›
›

Bài giảng Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp & dân dụng - Chương 4: Tính toán thiết kế lưới điện hạ thế

4.5 Tính toán ngắn mạch trong mạng hạ thế
1. Định nghĩa
Ngắn mạch là hiện tượng tiếp xúc trực tiếp hai điểm của
các pha khác nhau, pha với dây trung tính, hoặc pha với
đất, làm cho dòng điện tăng đột ngột. 
pdf 73 trang xuanthi 29/12/2022 900
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp & dân dụng - Chương 4: Tính toán thiết kế lưới điện hạ thế", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_cung_cap_dien_cho_xi_nghiep_cong_nghiep_dan_dung_c.pdf

Nội dung text: Bài giảng Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp & dân dụng - Chương 4: Tính toán thiết kế lưới điện hạ thế

  1. 4.5 Tính toán ngắn mạch trong mạng hạ thế 1. Định nghĩa Ngắn mạch là hiện tượng tiếp xúc trực tiếp hai điểm của các pha khác nhau, pha với dây trung tính, hoặc pha với đất, làm cho dòng điện tăng đột ngột. 8/24/2014 2
  2. 3. Phân loại ngắn mạch Phân loại - Ngắn mạch 1 pha: thường xảy ra nhất (> 65% ) - Ngắn mạch 2 pha - Ngắn mạch 2 pha với đất - Ngắn mạch 3 pha 8/24/2014 4
  3. 4. Hậu quả khi xảy ra NM - Dòng điện tăng đột ngột và lớn hơn nhiều lần so với dòng làm việc bình thường. - Điện áp tại điểm ngắn mạch rất nhỏ, gần bằng 0. Tại các nhánh khác điện áp giảm -Các phần tử trong lưới điện có điện trở điện kháng và dung kháng nên hệ thống là mạch dao động. -Thông thường, dòng ngắn mạch 3 pha là lớn nhất 8/24/2014 6
  4. 5.Biện pháp giảm tác hại của NM Ngắt ngay phần tử ngắn mạch ra khỏi lưới Lựa chọn thiết bị bền vững khi bị tác động của dòng ngắn mạch Sử dụng thiết bị giảm dòng ngắn mạch – kháng điện. Thường xuyên kiểm tra cách điện các phần tử lưới điện.  Lựa chọn và hiệu chỉnh chính xác thiết bị bảo vệ. 8/24/2014 8
  5. 6. Phân tích hiện tượng NM a. Thành phần không chu kỳ tắt dần theo thời gian t TA iAP = IA _maxe IA_maxgiá trị lớn nhất của dòng điện không chu kỳ TA thời gian tắt dần của dòng điện không chu kỳ LNM XNM XNM TA = = = RNM 2πfR NM 314RNM 8/24/2014 10
  6. 6. Phân tích hiện tượng NM c. Dòng điện xung kích: là biên độ dòng điện ngắn mạch -t TA ixk = IP max + IAmaxe Trong đó t1 = 0.005 - 0.01 (s) IP-max = 2 IP0 = 2 I∞= IAmax -t -t TA TA ixk = IP-max(1+e ) = 2 I∞(1+e ) 8/24/2014 12
  7. 7.Tính toán dòng điện ngắn mạch Mục đích Xác định điều kiện làm việc của thiết bị ở chế độ sự cố. Lựa chọn thiết bị: thanh cái, sứ cách điện, cáp, dây dẫn Lựa chọn thiết bị bảo vệ, rơ le. Tính dòng ngắn mạch 3 pha để lựa chọn thông số định mức của thiết bị bảo vệ . Để hiệu chỉnh thiết bị bảo vệ hoặc thông số rơ le , cần tính ngắn mạch không đối xứng 8/24/2014 14
  8. Tính dòng ngắn mạch trong lưới hạ thế Trình tự tính dòng ngắn mạch 3 pha 1. Xây dựng sơ đồ thay thế với giá trị R,X 2. Tính tổng trở của các phần tử từ điểm ngắn mạch về nguồn. 3. Tính dòng điện ngắn mạch 4. Tính dòng điện xung kích 8/24/2014 16
  9. 1. Xây dựng sơ đồ thay thế 8/24/2014 18
  10. Trở kháng của dây dẫn ρL R = L S - điện trở suất cuả vật liệu dây ở nhiệt độ vận hành bình thường  22,5m. mm2 /m cho đồng  36 m. mm2 /m cho nhôm S tiết diện của dây (mm2) Cảm kháng của cáp có thể được nhà chế tạo cung cấp. 2 Spha = 50 mm2 : X0= 0,08m/m (f=50Hz) Đối với thanh dẫn lắp ghép tham khảo catalog của nhà chế tạo.
