1.KHÁI QUÁT.
Để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện, để xác định tổng phụ tải, chọn các phần tử của mạng điện và thiết bị điện, xác định phương án bù công suất phản kháng, biện pháp điều chỉnh điện áp nhằm nâng cao chất lƣợng điện, chúng ta phải căn cứ vào các số liệu tính toán về điện.
Tính toán về điện bao gồm việc tính các loại tổn thất trong cung cấp điện nhƣ tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp cũng nhƣ các tính toán về phân bố công suất trong mạng điện kín, lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp tính toán các chế độ vận hành ... Do đó tính toán về điện đóng vai trò quan trọng việc thiết kế và vận hành hệ thống điện.
2.TÍNH TOÁN TỔN THẤT KHI TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG TRONG XÍ NGHIỆP SẢN XUẤT GIẤY.
Đường dây tải điện từ nguồn đến nơi tiêu thụ ở phân xưởng cung cấp cho phụ tải có điện áp là 0,38KV. Để đơn giản trong việc tính toán đường dây bỏ qua điện dẫn tác dụng và dung dẫn. Xác định tổn thất công suất dùng công thức:
nm
nm
P Q
P R
U
P Q
Q X
U
2 2
2
2 2
2
Δ = + Δ = +
(*)
(*) Công thức (6.18) trang 117 tài liệu [1]
Với R : Điện trở dây dẫn, R = r0.l
r0 : Điện trở trên một đơn vị chiều dài, /Km.
l : Chiều dài dây, Km.
X : Điện kháng dây dẫn , X = x0.l
x0 : Cảm kháng trên một đơn vị chiều dài, /Km
ở đây là mạng hạ áp nên giá tri x0 rất bé do đó có thể bỏ qua P : Công suất tác dụng, MW.
Q : Công suất phản kháng, MVAR.
Uđm : Điện áp định mức, KV.
65 2.1.TÍNH TOÁN TỔN THẤT CÔNG SUẤT CỦA ĐƯỜNG DÂY TỪ TỦ PHÂN PHỐI TỚI TỦ ĐỘNG LỰC CÁC NHÓM,
* Nhóm 1 :
Với tiết diện CVV 50 mm2, lọai 1 lõi, có đƣợc : r0 = 0,357 ( /Km)
x0 = 0,07 ( /Km) l = 0,005(Km)
R = 0,357 x 0,005= 0,001785( ) X = 0,07 x 0,005=0,00035( ) Suy ra:
2 2 2 2
2 2
0, 05457 0, 05556
0, 001785
nm 0,38 P Q
P R x
U
P 0, 000075(Mw)
2 2 2 2
2 2
0, 05457 0, 05556
0, 00035 0, 000015( )
nm 0,38
P Q
Q X x Mvar
U
* Nhóm 2:
Với tiết diện dây dẫn : CV 16mm2 có đƣợc : r0 = 1,15( /Km)
x0 = 0,07 ( /Km) l = 0,015(Km )
R = 1,15 x 0,015 = 0,0174( ) X = 0,07x0,015=0,00105 ( ) Suy ra:
2 2
2
0, 0297 0, 0303
0, 0174 0, 000217 0, 38
P x (Mw)
2 2
2
0, 0297 0, 0303
0, 00105 0, 00015( ) 0, 38
Q x Mvar
* Nhóm 3:
Với tiết diện dây dẫn: CV 400mm2 có đƣợc:
r0 = 0,047( /Km) x0 = 0,07( /Km) l = 0,005(Km)
R = 0,047x0,005 = 0,000235( ) X = 0,07x 0,005 = 0,00035 ( )
66 Suy ra :
2 2
2
0,17306 0,17652
0, 000235 0, 0001( ) 0, 38
P x Mw
2 2
2
0,17306 0,17652
0, 00035 0, 00015( var) 0, 38
Q x M
* Nhóm 4 :
Với tiết diện dây dẫn : CV 185mm2 có đƣợc : r0 = 0,099( /Km)
x0 = 0,07( /Km) l = 0,006(Km)
R = 0,099 x 0,006 = 0,0006( ) X = 0,07x0,006=0,0004 ( ) Suy ra :
2 2
2
0,12165 0,17378
0, 0006 0, 00019( ) 0, 38
P x Mw
2 2
2
0,12165 0,17378
0, 0004 0, 00012( var) 0, 38
Q x M
* Nhóm 5 :
Với tiết diện dây dẫn : CV 10 (mm2 )có đƣợc : r0 = 1,83( /Km)
x0 = 0,07( /Km) l = 0,063( Km)
R = 1,83x0,063 = 0,11529( ) X = 0,07x0,063=0,00441 ( ) Suy ra :
2 2
2
0, 0228 0, 023256
0,11529 0, 00085( ) 0, 38
P x Mw
2 2
2
0, 0228 0, 023256
0, 00441 0, 00003( var) 0, 38
Q x M
* Nhóm 6(nhóm dân dụng) :
Với tiết diện dây dẫn : CVV 50( mm2 )có đƣợc : r0 = 0,387 ( /Km)
x0 = 0,07 ( /Km) l = 0,005 (Km)
R = 0,387x0,005 = 0,01355( )
67 X = 0,07x0,005=0,00245 ( )
Suy ra :
2 2
2
0, 066 0, 057
0, 01355 0, 00071( ) 0, 38
P x Mw
2 2
2
0, 066 0, 057
0, 00245 0, 00013( var) 0, 38
Q x M
Vậy tổng tổn thất công suất tác dụng lên đường dây là : Pđđ = 0,002142(Mw)=2,142(Kw)
2.2.TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY PHÂN XƯỞNG.
