Tính toán cung cấp điện cho khu cấp nước của Nhà máy xi măng

®èi cña ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch. Víi S®m £ 1000 kVA th× i% = 5¸ 7 vµ UN% = 5,5 Trong tr­êng hîp nµy ta chän i% = 6; UN% = 5,5. Dùa vµo b¶ng 4 - 1 (IV), ta tÝnh ®­îc: Tæn thÊt c«ng suÊt t¸c dông trong m¸y biÕn ¸p tr¹m cÊp n­íc cña nhµ m¸y: DPB = 0,53 + 3,45 ( = 3,98 (KW) Tæn thÊt c«ng suÊt ph¶n kh¸ng trong m¸y biÕn ¸p tr¹m cÊp n­íc cña nhµ m¸y: Víi : DQ0 = (kVAR) DQN = (kVAR) => DQB = 24 + 22 ( (kVAR) VII. TÝnh tæn thÊt ®iÖn n¨ng trªn ®­êng d©y vµ tæn thÊt ®iÖn n¨ng trªn m¸y biÕn ¸p 1. Tæn thÊt ®iÖn n¨ng trªn ®­êng d©y: Tæn thÊt ®iÖn n¨ng trªn ®­êng d©y ®­îc tÝnh theo c«ng thøc 4 - 3. TL1: DA = DP. t (kWh) Trong ®ã: DP: Tæn thÊt c«ng suÊt lín nhÊt trªn ®­êng d©y (KW) t : Thêi gian tæn thÊt c«ng suÊt lín nhÊt (h) t = f (Tmax, cosj) Tmax = 6000h vµ cosj = 0,85, theo ph­¬ng ph¸p néi suy ta cã: t = 4500h VËy tæn thÊt ®iÖn n¨ng hµng n¨m trªn ®­êng d©y tõ tr¹m biÕn ¸p trung t©m 110/6KV vÒ tr¹m biÕn ¸p cña tr¹m cÊp n­íc: DAB = 6,8. 4500 = 30600 (kWh) 2. Tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong m¸y biÕn ¸p: Tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong m¸y biÕn ¸p ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: DAB = DP0.t + DPN. (. t (KWh) Trong ®ã: DP0: Tæn thÊt c«ng suÊt t¸c dông kh«ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p (kW) DPN: Tæn thÊt c«ng suÊt ng¾n m¹ch cña m¸y biÕn ¸p (kW) Spt: Phô t¶i toµn phÇn (th­êng lÊy b»ng phô t¶i tÝnh to¸n Stt) (kVA) S®m: Dung l­îng ®Þnh møc cña m¸y biÕn ¸p (kVA) t: Thêi gian vËn hµnh thùc tÕ cña m¸y biÕn ¸p (h). B×nh th­êng m¸y biÕn ¸p ®­îc ®ãng ®iÖn suèt 1 n¨m nªn lÊy t = 8760h. t : Thêi gian tæn thÊt c«ng suÊt lín nhÊt (h) (c«ng thøc 5-2. TL1) Trong tr­êng hîp cã n m¸y biÕn ¸p lµm viÖc song song trong mét tr¹m th× tæn thÊt ®iÖn n¨ng cña c¸c m¸y biÕn ¸p trong tr¹m ®ã lµ: DAB = n. DP0.t + DPN. (. t (KWh) VËy tæn thÊt ®iÖn n¨ng hµng n¨m trong c¸c m¸y biÕn ¸p lµ: DAB = 2.0,53.8760 + (. 4500 = 170481 (KWh) Tæn thÊt hµng n¨m trªn m¹ng c¸p cña tr¹m cÊp n­íc lµ: DA = DA¶d+ DAB= 30600 + 170481 = 476481 (kWh) Ch­¬ng iV TÝnh c¬ khÝ ®­êng d©y t¶i ®iÖn I. TÝnh to¸n d©y dÉn 1. Môc ®Ých tÝnh to¸n TÝnh to¸n d©y dÉn ®­êng d©y t¶i ®iÖn lµ x¸c ®Þnh c¸c ®¹i l­îng: ®é vâng, lùc kÐo cña d©y t¸c dông lªn cét Td. C¸c ®¹i l­îng nµy cÇn thiÕt ®Ó kiÓm tra cét, xµ, mãng trong c¸c tr¹ng th¸i vËn hµnh. §é vâng lµ kho¶ng c¸ch theo ph­¬ng th¼ng ®øng tõ ®iÓm thÊp nhÊt cña d©y dÉn trong kho¶ng cét ®Õn ®iÓm treo cao nhÊt cña d©y. Th«ng th­êng kho¶ng c¸ch an toµn nµy ®­îc quy ®Þnh theo tõng lo¹i d©y dÉn vµ ®iÖn ¸p, nÕu ®iÖn ¸p cµng cao th× kho¶ng c¸ch an toµn cµng lín, víi ®­êng d©y cã ®iÖn ¸p 6 kV, kÐo d©y däc theo ®­êng bé th× kho¶ng c¸ch an toµn tèi thiÓu lµ: h = 6m (b¶ng 4-9. TL1). 2. TÝnh to¸n ®é vâng vµ øng suÊt cña d©y dÉn AC - 35 trong kho¶ng cét: HÖ sè an toµn th­êng dïng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: n = Trong ®ã: sgh - øng suÊt giíi h¹n cña d©y dÉn (N/mm2) scp - øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu lµm d©y dÉn (N/mm2) §èi víi ®­êng d©y t¶i ®iÖn trªn kh«ng sö dông d©y nh«m lâi thÐp AC - 35 ®iÖn ¸p 6kV tõ tr¹m biÕn ¸p trung t©m ®Õn tr¹m biÕn ¸p cña tr¹m cÊp n­íc, ta cã trÞ sè an toµn theo quy ®æi: n = 2 (B¶ng 7 - 2 TL2) D©y dÉn chÞu t¶i träng chñ yÕu sau ®©y: T¶i träng do träng l­îng b¶n th©n d©y dÉn T¶i träng do giã thæi lªn d©y dÉn trong kho¶ng cét. T¶i träng do gi·n në nhiÖt. Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n th­êng dïng kh¸i niÖm tØ t¶i. Tû t¶i lµ phô c¬ giíi t¸c ®éng lªn ®é dµi 1 m d©y cã tiÕt diÖn 1mm2, ®¬n vÞ tû t¶i lµ N/m.mm2. a. Tû t¶i do träng l­îng b¶n th©n d©y dÉn: Tû t¶i do träng l­îng b¶n th©n d©y dÉn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc (TL2). g1 = (4-2) Trong ®ã: g0 = träng l­îng riªng cña chÊt cÊu t¹o d©y (N/mm2) Víi d©y xo¾n cÇn chó ý tíi chiÒu dµi thùc tÕ: g1 = (1,02 - 1,03). (N/m.mm2) C«ng thøc trªn dïng cho d©y 1 chÊt (A, M, C) víi phøc t¹p (AC), g1 ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: g1 = (1,02 - 1,03). (N/m.mm2) (4-4) Trong ®ã: gA, gFe - träng l­îng riªng cña nh«m vµ thÐp. FA, FFe - tiÕt diÖn phÇn nh«m vµ thÐp. TiÕt diÖn d©y phøc hîp: F = FA + FFe b. Tû t¶i do ¸p lùc giã lªn d©y: Søc Ðp cña giã lªn 1m d©y (TL2): P = (N/m) (4-5) Tû t¶i cña giã: g2 = = (N/m.mm2) (4-6) Trong ®ã: a -hÖ sè biÓu thÞ sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña giã trªn kho¶ng cét. v = 20 m/s a = 1 v = 25 m/s a = 0,85 v = 30 m/s a = 0,75 v = 40 m/s a = 0,7 C - hÖ sè ®éng lùc cña kh«ng khÝ phô thuéc bÒ mÆt chÞu giã. Víi d©y dÉn cã d < 20mm C = 1,1 Víi d©y dÉn cã d > 20 m«i tr­êng C = 1,2 g3 = (N/m.mm2) D©y AC - 35 vïng khÝ hËu III, theo PLVII 3.TL2 ta cã: B¶ng 4-1: Th«ng sè tû t¶i cña d©y dÉn AC - 35. M· hiÖu d©y T¶i träng cña d©y g1 (N/m.mm2) T¶i träng cña d©y lóc giã g1 (N/m.mm2) T¶i träng toµn bé d©y g3 N/m.mm2 AC - 35 32,2.10-3 134.10-3 138.10-3 §Æc tÝnh c¬ lý cña d©y dÉn AC - 35 (B¶ng 4.8 - TL1) B¶ng 4-1: Th«ng sè tû t¶i cña d©y dÉn AC - 35. VËt liÖu d©y dÉn Träng l­îng riªng g0 (N/dm3) sgh (N/m.mm2) E (N/mm2) a (®é - 1) A 26,5 157 61,6.103 23.10-6 Fe 77 1175 196.103 12.10-6 Tõ c¸c th«ng sè trong b¶ng 4 - 2, ta cã: øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu lµm d©y dÉn: sAcp = (N/mm2) HÖ sè d·n në dµi cña d©y phøc hîp AC - 35 (TL2): sAC = (4-8) a- tû sè tiÕt diÖn gi÷a phÇn nh«m vµ thÐp: a = (mm2) aA - hÕ sè d·n në cña nh«m, aA = 23.106 (®é -1) aFe - hÕ sè d·n në cña thÐp, aFe = 12.106 (®é -1) EA -m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu nh«m, EA = 61,6.103 (N/mm2) EFe -m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu thÐp, EFe = 196.103 (N/mm2) Thay vµo biÓu thøc (4-8) ta cã: aAC = 19,16.10-6 (®é -1) M« ®un cña vËt liÖu d©y phøc hîp AC -35, ®­îc tÝnh (TL2): EAC = (N/mm2) (4-9) EAC = 80,94.103 (N/mm2) b - HÖ sè kÐo dµi ®µn håi cña vËt liÖu lµm d©y; bAC - HÖ sè kÐo dµi ®µn håi cña d©y AC bAC = => bAC = = 12,35.10-3 øng suÊt d©y AC lóc b·o (sACb·o) vµ lóc nhiÖt ®é thÊp (sAC0min) (TL2: sACqmin = [sAcp - (sA - sAC) (q0 - qmin) EA]. (4-11) sACb·o = [sAcp - (sA - sAC) (q0 - qb·o) EA]. (4-12) Trong ®ã: q0 - nhiÖt ®é m«i tr­êng chÕ t¹o d©y, lÊy q = 150C. sACp - øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu lµm d©y dÉn, sACp = 78,5 (N/mm2) aAC - hÖ sè d·n në cña d©y phøc hîp AC - 35, aAC = 19,16.10-6 (1/0C) aA - hÖ sè d·n në cña nh«m, aA = 23.106 (1/0C) qb·o - nhiÖt ®é m«i tr­êng lóc b·o, øng víi vïng khÝ hËu III, lÊy qb·o = 250C (b¶ng 7.3 - TL2) qmin - nhiÖt ®é kh«ng khÝ lóc thÊp nhÊt, øng víi vïng khÝ hËu III, lÊy qmin = 50C (b¶ng 7.3 - TL2) EA - m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu nh«m, EA = 61,6.103 (N/mm2) EAC - m« ®un ®µn håi cña vËt lµm d©y phøc hîp, EAC = 80,94 (N/mm2) Thay sè vµo biÓu thøc (4-11) vµ (4-12) ta ®­îc: sACqmin = [78,5 - (23.10-6 - 19,16.10-6) (15-5). 