Bài giảng Cung cấp điện nhà máy công nghiệp - Chương 4: Tính toán bảo vệ lưới điện hạ thế - Lê Minh Phương

Nội dung text: Bài giảng Cung cấp điện nhà máy công nghiệp - Chương 4: Tính toán bảo vệ lưới điện hạ thế - Lê Minh Phương

1. 5/13/2014 Electrical Delivery 5.2 Tính toán lưới điện hạ thế theo điều kiện phát nóng và bảo vệ  Tiết diện dây dẫn phụ thuộc: . Dòng điện tính toán . Yêu cầu về bảo vệ quá tải . Nhiệt độ môi trường . Môi trường lắp đặt . Loại vỏ bọc  Bước đầu lựa chọn dạng cáp phù hợp, cách lắp đặt sau đó mới tính toán lựa chọn tiết diện 6 PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery 1. Theo điều kiện phát nóng: dây dẫn được lựa chọn theo dòng điện tính toán của tải sao cho nhiệt độ dây dẫn không lớn hơn nhiệt cho phép của dây dẫn với mọi giá trị dòng điện tải ở chế độ dài hạn I cp I lv max Khi có nhiều dây dẫn trong một máng cáp ta phải tính đến khả năng truyền nhiệt giữa các cáp I lv max I cp khc Icp- dòng điện cho phép của dây dẫn (cataloges) Ilvmax -dòng điện lớn nhất chạy trong dây dẫn Khc - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào cách lắp đặt (1 cáp:1.0; 5-6 cáp: 0.68; 7-9 cáp: 0.63 ) 7 PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014 2
2. 5/13/2014 Electrical Delivery 3. Theo điều kiện sụt áp  Tổn hao điện áp trong dây dẫn lựa chọn không vượt quá giá trị tiêu chuẩn. Theo tiêu chuẩn tổn hao điện áp U%: U . Đường dây điện áp 6-10kV: ±5% U % 100 . Hệ thống chiếu sáng +5%; -2.5%. U luoi . Mạng công nghiệp chế độ làm việc bình thường: ±5% . Mạng công nghiệp chế độ khởi động : ±8%  Sụt áp sẽ được tính theo đường dây từ thanh cái của TPPC hoặc đầu MBA đến thiết bị 10 PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014 Electrical Delivery 3. Xác định tổn hao trên đường dây  Đường dây trong lưới hạ thế chỉ có R và X  Để xác định tổn hao điện áp trên đường dây truyền tải ta sử dụng sơ đồ thay thế 1 pha Upha1 U pha 2 IZ U pha 2 I() R jX 11 PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014 4
3. 5/13/2014 Electrical Delivery Biến đổi các công thức trên bằng cách nhân cả tử số và mẫu số với U. PR QX PR Q X PX QR P X Q R U 1 1 2 2 U 1 1 2 2 U1 U2 U1 U2 Khi tính toán cho đường dây điện áp dưới 35kV có thể bỏ qua thành phần ngang trục của điện áp rơi P2R Q2X P1R Q1X U1 U2 U2 U1 U2 U1 14 PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014 Electrical Delivery Đối với lưới điện hạ áp PR1 QX 1 PR 2 Q 2 X PRQX2 2 U UU1 2 UUdm__ luoi dm luoi Udm_ luoi PR1 QX 1 UU2 1 Udm_ luoi Trường hợp tổng quát n 100 n U 3 ( I R c os I X sin ) UPRQX%()  i i i i i i 2  i i i i i 1 Udm_ luoi i 1 15 PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014 6
4. 5/13/2014 Electrical Delivery 4. Xác định tổn hao điện năng  Nếu công suất tải không đổi thì tổn hao điện năng trong thời gian t được xác định 2 AP 3 I Rt 2 AQ 3 I Xt  Tuy nhiên thực tế tải thay đổi vì vậy tôn hao điện năng sẽ phải tính gần đúng, và có thể dựa vào phương pháp đồ thị phụ tải 20 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery Điện năng tiêu thụ n A P t P i i APTP max max i 1 Tmax: thời gian công suất cực đại, trong khoảng thời gian đó phụ tải cực đại Pmax tiêu thụ lượng điện năng đúng bằng lượng điện năng phụ tải thực tế tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát T 21 PGS.TS Le Minh Phuong 8
