Thiết kế đường dây và trạm biến áp Bài 3.2 Tính toán lựa chọn thiết bị hạ thế

Buổi trước tính toán thiết bị cao thế, chủ yếu áp dụng theo các Quyết định của EVN vì kết nối trực tiếp với lưới điện của đơn vị vận hành lưới - TB hạ thế đơn vị vận hành lưới sẽ quản lý

THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP

GV NGUYỄN VĂN HÒA

BÀI 3: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN (3 BUỔI)

BUỔI 2: TÍNH TOÁN TB HẠ THẾ

Buổi trước tính toán thiết bị cao thế, chủ yếu áp dụng theo các Quyết định của EVN vì kết nối trực tiếp với lưới điện của đơn vị vận hành lưới

- TB hạ thế đơn vị vận hành lưới sẽ quản lý đến hệ thống tủ tổng và tụ bù, Các

tủ phân phối còn lại chúng ta có thể căn cứ theo TC của DL hoặc các quy

chuẩn khác và kết quả tính toán thực tế

 Các hệ thống cần tính toán lựa chọn:

1: Thiết bị đóng cắt và bảo vệ

2: Chọn cáp, dây dẫn điện

3: Hệ thống tụ bù

4 TB đo lường, hiện thị, truyền thông

5: Tính toán hệ thống tiếp địa

I. Thiết bị đóng cắt và bảo vệ

 Các điều kiện kiểm tra TB đóng cắt và bảo vệ:

+ Điện áp định mức: UđmMC ≥ Uđmlv

+ Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Iđmlv

+ Dòng cắt ngắn mạch định mức: INđm ≥ IN

1. Chọn dòng điện định mức

Lựa chọn theo nguyên tắc bảo vệ tuyến cáp, thanh dẫn và các thiết bị phụ tải phía sau nó Riêng thiết bị đóng cắt tại tủ tổng cần xem xét bảo vệ tương

ứng với MBA, chọn dòng phù hợp có xét đết khả năng phát triển phụ tải, lưu ý về

vấn đề chọn MCB, MCCB, ACB, số pha

- Một số lưu ý:

+ IđmMC < 630A không sử dụng ACB

+ 630 ≤ IđmMC ≤ 1250A xem xét sử dụng MCCB hoặc ACB

+ IđmMC> 1250A: Chỉ sử dụng ACB

+ Công thức xác định dòng làm việc:

3∗cos 𝛷∗𝑈𝑑𝑚

2 Tính toán ngắn mạch

- Coi hệ thống có công suất vô cùng lớn và để đơn giản, MBA được xem như nguồn để tính ngắn mạch (𝑋ℎ𝑡 = 0)

- Ngắn mạch MBA:

- ZBA = Uk.Ucb2

100SBA (Ω); RBA= ∆Pk.Ucb

2

SBA2 (Ω); XBA = ZBA2 − R2BA (Ω)

- Trong đó:

+ ZBA: Tổng trở MBA (Ω);

+ RBA: Điện trở MBA (Ω) ;

+ XBATrở kháng MBA (Ω);

+ Uk: Điện áp ngắn mạch của MBA (%) –Tra catalog

3 dm

S I

U





+ U𝑐𝑏: Điện áp cuộn thứ cấp (kV) – 0,38;

+ ∆Pk: Tổn hao công suất MBA (kW) – Tra catalog;

+ SBA: Công suất định mức MBA (kVA);

- Ngắn mạch dây dẫn:

Rd = ρ.l/S (Ω);

Xd = 0,08.l (Ω);

- Trong đó:

+ ρ : điện trở suất của dây dẫn, đồng = 22,5mΩxmm2/m; Nhôm =

36mΩxmm2/m

+ l: là chiều dài dây dẫn (km)

- Điện trở ngắn mạch tại các điểm N2:

ZN2 = RBA + Rd2 2 + XBA + 𝑋d2 2

- Dòng điện ngắn mạch 3 pha tại các điểm N2, N3:

IN2(3) = Ucb

3 ZN2 (kA)

- Ngắn mạch CB: Xcb =0,15; Rcd bỏ qua

II. Chọn cáp điện, dây dẫn

 Cáp điện, dây dẫn được chọn theo 3 điều kiện sau:

+ Điều kiện dòng kinh tê

+ Điều kiện dòng phát nóng cho phép

+ Tổn hao điện áp

1. Điều kiện dòng kinh tế

Đối với điện áp trên 1kV, tiết diện dây dẫn và cáp phải được lựa chọn theo mật độ dòng điện kinh tế bằng công thức:

Trong đó:

