CHƯƠNG 5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN, DÂY DẪN VÀ THANH GÓP
5.3. Chọn dây dẫn mềm
5.3.1 Chọn thanh góp mềm phía cao áp : (220 KV) a. Chọn tiết diện:
Tiết diện của thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài :
I’cp = Icp.khc ≥ Icb.
Theo tính toán từ các phần trước ta có :dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là :Icb = 0,240 KA ; khc = 0,88. Vậy dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc ≥Icb
→ Icp cb 0,0920,88 0,105
hc
I
≥ k = =
(kA).
Vậy với dòng cho phép lớn hơn hoặc bằng 105 (A) ta có thể chọn loại dây nhôm lõi thép có dòng điện phụ tải cho phép là : 835 (A) .Đó là loại dây AC-400/22 có các thông số sau :
Tiết diện chuẩn nhôm/thép
tiết diện (mm2) đường kính (mm) Icp (A)
nhôm thép dây dẫn lõi thép
400/22 394 22 26,6 6 835
b. Kiểm tra ổn định nhiệt :
Điều kiện đảm bảo ổn định nhiệt : θN ≤θNcp. Hay : Schọn ≥ Smin =
C BN -Trong đó :
BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch.
BN = BNck + BNkck
Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1sec. Khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ:
BN kck = I”2.Ta(1- e-2t/Ta) BNkck1 = I”N12.Ta
BNkck2 = I”N22.Ta
Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị :
BNCK = ∑ ∆
= n 1
i i
2 tbi. t I
C : hằng số tùy thuộc vào loại vật liệu dây dẫn .Với dây AC có C = 79.
SV thực hiện: Phạm Văn Điệp 69 Lớp Đ2-H2
* Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK
- Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ xác định theo phương pháp giải tích đồ thị : ( giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 (s) )
+ Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương 3: (ngắn mạch tại điểm N1) - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau:
IHT'' =7,111 (kA)
- Nhánh thủy điện: XttTD = 0,493
Tại t = 0 tra được ICK'' (0) = 2,15
I’’TD = I CK(0). 2,15. 4.56 1, 209 ( )
3 . 3.230
NM cb
S kA
U = =
Dòng ngắn mạch tại N1 là: I’’N1 = 7,111 + 1,209 = 8,32 (kA) Tính toán tương tự cho các thời điểm t = 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1
I2tb1 = 2
I
I20 + 20,1 = 68,758 (kA2) ; I2tb2 = 2
I
I02,1 + 02,2 = 68,153 (kA2) I2tb3 =
2 2
0,2 0,5
2 I +I
= 67,964 (kA2) ; I2tb4 =
2 2
0,5 1
2 I +I
= 67,873 (kA2) Với ∆t = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5.
Từ đó ta có :
BN-CK = 0,1. 68,758 + 0,1.68,153 + 0,3.67,964 + 0,5.67,873 = 68,017 (KA2.s) - Khi đó ta có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ :
BN-KCK = (I’’N1)2.Ta = 8,32 2.0,05 = 3,461 (kA2.s)
* Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N1 là :
BN = BN-CK + BN-KCK = 68,017 + 3,461 = 71,478 (KA2.s) Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở cấp điện áp 220 KV :
Smin = 71,478 79 BN
C = .103 = 107,019 < 400 mm2 Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt
c. Kiểm tra điều kiện vầng quang : Uvq ≥ Uđm
SV thực hiện: Phạm Văn Điệp 70 Lớp Đ2-H2
t (s) 0 0.1 0.2 0,5 1
I”HT(t) 7,111 7,111 7,111 7,111 7,111
I”CK(t) 2,15 2,05 2,02 2,01 2
I’’NM(t) 1,202 1,153 1,136 1,13 1,125 I’’N1(t) 8,32 8,264 8,247 8,241 8,236
Trong đó Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang.Nếu như dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì điện áp vầng quang được tính như sau :
Uvq = 84.m.r.lg r
a (KV)
m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn. (m = 0,85) r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm)
a : khoảng cách giữa các pha của dây dẫn.
