LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN

1 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁPChọn cộng suất của máy biến áp Công suất của MBA cần được chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm phải đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho hộ tiêu thụ

Trao đổi trực tuyến tại:

http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html

Bài 6 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG LƯỚI CUNG CẤP

ĐIỆN

1.Lựa chọn máy biến áp.

2.Lựa chọn máy cắt điện.

3.Lựa chọn cầu chì, dao cách ly 4.Lựa chọn áptômát.

5.Lựa chọn thanh góp.

6.Lựa chọn dây dẫn và cáp.

1 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Chọn cộng suất của máy biến áp

Công suất của MBA cần được chọn sao cho trong

điều kiện làm việc bình thường trạm phải đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho hộ tiêu thụ Ngoài ra trạm còn phải có dự trữ một lượng công suất để khi xáy ra sự cố một máy biến áp, những máy còn lại phải đảm cung cấp một lượng công suất cần

thiết tùy theo yêu cầu của hộ tiêu thụ Căn cứ vào những yêu cầu đó, công suất của MBA được chon theo những theo những công thức sau:

a Trong điều kiện làm việc bình thường

+) Trạm một máy:

trong đó:

Khi MBA được đặt ở môi trường khác với điều kiện nhiệt độ môi trường tiêu chuẩn thì công

suất định mức này phải là công suất sau khi đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ.

tt

+) Trạm n máy:

trong đó:

được đặt ở môi trường khác với điều kiện nhiệt độ môi trường tiêu chuẩn thì công suất định mức này phải la công suất sau khi đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ.

- Stt là công suất tính toán của trạm.

Trong trường hợp cần thiết cũng nên xét quá tải bình thường, đôi khi nhờ đó ta có thể chọn được máy có công suất nhỏ hơn, tiết kiệm được vốn đầu tư cũng như lợi về nhiều mặt khác.

b Trong trường hợp sự cố

Trong trường hợp sự cố một MBA đối với trạm đặt

nhiều MBA hoặc đường dây cung cấp điện cho một TBA bị sự cố thì các MBA còn lại hoặc trạm còn lại phải đảm bảo cung cấp điện phải đảm bảo cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải, hay những phụ tải quan

trọng của MBA hoặc TBA đó.

Đối với trạm có từ 2 MBA trở lên, dùng để cung cấp

điện cho phụ tải quan trọng, tính yêu cầu cung cấp

điện cao thì:

+) Đối với trạm có 2 máy:

co su dmBA

trong đó :

MBA.

đường cong, khi không có đường cong có thể

các máy trước khi sảy ra sự cố không quá 0,93, thời gian quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày không quá 6h.

+) Đối với trạm có n máy :

trong đó:

- SdmBAi là công suất định mức của MBA thứ i.

MBA.

đường cong, khi không có đường cong có thể lấy:

trước khi sảy ra sự cố không quá 0,93 thời gian quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày không quá 6h.

co su

1 n

1 i

2 LỰA CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN

Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt hoàn hảo nhất ứng dụng trong mạng điện cao áp, nó có thể thao tác trực tiếp hoặc điều khiển xa và chủ yếu là tự động hóa Máy cắt là phần tử chấp hành của bảo vệ rơ le Máy cắt có thể đóng cắt lặp lại dòng điện ngắn mạch.

Máy cắt làm việc tin cậy, nhưng có giá thành cao nên chỉ được dùng ở những nơi quan trọng Máy cắt có thể phân thành các loại như sau:

Theo phương pháp dập hồ quang máy cắt có thể phân thành:

- Máy cắt ít dầu, nhiều dầu.

Theo hoàn cảnh làm việc có thể phân thành:

- Máy cắt trong nhà.

- Máy cắt ngoài trời.

Một số máy cắt trong mạng điện thực tế

Một số máy cắt trong mạng điện thực tế

Các máy cắt điện được chọn theo điều kiện điện áp định mức, dòng điện định mức, kiểu loại, hình thức lắp đặt, phù hợp với các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật và được kiểm tra về ổn định lực điện động, ổn định nhiệt và khả năng cắt ở chế độ ngắn mạch.

odn

gt odn

t

t I

I  

TDL

N cat

4 Dòng điện ổn định nhiệt, kA Iodn

S catS" N

6 Công suất cắt khi có thiết bị tự động đóng lặp lại S cắt

S" N = U dm I" N

- Khi trong mạch có kháng điện đặt sau máy cắt, thì máy cắt có thể được kiểm tra theo dòng điện ngắn mạch ở phía sau kháng điện, tức là ứng với điều kiện dòng điện ngắn mạch

đã được hạn chế.

