Đề tài Nhiệm vụ thiết kế Nhà máy nhiệt điện

nhiệm vụ thiết kế 1 - Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW Thời gian 0 - 8 8 - 11 11 - 20 20 - 24 P(%) 80 90 100 85 Hệ thống tự ding cực đại là 6%.với cosj = 0,85 2 - Phụ tải địa phương Uđm = 10 kV: Pmax = 16 MW; cosj = 0,86 Gồm : 3 đường dây kép ´ 3 MW x ……….km 4 đường dây đơn ´ 3 MW x ……… km Biến thiên phụ tải: Thời gian 0 – 7 7 - 12 12 - 18 18 - 24 P(%) 65 100 80 60 3 - Phụ tải điện áp trung 110 kV: Pmax = 170 MW; cosj = 0,88 Gồm 2 đường dây kép x 40 MW x ……….km 3 đường dây đơn ´ 35 MW x ……… km Biến thiên phụ tải: Thời gian 0 – 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24 P(%) 60 85 100 70 - Hệ thống : Uđm = 220 kV ; Sđm = 4100 MVA (khong kể mhà máy thiết kế) - Điện kháng ngắn mạch Xht = ……….(công suất ngắn mạch Sn = 4500MVA) - Dự trữ Sdt = 7% = 287 MVA Nhà máy thiết kế đượ kết nối với hệ thống bằng một đường dây kép dài 125km. lời nói đầu Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nước ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, nghành năng lượng Việt nam đã có những bước tiến vượt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây dựng thành công đường dây tải điện Bắc – Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống điện nước ta đã từng bước được cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản lượng cũng như chất lượng điện năng ngày càng được nâng cao. Do địa hình nước ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng các nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh tế cũng như kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu tư kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trước mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu tư ít hơn ,thời gian xây dựng nhanh hơn ... Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế – kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệ thống điện trước khi xâm nhập thực tế... Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn : PGS –TS Đào Quang Thạch đã hướng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này. Sinh viên Lương Văn Chiến CHƯƠNG I TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất Đất nước ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đường công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển đất nước. Số hộ dùng điện và lượng điện năng tiêu thụ không ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng. Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế người ta sử dụng các phương pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phương thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý. Trong nhiệm vụ thiết kế, người ta thường cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tương ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy. Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của chúng, loại truyền động đối với các máy bơm cung cấp.v..v...) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng điện năng phát ra. Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thường vẽ theo công suất biểu kiến S (MVA) để có được độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp thường khác nhau. Như vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày. 1.1 Chọn máy phát điện : Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW. - Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau : Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đối n v/ph S MVA P MW U KV cos j I KA X’’d X’d Xd TBf-100-2 3000 117,65 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79 1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất : Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có : R% (t) = ị P (t) = ; S (t) =. Trong đó : - S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t. - P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. - Cos j : là hệ số công suất phụ tải. 1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phương) : Uđm = 10 kV ; Pmax = 16 MW ; Cos j = 0,86 Gồm : 3 đường dây kép ´ 3 MW ´ ……. km ; 4 đường dây đơn ´ 2 MW ´ ……. km ; - Ta có bảng phụ tải : t(h) công suất 0 – 7 7 - 12 12 - 18 18 - 24 P % (t) 65 100 80 60 P (t) (MW) 10,4 16 12,8 9,6 S (t) (MVA) 12,1 18,6 14,88 11,16 S (MVA) 18,6 14,88 12,1 11,16 t(h) 0 7 12 18 24 2. Phụ tải điện áp trung : Uđm = 110 KV ; Pmax = 170 MW ; Cos j = 0,88 ; Gồm 2 đường dây kép x 40MVA x …….km 3 đường dây kép x 35MVA x …….km ; P (t) = ; S (t) = . - Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp : t (h) công suất 0 – 8 8 - 12 12 - 18 18 - 24 P % (t) 60 85 100 70 P (t) (MW) 102 144,5 170 119 S (t) (MVA) 115,91 164,2 193,18 135,23 - Đồ thị phụ tải trung áp : S (MVA) 193,18 164,2 115,91 135,23 t(h) 0 7 12 18 24 3. Phụ tải toàn nhà máy : PNMmax = ồ Pđm = n.PđmF = 4.100 = 400 (MW) . SNMmax = ồ Sđm = n.SđmF = 4.117,65 = 470,6 (MVA) . Cos j = 0,85. P (t) = ; S (t) = . - Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy : t (h) công suất 0 – 8 8 - 11 11 - 20 20 - 24 P % (t) 80 90 100 85 P (t) (MW) 320 360 400 340 S (t) (MVA) 376,47 423,53 470,6 400 - Đồ thị phụ tải toàn nhà máy : S (MVA) 470,6 423,53 376,47 400 t(h) 0 7 11 11 24 4. Công suất tự dùng : - Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau : S td (t) = a . S NMmax. ( 0,4 + 0,6.) ; - Trong đó : S td(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t. S NMmax : công suất đặt của toàn nhà máy. S NM(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t. : số phần trăm lượng điện tự dùng. S NMmax = 470,6 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : a = 6 % ; - Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau : t (h) công suất 0 – 8 8 – 11 11 - 20 20 - 24 S NM (t) 376,47 423,53 470,6 400 S td (t) 24,85 26,54 28,236 25,69 - Đồ thị phụ tải tự dùng : S (MVA) 28,236 26,54 24,85 25,69 t(h) 0 8 11 20 24 5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : - Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức : SNM(t) = Sđf (t) + ST (t) + Std (t) + SHT (t) - Công suất phát vào hệ thống : SHT (t) = SNM (t) – [Sđf (t) + ST (t) + Std (t)] - Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống : t (h) công suất 0 – 8 8 - 11 11 - 20 20 - 24 SNM(t) (MVA) 376,47 423,53 470,6 400 Sđf (t) (MVA) 12,1 18,6 14,88 11,16 ST (t) (MVA) 115,91 164,2 193,18 135,23 Std (t) (MVA) 24,85 26,54 28,236 25,69 SHT (t) (MVA) 223,61 214,19 234,3 227,92 Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau : S (MVA) 0 8 11 20 24 1.3 Nhận xét : - Nhà máy thiết kế có tổng công suất là : SNMđm = ồ Sđm = n.SđmF = 4.117,65 = 470,6 (MVA) - So với công suất hệ thống S HT = 4100 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 11,478 % công suất của hệ thống. - Công suất phát vào hệ thống: max = 234,3MVA từ :11 h - 20 h min = 214,19MVA từ : 8 h – 11 h - Phụ tải trung áp : + STmax = 193,18 MVA từ 11 h – 20 h chiếm 4,712 % công suất nhà máy. + STmax = 115,91 MVA từ 0 h – 8 h chiếm 2,83 % công suất nhà máy. - Nhà máy được thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp lên hệ thống 220 kV . Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất) - Phụ tải địa phương có : S đfmax= 18,6MVA Với: S đmF = 117,65 MVA. - Ta có : = = 0,158. Công suất địa phương cực đại (Sđfmax) chỉ bằng 15,8 % công suất định mức phát (SđmF). * Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nhiên liệu.....Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có. chương ii Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy 2.1 Đề xuất phương án : A. Sơ đồ nối điện chính : Thiết bị, MFĐ, MBA, ....được nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện chính. Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công suất phụ tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc vào khả năng đầu tư .... Sơ đồ phải thỏa mãn điều kiện : + Về kỹ thuật : đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu. Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. + Về kinh tế : Vốn đầu tư ít . Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa. Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phương pháp). Có khả năng phát triển về sau. Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, về số lượng và dung lượng của máy biến áp, về số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy biến áp v.v... - Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. - Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát – máy biến áp với công suất không quá 15 % công suất bộ. - Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ như vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. - Cả phía cao và trung áp đều có trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Từ đó ta đề xuất các phương án : B. Các phương án : 1. Phương án I : HT ST F4 F2 F1 F3 220 kV 110 kV + Ưu điểm : Giảm được tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi về mặt kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U ³ 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng như vận hành, độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo . + Nhược điểm : Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất. Nhưng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất không đáng kể, có thể bỏ qua. 2. Phương án II: HT F4 F2 F1 F3 ST 110 kV 220 kV + Ưu điểm : Về mặt công suất khắc phục được nhược điểm của phương án I, luôn luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy. Do đó, độ tin cậy cung cấp điện được nâng cao, cải thiện đáng kể. + Nhược điểm : Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa. Vốn đầu tư máy biến áp đắt hơn so với phương án một. HT 3. Phương án III: F2 F3 F4 F1 ST 110 kV 220 kV Nhận xét : Tất cả các bộ máy phát điện – máy biến áp đều nối vào thanh góp điện áp cao (220 kV) .Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang cho thanh góp điện áp trung. Khi xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại không đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải điện áp bên trung (110 kV). Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng như trong vận hành, sửa chữa. * Kết luận : So sánh 3 phương án : - Hai phương án đầu đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp và có cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vận hành. - Phương án III tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp ,cấu tạo phức tạp gây nhiều khó khăn trong vận hành và sửa chữa. Bên trung áp không có bộ máy phát - máy biến áp nên khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu liên lạc sẽ không cung cấp đủ cho phụ tải, không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. Do đó, ta thấy hai phương án I & II có nhiều ưu điểm hơn, đảm bảo độ an toàn , độ tin cậy, cung cấp điện ổn định , dễ vận hành ... nên ta chọn hai phương án này để so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phương án tối ưu. 2.2 Chọn máy biến áp : Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng. Trong hệ thống điện, tổng công suất các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 á 5 lần tổng công suất các máy phát điện. Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Điều đó có thể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp. Trong hệ thống điện người ta thường dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp, 2 cuộn dây và 3 cuộn dây. Các máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây và 3 cuộn dây được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện. Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thường dùng máy biến áp tự ngẫu. Loại MBA này có điểm ưu việt hơn MBA thường : giá thành chi phí vật liệu và tổn hao năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn so với MBA thường có cùng công suất. 110 kV 220 kV HT 2.2.1. Phương án I : F4 F3 F2 F1 - Sơ đồ nối dây : ST 1.Chọn máy biến áp cho phương án I : - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây : SđmB ³ SđmF = 117,65 (MVA). - Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu : SđmTN ³ .SđmF ; a : Hệ số có lợi ; ( ) - Ta có : SđmB = 235,3 (MVA). - Bảng tham số máy biến áp cho phương án I : Loại MBA Sđm MVA Uđm (KV) UN% DP0 DPN I0% C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H TДЦ 125 121 _ 10,5 _ 10,5 _ 100 _ 400 _ 0,5 ATДЦTH 250 230 121 11 11 32 20 120 520 _ _ 0,5 2. Phân phối công suất : các máy biến áp và các cuộn dây : + Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm : S BT = S đmF - .S tdmax = 117,65 - .28,236= 110,6 (MVA) + Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu : - Công suất truyền qua cuộn cao : S c(t) = .S HT(t) - Công suất truyền qua cuộn trung : S t(t) = .[S T(t) – 2.S BT] - Công suất truyền qua cuộn hạ : S h(t) = S T (t) + S c(t) - Sau khi tính toán ta có Bảng phân phối công suất : Loại MBA Cấp điện áp (kV) Công suất (MVA) Thời gian 0 - 8 8 –11 11 –20 20 –24 Tự ngẫu 220 Sc 111,805 107,1 117,15 113,96 110 St -52,645 -28,5 -14,01 -42,985 10,5 Sh 59,16 78,6 103,14 70,975 3. Kiểm tra quá tải : * Khi làm việc bình thường : Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường . F4 F3 HT * Khi sự cố : a. Sự cố một bộ máy phát – máy biến áp bên trung : ST = 193,18 110 kV 220 kV F2 F1 60,01 60,01 41,29 41,29 110,6 101,3 101,3 - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung : SBT = SđmF - Std = 117,65 - .28,236= 110,6 (MVA) + Điều kiện kiểm tra sự cố : 2aKqt .SđmTN ³ STmax- SBT ị SđmTN SđmTN = 58,98 (MVA) SđmTN = 250 (MVA) > 58,98 (MVA) thỏa mãn điều kiện sự cố . + Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố : - Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu: ST = .(STmax – SBT) = .(193,18–110,6) = 41,29 (MVA) - Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu : - Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu : - Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 234,3 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là : Sthiếu = Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (287 MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn . F4 F3 b. Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc (): ST = 193,18 92 - 28,02 110 kV 220 kV HT F2 F1 120,02 110,6 110,6 + Điều kiện kiểm tra sự cố : a.Kqt .SđmTN ³ STmax- 2.SBT ị SđmTN SđmTN = 250 (MVA) ị thỏa mãn điều kiện. + Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố : - Công suất truyền qua cuộn trung : (Công suất truyền từ bên trung áp (110 kV) sang nên mang dấu âm) - Công suất truyền qua cuộn hạ của MBA tự ngẫu : - Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu : - Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 234,3 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là : Sthiếu = - Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (287MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn . 2.2.2. Phương án II : - Sơ đồ nối dây : HT ST 110 kV 220 kV F4 F2 F1 F3 1. Chọn máy biến áp cho phương án II : - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung : SđmB ³ SđmF = 117,65 (MVA). - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên cao : SđmB ³ SđmF = 117,65 (MVA). - Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu : SđmB = 235,3 (MVA). - Bảng tham số máy biến áp cho phương án II : Loại MBA Sđm MVA Uđm (KV) UN% DP0 DPN I0% C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H TДЦ 125 121 _ 10,5 _ 10,5 _ 100 _ 400 _ 0,5 TДЦ 125 230 _ 10,5 _ 11 _ 115 _ 380 _ 0,5 ATДЦTH 250 230 121 11 11 32 20 120 520 _ _ 0,5 2. Tính dòng phân phối cho các máy biến áp và các cuộn dây : + Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm : SBC = S BT = S đmF - .S tdmax = 117,65 - .28,236= 110,6 (MVA) + Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu : - Công suất truyền qua cuộn cao : - Công suất truyền qua cuộn trung: - Công suất truyền qua cuộn hạ : Bảng phân phối công suất : Loại MBA Cấp điện áp (kV) Công suất (MVA) Thời gian 0 - 8 8 – 11 11- 20 20- 24 Tự ngẫu 220 SC 56,51 51,79 61,85 58,66 110 2,655 26,8 41,29 12,315 10,5 Sh 59,165 78,59 103,14 70,975 3. Kiểm tra quá tải: * Khi làm việc bình thường : HT Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường . * Khi sự cố : a. Sự cố bộ máy phát – máy biến áp bên trung : 110,6 101,3 101,3 96,59 96,59 4,71 4,71 110 kV S T = 193,18 220 kV - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn : = 117,65 - .28,236= 110,6 (MVA) + Điều kiện kiểm tra sự cố : 2a Ta có : = 250 (MVA) > 138 (MVA) nên điều kiện trên thoả mãn . + Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố : - Công suất truyền tải qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu là : - Công suất truyền tải qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu là : - Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu là : (Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm) - Công suất cần phát vào hệ thống là 234,3 (MVA), công suất còn thiếu là : F4 F2 HT Sthiếu = - Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp đã chọn thoả mãn . b. .Sự cố máy biến áp tự ngẫu liên lạc () : ST =193,18 101,3 18,72 110,6 110,6 F1 F3 220 kV 110 kV 82,58 - Điều kiện kiểm tra sự cố : a..SđmTN ³ STmax – SB Máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải vì - Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA trong điều kiện sự cố : - Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp : - Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp : - Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu : (Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm) - Công suất cần phát vào hệ thống là 221,52 MVA ,lượng công suất còn thiếu là : Sthiếu = SHT – (SC + SB) = 234,3 – ( 18,72 + 110,6) =104,98 (MVA) - Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (287MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn . 2.2.3 - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng : - Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần: + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó. + Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm : DA 2cd = 365.(DPo.t + DPN.) + Đối với máy biến áp tự ngẫu ba pha : DATN =365.DPo.t + Trong đó : - SCi, STi, SHi : là công suất tải qua cuộn trung, cao ,hạ của máy biến áp tự ngẫu trong thời gian t. - S i : là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t. - DPo : tổn hao sắt từ. - DPNm : tổn thất ngắn mạch. * Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu : DPN.C = 0,5.(DPN.C-T + DPN.T = 0,5.(DPN.C-T - DPN.C = 0,5.(- DPN.C-T + * Từ các thông số trên của máy biến áp ta tính được tổn thất điện năng trong máy biến áp trong từng phương án : I. Phương án I : Máy biến áp ba pha hai dây quấn : Máy biến áp 3&4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB=110,6(MVA) trong cả năm , do đó : DAB= 8760.(100 + 400.) = 3619180,124(kWh). Máy biến áp tự ngẫu : Có DPNC-T do đó ta lấy DPNC-H = DPNT-H = DPNC-T = 260 kW. DPNC = 0,5.(520 + ) = 260 kW DPNT = 0,5.(520 - ) = 260 kW DPNH = 0,5.