Chapter Vii Reactive Power

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG] CHƯƠNG VII CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG -

I. TỔNG QUAN Trong hệ thống điện tồn tại các khái niệm như công suất tác dụng P(kW), công suất phản kháng Q (kVar), công suất biểu kiến S(kVA). Tất cả máy điện và thiết bị vận hành trong hệ thống điện xoay chiều đều chuyển đổi điện năng thành cơ năng. Điện năng này là điện năng tác dụng hay còn gọi là năng lượng hữu công P(kW). Để thực hiện quá trình biến đổi này cần năng lượng từ trường do nguồn cung cấp đó là năng lượng Q không sinh ra công mà chỉ chạy trong lưới điện vì vậy còn gọi là công suất vô công Ngoài công suất tác dụng P các thiết bị điện cũng như các phần tử trong hệ thống điện còn tiêu thụ công suất phản kháng Q. Động cơ không đồng bộ tiêu thụ 60%-65%, MBA 20%-25% công suất phản kháng của lưới điện, phần còn lại là do đường dây và các phần tử khác tiêu thụ. Tiêu thụ công suất phản kháng không phụ thuộc vào công suất tác dụng và được biểu diễn bằng các thông số và chế độ làm việc của lưới điện. Công suất phản kháng được tiêu thụ bởi bất cứ phần tử nào, trong đó dòng điện trễ pha so với điện áp. Công suất phản kháng do máy phát và đường dây sinh ra không thể đủ cung cấp cho cả lưới điện, đặc biệt trong giờ cao điểm. Mặt khác truyền tải công suất phản kháng từ hệ thống điện đến phụ tải là một việc làm hết sức lãng phí. Vì vậy cần phải lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng ngay trong lưới điện phân phối và điều khiển công suất của chúng theo tải. • Ta xem xét trường hợp truyền tải công suất

U1 P1Q1

R,X

U2 P2Q2

Hình 7.1 Truyền tải công suất Tổn hao điện áp trên đường dây được xác định bằng công thức P R + Q2 X P2 R + Q2 X ∆U = 2 ; U1 = U 2 + U2 U2 - Theo công thức trên, công suất phản kháng càng lớn thì tổn hao điện áp và tổn hao công suất càng lớn. - Tổn hao công suất và điện áp tăng làm điện áp trên tải giảm, và khi công suất không đổi dòng tải tăng làm cho khả năng truyền tải giảm. - Công suất phản kháng tăng làm điện áp giảm và ngược lại, vì vậy ta có thể điểu khiển điện áp bằng cách điều khiển công suất phản kháng. - Công suất phản kháng tăng làm cho công suất biểu kiến tăng, và như vậy sẽ làm tăng đầu tư ban đầu cho thiết bị, như MBA, dây dẫn…

-

II. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Cho một nguồn cấp cho tải công suất là P2 và Q2 được truyền tải bằng đường dây có điện trở là R và điện kháng là X.

U1 P1Q1

R,X

U2 P2Q2

-

Tổn hao công suất tác dụng được tính như sau

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 1

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG] ∆P = 3I 2 R =

S 22 P22 + Q22 P22 Q22 P22 R = R = R + R = ∆ P + ∆ P = R p q U 22 U 22 U 22 U 22 U 22 cos 2 ϕ

Trong đó ∆Pp , ∆Pq - tổn hao công suất theo công suất tác dụng và công suất phản kháng. cosϕ - hệ số công suất. - Tổn hao công suất tỷ lệ nghịch với hệ số công suất.

