Vật liệu và linh kiện điện tử - Chương 7: Lựa chọn các phần tử trong hệ thống ccđ

Chương 7:LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG CCĐKHOA ĐiỆN-ĐIỆN TỬ ViỄN THÔNGBM. ĐIỆN CÔNG NGHIỆPGiảng viên: ThS. Phùng Đức Bảo ChâuNội dung1. Những điều kiện chung để lựa chọn2. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì3. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly và cầu dao4. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện5. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải6. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện có điện áp đến 1000V 7. Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn dây cáp8. Lựa chọn sứ cách điện9. Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng BI và máy biến áp BU10. Bài toán áp dụng 1. Những điều kiện chung để lựa chọn1. 1. Đặt vấn đề Trong quá trình làm việc, các phần tử, thiết bị có thể phải chịu 3 chế độ làm việc:Bình thường: Uđm, IđmQuá tải: > Uđm, IđmSự cố (NM): >> Iđm → Phải cắt phần tử, thiết bị bị sự cố ra khỏi nguồn càng nhanh càng tốt. Tuy nhiên phải có thời gian → PT, TB phải chịu đựng được trong thời gian tồn tại sự cố này. Bởi vậy các PT, TB đưa vào làm việc cần phải được lựa chọn thảo mãn đồng thời 3 điều kiện trên.1. 2. Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB:a. Điều kiện để PT, TB đảm bảo làm việc bt và qt: Đối với đd lv //: Ilvmax = 2Ibt= 2Icp (tức là tính khi 1 đd bị đứt); Đối với mạch MBA: Ilvmax = kqtmaxIbt=kqtmaxIđmBA(thg kqtmax= 1,4 ); Đối với mạch MPĐ: Ilvmax = kqtmaxIbt= 1,05Iđm b. Điều kiện để PT, TB đảm bảo chịu đựng được ở chế độ sự cố: Dòng điện NM lớn → sinh ra lực điện và nhiệt lớn có thể phá hỏng và đốt cháy phẫn dẫn/cách điện của PT, TBĐ. Do đó cần kiểm tra theo 2 điều kiện: Điều kiện ổn định động: Iđ.đm ≥ ixk (2)Điều kiện ổn định nhiệt: (Với tqd = tN)Lưu ý:Đối với các PT, TB hạ áp (U ≤1000V) không cần kiểm tra ổn định độngĐối với PT, TB có Iđm ≥ 1000A, không cần kiểm tra ổn định nhiệtĐối với dây dẫn và thanh dẫn, điều kiện ổn định nhiệt kiểm tra theo tiết diện tối thiểu:**2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP2.1. Lựa chọn MCĐTTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Điện áp định mức, UđmMC (kV)UđmMC  Uđm.m2Dòng điện định mức, IđmMC (A)IđmMC  Ilv.max3Dòng điện cắt định mức, IC.đm (kA)IC.đm  IN4Công suất cắt định mức, SC.đm (MVA)SC.đmMC  SN5Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA)Iđ.đm  ixk6Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)**TTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Điện áp định mức, UđmMC (kV)UđmMC  Uđm.m2Dòng điện định mức, IđmMC (A)IđmMC  Ilv.max3Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA)Iđ.đm  ixk4Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)5Dòng điện định mức của CC, IđmCC (A)IđmCC  Ilv.max6Dòng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A)IC.đmCC  IN7Công suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A)SC.