CHỌN MÁY CẮT PHỤ TẢI

Máy cắt phụ tải là một loại máy cắt đơn giản, cấu tạo gồm hai bộ phận hợp thành:

 Bộ phận đóng cắt có dập hồ quang đơn giản

Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải gồm các điều kiện (15) ở bảng chọn máy cắt ở trên.

Công suất cắt S cat trong điều kiện 5 kiểm tra cho công suất cắt của cầu chì.

3 CHỌN CẦU CHÌ VÀ DAO CÁCH LY

Cầu dao cách ly là một loại cầu dao cao áp đặc biệt, nó không có khả năng đóng cắt dòng điện phụ tải nhưng không thể thiếu được trong các mạng điện cao áp, đặc biệt là trong các trạm phân phối.

Ngoài chức năng chuyển mạch nó còn tác dụng quan trọng nữa là để cách ly các thiết bị điện khi đã cắt điện với mạng điện đang có điện.

Khi cắt cầu dao cách ly sẽ tạo ra khoảng cách lớn giữa hai phần má động không có điện và

má tĩnh có điện để đảm bảo an toàn cả về kỹ thuật và yếu tố tâm lý sao cho dễ trông thấy từ

xa giúp cho công nhân sửa chữa an tâm làm việc.

Ví dụ, với cấp điện áp tới 35kV cầu dao cách ly chỉ được phép cắt không tải những máy biến áp có công suất  750 kVA, với cấp điện áp 110 kV công suất máy biến áp lớn nhất có thể cắt không tải là 20MVA

Khi thao tác dao cách ly phải tuân thủ đúng quy trình quy phạm.

Trường hợp đóng cắt dao cách ly có dòng phụ tải sẽ gây sự cố rất nặng nề, hồ quang phát sinh lớn bao chùm lên cả 3 pha gây ngắn mạch 3pha sẽ phá hủy trạm cầu dao và người thao tác đồng thời sự cố lây lan ra cả mạng điện.

a CHỌN DAO CÁCH LY

Dao cách ly là một trong những phần tử chính trong các trạm phân phối hay trạm biến ap các máy cắt luôn có dao cách ly đi kèm.

Trình tự thao tác dao cách ly: CẦU DAO ĐI TRƯỚC VỀ SAU

Cầu dao cách ly được phân biệt theo nhiều cách khác nhau:

 Theo vị trí lắp đặt có thể chia ra loại trong nhà và loại ngoài trời.

 Theo số pha có thể chia ra loại một pha riêng rẽ hay ba pha liên động.

 Theo cách thao tác có thể chia ra loại thao tác bằng tay, loại thao tác điều khiển xa.

Các điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly:

 Kiểu loại, hãng sản xuất

 Các thông số điện:

- Chọn theo dòng, áp định mức.

- Kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt.

Các điều kiện chọn và kiểm tra là các điều kiện (14) trong bảng chọn máy cắt.

cầu dao cách ly máy cắt SF6 máy biến dòng

b CHỌN VÀ KIỂM TRA CẦU CHÌ

Cầu chì là thiết bị bảo vệ mạch điện theo nguyên tắc quá dòng điện như đặuc tính dưới đây Khi I lv > I đmdch thì cầu chì sẽ tác động nếu mức độ quá dòng càng lớn thì thời gian tác động càng nhanh, đặc biệt khi ngắn mạch thời gian tác động cực ngắn khoảng 0,008 giây.

Cầu chì có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền Nên được dùng rất phổ biến trong cả mạng điện cao

áp và hạ áp.

Trong hệ thống điện chủ yếu ta nghiên cứu cầu chì cao áp.

Còn trong mạng điện xí nghiệp ta chủ yếu nghiên cứu cầu chì hạ áp trong các tủ điện

a.Vỏ cầu chì: Là bộ phận để lắp ống dây chảy với các thông số cơ bản là:

-Điện áp định mức U đm : Cách điện pha so với đất và cách điện giữa các pha trên cùng một bộ vỏ.

