Chọn dây dẫn AC cấp điện phía cao áp MBA; Chọn Máy biến áp; Chọn thiết bị đóng cắt ACB1, ACB2, …, ACB4; MCCB1, MCCB2…, MCCB5; Chọn cáp cấp điện cho phụ tải; Tính điện áp nút phía hạ áp; Tính tổn hao công suất, tổn hao điện năng trên toàn lưới.
Trang 1Đề bài tập lớn :
Trang 2Cho:
- Điện áp phía cao áp 35kV, phía hạ áp 0,338kV
- Phía cao áp được tải điện bằng dây AC,công suất máy cắt đầu nguồn 125kA
- Cos = 0,9
- Phụ tải ở các nút 3,6,9 có Tmax=2500h, ở các nút 1,4,7 có Tmax 3000h, ở các nút 2,5,8 có Tmax=3500h
Qui ước:
- Sinh viên có STT từ 11-20 bỏ nhánh N02 trong sơ đồ cấp điện
- Bỏ tiếp phụ tải số 13 trong tất cả các nhánh
Yêu cầu:
‐ Chọn dây dẫn AC cấp điện phía cao áp MBA;
‐ Chọn máy biến áp;
‐ Chọn thiết bị đóng cắt ACB1, ACB2, …, ACB5; MCCB 1, …, MCCB5;
‐ Chọn cáp cấp điện cho phụ tải;
‐ Tính điện áp nút phía hạ áp;
‐ Tính tổn thất công suất, tổn hao điện năng trên toàn lưới;
Bài làm
Trang 3a) Tính chọn máy biến áp.
Trạm có 2 máy biến áp tính chọn dựa theo công suất max của phụ tải Nhận thấy tổng công suất hàng năm của toàn bộ hệ thống là 1305 KVA
Nên ta có Sđm = = = 964,28KVA
Ta chọn máy biến áp có công suất 1000KVA với thông số như sau
bảng 1: thông số máy biến áp
Ta thấy tổng công suất 2 máy biến áp Sb = 2000 KVA > = 1350 KVA
Từ 2 điều kiện trên nên máy biến áp thỏa mãn
a) Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế
1 Chọn loại dây dẫn Tính Jkt
Tính Tmaxtb
Thời gian tổn thất công suất lớn nhất trong 1 năm của đoạn lưới k là:
Trong đó T’ maxk là thời gian tổn thất công suất lớn nhất của phụ tải nút i
Pi là công suất max của mỗi nút phụ tải
Trang 4Pk là tổng công suất của tất cả các nhánh
Ck là tập các phụ tải do đoạn lưới k cung cấp công suất
Ta có thời gian tổn thất công suất của toàn lưới là :
b) Máy biến áp chọn được có công suất 1000 KVA có thông số như sau :
- Tổn hao không tải : P0= 1600W
= n + ()2 = 2.1,6 + ()2= 11,09 kW
= n + = +=80,67 Kvar
Trang 5Trong đó S: công suất tải qua máy biến áp
Sđm là công suất định mức của máy biến áp
Vậy = = = 78,2 KVA
Mà Stải = 1350 KVA
Ta có :
Imax = = = = = = 11,77 A
Trong đó: n là số lộ song song, do có 2 dây dẫn nên n=2
3 Chọn tiết diện kinh tế
[mm2, A,A/mm2]
Ta có:
Fkt = = 9,05 mm2 => ta chọn dây dẫn có tiết diện 25mm2
4 Kiểm tra các điều kiện kĩ thuật
- Kiểm tra phát nóng:
+ thỏa mãn điều kiện phát nóng của dây dựa vào bảng phụ lục 2.5
Trang 6Bảng 3: nhiệt độ cho phép của dây dẫn.
