tạo ( 0C)

Ví dụ: Hà nội nhiệt độ trung bình 240C;
Mátcơva nhiệt độ trung bình 50C;
Thì: k = 1 − θ1 − θ 2 = 0,81
hc
100


3.2. Lựa chọn MBA đo lường

a. Máy biến dòng điện (BI)
TT

Các đại lượng chọn và kiểm tra

1

Điện áp sơ cấp định mức, Uđm.BI (kV)

2

Dòng điện sơ cấp định mức, I1đm.BI (A)

3

Phụ tải cuộn dây thứ cấp, S2đm.BI, (VA)

4

Hệ số ổn định động, kđ

5

12/20/16

Hệ số ổn định nhiệt, knh

Công thức chọn và kiểm tra
Uđm.BI ≥ Uđm.m

I 1 đm. BI ≥

I lv.max
1,2

S2đm.BI ≥ S2tt
i xk
kđ ≥
2 I 1dm. BI

k nh ≥

I ∞ . t qd
I 1dm. BI t nh.dm

9


b. Máy biến điện áp (BU)

TT

Các đại lượng chọn và kiểm tra

Công thức chọn và kiểm tra

1

Điện áp sơ cấp định mức, Uđm.BU (kV)

Uđm.BU ≥ Uđm.m

2

Phụ tải 1 pha thứ cấp, S2đm.BI, (VA)

S2đm.pha ≥ S2tt.pha

3

Sai số cho phép, N%

N % ≥ [ N %]

[ N%]
12/20/16

- sai số tiêu chuẩn.
10


4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
motor control

Lưới điện hạ áp
Cách
Cáchlyly

Cách
Cáchlyly

Đóng
Đóngcắt
cắt

Đóng
Đóngcắt
cắt

ơ
ơ vệ
Bảo

vệngắn
ngắnmạch
mạch
-c-Bảo
c
n
ệện
i
ĐĐi
Bảo
Bảovệ
vệquá
quátải
tải

Điều
Điềukhiển
khiểncông
côngsuất
suất

12/20/16

Bảo
vệ ngắn mạch
Bảo
ửử vệ ngắn mạch
t
ệệnn t
i

ĐĐi
Khởi động
Điều khiển với
mềm
biến tần

11


motor starter

Switch
(cầu dao)

Cầu dao
tải

Côngtắctơ

Rơ le
nhiệt

Áptômát
kiểu
từ điện

Áptômát Thiết bị
kiểu
tích hợp
từ nhiệt

Cách ly
Đóng cắt
Ngắn mạch
Quá tải
Điều khiển

12/20/16

12









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.

12/20/16

13


4.1. Chọn ATM:

BI

TT

Các đại lượng chọn và kiểm tra

Công thức chọn và kiểm tra

1

Điện áp định mức, UđmATM (V)

UđmATM ≥ Uđm.m

2

Dòng điện định mức, IđmATM (A)

IđmATM ≥ Ilv.max

3

Dòng điện cắt định mức, IC.đm (kA)

IC.đm ≥ IN

Quá tải: chỉnh định
12/20/16

14


4.2. Chọn cầu chì:

a. Đối với CC dùng cho mạng điện chiếu sáng:
TT

Các đại lượng chọn và kiểm tra

1

Điện áp định mức, UđmCC (V)

2

Dòng điện định mức, IđmCC (A)

12/20/16

Công thức chọn và kiểm tra

UđmCC ≥ Uđm.m
IđmCC ≥ Ilv.max= Itt

15


b. i vi CC dựng cho mng in cụng nghip:
Nu BV cho 1 ng c:
TT
1
2

Các đại lợng chọn và kiểm tra
Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)
Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)

Công thức chọn và kiểm tra
Iđm.CC Itt = ktIđm.đC

I mm
K mm I dm.DC
Iđm.CC
=



Trong đó:
kt - hệ số ti của động cơ, nếu không biết lấy kt = 1;
Pdm.DC
Iđm.đC- dòng điện định mức của động cơ,

Iđm.đC =
3U dm cos dm
Uđm- điện áp dây định mức, Uđm = 380V;
Cosđm - hệ số công suất định mức của đ.cơ, thờng Cosđm = 0,8;
- hiệu suất của đcơ, thờng = 0.8-0,95 (có thể lấy = 1);
Kmm - hệ số mở máy đ.cơ (nhà chế tạo cho), thờng Kmm = 5; 6; 7;
- hệ số phụ thuộc vào điều kiện khởi động của đ.cơ, lấy nh sau:
Với đ.cơ mở máy nhẹ (hoặc không ti) nh máy bơm, máy cắt gọt kim loại = 2,5;
Với động cơ mở máy nặng (có ti) nh cần cẩu, cần trục, máy nâng =1,6;
12/20/16

16


b. i vi CC dựng cho mng in cụng nghip:
Nu BV cho nhiu ng c:

TT

Các đại lợng chọn và kiểm tra

Công thức chọn và
kiểm tra
n

1

Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)

Iđm.CC

k ti .I dm.DCi
i=2

n 1

I mm max + k ti I dm.DCi

2

12/20/16

Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)

Iđm.CC

i=2



17


5. CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP
5.1. 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.
1) Điều kiện chọn tiết diện:

I max I tt
Fkt ≥

=
j kt
j kt
Jkt, A/mm2

Loại dây dẫn

Tmax ≤ 3000h

Tmax = 3000-5000h

Tmax > 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

2) Kiểm tra:

