Xem mẫu
- CHƯƠNG 5: TRẠM BIẾN ÁP
Mục tiêu:
- Trình bày được sơ đồ nguyên lý và các thông số cơ bản của một trạm
biến áp.
- Trình bày được các phương pháp lắp đặt các thiết bị trong trạm biến áp.
- Trình bày được phương pháp lựa chọn máy biến áp.
Nội dung chính:
1. Khái niệm chung.
2. Phân loại trạm biến áp.
3. Chọn vị trí số lượng và công suất của trạm biến áp.
4. Sơ đồ nối dây của trạm biến áp.
5. Kết cấu của trạm biến áp.
1. KHÁI NIỆM CHUNG
- Trạm biến áp : Biến đổi điện áp, thường từ cao thấp
+ Trạm TG (trạm biến áp trung tâm) 35 220 kV
+ Trạm PX biến 6 10(35) kV 0,6; 0,4 kV.
- Trạm phân phối: Chỉ phân phối điện năng trong cùng cấp điện
áp.
- Trạm đổi điện: Trạm chỉnh lưu hoặc biến đổi fđm = 50 Hz tần
số khác.
2. PHÂN LOẠI TRẠM BIẾN ÁP
2.1. Theo nhiệm vụ:
- Trạm BA ngoài PX: (cách PX 10 – 30 m) dung cho PX dễ cháy,
nổ; phụ tải phân tán.
- Trạm kề phân xưởng: thuận tiện và kinh tế.
- Trạm trong PX: dùng khi phụ tải lớn, tập chung gần tâm phụ
tải, giảm tổn thất. Nhược điểm phòng cháy, nổ, thông gió kém.
Ngoài ra còn có các loại trạm khác như: trạm treo, trạm ki ốt, trạm
bệt …..
2.2. Theo vị trí trạm:
- Gần tâm phụ tải.
- Không ảnh hưởng đi lại và sản xuất.
60
- - Điều kiện thông gió, phòng cháy, nổ tốt, tránh bụi, hơi hoá chất.
- Với các xí ngiệp lớn, phụ tải tập trung thành những vùng rõ rệt
thì phải xác định tâm phụ tải của từng vùng riêng biệt Xí nghiệp sẽ có
nhiều trạm BA chính đặt tại các tâm đó.
3. CHỌN VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA TRẠM BIẾN ÁP
3.1. Chọn vị trí trạm biến áp:
Khi chọn vị trí MBA phái thõa mãn các yêu cầu chính sau đây:
- Gần trung tâm phụ tải
- Thuận tiện cho các đường dây vào / ra
- Thuận lợi trong quá trình lắp đặt và thi công xây dựng
- Thao tác, vận hành, sửa chữa và quản lý dễ dàng
- Phòng cháy, nổ, ẩm ướt, bụi bặm và khí ăn mòn
- An toàn cho người và thiết bị
Trong thực tế, việc đạt tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn. Do đó, cần
xem xét và cân nhắc các điều kiện thực tế để có thể chọn phương án hợp lý nhất
Vị trí của trạm biến áp phân xưởng có thể ở độc lập bên ngoài, liền kề với
phân xưởng hoặc đặt bên trong phân xưởng
3.2. Chọn số lượng máy biến áp:
Kinh nghiệm thiết kế vận hành cho thấy mỗi trạm chỉ nên đặt 1
máy BA là tốt nhất. Khi cần thiết có thể đặt 2 máy, không nên đặt nhiều
hơn 2 máy.
- Trạm 1 máy: Tiết kiêm đất, vận hành đơn giản, chi phí nhỏ nhất.
Nhưng không đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện như trạm 2 máy.
- Trạm 2 máy: Thường có lợi về kinh tế hơn trạm 3 máy.
- Trạm 3 máy: Chỉ được dùng vào trường hợp đặc biệt.
Việc quyết định chọn số lượng máy BA, thường dựa vào yêu cầu
của phụ tải:
+ Hộ loại I: được cấp từ 2 nguồn độc lập (có thể lấy nguồn từ 2
trạm gần nhất mỗi trạm đó chỉ cần 1 máy). Nếu hộ loại I nhận điện từ 1
trạm BA, thì trạm đó cần phải có 2 máy và mỗi máy đấu vào 1 phân
đoạn riêng, giữa các phân đoạn phải có thiết bị đóng tự động.
+ Hộ loại II: cũng cần có nguồn dự phòng có thể đóng tự động
hoặc bằng tay. Hộ loại II nhận điện từ 1 trạm thì trạm đó cũng cần phải
có 2 máy BA hoặc trạm đó chỉ có một máy đamg vận hành và một máy
khác để dự phòng nguội.
+ Hộ loại III: trạm chỉ cần 1 máy BA.
61
- Tuy nhiện cũng có thể đặt 2 BA với các lý do khác nhau như:
Công suất máy bị hạn chế, điều kiện vận chuyển và lắp đặt khó (không
đủ không gian để đặt máy lớn). Hoặc đồ thị phụ tải quá chênh lệch (Kđk
0,45 lý do vận hành), hoặc để hạn chế dòng ngắn mạch. Trạm 3 máy
chỉ được dùng vào những trường hợp đặc biệt.