61,6.103]. (N/mm2) sACb·o = [78,5 - (23.10-6 - 19,16.10-6) (15-25). 61,6.103]. (N/mm2) Kho¶ng v­ît tíi h¹n cña d©y AC - 35 lµ (C«ng thøc 7.9 - TL2): lth = (m) (4-13) Theo PLVII.3-TL2, vïng khÝ hËu III cã c¸c tû t¶i: g1 = 32,2.10-3 (N/m.mm2) g2 = 134.10-3 (N/m.mm2) g3 = 138.10-3 (N/m.mm2) lth = = 83,5 (m) Môc ®Ých x¸c ®Þnh lth ®Ó xem víi mét kho¶ng cét nµo ®ã, øng suÊt lín nhÊt sÏ xuÊt hiÖn khi nµo. NÕu l > lth th× smax xuÊt hiÖn khi b·o NÕu l < lth th× smax xuÊt hiÖn khi qmin VËy chän chiÒu dµi cét lµ l = 90m, v× l > lth th× øng suÊt smax xuÊt hiÖn khi b·o. smax = sACb·o = 106,25 (N/mm2) d. Ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i: §é vâng lín nhÊt xuÊt hiÖn khi nhiÖt ®é kh«ng khÝ cùc ®¹i qmax = 400C vµ tèc ®é giã V = 0 m/s. CÇn t×m øng suÊt t­¬ng øng qACmax b»ng c¸ch gi¶i ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i (C«ng thøc 7.11 - TL2): sACqmax - sACb·o - ) (4-14) Thay sè vµo biÓu thøc trªn ta ®­îc: sACqmax - 106,25 - (40-25) => s2 ACqmax (sACqmax - 36,84) = 28311,7 => s2 ACqmax = 48,725 (N/mm2) e. §é vâng §é vâng cña d©y lµ kho¶ng c¸ch theo ph­¬ng th¼ng ®øng tõ ®iÓm thÊp nhÊt cña d©y trong kho¶ng cét tíi ®iÓm treo cao cña d©y. §é vâng cña d©y AC ®­îc tÝnh theo c«ng thøc 7.13 - PL2: f = - (4-15) Trong ®ã: l - chiÒu dµi kho¶ng cét, l = 90m. g1 - t¶i träng cña d©y dÉn AC-35 lóc nhiÖt ®é cao nhÊt qmax. sACqmax = 48, 725 (N/mm2) NhËn xÐt: NÕu ta chän chiÒu dµi kho¶ng cét ng¾n th× ®é vâng cña d©y dÉn trong mét kho¶ng cét còng gi¶m ®i vµ ng­îc l¹i nÕu ta chän t¨ng chiÒu dµi kho¶ng cét th× ®é vâng trong kho¶ng cét còng t¨ng theo, do cã ®é vâng f nªn chiÒu dµi thùc tÕ cña d©y dÉn sÏ lín h¬n chiÒu dµi kho¶ng cét vµ chiÒu dµi thùc tÕ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: lthùc tÕ = l + (m) (4-16) lthùc tÕ = 90 + (m) VËy chiÒu dµi d©y dÉn t¨ng lªn 0,34 (m) II. TÝnh to¸n cét: 1. Lùa chän lo¹i cét Trong ®å ¸n tèt nghiÖp nµy, ®­êng d©y cÊp ®iÖn tõ tr¹m biÕn ¸p trung t©m 110/6 KV vÒ tr¹m biÕn ¸p cña tr¹m cÊp n­íc cã chiÒu dµi 1900m. Trong ®ã cã 100m c¸p ngÇm vµ 1800m ®­êng d©y kh«ng, r¶i däc ®­êng bé. Trªn ®­êng d©y hÖ thèng cÊp ®iÖn tõ 35 KV trë xuèng dïng hai lo¹i cét bª t«ng cèt thÐp: cét li t©m (cét trßn) vµ cét vu«ng. S¬ bé cã thÓ lùa chän lo¹i cét cho c¸c lo¹i d©y dÉn theo b¶ng sau: B¶ng 4-3: Ph¹m vi sö dông c¸c lo¹i cét Lo¹i cét Trung ¸p, KV H¹ ¸p 0,4KV 22 » 35 6 » 10 Trôc chÝnh Xãm ngâ LT10, LT12 x x - - H8.5 - x x - Dù tÝnh bè trÝ d©y dÉn 3 pha trªn cét ®Æt trªn ®Ønh tam gi¸c ®Òu, kho¶ng c¸ch h×nh häc gi÷a c¸c pha phô thuéc ®iÖn ¸p ®­êng d©y. Víi ®­êng d©y 6KV kho¶ng c¸ch h×nh häc gi÷a c¸c pha: Dtb = 1m. V× vËy, ta chän cét li t©m. Lo¹i cét nµy ®­îc chÕ t¹o t¹i nhµ m¸y, nhê c¸c m¸y li t©m víi cèt thÐp kÐo tr­íc hoÆc kh«ng kÐo tr­íc. Lo¹i nµy ®­îc chÕ t¹o 2 cì cét 10m vµ 12m (LT10; LT12). ChiÒu cao cña c¸c cét tÝnh to¸n sao cho ®óng víi quy ®Þnh ®· cho phÐp vÒ kho¶ng c¸ch an toµn: Hc ³ HM + H’ + l + f (4 -17) Trong ®ã: HM - chiÒu xao mãng cét, HM = 0,15; Hc = 2m Hmin - ®é cao an toµn tèi thiÓu tÝnh tõ n¬i thÊp nhÊt, Hmin = 6,1m f - ®é vâng cña d©y n¬i thÊp nhÊt, f = 0,67m l - chiÒu cao chuçi sø, l = 0,35m H’ - kho¶ng c¸ch tèi thiÓu gi÷a c¸c pha, H’ = 1m Thay sè vµo biÓu thøc (4 -17), ta ®­îc: Hc ³ 2 + 6,1 + 1 + 0,35 + 0,67 = 10,12 (m) Tõ th«ng sè ®· tÝnh ë trªn ta sÏ chän lo¹i cét li t©m LT12. T¹i c¸c vÞ trÝ trung gian ®Æt 1 cét ly t©m LT12B; t¹i vÞ trÝ ®Çu tuyÕn vµ cuèi tuyÕn ®Æt hai cét ly t©m LT12C, cét ch«n s©u 2m. Cét mua t¹i XÝ nghiÖp bª t«ng §«ng Anh cã c¸c th«ng sè: B¶ng 4-4: Th«ng sè kü thuËt cña cét ly t©m LT12 cña nhµ m¸y bª t«ng §«ng Anh. Lo¹i Quy c¸ch D1D2 - H, m M¸c bª t«ng V,m3 M, Kg Lùc ®Çu cét Pcp, kg LT12B 193/3 - 10000 400 0,44 1200 720 LT12C 190/300 - 10000 400 0,44 1200 900 H×nh 4.1. ChiÒu cao cét ®ì d©y dÉn 2. Chän xµ, sø: a. Chän xµ: C¸c cét trung gian dïng xµ ®¬n X1 v× xµ cét trung gian chØ ®ì d©y. C¸c cét ®Çu cuèi dïng xµ kÐp X2, do ph¶i chÞu lùc lín h¬n. Xµ lµm b»ng thÐp gãc L73 x 73 x 7, dµi 2m. KÌm xµ vµ chèng xµ dïng thÐp gãc L60 x 60 x 6 b. Chän sø: T¹i tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ chän dïng sø ®øng thñy tinh do XÝ nghiÖp thñy tinh c¸ch ®iÖn H¶i Phßng s¶n xuÊt. B¶ng 4 - 5: Th«ng sè cña sø c¸ch ®iÖn. Ký hiÖu ChiÒu c¸o sø (m) §iÖn ¸p ®Þnh møc an toµn (kV) Träng l­îng (kg) C¸c phô kiÖn Sø ®øng VHO - 10 0,35 10 5 Ty c«n m¹ kÏm thÐp CT5 -f22 3. Chän mãng cét: Mãng cét ®­êng d©y trong c¸c hÖ thèng cÊp ®iÖn tõ 35KV trë xuèng th­êng dïng hai lo¹i mãng: mãng chèng lËt (cho tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ cét) vµ mãng chèng nhá (cho d©y nÐo). §Ó tiÖn thi c«ng ta chän dïng mãng kh«ng cÊp. Toµn tuyÕn cã: mãng cét trung gian, mãng cét gãc, mãng cét cuèi. Mãng cét trªn toµn tuyÕn ®­îc tæ bª t«ng vµ cã chiÒu s©u so víi mÆt ®Êt 2m. Víi cét trung gian mãng cã kÝch th­íc: 1 x 1,2 x 2m. Víi cét ®Çu cuèi mãng cã kÝch th­íc: 1,2 x 1,4 x 2m §Þa h×nh tuyÕn 6KV ®i qua n»m trong vïng ®åi nói, nªn dïng cét kÐp ë cét ®Çu vµ cét cuèi kh«ng cÇn lµm d©y nÐo cho cét, tÊt c¶ mãng cét ®­îc ®æ bª t«ng t¹i chç. 4. S¬ ®å tÝnh to¸n cét: Lùc uèn cña cét phô thuéc vµo lùc kÐo cña d©y dÉn lªn cét, ¸p lùc giã t¸c dông lªn mÆt cét, ¸p lùc giã t¸c dông lªn d©y dÉn vµ ®é cao cña cét. B¶ng 4-6: S¬ ®å tÝnh to¸n cét. 5. KiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu lùc (uèn) cña cét trung gian: Cét trung gian khi lµm viÖc chÞu lùc giã b·o t¸c ®éng lªn th©n cét vµ t¸c ®éng lªn d©y dÉn 3 pha AC-35 trong kho¶ng cét: C¸c t¶i träng t¸c ®éng lªn cét: a) Lùc giã t¸c ®éng lªn mÆt cét: PC = (4-18) Trong ®ã: a - hÖ sè biÓu thÞ sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña giã trªn kho¶ng cét. V = 25m/s a = 0,85 C- HÖ sè ®éng lùc cña kh«ng khÝ phô thuéc vµo bÒ mÆt chÞu giã. Víi cét trßn C = 0,7 F - tiÕt diÖn mÆt cét chÞu giã: F = (m2) Víi: Quy c¸ch D1/ D2 (theo b¶ng 4.4 - th«ng sè kü thuËt cña cét LT12) HC: ChiÒu cao cét li t©m, HC = 12m HM: ChiÒu cao mãng, HM = 2m b) Lùc giã t¸c ®éng lªn d©y: P® = g2. F.l = 134.10-3 . 