III. CẤP ĐIỆN ÁP ĐỊNH MỨC. - Lựa chọn hợp lý cấp điện áp định mức là một trong những nhiệm vụ quan trọng khi thiết kế cung cấp điện vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật như vốn đầu tư, tổn thất điện năng, phí tổn kim loại màu, chi phí vận hành. Điện áp định mức của lưới điện, thiết bị và nguồn hạ áp Điện áp DC (V) Điện áp AC tần số 50Hz Điện áp Nguồn Một pha Ba pha lưới và TB Điện áp Nguồn Điện áp Nguồn lưới và TB lưới và TB 12 12 12 12 24 24 24 24 36 36 36 36 36 36 48 48 42 42 42 42 60 60 (127) (133) (220/127) (220/133) 110 115 220 230 380/220 400/230 BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 2

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG] 220 440

230 460

380 -

-

660/380 -

690/400 -

Điện áp dây 3 pha định mức của lưới điện, thiết bị và nguồn cao áp Điện áp lưới và TB (kV)

Máy phát và TB bù đồng bộ (kV)

(3)** 6 10 20 35 110 220

(3,15) 6,3 10,5 21 -

Máy biến áp và máy biến áp tự ngẫu Không điều khiển Có điều khiển dưới dưới tải tải Cuộn sơ Cuộn thứ Cuộn sơ Cuộn thứ cấp cấp cấp cấp (3)-(3,15) (3)-(3,3) ------(3,15)--6-6,3 6,3-6,6 6-6,3 6-6,3 10-10,5 10,5-11 10-10,5 10,5-11 20-----------22 20-21 -----22 35------38,5---35-36,75 ----38,5 --------121----110-115 115-121 --------242---230-242 230-242

Điện áp làm việc lớn nhất của TB (kV) (3,6) 7,2 12 24 40,5 126 252

Trong thực tế khi chọn cấp điện áp cần lưu ý một số điểm sau: - Cấp điện áp có sẵn của hệ thống hoặc của những hộ tiêu thụ gần, chọn sao cho ta dễ tìm được nguồn dự phòng. - Trong một khu vực không nên sử dụng nhiều cấp điện áp vì sẽ làm sơ đồ phức tạp. - Điện áp của mạng cần chọn phù hợp với điện áp của thiết bị sẵn có trong nước hoặc có thể dễ dàng mua. - Trong điều kiện có thể, nên sử dụng cấp điện áp càng cao càng tốt. - Để nâng cao hiệu quả hệ thống cung cấp điện và giảm tổn thất điện năng, khi thiết kế cần giảm thiểu các nấc, bậc biến áp. - Lựa chọn điện áp lưới cung cấp được tiến hành trên cơ sở so sánh các phương án kinh tế kỹ thuật. Phương án được coi là tốt hơn nếu chi phí đầu tư và chi phí vận hành thấp tuy nhiên khi điện áp cao hơn mặc dù về mặt lợi ích kinh tế thấp hơn 10% ta vẫn chọ phương án có điện áp cao hơn. - Thông thường người ta sử dụng điện áp 22,110,220 cấp cho khu công nghiệp. Tuy nhiên điện áp 35kV được sử dụng cho lưới điện phân phối trong cho nhà máy trong trường hợp:  Có thiết bị tiêu thụ điện điện áp 35kV  Tải ở vị trí xa và trong điều kiện đòi hỏi cung cấp cho họ tiêu thu điện cao - Lựu chọn cấp điện áp 10 kV nếu  Khi công suất nhà máy lớn và trong nhà máy có nhiều động cơ điện áp 10kV  Khi nguồn cấp là nhà máy điện điện áp 10kV  Khi công suất nhà máy lớn và số động cơ có điện áp 6kV không nhiều. - Lựa chọn cấp điện áp 6 kV nếu  Nhà máy có nhiều thiết bị tiêu thụ điện cấp điện áp này.  Nếu mạng phân phối của nhà máy đã có cấp điện áp này.  Khi cấp điện áp lưới phân phối xí nghiệp là 10kV và có một số ít động cơ công suất trung bình 350-800kW cần phải sử dụng cấp điện áp 6kV và dùng sơ đồ máy biến áp - động cơ. - Không nên sử dụng cấp điện áp 3 kV trong mạng phân phối của xí nghiệp. - Cấp điện áp 380V dùng để cấp nguồn cho hầu hết các phụ tải công nghiệp. - Cấp điện áp 660V được sử dụng trong các trường hợp xí nghiệp có nhiều thiết bị điện áp này.Hoặc khi dòng ngắn mạch ở mạng hạ áp quá cao không phù hợp với thiết bị điện áp 380V. - Khi lựa chọn cấp điện áp 660V phải tiến hành so sánh các phương án kinh tế kỹ thuật với trường hợp sử dụng cấp điện áp 380/220V. Có tính đến tương lai phát triển của nhà máy, giá thành hạ của BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 3