3.3. Chọn công suất máy biến áp:
Công suất MBA được chọn theo các công thức sau:
- Với trạm 1 máy: S đmS S tt
S tt
- Với trạm 2 máy: S đmS
1,4
Trong đó, SđmS là công suất định mức của MBA do nhà chế tạo quy định
được ghi trong lý lịch máy và trên nhãn máy
Stt là công suất tính toán, nghĩa là công suất yêu cầu lớn nhất của
phụ tải
kqt là hệ số quá tải ,kqt = 1,4
Cần lưu ý:
+ Hệ số quả tải phụ thuộc vào thời gian quá tải. Lấy kqt = 1,4 là ứng với
điều kiện thời gian là quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày quá tải không
quá 6 giờ
+ Nếu không thỏa mãn điều kiện thời gian trên phải tra đồ thị tìm kqt trong
sổ tay cung cấp điện hoặc không cho quá tải
Hai công thức trên chỉ dùng để chọn MBA chế tạo trong nước hoặc với
MBA ngoại nhập đã nhiệt đới hóa
Khi sử dụng MBA ngoại nhấp chưa nhiệt đới hóa cần tính theo công thức
sau:
S tt
- Với trạm 1 máy: S đmS
k hc
S tt
- Với trạm 2 máy: S đmS
1,4.k hc
1 2
Trong đó, khc là hệ số điều chỉnh nhiệt độ: k hc 1
100
Với θ1 là nhiệt độ môi trường sử dụng
θ2 là nhiệt độ môi trường chế tạo ( ghi trên lý lịch máy )
24 5
Ví dụ: dùng MBA Nga ở Việt Nam thì: k hc 1 0,81
100
Trong đó, 24 là nhiệt độ trung bình ở Hà Nội
5 là nhiệt độ trung bình ở Nga
62
- Cũng cần lưu ý là MBA ít xảy ra sự cố, nếu như khảo sát thống kê được
trong hộ loại 1 có một phần trăm nào đó họ loại 3 có thể cắt điện khi cần thiết
với thời gian trên thì khí một MBA sự cố, MBA còn lại chỉ cần cấp điện cho hộ
loại 1. Kết quả là sẽ lựa chọn được cỡ máy nhỏ hơn, hợp lý hơn
S1
Công thức chọn công suất cho trạm 2 máy là: S đmS
1,4
Trong đó, S1 là công suất của phụ tải loại 1
Ví dụ 1: Chọn MBA cho khu chung cư có phụ tải điện Stt = 300kVA, điện
áp trung áp là 22kV
Vì cấp điện cho khu chung cư, trạm đặt một máy: SđmS ≥ 300kVA
Chọn MBA 315kVA do ABB chế tạo 315 – 22/0,4
300
Trường hợp này nếu dùng MBA Nga: S đmS 375kVA
0,8.1
Chọn MBA do Nga chế tạo: TM – 400 – 22/0,4
Ví dụ 2: Chọn MBA cho TBA nhà máy luyện kim có phụ tải điện Stt =
1200kVA trong 2 trường hợp:
a, Không biết số % phụ tải loại 3
b, Biết số % phụ tải loại 3 là 20%
Trạm cấp điện cho nhà máy luyện kim phải đặt 2 MBA
a, Khi không biết số phụ tài loại 3 của nhà máy, khi sự cố một MBA, máy
còn lại phải cấp đử công suất 1200kVA
S tt
S đmS 857
1,4
Chọn dùng 2 MBA do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo, công suất
1000kVA: 2*1000 – 22/0,4
b, Trường hợp khảo sát thống kê được trong nhà máy có 20% phụ tải loại
3
S1 80%.1200
S đmS 685kVA
1,4 1,4
Chọn dùng 2 MBA do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo, công suất
750kVA: 2*750 – 11/0,4
So sánh 2 phương án chọn máy:
- Phương án chọn 2 máy 1000kVA có lợi là khi một máy sự cố không tải
cắt điện phụ tải loại 3 nhưng có nhược điểm là vốn đầu tư lớn, hệ số tải
nhỏ: kt S tt 1200 0,6
2.S đm 2000
- Phương án chọn 2 máy 750kVA có lợi là vốn đầu tư nhỏ, hệ số tải cao,
63
- S tt 1200
kt 0,8 , tuy nhiên, khi sự cố một máy, máy còn lại cho phép tải
2.S đm 1500
1,4 sẽ phải cắt một lượng tải loại 3 là 1200 – 1,4*750 = 150kVA
1200
Số % tải phải cắt là: 100% 12,5% , nghĩa là không cắt hết 20% phụ
1500
tải loại 3
Chọn dung lượng máy BA:
Về lý thuyết nên chọn theo chi phí vận hành nhỏ nhất là hợp lý
nhất. tuy nhiên còn khá nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến chọn dung
lượng máy BA như: trị số phụ tải, cos; mức bằng phẳng của đồ thị phụ
tải. Một số điểm cần lưu ý khi chọn dung lượng máy BA.
- Dãy công suất BA.
- Hiệu chỉnh nhiệt độ.
- Khả năng quá tải BA.
- Phụ tải tính toán.
- Tham khảo số liệu dung lượng BA theo ĐK tổn thất kim loại
mầu ít nhất.
Dãy công suất BA:
BA chỉ được sản xuất theo những cỡ tiêu chuẩn. Việc chọn đúng
công suất BA không chỉ đảm bảo an toàn CCĐ, đảm bảo tuổi thọ mà
còn ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ CCĐ.