35.90 = 422 (N) g2 - t¶i träng cña d©y lóc giã, g2 = 134.10-3 (N/mm2) (b¶ng 4.1) F - tiÕt diÖn ®Þnh møc cña d©y dÉn, F = 35 (mm2) l- chiÒu dµi kho¶ng cét, l = 90 (m) c) Lùc giã ®Æt vµo cét ë ®é cao 9m, 10m: Lùc giã ®Æt vµo cét ë ®é cao 10m: H = (m) d) Tæng m« men t¸c ®éng lªn tiÕt diÖn s¸t mÆt ®Êt cña cét: Mtt = n. MS = n. (Nm) (4-21) Trong ®ã: n- hÖ sè qu¸ t¶i (tra b¶ng 7.8 - TL2), n = 1,2 MS - tæng m« men ngo¹i lùc t¸c dông lªn cét, víi cét trung gian. MS = MPd + MPc MPd: m« men do lùc giã t¸c dông lªn d©y dÉn g©y ra. MPc: m« men do lùc giã t¸c dông lªn cét g©y ra. C¸c t¶i träng th¼ng ®øng (träng l­îng cét, xµ, xø, d©y, t¶i träng x©y l¾p) b×nh th­êng kh«ng g©y ra m« men chÞu uèn víi cét, nh­ng nÕu qu¸ tr×nh lµm viÖc cét bÞ uèn cong th× c¸c t¶i träng nµy còng g©y ra mét m« men uèn víi cét. Trong tr­êng hîp cÇn thiÕt kÓ ®Õn m« men nµy, ng­êi ta lÊy t¨ng trÞ sè Mtt lªn 10%. Do vËy: Mtt = n. [SMi + 10%SMi] (Nm) SMi = 2.Pdh1 + Pd.h + PC.H = 2.422.9 + 422.10 + 966.4,63 = 16289 (Nm) Mtt = 1,2. (16289 + 10%.16289) = 21500 (Nm) Quy ®æi m« men tÝnh to¸n vÒ lùc ®Çu cuèi: Ptt = Ptt = 219,2 Kg < PCP = 720 Kg: cét lµm viÖc an toµn. 6. TÝnh to¸n kh¶ n¨ng chÞu uèn cña cét ®Çu vµ cét cuèi: Cã hai kh¶ n¨ng lµm viÖc nÆng nÒ víi cét ®Çu vµ cét cuèi. Lùc kÐo d©y lín nhÊt, lóc nµy t¶i träng ®Æt lªn cét gåm lùc giã vµ lùc kÐo cña d©y. a) XÐt tr­êng hîp lùc kÐo cña d©y lín nhÊt: Cét ®Çu vµ cét cuèi lu«n bÞ kÐo vÒ mét phÝa bëi lùc kÐo cña d©y: Td » sACqmin. FAC = 100. 35 = 3500 (N) Víi: FAC = 35 mm2 M« men tÝnh to¸n ®Æt lªn cét s¸t mÆt ®Êt: Mtt = n. (2.T.h1 + 1. T.h) (Nm) Trong ®ã: n- hÖ sè qu¸ t¶i Td - lùc kÐo cña d©y dÉn, Td = 3500 N h1, h - chiÒu cao øng víi tõng vÞ trÝ h1 = 9m, h = 10m. Mtt = 1,3. (2.3500.9 + 1.3500.10) = 127400 (Nm) Lùc qu¸n tÝnh quy vÒ ®Çu cét: Ptt = Cét ®Çu vµ cét cuèi cïng dïng 2 cét li t©m LT12C, cã øng lùc ®Çu cét cho phÐp cña mçi cét lµ 900 Kg. VËy øng lùc cho phÐp cña hai cét cuèi ®· chän: PCP = 2.900 = 1800 (Kg) Ta cã: Ptt < PCP (Ptt = 1298.6 Kg; PCP = 1800 Kg). Nªn cét ®Çu vµ cét cuèi lµm viÖc an toµn. b) XÐt tr­êng hîp giã b·o lín nhÊt: LÊy h­íng giã nguy hiÓm nhÊt, thæi däc h­íng d©y (Pd =0) Lùc giã t¸c dông lªn 2 cét: PC = 2. 966 = 1932 (N) Lùc kÐo cña d©y: Td = sACb·o. FAC = 106,25. 35 = 3718,75 (N) Lóc b·o: q = 250C; Víi: sACb·o = 106,25 (N/mm2) (c«ng thøc 4-12) Tæng m« men tÝnh to¸n ®Æt lªn tiÕt diÖn s¸t mÆt ®Êt: Mtt = n’. (Td.h+ 2. Td.h1) +n. PC. H (4-22) Trong ®ã: n’ - hÖ sè qu¸ t¶i, t¶i träng ngang do lùc kÐo cña d©y, n’ = 1,3 (b¶ng 4-8-TL2) h; h1 - chiÒu cao cña cét t­¬ng øng víi tõng vÞ trÝ cña d©y, h1 = 9m; h=10m H- ®é cao lùc giã ®Æt vµo cét, H = 4,6m Pc - lùc giã lªn cét, Pc = 1932N Td- lùc kÐo cña d©y lóc b·o, Td = 106,25. 35 = 3718, 75 (N) Thay sè vµo (4-22), ta ®­îc: Mtt = 1,3. (3718,75.10+2.3718,75.9)+1,2.1932.4,6 = 146027 (Nm) Lùc tÝnh to¸n quy ®æi vÒ ®Çu cét: Ptt = Ptt < PCP (víi Ptt = 1488,6 Kg < PCP = 1800 Kg). VËy cét ®Çu vµ cét cuèi lµm viÖc an toµn. 7. TÝnh to¸n kiÓm tra cét gãc: a. XÐt tr­êng hîp lùc kÐo d©y lín nhÊt: D©y t¹o víi trôc mÆt chÞu lùc cña cét mét gãc 600 nªn lùc kÐo d©y ®Æt vµo cét Td = T. Lùc kÐo cña d©y: Td » sACqmin. FAC = 100. 35 = 3500 (N) Víi: FAC = 35mm2 M« men tÝnh to¸n ®Æt lªn cét s¸t mÆt ®Êt: Mtt = n. (2. T.h1+ 1.T.h ) (Nm) Trong ®ã: n’ - hÖ sè qu¸ t¶i Td - lùc kÐo cña d©y dÉn, Td = 3500 (N) h1, h - chiÒu cao øng víi tõng vÞ trÝ h1 = 9m, h = 10m. Mtt = 1,3. (2. 3500.9 + 1.3500.10) = 127400 (Nm) Lùc qu¸n tÝnh quy ®æi vÒ ®Çu cét: Ptt = Ptt < PCP (víi Ptt = 1298,6 Kg; PCP = 1800 Kg). Nªn cét gãc lµm viÖc an toµn. b. XÐt tr­êng hîp giã b·o lín nhÊt: Lùc giã t¸c dông lªn d©y: Pd = g2. F. l. sin600 (N) (4-23) Pd = 134.10-3. 35. 90. = 365,5 (N) M« men tÝnh to¸n tæng: Mtt = n. (2. Pd.h1 + 1.Pd.h +Pc.H)+ n’. (2.Td.h1 + 1.Td.h) = 1,2. (2.365,5.9+1.365,5.10+1932.4,6)+ 1,3. (2.3718,75.9 + 3718,75.10) = 158308 (Nm) Lùc qu¸n tÝnh quy ®æi vÒ ®Çu cét: Ptt = V× Ptt < PCP (víi Ptt = 1613,7 Kg; PCP = 1800 Kg). Nªn cét gãc lµm viÖc an toµn. III. TÝnh to¸n kiÓm tra mãng cét: 1. TÝnh to¸n, kiÓm tra kh¶ n¨ng chèng lËt cña mãng cét trung gian: C«ng thøc kiÓm tra mãng ng¾n (TL2) k. S £ . (F2. En + F3. Q0) Víi hÖ sè an toµn cho mãng cét trung gian: k = 1,5 F1, F2, F3 - hÖ sè tÝnh to¸n cho tõng lo¹i ®Êt. H- ®é cao trung b×nh ®Æt c¸c lùc ngang vµo cét. §· tÝnh ®­îc lùc giã t¸c ®éng lªn cét PC = 966N ®Æt ë ®é cao 4,6m; lùc giã t¸c dông lªn d©y Pd = 422N ®Æt ë ®é cao 9m vµ 10m. VËy: H = F1 = 1,5. [ => F1 = 1,5. [ F2 = (1 + tg2j). (1 + 1,5. => F2 = (1 + 0.8392). (1 + 1,5. F3 = (1 + tg2j). => F3 = (1 + 0,8392). En = => En = Ta cã: + q, q2, k0, C - tra b¶ng PL5.10 vµ PL5.11 - TL1: + q = 0,467; q2 = 0,218 (PL5.10 - TL1) k0 = 1,32; (PL5.10 - TL1) S - tæng lùc ngang ®Æt lªn cét. Tæng côc ngang t¸c dông lªn cét: S= Hmin. Pd + PC Trong ®ã: Hmin - ®é cao an toµn tèi thiÓu tÝnh tõ n¬i thÊp nhÊt cña d©y dÉn, Hmin = 6,1m. Pd - T¶i träng cña giã t¸c ®éng lªn d©y dÉn, Pd = 422 (N) Pc - T¶i träng giã t¸c dông lªn cét, PC = 966 (N) Thay vµo (4-25) ta ®­îc: S = 6,1. 422 + 966 = 3540,2 (N) = 3,54 (kN) Víi mãng cét 1 x 1,2 x 2m tra b¶ng víi vïng ®Êt sÐt pha c¸t Èm tù nhiªn, tÝnh ®­îc c¸c trÞ sè F1, F2, F3, En . Q0 - tæng träng l­îng ®Æt lªn nÒn kÓ c¶ träng l­îng mãng Q0 = QC + Qm + Qd + Qx Trong ®ã: Träng l­îng cét: QC = 0,44.24,5 = 10,78 KN; Mãng bª t«ng tû träng 24,5 => Qm = 1.1,2.2.24,5 = 58,8 kN Träng l­îng d©y trong kho¶ng cét: Qd = g1.l.3F = 32,2.10-3. 90.3. 35 = 304,29N = 0,304 kN Träng l­îng xµ, sø: Qx = 0,3 kN (nÕu dïng 3 xµ th× Qx= 0,5kN (TL2) Thay vµo biÓu thøc (4-26), ta ®­îc: Q0 = 10,78 + 58,8 + 0,304 + 0,3 = 70,18 (kN) Thay vµo biÓu thøc (4-23), ta ®­îc: 1,5. 3,54 £ 5,31 £ 30 VËy mãng lµm viÖc an toµn 2. KiÓm tra kh¶ n¨ng chèng lËt cña mãng cét ®Çu vµ cét cuèi: Mãng cét ®Çu vµ mãng cét cuèi cã kÝch th­íc 1,2 x 1,4 x 2m. KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn giã b·o lín nhÊt. §é treo trung b×nh c¸c lùc ®Æt ngang vµo cét: H = = 8,1 m Víi: Lùc giã t¸c dông lªn cét lµ PC = 1932N, ®Æt ë ®é cao 4,6m; Lùc kÐo d©y lµ Td = 3718,75N ®Æt ë ®é cao 9m ®Õn 10m. KÝch th­íc mãng 1,2 x 1,4 x 2m tra b¶ng víi vïng ®Êt sÐt, c¸t pha Èm tù nhiªn, tÝnh ®­îc c¸c trÞ sè F1, F2, F3, En. F1 = [ => F1 = [ F2 = (1 + tg2j). (1 + 1,5. => F2 = (1 + 0.8392). (1 + 1,5. F3 = (1 + tg2j). => F3 = (1 + 0,8392). En = => En = Ta cã: + q, q2, k0, C - tra b¶ng PL5.10 vµ PL5.11 - TL1: + q = 0,467; q2 = 0,218; (PL5.10 - TL1) k0 = 1,32; (PL5.11 - TL1 Q0 - tæng träng l­îng ®Æt lªn nÒn kÓ c¶ träng l­îng mãng Q0 = QC + Qm + Qd + Qx V× cét kÐp nªn: Träng l­îng cét: QC = 2.10,78 = 21,56 kN; Mãng bª t«ng tû träng 24,5 => Qm = 1,2. 