(NB) Giáo trình Phần điện trong nhà máy thủy điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Tính chọn các phần tử chính trong sơ đồ nối điện của nhà máy thủy điện; Vẽ sơ đồ nối điện chính và tự dùng của các nhà máy điện; Mạch thứ cấp trong nhà máy thủy điện; Nguồn thao tác trong nhà máy thủy điện; Thiết bị phân phối điện.
Thanh dẫn, cáp điện lực và sứ
Chức năng và phân loại
Trong nhà máy thủy điện và trạm biến áp, các thiết bị chính như máy phát và máy biến áp được kết nối với nhau qua các khí cụ điện như máy cát điện, dao cách ly, và kháng điện Hệ thống kết nối này bao gồm thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực, trong đó thanh dẫn và thanh góp có hai loại chính: thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm.
Thanh dẫn cứng thường được làm bằng đồng nhôm, trong khi thép chỉ được sử dụng cho dòng điện dưới 200 - 300A Chúng thường được dùng để kết nối từ đầu cực máy phát đến gian máy và làm thanh góp điện áp cho máy phát, cũng như thanh góp 6 - 10KV tại các trạm biến áp Cấu tạo của thanh dẫn cứng phụ thuộc vào dòng điện tải; với dòng nhỏ, thường sử dụng thanh dẫn hình chữ nhật, trong khi dòng lớn hơn sẽ dùng thanh dẫn ghép từ hai đến ba thanh hình chữ nhật trên mỗi pha Đối với dòng điện lớn hơn 3000A, thanh dẫn hình máng được sử dụng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời cải thiện khả năng làm mát Khi dòng điện tăng lên nữa, thanh dẫn hình ống sẽ được áp dụng.
Thanh dẫn mềm được sử dụng làm thanh góp và thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời có điện áp từ 35 KV trở lên Chúng thường là dây vặn xoắn bằng đồng hoặc nhôm lõi thép Khi một sợi dây không đủ tải cho dòng điện cần thiết, cần sử dụng chùm dây dẫn mềm Chùm dây này bao gồm nhiều dây được phân bố đều và được kẹp chặt trên ống kim loại, thường có hình dạng vòng tròn.
Thanh dẫn và thanh góp của ba pha được bố trí nằm ngang, hoặc thẳng đứng hay ba pha trên các đỉnh tam giác.
Chọn thanh dẫn cứng
Các điều kiện lựa chọn và kiểm tra thanh góp Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện
Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép
Khả năng ổn định động (kg/cm 2 ) ≥
Khả năng ổn định nhiệt (mm 2 ) ≥ đ
K1 = 1 đối với thanh góp đặt đứng
K1 = 0.95 đối với thanh góp đặt ngang
K2 là hệ số điều chỉnh nhiệt độ theo môi trường : Ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh góp
Với thanh góp nhôm: = 700 / Với thanh góp đồng: = 1400 /
: Ứng suất tính toán, xuất hiện trong thanh góp do tác động của lực điện động ngắn mạch
M: Mô men uốn tính toán
Ftt: Lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch
= 1,76 10 ( ) (1 – 3) l: Khoảng cách giữa các sứ của một pha (cm) a: khoảng cách giữa các pha (cm)
W: mô men chống uốn của các loại thanh dẫn (kG.m), công thức tính toán ở bảng sau:
Ví dụ: Yêu cầu lựa chọn thanh góp đặt trong tủ phân phối hạ áp của trạm biến áp 315KVA – 10/0,4KV
Dòng điện lớn nhất qua thanh góp chính là dòng điện định mức của MBA đ = đ
√3 0,4= 455.2 Chọn thanh góp đồng tiết diện hình chữ nhật M40 x 4 có Icp = 625 A
Cần tính dòng ngắn mạch để kiểm tra ổn định động, ổn định nhiệt
Hình 1.1.1 Sỏ đồ nguyên lý TBA và sơ đồ thay thế tín hiệu ngắn mạch hạ áp Tổng trở biến áp quy về hạ áp
Tuy nhiên trị số của Zc và ZAT là quá nhỏ so với tổng trở biến áp nên có thể bỏ qua:
Trị số dòng ngắn mạch xung kích
Dự định đặt ba thanh góp ba pha cách nhau 15 cm, mỗi thanh đặt trên hai sứ khung tủ cách nhau 70 cm
Mô men chống uốn của thanh 40 x 4 đặt đứng
= 15,540,106= 146,6 ( / ) Với α = 6 và tqđ = tc = 0,5s, kết quả kiểm tra thanh góp ở bảng sau: Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện
Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép (A) = 1.1.625 > 455,2
Khả năng ổn định động (kg/cm 2 ) = 1400 > = 146,6
Khả năng ổn định nhiệt (mm 2 ) = 40 4 = 160≥ đ = 6.109 0,5 = 46 Vậy chọn thanh cái đồng M40x4 là hoàn toàn thỏa mãn.
Chọn dây dẫn mềm
Các điều kiện lựa chọn và kiểm tra thanh góp Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện
Tiết diện dây dẫn cần được xác định dựa trên mật độ dòng điện kinh tế, đảm bảo rằng điều kiện phát nóng lâu dài phải lớn hơn hoặc bằng điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch và nhỏ hơn hoặc bằng điều kiện vầng quang.
Trong đó: Jkt - Mật độ dòng kinh tế
Mật độ dòng kinh tế A/mm 2 với thời gian sử dụng công suất cực đại, giờ 1.000 -:- 3.000 3.000 -:- 5.000 5.000 -:- 8.760
Cáp điện lực cách điện bằng giấy tẩm dầu lõi:
Icpbt - dòng điện cho phép ứng với tiết diện dây dẫn được chọn (nhà chế tạo cho trước)
Icb – dòng điện phát nóng cưỡng bức ϴ2 – nhiệt độ cuối cùng khi ngắn mạch ϴcpnm - nhiệt độ cho phép khi ngắn mạch
Uvq – điện áp tới hạn có thể phát sinh hồ quang
Bán kính ngoài của dây dẫn (r) được đo bằng centimet, trong khi khoảng cách giữa các trục dây dẫn (a) cũng tính bằng centimet Hệ số m phản ánh độ xù xì của bề mặt dây dẫn, với giá trị m = 0,93 đến 0,98 cho sợi hoặc thanh dẫn để lâu trong không khí, và m = 0,83 đến 0,87 cho dây nhiều sợi xoắn.