50; 100; 180; 320; 560; 750; 1000; 1800; 3200; 5600 kVA
Chú ý: Trong cùng một xí nghiệp nên chọn cùng một cỡ công
suất vì Ptt khác nhau (cố gắng không nên vượt quá 2-3 chủng loại) điều
này thuận tiện cho thay thế, sửa chữa, dự trữ trong kho.Máy BA phân
xưởng nên chọn có công suất từ 1000 kVA trở lại (làm chiều dài
mạng hạ áp ngắn lại giảm tổn thất…).
Hiệu chỉnh nhiệt độ:
Sđm của BA là công suất mà nó có thể tải liên tục trong suốt thời
gian phục vụ (khoảng 20 năm) với điều kiện nhiệt độ môi trường là định
mức. Các máy BA nước ngoài (châu âu) được chế tạo với t0 khác môi
trường ở ta. Ví dụ máy BA Liên Xô cũ qui định:
Nhiệt độ trung bình hàng năm là tb = + 50C
Nhiệt độ cực đại trong năm là cd = +3 50C
dung lượng máy biến áp cần được hiệu chỉnh theo môi trường lắp đặt
thực tế:
' tb 5
S dm S dm (1 )
100
64
- tb – nhiệt độ trung bình nơi lắp đặt.
Sđm - Dung lượng định mức BA theo thiết kế.
S’đm - Dung lượng định mức đã hiệu chỉnh.
Ngoài ra còn phải hiệu chỉnh theo nhiệt dộ cực đại của môi trường
xung quanh. Khi cd > 350C công suất của BA phải giảm đi cứ mỗi
độ tăng thêm, dung lượng phải giảm đi 1% cho đến khi cd = 450C. Nếu
cd > 450C phải được làm mát nhât tạo.
Quá tải máy BA:
Trong vận hành thực tế vì phụ tải luôn thay đổi nên phụ tải của
BA thường không bằng phụ tải định mức của nó, mà mức độ già hoá
cách điện được bù trừ nhau ở máy BA theo phụ tải. Vì vậy trong vận
hành có thể xét tới khả năng cho phép máy BA làm việc lớn hơn phụ tải
định mức của nó (một lượng nào đó). Nghĩa là cho phép nó làm vviệc
quá tải nhưng sao cho thời hạn phục vụ của nó không nhỏ hơn 20 25
năm xây dựng qui tắc tính quá tải:
- Quá tải bình thường của BA (dài hạn).
- Quá tải sự cố của BA (ngắn hạn).
* Khả năng quá tải BA lúc bình thường:
Qui tắc đường cong: Mức độ quá tải bình thường cho phép tuỳ thuộc
vào hệ số điền kín của phụ tải hàng ngày” Kqt = f(kdk , t)
S tb I
K dk tb
S cd I cd
Đường cong quá tải BA theo phương pháp này được xây dựng
theo quan hệ giữa hệ số quá tải Kqt và thời gian quá tải hàng ngày (xem
HV)
I cd
Hệ số quá tải: K qt I cd K qt .I đm và S cd K qt .S đm
I đm
Qui tắc 1 %: Nếu so sánh phụ tải bình thường một ngày đêm của máy
BA với dung lượng định mức của nó, thì ứng với mỗi phần trăm non tải
trong những tháng mùa hạ, thì máy BA được phép quá tải 1% trong
những tháng mùa đông. nhưng tổng cộng không được quá 15 %”.
65
- Qui tắc 3 %: Trong điều kiện nhiệt độ không khí xung quanh không
vượt quá +350C. Cứ hệ số phụ tải của máy BA giảm đi 10 % so với
100% thì máy BA được phép quá tải 3 %”
Có thể áp dụng đồng thời cả 2 qui tắc để tính quá tải nhưng cần
phải đảm bảo giới hạn sau:
- Với máy BA ngoài trời không vượt quá 30 %.
- Với máy BA đặt trong nhà không vượt quá 20 %.
* Khả năng quá tải sự cố: quá tải sự cố máy biến áp không phụ
thuộc vào điều kiện nhiệt độ xung quanh và trị số phụ tải trước khi quá
tải. Thông số này được nhà máy chế tạo qui định, có thể tra trong các
bảng. Khi không có số liệu tra, có thể áp dụng nguyên tắc sau để tính
quá tải sự cố cho bất kỳ máy BA nào.
Trong trường hợp trước lúc sự cố máy BA tải không quá 93 %
công suất định mức của nó, thì có thể cho phép quá tải 40 % trong vòng
5 ngày đêm với điều kiện thời gian quá tải trong mỗi ngày không quá 6
giờ
Phụ tải tính toán:
Vì phụ tải tính toán là phụ tải lớn nhất mà thực tế không phải lúc
nào cũng như vậy Cho nên dung lượng chọn theo Stt không nên chọn
quá dư. Ngoài ra còn phải chú ý đến công suất dự trữ khi xảy ra sự cố 1
máy (dành cho trạm có 2 máy). Những máy còn lại phải đảm bảo cung
cấp được 1 lượng công suất cần thiết theo yêu cầu của phụ tải.
* Trong điều kiện bình thường:
- Trạm 1 máy Sđm Stt
- Trạm n máy n.Sđm Stt
Sđm – dung lượng định mức đã hiệu chỉnh nhiệt độ của BA.