Công thức : Ađd = Pđd.T (Kwh) (*) (**) Công thức (6.31) trang 122 tài liệu [1]
Với T : Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất trong năm, giờ.
Pđd : Tổn thất công suất tác dụng của phân xưởng, Kw.
(trang 121 tài liệu [1])
Suy ra : A = PđdT = 2,142 x 7000 A = 14994 (Kwh)
2.3.TỔN THẤT ĐIỆN ÁP ĐƯỜNG DÂY BA PHA TỪ TỦ PHÂN PHỐI CHÍNH TỚI TỦ ĐỘNG LỰC.
Tổn thất điện áp cho phép U 5%.
Nếu U> 5% cần nâng tiết diện dây lên một cấp.
Tính sụt áp trên từng lộ đƣợc xác định theo công thức 0, 05457 0, 001785 x 0, 05556x
1
P.R + Q.X + 0,00035
U = = = 0,00031(Kv)
Uủm 0,38
Tổn thất điện áp U nhóm 2
0, 0297 0, 0174 0, 0303x x
2
+ 0,00105
U = = 0,0015(Kv)
0,38 Tổn thất điện áp U nhóm 3
0,17306 0, 000235 0,17652x x
U3 = + 0,00035= 0,00027(Kv)
0,38 Tổn thất điện áp U nhóm 4
0,12165 0, 0006 0,17378x x
4
+ 0,0004
U = 0,00038(Kv)
0,38 Tổn thất điện áp U nhóm 5
0, 0228 0,11529x 0, 023256 0, 00441x
5
U = + = 0,0072(Kv)
0,38
68 Tổn thất điện áp U nhóm 6
0, 066 0, 01355 0, 057x x
6 + 0,00245
U = = 0,0028(Kv)
0,38
2.4.SO SÁNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY VỚI ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC HẠ 380V.
U% = 100
dm
U U
Đường dây ba pha từ tủ phân phối chính tới tủ động lực nhóm 1 : U% = 100
380
U = 0,31
380 .100 = 0,08%
Tương tự cách tính trên, tính được U% cho các nhóm máy còn lại ở bảng 5.1.
Bảng tính tổn thất điện áp các nhóm (bảng 5.1)
Nhóm máy P(KW) Q (KVAR) U (V) U% Ghi chú
1 0,075 0,015 0,31 0,08 đạt
2 0,217 0,015 1,5 0,39 đạt
3 0,1 0,15 0,27 0,07 đạt
4 0,19 0,12 0,38 0,1 đạt
5 0,85 0,03 7,2 1,9 đạt
6 0,71 0,13 2,8 0,7 đạt
Với tổn thất điện áp cho phép là : U < 5% từ bảng trên, ta thấy nhóm máy 5 có tổn thất điện áp đường dây ba pha lớn hơn 5%.
Vậy số liệu dây dẫn chọn lại thỏa mãn điều kiện tổn thất công suất trên đường dây : P, tính được bảng sau :
Bảng tổn thất công suất trên dây dẫn của từng nhóm máy(Bảng 5.2) Nhóm máy Tiết diện dây dẫn (mm2) P (KW)
1 50 0,075
2 16 0,217
3 400 0,1
4 185 0,19
5 10 0,85
6 50 0,71
69 3.TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO PHÂN XƯỞNG.
Tính ngắn mạch trong mạng điện dưới1000V thường là để dựa chọn các khí cụ điện và các bộ phận có dòng điện đi qua.
Để xác định ngắn mạch ở dòng điện áp thấp (U 1000V).
Thành lập sơ đồ đẳng trị đối với mạng điện áp thấp thành phần điện trở có giá trị đáng kể không đƣợc bỏ qua. Vậy tổng trở ngắn bao gồm thành phần điện trở và điện kháng.