Chọn cáp điện lực
1.4.1 Các phương pháp lựa chọn tiết diện cáp điện lực
Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế là phương pháp tối ưu cho lưới điện có điện áp từ 110KV trở lên, vì lưới này không có thiết bị sử dụng điện trực tiếp và không gặp vấn đề về điện áp không cấp bách Việc chọn dây theo tiêu chuẩn Jkt sẽ mang lại lợi ích kinh tế, giúp giảm thiểu chi phí tính toán hàng năm.
Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn cũng được chọn theo phương pháp này
Khi chọn tiết diện dây dẫn cho lưới trung áp và hạ áp nông thôn, đặc biệt là đường dây tải điện đến các trạm bơm nông nghiệp, cần xem xét tổn thất điện áp cho phép ΔUcp Do khoảng cách tải điện xa và tổn thất điện áp lớn, việc lựa chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp này là cần thiết để đảm bảo chất lượng điện năng không bị vi phạm.
Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo phương pháp phát nóng cho phép Icp là phương pháp hiệu quả cho lưới hạ áp đô thị, hạ áp công nghiệp và chiếu sáng sinh hoạt.
Lưới điện J kt ΔU cp I cp
Cao áp Mọi đối tượng
Trung áp Đô thị, công nghiệp Nông thôn
Hạ áp Nông thôn Đô thị, công nghiệp
Tiết diện dù được chọ theo phương pháp nào cũng phải kiểm tra lại theo các tiêu chuẩn sau đây:
Tổn thất điện áp trong đường dây được xác định bởi các yếu tố sau: ΔUbt là tổn thất điện áp trong điều kiện làm việc bình thường, trong khi ΔUbtcp là mức tổn thất điện áp cho phép trong tình trạng này Ngoài ra, ΔUsc thể hiện tổn thất điện áp khi xảy ra sự cố nguy hiểm nhất, còn ΔUsccp là tổn thất điện áp cho phép khi có sự cố xảy ra.
Isc: - dòng điện lớn nhất chạy qua đường dây khi có sự cố
Icp: - dòng điện cho phép ứng với tiết diện dây dẫn được chọn (nhà chế tạo cho trước)
Với lưới U ≤ 110 KV: ΔUbtcp = 10% Uđm ΔUsccp = 20% Uđm
Với lưới U ≤ 35 KV: ΔUbtcp = 5% Uđm ΔUsccp = 10% Uđm
Ngoài ra tiết diện dây dẫn còn được thỏa mãn về các điều kiện về độ bền cơ học và chống tổn thất vầng quang
1.4.2 Các điều kiện lựa chọn cáp điện lực Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức đ ≥ đ
Tiết diện cáp chọn theo mật độ dòng kinh tế
Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng bình thường ≥
Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng cưỡng bức 1,3 ≥ Điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch ≤
Chọn sứ đỡ và sứ xuyên
- Loại sứ: Chọ theo vị trí đặt
- Kểm tra điều kiện ổn định động: ≤0,6.
Fph – lực phá hoại cho phép của sứ (tra trong sổ tay tra cứu)
- lực điện động đặt lên đầu sứ khi ngắn mạch bap ha:
– lực điện động tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch bap ha
- chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm thết diện thanh dẫn.
Máy biến điện áp
Khái niệm, phân loại máy biến điện áp
Hệ thống điện có điện áp cao thường gặp khó khăn trong việc đo lường và bảo vệ, đồng thời việc thiết kế thiết bị đo lường cho điện áp cao cũng rất tốn kém và nguy hiểm Do đó, cần giảm điện áp để sử dụng các thiết bị đo lường và bảo vệ thông thường ở mức điện áp thấp, tiêu chuẩn và an toàn Thiết bị dùng để giảm điện áp cao xuống điện áp thấp được gọi là máy biến điện áp.
Máy biến áp đo lường còn được gọi là máy biến điện áp được ký hiệu là BU hoặc
BU, có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống 100V hoặc 100√3 V, cấp nguồn cho các mạch đo lường, điều khiển, tín hiệu, bảo vệ
2.1.2 Phân loại: Máy biến điện áp được phân thành các loại sau :
- Theo số pha: máy biến điện áp một pha và máy biến điện áp ba pha
- Theo số dây quấn: loại 2 dây quấn và loại 3 dây quấn
- Theo cấp chính xác : Được phân theo theo giá trị sai số cho phép
- Theo phương thức làm mát : máy biến điện áp dầu, máy biến điện áp khô (không khí)
- Loại thiết bị có : máy biến điện áp trong nhà, máy biến điện áp ngoài trời và máy biến điện áp cho các thiết bị phân phối hợp bộ
2.1.3 Các kiểu máy biến điện áp
- Máy biến điện áp khô được chế tạo với điện áp định mức ≤ 24KV, vật liệu các điện là epoxy
Máy biến điện áp dầu thường được sử dụng cho điện áp từ 35kV trở lên nhờ vào khả năng cách điện và làm mát hiệu quả Loại máy này dễ bảo quản khi xảy ra sự cố chạm chập, tuy nhiên có cấu trúc phức tạp và tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ Với điện áp cao trên 35kV, máy biến điện áp kiểu ngâm dầu được chế tạo để đảm bảo yêu cầu về cách điện và an toàn trong quá trình vận hành.
Máy biến điện áp nối tầng được sử dụng cho điện áp lớn hơn 35kV nhằm giảm kích thước cách điện Mỗi tầng của biến áp này sẽ chịu một điện áp nhất định, giúp tối ưu hóa hiệu suất và an toàn trong hệ thống điện.
2.1.4 Cấu tạo a) Biến điện áp khô
Biến điện áp khô được sử dụng chủ yếu cho trạm biến áp trong nhà, với biến điện áp 1 pha thích hợp cho điện áp 6kV trở xuống, trong khi biến điện áp 3 pha có thể sử dụng cho điện áp lên đến 500kV Ngược lại, biến điện áp dầu cũng là một loại thiết bị quan trọng trong hệ thống điện.