Stt - Công suất tính toán của trạm.
Trường hợp cần thiết có thể xét thêm quá tải lúc bình thường, như
vậy có thể cho phép chọn được máy BA có dung lượng giảm đi tiết
kiệm vốn đầu tư.
* Trường hợp sự cố 1 máy BA: (xét cho trạm từ 2 máy trở lên).
hoặc đứt một đường dây:
- Với trạm 2 máy kqt.Sđm Ssc
- Trạm n máy (n-1).kqt.Sđm Ssc
Sđm – dung lượng định mức của máy BA đã hiệu chỉnh nhiệt độ.
Ssc - Phụ tải mà trạm vẫn cần phải được cung cấp khi có sự cố.
66
- Kqt - hệ số quá tải sự cố của máy BA. Khi không có số liệu tra có
thể lấy
kqt = 1,4 với điều kiện hệ số tải trước lúc sự cố không quá 93 % và
không tải quá 3 ngày, mỗi ngày không quá 6 giờ.
4. SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA TRẠM BIẾN ÁP
Sơ đồ nối dây của trạm phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải.
- Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố.
- An toàn lúc vận hành và lúc sửa chữa.
- Hợp lý về kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật.
Trong thực tế khó mà đảm bảo được toàn bộ các yêu cầu trên, nếu gặp mâu
thuẫn ta cần so sánh toàn diện trên quan điểm lợi ích lâu dài và lợi ích chung của
cả nền kinh tế.
4.1. Sơ đồ trạm biến áp chính:
Việc lựa chọn phụ thuộc vào đường dây cung cấp từ nguồn và số
đường dây ra, số lượng và công suất BA, loại thiết bị đóng cắt.
Hình 5.1 – Sơ đồ TBA chính
Độ tin cậy cao dùng cho hộ yêu cầu cao về CCĐ. Máy cắt liên lạc
chỉ dùng khi trạm được cung cấp từ đường dây trục chính song song. Ở
phía cao áp chỉ đặt hệ thống dao cách ly, dao ngắt mạch tự động – ưu
điểm rẻ tiền
67
- 4.2. Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng:
5.2a 5.2b 5.2c 5.2d 5.2e
Hình 5.2 – Sơ đồ TBA phân xưởng
Hình 5.2a: Sơ đồ đơn giản nhất. Phía cao áp chi có cầu dao cách
ly và cầu chì. Cầu dao cách ly chỉ cho phép cắt dòng không tải máy BA
đến 750 kVA (ở cấp 10 kV).
Hình 5.2b: Tương tự hình 5.2a, dao cách ly được thay thế bằng
máy cắt phụ tải (cho phép đóng cắt ngay cả khi máy biến áp đang mang
tải).
Hình 5.2c: Để tăng cường đảm bảo CCĐ, dùng cho các trạm có
công suất lớn, hoặc những trạm có nhu cầu đóng cắt máy biến áp thường
xuyên.
Hình 5.2d: Dùng cho các phân xưởng thuộc hộ loại 2 hoặc 1. Hai
máy biến áp được cung cấp từ đường dây trục chính lộ kép, hoặc từ hai
đường dây khác nhau tới.
Chú ý: + Khi dùng sơ đồ dẫn sâu (35-110 kV) người ta thường
thay thế các máy cắt của sơ đồ e) bằng hệ thống dao cách ly, dao nối đất
tự động để giam vốn đầu tư.
+ Phía hạ áp của các trạm PX các sơ đồ đều dung aptomat
hoặc cầu chi hạ áp. Với trạm 2 máy BA. phân đoạn hạ áp thường được
thiết kế để làm việc riêng rẽ. Khi có sự cố aptomát liên lạc sẽ tự động
đóng phân đoạn của máy sự cố sang máy bên kia.
4.3. Sơ đồ trạm biến áp trung gian:
Lưới cung cấp điện được cấp điện từ các trạm biến áp trung gian (BATG),
thường là 110/35, 22, 10 (kV) hoặc 35/22, 10 (kV). Tùy theo tính chất quan
trọng của lưới cung cấp điện mà các trạm trung gian này có thể đặt một máy
hoặc hai máy.
