Cung cấp điện Lê Minh Phương Chương 5 Tính toán bảo vệ lưới hạ thế

1. Đặc thù của lưới điện hạ thế 2. Tính toán lưới điện hạ thế theo điều kiện phát nóng và bảo vệ 3. Tính toán lưới điện hạ thế theo điều kiện độ bền nhiệt của dòng điện ngắn mạch 4. Tính toán tổn hao điện áp 5. Tính toán dòng điện ngắn mạch trong lưới hạ thế 6. Bảo vệ lưới điện hạ thế 7. Vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ

Trang 1

Khoa Điện Điện – –Điện Điện Tử Tử Trường

TPHCM 20125/13/2014

4

Electrical Delivery

1 Đặc thù của lưới điện hạ thế

2 Tính toánlưới điện hạ thế theo điều kiện phátnóng vàbảo vệ

3 Tính toánlưới điện hạ thế theo điều kiện độ bềnnhiệt của dòng điện ngắn mạch

4 Tính toántổn hao điện áp

5 Tính toán dòngđiện ngắn mạch trong lưới hạ thế

6 Bảo vệ lưới điện hạ thế

7 Vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ

PGS.TS Le Minh Phuong

Trang 2

 Yêu cầu về bảo vệ quá tải

 Nhiệt độ môi trường

1 Theo điều kiện phát nóng: dây dẫn được lựa chọn theo

dòng điện tính toán của tải sao cho nhiệt độ dây dẫn không lớn hơn nhiệt cho phép của dây dẫn với mọi giá trị dòng điện tải ở chế độ dài hạn

Khi có nhiều dây dẫn trong một máng cáp ta phải tính đến khả năng truyền nhiệt giữa các cáp

Icp- dòng điện cho phép của dây dẫn (cataloges) Ilvmax -dòng điện lớn nhất chạy trong dây dẫn Khc - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào cách lắp đặt (1 cáp:1.0; 5-6 cáp: 0.68; 7-9 cáp: 0.63 )

k

I

I  max

5/13/2014

Trang 3

2 Theo điều kiện bảo vệ: tiết diện được lựa chọn

phải được kiểm tra theo điều kiện bảo vệ

Ipr -dòng điện định mức thiết bị bảo vệKpr –hệ số bảo vệ

Chọn dây dẫn thỏa mãn cả hai điều kiện, nếu theo điều kiện 2 không có trong cataloge thì chọn giá trị không nhỏ hơn điều kiện 1

pr pr cp

hc

I K I

2 Theo điều kiện bảo vệ: tiết diện được lựa chọn

phải được kiểm tra theo điều kiện bảo vệ

Ipr -dòng điện định mức thiết bị bảo vệKpr –hệ số bảo vệ

Chọn dây dẫn thỏa mãn cả hai điều kiện, nếu theo điều kiện 2 không có trong cataloge thì chọn giá trị không nhỏ hơn điều kiện 1

pr pr cp

hc

I K I

k



5/13/2014

Trang 4

3 Theo điều kiện sụt áp

 Tổn hao điện áp trong dây dẫn lựa chọn không vượt quá giá trị tiêu chuẩn

Theo tiêuchuẩn tổn hao điện ápU%:

 Đường dây điện áp 6-10kV: ±5%

 Hệ thống chiếu sáng +5%; -2.5%

 Mạng công nghiệp chế độ làm việc bình thường:

±5%

 Mạng công nghiệp chế độ khởi động : ±8%

 Sụt áp sẽ được tính theo đường dây từ thanh cáicủa TPPC hoặc đầu MBA đến thiết bị

U U

5/13/2014

11

 Đường dây trong lưới hạ thế chỉ có R và X

 Để xác định tổn hao điện áp trên đường dâytruyền tải ta sử dụng sơ đồ thay thế 1 pha

Trang 5

5/13/2014

Trang 6

Biến đổi các công thức trên bằng cách nhân cả tử

số và mẫu số với U

Khi tính toán cho đường dây điện áp dưới 35kV có

thể bỏ qua thành phần ngang trục của điện áp rơi

2

2 2 1

1 1

U

X Q R P U

X Q R P

1 1

U

R Q X P U

R Q X P

U

X Q R P U

1

1 1 1 2

U

X Q R P U

100

n

i i i i i

Trang 7

 Tổng tổn hao công suất trong lưới điện chiếm 20%, một phần tổn hao này trong dây dẫn và máybiến áp