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG] động cơ 660V, tổn hao công suất và điện áp giảm khi sử dụng cấp điện áp 660V. Tuy nhiên vẫn phải giữ cấp điện áp 380 V cho những thiết bị công suất nhỏ và hệ thống chiếu sáng, thiết bị bảo vệ, nguồn cho các cuộn dây.

IV. SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP 1. Bộ phận nối nguồn cung cấp a. Nguồn cung cấp là hệ thống năng lượng - Điện áp 6,10,22kV: chỉ thực hiện khi khoảng cách từ trạm điện đến xí nghiệm không quá 5-8km. Sơ đồ 1, 2 cho phụ tải hạng 3 khi xí nghiệp có và không có trạm phân phối chính. Sơ đồ 3 cho phụ tải hạng 1,2

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 4

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG]

-

Hình 4.1 Sơ đồ nối dây trạm xí nghiệp với hệ thống năng lượng điện Nếu xí nghiệp có tổ máy phát điện riêng thì nên đặt tại tâm phụ tải

Hình 4.2 Sơ đồ nối dây trạm xí nghiệp có nguồn phát riêng -

Điện áp 35,110 kV: Sơ đồ 1, cho phụ tải hạng 3. Sơ đồ 2,3 cho phụ tải hạng 1,2

Hình 4.3 Sơ đồ nối dây trạm xí nghiệp với hệ thống năng lượng điện không có nguồn phát riêng - Trong một số trường hợp trạm hạ áp của xí nghiệp có thể làm trạm trung gian

Hình 4.4 Sơ đồ trạm điện xí nghiệp là trạm trung gian b. Nguồn cung cấp là các máy phát điện riêng: Xí nghiệp được cung cấp năng lượng điện từ các tổ máy phát điện riêng của mình.

Hình 4.5 Sơ đồ trạm điện xí nghiệp là trạm trung gian 2. Sơ đồ lưới điện phân phối của xí nghiệp a. Sơ đồ phân phối dạng hình tia: - Cho hộ tiêu thụ loại 3: khi có sự cố ngắn mạch thì cả trạm 3 mất nguồn.

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 5

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG]

Hình 4.6 -

Cho hộ tiêu thụ hạng 2:

Hình 4.7 -

Cho hộ tiêu thụ hạng 1:

-

Ưu điểm:

Hình 4.8 

Đơn giản,

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 6

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG]     -

Nối dây rõ ràng, Độ tin cậy cung cấp điện cao. Dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ,tự động hóa. Dễ vận hành, sửa chữa bảo trì.

Nhược điểm:

 Vốn đầu tư lớn b. Sơ đồ hình trục chính: từ trục chính này sẽ có các nhánh rẽ đến các trạm điện của phân xưởng. nếu có sự cố ở đường trục chính sẽ mất nguồn các trạm phân xưởng. Không nên nối quá nhiều trạm vào đường trục chính

Hình 4.9 Sơ đồ hình trục chính đơn giản -

Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, ta dùng hai lộ cung cấp chính xuất phát từ một hoặc hai nguồn Sử dụng đường dây dự phòng.