+ I: là dòng điện tính toán lớn

+ jkt: là mật độ dòng điện kinh tế, tham khảo trong bảng sau đây:

Bảng: mật độ dòng kinh tế

Vật dẫn điện

Mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)

Số giờ sử dụng phụ tải cực đại trong năm (h) Trên 1000 đến 3000 Trên 3000 đến

5000 Trên 5000

Thanh và dây trần:

+ Đồng

+ Nhôm

2,5 1,3

2,1 1,1

1,8 1,0

Cáp cách điện giấy, dây bọc cao su, hoặc PVC:

+ Ruột đồng

1,6

2,5 1,4

2,0 1,2

Cáp cách điện cao su hoặc nhựa tổng hợp:

+ Ruột đồng

1,9

3,1 1,7

2,7 1,6

* Không lựa chọn tiết điện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế trong các trường hợp sau:

1 Lưới điện xí nghiệp hoặc công trình công nghiệp đến 1kV có số giờ phụ tải cực đại đến 5000h

2 Lưới phân phối điện áp đến 1kV và lưới chiếu sáng đã chọn theo tổn thất điện áp cho phép

3 Thanh cái mọi cấp điện áp

4 Dây dẫn đến biến trở, điện trở khởi động

5 Lưới điện tạm thời và lưới điện có thời gian sử dụng dưới 5 năm

2 Chọn cáp theo điều kiện dòng phát nóng cho phép

Trong đó:

S: Công suất tính toán (kVA)

Uđm: Điện áp định mức của lưới (kV)

I: Dòng điện làm việc (A)

Dòng điện tính toán cho phép của cáp khi kể đến các ảnh hưởng của điều kiện lắp

đặt:

Itt = Icp*K1*K2*K3 ≥ Ilvmax

Trong đó:

Icp: Dòng điện cho phép của cáp theo điều kiện lắp đặt (A )

K1: Hệ số ảnh hưởng theo quy cách lắp đặt cáp

K2: Hệ số ảnh hưởng theo nhiệt độ môi trường

K3: Hệ số ảnh hưởng theo số lượng cáp đặt cạnh nhau

S I

U





3 Kiểm tra tổn thất điện áp

Cáp đã chọn được kiểm tra tổn thất điện áp khi làm việc trong chế độ nặng

nề nhất theo công thức sau:

 Trong đó:

L: chiều dài tuyến cáp P: Công suất tác dụng (kW) Q: Công suất phản kháng (kVAr)

R0: điện trở dây dẫn (/km)

X0 : điện kháng dây dẫn (/km)

Uđm : điện áp định mức của lưới

 Tổn thất điện áp từ tủ tổng sau máy biên áp đến tải đảm bảo: U % ≤5 %.

2 m

d

P R Q X xL U

U

Cáp hạ thế được tính toán, lựa chọn theo điều kiện phát nóng chon phép,

Cáp trung thế được lựa chọn theo mật độ dòng kinh tế, Tuy nhiên các

phương pháp lựa chọn cáp đều phải xét đến yếu tố sụt áp.

Ngoài kết quả tính toán thực tế, việc lựa chọn cáp trung thế phải căn cứ

theo phương thức vận hành lưới của đơn vị vận hành lưới khu vực.

Đối với lựa chọn cáp hạ thế: Tùy nhu cầu chủ đầu tư, đặc điểm công trình

mà cân nhắc lựa chon cáp điện hoặc thanh dẫn điện Busway Lựa chọn cáp cần lưu ý đến việc dễ dàng lắp đặt, cân nhắc việc chia nhỏ nhiều sợi cáp/ 1 pha thay vì sử dụng 1 sợi cáp quá to Cáp điện đơn pha ( cáp 1 lõi thường

dễ dàng trong việc lắp đặt hơn cấp nhiều lõi).

III Tính toán hệ thống tủ bù

1 Mục đích

- Giảm tổn thất điện năng và tổn thất điện áp

- Bù dung lượng phản kháng cho phụ tải để phụ tải không lấy công suất phản kháng

từ đầu nguồn

- Hệ số công suất được xác định:

Cosφ = 𝑃

𝑆 = 𝑃

𝑆2−𝑄2

P1 = P2 + ΔP; Q1 = Q2 + ΔQ; ΔP = 𝑃2+𝑄2

𝑈2 (Rd + Rba); ΔQ = 𝑃2+𝑄2

𝑈2 (Xd + Xba)

- Để giảm tổn thất, P không đổi, ta lấy Q từ tủ bù thay vì lấy từ đầu nguồn để giảm

ΔQ

ΔU = 𝑃∗𝑅+𝑄∗𝑋

𝑈

 Giảm Q sẽ giảm được ΔU