1,4. 2. 24,5 = 82,32 kN Träng l­îng d©y trong kho¶ng cét: Qd = g1.l.3F = 32,2.10-3. 90.3. 35 = 304,29N = 0,304 kN Träng l­îng xµ, sø: Qx = 0,5 kN (TL2) Thay vµo biÓu thøc (4-26), ta ®­îc: Q0 = 21,56 + 82,32 + 0,304 + 0,5 = 104, 684 (kN) Thay vµo biÓu thøc (4 - 23), ta ®­îc: 1,5. (1,932 + 3,718) £ (3,2.78,47 + 104,684) 9,76 £ 36,41 VËy mãng lµm viÖc an toµn Ch­¬ng V tÝnh to¸n lùa chän thiÕt bÞ cho tr¹m biÕn ¸p I. §Æt vÊn ®Ò Lùa chän thiÕt bÞ cho tr¹m biÕn ¸p lµ mét vÊn ®Ò hÕt søc quan träng trong c«ng viÖc thiÕt kÕ vµ tÝnh tãan hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. Tr¹m biÕn ¸p lµ mét trong nh÷ng phÇn tö quan träng nhÊt cña hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. Tr¹m biÕn ¸p dïng ®Ó biÕn ®æi ®iÖn n¨ng tõ cÊp ®iÖn ¸p nµy sang cÊp ®iÖn ¸p kh¸c. C¸c tr¹m biÕn ¸p, tr¹m ph©n phèi, ®­êng d©y t¶i ®iÖn cïng c¸c nhµ m¸y ph¸t ®iÖn lµm thµnh mét hÖ thèng ph¸t vµ truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng thèng nhÊt. C¸c thiÕt bÞ ®iÖn, sø c¸ch ®iÖn vµ c¸c bé phËn dÉn ®iÖn kh¸c cña hÖ thèng ®iÖn trong ®iÒu kiÖn vËn hµnh cã thÓ ë mét trong ba chÕ ®é c¬ b¶n sau: ChÕ ®é lµm viÖc l©u dµi. ChÕ ®é qu¸ t¶i (®èi víi mét sè thiÕt bÞ ®iÖn cã thÓ cho phÐp qu¸ t¶i ®Õn 1,4 ®Þnh møc). ChÕ ®é chÞu dßng ®iÖn ng¾n m¹ch. Trong chÕ ®é lµm viÖc l©u dµi c¸c khÝ cô ®iÖn, sø c¸ch ®iÖn vµ c¸c bé phËn c¸ch ®iÖn sÏ lµm viÖc tin cËy nÕu qu¸ tr×nh lùa chän chóng cã c¸c th«ng sè theo ®óng ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt vµ æn ®Þnh ®éng. TÊt nhiªn khi x¶y ra ng¾n m¹ch, ®Ó h¹n chÕ t¸c h¹i cña nã cÇn ph¶i nhanh chãng lo¹i trõ t×nh tr¹ng ng¾n m¹ch. Nh­ vËy trong dßng ®iÖn ng¾n m¹ch lµ sè liÖu quan träng ®Ó chän vµ kiÓm tra c¸c thiÕt bÞ ®iÖn. §èi víi m¸y c¾t, m¸y c¾t phô t¶i vµ cÇu ch× khi lùa chän ph¶i kiÓm tra kh¶ n¨ng c¾t cña chóng. Tãm l¹i, viÖc lùa chän ®óng ®¾n c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cã ý nghÜa quan träng lµ ®¶m b¶o cho hÖ thèng cung cÊp ®iÖn vËn hµnh an toµn tin cËy vµ kinh tÕ. II. Lùa chän c¸c thiÕt bÞ cho tr¹m biÕn ¸p: C¨n cø vµo c¸c ®iÒu kiÖn nh­: ®Êt ®ai, m«i tr­êng, mü quan, kinh phÝ... ta lùa chän tr¹m biÕn ¸p thÝch hîp. Chän tr¹m biÕn ¸p kiÓu kÝn (tr¹m trong nhµ). ¦u ®iÓm cña tr¹m kÝn lµ ®é an toµn cao, thiÕt bÞ chÞu ¶nh h­ëng xÊu do khÝ hËu nh­: giã m­a, nãng Èm, hãa chÊt ¨n mßn... Tr¹m biÕn ¸p ®­îc ph©n lµm 4 phßng: 2 phßng ®Æt m¸y biÕn ¸p, 1 phßng ®Æt c¸c thiÕt bÞ ph©n phèi h¹ ¸p, 1 phßng cao ¸p ®Æt c¸c thiÕt bÞ cao ¸p. C¸c thiÕt bÞ ®­îc ®Æt trong tñ cã vÎ che ch¾n an toµn. Cöa ra vµo cã khãa ch¾c ch¾n vµ kÝn ®Ó ®Ò phßng r¾n, chim, chuét. §Æt cöa th«ng giã cho phßng cao ¸p, d­íi hÖ m¸y cã x©y hè dÇu sù cè. KÕt cÊu cña tr¹m biÕn ¸p (h×nh 5 - 1) 1. Lùa chän c¸c thiÕt bÞ ®iÖn phÝa cao ¸p: a. Lùa chän cÇu ch× tù r¬i: CÇu tr× tù r¬i lµ mét thiÕt bÞ ®ãng c¾t ®¬n gi¶n, rÎ tiÒn h¬n m¸y c¾t. Nã gåm hai bé phËn t¹o thµnh: bé phËn ®ãng c¾t ®iÒu khiÓn b»ng tay vµ cÇu ch×. Chän cÇu tr× tù r¬i (CCTR) víi U®m = 6KV; Itt = 38,5A, do h·ng CHANGE (Mü) chÕ t¹o (PLIII.3-TL2). B¶ng 5-1: Th«ng sè kü thuËt cña CCTR Lo¹i CCTR U®m (KV) I®m (A) IN (A) Träng l­îng (Kg) C710 - 112PB 15 100 10 7,88 h×nh 5.1: S¬ ®å ®Êu nèi trong tr¹m biÕn ¸p h×nh 5.2: Tr¹m biÕn ¸p kiÓu kÝn ( x©y, trong nhµ) hai m¸y biÕn ¸p b. Chèng sÐt van (CSV) C¸c ®­êng d©y trªn kh«ng dï cã ®­îc b¶o vÖ chèng sÐt hay kh«ng th× c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nèi víi chóng ®Òu ph¶i chÞu t¸c ®éng cña sãng sÐt truyÒn tõ ®­êng d©y ®Õn. Biªn ®é cña qu¸ tr×nh ®iÖn ¸p khÝ quyÓn cã thÓ lín h¬n ®iÖn ¸p cña thiÕt bÞ, dÉn ®Õn chäc thñng c¸ch ®iÖn ph¸ ho¹i thiÕt bÞ vµ m¹ch ®iÖn bÞ c¾t ra. V× vËy ®Ó b¶o vÖ thiÕt bÞ ®iÖn trong tr¹m biÕn ¸p tr¸nh sãng qu¸ ®iÖn ¸p truyÒn tõ ®­êng d©y vµo tr¹m, ta dïng thiÕt bÞ chèng sÐt van. ThiÕt bÞ chèng sÐt van sÏ h¹ thÊp biªn ®é sãng qu¸ ®iÖn ¸p xuèng ®Õn trÞ sè an toµn cho c¸ch ®iÖn cÇn b¶o vÖ (c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p vµ c¸c thiÕt bÞ kh¸c ®Æt trong tr¹m). ThiÕt bÞ chèng sÐt chñ yÕu cho tr¹m biÕn ¸p lµ chèng sÐt van (CSV) vµ chèng sÐt èng (CSO). B¶o vÖ chèng sãng qu¸ ®iÖn ¸p truyÒn tõ ®­êng d©y vµo tr¹m biÕn ¸p ®¹t ®­îc b»ng c¸ch ®Æt chèng sÐt van vµ c¸c biÖn ph¸p b¶o vÖ ®o¹n d©y gÇn tr¹m. Chän thiÕt bÞ ch«ng sÐt van do h·ng Cooper (Mü) chÕ t¹o lo¹i ALZP6 (PLIII.13 - TL2). Chän tñ cao ¸p lo¹i 8DH10 do SIEMENS chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: (PLIII.1-TL2). B¶ng 5 - 2: Th«ng sè kü thuËt cña tñ cao ¸p do SIEMENS chÕ t¹o: Lo¹i C¸ch ®iÖn U®m (KV) I®m (A) INBA (KA) INmax (KA) 8DH10 SF6 7,2 1250 25 63 2. Lùa chän c¸c thiÕt bÞ ®iÖn phÝa h¹ ¸p: TÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn phÝa h¹ ¸p ®Òu ®­îc ®Æt trong tñ ph©n phèi ®iÖn ¸p, bao gåm: 2 ¸ptomat tæng vµ mét ¸ptomat ph©n ®o¹n, 8 ¸ptomat nh¸nh cÊp cho 8 ®éng c¬ vµ mét ¸ptomat cho chiÕu s¸ng. Ngoµi ra trong tñ cßn l¾p thªm c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng dïng ®Ó ®o ®Õm. Do thiÕt kÕ tr¹m 2 m¸y biÕn ¸p ®Ó cung cÊp cho khu cÊp n­íc cña nhµ m¸y xi m¨ng nªn khi chän d©y dÉn c¸p tñ m¸y biÕn ¸p ®Õn tñ ph©n phèi vµ thanh c¸i h¹ ¸p ta chØ cÇn tÝnh cho mét m¸y ®Ó tÝnh lu«n cho m¸y kia (v× 2 m¸y cã c«ng suÊt b»ng nhau vµ cïng cung cÊp ®iÖn phô t¶i cã c«ng suÊt nh­ nhau). a. Chän c¸p h¹ ¸p tõ m¸y biÕn ¸p ®Õn tñ ph©n phèi: TiÕt diÖn c¸p ®­îc chän theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng cho phÐp: Dßng ®iÖn tÝnh to¸n: Itt = = = 288,67 (A) Chän c¸p ®ång 3 lâi c¸ch ®iÖn PVC do LENS chÕ t¹o. Víi tiÕt diÖn F = 3 x 95 + 50 mm2; Icp = 301 A. (PLV.12-TL12) Theo PL4.7 - TL1 ta cã: §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña d©y dÉn vµ c¸p lâi ®ång: x0 = 0,06 (W/km) r0 = 0,21 (W/km) C¸p tõ MBA ®Õn tñ ph©n phèi dµi 6m nªn: Rc = r0. l = 0,21. 6.103 = 1,26 (W) XC = x0. l = 0,06. 