đmCC  SN2.2. Lựa chọn MC phụ tải**TTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Điện áp định mức, UđmDCL (kV)UđmDCL  Uđm.m2Dòng điện định mức, IđmDCL (A)IđmDCL  Ilv.max3Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA)Iđ.đm  ixk4Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)2.3. Lựa chọn DCL2.4. Lựa chọn CC cao ápTTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Điện áp định mức, UđmCC (kV)UđmCC  Uđm.m2Dòng điện định mức, IđmCC (A)IđmCC  Ilv.max3Dòng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A)IC.đmCC  IN4Công suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A)SC.đmCC  SN3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP3.1. Lựa chọn MBA điện lựcĐối với TBA có 1 máy: khcSđmB  Stt Đối với TBA có 2 máy: khckqtmaxSđmB  SttTrong đó:SđmB - công suất đm của MBA, (nhà chế tạo cho);Stt - công suất tính toán (công suất lớn nhất của phụ tải).kqtmax - hệ số quá tải lớn nhất của MBA, kqtmax = 1,4 (quá tải không quá 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày không quá 6 giờ). Hệ số hiệu chỉnh giữa mt chế tạo và sử dụng (chỉ sử dụng khc nếu MBA ngoại nhập) - nhiệt độ môi trường sử dụng và nhiệt độ chế tạo (0C)Ví dụ: Hà nội nhiệt độ trung bình 240C; Mátcơva nhiệt độ trung bình 50C; Thì:**3.2. Lựa chọn MBA đo lườnga. Máy biến dòng điện (BI) TTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Điện áp sơ cấp định mức, Uđm.BI (kV)Uđm.BI  Uđm.m2Dòng điện sơ cấp định mức, I1đm.BI (A)3Phụ tải cuộn dây thứ cấp, S2đm.BI, (VA)S2đm.BI  S2tt4Hệ số ổn định động, kđ 5Hệ số ổn định nhiệt, knh**b. Máy biến điện áp (BU) TTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Điện áp sơ cấp định mức, Uđm.BU (kV)Uđm.BU  Uđm.m2Phụ tải 1 pha thứ cấp, S2đm.BI, (VA)S2đm.pha  S2tt.pha3Sai số cho phép, N% - sai số tiêu chuẩn.**4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁPmotor controlLưới điện hạ ápCách lyĐóng cắtBảo vệ ngắn mạchBảo vệ quá tảiĐiều khiển công suấtKhởi động mềmĐiều khiển với biến tầnCách lyĐóng cắtBảo vệ ngắn mạchĐiện-cơĐiện tử **motor starterSwitch(cầu dao)Cầu daotảiCông-tắctơRơ lenhiệtÁptômátkiểu từ điệnÁptômátkiểutừ nhiệtThiết bịtích hợpCách lyĐóng cắtNgắn mạchQuá tảiĐiều khiển**Các khí cụ ở mạng điện hạ áp như áptômát, côngtắctơ, cầu dao, cầu chì,....được lựa chọn theo điều kiện điện áp và dòng điện, kiểu loại và hoàn cảnh làm việc không cần kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt do dòng ngắn mạch. Riêng chọn áptômát và cầu chì cần lưu ý: Đối với ATM: Phải kiểm tra khả năng cắt dòng điện ngắn mạch và chỉnh định để cắt dòng điện quá tải;Đối với CC: Phải phân biệt dùng cho mạng điện sinh hoạt, chiếu sáng hay dùng trong mạng công nghiệp mà chọn cho đúng. **BI4.1. Chọn ATM:TTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Điện áp định mức, UđmATM (V)UđmATM  Uđm.m2Dòng điện định mức, IđmATM (A)IđmATM  Ilv.max3Dòng điện cắt định mức, IC.đm (kA)IC.