Hình 1.2.1 Biến điện áp dầu một pha a) Điện áp dưới 35kV: 1 – thùng dầu kép; 2 – nắp; 3 –đầu sứ xuyên phía cao áp;
Biến điện áp dầu được thiết kế cho điện áp từ 3kV trở lên, phục vụ cho cả thiết bị phân phối điện trong nhà và ngoài trời Thiết bị này bao gồm các thành phần như mạch từ, cuộn dây sơ cấp, đầu ra thứ cấp, chốt tháo nắp và dầu máy biến điện áp, và thường được sử dụng cho điện áp 35kV.
Biến điện áp dầu 3 pha 5 trụ được chế tạo với điện áp 3 -:- 20kV Gồm mạch từ
Hệ thống bao gồm 5 trụ, trong đó 3 trụ có dây quấn và 2 trụ không có dây quấn để đảm bảo từ thông thứ tự không chạy qua Cuộn dây thứ cấp được kết nối theo hình sao và hình tam giác hở; cụ thể, cuộn dây hình sao abc cung cấp điện cho các dụng cụ đo lường, rơ le và kiểm tra cách điện Cuộn dây a1-x1 kết nối với rơ le điện áp, giúp phát tín hiệu khi có điểm chạm đất trong lưới cao áp Trong tình huống bình thường, điện áp Ua1-x1 = Ua + Ub + Uc = 0, nhưng khi có điểm chạm đất, điện áp Ua1-x1 sẽ đạt 3U0 (U0 là điện áp thứ tự không), dẫn đến việc rơ le kích hoạt và báo hiệu sự cố chạm đất.
Biến điện áp ba pha năm trụ, với thiết kế gồm bề ngoài và sơ đồ nối dây, là loại biến điện áp kiểu phân cấp được sử dụng cho điện áp từ 110kV trở lên Loại biến điện áp này giúp giảm kích thước và trọng lượng, đồng thời cải thiện cách điện của thiết bị.
Biến điện áp kiểu phân cấp có cấu trúc nhiều tầng lõi từ, với cuộn dây sơ cấp được phân bố đều trên các lõi và cuộn dây thứ cấp chỉ nằm trên lõi từ cuối cùng Số lượng tầng lõi từ phụ thuộc vào điện áp định mức, trong đó 110kV sử dụng hai tầng, còn 220kV có nhiều tầng hơn Đối với điện áp từ 500kV trở lên, người dùng cần sử dụng bộ phận phân áp bằng tụ để lấy một phần điện áp cao trước khi đưa vào biến điện áp Điện áp lấy trên C2 khoảng 10-15kV, sau đó được hạ xuống bằng biến điện một pha để phục vụ cho đo lường, rơ le và tự động hóa Để duy trì điện áp thứ cấp U2 không thay đổi theo phụ tải, cần thêm điện kháng P và bộ chống nhiễu N.
Hình 1.2.3 Bộ phận chia điện áp bằng tụ
2.1.5 Sơ đồ nối dây của biến điện áp a) Hai biến điện áp một pha nối theo sơ đồ V/V
Hình 1.2.4 Sơ đồ hai biến điện áp một pha nối theo sơ đồ V/V
Sơ đồ V/V chỉ cho phép đo điện áp dây như UAB và UBC, không đo được điện áp pha, thường được sử dụng cho lưới điện có dòng chạm đất nhỏ và khi phụ tải là oát kế và công tơ Biến điện áp ba pha năm trụ được trình bày trước đó, trong khi biến điện áp ba pha, ba trụ nối Y/Y được áp dụng cho lưới có dòng chạm đất bé, cung cấp điện áp dây cho các dụng cụ đo lường không yêu cầu độ chính xác cao.
Các tham số của máy biến điện áp
- Tỷ số biến đổi định mức: đ = đ đ
U1đm – điện áp định mức sơ cấp U2đm – điện áp định mức thứ cấp
Cấp chính xác là sai số tối đa của điện áp khi thiết bị hoạt động ở tần số 50 Hz, với giá trị điện áp U1 trong khoảng từ 0,9 đến 1,1 lần điện áp định mức Uđm, và phụ tải thứ cấp thay đổi từ 0,25 đến mức định mức với hệ số công suất cosφ = 0,8.
Cấp chính xác được chế tạo theo một trong các mức sau: 0,2; 0,5; 1,0; 3,0 và 6
BU với cấp chính xác 0,2 dùng cho mẫu, cấp 0,5 dùng cho đo đếm điện năng, cấp 1 dùng cho đồng hồ bảng,còn cấp 3 và cấp 6 dùng cho bảo vệ
- Phụ tải của biến điện áp và cách làm việc: Là công suất biểu kiến ở mạch thứ cấp với giả thiết điện áp ở thứ cấp là định mức
Với = √ + là tổng trở ngoài của biến điện áp.
Các điều kiện chọn máy biến điện áp
2.3.1 Sơ đồ nối dây và kiểu biến điện áp
Sơ đồ nối dây và kiểu biến điện áp cần phải phù hợp với nhiệm vụ cụ thể Đối với việc cấp điện cho công tơ, chỉ cần sử dụng hai biến điện áp nối V/V Nếu cần kiểm tra cách điện của mạng ba pha trung tính cách điện từ 3 đến 20kV, nên sử dụng biến điện áp ba pha.
Trong hệ thống điện 35 kV trở lên, người ta sử dụng ba máy biến điện áp một pha với cấu hình nối Yo/Yo/Δ, sao 0, sao 0, tam giác hở.
2.3.2 Điều kiện về điện áp: Điện áp định mức của biến điện áp phải phù hợp với điện áp của mạng
2.3.3.Cấp chính xác: Cấp chính xác chọn phải phù hợp với nhiệm vụ nhiệm vụ của biến điện áp
2.3.4 Công suất định mức: Tổng phụ tải nối vào biến điện áp S2 phải bé hơn hay bằng công suất định mức của biến điện áp với cấp chính xác đã chọn
≤ đ Khi tính S2 chỉ có thể tính phụ tải các dụng cụ đo lường, không cần tính tổng trở dây dẫn vì ảnh hưởng của nó không đáng kể
2.3.5 Chọn dây dẫn nối biến điện áp với dụng cụ đo lường
Khi chọn tiết diện dây dẫn, cần đảm bảo điện áp không vượt quá 0,5% điện áp định mức thứ cấp khi có công tơ và 3% khi không có công tơ Theo tiêu chuẩn về sức bền cơ, tiết diện tối thiểu cho dây đồng là 1,5mm² và cho dây nhôm là 2,5mm².