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 7

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG]

-

-

Hình 4.10 Sơ đồ hình trục chính cải tiến Sử dụng sơ đồ phân phối dạng vòng, mạch kín vận hành hở

Hình 4.11 Sơ đồ hình trục chính dạng mạch vòng Sử dụng đường dây kép: mỗi trạm được trang bị tối thiểu hai MBA và thanh cái phân đoạn ở hai cấp điện áp và được cung cấp từ hai đường dây chính. Ở chế độ bình thường các phân đoạn làm việc độc lập

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 8

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG]

Hình 4.12 Sơ đồ hình trục chính có đường dây kép có thanh cái phần cao áp và không có

c. Sơ đồ dẫn sâu: điện áp cao 22kV, 35kV có thể đưa trực tiếp đến trạm phân xưởng. dùng cho phụ tải loại 2 và 3.

-

-

Ưu điểm:    

Giảm trạm biến áp phân xưởng. Giảm thiết bị Sơ đồ nối dây đơn giản. Giảm tổn hao công suất, điện áp



Độ tin cậy không cao.

Nhược điểm:

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 9

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG]  Chiếm nhiều diện tích V. SƠ ĐỒ MẠNG HẠ ÁP - Lưới cung cấp có nhiệm vụ cấp điện từ nguồn đến các điểm phân phối. - Lưới phân phối có nhiệm vụ nối điểm phân phối với các thiết bị và hộ tiêu thụ điện. 1. Sơ đồ hình tia: mỗi hộ tiêu thụ hay điểm phân phối được cung cấp bằng một lộ riêng biệt từ một điểm chung.

2. Sơ đồ hình trục chính: các hộ tiêu thụ hay điểm phân phối được cung cấp từ các vị trí khác nhau của đường trục chính.

3. Sơ đồ cải tiến: để tăng độ tin cậy cung cấp điện

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 10

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG]

VI.

PHÂN NHÓM PHỤ TẢI VÀ XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI 1. Mục đích: xác định vị trí lắp đặt tủ phân phối chính của nhà máy và các tủ phân phối 2. Các phương pháp và nguyên tắc phân nhóm a. Phân nhóm theo dây chuyền sản xuất và tính chất công việc: Phương pháp này có ưu điểm là đảm bảo tính linh hoạt cao trong vận hành cũng như bảo trì, sửa chữa. Chẳng hạn như khi nhà máy sản xuất dưới công suất thiết kế thì có thể cho ngừng làm việc một vài dây chuyền mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của các dây chuyền khác, hoặc khi bảo trì, sửa chữa thì có thể cho ngừng hoạt động của từng dây chuyền riêng lẻ,… Nhưng phương án này có nhược điểm sơ đồ phức tạp, chi phí lắp đặt khá cao do có thể các thiết bị trong cùng một nhóm lại không nằm gần nhau cho nên dẫn đến tăng chi phí đầu tư về dây dẫn, ngoài ra thì đòi hỏi người thiết kế cần nắm vững quy trình công nghệ của nhà máy. b. Phân nhóm theo vị trí trên mặt bằng: Phương pháp này có ưu điểm là dễ thiết kế, thi công, chi phí lắp đặt thấp, tiết kiệm dây dẫn. Tuy nhiên có nhược điểm là kém tính linh hoạt khi vận hành sửa chữa so với phương pháp thứ nhất. Do vây mà tuỳ vào điều kiện thực tế mà người thiết kế lựa chon phương án nào cho hợp lý. c. Phân nhóm theo công suất của các thiết bị: nên phân nhóm sao cho công suất của các tủ tương đương nhau, để đơn giản trong lựa chọn thiết bị, khí cụ, và dự phòng. Tâm phụ tải được xác định theo công thức: n

X TDL =

n

∑ ( X i * Pdmi )

i =1

;

n

∑ Pdmi

YTDL =

i =1

∑ (Yi * Pdmi )

i =1

n

∑ Pdmi

i =1

Trong đó XTDL, YTDL là hoành độ và tung độ của tâm phụ tải (so với gốc chuẩn) Xi,Yi là hoành độ và tung độ của thiết bị thứ i(so với gốc chuẩn). Pđmi là công suất định mức của thiết bị thứ i. n- là số thiết bị trong tủ động lực * Xác định tâm phụ tải tủ phân phối phân xưởng sản xuất : m

m

∑ X j * Pdm _ TDLi X TPPPX =

j =1

m

∑ Pdmi _ TDLj

∑ Y j * Pdm _ TDLj YTPPPX =

j =1 m

∑ Pdmi _ TDLj

j =1

j =1

* Xác định tâm phụ tải tủ phân phối nhà máy : m

m

∑ X j * Pdm _ TPPPXk X TPPC =

j =1

m

∑ Pdm _ TPPPXk j =1

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

∑ Y j * Pdm _ TPPPXk YTPPC =

j =1

m

∑ Pdm _ TPPPXk j =1

Page 11

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG]