6.103 = 0,36 (W) b. Chän tñ ph©n phèi h¹ ¸p: ¸ptomat ®­îc chän theo dßng lµm viÖc l©u dµi, còng chÝnh lµ dßng tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ®­îc: I®m ³ Ilmax = Itt = U®mA ³ U®mmax = 0,4 (KW) Víi ¸ptom¸t tæng ®Ó dù tr÷ cã thÓ theo dßng ®iÖn ®Þnh møc cña biÕn ¸p: Itt = I®mA ³ I®mB = = = 288,67 (A) Theo PLIV. 2 - TL2 ta cã ¸ptomat do h·ng Merlin Gerin (Ph¸p) chÕ t¹o cã: I®m = 400 (A) B¶ng 5 - 3: Th«ng sè kü thuËt cña ¸ptom¸t NS400E: Lo¹i U®m (KV) I®m (A) Ic¾t (KA) NS400E 0,5 400 18 Do c«ng suÊt phô t¶i nh­ nhau, c«ng suÊt m¸y b»ng nhau, d©y dÉn nh­ nhau nªn 2 ¸ptom¸t tæng vµ 1 ¸ptom¸t ph©n ®o¹n lµ nh­ nhau. V× vËy ta chØ cÇn tÝnh chän 1 ¸ptom¸t th× tÝnh ®­îc 2 ¸ptom¸t cßn l¹i. Chän ¸ptom¸t cÊp ®iÖn cho m¸y b¬m víi ®iÒu kiÖn chän: Itt = I®mA = I®m = = Víi: P®c¬ = 33W; cosj = 0,85 U®mA ³ U®mmax = 0,4 (KW) Theo PLIV. 2 - TL2 ta chän ¸ptom¸t do h·ng Merlin Gerin (Ph¸p) chÕ t¹o cã: I®m = 100 (A) B¶ng 5 - 4: Th«ng sè kü thuËt cña ¸ptom¸t C100A: Lo¹i U®m (KV) I®m (A) Ic¾t (KA) C100A 0,5 100 15 Theo PLIV. 2 - TL2 ta chän ¸ptom¸t do h·ng Merlin Gerin (Ph¸p ) chÕ t¹o cã: I®m = 15 (A) B¶ng 5- 5: Th«ng sè kü thuËt cña ¸ptom¸t C100E Lo¹i U®m (KV) I®m (A) Ic¾t (KA) C100E 0,5 15 15 Chän thanh c¸i tñ ph©n phèi: Chän thanh c¸i ®ång 3 thanh 3 pha vµ1 thanh trung tÝnh cã kÝch th­íc thanh lµ (30 x 4) mm2 cã: x0 = 0,167 (W/km); r0 = 0,206 (W/km) (PLIV.11 - TL1) Thanh c¸i ®ång ®Æt lªn 2 sø c¸ch ®iÖn g¾n vµo khung tñ, c¸ch nhau 70cm ®Æt n»m ngang. Chän d©y chiÕu s¸ng tõ tñ ph©n phèi ®Õn b¶ng ®iÖn: Chän d©y bäc c¸ch ®iÖn 4M (1 x 2,5) do ViÖt Nam chÕ t¹o: Chän c¸c ®ång hå ®o ®Õm: Trªn tñ ph©n phèi ®Æt 3 ®ång hå Ampe 600/5 A, ®ång hå V«nkÕ (0¸600)V, mét c«ng t¬ h÷u c«ng 380/200V, 5A, 50Hz. §ång hå vµ c«ng t¬ do nhµ m¸y thiÕt bÞ ®iÖn TrÇn Nguyªn H·n chÕ t¹o, cã tû sè biÕn ®æi 600/5 A cÊp chÝnh x¸c 0,5A ®Ó cÊp dßng cho c¸c ®ång hå trªn. Chän vá tñ ph©n phèi h¹ ¸p: Chän tñ ph©n phèi h¹ ¸p do h·ng SAREL (Ph¸p) chÕ t¹o (PL3.14 - TL1): Chän 2 vá tñ cã kÝch th­íc (cao 2200mm, réng 1200mm, s©u 600mm). B¶ng 5 - 6: Th«ng sè kü thuËt cña tñ ph©n phèi h¹ a ps SAREL: KÝch th­íc khung tñ (mm) Sè c¸nh tñ C¸nh tñ ph¼ng Cao Réng S©u 2200 1200 600 2 61386 c. Chän c¸p tõ tñ ph©n phèi ®éng c¬: Chän c¸p theo ®iÒu kiÖn mËt ®é ®ßng ®iÖn kinh tÕ: FCkt = (mm2) Víi Tmax = 6000h, cã Jkt = 2,7 mm2 FCkt = = 20,7 (mm2) Trong ®ã: Itt = I®m = = => Chän c¸p ®ång 3 lâi do LENS s¶n xuÊt c¸ch ®iÖn PVC ( 3x6)mm2, víi Icp= 127 (A). S¬ ®å nguyªn lý nèi bi víi c¸c dông cô ®o Ch­¬ng VI TÝnh to¸n ng¾n m¹ch I. §Æt vÊn ®Ò: Ng¾n m¹ch lµ t×nh tr¹ng sù cè nghiªm träng vµ th­êng x¶y ra trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. C¸c sè liÖu vÒ t×nh tr¹ng ng¾n m¹ch lµ c¨n cø quan träng ®Ó gi¶i quyÕt mét lo¹t vÊn ®Ò nh­: lùa chän thiÕt bÞ ®iÖn, thiÕt kÕ hÖ thèng b¶o vÖ r¬le, ®Þnh ph­¬ng thøc vËn hµnh. V× vËy tÝnh to¸n ng¾n m¹ch lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu cña thiÕt kÕ cung cÊp ®iÖn. C¸c d¹ng ng¾n m¹ch th­êng x¶y ra trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn lµ ng¾n m¹ch 3 pha vµ mét pha ch¹m ®Êt. Trong ®ã ng¾n m¹ch 3 pha lµ nghiªm träng nhÊt. V× vËy, ng­êi ta th­êng c¨n cø vµo ®ßng ®iÖn ng¾n m¹ch 3 pha ®Ó lùa chän c¸c thiÕt bÞ ®iÖn. Nguyªn nh©n g©y ra ng¾n m¹ch trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn chñ yÕu lµ do c¸ch ®iÖn bÞ h­ háng. C¸ch ®iÖn bÞ h­ háng lµ do: vËn hµnh l©u ngµy nªn c¸ch ®iÖn bÞ giµ hãa mµ kh«ng ph¸t hiÖn kÞp thêi b»ng c¸ch thö nghiÖm ®Þnh kú; do sÐt ®¸nh vµo c¸c ®­êng d©y t¶i ®iÖn hoÆc sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo thiÕt bÞ ph©n phèi ®iÖn bÞ ®æ, khi ®µo ®Êt ch¹m ph¶i ®­êng d©y c¸p.... Ng¾n m¹ch x¶y ra ®«i khi cßn do thao t¸c nhÇm cña nh©n viªn vËn hµnh. Ng¾n m¹ch x¶y ra cµng l©u th× hËu qu¶ cña ng¾n m¹ch g©y ra cµng lín. HËu qu¶ cña ng¾n m¹ch: Lµm gi¸n ®o¹n cung cÊp ®iÖn cho c¸c bé phËn. §iÖn ¸p m¹ch ®iÖn sôt xuèng cã thÓ lµm ng­ng ®éng c¬ ®iÖn, ng­ng trÖ s¶n xuÊt. Ng¾n m¹ch t¹o ra lùc ®iÖn ®éng ph¸ háng c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, lµm cong d©y dÉn. Ph¸ ho¹i sù lµm viÖc ®ång bé cña nhµ m¸y ph¸t ®iÖn trong hÖ thèng, lµm hÖ thèng mÊt æn ®Þnh vµ tan r·. V× vËy ®Ó ®¹t yªu cÇu vÒ cung cÊp ®iÖn th× khi thiÕt kÕ chóng ta ph¶i cã biÖn ph¸p ng¨n ngõa ng¾n m¹ch x¶y ra. TÝnh to¸n ng¾n m¹ch nh»m kiÓm tra c¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ khÝ cô ®iÖn nh­: m¸y ng¾t ®iÖn, m¸y c¾t phô t¶i, dao c¸ch ly, sø thanh dÉn... vµ lùa chän c¸c biÖn ph¸p h¹n chÕ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch. II. TÝnh to¸n ng¾n m¹ch vµ kiÓm tra l¹i c¸c thiÕt bÞ ®· lùa chän 1. TÝnh to¸n ng¾n m¹ch phÝa cao ¸p: a) S¬ ®å nguyªn lý vµ s¬ ®å thay thÕ: S¬ ®å tÝnh ng¾n m¹ch phÝa cao ¸p b) TÝnh to¸n ng¾n m¹ch t¹i ®iÓm N1: Khi tÝnh to¸n phÝa cao ¸p, v× kh«ng biÕt cÊu tróc cô thÓ cña hÖ thèng ®iÖn nªn cho phÐp tÝnh gÇn ®óng ®iÖn kh¸ng qua c«ng suÊt ng¾n m¹ch: §iÖn kh¸ng cña hÖ thèng ®iÖn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc 6 -1. TL1: XHT = (W) XHT = (W) D©y AC-35 cã c¸c th«ng sè ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng theo phÇn IV - ch­¬ng III. RDAC = 1, 53 (W) XDAC = 0,689 (W) Víi c¸p ®ång ta tÝnh ®­îc ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng theo phÇn V, ch­¬ng III: RCAC = 0,147 (W); XCAC = 0,017 (W) Tæng trë tõ hÖ thèng tíi ®iÓm ng¾n m¹ch N1: ZS = = (W) TrÞ sè ng¾n m¹ch t¹i N1: IN1 = I” = I¥ = = 1,76 (KA) TrÞ sè dßng ®iÖn xung kÝch t¹i ®iÓm N1: IXK = 1,8. (KA) B¶ng 6 - 1: KiÓm tra CCTR C¸c ®¹i l­îng kiÓm tra KÕt qu¶ kiÓm tra §iÖn ¸p ®Þnh møc (KV) Dßng ®iÖn ®Þnh møc (A) Dßng ®iÖn c¾t ®Þnh møc (KA) C«ng suÊt c¾t ®Þnh møc (MVA) U®mcc = 15 > U®m.m = 6 I®mcc = 100 > Ilvmax = 34,39 I®mc¾t = 10 > IN = 1,73 S®mcc = NÕu trªn ta ®· thiÕt kÕ tr¹m biÕn ¸p cña khu cÊp n­íc nhµ m¸y víi hai tr¹m m¸y biÕn ¸p cã cïng c«ng suÊt vµ cÊp ®iÖn cho phô t¶i cã c«ng suÊt b»ng nhau nªn khi tÝnh to¸n ng¾n m¹ch cña tr¹m biÕn ¸p vµ ®­êng d©y th× ta chØ cÇn t tÝnh cho mét m¸y lµ ®Ó tÝnh lu«n cho m¸y cßn l¹u. 2. TÝnh ng¾n m¹ch phÝa h¹ ¸p: a) S¬ ®å nguyªn lý vµ s¬ ®å thay thÕ: b) TÝnh to¸n ng¾n m¹ch t¹i N2: X¸c ®Þnh ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p 200 - 6/0,4 KV cã: DP0 = 530 (W) DPN = 3450 (W) UN% = 4% Tõ c«ng thøc: RB = (mW) RB = = 13,8 (mW) XB = (mW) XB = = 32 (mW) Trong ®ã: DPN - tæn thÊt ng¾n m¹ch cña m¸y biÕn ¸p, kW, tra ®­îc trong lÝ lÞch m¸y. UN% - trÞ sè t­¬ng ®èi cña ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch cña m¸y biÕn ¸p. S®m - dung l­îng ®Þnh møc cña m¸y biÕn ¸p, KVA U®m - ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¸y biÕn ¸p, KV §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña c¸p tõ m¸y biÕn ¸p ®Õn tñ ph©n phèi h¹ ¸p (theo phÇn 2 - ch­¬ng V): RCAP = 1,26 (mW) XCAP = 0,36 (mW) §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña ¸ptom¸t tæng (AT). Víi ¸ptom¸t cã dßng ®Þnh møc b»ng 400 (A). Theo PLIV . 14 vµ PLIV.15 - TL2 ta cã: RAT = 0,15 (mW) XAT = 0,1 (mW) RtxAT = 0,4 (mW) X¸c ®Þnh ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña thanh gãp h¹ ¸p ®Æt t¹i tñ ph©n phèi: Thanh gãp h¹ ¸p cã chiÒu dµi l = 0,45m; r0 = 0,167 (W/km); x0 = 0,206 (W/km). RTG = r0. l (mW) RTG = 0,45. 