Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
63
CHƯƠNG 5
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN

Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm điện như máy phát, máy
biến áp, máy bù cùng các khí cụ điện như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện
được nối với nhau bằng thanh dẫn , thanh góp và cáp điện.
Để nối từ đầu cực máy phát đến gian máy ta dùng thanh dẫn cứng. Thanh
dẫn cứng khi dòng điện nhỏ thường dùng thanh hình chữ nh
ật còn khi có dòng
điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ 2 hay 3 thanh hình chữ nhật đơn, còn khi có
dòng > 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng ( Để giảm hiệu ứng mặt ngoài và
hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát chúng).
Tất cả các dây dẫn từ máy biến áp lên thanh góp 220 KV và 110 KV ta
dùng dây dẫn mềm. Nó là dây xoắn đồng hay nhôm lõi thép. Khi dùng 1 sợi dây
không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm các dây dẫn mềm.

I.CHỌN THANH DẪN CỨNG

a. Chọn thiết bị theo dòng cho phép lâu dài
• Dòng cho phép lâu dài của thanh dẫn I
cp
phải lớn hơn dòng cưỡng bức qua
nó
I
cb

≤
I

r = 10 cm
Tiết diện 1 cực là: 1370 mm
2

h
1
h
x x
y
0
y
0
r
c
y

y

b
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
64

Mô men trở kháng:
W
xx
= 50 cm
3

W


⇒
K
hc
=
MTcp
xqcp
θθ
θθ
−
−
=
88,0
2570
3570
=
−
−

Vậy dòng cho phép hiệu chỉnh theo nhiệt độ
I
hc cp
= k
hc
.I
cp
= 0,88.5500 = 4840 A > I
cb
= 4,335 KA thoả mãn điều kiện


= 1,76 .10
-8
.
2
.
xk
i
a
L
( Kg )
I
xk
: Dòng ngắn mạch xung kích
L : Khoảng cách giữa 2 sứ liền nhau
A : Khoảng cách giữa các pha
ở cấp điện áp U = 10,5 KV lấy L = 180 cm, a= 45 cm

⇒
F
tt
= 1,76.10
-8
.
)(97,488)10.34,83.(
45
180
23
Kg=

Mô men uốn M

22
/1400/0146,88 cmKgcmKg
cptt
=<=
σσ

• Khoảng cách giữa các miếng đệm (L
2
)
Lực điện động do ngắn mạch trong cùng 1 pha gây ra trên 1 đơn vị độ
dài:
f
2
= 1,68.10
-8
.
hdm
kI
h
l

2"

K
hd
: Hai thanh hàn chặt vào nhau; K
hd
= 1
h : Bề rộng của hình máng; h =17,5 cm

So sánh L
max
= 269 cm với khoảng cách L = 180 cm ta thấy giữa 2 sứ đỡ
không phải đặt thêm miếng đệm mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động khi có
ngắn mạch.

II.CHỌN THANH DẪN MỀM
1.Chọn dây dẫn từ máy biến áp tự ngẫu lên thanh góp 220KV.
• Điều kiện
I
cp

≥
I
lvcb

I
lvcb
=
KA
U
S
HT
38,0
220.3
35,145
.3
max

Dây dẫn đặt trên mặt phẳng nằm ngang ta có
U
vq
=.84.m.r.lg
r
a
(KV)
m : Hệ số xét tới bề mặt nhẵn của dây dẫn m= 0,85
r : Bán kính ngoài của dây dẫn r = 29,2/2=14,6 mm = 1,46cm
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
66
a : Khoảng cách giữa các trục dây dẫn a = 500 cm

⇒
U
vq
= 84.0,85.1,46.log
KV2,264
46,1
500
=

U
vq
> U
đm
= 220 KV
⇒
Điều kiện vầng quang thoả mãn

: Giá trị hiệu dụng tức thời dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ
i
KCKt
: Giá trị tức thời dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ
I
t
2
=
22
KCKtCKt
iI +

B
N
=
∫
t
t
dtI
0
2
.
=
∫
t
t
CK
dtI
0
2

điểm khác nhau 0; 0,1; 0,2 s là các giá trị I
0
; I
0,1
; I
0,2
đến thời điểm t.
Biểu diễn trên đồ thị ta có diện tích giới hạn của đường cong này với các
trục toạ độ chính là B
NCK
. Một cách gần đúng diện tích này có thể xác định theo
đường bậc thang hoá
I
tbi
2
=
t
II
ii
Δ
+
−
.
2
22
1

B
NCK
=

HT
S
S

E
1234
E
HT
X
1
X
16
0,078
0,116
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
67
= 0,078.
34,2
100
3000
=