(-520 + ) = 780 kW. = 111,8052.8 + 107,12.3 + 117,152.9 + 113,962.4 = 519733195,2 = (-52,645)2.8 + (-28,5)2.3 + (-14,01)2.9 + (-42,985)2.4 = 33766,08 = 59,162.8 + 78,62.3 + 103,142.9 + 70,9752.4 = 162423,66 Từ đó ta có : DATN=365.24.120 +(260. 519733195,2+ 260. 33766,08+ 780. 162423,66) = 1051200 +789954026,3 = 791005226,3 (kWh). Phương án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là : DAI = DAB1 + DAB2 + DAB3 + DAB4 =2 . 3619180,124+ 2 . 791005226,3 = 1589248813 (kWh). II. Phương án II : Máy biến áp ba pha hai dây quấn : Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB=110,6 (MVA) trong cả năm , do đó : Máy biến áp 4 bên trung áp : DAB4= 8760.(100 + 400.) = 3619180,124(kWh). Máy biến áp 3 bên cao : DAB3 = 8760.(115 +380. ) = 3613421,12 (kWh). Máy biến áp tự ngẫu : Có DPNC-T do đó ta lấy DPNC-H = DPNT-H = DPNC-T = 260 kW. DPNC = 0,5.(520 + ) = 260 kW DPNT = 0,5.(520 - ) = 260 kW DPNH = 0,5.(-520 + ) = 780 kW. = 56,512.8 + 51,792.3 +61,852.9 +58,662.4 = 81786,44 = 2,6552.8 + 26,82.3 + 41,292.9 + 12,3152.4 = 18161,53 = 59,1652.8 +78,592.3 + 103,142.9 + 70,9752.4 = 162423,68 Từ đó ta có : DATN=365.24.120 +(260. 81786,44+ 260. 18161,53+ 780. 162423,68) = 1051200 + 891633,345 = 1942833,345 (kWh). Phương án II có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là : DAII = DAB1 + DAB2 + DAB4 + DAB3 = 2. 1942833,345 + 3677525,458 + 3613421,12 = 11176613,27 (kWh). 2.2.4 .Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện làm việc cưỡng bức I. Phương án I : a. Các mạch phía cao áp 220 kV: - Mạch đường dây : Ibt = Icb = 2.Ibt =2.0,31= 0,62 (kA). * Máy biến áp liên lạc : - Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường: Ibt = Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau : + Khi sự cố máy biến áp bên trung : Icb = + Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu (STmax): Icb = ịIcb = max (0,62; 0,157 ; 0,315) = 0,62 (kA). b. Các mạch phía 110 kV : * Mạch đường dây : ( gồm 3 đường dây kép ) Ibt = = 0,17 (kA). Icb = 2.Ibt =2.0,17= 0,34 (kA). * Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn : Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,62 = 0,65 (kA). * Máy biến áp liên lạc : - Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường : Ibt = Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau : + khi sự cố máy biến áp bên trung : Icb = + Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm STmax : Icb = ịIcb= max (0,34 ; 0,65 ; 0,22 ; 0,147 ) = 0,65 (kA). c. Các mạch phía 10,5 kV : - Mạch máy phát : Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05. 6,47 = 6,79 (kA). Tổng hợp kết quả ta có bảng sau: Cấp điện áp 220 kV 110 kV 10,5 kV Dòng điện 0,62 kA 0,65 kA 6,79 kA Icb (kA) II. Phương án II : a. Các mạch phía cao áp 220 kV: - Mạch đường dây : Ibt = Icb = 2.Ibt =2.0,31 = 0,62 (kA). - Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn : Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,31= 0,33 (kA). * Máy biến áp liên lạc : - Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường: Ibt = Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau : + Khi sự cố máy biến áp bên trung : Icb = + Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm STmax : Icb = ị Icb= max (0,62; 0,33; 0,01236; 0,049) = 0,62 (kA). b. Các mạch phía 110 kV : - Mạch đường dây : (gồm 3 đường dây kép ): - Dòng điện làm việc bình thường : Ibt = = 0,17 (kA). - Dòng điện làm việc cưỡng bức : Icb = 2.Ibt = 2.0,17 = 0,34 (kA). - Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn : Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,62= 0,65 (kA). * Máy biến áp liên lạc : - Cuộn trung của máy biến áp liên lạc : Ibt = Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau : + khi sự cố máy biến áp bên trung : Icb = + Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm STmax : Icb = ịIcb= max (0,34 ; 0,65 ; 0,51 ; 0,433) = 0,65 (kA). c. Các mạch phía 10,5 kV : - Mạch máy phát : Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05. 6,47 = 6,79 (kA). Tổng hợp kết quả ta có bảng sau: Cấp điện áp 220 kV 110 kV 10,5 kV Dòng điện 0,62 kA 0,65 kA 6,79 kA Icb (kA) Chương Iii Tính toán dòng điện ngắn mạch I - Mục đích : Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử khi có dòng điện chạy qua, những thiết bị đó phải thoả mãn điều kiện làm việc bình thường và có tính ổn định khi có dòng điện ngắn mạch. Do vậy việc tính toán ngắn mạch chính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua,đường cong tính toán dùng để tính dòng điện tại điểm ngắn mạch, biểu thị quan hệ giữa độ lớn tương đối của dòng điện ngắn mạch và điện kháng tính toán của mạch điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau. Để tính được dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế, chọn các đại lượng cơ bản như : công suất cơ bản và điện áp cơ bản, tính điện kháng các phần tử. Ta chọn : Scb =100 MVA Ucb = Utb = Uđmtb. Cấp điện áp 220 kV có Utb = 230 kV Cấp điện áp 110 kV có Utb = 115 kV Cấp điện áp 10 kV có Utb = 10,5 kV 3.1. Xác định tham số : - Điện kháng hệ thống trong hệ tương đối cơ bản được tính như sau : - Điện kháng của đường dây kép : XD = . - Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây : XB = : + Bên trung : XB(110) = : + Bên cao : XB(220) = - Điện kháng của máy biến áp ba pha : XC =.(UNC-T% + UNC-H% - UNT-H%). = .(11 + 32 – 20). = 0,046. XT =.(UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%). = .(11 + 20 – 32). < 0. XH =.(UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%). = .(32 + 20 – 11). = 0,082. - Điện kháng của máy phát điện : HT F3 F2 F1 F4 XF = Xd’’.. 3.2. Phương án I : N4 N’3 N3 N2 N1 + Sơ đồ nối điện : – Chọn các điểm ngắn mạch : 110 kV 220 kV ST - Sơ đồ thay thế : N2 X8 X7 HT E N1 X2 X1 X4 X3 E 4 E 3 X6 X5 E 2 X9 1 E N4 N’3 N3 X12 X11 X10 + Tính dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch tính toán : * Điểm ngắn mạch N1 : Cấp điện áp 220 kV, các thiết bị như : máy cắt ,dao cách ly... ta nên chọn cùng một loại .Vì vậy, ta chọn N1 là điểm ngắn mạch trên thanh góp 220 kV. Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. X4 E 4 3 2 1 E X7 E X6 E Sơ đồ : EHT X1/ 0,022 X2/ 0,047 N1 X3/ 0,046 X8/ 0,084 X5/ 0,082 X12 X11 X9/0,156 X10 - N1 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng , sau khi thu gọn sơ đồ ta có : EHT N1 X13/ 0,069 X13 = X1 + X2 = 0,022 + 0,047 = 0,069 X14/ 0,023 X14 = X15/ 0,12 X15 = E3,4 X16/ 0,119 X16 = E1,2 - Phía nhà máy ta ghép nguồn lại : X17 = (X15//X16) ntX14 ị X17 = . - Sơ đồ tối giản là : X13/ 0,069 E E HT X17/ 0,083 1,2,3,4 - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 2,829 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm bằng nhau : I’’HT= - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,39 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 2,55 ; I CK(Ơ) = 2,04 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). INM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N1 : I’’N1 = I’’HT + I’’NM = 3,64 + 3,01 = 6,65 (kA). IN1(Ơ) = IHT(Ơ) + INM(Ơ) = 3,64 + 2,41 = 6,05 (kA). - Dòng điện xung kích : IXKN1 = .Kxk. I’’N1 =.1,8.6,65 = 16,93 (kA) X4 * Điểm ngắn mạch N2: E 4 3 2 1 E X7 E X6 E EHT X1/ 0,022 X2/ 0,047 N2 X3/ 0,046 X8/ 0,084 X5/ 0,082 X12/0,156 X11 X9/0,156 X10 N2 - N2 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng , sau khi thu gọn sơ đồ ta có : EHT X13 = X1 + X2 + X13/ 0,092 X14 = X15/ 0,12 X15 = - Ghép các nguồn E1,2 và E3,4 ta có : X14/ 0,119 X16 = (X14 // X15) E1,2 E3,4 = - Sơ đồ tối giản là : E E HT X13/ 0,092 X16/ 0,06 1,2,3,4 - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 3,772. - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm : I’’HT =. - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,28 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 3,5 ; I CK(Ơ)= 2,3 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). I NM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N2 : I’’N2 = I’’HT + I’’NM = 5,457 + 8,27 = 13,727 (kA). IN2(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 5,457 + 5,43 = 10,887 (kA). - Dòng điện xung kích : IXKN2 = .Kxk. I’’N2 =.1,8. 13,727 = 34,94 (kA) * Điểm ngắn mạch N3 : X4 Nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống trừ máy phát E1 : E 4 3 2 X7 E X6 E EHT X1/ 0,022 X2/ 0,047 X3/ 0,046 X8/ 0,084 X5/ 0,082 N3 X11/ 0,156 X10 X9 - Thu gọn các kháng : EHT E2 N3 X12 = X1 + X2 + . X12/ 0,092 X13 = X5 = 0,082 X13/ 0,082 X14 = X14/ 0,12 X15/ 0,238 X15 = X6 + X9 = 0,082 + 0,156 = 0,238 - Ghép nguồn E2 với nguồn E3,4 ta có : E3,4 X16 = (X14//X15) =. + Sơ đồ rút gọn : X12/ 0,092 X16/ 0,08 E2,3,4 EHT X13/ 0,082 - Biến đổi Y (X12, X13, X16) đ D(X17, X18) bỏ nhánh cân bằng ta có : X17 = X12 + X13 + X18 = X13 + X16 + X17/ 0,2683 X18/ 0,2333 E 2,3,4 EHT - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 11 - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm : I’’HT =. - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,823 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 1,35 ; I CK(Ơ) = 1,55 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). INM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N3 : I’’N3 = I’’HT + I’’NM = 20,49 + 26,11 = 46,6 (kA). IN3(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 20,49 + 30,1 = 50,59 (kA). Dòng điện xung kích : IXKN3 = .Kxk. I’’N3 =.1,8.46,6 = 118,62 (kA). * Điểm ngắn mạch N’3 : E1 Nguồn cung cấp chỉ có máy phát 1, ta có sơ đồ : XF / 0,156 - Điện kháng tính toán : Xtt = X’’d = XF. Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 5,4 ; I CK(Ơ) = 2,55 - Dòng ngắn mạch tại N’3 : I’’N’3 = I CK(0). IN’3(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng điện xung kích : Ngắn mạch tại đầu cực máy phát nhiệt điện ta chọn : Kxk =1,91 IXKN’3 = I’’N’3 = .1,91.34,93 = 94,35. (kA) * Điểm ngắn mạch N4 : Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng, nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có : I’’N4 = I’’N3 + I’’N’3 = 46,6 + 34,93 = 81,53 (kA) IN4(Ơ) = IN3(Ơ) + IN’3(Ơ) = 50,59 + 16,5 = 67,09 (kA) - Dòng điện xung kích : IXKN4 = IXKN3 + IXKN’3 = 118,62 + 94,35 = 212,97 (kA) bảng kết quả tính toán ngắn mạch Cho phương án I Dòng điện Điểm NM I’’ (kA) IƠ (kA) Ixk(kA) N1 6,65 6,05 16,93 N2 13,727 10,887 34,94 N3 46,6 50,59 118,62 N’3 34,93 16,5 94,35 N4 81,53 67,09 212,97 F4 F2 3.3. Phương án II : - Xét các điểm ngắn mạch : ST HT 220 kV 110 kV N4 N3 N’3 N2 N1 F1 F3 N1 HT E X1 X2 X3 X4 Sơ đồ thay thế : X8 4 E E 2 X5 X7 1 N3 X9 3 E N4 E X6 X11 N’3 X10 N2 X12 N1 HT E X4 * Điểm ngắn mạch N1 : Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. E2 E1 E3 X6 X9/ 0,156 X5/ 0,082 X10 X12/ 0,156 X8/ 0,084 E4 X11/ 0,156 X7/ 0,088 X2/ 0,047 X1/ 0,022 X3/ 0,046 - N1 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng, sau khi thu gọn sơ đồ ta có : EHT X13 = X1 + X2 = 0,022 + 0,047 = 0,069 X14 = X7 + X11 = 0,088 + 0,156 = 0,244 X13/ 0,069 X15 = X17/ 0,24 X14 0,244 X15/ 0,023 E4 N1 E3 X16 = X16/ 0,119 E1,2 X17 = X8 + X12 = 0,084 + 0,156 = 0,24 - Ghép các nguồn E1,2 và E4 lại : X18 = (X16 // X17) ị X18 = N1 - Sơ đồ thay thế : X14/ 0,244 E1,2,4 X18/ 0,08 X15/ 0,023 X13/ 0,069 EHT E3 - Ghép các nguồn E1,2,4 và E3 lại : X19 = (X15 + X18)// X14 ị X19 = = 0,072 - Sơ đồ tối giản là : E EHT X19 / 0,072 X13 / 0,069 1,2,3,4 - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 2,829 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm bằng nhau : I’’HT= = 3,64 (kA) - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,34 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 3,5 ; I CK(Ơ) = 2,19 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). INM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N1 : I’’N1 = I’’HT + I’’NM = 3,64 + 4,13 = 7,77 (kA). IN1(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 3,64 + 2,59 = 6,23 (kA). - Dòng điện xung kích : IXKN1 = .Kxk. I’’N1 =.1,8.7,77 = 19,78 (kA) HT E X4 * Điểm ngắn mạch N2 : E2 E1 E3 X6 Sơ đồ thay thế : X9/ 0,156 X5/ 0,082 X10 X12/ 0,156 X8/ 0,084 E4 X11/ 0,156 X7/ 0,088 X2/ 0,047 X1/ 0,022 N2 X3/ 0,046 - N2 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng, sau khi thu gọn sơ đồ ta có : EHT X13 = X1 + X2 = 0,022 + 0,047 = 0,069 X14 = X7 + X11 = 0,088 + 0,156 = 0,244 N2 X13/ 0,069 X15 = X17/ 0,24 X14 0,244 X15/ 0,023 E4 E3 X16 = X16/ 0,119 E1,2 X17 = X8 + X12 = 0,084 + 0,156 = 0,24 - Biến đổi Y (X13, X14, X15) đ D(X18, X19) bỏ nhánh cân bằng ta có : X18 = X13 + X15 + = 0,0985 X19 = X14 + X15 + = 0,3483 - Ghép các nguồn E1,2 và E4 lại : X20 = (X16 // X17) ị X20 = + Sơ đồ rút gọn : X18/ 0,0985 X20/ 0,08 E1,2,4 EHT X19/ 0,3483 E3 - Ghép các nguồn E1,2,4 và E3 lại : X21 = (X19 // X20) ị X21 = = 0,065 + Ta có sơ đồ tối giản : X18/ 0,0985 X21/ 0,065 E1,2,3,4 EHT - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 4,04 - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm : I’’HT =. - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,31 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 3,4 ; I CK(Ơ) = 2,28 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). I NM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N2 : I’’N2 = I’’HT + I’’NM = 5,1 + 8,03 = 13,13 (kA). IN2(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 5,1 + 5,39 = 10,49(kA). - Dòng điện xung kích : IXKN2 = .Kxk. I’’N2 =.1,8.13,13 = 33,423 (kA) HT E X4 * Điểm ngắn mạch N3 : Nguồn cung cấp bao gồm hệ thống và tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế trừ máy phát E1. E2 E3 X6 X5/ 0,082 X10 X11/ 0,156 X8/ 0,084 E4 X9/ 0,156 X7/ 0,088 X1/ 0,022 X2/ 0,047 X3/ 0,046 N3 EHT - Thu gọn sơ đồ ta có : X12/ 0,069 X12 = X1 + X2 = 0,022 + 0,047 = 0,069 X14/ 0,023 X13 = X7 + X9 = 0,088 + 0,156 = 0,244 X17/ 0,24 X13/ 0,244 X15 0,082 X16 0,238 X14 == 0,023 X15 = X5 = 0,082 N3 E2 E4 X16 = X6 + X10 = 0,082 + 0,156 = 0,238 X17 = X8 + X11 = 0,084 + 0,156 = 0,24 E3 - Ghép các nguồn E2 và E4 lại : X18 = (X16 // X17) ị X18 = - Biến đổi Y (X12, X13, X14) đ D(X19, X20) bỏ nhánh cân bằng ta có : X19 = X12 + X14 + = 0,0985 X20 = X13 + X14 + = 0,3483 - Sơ đồ thay thế : EHT N3 E3 X20/ 0,3483 X15/ 0,082 X19/ 0,0985 X18/ 0,119 E2,4 - Ghép các nguồn E3 và E2,4 lại : X21 = (X20 // X18) ị X21 = + Sơ đồ rút gọn : X19/ 0,0985 X21/ 0,0887 E2,3,4 EHT X15/ 0,082 - Biến đổi Y (X15, X19, X21) đ D(X22, X23) bỏ nhánh cân bằng ta có : X22 = X15 + X21 + X23 = X19 + X15 + X23/ 0,2715 X22/ 0,2447 E 2,3,4 EHT - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 11,13 - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm : I’’HT =. - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 1,15 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 0,9 ; I CK(Ơ) = 1,17 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). INM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N3 : I’’N3 = I’’HT + I’’NM = 20,255 + 23,3 = 43,555 (kA). IN3(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 20,255 + 30,275 = 50,53 (kA). - Dòng điện xung kích : IXKN3 = .Kxk. I’’N3 =.1,8.43,555 = 110,87 (kA). * Điểm ngắn mạch N’3 : E1 - Nguồn cung cấp chỉ có máy phát 1, ta có sơ đồ : XF / 0,156 - Điện kháng tính toán : Xtt = X’’d = XF. Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 5,4 ; I CK(Ơ) = 2,55 - Dòng ngắn mạch tại N’3 : I’’N’3 = I CK(0). IN’3(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng điện xung kích : Ngắn mạch tại đầu cực máy phát nhiệt điện ta chọn : Kxk =1,91 IXKN’3 = I’’N’3 = .1,91.34,93 = 94,35. (kA) * Điểm ngắn mạch N4 : Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng, nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có : I’’N4 = I’’N3 + I’’N’3 = 43,555 + 34,93 = 78,485 (kA) IN4(Ơ) = IN3(Ơ) + IN’3(Ơ) = 50,53 + 16,5 = 67,03 (kA) - Dòng điện xung kích : IXKN4 = IXKN3 + IXKN’3 = 110,87 + 94,35 = 205,22 (kA) bảng kết quả tính toán ngắn mạch Cho phương án Ii Dòng điện Điểm NM I’’ (kA) IƠ (kA) Ixk(kA) N1 7,77 6,23 19,78 N2 13,13 10,49 33,423 N3 43,555 34,93 78,485 N’3 50,53 16,5 67,03 N4 110,87 94,35 205,22 Chương IV So sánh kinh tế - kỹ thuậT chọn phương án tối ưu I. Chọn máy cắt điện : Cả hai phương án các máy cắt điện được chọn sơ bộ theo điều kiện sau : + Loại máy cắt điện. + Điện áp định mức : UđmMC Umạng + Dòng điện định mức : IđmMC Icb + Kiểm tra ổn định nhiệt : I2nh .tnh BN + Kiểm tra ổn định động : Ilđđ Ixk + Điều kiện cắt :IcắtMC I’’ Dựa vào kết quả tính toán dòng cưỡng bức và dòng điện ngắn mạch ta có thể lựa chọn máy cắt cho các cấp điện áp như trong bảng sau đây : - Chọn máy cắt điện cho phương án I : Cấp điện áp (kV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Icb (kA) IN (kA) Ixk (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Icắt đm (kA) Ilđđ (kA) 220 N1 0,62 6,65 6,05 16,93 245 4 40 100 110 N2 0,65 13,727 10,887 34,94 123 4 40 100 10 N3 6,79 46,6 50,59 118,62 12 12,5 80 225 - Chọn máy cắt điện cho phương án II : Cấp điện áp (kV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Icb (kA) IN (kA) Ixk (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Icắt đm (kA) Ilđđ (kA) 220 N1 0,62 7,77 6,23 19,78 245 4 40 100 110 N2 0,65 13,13 10,49 33,423 123 4 40 100 10 N3 6,79 43,555 34,93 78,485 12 12,5 80 225 Các máy cắt ở trên có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt . II. Chọn sơ đồ thanh góp : - Phía 220 kV ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp . - Phía 110 kV ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp . - Phía 10 kV ta không cần dùng thanh góp điện áp máy phát. II. Tính toán kinh tế : - Để tính toán kinh tế, kỹ thuật cho một phương án ta cần tính đến vốn đầu tư và phí tổn vận hành hàng năm của nó. Khi so sánh giữa các phương án về vốn đầu tư và phí tổn vận hành do sửa chữa thay thế, ta chỉ xét đến những phần tử khác nhau trong phương án, cụ thể là máy biến áp, máy cắt. - Như vậy, vốn đầu tư của một phương án được xác định theo công thức : V = VB + VTB . Trong đó : +Vốn đầu tư máy biến áp : VB = ồ kBi .VBi kBi là hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp. + Vốn đầu tư thiết bị phân phối : VTB = ồ ni .VTBi (VTBi = VMCi) - Chi phí vận hành : P =Pkh + PDA + Tiền khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) + Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA (b =500 đ/kWh) Để so sánh kinh tế các phương án ta so sánh hai chỉ tiêu về vốn và chi phí vận hành hàng năm. 4.1. Phương án I : 1. Vốn đầu tư : a.Vốn đầu tư cho máy biến áp : (VB) - Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 kV, giá một máy là : 265.103 R. Vậy chi phí là: 2.265.103.40.103 = 21200.106 (VNĐ) Hai máy biến áp hai dây quấn bên 110 KV giá một máy là :130.103 R Vậy chi phí là : 2.130.103.40.103 = 10400.106 (VNĐ) Ta lấy : - Phía 220 kV: kB = 1,3 cho MBA tự ngẫu ; - Phía 110 kV: kB = 1,5 cho MBA hai dây quấn ; VB = (1,3.21200+1,5.10400).106 = 43160.106 (VNĐ) b.Tính vốn đầu tư thiết bị phân phối : VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 : là số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 .Trong sơ đồ đã chọn : VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua ,chuyên chở và xây lắp. Từ sơ đồ trên ta thấy - Phía 220 kV có 2 mạch đường dây cùng 2 mạch máy biến áp với 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 75.103 $ = 75.103.15.103 (VNĐ) - Phía 110 KV có 6 mạch đường dây và 4 mạch máy biến áp với 11 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là : 45.103 $ = 45.103.15.103 (VNĐ) - Phía 10,5 KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 20.103 $ = 20.103.15.103 (VNĐ) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là : VTBPP = (5.75 + 11.45 +2.20).15.106 = 13650.106 (VNĐ). * Tổng vốn đầu tư của phương án I là: V1 = VB + VTB = 43160.106 + 13650.106 = 56810.