 Tổn thất điện áp:
 Phát nóng:

∆U =

∑ PR + ∑ QX
U đm

≤ ∆U cp

Isc ≤ Icp

Ngoài ra, đối với cáp bắt buộc phải kiểm tra thêm điều kiện ổn định nhiệt:

Fch ≥ α.I ∞ t qd

α - hệ số nhiệt độ, αcu = 6 và αAl = 11;

12/20/16

tqđ = (0,5-1)s

18


5.2. 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:

∆U =

n

n

i =1

i =1

r0 ∑ Pi .li + x0 ∑ Qi .li
U dm

1 n
( Pi .Ri + Qi . X i ) = ∆U R + ∆U X
=
∑
U dm i =1

Nhận thấy, r0 và x0 đều phụ thuộc vào tiết diện F, do đó ta có thể chọn tiết diện
bằng cách chọn điện kháng x0 (vì x0 = 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 x0
-

Đối với dây hạ áp: Chọn x0 = 0,35Ω/km

-

Đối với dây TA áp: Chọn x0 = 0,38Ω/km (với 10÷22kV);
x0 = 0,4Ω/km (với 35kV)
n

B2. Từ x0 đã chọn, xác định được:

∆U X =
12/20/16

x0 ∑ Qi .li
i =1

U dm
19


2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép

B3. Từ ∆Ucp xác định được ∆UR:
∆UR = ∆Ucp - ∆UX
B4. Xác định tiết diện dây dẫn cần chọn:
n

∆U R =

r0 ∑ Pi .li
i =1

U dm

n

⇒F=

∑ P .l
i =1

i

i

γ∆U RU dm

γ - điện dẫn suất, ví dụ: γ Al = 32m / Ωmm 2
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:

∆U =
-

n

n

i =1

i =1

r0 ∑ Pi .li + x0 ∑ Qi .li
U dm

1 n
( Pi .Ri + Qi . X i ) ≤ ∆U cp
=
∑
U dm i =1

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.

12/20/16

20


5.3. Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép
PP này dùng để chọn tiết diện dây dẫn lới hạ áp công nghiệp và sinh
hoạt đô thị.
Trình tự các bớc chọn tiết diện theo phơng pháp này nh sau:
- Bớc 1: Xác định dòng điện tính toán mà đờng dây phải tải Itt;
- Bớc 2: Lựa chọn loại dây, tiết diện dây theo biểu thức:
k1k2Icp Itt
Trong đó: k1- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với môi trờng đặt dây, cáp;
k2- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lợng dây hoặc cáp đi chung một
rãnh; k1 và k2 tra trong phụ lục.
Icp- dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định chọn

(tra bảng)

12/20/16

21


3. Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép
- Bớc 3: Kiểm tra lại:
* Theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ:
+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì: k k I I dc
1

2 cp



(Đối với mạch độnh lực = 3; còn mạch ánh sáng sinh hoạt = 0,3)
+ Nếu bảo vệ bằng ATM:

I kddt
k 1 k 2 I cp
;
4,5

I kdnh
k 1 k 2 I cp
1,5

Ikddt - dòng điện khởi động điện từ của ATM (dòng chỉnh định cắt ngắn

mạch)
Ikdnh - dòng điện khởi động nhiệt của ATM (dòng chỉnh định cắt quá
tải của rơ le nhiệt)
12/20/16

22


3. Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép

* Theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:
Fch .I t qd

Trong đó:
-hệ số phụ thuộc vật liệu làm dd, cu = 6; Al = 11
tqđ = tN = (0,5-1)s
* Theo điều kiện tổn thất điện áp:
Umax Ucp = 5%Uđm

12/20/16

23


6. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI)
TT

Các đại lượng chọn và kiểm tra

Công thức chọn và kiểm tra

1

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, Icp (A)

k1k2Icp ≥ Ilv.max

2

Khả năng ổn định động, σcp (kG/cm2)

3

Khả năng ổn định nhiệt, F (mm2)

σcp ≥ σtt

F ≥ αI ∞ t qd

Trong đó: k1 – hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào việc đặt thanh dẫn.
+ Đặt đứng:
k1 = 1;
+ Đặt nằm ngang:k1 = 0,95.
k2 – 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: αCu = 6; αAl = 11.
σcp - ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn
(σcp.Cu= 1400 kG/cm2; σcp Al= 700 kG/cm2; σcp Fe= 1600 kG/cm2).
12/20/16

24


6. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI)

σtt - ứng suất tính toán (kG/cm2): suất hiện khi có lực điện động của dòng NM:

σ tt =

M
, kG / cm 2
¦W

, M - mô men uốn tính toán,

+ Khi thanh dẫn có từ 3 nhịp trở lên:

M=

Ftt .l
, kGcm
10

+ Khi thanh dẫn có 2 nhịp:

Ftt .l
M=
, kGcm
8
l

Ftt = 1,76.10 − 2. i xk2 , kG
a

A

a

B
a
C

l
Hệ thanh dẫn 3 pha

ixk- dòng điện ngắn mạch xung kích 3 pha, kA
l - khoảng cách giữa các sứ trong một pha (chiều dài một nhịp thanh cái), cm;
a - khoảng cách giữa các pha, cm;
W - mô men chống uốn của TC, cm3 tính được dựa vào hình dáng thanh góp:
12/20/16

25