Máy biến dòng điện
Cấu tạo, phân loại máy biến dòng điện
Biến dòng có hai loại chính: Biến dòng kiểu xuyên và biến dòng kiểu đế
Cuộn dây sơ cấp trong biến dòng kiểu xuyên bao gồm một thanh dẫn xuyên qua lõi từ, trong khi cuộn dây thứ cấp được quấn trên lõi từ Hình dạng của thanh dẫn xuyên phụ thuộc vào dòng định mức sơ cấp; với dòng 600A trở lên, thanh dẫn có dạng thẳng và tiết diện lớn, trong khi với dòng nhỏ hơn 600A, thanh dẫn cong và có tiết diện nhỏ hơn Đối với dòng định mức lớn từ 600 đến 1800A và điện áp 20kV, cuộn dây sơ cấp có hình dạng máng Số lượng lõi từ và cuộn dây thứ cấp thay đổi tùy thuộc vào công dụng của từng loại, và cả lõi từ lẫn cuộn dây thứ cấp đều được bọc bằng nhựa cách điện epoxy.
Máy biến dòng kiểu xuyên là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, với sơ đồ nguyên lý thể hiện cách thức hoạt động của nó Có ba loại biến dòng điện dựa trên dòng sơ cấp: loại cho dòng sơ cấp từ 600A trở lên, loại cho dòng sơ cấp dưới 600A và loại cho dòng sơ cấp rất lớn.
1- lõi thép, 2 – cuộn dây thứ cấp, 3 – cuộn dây sơ cấp (thanh dẫn xuyên), 4 – đầu nối của cuộn sơ cấp, 5 – vỏ cách điện
3.1.2 Biến dòng điện kiểu đế: Dùng cho TBPP ngoài trời
Hình 1.3.2 Biến dòng điện kiểu đế a) Một cấp; b) Phân cấp
Vỏ máy biến dòng được làm bằng sứ, với cách điện bên trong sử dụng giấy dầu Thùng sứ được chứa đầy dầu và ở phía dưới có các hộp đầu ra của cuộn dây thứ cấp, thường chỉ có một cuộn dây thứ cấp.
Khi điện áp đạt 220kV hoặc cao hơn, việc cách điện giữa các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp trở nên khó khăn Để giải quyết vấn đề này, người ta sử dụng biến dòng kiểu phân cấp, trong đó mỗi cấp được trang bị lõi thép riêng biệt.
Nguyên lý làm việc, các tham số của máy biến dòng điện
3.2.1 Nguyên lý làm việc Ở mạch điện xoay chiều, nguyên lý làm việc của biến dòng tương tự như máy biến áp( máy biến dòng là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi trị số dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số)
Khi dòng điện I1 đi qua cuộn dây sơ cấp của máy biến dòng cao thế, dòng điện I2 ở phía thứ cấp sẽ khác với I1, nhưng tần số vẫn được giữ nguyên.
Máy biến dòng hạ thế hoạt động khi dòng điện I1 đi qua lõi thép có cuộn dây thứ cấp, tạo ra dòng điện I2 ở phía thứ cấp Dòng điện I2 khác với dòng điện I1 nhưng tần số vẫn được giữ nguyên.
3.2.2 Các chế độ làm việc của máy biến dòng:
Chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp và mạch thứ cấp với phụ tải Z2 được xác định bởi tỷ số giữa dòng ngắn mạch sơ cấp và dòng định mức, được gọi là bội số dòng của máy biến dòng.
Khi máy biến dòng lớn lên, sai số của nó tăng và phụ thuộc vào dòng thứ cấp I2 hoặc tải Z2 Đối với mạch bảo vệ, bội số dòng điện của máy biến dòng cần đạt giá trị để đảm bảo sai số dưới 10%.
Chế độ hở mạch thứ cấp của máy biến dòng gây ra điện áp cảm ứng cao, tiềm ẩn nguy hiểm cho người và thiết bị thứ cấp do lõi thép bị bão hòa Để ngăn chặn hiện tượng bão hòa trong mạch từ, các kỹ sư đã phát triển máy biến dòng có khe hở không khí, hay còn gọi là biến dòng tuyến tính.
Máy biến dòng hoạt động dựa trên nguyên lý tỷ số dòng điện tỷ lệ nghịch với số vòng dây cuốn Điều này cho phép điều chỉnh tỷ số biến bằng cách thay đổi số vòng dây ở cả phía sơ cấp và thứ cấp.
3.2.3 Các tham số của máy biến dòng điện Điện áp định mức: là trị số điện áp dây của lưới điện mà máy biến dòng làm việc Điện áp này quyết định cách điện giữa phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến dòng
Dòng điện định mức phía sơ cấp và thứ cấp là dòng điện làm việc dài hạn theo phát nóng, có dự trữ
Hệ số biến đổi là tỷ số giữa sơ cấp và thứ cấp định mức: đ = đ đ
- Hệ số biến đổi thường được chế tạo như sau: 10/5A; 15/5; 20/5; 25/5; 50/5A; 75/5; 100/5; 150/5; 200/5; 250/5; 300/5; 400/5; 500/5; 600/5; 700/5; 750/5; 800/5; 850/5; 900/5; 950/5 ; 1.000/1; 1.500/1,
Phụ thuộc vào sai số, máy biến dòng điện có những cấp chính xác sau:
- Cuộn bảo vệ: 5P10, 5P20, 10P10,… (5P20: nếu dòng điện qua máy biến dòng tăng lên gấp 20 lần dòng điện định mức của nó thì sai số chỉ là 5%)
-Tải định mức của biến dòng tổng trở tính bằng W, với cosj=0,8 mà biến dòng làm việc với cấp chính xác tương ứng
Công suất định mức của máy biến dòng: 2 đ = 2 đ 2 đ
Bội số dòng định mức giới hạn là tỷ số giữa dòng sơ cấp và dòng sơ cấp định mức mà sai số dòng điện đến 10%.