-Công suất I đm vỏ : Là công suất lớn nhất của cầu chì ứng với các điều kiện tiêu chuẩn do nhà máy chế tạo quy định.

b.Ống dây chảy: Là bộ phận để lắp dây chảy, nó gồm hai phần chính:

- Phần ống ngoài làm bằng vật liệu cách điện như : sứ, chất dẻo, phíp bên trong lắp dây

chảy, hai đầu nắp kín có đầu nối điện ra để gá lắp với cầu nối điện trên vỏ cầu chì.

- Phần dây chảy lắp trong ống là dây kim loại ( chì, đồng, bạc ) được chế tạo theo các cấp

dòng điện định mức Dây chảy có nhiều hình dạng, kiểu cách khác nhau, dây chảy có I đm lớn làm bằng kim loại có điện dẫn tốt hơn để giảm nhỏ tiết diện và khả năng dập hồ quang tốt hơn.

Để thuận lợi cho chế tạo và tính chọn cầu chì người ta tiêu chuẩn hóa cầu chì theo nguyên tắc:

- - Với một cấp công suất vỏ cầu chì có thể lắp lẫn cho một vài cấp ống dây chảy có công suất bằng từ (0,5.I đm vỏ đến I đm vỏ )

- Một cấp công suất ống dây chảy có thể lắp lẫn cho một vài cấp dây chảy có công suất bằng từ (0,5.I đm ống dch đến I đm ống dch ).

Các điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì

2 Dòng điện định mức dây chảy, kA I đm dch I đmTB  I đm dch  I đm vo

3 Điều kiện mở máy

Khi chọn cầu chì bảo vệ cho một động cơ nếu biết được đặc tính khởi động của động cơ

và đặc tính tác động của cầu chì ta xác định chúng trên cùng hệ toạ độ sẽ chọn được cầu chì

Khi không biết đặc tính khởi động của động cơ ta có thể áp dụng công thức:

Dây chảy chọn theo đường số 1 thì sẽ chảy khi động cơ đang khởi động Vậy ta phải nâng cấp I đm dch lên như đường số 2

a

I k a

I

Idc  dnh  mm. dm

Trong đó:

- I dn là dòng điện đỉnh nhọn.

- k mm là hệ số khởi động của động cơ.

+) Đối với động cơ không đồng bộ k mm = (57).

+) Đối với động cơ đồng bộ k mm =(22,5).

- a là hệ số chọn theo tình hình cụ thể của phụ tải và tần số khởi động.

+) Đối với máy hàn a = 1,5 +) Đối với động cơ mở máy có tải a = (1,62).

+) Đối với động cơ mở máy không tải a = 2,5

Khi chọn cầu chì bảo vệ cho nhánh cung cấp điện cho một nhóm động cơ thì dòng đỉnh

nhọn của nhóm được xác định như sau:

I đnh = K mm max I đm max + I tt nhom – K sd max I đm max

Để bảo vệ cho máy biến áp, việc chọn I dc được tiến hành với dòng định mức của máy biến

áp I đmBA

I đm dch  I đm BA Nhưng phải chú ý tới khả năng vận hành quá tải của máy biến áp:

Đối với các mạng cung cấp điện được bảo vệ bằng cầu chì, việc phối hợp giữa dòng điện

cho phép của dây dẫn [ I ] và dòng định mức của dây chảy I dch theo nguyên tắc tùy theo từng trường hợp cụ thể.

Đối với mạng cung cấp điện cho những nơi phụ tải khó lường trước để đảm bảo an

toàn cho dây dẫn nên chọn:

Đối với mạng chiếu sáng trong phân xưởng, phụ tải ít thay đổi:

)5,125,1(]

dch

I I

- Đối với các đường dây chính trong các mạng cung cấp điện cho phụ tải có nhiều

khả năng xuất hiện trong đỉnh nhọn nên chọn:

I dc  3 [I]

1][ 

dch

I I

Máy biến áp đặt ngoài trời khả năng quá tải lớn nhất có thể đến 1,4 I dm BA

Máy biến áp đặt trong nhà khả năng quá tải lớn nhất có thể đến 1,2 I dm BA

Để đảm bảo tính tác động chọn lọc, các cầu chì phải được tính chọn theo nguyên tắc tác

động như sau:

