Tính toán ngắn mạch, kiểm tra sụt áp mạng điện nhà máy

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH, KIỂM TRA SỤT ÁP MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY 5.1 Tính toán ngắn mạch: Mục đích của tính toán ngắn mạch là để xác định khả năng cắt của thiết bị bảo vệ,kiểm tra ổn định nhiệt của dây,kiểm tra độ nhạy của thiết bị bảo vệ,kiểm tra độ bền điện động. Ta dùng phần mềm tính cho một vài vị trí, và dùng lý thuyết kiểm tra lại các vị trí ngắn mạch do chương trình đã tính. Nếu kết quả tương đương nhau, lúc đó sẽ dùng phần mềm tính cho toàn bộ các vị trí ngắn mạch còn lại. 5.1.1 Dùng phần mềm Ecodial: Vào màn hình làm việc mở File “Mạch nguồn” đã tính toán phụ tải tổng. Hình 5.1 Chọn biểu tượng để tính toán phụ tải tổng . Màn hình sẽ xuất hiện hộp thoại sau Hình 5.2 Để kiểm tra ngắn mạch tại tủ phân phối ta nhấp chuột vào TU PHAN PHOI Hình 5.3 : Kết quả thanh góp tủ phân phối Nhấp chuột vào và kéo thanh trượt ta sẽ thấy kết quả Giá trị I(3)N tại tủ phân phối là : I(3)N TPP = 33.89 (kA) Tương tự như kiểm tra ngắn mạch 3 pha ở tủ phân phối . ta tìm được ngắn mạch 3 pha tại tủ động lực 1 và ở máy 9H Ngắn mạch 3 pha ở tủ động lực 1 I(3)N TĐL1 = 12.27 (kA) Ngắn mạch 3 pha ở máy 9H I(3)N Máy9H = 0.96 (kA) 5.1.2 Ta dùng lý thuyết để kiểm tra lại: Khi thiết bị được cung cấp từ những nguồn xoay chiều của máy phát điện, vấn đề khó khăn là đảm bảo sự hoạt động tốt của hệ thống bảo vệ với các nguồn khác nhau . Cốt lõi của vấn đề là sự khác nhau rất lớn giữa tổng trở của các nguồn . Tổng trở của máy phát lớn hơn nhiều tổng trở máy biến áp . Điều này dẫn đến sự khác nhau về giá trị của dòng điện sự cố . + Ngắn mạch 3 pha ở tủ phân phối Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha theo bảng [1,J1-7] Mục R (mΩ) X (mΩ) Z (mΩ) (kA) Máy phát Rmp Mạch 22.5*L/S 0.08*L Tổng R X Trong đó : S = 400 (mm) ( tiết diện dây ) L =50 (m) ( chiều dài dây ) Pn = 8000 (kVA) (công suất của 4 máy phát ) Un = 380 (V) (điện áp mạch ) Vn = 220 (V) (điện áp pha ) Rmp = 0 (Vì trở kháng máy phát nhỏ đáng kể so với cảm kháng nên có thể bỏ qua) Rm TPP : điện trở mạch tủ phân phối Xm TPP : điện kháng mạch tủ phân phối Ta có : = = = 5.41 (mΩ) Rm = = 0.93 (mΩ) Xm = = 1.33 (mΩ) Ứng dụng phương pháp trong bảng [1,J1-7] : R = Rmp + Rm TPP = 0 + 0.93 = 0.93 (mΩ) X = + Xm TPP = 5.41 + 1.33 = 6.74 (mΩ) Tổng trở mỗi pha : Z = = = 6.817 (mΩ) Dòng ngắn mạch 3 pha tại tủ phân phối (kA) = = = 33.94 (kA) Kết quả tính bằng phần mềm : I(3)N = 33.89(kA) Ta nhận thấy kết quả tính toán bằng tay gần bằng với kết quả tính theo chương trình . + Ngắn mạch 3 pha ở tủ động lực 1 Ta có : S = 50 (mm) ( tiết diện dây ) R0 = 0.387 (Ω/Km) L = 40 (m) ( chiều dài dây ) Rm TĐL1 : điện trở mạch tủ động lựuc 1 