Với loại dây dẫn đã chọn : r = 1,33 (cm) ; a = 500 (cm), ta có : Uvq = 84.m.r.lg
r
a = 84.0,85.1,33.lg500
1,33= 244,54 (KV) > Uđm= 220 (KV) Thỏa mãn điều kiện vầng quang.
Vì vậy , thanh dẫn mềm và thanh góp của mạch cao áp được chọn là loại dây AC- 400/22 .
5.3.2. Chọn thanh góp mềm phía trung áp :(110 KV) a. Chọn tiết diện:
Tiết diện của thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài :
I’cp = Icp.khc ≥Icb.
Theo tính toán từ các phần trước ta có :dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là :Icb = 0,353 KA ; khc =0,88. Vậy dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc ≥Icb
→ Icp
0,254
0,289 0,88
cb hc
I
≥ k = =
(kA).
Vậy với dòng cho phép 289 (A) ta có thể chọn loại dây nhôm lõi thép có dòng điện phụ tải cho phép là : 835 (A) .Đó là loại dây AC-400/22 có các thông số sau
Tiết diện chuẩn nhôm/thép
tiết diện (mm2) đường kính (mm) Icp (A)
nhôm thép dây dẫn lõi thép
400/22 394 22 26,6 6 835
b. Kiểm tra ổn định nhiệt :
Điều kiện đảm bảo ổn định nhiệt : θN ≤θNcp. Hay : Schọn ≥ Smin =
C BN -Trong đó :
BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch.
C : hằng số tùy thuộc vào loại vật liệu dây dẫn .Với dây AC có C = 79.
* Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK
SV thực hiện: Phạm Văn Điệp 71 Lớp Đ2-H2
- Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ xác định theo phương pháp giải tích đồ thị : ( giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 (s) )
+ Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương 3: (ngắn mạch tại điểm N2) - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau
ITH'' =4,781 (kA)
- Nhánh thủy điện: XttTD = 0,336
Tại t = 0 tra đựơc I’’CK(0) = 3,2
I’’nm = I CK(0). 3, 2. 4.56 3,599 ( )
3. 3.115
NM cb
S kA
U = =
Dòng ngắn mạch tại N2 là: I’’N1 = 4,781 + 3,599 = 8,38 (kA) Tính toán tương tự cho các thời điểm t = 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1
I2tb1 = 2
I
I20 + 02,1 = 68,364 (kA2) ; I2tb2 = 2
I
I20,1 + 20,2 = 62,246 (kA2)
I2tb3 = 2
I
I20,2 + 20,5 = 57,48 (kA2) ; I2tb4 = 2
I
I20,5 + 12 = 56,544 (kA2) Với ∆t = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5.
Từ đó ta có :
BN-CK = 0,1.68,364 + 0,1.62,246 + 0,3.57,48 + 0,5.56,544 = 58,577 (kA2.s)
- Khi đó ta có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ :
BN-KCK = (I’’N2)2.Ta = 8,1552.0,05 = 3,325 (kA2.s)
* Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N2 là :
BN = BN-CK + BN-KCK = 58,577 + 3,325 = 61,902 (kA2.s)
Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở cấp điện áp 110 KV : Smin = 61,902
79 BN
C = .103 = 99,592 < 400 mm2 Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt c. Kiểm tra điều kiện vầng quang : Uvq ≥ Uđm
Trong đó Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang.Nếu như dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì điện áp vầng quang được tính như sau : Uvq = 84.m.r.lg
r
a (KV)
SV thực hiện: Phạm Văn Điệp 72 Lớp Đ2-H2
t (s) 0 0.1 0.2 0.5 1
I”HT(t) 4,781 4,781 4,781 4,781 4,781
I”CK(t) 3,2 3 2,52 2,46 2,41
I’’nm(t) 3,599 3,374 2,834 2,767 2,71 I’’N1(t) 8,38 8,155 7,615 7,548 7,491
m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn. (m = 0,85) r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm)
a : khoảng cách giữa các pha của dây dẫn.
Với loại dây dẫn đã chọn : r = 1,33 (cm) ; a = 300 (cm), ta có : Uvq = 84.m.r.lg
r
a = 84.0,85.1,33.lg 33 , 1
300 = 223,47 (KV) > Uđm= 110 (KV) Thỏa mãn điều kiện vầng quang.