Tra đường cong tính toán ta có
I
0
= 0,425 I
0,1
= 0,41 I
0,2

= X
16
.
cb
dmMF
S
S
∑
4
1
= 0,116.
348,0
100
300
=

Tra đường cong tính toán ta có
I
0
= 2,9 I
0,1
= 2,45 I
0,2
= 2,2
Chuyển sang đơn vị có tên
I
0
= 2,9.
KA18,2
230.3

Bình phương các trị số dòng điện có tên
I
0
2
N1
= 28,9 KA
2
I
0,1
2
N1
= 24,5 KA
2
I
0
2
,2N1
= 21,7 KA
2

Tìm các trị số trung bình bình phương
I
tb1
2
=
=
+
2
2
1,0

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
68
B
NCK
=
∑
Δ
4
1
2
.
itbi
tI

= (26,7 + 23,1).10
6
.0,1 = 4,98.10
6
A
2
.S
 Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần không chu kỳ
B
NKCK
= I
”
.T
a


6
A
2
s
Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn phải có tiết diện nhỏ nhất là:
S
min
=
C
B
N
với dây nhôm lõi thép thì C = 88 As
1/2
/mm
2
ta có:
S
min
=
2
6
8,28
88
10.43,6
mm=

Mà ta đã chọn dây AC-240
⇒
thoả mãn điều kiện: S
chọn


hc
cb
K
I
=
KA53,0
78,0
413,0
=

• Tra sách “ Thiết kế nhà máy điện ” chọn dây AC-240 có I
cp
= 610 A có
đường kính dây dẫn là 21,6 mm
• Hiệu chỉnh dòng điện theo nhiệt độ môi trường với K
hc
= 0,78
I
cp
hc
= 0,78.610 = 475,8 A
I
cp
hc
> I
cb
= 0,413 KA

⇒


 Như vậy U
vq
= 202,7 > U
đm
= 110 KV
⇒
Điều kiện vầng quang thoả mãn
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
69

c.Điều kiện ổn định nhiệt
Hoàn toàn tương tự như cấp điện áp 220 KV ta sẽ tính dòng ngắn mạch tại
N2 ở các thời điểm t=0; 0,1; 0,2
I
tbi
2
=
t
II
ii
Δ
+
−
.
2
22
1


17
.
cb
HT
S
S
= 0,114.
KA42,3
100
3000
=

Ta cos X
tt
> 3 nên không tra đường cong tính toán mà tính
I
0
= I
0,1
= I
0,2
= I” =
KA39,45,0.
114,0
1
= * Nhánh máy phát điện
X

0,1
= 5,2.
KA83,7
115.3
300
=

I
0,2
= 4,3.
KA48,6
115.3
300
=

 Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N2 do hệ thống và nhà máy cung cấp
I
0N2
= 4,39 + 10,5 = 14,89 KA
I
0,1N2
= 4,39 + 7,83 = 12,22 KA
I
0,2N2
= 4,39 + 6,48 = 10,87 KA
E
1234
E
HT
X

I
tb1
2
=
=
+
2
2
1,0
2
0
II
2
5,185
2
3,1497,221
KA=
+

I
tb2
2
=
=
+
2
2
2,0
2
1,0

NKCK
= I
”
.T
a

= T
a
: Hằng số thời gian tương đương của lưới. Đối với lưới có U
≥
1000V có thể lấy T
a
= 0,05s

⇒
B
NKCK
= 0,05.14,39.10
6
= 10,35.10
6
A
2
s
 Vậy ta có xung lượng nhiệt toàn phần
B
N
= B
NCK
+ B

10.27,42
mm=

Mà ta đã chọn dây AC-240
⇒
thoả mãn điều kiện: S
chọn
> S
min
= 73,88 mm
23.Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn
• Loại sứ trong nhà
• U
đm Sứ

≥
U
đm mang
= 10KV
Tra bảng chọn loại sứ đỡ 0
Φ
-10-4250KBY3 có
U
đm
= 10KV
F
ph

ph
= F
’
tt
được xác định F
’
tt
= F
tt
.
H
H'

= F
tt
= 488,97 Kg đã tính ở trên
= h = 12,5 cm ( Chiều cao thanh dẫn )
 Vậy H
’
= H +
2
h
= 23,5 +
cm75,29
2
5,12
=

F
’

• Phụ
tải cấp điện áp 10,5 KV gồm :
= 2 đường dây cáp kép P = 2,5 MW Cosϕ = 0,85
S =
ϕ
Cos
P
=
MVA9,2
85,0
5,2
=

= 2 đường dây cáp đơn P = 2 MVA Cosϕ = 0,85
S =
ϕ
Cos
P
=
MVA35,2
85,0
2
=

• Tiết diện cáp được chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế J
kt