- Dây dẫn :
Điện trở và trở kháng của dây dẫn hạ áp : RDD = r0.l
XDD = x0.l
Trong đó : l : Chiều dài, Km.
r0, x0 : Điện trở và cảm kháng trên một đơn vị chiều dài, /K,.
- Điện trở và điện kháng của các thành phần khác nhƣ : cuộn dòng của
Aptomat, cuộn sơ cấp của máy biến dòng (BI), thanh góp ... ta có thể tra bảng ở cẩm nang.
- Dòng điện ngắn mạch :
2 2
.1000
'' , ( )
ck 3.
N N
I U A
r x
Trong đó : U tính bằng V; r , x tính bằng m - Dòng điện xung kích :
ixk = 2. I”ck. Kxk
Trong đó : Kxk : Hệ số xung kích
(0,01)
1 Ta
Kxk e
X Ta R (trang 243 tài liệu [1])
+ Ngắn mạch trên thanh cái : Kxk = 1,2 1,3 + Ngắn mạch ở xa trạm : Kxk = 1
+tuy theo công suất máy biến áp mà tra Kxk (trang 245 tài liệu [1])
70 3.1.TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.
Muốn tính dòng ngắn mạch ta phải lập sơ đồ thay thế, trong sơ đồ thay thế này mỗi phần tử của hệ thống đƣợc thay thế bằng một điện kháng tương ứng.
(Hình 11: sơ đồ thay thế của mạng điện)
* Trường hợp có một máy biến áp :
- Điện kháng của hệ thống :chọn công suất máy cắt là 250 Mva Utb Uđm
250 2 222
1,94( ) Utb
XHT S CB
(*) (* Trang 243 tài liệu [1])
- Điện kháng máy biến áp : Sđm = 560(Kva)
P0 = 1,02(Kw) ; I0% = 2 PN = 7,06(Kw) ; UN% = 4,5 Suy ra :
Điện trở ngắn mạch của máy biến áp phía thứ cấp
71
3
2 2
7, 06 0, 38
10 0, 00325( )
2 5602
P Un đm x
R x
B Sđm
Tổng trở máy biến áp
3
560 2 4,5 0,382
10 10 0, 0116( )
100
U Uk đm x
Z x
B Sđm
Điện kháng ngắn mạch của máy biến áp 0, 0116
2 2 2 0,003252 0,01114( )
X Z R
B B B
- Điện trở, điện kháng của dây dẫn :
Ta chọn : đối với đường dây cao thế trên không có điện áp từ 6-220kV thường lấp x0=0,4 /km, đối với đường dây hạ cáp trên không thì x0=0,3
km
/ ,cịn đối với đường dy cp ngầm thì lấy x0=0,07 /km (trang 244 ti liệu 1 )
+ Với l = 5m = 0,005 Km. (từ đường dây 22kv vào máy biến áp) RDD = 0,524x0,005 = 0,00262 ( )
XDD = 0,4x0,005= 0,002 ( )
+ Với l = 5m = 0,005 Km. (từ máy biến áp đến thanh cái chính) RDD = 0,02x0,005 = 0,0001 ( )
XDD = 0,07x0,005= 0,00035 ( )
+ Với l = 5m = 0,005 Km. (từ thanh cái chính đến tủ phân phối nhóm1) RDD1 = 0,387x0,005 = 0,001935 ( )
XDD1 = 0,07x0,005= 0,00035 ( )
+ Với l = 15m = 0,015 Km. (từ thanh cái chính đến tủ phân phối nhóm2) RDD2 = 1,15x0,015 = 0,01725 ( )
XDD2 = 0,07x0,015= 0,00105 ( )
+ Với l = 5m = 0,005 Km. (từ thanh cái chính đến tủ phân phối nhóm3) RDD3 = 0,047x0,005 = 0,000235 ( )
XDD3 = 0,07x0,005= 0,00035 ( )
+ Với l = 6m = 0,006 Km. (từ thanh cái chính đến tủ phân phối nhóm4) RDD4 = 0,099x0,006 = 0,000594 ( )
XDD4 = 0,07x0,006= 0,00042 ( )
+ Với l = 63m = 0,063 Km. (từ thanh cái chính đến tủ phân phối nhóm5) RDD5 = 1,83x0,063 = 0,11529 ( )
XDD5 = 0,07x0,063= 0,00441 ( )
72 + Với l = 5m = 0,005 Km. (từ thanh cái chính đến tủ phân phối nhóm6)
RDD6 = 0,387x0,005 = 0,01355 ( ) XDD6 = 0,07x0,005= 0,00245( ) - Điện trở, điện kháng của thanh góp :
Giá trị điện trở của thanh góp thường được bỏ qua. (RTC = 0).