  11. Tính dòng ngắn mạch trong lưới hạ thế Máy biến dòng Tỉ số biến dòng 100/5 150/5 200/5 300/5 400/5 500/5 X (m) 2.7 1.2 0.67 0.3 0.17 0.07 R (m) 1.7 0.75 0.42 0.2 0.17 0.05 8/24/2014 22
  12. Tính dòng ngắn mạch trong lưới hạ thế 3. Tính dòng điện ngắn mạch tại các điểm N1,N2,N3 U20 = U20 U20 IN1 = = 3 IN2 3 IN3 3 ZN1 ZN2 ZN3 4. Tính dòng điện xung kích = 2 = 1+ 2( -1)2 ixk KxkINi Ixk INi Kxk Kxk=1.3 trên thanh cái máy biến áp 400-2000kVA Kxk= 1 nếu điểm ngắn mạch rất xa 8/24/2014 24
  13. Tính dòng ngắn mạch trong lưới hạ thế 22 kV Ví dụ ST=630KVA UNM=5,5% Tính dòng điện ngắn mạch DPNM=15KW DPO=1,5KW ba pha tại các điểm N1,N2. x0L1=0,08(Ω/km) r0L1=0,25(Ω/km) Giả thiết điện trở của hệ L1=20(m) N1 thống và các thiết bị bảo vệ, 0,4 kV đo lường là không đáng kể x0L2=0,08(Ω/km) r0L2=0,71(Ω/km) L2=70 (m) N2 x0L3=0,08(Ω/km) r0L3=1,7(Ω/km) L3=15 (m) 8/24/2014 26
  14. Sơ đồ thay thế Sơ đồ thay thế Sơ đồ đấu dây MBA thuận- nghịch thứ tự không
  15. Sơ đồ thay thế Sơ đồ thay thế Sơ đồ đấu dây MBA thuận- nghịch thứ tự không
  16. 2 Máy phát điện: Uđm ×0,30 x'd = Ra = 0 Sđm X’d%=30%=0,3 3802 ×0,30 = = 108mΩ 400 22,5×100 Rc = = 18,75mΩ Mạch cáp : 120 Xc = 0,08×100 = 8mΩ R=Ra+Rc = 0+18,75 = 18,75m X=X’d+Xc = 108+8 = 116m Z = R2 + X2 = (18,75)2 + (116)2 = 117,5mΩ 1,05U 1,05×220 l(3) = đm = = 1,965kA N Z 117,5 (3) IN = 1,965kA (rms) (trị hiệu dụng)
  17. u % U2 5 4002 X = X = N đm = = 12.6mΩ máy biến áp : B 1 100 S 100 630000 R = 3,55m đm B 4002 R = 8700 = 3,55mΩ B 6300002 mạch Xc = 0,08 x 100 x 2 = 16m 100 × (1 + 120 / 70) Rc = 22,5× = 50,89mΩ 120 - ứng dụng phương pháp tổng trở R = RB + Rc = 3,55 + 50,89 = 54,44m X = XB + Xc = 12,6 +16 = 28,6m Tổng tổng trở: Z = R2 + X2 = 54,442 + 28,262 = 61,34mΩ 0,95×220 l 1(pha/trung tính) = = 3,41kA N 61,34
  18. Tính dòng NM 3pha và 1 pha tại các vị trí như trên hình vẽ trường hợp ( a) :nguồn là MBA (b) Nguồn là MPDP 8/24/2014 38
  19. CB hiệu chỉnh được 8/24/2014 40
  20. 4.6 . Chọn thiết bị bảo vệ 1. Chọn CB hạ thế Các điều kiện chọn CB + Điện áp định mức: UđmCB ≥ Uđmlưới + Dòng điện định mức: IđmCB ≥ Itt (đối với tủ) + Dòng điện định mức: IđmCB ≥ Iđm (đối với thiết bị) + I ≥ ( 3 ) (dòng ngắn mạch 3 pha max qua CB ) cắtđm IN + Itt ≤ Ir (dòng cắt nhiệt ) ≤ Khc . Icp : phối hợp bảo vệ chống quá tải dây dẫn . + I ≤ I (dòng cắt từ ) ≤ I = I = (1) đn m Nmin chạm vỏ IN 8/24/2014 42
  21. Ví dụ chọn CB trên nhánh nối từ máy biến áp đến tủ phân phối chính I(3) (A) Trip Unit I I .K N Loại trip I tt cp hc Loại CB cu (1) (A) (A) I N(A) unit Kr Ir(A) Km Im(A) (kA) 22215 NS1250 Micrologic 1178,246 1187,01 0,95 1187 3 3561 50 7826,9 N 7.0 8/24/2014 48
  22. Chọn CB cho tuyến đường dây •Dòng điện tính toán : Itt = 292,37(A) •Dòng điện đỉnh nhọn : Iđn = 492,37(A) •Icpdd.Khcdd = 531x0,64 = 339,84(A) (3) 400 IN = = 15.69(kA) 3 × R2 + X2 Điều kiện chọn CB: Điều kiện 1 : In > Itt ↔ In > 292.37(A) Uđm(CB) ≥ UHT ↔ Uđm(CB) ≥ 400(V) Icu > INM(max) ↔ Icu > 15.69(KA) 8/24/2014 50