Cách tính chọn máy biến dòng
3.3.1 Sơ đồ nối dây và kiểu máy: Sơ đồ nối dây có thể là đủ cả ba pha, hai pha hay một pha, tùy thuộc vào nhiệm vụ của biến dòng Kiểu biến dòng phụ thuộc vào vị trí đặt của chúng
3.3.3 Dòng điện định mức sơ cấp: đ ≥
3.3.4 Cấp chính xác: Cấp chính xác của biến dòng điện chọn phải phù hợp với yêu cầu của các dụng cụ nối vào phía thứ cấp
Mỗi cấp chính xác sẽ có một phụ tải định mức ZđmBI tương ứng Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu, tổng phụ tải phía thứ cấp Z2, bao gồm cả dây dẫn, không được vượt quá phụ tải định mức đã quy định.
Zdc – tổng trở phụ tải của các dụng cụ đo
Zdd – tổng trở của dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo Trường hợp giới hạn: đ − = ≈ =
Từ đây suy ra tiết diện dây dẫn:
Điện trở suốt của vật liệu làm dây dẫn (ρ) và chiều dài tính toán của dây dẫn (ltt) là hai yếu tố quan trọng trong việc xác định hiệu suất của máy biến dòng Chiều dài tính toán phụ thuộc vào sơ đồ nối dây và chiều dài thực tế từ biến dòng (BI) đến thiết bị đo.
Sơ đồ dùng ba BI trên 3 pha nối hình sao ltt = 1
Sơ đồ 1.3.3 minh họa việc sử dụng ba BI trên ba pha nối hình sao, nhằm cung cấp nguồn cho các thiết bị đo lường ba pha và các thiết bị bảo vệ rơ le một pha chống ngắn mạch nhiều pha.
Sơ đồ dùng hai BI trên 2 pha nối hình sao ltt = √3.l
Hình 1.3.4 Sơ đồ dùng 2 BI trên 3 pha nối hình sao
Sơ đồ này được thiết kế để cung cấp nguồn cho các thiết bị đo lường ba pha và các thiết bị bảo vệ rơ le một pha, nhằm chống lại các tình huống ngắn mạch nhiều pha.
Sơ đồ dùng một BI trên 1 pha nối hình sao ltt = 2l
Sơ đồ 1 BI trên 3 pha nối hình sao được sử dụng để cung cấp nguồn cho các thiết bị đo lường một pha và các thiết bị bảo vệ rơ le một pha Để đảm bảo độ bền cơ học và độ chính xác, tiết diện dây dẫn cần đạt tối thiểu 1,5mm² cho dây đồng và 2,5mm² cho dây nhôm.
3.3.6 Kiểm tra ổn định động
Kđ – bội số ổn định động của BI;
Iđm1 – dòng định mức sơ cấp của BI – dòng xung kích
Riêng đối với biến dòng kiểu sứ đỡ, điều kiện ổn định động là:
≥ – Lực tác động cho phép lên đầu sứ – lực tính toán đặt lên đầu sứ của biến dòng
3.3.7 Kiểm tra ổn định nhiệt
đ – bội số ổn định nhiệt định mức của BI
đ – thời gian ổn định nhiệt định mức
Khi lựa chọn máy biến dòng cho các sơ đồ điện cụ thể, cần lưu ý rằng không phải tất cả các điều kiện đều cần kiểm tra, tùy thuộc vào đặc điểm của sơ đồ.
Các máy biến dòng trong tủ phân phối hạ áp của trạm biến áp phân phối có phụ tải nhỏ (vài VA) và dây dẫn từ BI đến đồng hồ ngắn, do đó cần chọn dây đồng có tiết diện không nhỏ hơn 1,5mm² để đảm bảo độ chính xác cho đồng hồ đo đếm Việc kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt của BI không phải là yêu cầu bắt buộc.
- Với BI có dòng sơ cấp từ 1.000A trở lên không cần kiểm tra ổn định nhiệt
- Máy biến dòng kiểu thanh dẫn không cần kiểm tra ổn định động vì thanh dẫn đã được kiểm tra đảm bảo ổn định động,
Để đảm bảo độ chính xác cho các dụng cụ đo lường và bảo vệ, việc sử dụng nhiều biến dòng là cần thiết nhằm phân chia tải cho mỗi BI và hạn chế kích thước dây dẫn.
Ví dụ chọn máy biến điện áp và máy biến dòng cho máy phát U- đmF,5kV Icb = 3610A
* Chọn máy biến điện áp:
- Chọn loại BU có Uđm = 10kV
- Dụng cụ đo bên thứ cấp là công tơ nên dùng hai BU một pha nối dây theo sơ đồ V/V: 2 x HOM – 10 (hình 1.3.3)
- Chọn cấp chính xác của BU là 0,5 vì cấp điện cho công tơ
- Xác định công suất của BU
Tên đồng hồ Phụ tải BU - AB Phụ tải BU - BC
- Các phụ tải được phân bố đều cho hai BU
Phụ tải biến điện áp AB và BC
- Xác định tiết diện dây dẫn từ BU đến đồng hồ đo: Xác định dòng trong các dây dẫn a, b, c:
100 = 0,199 Để đơn giản coi Ia = Ic = 0,2A và cos = 1, cos = 1 như vậy dòng √3 0,2 = 0,34 Điện áp giáng trên dây a và b:
∆ Giả sử khoảng cách l từ BU đến các đồng hồ là 50m Vì ở đây có công tơ nên ΔU=0,5% Vậy tiết diện dây dẫn là:
0,5 = 0,945 Theo yêu cầu độ bền cơ học chọn dây dẫn đồng có tiết diện là 1,5mm 2
Vậy chọn 2 x HOM – 10 có các thông số kỹ thuật như sau:
- Biến dòng điện đặt trên cả 3 pha mắc hình sao (hình 1.3.3)
- Chọn biến dòng điện kiểu thanh dẫn có: đ = 10 ; đ = 4000
- Cấp chính xác: Vì công tơ chọn cấp chính xác 0,5 Với cấp chính xác này BI có đ = 1,2 Ω
- Công suất tiêu thụ của các cuộn dây dòng của các đồng hồ đo lường cho trong bảng sau:
Tên đồng hồ Phụ tải (VA)
- Tổng trở của pha có phụ tải max (A hoặc C), Smax = 26 VA đ
- Giả sử chiều dài l từ BI đến các dụng cụ đo là 30m, chọn dây dẫn đồng và tiết diện dây dẫn là:
1,2−1,04 = 3,27 Vậy chọn dây dẫn đồng có tiết diện là 4mm 2
- Biến dòng điện kiểu này không cần kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát
- Biến dòng điện đã chọn không cần không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì nó có dòng định mức sơ cấp trên 1000A
Vậy chọn BI có các thông số sau:
Hình 1.3.6 Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện
CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Nêu cách chọn thanh dẫn cứng ?