5. 5/13/2014 Electrical Delivery Theo dòng điện trung bình bình phương W Itbbp khd Itb khd T 3Uluoi cos 2 2 PIRtb 3 tbbp QIXtb 3 tbbp Khd - hệ số hình dáng (1.02-1.15) A 3 I2 RT 2 P tbbp AQ 3 I tbbp XT 24 PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014 Electrical Delivery Theo dòng điện cực đại 2 AIXQ 3 2   AIRPP 3 max m ax  Q max m ax Nếu có đồ thị phụ tải 2 2 Ii t i Pi t i  2  2 Imax Pmax n n Pti i Ii t i i 1 AP i 1 Tmax Tmax PPmax max Imax 25 PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014 10
6. 5/13/2014 Electrical Delivery Quan hệ giữa dòng cực đại và dòng trung bình bình phương  T II II (0.012 max ) tbbp max 8760 tbbp10000 max 29 PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014 Electrical Delivery Bài tập_ Belarus 53 Xác định tổn hao công suất tác dụng, phản kháng và tổn hao điện năng của đường dây 10kV chiều dài 2km, R01=0.208/km X01=0.079 /km. Công suất tính toán S=3+j1.3(MVA) và Tmax=2900h 30 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 12
7. 5/13/2014 Electrical Delivery Tổn hao công suất tác dụng : bao gồm tổn hao do phát nóng cuộn dây, phụ thuộc vào dòng điện tải và tổn hao trong lõi thép không phụ thuộc vào tải P0 P2 Q2 P2 Q2 PMBA 2 RMBA PFe 2 RMBA P0 UMBA UMBA 36 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery Từ thông số định mức của MBA và biến đổi biểu thức trên ta được S 2 2 PMBA PNM( ) P0 PNMKPT_MBA P0 SĐM_MBA Trong đó P0(%)- Tổn hao công suất không tải của MBA. PNM(%) – Tổn hao công suất ngắn mạch MBA. Kpt hệ số mang tải MBA (Kpt=S/Smba) 37 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 14
8. 5/13/2014 Electrical Delivery Tổn hao điện năng trong MBA Tổn hao điện năng tác dụng 2 S A Pmax  PT P K2  PT P_ MBA NM 0 NM PT _ MBA _max 0 SĐM_ MBA Tổn hao điện năng phản kháng S AQQTUKIT  ĐM_ MBA ()2  Q_ MBA 0100 NM PT _ MBA _max 0 Trong đó Smax là công suất cực đại T thời gian khảo sát 40 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery Tổn hao điện năng trong MBA Tổn hao điện năng tác dụng 2 S APTPTPKTPT tbbp 2 P_ MBA NM 0 NM PT _ MBA 0 SĐM_ MBA Tổn hao điện năng phản kháng S A QT Q T ĐM_ MBA () U K2 T I T Q_ MBA 100 NM PT _ MBA 0 Trong đó Smax - là công suất cực đại Ton - thời gian máy biến áp nối lưới Tload – thời gian máy biến áp mang tải 41 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 16
9. 5/13/2014 Electrical Delivery Bài tập Cho một TBA có 2 MBA thông số 110/22 kV Sdm_MBA=16MVA, tải tính toán Pmax=20MW, cos =0.9, Tmax=5000 giờ. PNM=85 kW, P0=18 kW, I0=0.7%, UNM=10.5%. Xác định tổn hao công suất tác dụng, phản kháng và điện năng trong năm 44 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery VÍ DỤ Cho MBA 10/0.4 kV Sdm_MBA=400 kVA, tải cực đại là 295 kVA, cos =0.8, Tmax=3500 giờ. PNM=5.5 kW, P0=1.08 kW, I0=2.1%, UNM=4.5% . 1. Xác định tổn hao công suất tác dụng, công suất phản kháng cực đại MBA 2. Xác định tổn hao điện năng tác dụng và phản kháng trong một năm của MBA. 48 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 18
10. 5/13/2014 Electrical Delivery 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. 55 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery Nguyên nhân:  Hư hỏng cách điện của thiết bị  Quá điện áp gây ra bởi sét  Vận hành không đúng.  Do động vật hay chim trên đường dây trần trên không, hay chuột trong các thiết bị trong nhà.  Do thời tiết như gió hay bão 56 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 20
