0.13 Kháng điện

Kháng điện

Khái niệm chung

Khái niệm

Kháng điện là một cuộn dây điện cảm có điện kháng không đổi (không có lõi thép L>>R), dùng để hạn chế dòng ngắn mạch đồng thời duy trì một trị số điện áp ở mức nhất định khi có sự cố ngắn mạch xảy ra.

Tham số cơ bản của điện kháng được tính là XK% tương ứng điện áp với $\mathrm{\Delta U}$ % (bỏ qua điện áp trên điện trở), sụt áp pha: ${\mathrm{\Delta U}}_{\text{ph}}=X_K\text{.}{I}_{\text{âm}}[V]\text{.}$

Kháng điện được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và XK%, kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt.

Yêu cầu của kháng điện

a) Quá điện áp không được phát sinh đánh thủng cách điện giữa các vòng dây và cách điện đối với đất. Không được phát sinh phóng điện cục bộ trên bề mặt của kháng điện.

b) Kháng điện phải có đủ độ bền nhiệt và điện động.

c) Tổn hao công suất trong kháng điện phải ít nhất (tổn hao không được gây phát nóng kháng điện quá mức cho phép).

Lựa chọn và kiểm tra kháng điện

Lựa chọn kháng điện

Lựa chọn kháng điện theo điện áp, dòng điện và giá trị XK% cần phối hợp với máy ngắt điện đã đặt trong mạch của nó, có nghĩa là xuất phát từ điều kiện ngắn mạch sau kháng điện, dòng siêu quá độ không vượt quá dòng điện cắt định mức của máy ngắt điện.

Ví dụ hình 13-1: ngắn mạch tại điểm N, điện kháng tổng của hệ thống từ nguồn đến nơi sự cố tại N là:

$\begin{array}{}{X}_{\sum =X_{\text{HT}}+X_K=\frac{I_{\text{cb}}}{I_{\text{càõtMCÂ}}}}\\ \end{array}$ (13.1)

- Icb: Dòng điện cơ bản.

- XHT: Điện kháng hệ thống tính đến thanh cái trước kháng điện.

- XK: Điện kháng của kháng điện cần tìm. XK tính theo % ứng với điều kiện dòng, áp định mức như sau:

$\begin{array}{}\sum -X_{\text{HT}}\\ X_{}\\ \\ \frac{I_{\text{âmK}}\text{.}{U}_{\text{âmmaûng}}}{I_{\text{c b}}\text{.}{U}_{\text{âmK}}}\\ X_{K_{\text{Htt}}}=\\ \end{array}$ (13.2)

Trong đó: IđmK: dòng định mức của kháng điện

UđmK: điện áp định mức của kháng điện.

Uđmmang: điện áp trung bình định mức nơi đặt kháng điện.

Từ (13-2) ta tra bảng có sẵn chọn XKXKtt.

Chú ý: nếu biết tiết diện cáp nhỏ nhất sau kháng điện thì khi tính XK% cũng tiến hành tương tự như trên. Nhớ rằng lúc xác định X đáng lẽ dùng dòng cắt định mức IcắtMCĐ công thức (13-1) thì phải thay bằng dòng ổn định nhiệt của cáp tương ứng Iôđ .

I1 I1 a) I I2 I2 I I b) Hình 13-2: Kháng điện kép

1. Khi làm việc bình thường;
2. Khi ngắn mạch một đường dây

Kiểm tra kháng điện

Sau khi chọn kháng điện ta phải tính tổn hao điện áp trong tình trạng làm việc bình thường và điện áp dư trên thanh cái khi ngắn mạch sau kháng điện. Tổn thất điện áp trong tình trạng làm việc lâu dài đối với kháng điện đơn được xác định như sau:

${\mathrm{\Delta u}}_{\text{pha}}=I_{\text{lv}}\text{.}{X}_K\text{sin}\alpha \text{hay}\mathrm{\Delta u}=X_K\frac{I_{\text{lv}}}{I_{\text{âmK}}}\text{.}\text{sin}\varphi$ . Với: Ilv dòng làm việc của nhánh  coi như chỉ có điện kháng nên sin =1 ${\text{coï U}}_{\text{dæ}}=X_K\frac{I_N}{I_{\text{âmK}}}$ . Với IN: dòng ngắn mạch khi sự cố sau kháng điện. Nếu điện áp thấp hơn điện áp dư cho phép UdưCP bằng 0,6Uđm thì phải tính lại điện kháng của kháng điện như sau:

${\text{X*}}_{K(\text{âm})}=\frac{U_{\text{dæCP}}\text{.}{X}_{\text{HT}}\text{.}{I}_{\text{âmK}}\text{.}{U}_{\text{âmmaûng}}}{1-U_{\text{dæCP}}I_{\text{cb}}\text{.}{U}_{\text{âmK}}}$ (13.3)

Với:

XHT: tổng điện kháng tương đối cơ bản tính đến trước điểm mắc điện kháng.

Uđmmạ̣̣ng: điện áp định mức của cấp điện áp xảy ra ngắn mạch.

X*K(đm): điện kháng tương đối của kháng điện quy về điều kiện định mức.

Chuyển thành kháng điện phần trăm

$X_K={\text{X*}}_{K(\text{âm})}\text{.}\text{100}$

từ đây chọn điện kháng tiêu chuẩn.

+Kháng điện được xem là đảm bảo ổn định nếu thỏa mãn điều kiện:

Iôđđ IXK (13.4)

Với Iôđđ: dòng ổn định động (dòng lớn nhất có thể đi qua điện kháng mà không gây ra một sự biến dạng nào của cuộn dây).

+ Điều kiện ổn định nhiệt :

$I_{\text{äân}}\sqrt{t_{\text{äân}}}\ge I_{\infty }\text{.}\sqrt{t_{\text{gt}}}$ (13.5)

Mức ổn định nhiệt của kháng điện rất cao, việc kiểm tra ổn định nhiệt chỉ cần thiết với kháng điện nhỏ và thời gian tồn tại ngắn mạch lớn.

tgt: thời gian tồn tại ngắn mạch.

I: dòng ngắn mạch ổn định (xác lập).

Ngoài kháng điện đơn, kháng điện hai đầu còn có kháng điện kép ba đầu, ngoài thành phần điện cảm còn có hỗ cảm (khi làm việc bình thường hai cuộn cùng làm việc thì điện kháng kép nhỏ hơn nhiều kháng điện đơn đó là ưu việt hơn của kháng điện kép, ở chế độ ngắn mạch tác dụng hạn chế ngang nhau. Tuy nhiên kháng điện đơn rẻ hơn kháng điện kép, và thường dùng khi số đường dây ít hơn).