  23. Chọn CB cho tuyến đường dây
  24. Chọn CB trên nhánh nối đến thiết bị của tủ động lực (3) IN TỦĐỘNGLỰC = 19.547(A) CB (1) Icp x Khc Tên thiết bị L (m) IN (A) Itt (A) Imm (A) Icu (A) Loại Curve I (A) đm (kA) 3 x Motor băng tải 14,00 3 370,26 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 3 x Motor băng tải 9,50 4 237,97 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 3 x Motor băng tải 6,00 5 179,51 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 3 x Motor băng tải 14,00 3 370,26 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 3 x Motor băng tải 9,50 4 237,97 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 3 x Motor băng tải 6,00 5 179,51 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 2 x Máy sấy 19,00 1 540,25 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 2 x Máy sấy 14,60 1 935,11 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 2 x Máy sấy 10,20 2 585,72 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 2 x Máy sấy 10,20 2 585,72 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 2 x Máy sấy 14,60 1 935,11 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 2 x Máy sấy 19,00 1 540,25 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 3xQuạt công 15,10 1 270,42 8,55 19,94 9,33 C60L B 10 25 nghiệp 3xQuạt công 15,10 1 270,42 8,55 19,94 9,33 C60L B 10 25 nghiệp
  25. Lựa chọn cầu chì Ưu điểm: . Cấu tạo đơn giản. . Thời gian tác động nhanh . Giá thành thấp. Nhược điểm: . Chỉ ngắt khi dòng khá lớn so với dòng định mức của dây chì, vì vậy không đảm bảo tính chọn lọc . Khi cầu chì ngắt có thể gây quá áp. . Có thể bị ngắt 1 pha (khi pha không đều)
  26. Một số cầu chì – cầu dao của Schneider
  27. Standard IEC 60364 Bảo vệ chống quá tải Dây dẫn có dòng Icp (Iz) cung cấp điện cho tải có dòng I tt (Ib)và được bảo vệ bởi cầu chì có dòng định mức IđmCC (In). Icp được xác định : IđmCC > Itt Dòng chảy của cầu chì I2 1.6 IđmCC Bảo vệ chống quá tải cho dây dẫn : I2 1.45 Icpdd Dây dẫn cần chọn : Icpdd > 1.1 IđmCC
  28. Lựa chọn cầu chì cho động cơ  Cầu chì phải bảo vệ động cơ khỏi ngắn mạch và quá tải, nhưng không được ngắt khi động cơ khởi động bình thường. IđmCC ≥Ilvmax = Itt Imm IđmCC ≥ KmmCC KmmCC hệ số quá tải ngắn hạn của cầu chì Khởi động nhẹ (tkd 10s: băng tải, thiết bị nâng hạ) KmmCC =1.6 - 2 Đối với máy hàn KmmCC =1.6
  29. Bảo vệ mạch động cơ bằng cầu chì DIN
  30. Phối hợp chọn lọc giữa hai cầu chì
  31. Xây dựng sơ đồ chọn lọc hệ thống bảo vệ  Số bậc bảo vệ không quá 3-4 bậc  Đảm bảo bảo vệ tác động tại vị trí sự cố  Đảm bảo chọn lọc theo dòng điện và thời gian Lựa chọn vị trí lắp đặt bảo vệ Thiết bị bảo vệ phải đặt ở vị trí sao cho  Không bị tác động hư hỏng cơ khí  An toàn cho người vận hành và sử dụng Bảo vệ phải thiết lập tại điểm:  Tiết diện dây dẫn thay đổi  Tại điểm yêu cầu chọn lọc  Nếu thiết bị cần bảo vệ ở nơi khó tiếp cận, có thể đặt bảo vệ cách xa đến 30m.