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
72

7,5771
41,9
4.8,42.4,66.6,54.88.4,6
.365365.
.
max
24
0
=
++++
=
∑

Tra bảng có T
max
= 5771,7 h ta chọn cáp lõi nhôm cách điện bằng giấy tẩm
dầu đặt trong đất có J
kt
= 1,3A/mm
2

Tiết diện cáp trong trường hợp này
S
cáp
=
3,1
129
= 99mm
2


θθ
θθ
−
−
cp
cpcp
θ
: Nhiệt độ phát nóng cho phép cáp
cp
θ
= 60
0
C

'
0
θ
: Nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp
'
0
θ
= 25
0
C

0
θ

* Chọn tiết diện cáp kép có S= 2,9 MVA
= Dòng điện làm việc bình thường qua mỗi cáp
I
lvbt
=
A
U
S
dm
08,0
5,10.3.2
9,2
.3.2
==

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
73
Có J
kt
= 1,3A/mm
2

Tiết diện cáp được chọn
S
cáp
=
kt
lvbt
J

K
2
= 0,9 ( Với 2 cáp đặt song song )

⇒
0,88.0,9.165 = 130 A > 80 A = I
lvbt

Vậy điều kiện phát nóng lâu dài thoả mãn

• Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng khi cưỡng bức :
I
cb
=
dm
U
S
.3
= 0,16 A
Theo quy trình thiết bị điện các cáp có cách điện bằng giấy tẩm dầu điện áp
không quá 10 KV trong điều kiện làm việc bình thường dòng điện qua chúng
không vượt quá 80% dòng cho phép đã hiệu chỉnh thì khi sự cố cho phép quá tải
30% trong thời gian không quá 5 ngày đêm .
Vậy ta có
1,3. 0,88. 0,9. 165 = 169 A > I
cb
= 160 A
⇒
Điều kiện phát nóng khi
sự cố thoả mãn

theo yêu cầu đầu bài.
Kháng điện được chọn theo điều kiện
U
đm K

≥
U
mạng
= 10,5 KV
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
74
I
đm

≥
I
cb

S -
2
1
∑
S
đơn
Ta có:
B
2

2 kép
2,9 MVA =

B
1
B
2=

B
1
1 đơn
2,35 MVA
1 đơn
2,35 MVA

K
U
S
.3
max
=
KA52,0
5,10.3
41,9
=

=Tra bảng ta chọn kháng đơn PbA-10-600 có dòng điện I
đmK
= 600A

* Xác định X
K
% của kháng Trong chương 5 tính ngắn mạch ta đã tính được dòng ngắn mạch tại điểm
N5
I
N5
”
= 60,94 KA
Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N5 là:

100
.5,2.07,0
= 0,16
Dòng ổn định nhiệt của cáp 1 là
I
nhS1
=
1
11
.
t
CS

S
1
: Tiết diện cáp 70 mm
2

C
1
: Hệ số cáp nhôm C= 85As
1/2
/mm
2

t
1
: Thời gian cắt của máy cắt 1
t
cắt MC1

N
6
N
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
76
I
nhS2
=
2
22
.
t
CS
=
KA0797,5
7,0
85.50
=

Ta phải chọn được kháng có X
K
% sao cho hạn chế được dòng ngắn mạch nhỏ
hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt đã chọn đồng thời đảm bảo ổn
định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn:
I
N7
”


=

Tra bảng chọn máy cắt 8DA10 có:
U
đm
= 12KV I
đm
= 3150 A I
cắt đm
= 40 KA

⇒
I
N6
”

≤
( 40 KA; 5,673 KA )
I
N7
”

≤
( 20 KA; 5,0797 KA )
Vậy ta chọn kháng có X
K
% sao cho ngắn mạch tại N7 thì có dòng ngắn
mạch I
N7
”

K
=
∑
X
- X
HT
- X
C1

= 1,08 - 0,09 - 0,16 = 0,83
Nên
⇒
X
K
% = X
K
.
05,9100.
5,5
6,0
.83,0100. ==
cb
Kdm
I
I Vậy ta chọn kháng đơn dây nhôm PbA-10-600-10
X
K

KHT
cb
46,5
917,009,0
5,5
=
+
=
+
⇒
Thoả mãn điều kiện:
I
”
N6

≤
I
cắt đm1
= 40KA
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
77
I
”
N6