VII. 1. 2. 1. 2. 3.

LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁCH DI DÂY. Đường dây trên không Đi dây bằng cáp bọc trong đất Sơ đồ Thiết bị bảo vệ Dây dẫn

5.5 Lựa chọn tiết diện dây dẫn: - Tiết diệncủa dây dẫn phải thoả mãn điều kiện: - Không bị cháy với bất cứ giá trị tải nào ở chế độ làm việc bình thường. - Tổn hao điện áp không vượt quá tiêu chuẩn. - Mật độ dòng điện trong dây dẫn tương ứng với mật độ dòng điện kinh tế. Điều kiện 1 I lv ≤ I cp -

Dòng điện chạy trong dây dẫn không được lớn hơn dòng điện cho phép của dây dẫn. (Icp – tra trong bảng) Khi lựa chọn dây dẫn ta cần phải xác định dòng cực đại nửa giờ (dòng tính toán Itt) I tt ≤ I cp Khi có nhiều dây dẫn trong một máng cáp ta phải tính đến khả năng truyền nhiệt giữa các cáp. I tt ≤ k ld × I cp

- kld - hệ số lắp đặt kld =0.9 nếu là 2 cáp. k ld =0.85 nếu là 3 cáp. Điều kiện 2 Tổn hao điện áp trong dây dẫn lựa chọn không vượt quá giá trị tiêu chuẩn. Nếu tổn hao điện áp trong dây quá cao thì khi tăng tải điện áp ở cuối đường dây sẽ giảm, tức là điện áp của hộ tiêu thụ, thiết bị điện giảm. Điều này dẫn đến giảm mô men động cơ, giảm độ rọi của đèn, giảm năng suất của các thiết bị. Tổn hao điện áp trên đường dây trần phụ thuộc vào điện trở và điện kháng của đường dây được tính bằng biểu thức: ∆U = 3I tt ( R cos ϕ + X sin ϕ ) Hay PR + QX ∆U = U ∆U ∆U % = × 100 U Theo tiêu chuẩn: - Đường dây điện áp 6-10kV: 5% - Đường dây 22-220kV: 10% Tổn hao điện áp trong cáp bât cứ tiết diện nào và đường dây trên không tiết diện nhỏ hơn 50mm2, điện trở R của dây dẫn lớn hơn rất nhiều X vì thế có thể được tính PR ; ∆U = 3IR cos ϕ hay ∆U = U L L L P 3I cos ϕ hay ∆U = Thay thế R = ta được ∆U = γF γF γF U Trong đó F - tiết diện dây dẫn γ - suất dẫn của dây , l - chiều dài dây dẫn (km); P- công suất cần truyền; U- điện áp định mức Phải lựa chọn tiết điện nhỏ nhất của dây dẫn (mm2) sao cho tổn hao điện áp không lớn hơn tỏn hao điện áp chuẩn BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 12

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG] 3I × cos ϕ × L × 10 3 γ∆U cp P×L P×L F≥ × 10 3 = × 10 5 2 γ × U × ∆U cp γ × U × ∆U cp % F≥