 Khi ngắn mạch tại N 1 thì cầu chì CC 1 tác động

Khi ngắn mạch tại N 2 thì cầu chì CC 2 tác động

Khi ngắn mạch tại N 3 thì cầu chì CC 3 tác động

Trên cùng một đồ thị thì đặc tính của cầu chì CC 1 nằm dưới cùng

Trong mạng điện cao áp đến 35 kV để bảo vệ các trạm biến áp công suất vừa và nhỏ Người ta thường dùng cầu chì rơi

cầu chì rơi 35 kV cho phép đóng cắt không tải máy biến áp công suất đến 750 kVA

và bảo vệ quá dòng cho máy biến áp

Để tăng khả năng đóng cắt cho cầu chì rơi người ta thiết lập các vách ngăn hồ quang giữa các pha và khi đó cầu chì rơi được xem như một máy cắt phụ tải

4 LỰA CHỌN ÁPTÔMÁT

Áptômát là thiết bị chuyển mạch và bảo vệ theo nguyên tắc quá dòng điện trong mạng điện hạ áp.

Các áptômát được chế tạo với dải công suất rất rộng, từ một vài A đến hàng ngàn A.

Một áptômát có một đặc tính chuẩn theo I đm của nó là quan hệ

t tđ = f(I) với I>I đm

Áptômát khắc phục được nhược điểm này bằng cách khi đã tác động là đồng thời

cả 3 pha bất kể dạng sự cố là 1 hay 2 hay 3 pha.

Việc thực hiện bảo vệ mạch điện bằng cầu chì có nhược điểm là thiết bị điện được bảo

vệ có thể bị làm việc trong trạng thái thiếu pha sẽ rất nguy hiểm.

Áptômát có thể được đóng cắt dòng phụ tải bằng tay hoặc qua hệ thống điều khiển

xa Khi quá dòng thì áptômát sẽ cắt tự động Chức năng bảo vệ của áptômát được thực hiện nhờ hai phần tử riêng biệt là:

- B ả o v ệ c ắ t nhanh b ằ ng ph ầ n t ử t ừ

- Bảo vệ cực đại bằng phần tử nhiệt

Ngày nay các áptômát hầu như đều chế tạo kiểu có đặc tính điểu chỉnh được Như vậy mỗi áptômát sẽ cho ta một họ đặc tính.

Điều này rất thuận lợi cho việc tính chọn áptômát trong công tác thiết kế cung cấp điện.

Các điều kiện chọn và kiểm tra Áptômát được kê như bảng sau:

Khi chọn Áptômát bảo vệ cho một nhóm máy ta có thể chỉnh định như sau:

Chỉnh định quá tải:

Dòng tác động I tđ = k at I tt Trong đó:

- k at = 1,25 là hệ số an toàn để AT không tác động nhầm với dòng đỉnh nhọn

- I đm max là dòng định mức của động cơ có dòng mở máy lớn nhất.

- k sd max , k mm max là hệ số sử dụng và hệ số mở máy của động cơ có dòng mở máy lớn nhất.

- I tt là dòng điện tính toán của nhóm các thiết bị mắc sau áp tô mát.

Áptômát bảo vệ cho một nhóm máy phải được kiểm tra độ nhạy theo điều kiện:

Trong đó:

- k nh là độ nhạy của áp tô mát.

- I N min là dòng ngắn mạch nhỏ nhất ở cuối vùng bảo vệ của áp tô mát.

- I tđ.AT là giá trị đặt dòng tác động của áp tô mát.

3 , 1 I

I k

AT td

min N

Trong các mạch điện dùng

cả cầu chì và áp tô mát bảo

vệ, việc phối hợp thời gian

Với tiến bộ mới, đặc tính của áptômát còn được điều chỉ theo nhiều cấp

Ngày nay đã có các áptômát kỹ thuật số có khả năng đáp ứng rất cao cho các yêu cầu của bảo vệ:

- - Cài đặt chế độ bảo vệ thuận lợi

- Tác động chính xác

- - Nhớ các thông số cơ bản của sự

cố đã tác động

- - Phổ đặc tính được điều chỉnh rộng.

- Tuy nhiên giá thành còn khá cao (khoảng 3 đến 5 lần áptômát thông thường)

5 LỰA CHỌN THANH GÓP

Những điều kiện chọn bao gồm:

- Điều kiện độ bền cơ học.

