Đề tài Phân tích tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Mục Lục. Lời nói đầu. Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành phát dẫn điện em được nhà trường và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5KV và phát vào hệ thống 220KV. Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS Trần Bách đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Vì thời gian có hạn, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ xung của các thầy cô giáo và các bạn đông nghiệp để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất! Sinh Viên: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Tại mổi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm được đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau. Chọn máy phát điện. Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 4´100 MW = 400 MW. Chọn 4 máy phát điện kiểu TBF-100-2 có các thông số như bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 Pđm(MW) Uđm(KV) Iđm(KA) COSjđm Xd” Xd’ 100 10,5 6,475 0,85 0,183 0,263 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp. Từ đồ thị phụ tải nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp dưới dạng bảng theo % công suất tác dụng và hệ số cosj. Từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công suất biểu kiến từ công thức sau: với : . Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA). CosjTB là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Nhà máy gồm 4 tổ máy có: PGđm = 100 MW, Cosjđm = 0,85 do đó Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: PNMđm =4´PGđm = 4´100 = 400 MW ị SNMđm = 470,4 MW. Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức: với : . Ta tính được đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian .Kết quả ghi trong bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1. Bảng 1-2 T(giờ) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 90 100 100 100 90 90 90 80 PNM(t) MVA 360 400 400 400 360 360 360 320 SNM(t) MVA 423,5 470,4 470,4 470,4 423,5 423,5 423,5 376,5 SNM(t) MVA T (h) 0 470.4 423.5 376.5 423.5 5 13 22 24 500 400 300 200 100 Hình 1-1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy: Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 6% công suất định mức của nhà máy với cosj = 0,85 được xác định theo công thức sau: Trong đó : Std(t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t. SNMđm: Tổng công suất của nhà máy MVA. SNM(t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t theo bảng 1-2. a: Hệ số % lượng điện tự dùng. Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian như bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-1. Bảng 1-3 T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 SNM(t) MVA 423,5 470,4 470,4 470,4 425,5 423,5 423,5 376,5 Std(t) MVA T(h) 26.5 16.5 28.2 24.2 5 13 22 24 10 20 30 Std(t) MVA 26,5 28,2 28,2 28,2 26,5 26,5 26,5 24,8 Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy. Phụ tải địa phương: Như nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax = 38 MW, Cosj = 0,85 với công thức sau: với: Ta có kết quả cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải hình 1-3. Bảng 1-4 T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 Pđp% 70 80 80 80 90 100 90 70 Pđp(t)MW 26,6 30,4 30,4 30,4 34,2 38 34,2 26,6 Sđp(t)MVA 31,3 35,8 35,8 35,8 40,2 44,7 40,2 31,3 T(h) Sđp(t)MVA 44.7 40.2 31.3 40.2 35.8 31.3 0 10 20 30 40 50 5 14 17 20 22 24 Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phương. Đồ thị phụ tải điện áp cao (220kv). Phụ tải điện áp cao Pmax = 220 MW, Cosj = 0,87 với công thức sau: với: Ta có kết quả ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải cho ở hình 1-4. Bảng 1-5 T(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 P% 90 100 100 90 90 90 90 80 Pc(t)MW 198 220 220 198 198 198 198 176 Sc(t)MVA 227,6 252,9 252,9 227,6 227,6 227,6 227,6 202,3 T(h) Sc(t) 0 100 200 300 5 13 22 24 252.9 227.6 202.3 227.6 Hình 1-4: Đồ thị phụ tải điện áp cao. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống . Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy: SNM(t) = Std(t) + Sđp(t) +Sc(t) +SHT(t). Ta bỏ qua tổn thất DS(t) trong máy biến áp. ị SHT(t) = SNM(t) - [Std(t) + Sđp(t) +Sc(t) ]. Từ đó ta lập được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như bảng 1-6 và đồ thị phụ tải hình 1-5. Bảng 1-6 MVA t(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 SNM(t) 423,5 470,4 470,4 470,4 423,5 423,5 423,5 376,5 Sdp(t) 31,3 35,8 35,8 35,8 40,2 44,7 40,2 31,3 Std(t) 26,5 28,2 28,2 28,2 26,5 26,5 26,5 24,8 Sc(t) 227,6 252,9 252,9 227,6 227,6 227,6 227,6 202,3 SHT(t) 138,1 153,5 153,5 153,5 129,2 124,7 129,2 118,1 T(h) SHT(t)MVA 0 200 150 100 5 14 17 20 22 24 153.5 138.1 129.2 124.7 118.1 Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống. Các nhận xét. Tình trạng phụ tải ở các cấp điện áp. Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. ở cấp điện áp máy phát phụ tải Pmax= 38MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 100 MW và toàn nhà máy thiết kế. Phụ tải cấp điện áp trung không có. Phụ tải điện áp cao Pmax= 220MW, tương đối lớn. Dự trữ của hệ thống. Ta có dự trữ của hệ thống S = 200MVA, lớn hơn so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thông cũng tương đối lớn SHT= 300MVA. Điện áp. Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là: Cấp điện áp máy phát Uđm= 10KV. Cấp điện áp cao có Uđm= 220KV. Không có cấp điện áp trung. Nêu các phương án và chọn MBA. Nêu các phương án. Một trong những nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện là chọn sơ đồ nối điện chính. Vì khi chọn được sơ đồ nối điện chính hợp lý, không những đảm boả về mặt kỹ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao. G1 G2 G3 G4 B1 B2 B3 TD TD TD Sđp Sc 220kv ã Phương án I: Hình 2-1: Sơ đồ nối điện của phương án 1. G2 G3 G4 B1 B2 B4 TD TD TD Sđp Sc 220kv B3 G1 ã Phương án II: Hình 2-2: Sơ đồ nối điện phương án II. Chọn máy biến áp cho các phương án. Chọn công suất máy biến áp. ã Phương án I: * Máy biến áp bộ. Được chọn theo công suất phát của máy phát SđmB1 ³ SGđm = 117,6 MVA. Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn có các thông số ở bảng 2-1 sau: Loại TдЦ125/10,5 Bảng 2-1 Sđm MVA UCđm (Kv) UHđm (Kv) DPO (Kw) DPN (Kw) UN% IO% Giá 125 242 10,5 115 380 11 0,5 *Máy biến áp liên lạc: Máy biến áp liên lạc B2, B3 được chọn là máy biến áp điều áp dưới tải với điều kiện: SđmB = 1/2 Sth. Với: Sth là công suất còn lại đưa lên hệ thống. = 3´11,7 - (35,8 +3/4.18,8) = 298,2 MVA. SđmB = 298,2/2 =149,4 MVA. Vậy ta có thể chọn loại máy biến áp TPдЦH 160/10,5 có các thông số như bảng 2-2 sau: Bảng 2-2 Sđm MVA UCđm (Kv) UHđm (Kv) DPO (Kw) DPN (Kw) UN% IO% Giá 160 230 10,5 140 525 12 0,6 ã Phương án II: * Máy biến áp bộ B1,B2 được chọn như bộ máy biến áp bộ B1 của phương án I. * Máy biến áp liên lạc: Được chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải có công suất định mức được chọn theo công thức dưới đây: = = ị Chọn máy biến áp B3,B4 là loại TPдЦH 100/10,5 có các thông số cho ở bảng 2-3 sau: Bảng 2-3 Sđm MVA UCđm (Kv) UHđm (Kv) DPO (Kw) DPN (Kw) UN% IO% Giá 100 230 10,5 94 360 12 0,7 Phân bố phụ tải cho các máy biến áp: ã Phương án I: * Đối với máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây G1- B1 để thuận tiện cho việc vận hành. cho tải với độ thị bằng