Bai giang cung cap dien

CUNG CẤP ĐIỆN 2
GV: Nguyễn Quang Thuấn

10/29/2013

1


Nội dung môn học
CHƢƠNG

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

10/29/2013

2


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
10/29/2013

3


Chƣơng 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 thƣờng: 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 đƣợc
trong thời gian tồn tại sự cố này.
Bởi vậy các PT, TB đƣa vào làm việc cần phải đƣợc lựa chọn thảo
mãn đồng thời 3 điều kiện trên.
U đm.TB  U đm.m
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
10/29/2013

4


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:
Iđ.đm ≥ ixk
(2)
 Điều kiện ổn định nhiệt:

I nh.dm  I 

tqd
tnh.dm

(3)

(Với tqd = tN)

Lƣu 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:
BN
Sch  S min 
(mm 2 )
C
10/29/2013

5


7.2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
1. Lựa chọn MCĐ
Các đại lượng chọn và kiểm tra

TT

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

Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)

10/29/2013

IC.đm  IN
SC.đmMC  SN
Iđ.đm  ixk

I nh.dm  I 

tqd
tnh.dm

6

7.2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
2. Lựa chọn MC phụ tải
Các đại lượng chọn và kiểm tra

TT

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)

Iđ.đm  ixk

I nh.dm  I 

tqd

4

Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)

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

10/29/2013

tnh.dm

IđmCC  Ilv.max

7

3. Lựa chọn DCL
Các đại lượng chọn và kiểm tra

TT

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

4. Lựa chọn CC cao áp
Các đại lượng chọn và kiểm tra

TT

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

10/29/2013

8


7.3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
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).

k hc  1 

1   2

Hệ số hiệu chỉnh giữa mt chế tạo và sử dụng (chỉ sử dụng
khc nếu MBA ngoại nhập)

1 ,  2 - nhiệt độ môi trƣờng sử dụng và nhiệt độ chế tạo (0C)

100

Ví dụ: Hà nội nhiệt độ trung bình 240C;
Mátcơva nhiệt độ trung bình 50C;
Thì:
1   2

khc  1 

10/29/2013

100

 0,81

9


7.3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2. Lựa chọn MBA đo lƣờng
a. Máy biến dòng điện (BI)
Các đại lượng chọn và kiểm tra

TT

Công thức chọn và kiểm tra

1

Điện áp sơ cấp định mức, Uđm.BI (kV)

Uđm.BI  Uđm.m

2

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

I 1 đm. BI 

3

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

S2đm.BI  S2tt

4

Hệ số ổn định động, kđ

kđ 

5

Hệ số ổn định nhiệt, knh

10/29/2013

k nh 

I lv.max
1,2

i xk
2 I 1dm. BI

I  . t qd
I 1dm. BI t nh.dm

10


2. Lựa chọn MBA đo lƣờng
b. Máy biến điện áp (BU)
Các đại lượng chọn và kiểm tra

TT

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% - sai số tiêu chuẩn.

10/29/2013

11


7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
motor control

Lƣới điện hạ áp
Cách ly

Cách ly

Đóng cắt

Đóng cắt

Bảo vệ ngắn mạch

Bảo vệ ngắn mạch

Bảo vệ quá tải

Điều khiển công suất

10/29/2013

Khởi động
mềm

Điều khiển với
biến tần

12


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

10/29/2013

13


7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
 Các khí cụ ở mạng điện hạ áp nhƣ áptômát, côngtắctơ, cầu dao,
cầu chì,....đƣợc 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 lƣu 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.

10/29/2013

14


7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
1. Chọn ATM:

BI

Các đại lượng chọn và kiểm tra

TT

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
10/29/2013

15


7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
2. Chọn cầu chì:

a. Đối với CC dùng cho mạng điện chiếu sáng:
Các đại lượng chọn và kiểm tra

TT
1

Điện áp định mức, UđmCC (V)

2

Dòng điện định mức, IđmCC (A)

10/29/2013

Công thức chọn và kiểm tra

UđmCC  Uđm.m
IđmCC  Ilv.max= Itt

16


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

TT

Các đại lợng chọn và kiểm tra

1

Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)

2

Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)

Công thức chọn và kiểm tra

Iđm.CC Itt = ktIđm.đC
Iđm.CC

I mm
K mm I dm.DC
=

Trong đó:
Pdm.DC
kt - hệ số ti của động cơ, nếu không biết lấy kt = 1;
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;
10/29/2013
17


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
i2

n 1

2

10/29/2013

Dòng điện định mức, Iđm.CC (A)

Iđm.CC

I mm max k ti I dm.DCi
i2



18


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.

I max I tt
Fkt 

jkt
jkt

1) Điều kiện chọn tiết diện:

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:
PR   QX
U  
 U cp
 Tổn thất điện áp:
U đm
 Phát nóng:
Isc ≤ Icp
Ngoài ra, đối với cáp bắt buộc phải kiểm tra thêm điều kiện ổn định nhiệt:

Fch  .I  t qd

α - hệ số nhiệt độ, αcu = 6 và αAl = 11;
10/29/2013

tqđ = (0,5-1)s
19


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
phƣơng (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 bƣớc chọn tiết điện dd theo phƣơng pháp này làm nhƣ 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)
B2. Từ x0 đã chọn, xác định đƣợc:
n

U X 
10/29/2013

x0  Qi .li
i 1

U dm
20


2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép
B3. Từ ∆Ucp xác định đƣợc ∆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

U RU dm

 - điện dẫn suất, ví dụ:  Al  32 m / mm 2

Từ F tính đƣợc, 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 đƣợc thỏa mãn thì dây dẫn chọn đạt yêu cầu;
Trƣờng hợp không thảo mãn, chọn dây dẫn có tiết diện lớn hơn 1 cấp,
rồi kiểm tra lại theo điều kiện trên.

10/29/2013

21

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)

10/29/2013

22


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:
I dc
+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì:

k 1 k 2 I cp



(Đối với mạch độnh lực = 3; còn mạch ánh sáng sinh hoạt = 0,3)

+ Nếu bảo vệ bằng ATM:

I kddt
k1k 2 I cp
;
4,5

I kdnh
k1k 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)
10/29/2013

23


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

10/29/2013

24


7.6. 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, cp (kG/cm2)

3

Khả năng ổn định nhiệt, F (mm2)

cp  tt

F  I  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 trƣờng
(tra trong sổ tay KTĐ khi nhiệt độ môi trƣờng khác với nhiệt độ TC).
 - hệ số phụ thuộc vật liệu làm thanh dẫn: Cu = 6; Al = 11.
cp - ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn
(cp.Cu= 1400 kG/cm2; cp Al= 700 kG/cm2; cp Fe= 1600 kG/cm2).
10/29/2013

25