đm  INQuá tải: chỉnh định**4.2. Chọn cầu chì:TTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Điện áp định mức, UđmCC (V)UđmCC  Uđm.m2Dòng điện định mức, IđmCC (A)IđmCC  Ilv.max= Itta. Đối với CC dùng cho mạng điện chiếu sáng:**b. Đối với CC dùng cho mạng điện công nghiệp: TTC¸c ®¹i l­îng chän vµ kiÓm traC«ng thøc chän vµ kiÓm tra1Dßng ®iÖn ®Þnh møc, I®m.CC (A)I®m.CC  Itt = ktI®m.®C2Dßng ®iÖn ®Þnh møc, I®m.CC (A)I®m.CC  =Trong ®ã: kt - hÖ sè tải cña ®éng c¬, nÕu kh«ng biÕt lÊy kt = 1;I®m.®C- dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬, I®m.®C = U®m- ®iÖn ¸p d©y ®Þnh møc, U®m = 380V;Cos®m - hÖ sè c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®.c¬, th­êng Cos®m = 0,8; - hiÖu suÊt cña ®c¬, th­êng  = 0.8-0,95 (cã thÓ lÊy  = 1);Kmm - hÖ sè më m¸y ®.c¬ (nhµ chÕ t¹o cho), th­êng Kmm = 5; 6; 7; - hÖ sè phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn khëi ®éng cña ®.c¬, lÊy nh­ sau: Víi ®.c¬ më m¸y nhÑ (hoÆc kh«ng tải) nh­ m¸y b¬m, m¸y c¾t gät kim lo¹i  = 2,5; Víi ®éng c¬ më m¸y nÆng (cã tải) nh­ cÇn cÈu, cÇn trôc, m¸y n©ng  =1,6; Nếu BV cho 1 động cơ:**b. Đối với CC dùng cho mạng điện công nghiệp: Nếu BV cho nhiều động cơ: TTC¸c ®¹i l­îng chän vµ kiÓm traC«ng thøc chän vµ kiÓm tra1Dßng ®iÖn ®Þnh møc, I®m.CC (A)I®m.CC  2Dßng ®iÖn ®Þnh møc, I®m.CC (A)I®m.CC  **5. CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP 5.1. Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tếPP này chỉ dùng chọn tiết diện dd của các mạng điện cao áp. Loại dây dẫnJkt, A/mm2Tmax ≤ 3000hTmax = 3000-5000hTmax > 5000hA và ACCáp lõi đồngCáp lõi nhôm1,33,51,61,13,11,41,02,71,2Điều kiện chọn tiết diện:Kiểm tra:Tổn thất điện áp:Phát nóng: Isc ≤ Icp Ngoài ra, đối với cáp bắt buộc phải kiểm tra thêm điều kiện ổn định nhiệt: α - hệ số nhiệt độ, αcu = 6 và αAl = 11; tqđ = (0,5-1)s **5.2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép PP này dùng để chọn tiết diện dd ở mạng điện hạ áp và mạng điện địa phương (U ≤ 35kV) chiều dài lớn.Xuất phát từ công thức tính tổn thất điện áp: Nhận thấy, r0 và x0 đều phụ thuộc vào tiết diện F, do đó ta có thể chọn tiết diện bằng cách chọn điện kháng x0 (vì x0 = 0,35÷0,45Ω/km - không thay đổi nhiều).Các bước chọn tiết điện dd theo phương pháp này làm như sau:B1. Chọn sơ bộ x0 Đối với dây hạ áp: Chọn x0 = 0,35Ω/kmĐối với dây TA áp: Chọn x0 = 0,38Ω/km (với 10÷22kV); x0 = 0,4Ω/km (với 35kV) B2. Từ x0 đã chọn, xác định được:**2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phépB3. Từ ∆Ucp xác định được ∆UR: ∆UR = ∆Ucp - ∆UXB4. Xác định tiết diện dây dẫn cần chọn:Từ F tính được, tra bảng phụ lục để chọn dây dẫn có tiết diện gần nhấtB5. Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép:Nếu điều kiện được thỏa mãn thì dây dẫn chọn đạt yêu cầu;Trường hợp không thảo mãn, chọn dây dẫn có tiết diện lớn hơn 1 cấp, rồi kiểm tra lại theo điều kiện trên. - điện dẫn suất, ví dụ: ** PP nµy dïng ®Ó chän tiÕt diÖn d©y dÉn l­íi h¹ ¸p c«ng nghiÖp vµ sinh ho¹t ®« thÞ. Tr×nh tù c¸c b­íc chän tiÕt diÖn theo ph­¬ng ph¸p nµy nh­ sau:- B­íc 1: X¸c ®Þnh dßng ®iÖn tÝnh to¸n mµ ®­êng d©y ph¶i t¶i Itt;- B­íc 2: Lùa chän lo¹i d©y, tiÕt diÖn d©y theo biÓu thøc: k1k2Icp  IttTrong ®ã: k1- hÖ sè hiÖu chØnh nhiÖt ®é, øng víi m«i tr­êng ®Æt d©y, c¸p;k2- hÖ sè hiÖu chØnh nhiÖt ®é, kÓ ®Õn sè l­îng d©y hoÆc c¸p ®i chung mét r·nh; k1 vµ k2 tra trong phô lôc.Icp- dßng ®iÖn l©u dµi cho phÐp øng víi tiÕt diÖn d©y hoÆc c¸p ®Þnh chän (tra b¶ng)5.3. Chän tiÕt diÖn d©y dÉn theo dßng ph¸t nãng cho phÐp**3. Chän tiÕt diÖn d©y dÉn theo dßng ph¸t nãng cho phÐp- B­íc 3: KiÓm tra l¹i:* Theo ®iÒu kiÖn kÕt hîp víi thiÕt bÞ b¶o vÖ:+ NÕu b¶o vÖ b»ng cÇu ch×: (§èi víi m¹ch ®énh lùc  = 3; cßn m¹ch ¸nh s¸ng sinh ho¹t  = 0,3)+ NÕu b¶o vÖ b»ng ATM: Ikddt - dßng ®iÖn khëi ®éng ®iÖn tõ cña ATM (dßng chØnh ®Þnh c¾t ng¾n m¹ch)Ikdnh - dßng ®iÖn khëi ®éng nhiÖt cña ATM (dßng chØnh ®Þnh c¾t qu¸ t¶i cña r¬ le nhiÖt)*** Theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt dßng ng¾n m¹ch:3. Chän tiÕt diÖn d©y dÉn theo dßng ph¸t nãng cho phÐpTrong ®ã: -hÖ sè phô thuéc vËt liÖu lµm dd, cu = 6; Al = 11 tq® = tN = (0,5-1)s * Theo ®iÒu kiÖn tæn thÊt ®iÖn ¸p: Umax  Ucp = 5%U®m **6. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI)TTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, Icp (A)k1k2Icp  Ilv.max2Khả năng ổn định động, cp (kG/cm2)cp  tt3Khả năng ổn định nhiệt, F (mm2)Trong đó: k1 – hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào việc đặt thanh dẫn. + Đặt đứng: k1 = 1; + Đặt nằm ngang: k1 = 0,95. k2 – Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (tra trong sổ tay KTĐ khi nhiệt độ môi trường khác với nhiệt độ TC).  - hệ số phụ thuộc vật liệu làm thanh dẫn: Cu = 6; Al = 11. cp - ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn (cp.Cu= 1400 kG/cm2; cp Al= 700 kG/cm2; cp Fe= 1600 kG/cm2).**6. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI)tt - ứng suất tính toán (kG/cm2): suất hiện khi có lực điện động của dòng NM: aalABCHệ thanh dẫn 3 pha, M - mô men uốn tính toán, + Khi thanh dẫn có từ 3 nhịp trở lên: + Khi thanh dẫn có 2 nhịp: ixk- dòng điện ngắn mạch xung kích 3 pha, kA l - khoảng cách giữa các sứ trong một pha (chiều dài một nhịp thanh cái), cm; a - khoảng cách giữa các pha, cm; W - mô men chống uốn của TC, cm3 tính được dựa vào hình dáng thanh góp:**W - mô men chống uốn của thanh dẫn, cm3 tính được dựa vào hình dáng thanh góp:bhbhHhDDd Thanh chữ nhậtThanh chữ nhật rỗngThanh trònThanh tròn rỗngĐặt đứngĐặt ngang**7. CHỌN SỨ ĐỠ THANH DẪNTTCác đại lượng chọn và kiểm traCông thức chọn và kiểm tra1Điện áp định mức, Uđm.S (kV)Uđm.S  Uđm.m2Dòng điện định mức, Iđm.S (A)Iđm.S  Ilv.max3Lực cho phép tác động lên đầu sứ, Fcp (kG), Fcp  kFtt4Dòng ổn định nhiệt cho phép, Inh.đm (mm2)Inh.đm  I H’HThanh dẫn đặt trên sứFcp - Lực cho phép tác động lên đầu sứ, (kG):(Fcp = 0,6Fph, Fph-lực phá hỏng sứ, nhà chế tạo cho)k – hệ số hiệu chỉnh:H - chiều cao sứ;H’ - chiều cao từ chân sứ đến tâm tiết diện thanh dẫn **Tree Trimming: BeforeThank you for your attention!