phẳngtrong suốt quá trình làm việc cả năm. SB1= SGđm – Std = 117.6 – 0.06´117.6 = 110.5 MVA Phụ tải qua 2 máy biến áp B2, B3 được tính như sau : Phụ tải truyền lên cao : SC-B2,B3 = ´( Sc(t) – SB1) Dựa vào bảng 1-6 và công thức trên tính được phụ tải cho từng thời điểm được ghi ở bảng 2-4 sau: Bảng 2-4 MVA\ t(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 SB1 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 SC B2-B3 127.6 147.5 147.5 127.6 127.6 127.6 127.6 105 Từ bảng kết quả bảng 2- 4 ta thấy. SH B2-B3max = 147.5 < 1.3´160 = 208 MVA Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường. ã Phương án II: Các bộ G1-B1;G2-B2 được phân bố phụ tải như bộ G1-B1 như ở phương án 1. * phụ tải qua 2 máy biến áp B3, B4 : Công suất tải lên cao : SC B3–B4 = ´(Sc(t) – SB1 – SB2) Dựa vào bảng 1-6 và công thức tính trên ta có phụ tải từng thời điểm cho ở bảng 2-5 sau: bảng 2-5 : MVA\ t(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 SB1 = SB2 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 110.5 SC(t) 57.4 92.7 92.7 57.4 57.4 57.4 57.4 49.7 Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố Phương án I: Sự cố 1 máy biến áp liên lạc: Công suất thiếu của phía cao áp khi sự cố máy biến áp B2là: Sth = STGC - SBb – 1.4´SđmB. Trong đó: STGC = SPTCmax + SHT = 252.9 + 153.5 =406.4MVA SBb: công suất máy biến áp bộ SBb= 125MVA SđmB: công suất định mức của máy biến áp liên lạc. ị Sth = 406.4 – 125 – 1.4´160 = 57.4MVA . Ta thấy Sth = 57.4 < Sdt =200MVA . Vậy máy biến áp chọn không bị quá tải khi sự cố một máy biến áp liên lạc. Phương án II: Sự cố 1 máy biến áp liên lạc: Công suất thiếu phía cao áp khi sự cố máy biến áp B3là: Sth = STGC – 2´SBb – 1.4´SđmB= = 406.4 – 2´125 –1.4´100 = 16.4MVA . Ta thấy Sth = 16.4 < Sdt= 200MVA . Vậy máy biến áp không bị quá tải khi sự cố máy biến áp liên lạc. ã Sự cố một máy phát không cần kiểm tra vì dự trữ của hệ thống điện đủ cung cấp cho phụ tải khi sự cố một máy phát. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp. Phương án I: Sai ãĐối với máy biến áp bộ B1, tổn thất điện năng được tính theo công thức. . Trong đó: T: Thời gian làm việc của máy biến áp T = 8760 h. Sb: Phụ tải của máy biến áp trong thời gian T. Máy biến áp B1có các số liệu sau: DPO = 115 KW. DPN = 380KW. Sb = 110,5MVA. Từ các số liệu đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp B1. ã Tổn thất điện năng của máy biến áp B2và B3 được tính theo công thức: Trong đó: Si của máy biến áp trong thời gian ti được lấy từ bảng 2-4. DPO = 140 KW. DPN = 525 KW. Tổn thất điện năng của máy biến áp B2,B3 là: =8637.13Mwh. Vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm của phương án I là: DAồ = DAB1 +DAB2,B3 = 3608.71 +8637.13 = 12245.23 Mwh. Phương án II: ãĐối với máy biến áp B1,B2,tổn thất điện năng được tính theo công thức: = ãTổn thất điện năng của máy biến áp B3,B4được tính theo công thức: Trong đó: Si của máy biến áp trong thời gian ti được lấy từ bảng 2-5. DPO = 94 KW. DPN = 360 KW. Tổn thất điện năng của máy biến áp B3,B4 là: =4517.1Mwh. Vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm của phương án II là: DAồ = DAB1,B2 +DAB3,B4 = 7214.42 +4517.1 = 11735.52 Mwh. Ta có bảng tóm tắt kêt quả tổn thất điện năng của các phương án như bảng 2-6 sau: Bảng 2-6 DA\ Phương án Phương án I Phương án II DA, Kwh 12245.23 11731.52 So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phương án tối ưu. Chọn sơ bộ các khí cụ điện. Xác định dòng cưỡng bức các mạch. Phương án I: hình 3-1. G1 G2 G3 G4 B1 B2 B3 TD TD TD Sđp Sc 220kv Hình 3-1: Sơ đồ nối điện phương án I. ã Dòng cưỡng bức phía cao áp: * Mạch đường dây về hệ thống. Dòng làm việc cưởng bức được tính với điều kiện một đường dây bị đứt. Với: SHtmax là công suất tải về hệ thống qua đường dây kép, SHtmax= 153.5MVA . * Mạch phụ tải phía điện áp cao. với: Scmax là công suất ở phụ tải cao, Scmax = 252.9 MVA. * Mạch máy biến áp B1: Dòng điện cưởng bức được xác định theo điều kiện làm việc cưởng bức của máy phát G1. * Mạch máy biến áp liên lạc. Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là: Kqtsc´SđmB = 1.4´160 =224 MVA . Dòng cưởng bức qua máy biến áp Vậy dòng điện làm việc cưởng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là: Icb1 = 0.664 kA. ã Dòng cưởng bức ở cấp điện áp máy phát: * Mạch máy biến áp phía hạ áp. * Mạch máy phát phía hạ áp. * Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G2. Xét hai trường hợp: phụ tải max và phụ tải min. + Phụ tải max: Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải max là: +Khi phụ tải min: Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải min là: ị Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G2là: * Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là: +Khi phụ tải max: Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là. + Khi phụ tải min: Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là. Khả năng tải của máy biến áp khi sự cố một máy biến áp . Kqtsc´SđmB = 1.4´160 =224 MVA . Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải max là: Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải min là: ị Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là. Vậy dòng cưởng bức qua kháng lớn nhất là: Icb4 = 7.057 KA. Phương án II: hình 3-2. G2 G3 G4 B1 B2 B4 TD TD TD Sđp Sc 220kv B3 G1 Hình 3-2: Sơ đồ nối điện phương án II. ã Dòng cưỡng bức phía cao áp: * Mạch đường dây về hệ thống. Dòng làm việc cưởng bức được tính với điều kiện một đường dây bị đứt. Với: SHtmaxcông suất về hệ thống qua đường dây kép, SHtmax= 153.5MVA . * Mạch phụ tải phía điện áp cao. với: Scmax là công suất ở phụ tải cao, Scmax = 252.9 MVA. * Mạch máy biến áp B1,B2: Dòng điện cưởng bức được xác định theo điều kiện làm việc cưởng bức của máy phát G1,G2: * Mạch máy biến áp liên lạc. Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là: Kqtsc´SđmB = 1.4´100 =140 MVA . Dòng cưởng bức qua máy biến áp Vậy dòng điện làm việc cưởng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là: Icb1 = 0.664 kA. ã Dòng cưởng bức ở cấp điện áp máy phát: * Mạch máy biến áp phía hạ áp: * Mạch máy phát phía hạ áp. * Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G3. Xét hai trường hợp: phụ tải max và phụ tải min. + Phụ tải max: Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải max là: +Khi phụ tải min: Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải min là: ị Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G3là: * Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là: +Khi phụ tải max: Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là. + Khi phụ tải min: Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là. Khả năng tải của máy biến áp khi sự cố một máy biến áp . Kqtsc´SđmB = 1.4´100 =140 MVA . Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải max là: Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải min là: ị Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là. Vậy dòng cưởng bức qua kháng lớn nhất là: Icb4 = 2.848 KA. Từ các kết quả tính toán trên ta có bảng tóm tắt kết quả dòng cưởng bức sau: bảng 3-1 Bảng 3-1 Phương án\ Icb( kA) Icb1 Icb2 Icb3 Icb4 Phương án I 0.664 12.317 6.789 7.057 Phương án II 0.664 7.698 6.789 2.848 Chọn số bộ máy cắt và kháng phân đoạn. Phương án I: ã Chọn loại máy cắt. * Phía điện áp cao. Từ dòng điện cưởng bức ở phía cao áp Icb1max= 664 