10-PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014

Trang 8

 Nếu công suất tải không đổi thì tổn hao điện năngtrongthời gian t được xác định

 Tuy nhiên thực tế tải thay đổi vì vậy tôn hao điệnnăng sẽ phải tính gần đúng, và có thể dựa vàophương pháp đồ thị phụ tải

Điện năng tiêu thụ

Tmax: thời gian công suất cực đại, trong khoảngthời gian đó phụ tải cực đại Pmax tiêu thụ lượngđiện năng đúng bằng lượng điện năng phụ tải thực

tế tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát T

Trang 9

Tổn hao điện năng

 : thời gian tổn hao công suất cực đại, trongkhoảng thời gian đó dòng cực đại Imax gây ra tổnhaođiện năng đúng bằng lượng tổn hao do dòngthực tế gây ra trong khoảng thời gian khảo sát T

2 1

 Theo dòng điện trung bình bình phương

 Theo dòng điện cực đại

PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014

Trang 10

U T

W k

I k

i i

P t P

  

2 2 max

i i

I t I

  

1 max

max

n

i i i

I t T

I





Trang 11

Xác định Tmax và  trong năm

2 4

max) 10 124 0 (

max max

n

i i i

Pt W T

max

min max

max

2 1

2

P P P

P T

T

T T T

Trang 12

Trang 13

VÍ DỤ

Xác định tổn hao điện năng trong 01 năm trên dây dẫn AC điện áp 6 kV, chiều dài dây dẫn là 8.2 km, tiết diện dây dẫn là 95mm2 (R0=0.33 /km) Điện năng tiêu thụ trong một năm là 4980 MWh, với tải cực đại I2max=100

A và cos=0.8 Khd=1.05 (giải bằng 2 cách)

35

Tổn hao công suất trong MBA

5/13/2014

Trang 14

Tổn hao công suất tác dụng : bao gồm tổn

hao do phát nóng cuộn dây, phụ thuộc vào dòng điện tải và tổn hao trong lõi thép không phụ thuộc vào tải P0

0 2

2 2 2

2 2

P R

U

Q P P R

U

Q P

MBA Fe

MBA MBA



2 _

)

S

S P

MBA ĐM NM



Trongđó

P0(%)- Tổn hao công suất không tải của MBA

PNM(%) – Tổn hao công suất ngắn mạch MBA

Kpt hệ số mang tải MBA (Kpt=S/Smba)

Trang 15

Tổn hao công suất phản kháng : bao gồm

tổn hao do phân tán từ thông MBA , phụ thuộc vào bình phương dòng điện tải và tổn hao từ được xác định bởi dòng điện không tải Q0

0 2

2 2

Q X

U

Q P Q Q

S

I Q

39

Tổng tổn hao công suất phản kháng

TrongđóTrongđóI0(%)- Dòngđiện không tải của MBA

UNM(%) -điện áp ngắn mạch MBA

2 _

Trang 16

Tổn hao điện năng trong MBA

Tổn hao điện năng tác dụng

Tổn hao điện năng phản kháng

2

2 ax

T thời gian khảo sát

41

Tổn hao điện năng trong MBA

Trang 17

Tổn hao công suất trong n-MBA là việc

song song

Tổn hao công suất tác dụng

Tổn hao công suất phản kháng

2

2 ax

43

Tổn hao điện năng trong n-MBA là việc

song song

2

2 ax

Trang 18

Chomột TBA có 2 MBA thông số 110/22 kV Sdm_MBA=16MVA, tải tính toán Pmax=20MW, cos=0.9, Tmax=5000 giờ PNM=85 kW, P0=18

kW, I0=0.7%, UNM=10.5%

Xácđịnh tổn hao công suất tác dụng, phản kháng vàđiện năng trong năm

48

VÍ DỤ

Cho MBA 10/0.4 kV Sdm_MBA=400 kVA, tải cực đại là 295 kVA, cos=0.8, Tmax=3500 giờ PNM=5.5 kW, P0=1.08 kW, I0=2.1%, UNM=4.5%

1 Xác định tổn hao công suất tác dụng, công suất phản kháng cực đại MBA

2 Xác định tổn hao điện năng tác dụng và phản kháng trong một năm của MBA.

Trang 19

Vídụ : Cho trạm hạ áp chính gồm 2 MBA 10/0.4 kVvận hành song song Sdm_MBA=560 kVA, tải cựcđại của trạm là 1000 kVA, cos=0.8 Thông số máybiến áp PNM=9.4 kW, P0=2.5 kW, I0=6%,UNM=5.5%

1 Xác định tổn hao công suất tác dụng, công suấtphàn kháng khitải cực đại

2 Xác định tổn hao điện năng tác dụng và phảnkháng trongmột năm của MBA (bằng 2 cách )

54

Hiện tượng ngắn mạch Electrical Delivery

Trang 20

Định nghĩa: Ngắn mạch là hiện tượng tiếp xúc trực tiếp hai điểm của các pha khác nhau, pha với dây trung tính, hoặc pha với đất, làm cho dòng điện tăng đột ngột.