11. 5/13/2014 Electrical Delivery Đặc điểm khi xảy ra ngắn mạch - Dòng điện rất lớn gây ra tác động cơ điện lên các thiết bị, từ thời điểm xảy ra ngắn mạch. - Nếu thời gian duy trì dòng ngắn mạch lớn (>0.01s) sẽ xảy hiện tượng hồ quang điện. - Ngắn mạch 3 pha được gọi là ngắn mạch đối xứng còn các ngắn mạch còn lại là ngắn mạch không đối xứng 59 PGS.TS Le Minh Phuong 5/13/2014 Electrical Delivery Tác hại của ngắn mạch  Tăng lực cơ điện có thể gây hỏng hóc trong các thiết bị  Năng lượng nhiệt trong thiết bị tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện có thể làm nóng chảy thiết bị  Giảm điện áp lưới 60 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 22
12. 5/13/2014 Electrical Delivery a. Thành phần không chu kỳ tắt dần theo thời gian t TA iAP I A_ max e IA_maxgiá trị lớn nhất của dòng điện không chu kỳ TA thời gian tắt dần của dòng điện không chu kỳ LNM X NM X NM TA RNM 2 fRNM 314RNM 63 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery b.Thành phần dòng điện ngắn mạch duy trì có dạng hình sin và trị hiệu dụng là I I I I P_max A_max 2 2 IA_max, IP_max – giá trị lớn nhất của thành phần không chu kỳ và thành phần duy trì của dòng điện ngắn mạch. I dùng để kiểm tra độ bền nhiệt của các khí cụ điện, thanh cái , sứ xuyên và cáp điện lực. 64 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 24
13. 5/13/2014 Electrical Delivery Tính toán dòng điện ngắn mạch 67 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery Mục đích Xác định điều kiện làm việc của các 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. Để lựa chọn thông số định mức của thiết bị bảo vệ ta tính dòng ngắn mạch 3 pha. Để hiệu chỉnh thiết bị bảo vệ hoặc thông số rơ le ta phải tính ngắn mạch không đối xứng 68 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 26
14. 5/13/2014 Electrical Delivery 1. Xây dựng sơ đồ thay thế từ sơ đồ nguyên lý với giả thiết điện trở điện kháng của hệ thống bằng 0 71 9:33:575/13/2014 AM PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery 1. Xây dựng sơ đồ thay thế từ sơ đồ nguyên lý. 72 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 28
15. 5/13/2014 Electrical Delivery Máy biến áp, máy biến dòng Hệ số biến 100/5 150/5 200/5 300/5 400/5 500/5 dòng 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 75 9:33:575/13/2014 AM PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery 3. Tính tổng trở từ điểm ngắn mạch về nguồn 2 2 ZRRXXK1 ()() MBA L 1 MBA L 1 2 2 ZRRRXXXK2 ()() MBA L 1 L 2 MBA L 1 L 2 2 2 ZRRRRXXXXK3 ()() MBA L 1 L 2 L 3 MBA L 1 L 2 L 3 77 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 30
16. 5/13/2014 Electrical Delivery Ví dụ Tính dòng điện ngắn mạch ba pha tại các điểm K1,K2,K3. Giả thiết điện trở của hệ thống và các thiết bị bảo vệ, đo lường là không đáng kể 80 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong Electrical Delivery Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng  Trong lưới hạ áp, có thể tính dòng điện ngắn mạch 1 pha theo công thức sau (1) U PHA_ HA 1,05*U I (1) PHA_ HA K1 I ZMBA K1 2 2 Z RRXX 3 PEN  PEN 2 2 ZRRRXXXMBA ()()1 MBA 2 MBA 0 MBA 1 MBA 2 MBA 0 MBA  ZΞ tổng trở các phần tử từ điểm ngắn mạch trở về nguồn (không bao gồm MBA) 84 5/13/2014 PGS.TS Le Minh Phuong 32