Câu 2: Nêu cách chọn thanh dẫn mềm ?
Câu 3: Nêu cách chọn cáp điện lực ?
Câu 4: Nêu cách chọn sứ đỡ ?
Câu 5: Nêu cách chọn máy biến điện áp ?
Câu 6: Nêu cách chọn máy biến dòng điện ?
Câu 7: Chọn thanh góp máy phát với số liệu sau: Icb = 3,44 kA; BN = 2802 kA 2 s;
Câu 8: Chọn dây dẫn cho đường dây 110kV cấp điện cho một phụ tải như hình vẽ Biết rằng phụ tải có Tmax = 4500 giờ ?
Để chọn đường dây dẫn trên không 0,4kV từ TBA xã đến trường học, cần tính toán cho phụ tải gồm 10 lớp học và dãy nhà giáo viên với 20 căn hộ Khoảng cách từ TBA đến trường học là 300m, và tổn thất điện áp cho phép là 8%.
VẼ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH VÀ TỰ DÙNG CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
Các sơ đồ thanh góp cơ bản
1.1 Sơ đồ n ố i m ỗ i m ạ ch v ớ i thanh góp qua máy c ắ t
1.1.1 Sơ đổ hệ thống một thanh góp không phân đoạn
Hình 2.1.1 Sơ đổ hệ thống một thanh góp không phân đoạn a) Mô tả sơ đồ:
Trong sơ đồ, các nguồn cung cấp và đường dây được kết nối với thanh góp thông qua một máy cắt và hai dao cách ly Mỗi mạch cần có một máy cắt điện hoạt động hiệu quả trong cả chế độ bình thường và khi có sự cố.
- Dao cách ly CL11, CL21, CL31, CL41, CL51 ở giữa máy cắt và thanh góp gọi là dao cách ly thanh góp
- Dao cách ly CL12, CL22, CL32, CL42, CL52 ở ở về phía đường dây gọi là dao cách ly đường dây
(các dao cách ly này được dùng để tạo khoảng cách an toàn trông thấy khi sửa chữa các phần tử trong mạch)
Nguồn N1 và N2 có thể là máy phát điện (MFĐ), máy biến áp (MBA) hoặc đường dây tải điện Khi nguồn cung cấp là MFĐ hoặc MBA, không cần lắp đặt dao cách ly giữa máy phát và máy cắt, vì khi sửa chữa máy cắt, MFĐ sẽ tự động ngừng hoạt động Thông thường, tất cả máy cắt và dao cách ly đều ở trạng thái đóng, với hai nguồn N1 và N2 cung cấp điện cho các phụ tải.
* Sửa chữa máy cắt Ví dụ sửa chữa máy cắt
- Cắt dao cách ly CL12, CL11
- Thực hiện các thao tác an toàn đưa MC1 ra sửa chữa (nối đất an toàn, đặt biển báo, rào chắn …)
Khi sửa chữa xong MC1 ta tiến hành đóng điện cho đường dây D1 như sau:
- Mở nối đất an toàn
- Đóng dao cách ly CL11, CL12
Như vậy đường dây D1 bị mất điện trong suốt quá trình sửa chữa
* Khi cần sửa chữa đường dây: Ví dụ cần kiểm tra sửa chữa đường dây D2
- Cắt máy cắt MC2 (thao tác bằng tay)
- Cắt dao cách ly CL22
Để đảm bảo an toàn trong quá trình kiểm tra và sửa chữa đường dây, cần thực hiện các biện pháp an toàn cần thiết Sau khi hoàn tất việc sửa chữa, quá trình đóng điện cho đường dây D2ta sẽ được thực hiện theo trình tự ngược lại.
* Khi có ngắn mạch xảy ra trên đường dây Ví dụ ngắm mạch trên đường dây D2
- Bảo vệ rơ le sẽ đưa tín hiệu đến máy cắt MC2
- Cắt dao cách ly CL22
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành kiểm tra, sửa chữa đường dây D2
* Thao tác sửa chữa thanh góp
- Cắt tất cả các máy cắt trên đường dây nối vào thanh góp theo thứ tự đường dây kém quan trọng cắt trước MC1, MC2, MC3
- Cắt tất cả các máy cắt nguồn nối vào thanh góp MC4, MC5
- Cắt tất cả các dao cách ly thanh góp CL11, CL21, CL31, CL41, CL51
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành kiểm tra, sửa chữa thanh góp (nối đất an toàn ….)
Khi sửa chữa thanh góp thì toàn bộ hệ thống mất điện
* Khi có ngắn mạch trên thanh góp
Rơ le bảo vệ có chức năng gửi tín hiệu để ngắt các máy cắt nguồn như MC4 và MC5, cũng như máy cắt cho các đường dây có nguồn cung cấp từ hai phía hoặc nguồn dự trữ, cụ thể là MC2 và MC3.
Toàn bộ sơ đồ mất điện
- Cắt tất cả các máy cắt mà rơ le chưa đưa tín hiệu cắt (MC1)
- Cắt tất cả các dao cách ly thanh góp CL11, CL21, CL31, CL41, CL51
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành kiểm tra, sửa chữa thanh góp (nối đất an toàn ….)
Sau khi sửa chữa xong thanh góp ta khôi phục lại sơ đồ như sau:
- Mở nối đất an toàn;
- Đóng tất cả các dao cách ly thanh góp CL11, CL21, CL31, CL41, CL51;
- Đóng tất cả các máy cắt nguồn nối vào thanh góp MC4, MC5;
- Đóng các máy cắt mạch đường dây nối vào thanh góp theo thứ tự đường dây quan trọng trước: MC3, MC2, MC1
* Sửa chữa dao cách ly (SV tự thực hiện)
Chú ý rằng dao cách ly cần được đặt đúng chiều như hình minh họa để đảm bảo đầu lưỡi không còn điện sau khi cắt Bên cạnh đó, cần xem xét ưu nhược điểm cũng như phạm vi sử dụng của dao cách ly để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng.