56

Nguyên nhân:

 Hư hỏng cách điện của thiết bị

 Quá điện áp gây ra bởi sét

Trang 21

-Thông thường, dòng ngắn mạch 3 pha là lớn nhất

Trang 22

Đặc điểm khi xảy ra ngắn mạch

- Dòng điện rất lớn gây ra tác động cơ điện lên các thiết bị, từ thời điểm xảy ra ngắn mạch.

- Nếu thời gian duy trì dòng ngắn mạch lớn (>0.01s) sẽ xảy hiện tượng hồ quang điện.

- Ngắn mạch 3 pha được gọi là ngắn mạch đối xứng còn các ngắn mạch còn lại là ngắn mạch không đối xứng

 Giảm điện áp lưới

Trang 23

Biện pháp giảm tác hại của ngắn mạch

Ngắt ngay phần tử ngắn mạch ra khỏi lưới

Lựachọn thiết bị bền vững khi bị tác động của dòng ngắn mạch

Sử dụng thiết bị giảm dòng ngắn mạch – kháng điện.

Thường xuyên kiểm tra cách điện các phần tử lưới điện.

 Lựa chọn và hiệu chỉnh chính xác thiết

bị bảo vệ.

5/13/2014

Trang 24

NM NM

NM A

R

X fR

X R

L T

Idùng để kiểm tra độ bền nhiệt của các khí

cụ điện, thanh cái , sứ xuyên và cáp điện lực.

22

max _ max

Trang 25

Xác định dòng điện xung kích bằng cách gần đúng

Trang 26

Tính toán dòng điện ngắn mạch

Lựa chọn thiết bị bảo vệ, rơ le.

Để lựa chọn thông số định mức của thiết bị bảo vệ ta tính dòng ngắn mạch 3 pha

Để hiệu chỉnh thiết bị bảo vệ hoặc thông số

rơ le ta phải tính ngắn mạch không đối xứng

Trang 27

5.5 Tính toán dòng điện ngắn mạch trong lưới hạ thế

Các thiết bị phía hạ áp nhận nguồn điện từ các MBA hạ áp công suất 25…2500kVA

Khi công suất ngắn mạch hệ thống phía cao áp MBA SNM_HT>25SĐM_MBA: nguồn vô cùng lớn, điện trở nguồn không đáng kể

 Tính cả điện trở R và điện kháng X các phần tử

 Tính trong đơn vị có tên, với điện áp bằng 1,05Udm_luoi=400V)

3 Tính dòngđiện ngắn mạch

4 Tính dòngđiện xung kích

Trang 29

MBA ĐM

HA NM MBA

S

U P

MBA ĐM HA MBA

ĐM

NM NM

MBA

S

U S

P U

X

_

2 2 _

2

)(

)100



74

Cáp và dây dẫn

L X

Trang 30

Máy biến áp, máy biến dòng

9:33:57 AM

Hệ số biến dòng

100/5 150/5 200/5 300/5 400/5 500/5

X (m) 2.7 1.2 0.67 0.3 0.17 0.07

R (m) 1.7 0.75 0.42 0.2 0.17 0.05

Trang 31

U I

K

U I

K

U I

Ảnh hưởng của động cơ

 Nếu động cơ nằm cách điểm ngắn mạch 5-7m, thì dòng ngắn mạch do động cơ gây ra

 Khi đó dòng điện xung kích

 Trị hiệu dụng dòng điện xung kích

'' _ '' _

Trang 32

Ví dụ

Tính dòng điện ngắn mạch ba pha tại các điểm K1,K2,K3 Giả thiết điện trở của hệ thống và các thiết bị bảo

vệ, đo lường là không đáng kể

84

 Trong lưới hạ áp, có thể tính dòng điện ngắnmạch 1 pha theo công thức sau

 ZΞtổng trở các phần tử từ điểm ngắn mạch trở về nguồn (không bao gồm MBA)

1

_ (1)

3

K

PHA HA MBA

U I



Trang 33

Bài tập

1 Artemov 166,167

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	1,28 MB