Đối với đường dây trên không có tiết điện lớn hơn 50mm2 ta không thể bỏ qua cảm kháng X: X = (0.35 − 0.4) L . Như vậy theo điều kiện thứ nhất ta lựa chọn tiết diện nhỏ nhất thoả mãn điều kiện nung nóng trong chế độ làm việc bình thường. Theo điều kiện thứ hai lựa chọn tiết điện nhất thoả mãn điều kiện tổn hao điện áp trong dây. Khi lựa chọn tạm thời dây dẫn cao áp theo cataloge ta lựa chọn tiết diện chuẩn lớn gần nhất, trong đó lấy tiết diện lớn hơn từ hai điều kiện. Khi lự chọn cho điện áp cao hơn 1 kV và cho hệ thống cố định, làm việc lâu dài (thời gian không nhỏ hơn 6 năm) thì phải lựa chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế. I Fkt = tt J kt Trong đó Fkt - tiết diện kinh tế của dây dẫn. I tt - dòng điện tính toán ; J kt - mật độ dòng điện kinh tế chuẩn. Cốt lõi của tính toán kinh tế kỹ thuật trên cơ sở đó xác định mật độ dòng điện kinh tế được thể hiện ở hình vẽ 6.13

Đường thẳng 1 biểu diễn mối quan hệ giữa đầu tư ban đầu với tiết diện F. Đường 2 biểu diễn chi phí cho tổn hao công suất và tiết diện F. Như vậy tiết diện dây dẫn càng lớn (đối với dòng tính toán cho trước Itt) thì đầu tư ban đầu càng cao, ngược lại tổn hao điện năng càng nhỏ. Đường cong 3 là tổng chi phí hang năm bằng cách cộng hai đường cong 1, 2 . Đường cong 3 sẽ có điểm cực trị tương ứng với tiết diện tối ưu. Giá trị Fkt và Jkt phụ thuộc vào chi phí hằng năm cho tổn hao điện năng (đường2). Tổn hao điện năng trong dây dẫn phụ thuộc vào mật độ đồ thị phụ tải của đường dây và được đặc trưng bởi thời gian tổn hao τ và thời gian công suất cực đại TM . Khi tăng TM tổn hao điện năng cũng tăng vì thế điểm cực trị của đường cong 3 sẽ dịch chuyển sang phải, có nghĩa là tiết diện dây dẫn tăng khi dòng điện tải không đổi. Tính toán lựa chọn tiết diện kinh tế dây dẫn được tính như sau: - Đối với hộ tiêu thụ điện, thiết bị điện ta tính TM sau đó theo bảng ta chọn Jkt. I tt - Tính tiết diện theo điều kiện kinh tế Fkt = J kt - Nếu tiết diện này lớn hơn tiết diện được tính ở hai điều kiện trước (điều kiện nung nóng và tổn hao điện áp) thì ta lựa chọn tiết diện bằng giá trị chuẩn gần nhất với tiết diện Fkt. Như vậy trong trường hợp chung tiết diện dây dẫn được lựa chọn theo 3 điều kiện . Ngoài ra dây dẫn còn được kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt khi xảy ra ngắn mạch và theo dòng sự cố BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 13