Dao cách ly có thiết kế đơn giản và giá thành hợp lý, tạo ra khoảng cách an toàn trong quá trình sửa chữa và đóng cắt khi không có dòng điện, đảm bảo thực hiện đúng chức năng của nó Để tăng cường an toàn cho người sử dụng, các bộ khóa liên động được sử dụng, đảm bảo rằng dao cách ly chỉ có thể được đóng cắt sau khi máy cắt đã ngắt điện.
- Sơ đồ này cho phép xây dựng các TBPP trọn bộ (KPY) thi công lắp ráp đơn giản, nhanh chóng và vận hành chắc chắn
* Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp;
Để thực hiện việc sửa chữa thanh góp hoặc dao cách ly thanh góp của bất kỳ mạch nào, cần phải cắt tất cả các nguồn kết nối vào thanh góp, dẫn đến việc mất điện toàn bộ hệ thống.
- Khi sửa chữa bất kỳ máy cắt của mạch nào thì mạch đó phải ngừng cung cấp điện trong suốt thời gian sửa chữa;
Khi xảy ra sự cố ngắn mạch trên thanh góp hoặc dao cách ly thanh góp, tất cả các nguồn điện sẽ bị cắt đứt, dẫn đến việc toàn bộ phụ tải không còn được cung cấp điện.
Khi xảy ra sự cố ngắn mạch trên đường dây mà máy cắt không hoạt động, toàn bộ máy cắt của nguồn sẽ tự động ngắt, dẫn đến việc mất điện toàn bộ.
Sơ đồ hệ thống thanh góp không phân đoạn thường được áp dụng cho các thiết bị công suất nhỏ và không quan trọng, với một nguồn cung cấp duy nhất Nó cũng được sử dụng trong các sơ đồ điện tự dùng của nhà máy điện hoặc trạm biến áp, tuy nhiên, cần có nguồn dự trữ để đảm bảo hoạt động ổn định.
1.1.2 Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt phân đoạn
Hình 2.1.2 Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt
Máy cắt phân đoạn bình thường có thể hoạt động ở chế độ đóng hoặc mở Tại các nhà máy điện, máy thường ở trạng thái đóng, trong khi tại các trạm biến áp giảm áp, máy thường ở trạng thái mở Đối với những máy cắt phân đoạn thường mở, cần trang bị thêm thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ (TĐD) để tự động khôi phục trạng thái đóng cho máy cắt MCpđ khi máy cắt của một nguồn nào đó bị mở ra.
Khi xảy ra ngắn mạch ở phân đoạn I, máy cắt phân đoạn sẽ cắt điện cho phân đoạn này và tất cả các máy cắt liên quan trực tiếp, dẫn đến việc phân đoạn I bị mất điện Trong khi đó, phân đoạn II vẫn hoạt động bình thường, và các hộ tiêu thụ quan trọng được cung cấp điện từ hai đường dây khác nhau, trong khi các đường dây đơn kết nối với phân đoạn I bị mất điện.
Saukhi hoàn thành sửa chữa phân đoạn I, tiến hành đóng các dao cách ly CLpd1, CLpd2, MCpd, và đóng hai dao cách ly ở hai đầu máy cắt MC5 trước khi đóng máy cắt MC5 Cuối cùng, thực hiện đóng tất cả các đường dây nối vào phân đoạn I theo thứ tự ưu tiên.
Sơ đồ cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ quan trọng được thiết kế với tính năng dự phòng, sử dụng hệ thống thanh góp phân đoạn bằng máy cắt Trong đó, máy cắt MCpd1 thường ở trạng thái đóng, trong khi máy cắt MCpd2 thường ở trạng thái mở, đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các nhà máy và phụ tải.
Khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại N2, máy cắt MC1 và MC3 sẽ cắt điện, dẫn đến PĐ1 của thanh góp TG2 bị mất điện hoàn toàn Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho mạch máy cắt phân đoạn PDD2, thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ (TĐD) đã được trang bị Nhờ có TĐD, máy cắt phân đoạn sẽ hoạt động hiệu quả hơn.
MCpd2 đóng lại PDD1 được cung cấp điện từ đường dây D2
- Khi ngắn mạch tại N1thì máy cắt MCpd1 và các máy cắt có lien quan đến phân đoạn 1
(PDD1) của thanh góp TG1 bị cắt ra, lúc này máy cắt MCpd2 tự động đóng lại
Tuy có những ưu điểm như trên nhưng sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn bằng một máy cắt vẫn còn những nhược điểm sau:
Chọn máy biến áp và kháng điện tự dùng
Vốn đầu tư cho máy biến áp là một yếu tố quan trọng trong tổng vốn đầu tư của hệ thống điện Do đó, việc lựa chọn số lượng và công suất định mức của máy biến áp là rất cần thiết Để đưa ra quyết định chính xác, cần thực hiện các phương án cụ thể và tiến hành tính toán, so sánh kinh tế - kỹ thuật nhằm chọn phương án tối ưu nhất.
6.1.1 Chọn máy biến áp cho nhà máy điện Đối với nhà máy điện khu vực, tát cả điện năng sản xuấ ra được truyền lên cao áp, vì vậy máy phát điện được nối theo sơ đồ khối với máy biến áp tăng áp ( hay máy biến áp tự ngẫu) Công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện sau:
Đối với các máy phát điện công suất nhỏ, thường gặp ở nhà máy thủy điện, người ta áp dụng sơ đồ khối mở rộng bằng cách kết hợp nhiều máy phát điện với một máy biến áp Tuy nhiên, công suất của bộ khối này không được vượt quá dự trữ quay của hệ thống.
∑B ≥ ∑ đ (2.2) Ở đây, SHđt là công suất dự trữ quya của hệ thống điện
Nếu nhà máy sử dụng ba cấp điện áp cao, trung, hạ kết nối qua máy biến áp ba dây quấn, tổng công suất của các khối máy phát điện và máy biến áp hai cuộn dây nối vào điện áp trung cần phải nhỏ hơn phụ tải tối thiểu ở điện áp trung.
∑ : tổng công suất các khối máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây nối nên trung áp
Nếu không đáp ứng điều kiện tối thiểu về điện áp trung, hệ thống sẽ không khai thác hết công suất của các khối nối vào trung áp Đối với các nhà máy có phụ tải địa phương sử dụng điện áp từ máy phát, đồ thị phụ tải ngày đêm sẽ được xây dựng để thể hiện sự trao đổi công suất giữa nhà máy và hệ thống trong cả chế độ làm việc bình thường và khi xảy ra sự cố Việc chọn máy biến áp sẽ dựa trên các trường hợp cụ thể.