Sơ đồ nguyên lý trạm BATG:
68
- Hình 5.3a - Trạm 1 biến áp Hình 5.3b - Trạm 2 biến áp
Hình 5.3 – Sơ đồ nguyên lý TBA trung gian 110/35,22,10(kV)
5 KẾT CẤU CỦA TRẠM BIẾN ÁP
5.1. Đối với trạm biến áp phân phối:
Gồm có 3 kiểu, mỗi kiểu có ưu nhược điểm riêng. Người thiết kế cần căn
cứ vào đặc điểm, điều kiện của khách hàng mà lựa chọn cho họ kiểu xây dựng
thích hợp
5.1.1. Trạm treo:
Là kiểu trạm mà tất cả các thiết bị điện cao áp, hạ áp và cả MBA đầu
được đặt trên cột
- Ưu điểm: đơn giản, rẻ tiền, xây lắp nhanh, ít tốn đất
- Nhược điểm: kém mỹ quan và không an toàn
Kiểu trạm này được sử dụng ở những nơi quỹ đất hạn hẹp và điều
kiện mỹ quan cho phép. Tuy nhiên, các đường dây trên không trung áp
và hạ áp cùng với hàng trăm ngàn TBA phân phối kiểu treo cũng làm
mất mỹ quan đô thị cần phải được thay thế dần bằng đường cáp và trạm
xây
5.1.2. Trạm bệt:
Với kiểu trạm này, thiết bị cao áp đặt trên cột, MBA đặt dưới đất
và tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà xây mái bằng, xung quanh trạm có
tường xây, trạm có cổng sắt bảo vệ
69
- Kiểu trạm bệt rất tiện lợi cho điều kiện nông thôn, ở đây, quỹ đát
đai không hạn hẹp, lại an toàn cho người và gia súc, vì thế hiện nay, các
tram BA phân phối nông thôn đều dùng kiểu trạm bệt
5.1.3. Trạm xây (trạm kín):
Là kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị điện cao áp, hạ áp và MBA
đều được đặt trong nhà mái bằng. Nhà xây được phân ra thành nhiều
ngăn để tiện thao tác, vận hành cũng như tránh sự cố lan tràn từ phần
này sang phần khác. Các ngăn của trạm phải được thông hơi, thoáng khí
nhưng phải đặt lưới mắt cáo, cửa sắt phải kín đề phòng chim, chuột, rắn
bò vào các lỗ thông hơi, khe cửa gây mất điện. Mái phải đổ dốc (3-5)0 để
thoát nước. Dưới gầm bệ MBA phải xây hố dầu sự cố để chứa dầu MBA
khi sự cố, tránh cháy nổ lan tràn
5.2. Đối với trạm biến áp trung gian:
Với TBA trung gian 110/35,22,10kV thì phía cao áp và biến áp
đặt hở ngoài trời, còn phần trung áp đặt trong nhà phân phối giống như
kết cấu xây dựng trạm phân phối
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP:
1. Câu 1:
Trình bày cách lựa chọn số lượng MBA
2. Câu 2:
Trình bày cách lựa chọn công suất MBA
3. Câu 3:
Trình bày cách lựa chọn vị trí MBA
70
- CHƯƠNG 6: LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG LƯỚI
CUNG CẤP ĐIỆN
Mục tiêu:
- Lựa chọn được các thiết bị trong lưới cung cấp điện.
Nội dung chính:
1. Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện.
2. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt.
3. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly, cầu chì.
4. Lựa chọn và kiểm tra aptomat.
5. Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn.
6. Lựa chọn máy biến dòng, máy biến điện áp.
1. NHỮNG ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN
Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phân
dẫn điện khác có thể ở một trong ba chế độ:
- Chế độ làm việc lâu dài: các thiết bị điện sẽ làm việc tin cậy nếu chúng
được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức.
- Chế độ quá tải: dòng điện qua các thiết bị cao hơn bình thường, thiết bị
còn tin cậy nếu giá trị và thời gian điện áp hay dòng tăng cao còn nhỏ hơn giá trị
cho phép.
- Chế độ ngắn mạch: các thiết bị còn tin cậy nếu trong quá trình lựa chọn
thiết bị có xét đến điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. Riêng đối với máy
cắt điện còn phải lựa chọn thêm khả năng cắt của nó.
1.1. Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài:
1.1.1. Chọn theo điện áp định mức:
Điện áp định mức thiết bị điện thường được ghi trên nhãn thiết bị, ngoài
ra thiết bị thường được chế tạo để có thể chịu được một quá điện áp nhất định.
Do đó thiết bị được chọn thỏa:
UđmKCĐ + ΔUđmKCĐ ≥ Uđm mạng + ΔUđm mạng
Trong đó: UđmKCĐ là điện áp định mức khí cụ điện.
ΔUđmKCĐ: độ tăng điện áp cho phépcu3a khí cụ điện.
Uđm mạng: điện áp định mức mạng điện nơi thiết bị làm việc.
ΔUđm mạng: độ lệch điện áp so với điện áp định mức.
Bảng 6.1 - Trị số độ lệch điện áp cho phép tương đối của một số thiết bị.
71
- Máy biến dòng điện:
Cáp điện lực: 1,1Uđm
1,1Uđm
Chống sét: Dao cách ly: 1,1Uđm
Máy biến điện áp:
1,25Uđm Máy cắt điện: 1,25Uđm
1,1Uđm
Sứ cách điện: Kháng điện: 1,15Uđm
Cầu chì:
1,15Uđm
1,1Uđm
Riêng trường hợp khi các thiết bị đặt ở độ cao hơn 1000m so với thì điện
áp cho phép chỉ được lấy bằng điện áp định mức.
1.1.2. Chọn theo dòng điện định mức:
Dòng điện định mức khí cụ điện IđmKCĐ do nhà chế tạo cho sẵn. Chọn
dòng điện định mức sẽ đảm bảo cho các bộ phận của nó không bị đốt nóng nguy
hiểm khi làm việc lâu dài định mức.
Như vậy, chọn thiết bị có IđmKCĐ ≥ Ilv max (dòng làm việc cực đại).
Dòng định mức các khí cụ điện được giả thiết khi vận hành ở nhiệt độ môi
trường xung quanh là 35oC. Trường hợp nhiệt độ khác thì phải hiệu chỉnh:
cp - xq
- Nếu θxq > 35oC thì.
cp -35
- Nếu θxq < 35oC thì I’cp có thể tăng lên 0,005. cho mỗi độ (không quá 0,2
IđmKCĐ).