Xm TĐL1 : điện kháng mạch tủ động lực 1 Ta có : Rm TĐL1 = R0 *L = 15.48 (mΩ) Xm TĐL1 = 0.08*L = 0.08*40 = 3.2 (mΩ) Ứng dụng phương pháp trong bảng [1,J1-7] : R = Rmp + Rm TPP + Rm TĐL1 = 0 + 0.93+15.48 = 16.41 (mΩ) X = + Xm TPP + Xm TĐL1 = 5.41 + 1.33+ 3.2 = 9.94 (mΩ) Tổng trở mỗi pha : Z = = = 19.18 (mΩ) Dòng ngắn mạch 3 pha tại tủ động lực 1 = = = 12.04(kA) Kết quả tính bằng phần mềm : I(3)N = 12.04(KA) + Ngắn mạch 3 pha ở tủ máy 9H Ta có : S = 1.5 (mm) ( tiết diện dây ) R0 = 12.1 (Ω/Km) L = 19 (m) ( chiều dài dây ) Rm 9H : điện trở mạch máy 9H Xm 9H : điện kháng mạch máy 9H Ta có : Rm 9H = R0 *L = 12.1*19 = 229.9 (mΩ) Xm 9H = 0.08*L = 0.08*19 = 1.52 (mΩ) Ứng dụng phương pháp trong bảng [1,J1-7] : R = Rmp + Rm TPP + Rm TĐL1 + Rm 9H = 0 + 0.93+15.48 +229.9 = 246.31 (mΩ) X = + Xm TPP + Xm TĐL1 + Xm 9H = 5.41 + 1.33+ 3.2+1.52 = 11.46 (mΩ) Tổng trở mỗi pha : Z = = = 246.57 (mΩ) Dòng ngắn mạch 3 pha tại động cơ 9H = = = 0.94(kA) Kết quả tính bằng phần mềm : I(3)N = 0.96(KA) Ø Nhận xét: Từ việc so sánh các kết quả trên có thể thấy kết quả tính bằng lý thuyết và phần mềm gần giống nhau, do vậy ta dùng phần mềm Ecodial để tính toán ngắn mạch cho các phần còn lại của nhà máy.Kết quả cho trong bảng sau: Vị Trí Ngắn Mạch I(3)N (KA) Tủ phân phối 33.89 Tủ động lực 1 12.27 Tủ động lực 2 9.21 Tủ động lực 3 7.18 Tủ động lực 4 5.87 Tủ động lực 5 5.17 Tủ động lực 6 7.18 Máy 3A 23.35 Máy 3B 22.29 Máy 4A 18.57 Máy 4B 18.57 Máy 4C 19.17 Máy 7A 16.23 Máy 7B 16.23 Máy 7C 15.41 Máy 7D 15.41 Tủ chiếu sáng 27.11 Phụ tải phụ 27.11 Ngắn mạch ở động cơ : Đơn vị tính bằng (kA) STT Nhánh1 Nhánh2 Nhánh3 Nhánh4 Nhánh5 Nhánh6 Nhánh7 Nhánh8 TĐL1 3.08 2.35 1.90 1.59 1.37 1.20 1.07 0.96 TĐL2 2.81 2.19 1.79 1.51 1.31 1.16 1.04 0.94 TĐL3 2.58 2.05 1.70 1.45 1.26 1.12 1.00 0.91 TĐL4 2.39 1.92 1.61 1.38 1.21 1.61 1.47 1.35 TĐL5 2.63 2.39 2.72 2.54 2.39 2.26 TĐL6 4.80 3.92 5.2 Kiểm tra sụt áp : 5.2.1 Tổng quan : Trong tính toán cung cấp điện, tuy tổng trở các đường dây nhỏ nhưng không thể bỏ qua được. Khi mang tải luôn tồn tại sự sụt áp giữa đầu và cuối đường dây. Sự vận hành của các tải (động cơ, chiếu sáng …) phụ thuộc nhiều vào điện áp trên đầu vào của chúng và đòi hỏi giá trị điện áp gần với giá trị định mức. Do đó, sau khi chọn tiết diện dây dẫn phù hợp ta phải kiểm tra độ sụt áp để khi mang tải lớn nhất điện áp tại điểm cuối đường dây phải nằm trong phạm vi cho phép (Ucp) Độ sụt áp lớn nhất cho phép: do những yêu cầu vận hành, ảnh hưởng của điện áp đối với tuổi thọ các thiết bị nên theo qui định [1] + Đối với chiếu sáng ΔUcp 6%. + Đối với các thiết bị khác ΔUcp 5%. + Đối với trường hợp khởi động của động cơ thì ΔUcp 5%. ΔU = Với : Imm = 3*Iđm (đối với một thiết bị) = 3*Itt (đối với nhóm thiết bị) Trong