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành hàng năm : P =Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) ị PK = 6,4%. 56810.106 = 3635,84.106 (VNĐ) - Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA = 500. 10965161,04 = 5482,58.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án I: P1 =Pkh + PDA = 3635,84.106 + 5482,58.106 = 9118,42.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án I là : (ađm = 0,15) C1 = P1 + ađm .V1 = 9118,42.106 + 0,15.56810.106 = 17639,92.106 (VNĐ) 4.2. Phương án II : 1. Vốn đầu tư : a.Vốn đầu tư cho máy biến áp : (VB) - Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 kV, giá một máy là : 265.103 R. Vậy chi phí là: 2.265.103.40.103 = 21200.106 (VNĐ) Máy biến áp hai dây quấn phía 220 kV, giá một máy là :162.103 R Vậy chi phí là : 162.103.40.103 = 6480.106(VNĐ) Máy biến áp hai dây quấn phía 110 kV giá một máy là :130.103 R Vậy chi phí là : 130.103.40.103 = 5200.106(VNĐ) - Phía 220 kV : kB = 1,3 cho MBA tự ngẫu; kB = 1,4 cho MBA hai dây quấn . - Phía 110 kV : kB = 1,5 cho MBA hai dây quấn . VB = (1,3.21200 + 1,4.6480 + 1,5.5200 ).106 = 44432.106 (VNĐ). b. Tính vốn thiết bị phân phối : VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 .Trong sơ đồ đã chọn VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua , chuyên chở và xây lắp. - Phía 220 kV có 2 mạch đường dây cùng 3 mạch máy biến áp với 6 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 75.103 $ = 75.103.15.103 (VNĐ) - Phía 110 KV có 6 mạch đường dây và 3 mạch máy biến áp với 10 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là : 45.103 $ = 45.103.15.103 (VNĐ) - Phía 10,5 KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 20.103 $ = 20.103.15.103 (VNĐ) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là : VTBPP = (6.75 + 10.45 +2.20).15.106 = 14100.106 (VNĐ). Tổng vốn đầu tư của phương án II là: V2 = VB + VTB = 44432.106 + 14100.106 = 58532.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành năm : P =Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) ị PK = 6,4%. 58532.106 =3746,048.106 (VNĐ) Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA = 500. 10606188,16 = 5303,09.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án II: P2 =Pkh + PDA = 3746,048.106 + 5303,09.106 = 9049,138.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án II là : (ađm = 0,15) C2 = P2 + ađm .V2 = 9049,138.106 + 0,15. 58532.106 = 17828,938.106 (VNĐ) Từ kết quả tính toán kinh tế cho hai phương án trên ta lập được bảng kết quả để so sánh về mặt kinh tế : Phương án Vốn đầu tư (V) .106 (VNĐ) Chi phí vận hành (P) .106 (VNĐ) Chi phí tính toán (C) .106 (VNĐ) I 56810 9118,42 17639,92 II 58532 9049,138 17828,938 * Nhận xét : + Vốn đầu tư phương án II > phương án I . + Chi phí vận hành phương án II < phương án I . + Chi phí tính toán phương án II > phương án I . - Thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn : Tđm = = 6,67 - Thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch : T = = 24,85 * Ta thấy : T > Tđm Phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư nhỏị phương án I (Chi phí tính toán phương án I < phương án II ). Do đó , lựa chọn phương án I là tối ưu. chương v chọn khí cụ điện và thanh dẫn I. Chọn thanh dẫn : Những thiết bị chính trong nhà máy điện ( máy phát, máy biến áp ) cùng với các khí cụ điện ( máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện ...) được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Thanh dẫn, thanh góp có hai loại chính: thanh dẫn cứng, thanh dẫn mềm. Thanh dẫn cứng thường làm bằng đồng hoặc nhôm, và thường được dùng từ đầu cực máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, đoạn từ cấp điện áp máy phát đến máy biến áp tự dùng ... Còn thanh dẫn mềm dùng để làm thanh góp, thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời có điện áp từ 35 KV trở lên. 5.1. Chọn thanh dẫn cho mạch máy phát (thanh dẫn cứng): Chọn tiết diện : Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép : Icp > Icb . Trong đó dòng điện cho phép cần phải được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (khi mà nhiệt độ môi trường xung quanh khác với nhiệt độ định mức) . Với giả thiết là dùng thanh dẫn đồng có nhiệt độ lâu dài cho phép là 70 0C , nhiệt độ môi trường xung quanh là 35 0C nhiệt độ môi trường tính toán đã qui định là 25 0C , ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ sẽ là : khc = - Vậy ta có : Icp.Khc Icb ị Icp (kA). Ta biết rằng khi dòng nhỏ thì có thể dùng thanh dẫn cứng hình chữ nhật, nhưng khi dòng điện trên 3000 (A) thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời cũng là tăng khả năng làm mát cho chúng. Do đó căn cứ vào dòng cho phép đã tính được ở trên ta chọn thanh dẫn hình máng bằng đồng, có các thông số cho như trong bảng sau : Kích thước (mm) Tiết diện một cực (mm2) Mô men trở kháng (cm3) Mô men quán tính (cm4) Dòng điện cho phép (A) h b c r Một thanh Hai thanh Một thanh Hai thanh 175 80 8 12 2440 Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo 122 25 250 1070 114 2190 8550 d y Y r h X y Trong đó h ,b ,c là các kích thước và W là các giá trị mômen trở kháng của thanh dẫn. Cụ thể ta có hình dáng của thanh dẫn như sau : b h Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Bởi vì thanh dẫn có dòng cho phép lớn hơn 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Kiểm tra ổn định động : Theo tiêu chuẩn độ bền cơ, ứng suất của vật liệu thanh dẫn không được lớn hơn ứng suất cho phép của nó, có nghĩa là : stt scp - Đối với nhôm thì ứng suất cho phép là 700 kG/cm2,còn đối với đồng thì ứng suất cho phép là 1400 kG/cm2. Đối với thanh dẫn ghép thì ứng suất trong vật liệu thanh dẫn bao gồm có hai thành phần : ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây ra, và ứng suất do lực tương tác của các thanh trong cùng một pha gây nên. + Xác định lực tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt theo công thức : Ftt =1,76.10 –8.i2xk (kG). Trong đó : - ixk: dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha (A) - l1 : khoảng cách hai sứ liền nhau của một pha (cm) - a : khoảng cách giữa các pha (cm) Với cấp điện áp máy phát là : 10 kV, có thể chọn l1 =120 (cm) và khoảng cách giữa các pha a = 60 (cm), vậy lực tác dụng lên thanh dẫn khi đó sẽ là : Ftt =1,76.10 –8..(101,82.103)2 = 364,93 (kG). - Xác định mômen uốn tác dụng lên một nhịp của thanh dẫn : M1 = = 4379,15 (KG.cm) Vậy ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây nên: s1 = 17,52 (kG/cm2) + Lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong một pha trên chiều dài l2 giữa các miếng đệm sẽ là : F2 = 0,51.10 –8.i2xk Vì vậy ta có lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh cùng một pha gây nên trên 1 cm chiều dài là: F2 = 0,51.10 –8.i2xk = 0,51.10-8..(101,82.103)2 = 3,02 (kG/cm) - Khi đó mômen uốn do lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong cùng một pha gây nên : M2 = = 0,25 (kG.cm) + Cuối cùng ta có điều kiện để đảm bảo ổn định động của thanh dẫn sẽ là : stt = s1 + s2 = s1 + scp. Trong đó giá trị scp đã biết và được lấy bằng 1400 kG/cm2 .Do đó ta có thể xác định được khoảng cách lớn nhất giữa hai miếng đệm là : l2max = Với giả thiết chọn khoảng cách giữa hai miếng đệm gần nhau đúng bằng khoảng cách giữa hai sứ thì để đảm bảo ổn định động ,giá trị l2max tính được phải thỏa mãn : l2max l1 Thay số vào ta tính được : l2max =370,58 (cm) > l1 = 120 (cm) + Khi xét đến dao động riêng của thanh dẫn thì điều kiện để ổn định động cho thanh dẫn là dao động riêng của thanh dẫn phải nằm ngoài giới hạn 45- 55 Hz và 90- 110 Hz để tránh cộng hưởng tần số , tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức : Wr = Trong đó : - l : chiều dài thanh dẫn giữa hai sứ (l = 120 cm) - E : mô men đàn hồi của vật liệu (ECU = 1,1.106 kG/cm2) - : mô men quán tính (= 2190 cm4) - S : tiết diện thanh dẫn 2.24,4 = 48,8 cm2 - g : khối lượng riêng của vật liệu (gcu = 8,93 g/cm3 ) ị Wr = = 595,95 (Hz) Tần số này nằm ngoài giới hạn, do đó thỏa mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động riêng của thanh dẫn . 5.2. Chọn sứ đỡ : Sứ đỡ được chọn theo các điều kiện sau : - Loại sứ . - Điện áp : Uđm S Uđm mg. - Kiểm tra ổn định động : Điều kiện độ bền của sứ là : F’tt Fcp = 0,6.Fph Trong đó : Fcp : lực cho phép tác dụng lên đầu sứ (kG) Fph : lực phá hoại định mức của sứ (kG) F’tt = Ftt. Ftt : lực tính toán trên khoảng vượt của thanh dẫn. Chọn loại sứ đặt trong nhà : 0f-10-3000YT3 có các thông số: Loại sứ Điện áp định mức (kV) Điện áp duy trì ở trạng thái khô (kV) Lực phá hoại nhỏ nhất Fph (kG) Chiều cao H (mm) 0f-10-3000YT3 10 47 3000 154 Thanh dẫn Ftt F’tt H’= 241,5 mm H=154 mm Sứ Với chiều cao của thanh dẫn h = 175 mm đã chọn : H’ = 154 + = 241,5 mm. Suy ra : F’tt = Ftt.