1.2. Các điều kiện kiểm tra thiết bị khi xảy ra ngắn mạch:
1.2.1. Kiểm tra ổn định lực điện động:
Khi xảy ra ngắn mạch thiết bị có dòng ngắn mạch đi qua sẽ chịu một lực
điện động lớn hơn bình thường nhiều. Mỗi khí cụ điện có dòng điện cực đại cho
phép, chọn Imax ≥ Ixk, dòng ngắn mạch xung kích.
1.2.2. Kiểm tra ổn định nhiệt:
Lượng cần đo xác định bằng tính toán theo quan hệ hàm đã biết đối với
các Dây dẫn và khí cụ điện sẽ bị nóng lên vì có các tổn thất công suất. Các tổn
thất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng chủ yếu phụ thuộc vào bình phương
dòng điện, do đó khi ngắn mạch dòng điện tăng cao làm cho thiết bị phát nóng
rất nhanh.
Khi nhiệt độ khí cụ điện và dây dẫn quá cao sẽ làm cho chúng bị hư hỏng
hay giảm thời gian phục vụ. Do đó, các thiết bị được quy định nhiệt độ làm việc
cho phép khi làm việc bình thường cũng như khi xảy ra ngắn mạch.
2. LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA MÁY CẮT
2.1. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện cao áp hơn 1000V:
Máy cắt điện là thiết bị dùng trong mạng điện áp cao để đóng, cắt dòng
điện phụ tải và cắt dòng điện ngắn mạch.
72
- Bảng 6.2 - Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt
Đại lượng lựa chọn và kiểm Công thức để chọn
TT Ký hiệu
tra và kiểm tra
1 Điện áp định mức (kV) UđmMCĐ UđmMCĐ ≥ Uđm mạng
2 Dòng điện định mức (A) IđmMCĐ IđmMCĐ ≥ Ilv max
Dòng điện ổn định lực điện
3 Imax Imax ≥ Ixk
động (kA)
t gt
4 Dòng điện ổn định nhiệt (A) Iôđn Iôđn ≥ I .
tôdn
Công suất cắt định mức
5 Sđmcắt Sđmcắt ≥ SN(tN)
(MVA)
Chú thích:
- Dòng ổn định nhiệt của máy cắt trong lý lịch máy thường cho ứng với
thời gian 1; 5 và 10s.
- Công suất ngắn mạch tại thời điểm cắt SN(tN) có thể xem là công suất tại
thời điểm máy cắt hoạt động.
2.2. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải:
Máy cắt phụ tải là thiết bị đóng cắt đơn giản và rẽ tiền hơn máy cắt. Nó
gồm bộ phận đóng cắt điều khiển bằng tay và cầu chì, trong đó cầu chì đóng vai
trò cắt dòng ngắn mạch.
Bảng 6.3 - Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải
Công thức để chọn
TT Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu
và kiểm tra
1 Điện áp định mức (kV) UđmMCPT UđmMCPT ≥ Uđm mạng
2 Dòng điện định mức (A) IđmMCPT IđmMCPT ≥ Ilv max
Dòng điện ổn định lực điện
3 Imax Imax ≥ Ixk
động (kA)
t gt
4 Dòng điện ổn định nhiệt (A) Iôđn Iôđn ≥ I .
tôdn
5 Dòng điện định mức cầu chì(A) IđmCC IđmCC ≥ Ilv max
73
- Công suất cắt định mức cầu chì
6 Sđmcắt CC Sđmcắt ≥ S”
(MVA)
Chú thích: S”= 3 .I”. Uđm mạng, với I” là giá trị hiệu dụng ban đầu của
thành phần chu kỳ dòng điện ngắn mạch.
3. LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA DAO CÁCH LY, CẦU CHÌ
Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện trông
thấy được giữa bộ phận đang mang điện và bộ phận cắt điện. Dao cách ly chỉ để
đóng cắt khi không có dòng điện.
Dao cách ly được chế tạo với nhiều cấp điện áp khác nhau, một pha hay
ba pha, lắp đặt trong nhà và ngoài trời.Dao cách ly được chọn các điều kiện định
mức: dòng và áp cùng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt.
Cầu chì là khí cụ điện để bảo vệ mạch điện khi ngắn mạch. Thời gian cắt
của cầu chì phụ thuộc vào vật liệu làm dây chảy. Cầu chi là thiết bị bảo vệ đơn
giản, rẽ tiền nhưng độ nhạy kém nó chỉ tác động khi dòng lớn hơn định mức
nhiều lần (chủ yếu là dòng ngắn mạch).
Bảng 6.4 - Các điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì
Công thức để chọn
TT Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu
và kiểm tra
1 Điện áp định mức (kV) UđmCC UđmCC ≥ Uđm mạng
2 Dòng điện định mức (A) IđmCC IđmCC ≥ Ilv max
Công suất cắt định mức cầu chì
3 Sđmcắt CC Sđmcắt ≥ S”
(MVA)
Lưu ý khi chọn cầu chì dùng để bảo vệ động cơ điện thì dòng định mức
phải thỏa hại điểu kiện là dòng làm việc bình thường và dòng mở máy.