chương này ta sẽ dùng lý thuyết để tính toán sụt áp cho một nhánh thiết bị bất kỳ của một TĐL, và so sánh với kết quả chạy bằng phần mềm, nếu hai kết quả tương đồng với nhau ta sẽ dùng phần mềm để tính cho những nhánh còn lại. 5.2.2 Áp dụng kiểm tra sụt áp cho nhà máy: Ø Tính toán bằng tay: + Máy phát (MP) - Thanh góp máy phát (TGMP) : L = 0.005 (Km) S = 500 (mm2) R0 = 0.0366 (Ω/Km) X0 = 0.085 (Ω/Km) P = 1461.15 (kW) cosj = 0.84 => tg = 0.646 Q = P * tg = 1461.15*0.83 = 943.81 (Kvar) Áp dụng biểu thức ( 4.2) kiểm tra sụt áp : ΔU1 = = = 0.44 (V) ΔU% = *100% = 0.12% + Thanh góp máy phát (TGMP) –Tủ phân phối (TPP): L = 0.05 (Km) S = 400 (mm2) R0 = 0.047 (Ω/Km) X0 = 0.085 (Ω/Km) P = 862.83 (kW) cosj = 0.77 => tg = 0.83 Q = P * tg = 862.83*0.83 = 714.965 (Kvar) Áp dụng biểu thức ( 4.2) kiểm tra sụt áp : ΔU2 = = = 4.44 (V) ΔU% = *100% = 1.17% + TPP – Tủ động lực(TĐL) 1 : L = 0.04 (Km) S = 50 (mm2) R0 = 0.727 (Ω/Km) X0 = 0.085 (Ω/Km) P = 66.41 (kW) cosj = 0.9 => tg = 0.48 Q = P * tg = 66.41*0.48 = 32.163 (Kvar) Áp dụng biểu thức ( 4.2) để kiểm tra sụt áp : ΔU3 = = = 5.37 (V) ΔU% = *100% = 1.413% + TĐL1 – Máy 9H : L = 0.019 (Km) S = 1.5 (mm2) R0 = 12.1 (Ω/Km) X0 = 0.085 (Ω/Km) P = 4.88(kW) cosj = 0.9 => tg = 0.48 Q = P * tg = 4.88*0.48 = 2.363 (Kvar) Áp dụng biểu thức ( 4.2) kiểm tra sụt áp : ΔU4 = = = 2.96 (V) ΔU% = *100% = 0.78% ΔUΣ = ΔU1 + ΔU2 + ΔU3 + ΔU4 = 0.44+4.44+5.37+2.96 = 13.21 (V) ΔUcp = 5% Uđm = 5% . 380 = 19(V) Vậy : Sụt áp ở máy 9H là ΔU% = *100% = 3.48% Ta thấy ΔUΣ ΔUcp , thỏa biểu thức (4.1), do vậy ta sẽ dùng phần mềm Ecodial để tính toán chọn dây dẫn cho những phần còn lại của nhà máy.Kết quả cho trong bảng sau: Ø Tính toán bằng phần mềm Ecodial: Vào chương trình Ecodial , ta chọn file TĐL1 . Sau khi đã kết nối với file Eco .Chọn biểu tượng để tính toán phụ tải tổng . Màn hình sẽ xuất hiện hộp thoại sau Hình 5.4 Nhấp chuột vào MACH 1.5 . Màn hình sẽ xuất hiện . Hình 5.5 Nhấp chuột vào và kéo thanh trượt ta sẽ thấy kết quả Sụt áp ở máy 9H là ΔU% = 3.547 % Ø Nhận xét: Ta thấy hai kết quả tính toán trên là gần bằng nhau, do vậy ta sẽ dùng phần mềm Ecodial để tính toán sụt áp cho những nhánh còn phụ tải lại của nhà máy.Kết quả độ sụt áp phần trăm cho trong bảng sau: BẢNG SỤT ÁP STT Nhánh 1 Nhánh 2 Nhánh 3 Nhánh 4 Nhánh 5 Nhánh 6 Nhánh 7 Nhánh 8 TĐL1 3.185 3.285 3.385 3.486 3.547 3.686 3.787 3.887 TĐL2 3.633 3.734 3.834 3.935 4.035 4.135 4.236 4.336 TĐL3 4.082 4.183 4.283 4.383 4.484 4.584 4.684 4.785 TĐL4 4.531 4.631 4.732 4.832 4.932 4.732 4.793 4.853 TĐL5 4.758 4.810 4.742 4.777 4.812 4.846 TĐL6 3.98 4.323 Máy 3A 2.544 Máy 3B 2.643 Máy 4A 2.764 Máy 4B 2.764 Máy 4C 2.694 Máy 7A 3.199 Máy 7B 3.199 Máy 7C 3.308 Máy 7D 3.308 Tủ chiếu sáng 2.073 Phụ tải phụ 2.104