+ điều kiện kiểm tra dây dẫn:
Đường dây có dự phòng nên ta có I’max =Imaxsc =2 Imax = 2.9,18 = 18,36 A
Vì dây dẫn đã chọn có tiết diện 25mm2 tra bảng ta có Icp =135A
Tra bảng 2.4 ta chọn được k1=1.0 và k2 không có ở dây cáp nên thông số k2 không có
I’ cp = k1.Icp = 135 A
Điều kiện phát nóng bình thường I’ max IcpImaxsc = 17,78 A I ’ cp = 135 A => thỏa mãn
- Kiểm tra độ bền cơ học: vì đây là đường dây trên không nên tiết diện nhỏ nhất chodây trần nhiều sợi là 25mm2
Trang 7Bảng 4: tiết diện nhỏ nhất cho dây trần nhiều sợi
- Kiểm tra tổn thất điện áp :
Phần trăm tổn thất điện áp là U%== 0,917%
Đối với lưới điện trung áp: Ucpbt 6% - 8%
Mà U% = 0,917% 6% - 8% => thỏa mãn điều kiện
+ Iđm> Ilvmax = 2Imax = 2 9,18= 18,36 A
+ Dòng khả năng cắt ngắn mạch phải lớn hơn dòng ngắn mạch : Ics> Inm
Zdây= = 8,27Inm= và Inm = 125kA =>= = =0,1616
Inm = = =4151,05 A
Vì máy cắt VCB3 và máy cắt VCB1 đều ở vị trí đóng cắt phía cao áp của máy biến áp với thông số 2 máy biến áp là như nhau, thông số đường dây như nhau nênchọn được máy cắt chân không ngoài trời 40.5kV SIEMENS 3AF01
Bảng 5: thông số máy cắt
Trang 8Mô tả đặc tính Đơn vị Cam kết cung cấp
Máy cắt điện 35kV 3 pha ngoài trời 3AF01
Điện áp làm việc lớn nhất (Umax) KV 40.5kV
+ Dòng khả năng cắt ngắn mạch phải lớn hơn dòng ngắn mạch : Ics> Inm=
Zb gồm 2 thành phần gây tổn hao trong máy biến áp là Rb và Xb
Trang 9+ Uđm> Ulưới = 0,38 kV
+ Iđm> Ilvmax = = = 1982,7 A
+ Dòng khả năng cắt ngắn mạch phải lớn hơn dòng ngắn mạch : Ics> Inm
Tuy nhiên đối với máy cắt ACB5 đóng cắt giữa phụ tải và 2 máy biến áp nên ta có Inm = = 2.43035,1= 86070,2 A
Dựa trên tính toán ta chọn được máy cắt có thông số như sau:
Trang 10Bảng 6: thông số máy cắt phía hạ áp
ACB HYUNDAI _ 3P 2000A 85KA ( UAN20A )
Trang 11 Toàn bộ các áp tô mát đều phải đóng cắt dòng ngắn mạch lớn hơn InmACB5=
IđmMCCB1= 86070,2 kA nên sử dụng máy cắt ACB có thông số giống như ACB5(B frame)
d) Chọn cáp cấp điện cho phụ tải
Chọn cáp cấp điện theo điều kiện cùng tiết diện dây dẫn cho toàn đường trục
Trang 12Bảng 7: thông số cáp của nhà sản xuất
Trang 13Bảng 8: các hệ số hiệu chỉnh dòng điện cho phép của cáp
- Tra bảng ta có k1=1,05
Vì
Trang 14- Nhiệt độ tính toán của môi trường 25o C
- Nhiệt độ tiêu chuẩn của ruột 70o C
- Nhiệt độ môi trường 20o C
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.435=456,75A
Có : Imax’=Imax= < I’ cp => thỏa mãn.
Có:
Trong đó:
K: hệ số phụ thuộc vào số sợi
S: khoảng cách hình học của cáp đơn lõi trong cáp hình lá được tra trong bảng 7 d: đường kính của cáp được tra trong bảng 7
Trang 15 Ta có tiết diện tối thiểu chịu được phát nóng do ngắn mạch gây ra Tiết diện này được tính như sau:
F=
- Kiểm tra tổn thất điện áp:
= =+ +0,577= 5,07V => thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp
Trang 16 S=95mm2 => ro=0,193 và Icp=278 A => Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.278=291,9A
Imax’=Imax= < I’ cp => thỏa mãn.