= 364,93.= 572,28 (kG) Fcp = 0,6.Fph = 0,6.3000 =1800 (kG) > 572,28 (kG) = F’tt Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động. 5.3. Chọn thanh góp mềm phía cao áp : (220 kV) a. Chọn tiết diện: Tiết diện của thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài : I’cp = Icp.khc Icb. Theo tính toán từ các phần trước ta có :dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là :Icb = 0,62 kA ; khc = 0,88. Vậy dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc Icb đ Icp (kA). Vậy với dòng cho phép 700 (A) ta có thể chọn loại dây nhôm lõi thép có dòng điện phụ tải cho phép là : 835 (A) .Đó là loại dây AC-400/22 có các thông số sau Tiết diện chuẩn nhôm/thép tiết diện (mm2) đường kính (mm) Icp (A) nhôm thép dây dẫn lõi thép 400/22 394,0 22 26,6 6 835 b. Kiểm tra ổn định nhiệt : Điều kiện đảm bảo ổn định nhiệt : qN qNcp. Hay : Schọn Smin = -Trong đó : BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch. C : hằng số tùy thuộc vào loại vật liệu dây dẫn .Với dây AC có C = 79. * Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK - Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ xác định theo phương pháp giải tích đồ thị : ( giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 (s) ) + Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương III : (Ngắn mạch tại điểm N1) Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau:I’’HT =3,64 (kA) +) XttNM = 0,39 tại thời điểm t = 0 ị I CK(0) = 2,55 I’’NM = I CK(0). I’’N1 = I’’HT + I’’NM = 3,64 + 3,01 = 6,65 (kA). * Tính toán tương tự ta có : Tại : t = 0,1 ị ICK(0,1) = 2,65 ị I’’NM(0,1) = 3,13 (kA) I’’N1(0,1) = I’’HT(0,1) + I’’NM(0,1) = 3,64 + 3,13 = 6,77 (kA) Tại : t = 0,2 ị ICK(0,2) = 2,51 ị I’’NM(0,2) = 2,965(kA) I’’N1(0,2) = I’’HT(0,2) + I’’NM(0,2) = 3,64 2,965= 6,605 (kA) Tại : t = 0,5 ị ICK(0,5) = 1,9 ị I’’NM(0,5) = 2,24(kA) I’’N1(0,5) = I’’HT(0,5) + I’’NM(0,5) = 3,64 + 2,24 = 5,88 (kA) Tại : t = 1 ị ICK(1) = 2,52 ị I’’NM(1) = 2,976(kA) I’’N1(1) = I’’HT(1) + I’’NM(1) = 3,64 + 2,976= 6,616 (kA) Bảng kết quả : Thời gian (s) Dòng điện 0 0,1 0,2 0,5 1 IN1(kA) 6,65 6,77 6,605 5,88 6,616 I2tb1 = = 45,03 (kA2) ; I2tb2 = = 44,73 (kA2) I2tb3 = = 39,1 (kA2) ; I2tb4 = = 39,17 (kA2) Với Dt = 0,1; 0,2; 0,3; 0,5. Từ đó ta có : BN-CK = 0,1. 45,03 + 0,2. 44,73 + 0,3. 39,1 + 0,5.39,17 = 44,764 (kA2.s) - Khi đó ta có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ : BN-KCK = (I’’N1)2.Ta = 6,652.0,05 = 2,21 (kA2.s) * Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N1 là : BN = BN-CK + BN-KCK = 44,764 + 2,21 = 46.974 (kA2.s) Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở cấp điện áp 220 kV : Smin = .103 = 86,75 mm2. Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. c. Kiểm tra điều kiện vầng quang : Điều kiện :UvqUđm Trong đó Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang.Nếu như dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì điện áp vầng quang được tính như sau : Uvq = 84.m.r.lg (kV) m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn. (m = 0,85) r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm) a : khoảng cách giữa các pha của dây dẫn. Với loại dây dẫn đã chọn : r = 1,2 (cm) ; a = 500 (cm), ta có : Uvq = 84.m.r.lg = 84.0,85.1,2.lg= 224,46 (kV) > Uđm=220 (kV) Dây AC- 300/39 thỏa mãn điều kiện vầng quang Vì vậy , thanh dẫn mềm và thanh góp của mạch cao áp được chọn là loại dây AC-400/22. 5.4. Chọn thanh góp mềm phía trung áp :(110 kV) a. Chọn tiết diện: Tiết diện của thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài : I’cp = Icp.khc Icb. Theo tính toán từ các phần trước ta có :dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là :Icb = 0,65 kA ; khc =0,88. Vậy dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc Icb đ Icp (kA). Vậy với dòng cho phép 738 (A) ta có thể chọn loại dây nhôm lõi thép có dòng điện phụ tải cho phép là : 835 (A) .Đó là loại dây AC-400/22 có các thông số sau Tiết diện chuẩn nhôm/thép tiết diện (mm2) đường kính (mm) Icp (A) nhôm thép dây dẫn lõi thép 400/22 394 22 26,6 6 835 b. Kiểm tra ổn định nhiệt : Điều kiện đảm bảo ổn định nhiệt : qN qNcp. Hay : Schọn Smin = -Trong đó : BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch. C : hằng số tùy thuộc vào loại vật liệu dây dẫn .Với dây AC có C = 79. * Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK - Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ xác định theo phương pháp giải tích đồ thị : ( giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 (s) ) + Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương III : (Ngắn mạch tại điểm N2) Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau: I’’HT =5,457 (kA) +) XttNM = 0,28tại thời điểm t = 0 ị I CK(0) = 3,5 I’’NM = I CK(0). I’’N2 = I’’HT + I’’NM = 5,457 + 8,27 = 13,727 (kA). * Tính toán tương tự ta có : Tại : t = 0,1 ị I’’N1(0,1) = 9,21 (kA) t = 0,2 ị I’’N1(0,2) = 8,5 (kA) t = 0,5 ị I’’N1(0,5) = 5,316 (kA) t = 1 ị I’’N1(1) = 8,74 (kA) Bảng kết quả : Thời gian (s) Dòng điện 0 0,1 0,2 0,5 1 IN2(kA) 13,727 9,21 8,5 5,316 8,74 I2tb1 = = 136,63 (kA2) ; I2tb2 = = 78,54 (kA2) I2tb3 = = 50,25 (kA2) ; I2tb4 = = 52,32 (kA2) Với Dt = 0,1; 0,2; 0,3; 0,5. Từ đó ta có : BN-CK = 0,1. 136,63 + 0,2. 78,54 + 0,3. 50,25 + 0,5. 52,32 = 70,61 (kA2.s) - Khi đó ta có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ : BN-KCK = (I’’N1)2.Ta = 13,7272.0,05 = 9,42 (kA2.s) * Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N2 là : BN = BN-CK + BN-KCK = 70,61 + 9,42 = 80,03 (kA2.s) Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở cấp điện áp 220 kV : Smin = .103 = 113,24 mm2. Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. c. Kiểm tra điều kiện vầng quang : Uvq Uđm Trong đó Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang.Nếu như dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì điện áp vầng quang được tính như sau : Uvq = 84.m.r.lg (kV) m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn. (m = 0,85) r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm) a : khoảng cách giữa các pha của dây dẫn. Với loại dây dẫn đã chọn : r = 1,33 (cm) ; a = 300 (cm), ta có : Uvq = 84.m.r.lg = 84.0,85.1,33.lg= 223,47 (kV) > Uđm= 220 (kV) Thỏa mãn điều kiện vầng quang. Vì vậy , thanh dẫn mềm và thanh góp của mạch trung áp được chọn là loại dây AC- 400/22 . 5.5. Chọn dao cách ly : Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau : + Loại dao cách ly. + Điện áp : Uđmcl Umạng + Dòng điện : Iđmcl Ilvcb + ổn định nhiệt : I2nh .tnh BN + ổn định động : Ilđđ Ixk - Ta thấy rằng dao cách ly được chọn tương đối giống máy cắt .Với dao cách ly có dòng định mức trên 1000 A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. - Căn cứ vào giá trị dòng cưỡng bức, dòng điện xung kích đã có và điều kiện ở trên ta có thể chọn dao cách ly có số liệu ghi trong bảng sau : Cấp điện áp (kV) Đại lượng tính toán Loại dao cách ly Đại lượng định mức Icb (kA) IN (kA) Ixk (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Ilđđ (kA) 220 0,62 6,65 6,05 SGC-245/1250 245 1,25 80 110 0,65 13,727 10,887 SGCP-123/1250 123 1,25 80 10 6,79 46,6 50,59 PBK-20/7000 20 7 250 * Trong đó , dao cách ly ở cấp điện áp 220 kV và 110kV là dao cách ly quay trong mặt phẳng ngang của hãng : groupe schneider. 5.6. Chọn máy biến điện áp BU : Chọn BU theo điều kiện : + Điện áp : UđmBU =Umạng + Cấp chính xác : 0,5 +Công suất định mức : S2đmBU S2 * Chọn BU cho cấp điện áp 10,5 kV như sau : - Dụng cụ phía thứ cấp là công tơ nên dùng hai biến điện áp nối dây theo V/V : Uđm =10,5 kV cấp chính xác 0,5. Phụ tải của BU cần phải phân bố cho cả hai biến điện áp như bảng sau : Tên đồng hồ Kiểu Phụ tải pha AB Phụ tải pha BC P(W) Q(VAR) P(W) Q(VAR) Vôn kế B-2 7,2 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 Tổng 20,4 3,24 19,72 3,24 - Biến điện áp AB : S2 = = 20,7 VA cos j = =0,98 - Biến điện áp BC : S2 = = 19,99 VA cos j = = 0,99 Ta chọn BU có các thông số sau : Loại BU Cấp điện áp (kV) Điện áp định mức (V) Công suất định mức (VA) ứng với cấp chính xác Công suất cực đại (VA) cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp chính 0,5 HOM-10 10 10000 100 75 640 * Chọn dây dẫn nối từ BU đến các đồng hồ đo : - Chọn dây dẫn nối từ máy biến điện áp đến dụng cụ đo theo hai điều kiện sau : + Tổn thất điện áp trên dây dẫn,không được lớn hơn 0,5% điện áp định mức thứ cấp (trường hợp có đồng hồ đo điện năng). + Theo điều kiện độ bền cơ : tiết diện nhỏ nhất đối với dây đồng là 1,5 mm2,đối với dây nhôm là 2,5 mm2. Xác định dòng trong dây dẫn a, b , c : Ia ==0,207 A Ic ==0,199 A Coi Ia = Ic = 0,2 A và cos jab = cos jbc = 1 đ Ib =.0,2 = 0,34 A Điện áp giáng trên dây a và b : D U =(Ia + Ib ).r = (Ia + Ib ). Giả sử khoảng cách đặt các đồng hồ đo tới BU là 50 m và dùng dây dẫn đồng có r = 0,0175 W.mm2/m.Vì có công tơ nên D U = 0,5 .Vậy tiết diện dây dẫn là : S = 0,945 mm2. Theo yêu cầu độ bền cơ ta chọn dây dẫn có tiết diện là : 1,5 (mm2) * Chọn BU cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV : - Phụ tải phía thứ cấp của BU phía 110 kV và 220 kV thường là các cuộn dây điện áp của đồng hồ có tổng trở lớn,công suất nhỏ nên không cần tính toán phụ tải. - Nhiệm vụ chính là kiểm tra cách điện và đo điện áp nên ta chọn đồng hồ có thông số sau : Loại BU Cấp điện áp (kV) Điện áp định mức (V) Công suất định mức (VA) ứng với cấp chính xác Công suất cực đại (VA) cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp chính cuộn thứ cấp phụ 1 HKF-110-57 110 110000/ 100/ 100 600 2000 HKF-220-58 220 220000/ 100/ 100 600 2000 5.7. Chọn máy biến dòng điện BI : - Máy biến dòng điện được chọn theo điều kiện sau : Sơ đồ nối dây tùy thuộc vào nhiệm vụ của biến dòng, kiểu biến dòng tùy thuộc vào vị trí đặt biến dòng. + Điện áp : UđmBI Uđm mạng + Dòng điện :IđmBI Ilvcb + Cấp chính xác : 0,5. * Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp máy phát : Từ sơ đồ nối dây các dụng cụ đo lường vào BI ta xác định được phụ tải thứ cấp của BI : STT Tên dụng cụ Loại Phụ tải (VA) 1 Ampe mét Э-302 1 1 1 2 Oát kế tác dụng Д-341 5 0 5 3 Oát kế tự ghi Д-342/1 5 0 5 4 Oát kế phản kháng Д-33 10 0 10 5 Công tơ tác dụng Д-670 2,5 0 2,5 6 Công tơ phả kháng ИT-672 2,5 5 2,5 Tổng cộng 26 6 26 Phụ tải các pha là : - Pha A : SA = 26 (VA) - Pha B : SB = 6 (VA) - Pha C : Sc = 26 (VA) Phụ tải pha A và pha C là lớn nhất : 26 (VA). + Điện áp : UđmBI Uđm mạng =10,5 (kV) + Dòng điện :IđmBI Ilvcb = 6,79 (kA) + Cấp chính xác : 0,5. Ta chọn BI cho cấp điện áp máy phát 10,5 kV loại : TШΛ-20-1 có các thông số sau : Loại BI Uđm(kV) Dòng điện định mức(A) Cấp chính xác hay ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác (W) Sơ cấp Thứ cấp 0,5 TШΛ-20-1 20 8000 5 0,5 1,2 Cấp chính xác 0,5 : Z2đm =1,2 (W) - Chọn dây dẫn từ BI đến các phụ tải : Lấy l = ltt = 50 m ( BI theo sơ đồ hình sao hoàn toàn ) - Tổng trở dụng cụ đo mắc vào pha A hay pha C là : Zồdc = =1,04 (W) Để đảm bảo độ chính xác ,yêu cầu tổng phụ tải phía thứ cấp Z2 (cả dây dẫn) không vượt quá phụ tải định mức BI : Z2 = Zồdc + Zdd Z2đm ị Z2đm - Zồdc Zdd = Từ đó suy ra tiết diện dây dẫn : S = 5,47 mm2. Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện 6 mm2 làm dây dẫn từ BI tới dụng cụ đo. - Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì : có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000 (A). - Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định động vì : nó quyết định bởi điều kiện ổn định động thanh dẫn mạch máy phát. * Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV : Chọn theo điều kiện : + Điện áp : UđmBI Uđm mạng + Dòng điện :IđmBI Ilvcb Với cấp điện áp 110 kV có : Icb = 0,65 (kA) Với cấp điện áp 220 kV có : Icb = 0,62 (kA) Ta chọn BI có các thông số sau : Loại BI Uđm kV Dòng điện định mức (A) Cấp chính xác hay ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác (W) Bội số ổn định động Ilđđ kA Sơ cấp Thứ cấp 0,5 TFH-110M 110 1500 5 0,5 0,8 75 - TFH-220-3T 220 1200 1 P2 50 - 108 - Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì : có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000 (A). - Kiểm tra ổn định động : .Kldd.IđmSC ixk. + Loại BI : TFH-110M có Kldd =75 ; IđmSC =1,5 kA Ta có : .Kldd.IđmSC =.75.1,5 = 159,1 > ixk = 28,23 (kA) ị thỏa mãn điều kiện ổn định động. + Loại BI : TFH-220-3T có Ilđđ =108 kA > ixk = 11,79 (kA). ị thỏa mãn điều kiện ổn định động. Hai loại máy biến dòng chọn cho cấp điện áp trung và cao áp đều thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động. VARh a W W VAr Wh c b A B A A C B A A MC f V F 2-HOM-10 C Sơ đồ nối dụng cụ đo vào BU và BI 5.8. Chọn cáp và kháng điện đường dây : 5.8.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương : a. Chọn tiết diện : Phụ tải địa phương bao gồm ; có 3 đường dây kép 3 MW …… km 4 đường dây đơn 2 MW …… km với hệ số cos j = 0,86. Tiết diện của cáp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điên Jkt , được xác định theo biểu thức : Skt = mm2 Ibt : dòng điện làm việc bình thường Jkt : mật độ dòng điện kinh tế. Ta tính được thời gian sử dụng công suất cực đại như sau : Tmax =365..( 12,1.7 + 18,6.5 + 14,88.6 + 11,16.6) = 7618 (h) Với Tmax = 7618 (h) > 5000 (h) và sử dụng cáp cách điện bằng giấy tẩm dầu lõi nhôm thì tương ứng có Jkt = 1,2 A/mm2. - Dòng làm việc bình thường của cáp : Ibt = = 95,91 (A) - Tiết diện kinh tế : Skt = = = 79,925 mm2. Vậy căn cứ vào tiết diện kinh tế tính được ta chọn cáp ba lõi bằng nhôm cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy, đặt trong đất. Chọn cáp có tiết diện : S = 95 mm2 ; Icp = 205 (A) b. Kiểm tra điều kiện phát nóng của cáp : * Khi cáp làm việc bình thường ( phát nóng lâu dài ) : Cần thỏa mãn điều kiện : I’cp Ibt I’cp = k1.k2.Icp k1 : hệ số hiệu chỉnh theo môi trường đặt cáp. k2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song. Với cáp 10 KV : Khoảng cách giữa hai cáp đặt song song là 100 (mm). + Nhiệt độ phát nóng cho phép là : cp = 60 0C. + Nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp : 0 = 25 0C + Nhiệt độ tính toán tiêu chuẩn : ođm =15 0C. k1 = k2 = 0,9 đối với cáp kép. * Khi cáp làm việc trong tình trạng cưỡng bức : Theo qui 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 ) .Khi sự cố có thể cho phép quá tải 30 % trong thời gian không quá 5 ngày đêm . + Điều kiện kiểm tra : 1,3. k1.k2.Icp ³ Icb - Dòng làm việc cưỡng bức qua cáp khi đứt một sợi : Icb = 2.Ibt = 2.95,91 = 191,82 (A) - Vậy ta có : 1,3. k1.k2.Icp =1,3. 0,88. 0,9. 205 = 211,1 > Icb = 191,82 (A). - Tóm lại : Cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng . 5.8.2. Chọn kháng điện : a. Cấp điện áp định mức của kháng : Uđm K = Ulưới = 10 kV. b. Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất qua kháng : Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức qua kháng. Từ sơ đồ cung cấp điện cho tới phụ tải địa phương ta có công suất qua kháng lúc bình thường và lúc sự cố một kháng như sau: N4 N6 N5 70 mm2 K2 K1 120 mm2 3 km Công suất (MW) Trạng thái Kháng I Kháng II Bình thường 6 6 Kháng I sự cố 0 12 Kháng II sự cố 12 0 Dòng cưỡng bức được chọn theo kháng có phụ tải lớn nhất : Icb = ị Icb = = 1,023 (kA) Ta chọn kháng đơn dây nhôm : PbA-10-750 : Uđm = 10 (kV) ; Iđm = 750 (A) - Tại trạm địa phương đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là : 20 kA), thời gian cắt là : 0,4 (s). ( Thời gian cắt ngắn mạch của lưới phân phối tại hộ tiêu thụ là : t2 = 0,4 (s) ; của lưới cung cấp là : t1 = 0,4 + 0,3 = 0,7 (s)). - Dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là : 50 mm2 . - Xác định điện kháng : Xk% của kháng điện : Điện kháng của kháng điện đường dây dùng cho phụ tải địa phương được chọn sao cho đảm bảo hạn chế dòng ngắn mạch nhỏ hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt và đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn. Để thiết bị phân phối đỡ cồng kềnh thường dùng một kháng cho một số đường dây . Trong điều kiện làm việc bình thường, dòng qua kháng chính là dòng qua phụ tải, do đó tổn thất điện áp trên không lớn. Vì vậy mà điện kháng phải chọn không quá 8 % với kháng đơn và không quá 16 % với kháng kép . * Sơ đồ thay thế : Chọn Scb = 100 MVA và ngắn mạch tại N4 có IN4 = 81,53kA. Icba = = 5,5 kA - Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là : XHT = = 0,067 XHT - Điện kháng của cáp 1 là : N4 XK XC2 N5 XC1 = 0,218. - Dòng ổn định nhiệt của cáp S1 : XC1 InhS1 = = 10,218 kA - Dòng ổn định nhiệt của cáp S2 : InhS2 = = 7,115 kA N6 - Điện kháng tổng tính đến điểm N-6 là : Xồ = = 0,773 - Ta có : Xồ = XHT + XK + XC1 - Điện kháng của kháng điện sẽ là : XK = Xồ – XHT - XC1 = 0,773 – 0,067 – 0,218 = 0,488 ị XK% = Xk. .100 = 0,488. .100 = 6,65. * Ta chọn loại kháng điện đơn dây nhôm : PbA-10-750-8 : UđmK =10 (kV) : IđmK = 750 (A) : XK% = 6,65 %. Dòng điện ổn định động 22,2 (kA) Tổn thất định mức 1 pha : 9,1 (kW) . - Tính toán kiểm tra lại kháng điện đã chọn : * Tính toán kiểm tra lại kháng đã chọn tại điểm ngắn mạch N5 : XK = XK%.0,0665. 0,4876. - Dòng điện ngắn mạch tại N5 là : I’’N5 = 9,92 (kA) ICđm = 20 (kA) ; InhS1 = 10,218 (kA) ị thỏa mãn điều kiện : I’’N5 Ê (ICđm ; Inh S1 ) * Tính toán kiểm tra lại kháng đã chọn tại điểm ngắn mạch N6 : XK = XK%.0,0665. 0,4876. - Dòng điện ngắn mạch tại N6 là : I’’N6 = 7,12 (kA) ICđm = 20 (kA) ; InhS2 = 7,115 (kA). ị thỏa mãn điều kiện : I’’N6 Ê (ICđm ; Inh S2 ) -) ổn định động của kháng điện : + Dòng ổn định động : 22,2 (kA). - Kiểm tra ổn định động : ixk = kxk..IN6 = 1,8..7,12 = 18,12 (kA) < 22,2 (kA). ị Thỏa mãn . 5.9. Chọn chống sét van : Chống sét van là thiết bị được ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống quá điện áp khí quyển. Khi xuất hiện quá điện áp, nó sẽ phóng điện trước làm giảm trị số quá điện áp đặt trên cách điện của thiết bị và khi hết quá điện áp sẽ tự động dập hồ quang xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường. 5.9.1 Chọn chống sét van cho thanh góp : Trên các thanh góp 220 kV và 110 kV đặt các chống sét van với nhiệm vụ quan trọng là chống quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm. Các chống sét van này được chọn theo điện áp định mức của trạm. Trên thanh góp 110 kV ta chọn chống sét van loại PBC- 110 có Uđm = 110 kV, đặt trên cả ba pha. 5.9.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp : a. Chống sét van cho máy tự ngẫu : Các máy biến áp tụ ngẫu do có sự liên hệ về điện giữa cao và trung áp nên sóng điện áp có thể truyền từ cao áp sang trung áp hoặc ngược lại. Vì vậy ,ở các đầu ra cao áp và trung áp của các máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt các chống sét van. - Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-220 có Uđm = 220 kV, đặt cả ba pha. - Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 kV, đặt cả ba pha. b. Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây : Mặc dù trên thanh góp 220 kV có đặt các chống sét van nhưng đôi khi có những đường sắt có biên độ lớn truyền vào trạm, các chống sét van ở đây phóng điện. Điện áp dư còn lại truyền tới cuộn dây của máy biến áp vẫn rất lớn có thể phá hỏng cách điện của cuộn dây,đặc biệt là phần cách điện ở gần trung tính nếu trung tính cách điện. Vì vậy tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí một chống sét van. Tuy nhiên do điện cảm của cuộn dây máy biến áp biên độ đường sét khi tới điểm trung tính sẽ giảm một phần, do đó chống sét van đặt ở trung tính được chọn có điện áp định mức giảm một cấp. Ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 kV CHƯƠNG VI Sơ đồ tự dùng và máy biến áp tự dùng 6.1. Sơ đồ nối điện tự dùng : + Điện tự dùng là một phần điện năng không lớn nhưng lại giữ một phần quan trọng trong quá trình vận hành nhà máy điện, nó đảm bảo hoạt động của nhà máy: như chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nước tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu và liên lạc ... + Điện tự dùng trong nhà máy nhiệt điện cơ bản có thể chia làm hai phần : - Một phần cung cấp cho các máy công tác đảm bảo sự làm việc của lò và tua bin các tổ máy. - Phần kia cung cấp cho các máy công tác phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò hơi và tuabin nhưng lại cần thiết cho sự làm việc của nhà máy. Ta chọn sơ đồ tự dùng theo nguyên tắc kinh tế và đảm bảo cung cấp điện liên tục,đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng hai cấp điện áp tự dùng:6 kVvà 0,4 kV. 6.2. Chọn máy biến áp tự dùng : 6.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng cấp I : Các máy này có nhiệm vụ nhận điện từ thanh cái 10,5 kV cung cấp cho phụ tải tự dùng cấp điện áp 6 kV còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V. Công suất định mức của máy biến áp công tác bậc một có thể xác định từ biểu thức sau : SBđm ³ +ồS2.K2 - Trong đó : + ồP1 : Tổng công suất tính toán của các máy công tác tới động cơ 6 KV nối vào phân đoạn xét.(kW) + ồS2 : Tổng công suất định mức của máy biến áp bậc hai nối vào phân đoạn xét. + K1 : hệ số đồng thời có tính đến sự không đầy tải của các máy công tác của động cơ 6 kV. + h1 và cosj1 : hiệu suất và hệ số công suất của động cơ 6 kV. Tỷ số : thường lấy bằng 0,9. Hệ số đồng thời K2 cũng lấy gần đúng bằng 0,9. Nên ta có : SBđm ³ (ồP1 + ồS2).0,9 Trong phạm vi thiết kế ta chọn công suất của máy biến áp tự dùng cấp I theo công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy : Stdmax = 28,236MVA Vậy công suất máy biến áp tự dùng cấp I là : SđmB ³ .Stdmax ị SđmB ³ .28,236 = 7,059 MVA. Tra bảng chọn loại máy biến áp : TMHC-1000/10,5 có các thông số sau : Loại SđmB (kVA) Điện áp (kV) Tổn thất (kW) UN% Io% cuộn cao cuộn hạ D Po D PN TMHC 1000 10,5 6,3 12,3 85 14 0,8 * Máy biến áp dự trữ : được chọn phù hợp với mục đích của chúng : máy biến áp dự trữ chỉ phục vụ để thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa . - Công suất máy biến áp dự trữ : Sđmdt ³ 1,5..Stdmax = 1,5. .28,236= 10,6 MVA. ị Chọn loại máy biến áp : TДHC-10000/10,5 : 6.2.2. Chọn máy biến áp tự dùng cấp II : Các máy biến áp tự dùng cấp hai dùng để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V và chiếu sáng. Công suất của các loại phụ tải này thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường được chọn loại máy có công suất từ 630-1000 KVA. Loại lớn hơn thưòng không được chấp nhận vì giá thành lớn và dòng ngắn mạch phía 380 (V) lớn. Công suất của máy biến áp tự dùng cấp hai được chọn như sau : SđmB 2 ³ ( 10 á 20 )%. .Stdmax = ( 10 á 20 )%.SđmB1 SđmB 2 ³ 10%. SđmB1 = 0,1. 7,059 = 0,71 MVA ị 710 kVA. Vậy, ta chọn loại máy biến áp TC3-800/10 có các thông số sau : Loại MBA SđmB (kVA) Điện áp (kV) Tổn thất (kW) UN% Io% cuộn cao cuộn hạ D Po D PN TC3 -800/10 800 6,3 0,4 1,4 1,05 5 1,5 6.2.3.Chọn máy cắt : + Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng : Chọn tương tự như với máy cắt của cấp điện áp 10 kV đã được lựa chọn trong chương IV .Tức là loại máy cắt 8BK41-12 . Cấp điện áp (kV) Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Icb (kA) IN (kA) Ixk (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Icắt đm (kA) Ilđđ (kA) 10 6,79 46,6 50,59 8BK41 12 12,5 80 225 + Máy cắt hạ áp MBA tự dùng : Để chọn máy cắt điện trong trường hợp này ta tính dòng ngắn mạch tại thanh góp phân đoạn 6 (kV) điểm N7 để chọn máy cắt : Ta có : Scb =100 MVA ; Ucb = 10,5 kV. - Điện kháng hệ thống : XHT = = 0,067 - Điện kháng của máy biến áp tự dùng cấp I : XB! = = 1,4 - Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch : N7 XB1 EHT XHT N4 Xồ = 0,067 + 1,4 =1,467 - Dòng ngắn mạch tại N7 là : I’’N7 = = 3,935 (kA) - Dòng xung kích tại N7 : ixk = kxk..I’’N7 = 1,8.. 3,935 = 10,02 (kA) - Dòng điện làm việc cưỡng bức : Icb = = 0,55 kA Căn cứ vào các điều kiện chọn máy biến áp và các giá trị dòng ngắn mạch, dòng xung kích , dòng cưỡng bức vừa tính được ta chọn máy cắt đặt trong nhà : loại máy cắt ít dầu , có các thông số sau : Loại MC Uđm (kV) Iđm (A) Icđm (kA) iIdd (kA) inh/tnh (kA/s) BMế-10-1000-20 10 1000 20 64 20/8 0,4 kV 0,4 kV 0,4 kV TMHC - 6300 6,3kV - 100-2 f tb 0,4 kV 6,3 kv TMHC - 6300 đcđa Đl bvslmpđ bvslmba TC3-630/10 - 100-2 f tb bVSLb bVSLn bVqd Sơ đồ nối điện tự dùng mục lục nhiệm vụ thiết kế .................................................................................. 1 lời nói đầu .................................................................................................. 2 chương i : TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất ....... 3 1.1 Chọn máy phát điện ................................................................................... 3 1.2 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp .......................................................... 3 chương ii : Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy ........................ 10 2.1 Đề xuất phương án ..................................................................................... 10 2.2 Chọn máy biến áp ...................................................................................... 14 2.2.1 Chọn máy biến áp cho phương án I ................................................. 14 2.2.2 Chọn máy biến áp cho phương án II ................................................ 18 2.2.3 Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng ................................ 22 2.2.4 Tính dòng điện làm việc bình thường, dòng điện cưỡng bức ......... 24 chương iii : tính toán dòng điện ngắn mạch ....................... 28 3.1 Xác định tham số ....................................................................................... 28 3.2 Phương án I ................................................................................................ 29 3.3 Phương án II ............................................................................................... 39 Chương IV : So sánh kinh tế – kỹ thuật chọn phương án tối ưu ........................................... 50 4.1 Phương án I ................................................................................................ 51 4.2 Phương án II .............................................................................................. 53 Chương V : Chọn khí cụ điện và thanh dẫn ........................... 56 5.1 Chọn thanh dẫn cứng ................................................................................ 56 5.2 Chọn sứ đỡ ................................................................................................. 59 5.3 Chọn thanh góp mềm phía cao áp .......................................................... 61 5.4 Chọn thanh góp mềm phía trung áp ...................................................... 63 5.5 Chọn dao cách ly ...................................................................................... 65 5.6 Chọn máy biến điện áp BU ...................................................................... 66 5.7 Chọn máy biến dòng điện BI ................................................................... 68 5.8 Chọn cáp và kháng điện đường dây ....................................................... 71 5.8.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương .................................................... 71 5.8.2 Chọn kháng điện ............................................................................... 73 5.9 Chọn chống sét van .................................................................................. 76 5.9.1 Chọn chống sét van cho thanh góp .................................................. 76 5.9.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp .............................................. 76 Chương VI : Sơ đồ tự dùng và máy biến áp tự dùng ......................................... 78 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng ............................................................................. 78 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng ...................................................................... 78 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp I ......................................................... 78 6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp II ........................................................ 79 6.2.3 Chọn máy cắt ......................................................................................... 80 Sơ đồ nối điện tự dùng ...................................................................... 82