≤
I
nhS1
= 5,673KA

nhS2
= 5,0797KA

Kết luận: Vậy kháng đã chọn đảm bảo yêu cầu

7.Chọn máy biến áp và máy biến dòng.
a.Chọn máy biến điện áp BU
 Chọn BU cho cấp điện áp 10,5 KV
= Sơ đồ nối dây và kiểu nối BU phải chọn phù hợp với nhiệm vụ của nó. Để
cấp cho công tơ ta dùng hai BU một pha nối hình V/V _ để kiểm tra cách điện
trên thanh góp 10,5 KV ta dùng loại máy biến đi
ện áp 3 pha 5 trụ λ/ λ
0
/Δ
Điều kiện U
đm BU
= U
mạng

= Cấp chính xác: chọn phù hợp với nhiệm vụ của BU
= Công suất định mức tổng phụ tải nối vào biến điện áp S
2
bé hơn hay bằng
công suất định mức của biến điện áp với cấp chính xác đã chọn.
S
2
≤ S
đm BU
78
Oát kế 341 1,8 1,8
Oát kế phản kháng 342/1 1,8 1,8
Oát kế tự ghi -33 8,3 8,3
Tần số kế -340 6,5
Công tơ -670 0,66 1,62 0,66 1,62
Công tơ phản kháng WT_672 0,66 1,62 0,66 1,62
Cộng 20,4 3,24 19,72 3,24

Biến điện áp AB
S
2
=
22
24,34,20 +
= 20,7 (VA)
Cos ϕ =
7,20
4,20
= 0,98
Biến điện áp BC
S
2
=
22
24,372,19 +
= 19,9 (VA)
Cosϕ =
9,19
72,19

= 0,199 A
Để đơn giản ta coi I
a
= I
c
= 0,2 A; Cosϕ
ab
= Cosϕ
bc
= 1
Như vậy dòng I
b
=
3
I
a
=
3
x 0,2 = 0,34 A
Điện áp giảm trong dây a và b bằng
ΔU = (I
a
+ I
b
)r = (I
a
+I
b
)
S

2

 Chọn

BU cho cấp điện áp 110 và 220 KV
Phụ tải phía thứ cấp của BU phía 110 và 220 KV thường là các cuộn dây điện
áp của các dây đồng hồ vôn mét có tổng trở tương đối lớn nên công suất thường
nhỏ, không cần tính toán phụ tải ⇒ dây dẫn thường chọn sao cho đảm bảo độ
bền cơ học.
Nhiệm vụ chính là để kiểm tra cách điện và đo lường điện áp nên thường
ch
ọn 3 BU một pha đấu λ
0
/ λ
0
/Δ
Căn cứ vào các nhận xét trên ta chọn BU: Loại BU Cấp
điện
áp KV
Điện áp mức (KV) Công suất
theo
CCS
Công suất
max VA

• Sơ đồ nối dây và kiểu máy: Sơ đồ nối dây tuỳ thuộc vào nhiệm vụ của biến
dòng. Kiểu biến dòng phụ thuộc vào vị trí đặt BI.
• Điện áp định mức U
đmBI
≥ U
mạng

• Dòng điện định mức U
đmBI
≥ U
cb

• Cấp chính xác chọn phù hợp với yêu cầu của dụng cụ đo
• Phụ tải thứ cấp tương ứng với mỗi cấp chính xác biến dòng có một phụ tải
định mức.
Z
2
= Z
dc
+ Z
dd
≤ Z
đmBI

Trong đó
Z
dc
: tổng phụ tải các dụng cụ đo
Z
dd

A
= 26 (VA)
= Pha B: S
B
= 6 (VA)
= Pha C: S
C
= 26 (VA)
Như vậy phụ tải lớn nhất là ở pha A và C
=Điện áp định mức của BI U
đmBI
≥ U
F
= 10,5 KV
= Dòng định mức của BI I
đmBI
≥ I
cb
= 3,6 KA
= Cấp chính xác 0,5 (vì trong mạch có công tơ)
Căn cứ vào các tính toán trên ta chọn BI như sau loại TWA_20_1 có các thông
số
U
đm
= 20 KV Z
2đm
= 1,2 Ω
I
đm sơ
= 4000 A Cấp chính xác 0,5

dc
+ Z
dd
≤ Z
đmBI

⇒ Z
dd
= Z
đmBI
– Z
dc
≈ r
dd
=
S
SL

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện
Nguyễn Thị Tuyết H7B – HTĐ
81
S ≥
044,12,1
0175,040
−
×
=
−
dcdmBI
ZZ

= 0,38 KA
Vậy chọn loại BI có thông số sau:
Thô
ng
số
U
đm
Loại BI U
đm
KV
Bội số
ổn định
động
Bội số
ổn định
nhiệt
I
đm

(A)
Cấ
p
C
X
Ph
ụ
tải

W
Wh
WARh
A
B
C

a
b
c
V f
U
dmMF
=10,5KV
2xHOM-10
T
Π
Wд