0,167 = 0,075 (mW) XTG = x0. l (mW) XTG = 0,206. 0,45 = 0,093 (mW) §iÖn trë tæng: RS = 13,8 + 1,26 + 0,15 + 0,4 = 15, 62 (mW) §iÖn kh¸ng tæng: XS = XB + XCAP + XAT (mW) XS = 32 + 0,36 + 0,1 = 32,46 (mW) Tæng trë tõ m¸y biÕn ¸p ®Õn thanh gãp h¹ ¸p: ZS = (mW) ZS = = 36 (mW) TrÞ sè dßng ®iÖn ng¾n m¹ch t¹i ®iÓm N2: IN2 = I’ = = 6,4 (KA) TrÞ sè ng¾n m¹ch xung kÝch t¹i ®iÓm N2: ixk = = Trong ®ã: kxk = 1,25 B¶ng 6-2: B¶ng kiÓm tra ¸ptom¸t tæng §¹i l­îng kiÓm tra §iÒu kiÖn kiÓm tra §iÖn ¸p ®Þnh møc (KV) U®mA ³ U®mmax 0,5 > 0,4 Dßng ®iÖn ®Þnh møc (A) I®mA ³ Ilvmax 400 > 288,67 Dßng ®iÖn c¾t ®Þnh møc (KA) I®mc¾t ³ I” 18 > 6,4 c) TÝnh to¸n ng¾n m¹ch t¹i N3 = ....= N6 Ta chØ cÇn tÝnh to¸n ng¾n m¹ch t¹i N3. X¸c ®Þnh ®iÖn trë ®iÖn kh¸ng t¹i ¸ptom¸t nh¸nh (AN) 100A, tra PLIV. 14 vµ IV. 15-TL2, cã: RAN = 1,3 (mW) XAN = 0,86 (mW) RtxAN = 0,75 (mW) ChiÒu dµi d©y dÉn tõ m¸y biÕn ¸p ®ång tíi tr¹m b¬m lµ 100m, víi tiÕt diÖn 25mm2 tra PLIV.7 - TL1, ta cã: RCAP (BA ¸ b¬m) = r0 . l (mW) XCAP (BA ¸ b¬m) = x0. l (mW) Trong ®ã: r0 = 0,8 (W/km) x0 = 0,07 (W/km) §iÖn trë cña ®o¹n c¸p tõ m¸y biÕn ¸p tíi tr¹m b¬m: RCAP (BA ¸ b¬m) = 80 (mW) §iÖn kh¸ng cña ®o¹n c¸p tõ m¸y biÕn ¸p tíi tr¹m b¬m: XCAP (BA ¸ b¬m) = 7 (mW) §iÖn trë tæng: RS = RB + RCAP + RAT + RtxAT + RTG + RAN + RtxAN + RCAP (BA¸ b¬m) = 13,8 + 1,26 + 0,15 + 0,4 + 0,75 + 1,3 + 80 + 0,75 + 96,99 + 0,75 = 97,74 §iÖn kh¸ng tæng: XS = XB + XCAP + XAT + XTG + XAN + XCAP (BA¸ b¬m) = 31,99 + 0,36 + 0,1 + 0,093 + 0,086 + 7 = 40,4 (mW) Tæng trë m¸y biÕn ¸p tíi tr¹m b¬m: ZS = = =105,76 (mW) TrÞ sè dßng ng¾n m¹ch t¹i N3: IN3 = I” = I¥ = = 2,18 (KA) TrÞ sè ng¾n m¹ch xung kÝch t¹i ®iÓm N3: ixk = = Trong ®ã: kxk = 1,25 B¶ng 6-3: B¶ng kiÓm tra ¸ptom¸t tæng §¹i l­îng kiÓm tra §iÒu kiÖn kiÓm tra §iÖn ¸p ®Þnh møc (KV) U®mA ³ U®mmax 0,5 > 0,4 Dßng ®iÖn ®Þnh møc (A) I®mA ³ Ilvmax 100 > 56 Dßng ®iÖn c¾t ®Þnh møc (KA) I®mc¾t ³ I” 15 > 2,18 d) KiÓm tra thanh gãp h¹ ¸p: KiÓm tra thanh gãp ®· chän theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng l©u dµi, cho phÐp kh¶ n¨ng æn ®Þnh nhiÖt vµ æn ®inh ®éng. Thanh gãp h¹ ¸p sö dông thanh dÉn cøng ®Æt n»m ngang. TiÕt diÖn thanh gãp ®­îc ®Æt theo ®iÒu kiÖn cho phÐp. k1. k2. Icp ³ Itt Trong ®ã: Itt = 288,67A vµ Icp = 400A k1 - hÖ sè ®iÒu chØnh khi ®Æt thanh gãp. Do thanh gãp ®Æt n»m ngang nªn lÊy: k1 = 0,95 k2 - hÖ sè hiÖu chØnh theo nhiÖt ®é m«i tr­êng k2 = 0,9 0,95. 0,9. 400 = 342 A > 288,67A tháa m·n. Lùc tÝnh to¸n do t¸c ®éng cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch: Ftr = 1,76.10-2.70/7.11,32 = 22,470 (N) M« men uèn tÝnh to¸n: M = = 157,29 (kG.cm) M« men chèng uèn cña thanh gãp: W = øng suÊt tÝnh to¸n xuÊt hiÖn trong thanh gãp khi ng¾n m¹ch: stt = (kG/cm2) Víi: Thanh ®ång cã stt = 1400 (kG/cm2) VËy stt < scp KiÓm tra æn ®Þnh nhiÖt: F ³ a.I¥. Trong ®ã: a - hÖ sè nhiÖt ®é, víi èng ®ång a = 6 tqd - thêi gian tÝnh to¸n quy ®æi, tqd = 0,8 F = 30.4 = 120 mm2 > 6.6,4.. Tháa m·n B¶ng 6-4: B¶ng kiÓm tra thanh gãp h¹ ¸p: §¹i l­îng kiÓm tra §iÒu kiÖn kiÓm tra Dßng diÖn ph¸t nãng l©u dµi cho phÐp (A) k1.k2.Icp ³ Itt 342 > 288,67 Kh¶ n¨ng æn ®Þnh ®éng (kG/cm2) stt ³ scp Kh¶ n¨ng æn ®Þnh nhiÖt (mm2) F ³ a.I¥. 120 > 34,35 d) KiÓm tra c¸p tõ m¸y biÕn ¸p ®Õn tñ ph©n phèi h¹ ¸p: Ta kiÓm tra æn ®Þnh nhiÖt cña c¸p, tiÕt diÖn c¸p ®· chän theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt: F ³ a.I¥. Do ng¾n m¹ch trong cung cÊp ®iÖn ®­îc coi lµ ng¾n m¹ch ë xa nguån nªn I¥ = I” = IN. Trong ®ã: a - hÖ sè nhiÖt ®é, a = 6 Chän thêi gian I c¾t = 1s, tra ®å thÞ thêi gian víi tû sè b = ta ®­îc: tq® = 0,8. F = 95 mm2 > 6.6,4. = 34,35mm2. Tháa m·n. Ch­¬ng VII Nèi ®Êt vµ chèng sÐt ®¶M b¶o an toµn cho ®­êng d©y I. §Æt vÊn ®Ò: HÖ thèng cung cÊp ®iÖn lµm nhiÖm vô truyÒn t¶i vµ ph©n phèi ®iÖn n¨ng ®Õn c¸c hé tiªu dïng ®iÖn. V× vËy ®Æc ®iÓm cña hé tiªu thô dïng ®iÖn lµ ph©n bè trªn diÖn tÝch réng vµ th­êng xuyªn cã ng­êi lµm viÖc víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn. C¸ch ®iÖn cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn bÞ chäc thñng, ng­êi vËn hµnh kh«ng tu©n theo c¸c quy t¾c an toµn.... ®ã lµ nh÷ng nguyªn nh©n chñ yÕu dÉn ®Õn tai n¹n ®iÖn giËt. SÐt ®¸nh trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp vµo c¸c thiÕt bÞ ®iÖn kh«ng nh÷ng lµm háng c¸c thiÕt bÞ ®iÖn mµ cßn g©y nguy hiÓm cho ng­êi vËn hµnh. V× thÕ trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn nhÊt thiÕt ph¶i cã c¸c biÖn ph¸p an toµn, cã hiÖu qu¶ vµ t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n lµ thùc hiÖn nèi ®Êt vµ ®Æt c¸c thiÕt bÞ chèng sÐt. Møc ®é tæn th­¬ng do ®iÖn giËt phô thuéc vµo c­êng ®é, thêi gian t¸c dông vµ ®­êng ®i cña dßng ®iÖn ch¹y qua ng­êi, ®ång thêi còng phô thuéc vµo t×nh tr¹ng søc kháe vµ tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn cña c¬ thÓ ng­êi bÞ ®iÖn giËt. Nãi chung dßng ®iÖn cã trÞ sè kho¶ng 100mA ®· cã thÓ chÕt ng­êi, song còng cã tr­êng hîp ng­êi bÞ chÕt khi ë dßng ®iÖn chØ kho¶ng 5 - 10mA mµ th«i, ®ã lµ v× cßn phô thuéc vµo søc kháe cña n¹n nh©n. §Ó tr¸nh ®iÖn giËt tr­íc tiªn ph¶i chÊp hµnh nghiªm chØnh quy t¾c vËn hµnh c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, thø n÷a, ng­êi ta thùc hiÖn nèi ®Êt c¸c bé phËn cã thÓ bÞ mang ®iÖn khi c¸ch ®iÖn bÞ háng: th«ng th­êng c¸c vá m¸y b»ng kim lo¹i ®Òu ph¶i nèi ®Êt. Trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn cã ba lo¹i nèi ®Êt: Nèi ®Êt an toµn: thiÕt bÞ nèi ®Êt lo¹i nµy ®­îc nèi vµo vá thiÕt bÞ ®iÖn. Nã cã nhiÖm vô b¶o ®¶m sù lµm viÖc b×nh th­êng kh«ng mang diÖn tÝch (vá m¸y, thïng m¸y biÕn ¸p, m¸y c¾t ®iÖn, c¸c g¸ ®ì kim lo¹i, ch©n sø). Khi c¸ch ®iÖn h­ háng, trªn c¸c bé phËn nµy sÏ xuÊt hiÖn ®iÖn thÕ nh­ng do ®· ®­îc n«Ýi ®Êt nªn gi÷ ®­îc møc ®iÖn thÕ thÊp. Do ®ã, ®¶m b¶o an toµn co ng­êi tiÕp xóc víi ®iÖn. Nèi ®Êt chèng sÐt: thiÕt bÞ nèi ®Êt nµy ®­îc nèi vµo cét thu l«i. Nèi ®Êt chèng sÐt nh»m t¶n dßng ®iÖn sÐt trong ®Êt (khi cã sÐt ®¸nh vµo cét thu l«i hoÆc ®­êng d©y) ®Ó gi÷ cho ®iÖn thÕ trªn th©n cét kh«ng qu¸ lín... Do ®ã h¹n chÕ ®­îc c¸c dßng ®iÖn ng­îc tíi c«ng tr×nh b¶o vÖ. Nèi ®Êt lµm viÖc: thiÕt bÞ nèi ®Êt nµy ®­îc nèi vµo vá thiÕt bÞ ®iÖn. Nã cã nhiÖm vô lµ ®¶m b¶o sù lµm viÖc b×nh th­êng cña thiÕt bÞ hoÆc mét sè bé phËn lµm viÖc ®· ®Þnh s½n. Lo¹i nèi ®Êt nµy gåm cã nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh m¸y biÕn ¸p trong hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh nèi ®Êt, nèi ®Êt cña m¸y biÕn ¸p ®o l­êng vµ cña kh¸ng ®iÖn trong c¸c ®­êng d©y t¶i ®iÖn ®i qua. II. TÝnh to¸n trang bÞ nèi ®Êt cho tr¹m biÕn ¸p cña tr¹m cÊp n­íc: §Ó c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nh­: xµ, sø, cét lµm viÖc an toµn trong ®iÒu kiÖn khi cã c¶ gi«ng b·o, lóc nµy cã thÓ sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo ®­êng d©y t¶i ®iÖn, dÉn ®Õn sù cè ®­êng d©y t¶i ®iÖn, lµm ng­ng trÖ cÊp ®iÖn cho tr¹m cÊp n­íc nhµ m¸y. V× vËy ph¶i nèi ®Êt trùc tiÕp cho xµ, sø. Chän ®iÓm cao nhÊt cña xµ, sø lµm ®iÓm cÇn ®Êu d©y ®Ó tr¸nh x¸c suÊt cña sÐt ®¸nh vµo xµ, ta nèi d©y tiÕp ®Þa cho c¶ xµ trªn vµ xµ d­íi. Dïng thÐp gãp L60x60x6 dµi 2,5cm ®Ó lµm cäc th¼ng ®øng cña thiÕt bÞ nèi ®Êt. Víi tham sè cäc nh­ trªn. X¸c ®Þnh ®iÖn trë nèi ®Êt cña mét cäc (TL2) R1c = 0,0298. rmax = 0,0298. 