Nhà máy sử dụng một cấp điện áp cao để kết nối với hệ thống thông qua hai máy biến áp cuộn dây Công suất định mức của máy biến áp được xác định rõ ràng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
SB ≥ Sthừa = [∑ đ – SUfmin+ S tđmax )] (2.4) Trong đó - Sthừa : Công suất thừa trên thanh góp điện áp máy phát
SUfmin là phụ tải cực tiểu mà máy phát cần cung cấp Khi một máy biến áp bị hỏng, máy còn lại phải có khả năng quá tải đủ để đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong hệ thống, trừ đi công suất dự trữ quay Điều này được thể hiện qua công thức: k SBđm ≥ SHmax – SHdt’, trong đó K là hệ số quá tải sự cố của máy biến áp.
Liên lạc với hệ thống thông qua một máy biến áp chỉ được áp dụng khi công suất phát từ nhà máy trong chế độ làm việc bình thường không vượt quá mức dự trữ quay của hệ thống.
Nhà máy được kết nối với hai cấp điện áp cao thông qua máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu Công suất định mức của máy biến áp được lựa chọn theo tỷ lệ 1/2Sthừa.
Khi bên trung áp không có khối máy phát – máy biến áp thì điuè kiện kiểm tra lúc sự cố một máy biến áp liên lạc là: k SBđm ≥ STmax’ (2.6)
Nếu bên phía trung áp có khối máy phát điện – máy biến áp thì kiểm tra theo điều kiện sau: k SBđm ≥ STmax - ∑S (2.7)
Trường hợp hỏng một khối máy phát – máy biến áp lớn nhất bên trung áp thì đòi hỏi:
2k SBđm ≥ STmax - [ ∑S - SK.Tmax ] (2.8) Ở đây SK.Tmax là công suất của khối lớn nhất bên trung áp
Khi phụ tải bên trung áp đạt từ 40-50% công suất định mức của máy biến áp ba cuộn dây, nên chọn công suất cuộn trung áp bằng 100% SBđm để đảm bảo khả năng phát triển phụ tải Ngược lại, nếu phụ tải thấp hơn, chọn công suất cuộn trung bình là 67% SBđm Việc sử dụng máy biến áp ba cuộn dây chỉ có lợi khi phụ tải của một cuộn dây chiếm từ 15-20% tổng phụ tải của hai cuộn dây còn lại; nếu không đạt điều kiện này, nên xem xét sử dụng máy biến áp hai cuộn dây thay thế.
6.1.2 Chọn máy biến áp cho trạm biến áp
Nếu trạm chỉ đặt một máy biến áp thì công suất định mức của nó chọn theo khả năng quá tải thường xuyên của máy biến áp
Khi thiết kế trạm điện, việc lựa chọn hai máy biến áp có công suất định mức cần phải xem xét khả năng quá tải trong trường hợp một trong hai máy biến áp gặp sự cố, đặc biệt khi cả hai máy biến áp đều hoạt động ở chế độ không tải trong điều kiện bình thường.
2.6.2 Chọn kháng điện tự dùng
Kháng điện cần được lựa chọn dựa trên các tiêu chí sau: Thứ nhất, điện áp định mức của kháng điện phải phù hợp với điện áp của mạng Thứ hai, dòng điện định mức của kháng điện cần được xác định dựa trên các điều kiện cụ thể.
Để chọn điện kháng xk% cho hệ thống điện, cần đảm bảo rằng trị số này đáp ứng điều kiện hạn chế dòng ngắn mạch, cho phép sử dụng các khí cụ đóng cắt hạng nhẹ và cáp có thiết diện nhỏ Quá trình lựa chọn điện kháng bắt đầu bằng việc tự chọn xk% và tính toán dòng ngắn mạch; nếu kết quả đạt yêu cầu, xk% được chấp nhận, ngược lại cần điều chỉnh và tính toán lại Đối với kháng điện đường dây, điện kháng được xác định dựa trên sơ đồ thay thế của hệ thống, bắt đầu từ hộ tiêu thụ đến máy cắt MC-1 và cáp điện lực S1, sau đó đến máy cắt MC-2 và cáp nhỏ nhất S2 Điện kháng tổng tại điểm ngắn mạch N3 được tính toán dựa trên dòng ngắn mạch siêu quá độ ba pha tại N3.
Với - Icb : dòng điện cơ bản được chọn khi lập sơ đồ thya thể cho tính ngắn mạch
- I’’N3 : giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch siêu quá độ thành phàn chu kỳ khi ngắn mạch ba pha tại N3
Các điện kháng x H, xC1, xC2 , được xác định với đơn vị tương đối với đại lượng cơ bản đã chọn
( S cb và Ucb = Utb ): xC = x0.l (2.11) trong đó
S cb : công suất cơ bản đã chọn x0 : điện kháng đơn vị theo chiều dài (Ω/km) l: độ dài của cáp (km)
Cần chọn tỷ lệ xk % sao cho giới hạn dòng ngắn mạch không vượt quá dòng cắt định mức của máy cắt đã chọn, đồng thời phải đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp với thiết diện đã được chỉ định.
Trong đó InhS1 dòng ổn định nhiệt cho cáp được xác định theo công thức suy từ công thức :
(A) (2.14) Ở đây S: thiết diện cáp (mm 2 )
C: hệ số; CCu = 141 A 2 /s ; CAl = 900 A 2 /s tcắt : thời gian cắt của máy cắt , bao gồm cả thời gian bảo vệ role
Để đảm bảo máy cắt MC-2 hoạt động hiệu quả và cáp S2 ổn định nhiệt, điện kháng tương đối cơ bản từ nguồn cung cấp đến điểm ngắn mạch N2 cần phải đạt giá trị x∑ = (2.15) Trong đó, I’’N2 là giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch siêu quá độ tại phần chu kỳ khi xảy ra ngắn mạch ở đoạn đầu cáp S2 Điều này là cần thiết để MC-2 có thể cắt được dòng ngắn mạch và duy trì sự ổn định nhiệt cho cáp S2.