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG] Itt,sựcố<1.3Icp

VIII. LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ TRONG LƯỚI HẠ ÁP Trong lưới điện hạ áp có những chế độ làm việc không bình thường - hiện tượng sự cố gây ra bởi sự tăng giá trị dòng điện: do quá tải, tự khởi động động cơ, ngắn mạch. Sự cố gây ra hư hỏng cách điện, tiếp điểm các phần tử trong lưới điện và nguy hiểm đối với người vận hành. Vì vậy lưới điện phải được bảo vệ khỏi quá tải và ngắn mạch. Lưới điện được phân loại ra dạng bảo vệ quá tải và ngắn mạch: Lưới cần đựoc bảo vệ quá tải: - Lưới đặt ngoài trời với đường dây bọc mà không được bảo vệ. - Lưới trong nhà dây được bảo vệ trong ống không bị cháy. - Lưới chiếu sáng trong khu nhà hành chính, cửa hàng, khu sinh hoạt của các nhà máy công nghiệp, - Lưới mạch lực: trong nhà máy công nghiệp, khu dân cư khi có khả năng xảy ra quá tải lâu dài trong cáp và dây dẫn. - Tất cả các lưới trong môi trường có khả năng cháy nổ cao. Các lưới còn lại không cần bảo vệ quá tải mà chỉ cần bảo vệ khỏi ngắn mạch. Thiết bị bảo vệ chính là cầu chì và CB (Circuit Breaker). Yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ phải cắt nhanh phần bị sự cố khỏi lưới đồng thời phải đảm bảo tính chọn lọc. Dòng điện định mức của cầu chì và CB phải được lựa chọn có giá trị nhỏ nhất, nhưng không được tác động khi động cơ khởi động và quá tải ngắn hạn. Thiết bị bảo vệ được lắp đặt ở đầt nhánh của mỗi đường dây bắt đầu từ thanh cái của trạm hạ áp, trên tủ phân phối, tủ động lực, phía đầu ra của MBA. Cầu chì chủ yếu dùng để bảo vệ quá tải. Cầu chì bị chảy khi dòng tải lớn hơn dòng định mức cầu chì 30-50% trong khoảng 1 giờ. Dòng càng lớn cầu chì càng nhanh chảy. Đặc tính, thông số của cầu chì: - Điện áp định mức của cầu chì – là điện áp mà cầu chì có thể làm việc lâu dài. - Dòng điện định mức cầu chì – là dòng điện mà nó có thể chịu đựng mà không chảy trong thời gian dài. - Dòng điện chảy của cầu chì là dòng điện khi đó dây chì bị chảy và không làm hư hỏng vỏ cầu chì. - Đặc tính bảo vệ - phụ thuộc của thời gian ngắt vào dòng điện ngắt. Bảng trang 240 Điều kiện lựa chọn cầu chì BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 14

TS. LÊ MINH PHƯƠNG [CHƯƠNG VII: CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG] -

Dòng điện định mức của cầu chì lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc cực đại để dây chì không chảy ở chế độ làm việc bình thường I dm _ CC ≥ I lv _ m = I tt Dây chì không được chảy khi động cơ có dòng khởi động lớn nhất trong mạch khởi động I mm I dm _ CC ≥ K mm _ CC

K mm _ CC -hệ số quá tải ngắn hạn của cầu chì Đối với động cơ không tải K mm _ CC = 2.5 Đối với động cơ mang tải K mm _ CC = 2 Đối với máy hàn K mm _ CC = 1.6 - Dòng điện định mức của cầu chì không được lớn hơn quá ba lần dòng điện cho phép của đường dây mà nó bảo vệ: I dm _ CC < 3I cp Cầu chì được lựa chọn theo hai điều kiện đầu tiên, trong đó lựa chọn giá trị lớn nhất trong hai giá trị tìm được sau đó lựa chọn giá trị chuẩn lớn gần nhất. Hình 11.6 trang 241. CB- dùng để bảo vệ lưới khỏi quá tải và ngắn mạch. Điều khiển CB có thể bằng tay có thể từ xa. CB – có dạng hiệu chỉnh được và không hiệu chỉnh được Thông số và đặc tính của CB - Điện áp định mức là điện áp AC, DC lớn nhất mà CB có thể làm việc bình thường. - Dòng điện định mức CB là dòng làm việc lâu dài lớn nhất CB. - Dòng cắt nhiệt: là dòng tác động khi quá tải của CB. - Dòng cắt từ là dòng điện cắt ngắn mạch có thời gian. - Dòng cắt nhanh là dòng cắt tức thời. - Dòng ICu là dòng phá huỷ CB. Điều kiện lựa chọn CB (5 điều kiện) - Điện áp định mức của CB lớn hơn điện áp lưới - Dòng điện định mức của CB lớn hơn dòng làm việc lớn nhất của nhánh cần bảo vệ - Dòng cắt từ I cattu ≥ 1,25 I dn - …. - Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch…. - Đặc tính của CB

BÀI GIẢNG MÔN CUNG CẤP ĐIỆN

Page 15