0,3. 104 = 9 W Víi: rmax - §iÖn trë suÊt lín nhÊt: rmax = k. 1,5. 0,2.104 = 0,3.104 W/ cm Trong ®ã: k - hÖ sè mïa. K = 1,5 (PLVII.15 - TL2) Víi vïng ®Êt cã r £ 104 W/ cm, chØ cÇn R®= £ 10W (b¶ng 3.1 - TL2) Ta cã: R1c = 9W < R® = 10W, tháa m·n ®iÒu kiÖn. VËy chØ cÇn dïng 1 cäc b»ng thÐp L60 x 60 x 6 dµi 2,5m, nèi ®Êt cho mçi mét cét ®­êng d©y lµ ®¶m b¶o an toµn cho cét, xµ, sø lµm viÖc b×nh th­êng ngay c¶ khi cã sÐt t¸c ®éng. H×nh: 7.1: S¬ ®å nèi ®Êt III. TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m biÕn ¸p cña tr¹m cÊp n­íc: TiÕp ®Êt lµ ®Ó ®¶m b¶o khi cã sù cè x¶y ra ë vïng ®iÒu khiÓn nh­: ®o¶n m¹ch gi÷a d©y vµ d©y trung tÝnh cña m¸y biÕn ¸p rÊt nguy hiÓm ®èi víi con ng­êi vµ sóc vËt khi ë gÇn tr¹m, do cã ®iÖn trë rÊt nhá nªn dÔ dµng t¹o ®iÒu kiÖn cho dßng ®iÖn ®i qua. Khi cã sù cè dßng diÖn sÏ ch¹y tõ d©y tiÕp ®Þa cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tíi c¸c cùc nèi ®Êt cña tr¹m biÕn ¸p qua m«i tr­êng ®Êt. ë c¸c Thµnh phè lín tr¹m ph©n phèi th­êng dïng c¸p ngÇm, líp bäc c¸p cã thÓ tiÕp ®Êt trùc tiÕp vµ t¹o nªn mét ®iÖn trë tiÕp ®Êt rÊt nhá, sù cã mÆt cña c¸c mÆt kim lo¹i nh­ èng n­íc d­íi lßng ®Êt sÏ hç trî gióp lµm gi¶m ®iÖn trë tiÕp ®Êt gi÷a n¬i tiªu thô vµ tr¹m biÕn ¸p. ë c¸c vïng n«ng th«n, Thµnh phè nhá vµ c¸c nhµ m¸y kh«ng lín th­êng dïng c¸p t¶i ®iÖn trªn kh«ng. V× vËy nÕu mét trong 3 pha cã sù cè tr¹m ®Êt ch¹y däc theo m¹ng d©y ®iÖn trªn kh«ng th× ng­êi ta thÊy kh«ng ®¶m b¶o an toµn bëi v× nÕu chiÒu dµi qu¸ lín (hµng chôc km) th× ®iÖn trë tiÕp ®Êt khã ®¹t thÊp ®­îc. Do ®ã ng­êi ta ®Æt tiÕp ®Êt ngay t¹i tr¹m biÕn ¸p ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho c¸c thiÕt bÞ cã sù cè vµ tiÕp xóc víi tr¹m. MÆt kh¸c, khi ®­êng d©y t¶i ®iÖn ph©n phèi cã chiÒu dµi lín th× cø mçi chÆng 1,6 km th× cã 4 tiÕp ®Þa d©y trung tÝnh ®Ó ®¶m b¶o an toµn. 1. TiÕp ®Êt, ®iÖn trë suÊt cña tiÕp ®Êt: TiÕp ®Êt lµ t¹o ra c¸c ®Çu nèi c¸c ®iÖn cùc tiÕp ®Êt, thùc hiÖn theo c¸c ph­¬ng ph¸p an toµn cña ngµnh ®iÖn. Tõ ®ã ng­êi thiÕt kÕ ®­a ra c¸c dù kiÕn vÒ th«ng sè tiÕp ®Êt phï hîp víi tõng ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, ®Þa lý cã tiÕp ®Êt. Trë kh¸ng cña mét ®iÖn cùc cã kÝch th­íc ®· cho phô thuéc vµo ®iÖn trë suÊt cña ®Êt. §é dÉn ®iÖn cña ®Êt c¬ b¶n lµ ®é dÉn ®iÖn li trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn, do vËy nã ¶nh h­ëng bëi khÝ hËu, ®é Èm, nhiÖt ®é, nång ®é muèi trong ®Êt. §Ó ®iÖn trë gi¶m xuèng, ng­êi ta ®µo mét hè s©u ch«n quanh cét tiÕp ®Þa víi ®­êng kÝnh 1m s©u 0,3m vµ ®æ ®Çy NaCl vµo sau ®ã t­íi n­íc vµi lÇn ®Ó gi÷ cho hè Èm liªn tôc. 2. C¸ch ®iÖn cùc tiÕp ®Êt: Nh÷ng n¬i cã hÖ thèng c¸p ngÇm c¸c ®iÓm tiÕp ®Êt trªn vá kim lo¹i bäc c¸p, líp vá nµy sÏ lµm viÖc nh­ ®iÖn cùc tiÕp ®Êt. ë nh÷ng n¬i kh«ng cã m¹ng c¸p ngÇm ch¹y qua th× ph¶i chän vËt liÖu nèi ®Êt sao cho cã thÓ chÞu ®­îc ¨n mßn cña lo¹i ®Êt n¬i ®Æt ®iÖn cùc tiÕp ®Êt. 3. D©y tiÕp ®Êt: D©y tiÕp ®Þa cÇn ph¶i ®ñ cøng, chÞu ¨n mßn tèt. Mäi tiÕp ®Þa vµ c¸c d©y dÉn liªn tôc ®Êt ph¶i ®­îc chÕ t¹o b»ng ®ång, s¾t, s¾t m¹. C¸c d©y tiÕp ®Þa nèi víi nhau theo ph­¬ng ph¸p hµn hå quang. Kho¶ng c¸ch an toµn gi÷a d©y tiÕp ®Êt vµ ng­êi cµng lín cµng tèt.D©y trung tÝnh kh«ng ®­îc dïng lµ d©y nèi ®Êt. TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m biÕn ¸p: HÖ thèng nèi ®Êt cho tr¹m biÕn ¸p lµm viÖc theo 3 chøc n¨ng: Nèi ®Êt lµm viÖc. Nèi ®Êt an toµn. Nèi ®Êt chèng sÐt. Chän s¬ bé 6 cäc thÐp gãc cã kÝch th­íc L60x60x6, mçi cäc dµi 2,5m ®­îc nèi víi nhau b»ng thanh thÐp dÑt 40 x40 ®Æt n»m ngang, t¹o thµnh m¹ch vßng nèi ®Êt xung quanh tr¹m biÕn ¸p. Kho¶ng c¸ch cäc c¸ch nhau 4m, ch«n s©u 0,7m vµ thanh thÐp dÑt ®­îc hµn chÆt víi cäc ë ®é s©u 0,8m. §iÖn trë nèi ®Êt cña mét cäc: R1c = 0,0298. r (W) Trong ®ã: r - ®iÖn trë suÊt cña ®Êt. r = 0,4.104 W/cm NÕu r lµ sè liÖu ®o trong mïa m­a th× ph¶i t×m gi¸ trÞ rmax: rmax = kmax. r = 1,5. 0,4.104 = 0,6.104 W/cm Víi: kmax - hÖ sè mïa . kmax = 1,5 (PL6.4-TL1) R1c = 0,0298. 0,6.104 = 17,88 W §iÖn trë khuÕch t¸n cña 6 cäc th¼ng ®øng: Rc = = 4,08 W Trong ®ã: hc - hÖ sè sö dông cäc (PL6.6 - TL1). hc = 0,73 §iÖn trë cña thanh nèi ®Êt n»m ngang: Rt = W rmax - ®iÖn trë suÊt cña ®Êt, rmax = 0,6.104 W/cm l - chiÒu dµi m¹ch vßng t¹o nªn bëi c¸c thanh nèi, cm. l = 4.6 = 24m = 2400 cm b) ChiÒu réng thanh nèi, cm. Th­êng lÊy: b = 40cm. Rt = W §iÖn trë cña thanh nèi ®Êt thùc tÕ cÇn ph¶i xÐt ®Õn hÖ sè sö dông thanh ht: Rt = = 8,68 W Víi ht = 0,48 (PL 6.6 - TL1) Sè cäc cÇn ph¶i ®ãng lµ: n = = 6 cäc. VËy thiÕt bÞ nèi ®Êt ®· ®¹t yªu cÇu C¸ch thùc hiÖn nèi ®Êt tr¹m biÕn ¸p cña tr¹m cÊp n­íc: Tõ hÖ thèng tiÕp ®Þa lµm s½n 3 ®Çu nèi. Trung tÝnh 0,4 KV nèi víi ®Çu sè 2 b»ng d©y thÐp f = 10mm C¸c phÇn b»ng s¾t ë tr¹m nh­: cæng tr¹m, vá m¸y biÕn ¸p, vá tñ ph©n phèi... nèi víi ®Çu sè 3 b»ng thÐp f = 10mm. IV. SÐt vµ thiÕt bÞ chèng sÐt: SÐt lµ sù phãng ®iÖn trong khÝ quyÓn gi÷a c¸c ®¸m m©y tÝch ®iÖn vµ ®Êt hay gi÷a c¸c ®¸m m©y mang ®iÖn tÝch tr¸i dÊu. C¸c c«ng tr×nh vÒ ®iÖn nh­ ®­êng d©y, c¸c cét v­ît s«ng, v­ît ®­êng quèc lé, ®­êng s¾t, c¸c tr¹m biÕn ¸p, tr¹m ph©n phèi.... lµ nh÷ng n¬i dÔ bÞ sÐt ®¸nh. V× vËy ph¶i cã biÖn ph¸p b¶o vÖ chèng sÐt ®Ó tr¸nh cho c¸c c«ng tr×nh bÞ sÐt ®¸nh trùc tiÕp. 1. B¶o vÖ chèng sÐt cho ®­êng d©y t¶i ®iÖn: Trong vËn hµnh, sù cè c¾t ®iÖn do sÐt ®¸nh vµo c¸c ®­êng d©y t¼i ®iÖn trªn kh«ng chiÕm tû lÖ lín trong toµn bé hÖ thèng ®iÖn. V× vËy, b¶o vÖ chèng sÐt cho ®­êng d©y cã tÇm quan träng rÊt lín trong viÖc ®¶m b¶o vËn hµnh an toµn vµ cung cÊp ®iÖn liªn tôc. §Ó ®¶m b¶o chèng sÐt cho ®­êng d©y, tèt nhÊt lµ ®Æt d©y chèng sÐt trªn toµn bé tuyÕn ®­êng d©y. Song biÖn ph¸p nµy rÊt ®¾t, nªn nã chØ ®­îc dïng