Trang 17 Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp
Trang 18 r0max=== Ω/km
Dựa vào catalog nhà sản xuất cung cấp ta lựa chọn cáp tiết diện 400mm2 có ro= 0,047 Ω/km, Icp= 702 A
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.702=737,1A
Có : Imax’=Imax= < I’ cp => thỏa mãn.
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.375=393,75A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Tra bảng ta có các thông số
L=0,0554 + 0,2
Xo= 2f L.= 2 50.0,989.= 0,31 Ω/km
- Tính dòng điện xung kích:
Trang 19 Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.335=351,75A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.47=49,35A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Trang 20 Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.86=90,3A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Trang 21 r0max==3,53Ω/km => chọn S=10mm2 có Icp=65A, ro=1,83 Ω/km
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.=62,25A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.117=49,35A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Trang 22 Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.938=984A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.224=235A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Tra bảng ta có các thông số
L=0,0642 + 0,2
Xo= 2f L.= 2 50.0,25.= 0,08 Ω/km
Trang 23 Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.47=49,35A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Trang 24 Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.47=49,35A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Trang 25Ux(2-7)= = = =1,44 V
Ux(3-5)= 11,65V
r0max==3,51Ω/km => chọn S=16mm2 có Icp=86A, ro=1,15Ω/km
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.86=90,3A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.28=29,4A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Trang 26 r0max==0,399Ω/km => chọn S=95mm2 có Icp=278A, ro=0,193Ω/km
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.278=291,9A
Có : Imax’=Imax=>Icp ‘ =>không thỏa mãn
Ta chọn cáp có tiết diện S=500 mm2 có Icp=812A, ro= 0,0366 Ω/km
r0max==0,59Ω/km => chọn S=95mm2 có Icp=278A, ro=0,193Ω/km
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.278=291,9A
Có : Imax’=Imax=>Icp ‘ =>không thỏa mãn
Ta chọn dây có tiết diện S=240 mm2 có Icp=521A, ro= 0,0754 Ω/km
Trang 27 Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.=341,25A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Trang 28• Xét phụ tải 3-8
Ux(3-8)= = = =3,4 V
Ux(3-5)= 8,37V
r0max==1,07Ω/km => chọn S=120mm2 có Icp=325A, ro=0,153Ω/km
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.325=341,25A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.521=547,05A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Tra bảng ta có các thông số
L=0,0528 + 0,2
Trang 29 Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.702=737,1A
Có : Imax’=Imax=<Icp ‘ => thỏa mãn
Trang 30Ux(5-6)= = = = 1,03V
Ux(5-6)= 7,65V
r0max==3,23Ω/km => chọn S=10mm2 có Icp=65A, ro=1,83Ω/km
Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.65=68,25A
Có : Imax’=Imax=>Icp ‘ => không thỏa mãn
Trang 31f) Tính tổn hao công suất và điện năng trên toàn lưới
Tổn hao công suất
Công thức tính toán phụ tải các nhánh k là:
Trong đó: P'i và Q'i là công suất tại các nút tải
Tổn thất công suất trên các đoạn lưới
R và X k là điện trở và điện kháng các đoạn lưới k
• Tổn thất công suất phía hạ áp:
Trang 32• Tổn thất công suất phía cao áp
• Tổn thất công suất máy biến áp:
Trang 33Do có 2 máy biến áp giống nhau làm việc song song nên tổn hao không tải tăng 2 lần và tổn hao ngắn mạch ( đồng) giảm 2 lần:
= 11.95 kW
= 69.484 kVar ( S là công suất truyền tải qua máy biến áp)Vậy tổn hao công suất trên toàn lưới điện:
Tổn thất điện năng
Tổn thất điện năng của máy biến áp
Tổn thất điện năng trong máy biến áp gồm hai phần là tổn thất điện năng không tải hay trong lõi thép và tổn thất điện năng trong cuộn dây hay trong đồng
Do có hai máy biến áp như nhau làm việc song song nên tổn thất điện năng trong hai máy được tính như sau:
2 max
Trang 35Tổn thất điện năng của N01
Tổn thất điện năng của N03