- Điều kiện phát nóng.

- Điều kiện mật độ dòng kinh tế.

- Điều kiện tổn thất điện áp.

Những điều kiện kiểm tra bao gồm:

- Điều kiện ổn định lực điện động.

- Điều kiện ổn định nhiệt.

I Chọn thanh góp theo điều kiện độ bền cơ học.

Các điều kiện này có tính chất quy phạm bắt buộc được quy ước theo các bảng tra:

Đặc điểm của dây dẫn và cách lắp đặt F min (mm 2 )

Đồng Nhôm

Dây bọc cách điện dùng trong mạng chiếu sáng:

Cáp và dây dẫn nối đến các thiết bị di động 2,5 Không dùng

Dây bọc cách điện lắp đặt trong nhà trên sứ 1,5 4

Dây bọc cách điện lắp đặt ngoài trời trên cột có sứ đỡ 2,5 4

Cáp và dây dẫn bọc cách điện lắp đặt ở các thiết bị tĩnh 1 2,5

Quy định đẳng cấp đường dây trên không

Cấp đường dây Điện áp định mức Loại hộ dùng điện

Dây dẫn Tiết diện nhỏ nhất (mm 2 )

Nơi đông dân cư và khoảng vượt

quan trọng

Một sợi

Đồng thép và nhôm

Không dùng

Không dùng

Không dùng

Không dùng

Không dùng

Không dùng

II Chọn thanh góp theo điều kiện phát nóng.

Khi có dòng điện chạy qua, vật dẫn sẽ bị nóng lên, nếu vượt quá nhiệt độ cho phép sẽ làm giảm độ bền cơ học của dây dẫn, làm giảm tuổi thọ hoặc phá huỷ cách điện của cáp Vì vậy người ta qui định nhiệt độ cho phép đối với từng loại như sau:

- 70 0 C ứng với dây trần thanh dẫn.

- 60 0 C với cáp 10 kV.

- 65 0 C với cáp 6 kV.

Khi chọn thanh cái, cáp và dây dẫn theo điều kiện phát nóng phải thoả mãn biểu thức:

I cf  I lv max Trong đó:

- I cf là dòng điện cho phép của thanh cái cáp và dây dẫn quy định trong bảng tra.

- I lv max là dòng điện làm việc lớn nhất.

Biểu thức trên xác định ứng với các điều kiện tiêu chuẩn do nhà máy chế tạo của mỗi nước quy định:

- Nhiệt độ môi trường ngoài không khí là + 25 0 C.

- Nhiệt độ môi trường trong đất là + 15 0 C.

- Các cáp đặt xa nhau hoặc trong một pha chỉ dùng một thanh cái.

- k 1 là hệ số xét tới khi nhiệt độ môi trường xung quanh khác nhiệt độ tiêu chuẩn.

- k 2 là hệ số xét tới khi có nhiều cáp đặt sát nhau Đối với dây dẫn trên không lấy k 2 = 1.

- k 3 là hệ số xét tới chế độ làm việc.

+ Đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn, k 3 = 1.

+ Đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại:

+ Khi cáp, dây dẫn cung cấp điện cho nhiều thiết bị, k 3 = 1. %

875,0k

dm

3





b Chọn cáp và dây dẫn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế.

Chọn cáp và dây dẫn theo quan điểm kinh tế nghĩa là chọn tiết diện F của chúng sao cho chi phí tính toán hàng năm C là nhỏ nhất.

Như vậy khi chọn cáp và dây dẫn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế ta sử dụng công thức:

F kt = I lv max / J kt Sau đó tra sổ tay tìm loại dây dẫn có tiết diện F gần bằng tiết diện F kt đã tính.

Khi giải quyết vấn đề kinh tế trong cung cấp điện ta không chỉ quan tâm tới một bộ phận một vài đường dây

mà phải quan tâm tới toàn bộ hệ thống điện Vì vậy phương pháp này chỉ được dùng khi thiết kế hệ thống điện Đối với xí nghiệp thì chỉ khi nào phụ tải thuộc loại lớn và thời gian sử dụng công suất lớn nhất (T max )

có giá trị cao (xí nghiệp liên hợp gang thép, liên hợp hoá chất ) ta mới tính chọn dây dẫn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế.

Loại dây dẫn Thời gian sử dụng công suất lớn nhất T max