cho c¸c ®­êng d©y 110KV vµ 220KV cét s¾t vµ cét bª t«ng cèt s¾t. §­êng d©y ®iÖn ¸p ®Õn 35 KV cét s¾t vµ cét bª t«ng cèt s¾t Ýt ®­îc b¶o vÖ toµn tuyÕn. Tuy nhiªn, c¸c cét cña ®­êng d©y nµy còng nh­ cét cña ®­êng d©y 110KV ®Õn 220 KV ®Òu ph¶i nèi ®Êt. Trang bÞ nèi ®Êt ®­îc tÝnh nh­ ë môc 8 -2. §iÖn trë nèi ®Êt ®­îc quy ®Þnh: R® £ 10W. §Ó t¨ng c­êng kh¶ n¨ng chèng sÐt c¸c ®­êng d©y cã thÓ ®¹t chèng sÐt èng hoÆc t¨ng thªm b¸t sø ë nh÷ng n¬i c¸ch ®iÖn yÕu, nh÷ng cét v­ît cao, chç giao chÐo víi ®­êng d©y kh¸c, nh÷ng ®o¹n tíi ch¹m. Cßn ë nh÷ng yªu cÇu møc an toµn cung cÊp ®iÖn rÊt cao tèt nhÊt lµ dïng ®­êng d©y c¸p. D©y chèng sÐt: Tïy theo c¸ch bè trÝ d©y dÉn trªn cét cã thÓ treo mét hoÆc hai d©y chèng sÐt. C¸c d©y chèng sÐt ®­îc treo trªn ®­êng d©y t¶i ®iÖn sao cho d©y dÉn cña c¶ ba pha ®Òu n»m trong ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c d©y chèng sÐt. 2. B¶o vÖ chèng sÐt cho tr¹m biÕn ¸p: a) B¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp: B¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ c¸c c«ng tr×nh kh¸c ®Æt trong tr¹m biÕn ¸p thùc hiÖn b»ng c¸c cét thu l«i. Cét thu l«i gåm kim l«i b»ng kim lo¹i ®Æt trªn cét cao h¬n vËt ®­îc b¶o vÖ ®Ó thu sÐt vµ d©y dÉn sÐt xuèng ®Êt cïng víi trang thiÕt bÞ nèi ®Êt. Kho¶ng kh«ng gian gÇn cét thu l«i mµ vËt ®­îc b¶o vÖ ®Æt trong ®ã rÊt Ýt kh¶ n¨ng bÞ sÐt ®¸nh gäi lµ ph¹m vi cña cét thu l«i. Ph¹m vi b¶o vÖ cña cét thu l«i lµ h×nh nãn cong cong trßn xo¸y cã tiÕt diÖn ngang lµ nh÷ng h×nh trßn ë ®é cao hx, cã b¸n kÝnh Rx. TrÞ sè cña b¸n kÝnh b¶o vÖ Rx ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc ®¬n gi¶n sau: - ë ®é cao hx < 2/3h; Rx = 1,5 (1- - ë ®é cao hx < 2/3h; Rx = 0,75 (1- Trong ®ã: Hx - chiÒu cao cña ®èi t­îng ®­îc b¶o vÖ n»m trong vïng b¶o vÖ cña cét thu l«i. p- hÖ sè, víi h 30m th× P = NÕu diÖn tÝch cña tr¹m biÕn ¸p lín, ng­êi ta ph¶i ®Æt nhiÒu tr¹m thu l«i sao cho c¶ tr¹m biÕn ¸p n»m trong ph¹m vi b¶o vÖ. b) B¶o vÖ chèng sÐt tõ ®­êng d©y truyÒn vµo tr¹m: C¸c ®­êng d©y trªn kh«ng dï cã ®­îc b¶o vÖ chèng sÐt hay kh«ng th× c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cã nèi víi chóng ®Òu ph¶i chÞu t¸c ®éng tõ sãng sÐt truyÒn tõ ®­êng d©y ®Õn. Biªn ®é cña qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn cã thÓ lín h¬n ®iÖn ¸p c¸ch ®iÖn cña thiÕt bÞ, dÉn ®Õn chäc thñng c¸ch ®iÖn, ph¸ ho¹i thiÕt bÞ vµ m¹ch ®iÖn bÞ c¾t ra. V× vËy ®Ó b¶o vÖ c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m biÕn ¸p tr¸nh sãng qu¸ ®iÖn ¸p truyÒn h¹ thÊp ®­êng d©y vµo ph¶i dïng c¸c thiÕt bÞ chèng sÐt. C¸c thiÕt bÞ chèng sÐt nµy sÏ h¹ thÊp biªn ®é sãng qua ®iÖn ¸p ®Õn trÞ sè an toµn cho c¸ch ®iÖn cÇn ®­îc b¶o vÖ (c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p vµ c¸c thiÕt bÞ kh¸c ®Æt trong tr¹m). ThiÕt bÞ chèng sÐt chñ yÕu cho tr¹m biÕn ¸p lµ chèng sÐt van (CSV) kÕt hîp víi chèng sÐt èng (CSO) vµ khe hë phãng ®iÖn. Khe hë phãng ®iÖn lµ thiÕt bÞ chèng sÐt ®¬n gi¶n nhÊt gåm hai ®iÖn cùc, trong ®ã mét ®iÖn cùc mèi víi m¹ch ®iÖn cßn ®iÖn cùc kia nèi ®Êt. Khi lµm viÖc b×nh th­êng khe hë c¸ch li nh÷ng phÇn tö mang ®iÖn víi ®Êt. Khi cã sãng qu¸ ®iÖn ¸p ch¹y trªn ®­êng d©y, khe hë phãng ®iÖn vµ truyÒn xuèng ®Êt. ¦u ®iÓm cña lo¹i thiÕt bÞ nµy lµ ®¬n gi¶n, rÎ tiÒn. Song v× nã kh«ng cã bé phËn dËp hå quang nªn khi nã lµm viÖc b¶o vÖ r¬le cã thÓ sÏ c¾t m¹ch ®iÖn. V× vËy khe hë phãng ®iÖn th­êng chØ lµm b¶o vÖ phô (b¶o vÖ m¸y biÕn ¸p) còng nh­ lµm mét bé phËn trong c¸c lo¹i chèng sÐt kh¸c. Chèng sÐt èng gåm 2 khe hë phãng diÖn S1, S2. Trong ®ã khe hë phãng ®iÖn ®­îc ®Æt trong èng lµm b»ng vËt liÖu sinh khÝ. Khi cã sãng qu¸ ®iÖn ¸p S1 vµ S2 ®Òu phãng ®iÖn. D­íi t¸c dông cña hå quang, chÊt sinh khÝ ph¸t nãng vµ s¶n sinh ra nhiÒu khÝ lµm cho ¸p suÊt trong èng t¨ng tíi hµng chôc atm vµ thæi t¾t hå quang. Kh¶ n¨ng dËp hå quang cña CSO rÊt h¹n chÕ, øng víi mét trÞ sè dßng ®iÖn giíi h¹n nhÊt ®Þnh, nÕu dßng ®iÖn lín, hå quang kh«ng bÞ dËp ¾t g©y ng¾n m¹ch t¹m thêi lµm cho b¶o vÖ r¬le cã thÓ c¾t m¹ch ®iÖn. CSO chñ yÕu dïng ®Ó b¶o vÖ chèng sÐt cho c¸c ®­êng d©y kh«ng treo c¸c ®­êng d©y chèng sÐt còng nh­ lµm phÇn tö phô trong c¸c s¬ ®å b¶o vÖ biÕn ¸p. Chèng sÐt van gåm cã 2 phÇn tö chÝnh lµ khe hë phãng ®iÖn vµ ®iÖn trë lµm viÖc. Khe hë lµm viÖc cña CSV lµ mét chuçi c¸c khe hë lµm nhiÖm vô nh­ ®· xÐt ë trªn. §iÖn trë lµm viÖc lµ ®iÖn trë phi tuyÕn cã t¸c dông h¹n chÕ dßng ®iÖn kÕ tôc (dßng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt) qua CSV khi sãng qu¸ ®iÖn ¸p chäc thñng c¸c khe hë phãng ®iÖn. Dßng diÖn nµy ®­îc duy tr× bëi ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¹ng ®iÖn. CÇn h¹n chÕ dßng ®iÖn kÕ tôc ®Ó dËp t¾t hå quang trong khe hë phãng ®iÖn sau khi chèng sÐt van lµm viÖc. NÕu t¨ng ®iÖn trë lµm viÖc sÏ lµm cho dßng kÕ tôc gi¶m xuèng. Nh­ng cÇn chó ý lµ khi sãng qu¸ ®iÖn ¸p t¸c dông lªn CSV, dßng xung kÝch cã thÓ ®¹t tíi vµi ngµn ampe ®i qua ®iÖn trë lµm viÖc, t¹o nªn trªn ®iÖn trë ®ã mét ®iÖn ¸p xung kÝch gäi lµ ®iÖn ¸p d­ cña CSV. §Ó b¶o vÖ c¸ch ®iÖn ph¶i gi¶m ®iÖn ®iÖn d­, nªn cÇn ph¶i gi¶m ®iÖn trë lµm viÖc. TrÞ sè cña ®iÖn trë lµm viÖc ph¶i tháa m·n hai yªu cÇu: cÇn ph¶i cã trÞ sè lín ®Ó h¹n chÕ dßng kÕ tôc vµ l¹i cÇn cã trÞ sè nhá ®Ó h¹n chÕ ®iÖn ¸p d­. ChÊt vilÝt tháa m·n ®­îc hai yªu cÇu nµy nªn nã ®­îc chän lµm ®iÖn trë cña CSV. §iÖn trë cña nã gi¶m khi t¨ng ®iÖn ¸p ®Æt vµo vµ ®iÖn trë cña nã t¨ng khi ®iÖn ¸p gi¶m xuèng b»ng ®iÖn ¸p cña m¹ng. B¶o vÖ chèng sãng qu¸ ®iÖn ¸p truyÒn tõ ®­êng d©y biÕn ¸p ®¹t ®­îc b»ng c¸ch ®Æt CSV vµ c¸c biÖn ph¸p b¶o vÖ ®­êng d©y gÇn tr¹m. §o¹n trÇn tr¹m tõ 1 - 2km ®­îc b¶o vÖ b»ng d©y chèng sÐt ®Ó ng¨n ngõa sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo ®­êng d©y. Nh»m h¹n chÕ biªn ®é sãng sÐt CSO1 ®­îc ®Æt ë ®Çu ®o¹n d©y. NÕu ®­êng d©y ®­îc b¶o vÖ b»ng d©y chèng sÐt toµn tuyÕn th× kh«ng cÇn ®Æt CSO1. CSO2 dïng ®Ó b¶o vÖ m¸y c¾t khi nã ë vÞ trÝ c¾t. Víi tr¹m 3 - 10 KV ®­îc b¶o vÖ theo s¬ ®å ®¬n gi¶n h¬n, kh«ng cÇn ®Æt d©y chèng sÐ ë gÇn tr¹m mµ chØ cÇn ®Æt CSO ë c¸ch tr¹m kho¶ng 200m, trªn thanh gãp cña tr¹m hay s¸t m¸y biÕn ¸p ®Æt CSV. §Ó b¶o vÖ chèng qu¸ ®iÖn ¸p cho tr¹m cÇn ph¶i phèi hîp c¸ch ®iÖn cña tr¹m biÕn ¸p. Nèi ®Êt cho tr¹m cÇn ®¶m b¶o quy ®Þnh sau: Víi tr¹m cã c«ng suÊt bÐ (< 100 KVA) ®iÖn trë nèi ®Êt cho phÐp lµ 10W Víi tr¹m cã trung tÝnh c¸ch ®iÖn, U < 110 KV ®iÖn trë nèi ®Êt cho phÐp lµ 4W. Víi tr¹m cã trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt ®iÖn ¸p tõ 110KV trë lªn th× ®iÖn trë nèi ®Êt cho phÐp lµ 0,5W.