Giá trị điện kháng của thanh góp thường được lấy là 0,15 (m /m).
(x0 = 0,15 /km).
XTC = x0.l = 0,15.0,001 = 0,00015 (m ) Tính ngắn mạch 3 pha tại điểm M là
-Điện kháng tương đương :
Xtđ=Xht+Xdd=1,94+0,4=2,34( ) - Điện trở tương đương :
Rtđ = RDD=0,00262( ) Tổng trở tương đương là
Ztđ= Rtd2 Xtd2 =2,34 ( )
Suy ra dòng ngắn mạch tại điểm M là I”CK= 22000
3 2, 34x =5428(A)=5,43(KA)
* Dòng điện xung kích không kể đến ảnh hưởng của biến dòng :
ck _
xk xk
0,01 xk Ta
i 2.K I"
Trong đó: K 1 e Ta X
.R
Vì điểm ngắn mạch nằm xa máy biến áp( trang 245 tài liệu 1), ta có : Kxk = 1
Vậy ixk =1,42 I”N1 ixk =1,42x5,43 ixk = 7,71 (KA)
* Giá trị hiệu dụng cực đại của dòng xung kích :
Vì Kxk = 1 nên giá trị hiệu dụng cực đại của dòng xung kích đƣợc tính theo công thức :
73
0,01
" 1 0, 02
1 0, 00001
0, 00001
1 5, 43
0, 02 5, 43( )
a
xk ck
Ta xk
xk
xk
I I T
k e Ta
I x
I KA
Tính ngắn mạch 3 pha tại điểm N là - Điện kháng tương đương :
Xtđ = Xht0,38
+XDD0,38
+XBA + XDD + XTC = 1, 94(0, 38)2
22 +0, 002(0, 38)2
22 +0,01114 +0,00035 + 0,00015 Xtđ =0,0123 ( )
- Điện trở tương đương :
Rtđ = RDD +RBA + RDD + RTC
= 0, 00262 (0,38)2
22 + 0,00325 + 0,0001+0 Rtđ = 0,0034( )
Tổng trở tương đương là
Ztđ= Rtd2 Xtd2 =0,0128 ( ) Suy ra dòng ngắn mạch tại điểm N là
I”CK= 380
3 0, 0128x =17140(A)=17,14(KA)
* Dòng điện xung kích không kể đến ảnh hưởng của biến dòng :
ck _
xk xk
0,01 xk Ta
i 2.K I"
Trong đó: K 1 e Ta X
.R
Vì công suất máy biến áp là 560KVA, cóUN% = 4,5,% ( trang 245 tài liệu [1]) ta có :
Kxk = 1,3 Vậy ixk =1,85 I”N1
ixk =1,85x17,14 ixk = 36 (KA)
* Giá trị hiệu dụng cực đại của dòng xung kích :
74 Vì Kxk = 1,5 nên giá trị hiệu dụng cực đại của dòng xung kích đƣợc tính theo công thức :
2
2
1 2( 1) "
1 2(1, 5 1) 17,14 21( )
xk xk ck
xk xk
I K xI
I x
I KA
Vậy tại tủ phân phối chính ta tính đƣợc :
Bảng giá trị tính toán ngắn mạch tại tủ phân phối chính(bảng 5.3)
Dòng ngắn mạch Ký hiệu Giá trị
Thành phần chu kỳ dòng ngắn mạch ba pha I”ck 17,14(KA)
Dòng điện xung kích ixk 31,71(KA)
Giá trị hiệu dụng cực đại của dòng xung kích ba pha
Ixk 21 (KA) Tính tương tự các bước trên ta có bảng thống kê như sau
Bảng thống kê tính toán ngắn mạch tại từng nhóm máy(Bảng 5.4) Điểm ngắn
mạch
Rtđ ( ) Xtđ( ) Ztđ( ) I”ck
(KA) ixk
(KA)
Ixk(KA)
M 0,00262 2,34 2,34 5,43 7,71 5,43
N 0,0034 0,0123 0,0128 17,14 31,71 21 N1 0,005335 0,0128 0,0139 15,79 29,212 19,34 N2 0,02065 0,0135 0,0247 8,89 16,45 10,89 N3 0,003635 0,0128 0,0133 16,50 30,53 20,21 N4 0,003994 0,0129 0,0135 16,26 30,081 19,91 N5 0,11869 0,0169 0,1199 1,83 3,39 2,24 N6 0,01695 0,0149 0,0226 9,71 20,4 11,9