* Lựa chọn cầu chì, dao cách ly:
Cầu chì có chức năng chủ yếu là bảo vệ ngắn mạch.
Dao cách ly (còn gọi là cầu dao) có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần có
điện và phần không có điện tạo khoảng cách an toàn trông thấy được để phục vụ
cho công tác sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng. Sở dĩ không cho phép dao cách ly
đóng cắt mạch khi đang mang tảI vì không có bộ phận dập hồ quang. Tuy nhiên,
có thể cho phép dao cách ly đóng cắt không tảI biến áp khi công suất máy không
lớn (thường nhỏ hơn 1000kVA).
Cầu chì và dao cách ly được chế tạo với mọi cấp điện áp.
74
- Trong lưới cung cấp điện, cầu chì có thể dùng riêng rẽ, nhưng thường
dùng kết hợp với dao cách ly hoặc dao cắt phụ tải. Dao cách ly cũng có thể dùng
riêng rẽ, nhưng thường dùng kết hợp với máy cắt và cầu chì.
3.1. Lựa chọn bộ cầu chì – cầu dao cao áp:
Trong lưới điện cao áp, cầu chì thường dùng ở các vị trí sau:
- Bảo vệ máy biến điện áp.
- Kết hợp với dao cắt phụ tải thành bộ máy cắt phụ tải trung áp để bảo vệ
các đường dây.
- Đặt phía cao áp (6, 10, 22, 35kV) các trạm biến áp phân phối để bảo vệ
ngắn mạch cho biến điện áp.
Cầu chì được chế tạo nhiều loại, nhiều kiểu, ở điện áp trung áp phổ biến
nhất là cầu chì ống. Ở điện áp trung áp người ta còn dùng cầu chì tự rơI (CCTR)
thay cho bộ cầu dao - cầu chì (CD-CC).
Trong lưới điện trung áp và cao áp, dao cách ly ít dùng riêng rẽ, thường
dùng kết hợp.
- Kết hợp với máy cắt trong tủ máy cắt hoặc trong bộ MC-DCL.
- Kết hợp với cầu chì trung áp đặt tại các trạm BAPP.
Cầu chì và cầu dao cách ly trung áp, cao áp được chọn và kiểm tra theo
các điều kiện trong Bảng 6.5 và 6.6:
Bảng 6.5 - Các điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly
Các đại lượng chọn và Điều kiện
kiểm tra
Điện áp định mức (kV) UđmDCL UđmLĐ
Dòng điện định mức (A) IđmDCL Icb
Dòng điện ổn định động
Iđ.đm ixk
(kA)
Dòng điện ổn định nhiệt t qd
(kA) Inh.đm I
t nh.dm
Bảng 6.6 - Các điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly
Các đại lượng chọn và Điều kiện
kiểm tra
Điện áp định mức (kV) UđmDCL UđmLĐ
75
- Dòng điện định mức (A) IđmDCL Icb
Dòng cắt định mức (kA) Icđm IN
Công suất cắt định mức Scđm SN
(MVA)
Trong hai bảng trên:
UđmLĐ: là điện áp định mức của lưới điện (kV);
Icb: là dòng điện cưỡng bức, nghĩa là dòng điện làm việc lớn nhất đI
qua máy cắt, xác định theo sơ đồ cụ thể;
I , IN : là dòng ngắn mạch vô công và siêu quá độ, trong tíng toán ngắn
mạch lưới cung cấp điện, coi mgắn mạch là xa nguồn,các trị số
này bằng nhau và bằng dòng ngắn mạch chu kỳ.
ixk: là dòng điện ngắn mạch xung kích, là trị số tức thời lớn nhất của
dòng ngắn mạch: ixk = 1,8. 2 .IN
S": là công suất ngắn mạch
SN = 3.U tb .IN
tnh.đm : là thời gian ổn định nhiệt định mức, nhà chế tạo cho tương
ứng với Inh.đm(I0đnh)
tqđ: là thời gian quy đổi, xác định bằng cách tính toán và tra đồ thị.
Trong tính toán thực tế lưới trung áp, nhười ta cho phép lấy tqđ
bằng thời gian tồn tại ngắn mạch, nghĩa là bằng thời gian cắt ngắn
mạch.
tc
Vậy: Icđm = tnh.đm I
t nh .dm
(4.9)
Các thiết bị điện có Iđm > 1000 (A) không cần kiểm tra ổn định
nhiệt.
Ví dụ 1:
Trạm biến áp của một xã nông nghiệp đặt một máy biến áp 320kVA điện
áp 10/0,4 kV. Biết rằng trạm được cấp điện từ TBATG 35/10kV của huyện cách
3km bằng ĐDK-10, dây AC-35. Máy cắt đầu đường dây là của Liên xô (cũ) đã
mất catalog. Yêu cầu tính toán 2 phương án:
1. Chọn cầu chì tự rơi 10kV cho trạm.
2. Chọn DCL-CC 10kV cho trạm.
Giải: Dòng điện lớn nhất qua dao cách ly và cầu chì chính là dòng điện quá
tải máy biến áp. Ở các máy biến áp cấp điện cho nông thôn, do non tải suốt
ngày, buổi tối có thể cho phép quá tải với kqt = 1,25.
76
- Dòng cưỡng bức qua DCL và CC là:
320
Icb = IqtB = 1,25.IđmB = 1,25. = 27,75 (A)
3.10
1. Phương án dùng cầu chì tự rơi:
Chọn cầu chì tự rơi 10kV do Chance chế tạo có các thông số kỹ thuật ghi
trong bảng:
Loại Uđm Iđm (A) INmax IN3S(kA)
CCTR (kV) (kA)
C710- 12 100 10 7,88
112PB
Cần tính ngắn mạch để kiểm tra CCTR đã chọn.
N
10 (kV) 0,4 (kV)
Đ DK - AC - 35; 3km
BATG
BATG CCTR BA-320 (kVA)
a)
N
XH RD XD
H
b) máy cắt 10kV do Liên xô (cũ) chế tạo là 250MVA,
Lấy trị số Scđm của
điện kháng của hệ thống:
U tb2 10,5 2
XH 0,44( )
S cdm MC 250
Tổng trở đường dây AC-35 dài 3km là:
Z D r0 .l jx 0 l 0,92 . 3 + j0,4 . 3 = 2,76 + jj1,2
().
Trị số dòng điện ngắn mạch qua CCTR là:
U tb 10.5
IN 1,9(kA)
2 2
3. R ( X H X D )
D 3. 2,76 (0,44 1,2) 2
2
Căn cứ vào IN kiểm tra CCTR đã chọn, kết quả ghi trong bảng:
Các đại lượng chọn và Kết quả
kiểm tra
Điện áp định mức (kV) UđmDCL = 12 UđmLĐ = 10
Dòng điện định mức (A) IđmDCL = 100 Icb = 27,75
77
- Dòng cắt định mức (kA) Icđm = 10 IN = 1,9
Công suất cắt định mức Scđm = 3 .12.10 SN = 3 .10,5.1,9
(MVA)
2. Phương án dùng DCL-CC:
Căn cứ vào Icb = 27,75 (A) chọn dao cách ly 3DC điện áp 12 (kV) và cầu
chì ống 3GD do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật ghi trong bảng:
BẢNG CHỌN DAO CÁCH LY:
Loại Uđm (kV) Iđm (A) INmax (kA) IN3(kA)
DCL
3DC 12 400 40 10
BẢNG CHỌN CẦU CHÌ:
Loại CC Uđm Iđm (A) INmax (kA) IN3(kA)
(kV)
3GD1-120- 12 100 80 40
2B
Để kiểm tra ổn định điện động dao cách ly cần tính trị số dòng ngắn mạch
xung kích:
Ixk = 1,8. 2 .IN = 1,8. 2 .1,9 = 4,79 (kA)
BẢNG KẾT QUẢ KIỂM TRA DAO CÁCH LY:
Các đại lượng chọn và kiểm Kết quả
tra
Điện áp định mức (kV) UđmDCL = 12 UđmLĐ
= 10
Dòng điện định mức (A) IđmDCL = 400 Icb =
27,75
Dòng điện ổn định động (kA) Iđ.đm = 40 ixk = 4,79
Dòng điện ổn định nhiệt (kA) 0,8
Inh.đm = 10 1,9
3
78
- BẢNG KẾT QUẢ KIỂM TRA CẦU CHÌ:
Các đại lượng chọn và Kết quả
kiểm tra
Điện áp định mức (kV) UđmDCL = 12 UđmLĐ = 10
Dòng điện định mức (A) IđmDCL = 100 Icb = 27,75
Dòng cắt định mức (kA) Icđm = 80 IN = 1,9
Công suất cắt định mức Scđm = 3 .12.80 SN =
(MVA) 3 .10,5.1,9
3.2. Lựa chọn bộ cầu chì- cầu dao hạ áp:
Ở lưới hạ áp thường gọi dao cách ly là cầu dao. Người ta chế tạo cầu dao
1 pha, 2 pha, 3 pha với số cực khác nhau: 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực.
Về khả năng đóng cắt, cầu dao được chế tạo gồm hai loại:
- Cầu dao (thường, không tải) chỉ làm nhiệm vụ cách ly, đóng cắt không
tải hoặc tải nhỏ.
- Cầu dao phụ tải làm nhiệm vụ cách ly và đóng cắt dòng phụ tải.
Cầu chì hạ áp cũng được chế tạo gồm 3 loại:
- Cầu chì thông thường (không làm nhiệm vụ cách ly, cắt tải)
- Cầu chì cách ly có một đầu cố định, một đầu mở ra được như dao cách
ly làm nhiệm vụ cách ly như cầu dao.
- Cầu chì cắt tải là cầu chì cách ly có thể đóng cắt dòng phụ tải như cầu
dao phụ tải.
Người ta cũng chế tạo bộ cầu dao – cầu chì theo 2 loại:
- Bộ cầu dao - cầu chì thông thường.
- Bộ cầu dao phụ tải - cầu chì.
Bảng 6.7: Ký hiệu, sơ đồ và chức năng của từng loại cầu dao, cầu chì hạ áp
Loại Ký hiệu Chức năng
Cầu dao (dao cách CD (DCL) Cách ly, đóng cắt dòng
ly) nhỏ.
Cầu dao phụ tải
(dao phụ tải ) CD PT Cách ly, đóng cắt dòng
phụ tải
79
nguon tai.lieu . vn