kA, ta chọn máy cắt loại SF-6 của hảng Merlin có kí hiệu FA- 245- 40 có các thông số ở bảng 3-2 sau: Bảng3-2 Uđm(kv) Iđm(kA) U(f=50Hz) Uxk(kv) Icắtđm(kA) Iôđ(kA) 245 3150 460 1050 40 102 * Phía điện áp thấp. Từ các dòng cưởng bức phía điện áp thấp Icb2=12.317kA, Icb3= 6.789kA, Icb4 = 7.057kA, ta chọn loại máy cắt điện không khí của hãng Simen loại 8FG10- 12- 80 có các thông số ở bảng 3-3 sau: Bảng 3-3 Uđm(kv) Iđm(kA) U(f=50Hz) Uxk(kv) Icắtđm(kA) Iôđ(kA) 12 12500 - 75 80 225 ã Chọn kháng điện phân đoạn. Vì dòng cưởng bức qua kháng Icb= 7.057kA nên ta phải chọn kháng có dòng cưởng lớn nhất Icb= 4000A là kháng điện bê tông có cuộn dây bằng nhôm với điện áp 10kv loại PbA-10-4000-12 có các thông số cho ở bảng 3-4 sau:ư Bảng3-4 Uđm(kv) Iđm(A) Xđm(W) DP(kw) Iôdd(kA) Iônh(kA) 10 4000 0.23 25.7 53 42 b. Phương án II: ã Chọn loại máy cắt. * Phía điện áp cao. Từ dòng điện cưởng bức ở phía cao áp Icb1max= 664 kA, ta chọn máy cắt loại SF-6 của hảng Merlin có kí hiệu FA- 245- 40 có các thông số ở bảng 3-2. * Phía điện áp thấp. Từ các dòng cưởng bức phía điện áp thấp Icb2=7.698kA, Icb3= 6.789kA, Icb4 = 2.848kA, ta chọn loại máy cắt điện không khí của hãng Simen loại 8FG10- 12- 80 có các thông số ở bảng 3-3. ã Chọn kháng điện phân đoạn. Vì dòng cưởng bức qua kháng Icb= 2.848kA nên ta chọn kháng có dòng cưởng Icb= 3000A là kháng điện loại PbA-10-3000-12 có các thông số cho ở bảng 3-5 sau: Bảng3-5 Uđm(kv) Iđm(A) Xđm(W) DP(kw) Iôdd(kA) Iônh(kA) 10 3000 0.23 25.7 53 42 Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát . Thanh góp điện áp máy phát. Ping án I: Sơ đồ thanh góp máy phát được chọn như hình 3-3 sau: Hình 3-3: Sơ đồ thanh góp máy phát phương án I . Ping án II: Sơ đồ thanh góp máy phát được chọn như hình 3-4 sau: Hình 3-4: Sơ đồ thanh góp phát phương án II Sơ đồ thanh góp điện áp cao áp. Cả hai phương án ta đều chọn một loại thanh góp là sơ đồ hai thanh góp có máy cắt liên lạc nhw hình 3-5 sau: Hình 3-5: Sơ đồ thanh góp phía cao áp. So sánh kinh tế-kỹ thuật chọn phương án tối ưu. Vốn đầu tư. a. Ping án I: * Vốn đầu tư máy biến áp . Được tính theo công thức: VB = ồKB1´vB1 Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp. kBi là hệ số chuyên chở lắp đặt. Loại máy biến áp T 125/10.5 có giá là: vB= 162´103´40´103 VNĐ, hệ số chuyên chở kB1=1.1. Loại máy biến áp TP 160/10.5 có giá là: vB= 276´103´40´103 VNĐ, hệ số chuyên chở kB1=1.3. ị VB= 1.1´ 162´103´40´103 + 1.3´2´276´103´40´103 =35832´106 VNĐ * Vốn đầu tư máy cắt. Vốn đầu tư máy cắt được tính theo công thức sau: VTB=ồn1´v1. Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt. n1 là số lượng máy cắt. Phía điện áp cao có 4 bộ máy cắt loại FA-245-40 giá71´103´40´103VNĐ Phía hạ áp 5 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 15´103´40´103VNĐ. 2 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 21´103´40´103VNĐ. ị VTB= 4´71´103´40´103 + 5´15´103´40´103 + +2´21´103´40´103=16040´106VNĐ. Vậy tiền vốn mua máy biến áp và thiết bị là: V1= VB1+ VTB = 35832´106 +16040´106= 51872´106 VNĐ. * Chi phí vận hành hàng năm. Chi phí vận hành hàng năm của thiết bị được tính theo công thức sau: P1= PV1+ PDA1. Trong đó: PV1= avh´V1 = 0.15´51872´106 = 7780.8´106VNĐ. PDA1 = b´DA = 0.07´12.24523´15´103= 12.86´106VNĐ. ị Chi phí vận hành hàng năm là: P1= PV1+ PDA1 = 7780.8´106 +12.86´106 = 7793.66´106VNĐ. b. Ping án II: * Vốn đầu tư máy biến áp . Được tính theo công thức: VB = ồKB2´vB2 Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp. kBi là hệ số chuyên chở lắp đặt. Loại máy biến áp T 125/10.5 có giá là: vB= 162´103´40´103 VNĐ, hệ số chuyên chở kB1=1.1. Loại máy biến áp TP 100/10.5 có giá là: vB= 173´103´40´103 VNĐ, hệ số chuyên chở kB1=1.4. ị VB= 2´1.1´ 162´103´40´103 + 2´1.4´173´103´40´103 =33632´106 VNĐ * Vốn đầu tư máy cắt. Vốn đầu tư máy cắt được tính theo công thức sau: VTB=ồn2´v2. Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt. n2 là số lượng máy cắt. Phía điện áp cao có 5 bộ máy cắt loại FA-245-40 giá71´103´40´103VNĐ Phía hạ áp 4 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 15´103´40´103VNĐ. 1 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 21´103´40´103VNĐ. ị VTB= 5´71´103´40´103 +4´15´103´40´103 + +1´21´103´40´103=17440´106VNĐ. Vậy tiền vốn mua máy biến áp và thiết bị là: V2= VB2+ VTB = 33632´106 +17440´106= 51072´106 VNĐ. * Chi phí vận hành hàng năm. Chi phí vận hành hàng năm của thiết bị được tính theo công thức sau: P2= PV2+ PDA2. Trong đó: PV2= avh´V2 = 0.15´51072´106 = 7660.8´106VNĐ. PDA1 = b´DA = 0.07´11.73152´15´103= 12.32´106VNĐ. ị Chi phí vận hành hàng năm là: P1= PV1+ PDA1 = 7660.8´106 +12.32´106 = 7783.98´106VNĐ. Từ các kết quả tính toán trên ta có bảng 3-6 so sánh kinh tế các phương án sau: Bảng 3-6 Ping án\ đại lượng Vốn đầu tư(VNĐ) Chi phí(VNĐ) Ping án I 51872´106 7793.66´106 Ping án II 51072´106 7783.98´106 Từ bảng trên ta thấy các phương án có vốn đầu tư và chi phí vận hành gần bằng nhau nhưng ta chọn phương án II làm phương án tính toán cho thiết kế. Vì phương án II lắp đặt và vận hành dễ dàng hơn. Tính toán dòng ngắn mạch. Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống điện. Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy quay của nhà máy theo điều kiện đảm bảo các yêu cầu về ổn định động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch (dòng tính toán ngắn mạch là dòng 3 pha). Để đơn giản tất cả các giá trị ta đều tính trong hệ đơn vị tương đối. Chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản và điệ áp cơ bản. Ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình (Ucb= Utb), công suất cơ bản chọn là Scb= 1000MVA. Đã cho XHT= 1.25 và SđmHT = 3000 MVA . Ta có điện kháng tương đối cơ bản của hệ thống là: Chọn dạng và điểm ngắn mạch. Ta tính cho trường hợp nặng nề nhất là ngắn mạch 3 pha tại các điểm N1,N2,N3,N3’,N4 như hình 4-1 sau: G2 G3 G4 B1 B2 B4 TD TD TD Sđp Sc 220kv B3 G1 N1 Hình 4-1: chọn điểm ngắn mạch. Xác định dòng điện ngắn mạch và xung lượng nhiệt. Sơ đồ thay thế. Từ sơ đồ nối điện của nhà máy nhiệt điện trên ta có sơ đồ thay thế tính ngắn mạch như sau: Hình 4-2: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch. Xác định giá trị điện kháng. ã Điện kháng của đường dây. ã Điện kháng máy biến áp . * đối với máy biến áp bộ B1, B2: * đối với máy biến áp liên lạc: ã Điện kháng của máy phát. ã Điện kháng của kháng điện. Tính dòng ngắn mạch và xung lượng nhiệt khi ngắn mạch. Dòng ngắn mạch tại điểm N1 ở phía cao áp: Hình 4-3a: sơ đồ thay thế khi NM ở N1 Ta có sơ đồ thay thế tính Dòng ngắn mạch như hình 4-3a. Trong đó: X1=XH+Xd=0.4167+0.4132 = 0.8299. Hình 4-4a. X2 = X3 = XB1 + XG = 0.88 + 1.5561 = 2.4361. X4 = X5 = XB3 = 1.2. X6 = XK = 2.31. X7 = X8 = XG = 1.5561. Biến đổi sơ đồ hình 4-3a ta có sơ đồ hình4-4a. Gộp 2 nguồn máy phát G1,G2 lại ta có X9, biến đổi sao-tam giác X4, X5, X5 ta có X10, X11, X12 có các giá trị sau: Gộp 2 máy phát G3, G4 lại ta có sơ đồ hình 4-5a. Hình 4-5a Gộp 4 máy phát làm một biến đổi ta được sơ đồ hình 4-6a. Với các điện kháng X1ồ. X2ồ có các giá trị sau: X1ồ = X1 = 0.8299. Hình 4-6a. Tính đổi sang các điện kháng tính toán ta có: Tra đường cong tính toán (của nhà máy tuabin hơi) ta sẽ nhận dược giá trị dòng ngắn mạch như bảng 4-1. Với công suất của máy phát PGđm= 100 MW, tương đối lớn nên ta tính dòng ngắn mạch và tính xung lượng nhiệt BN của Dòng ngắn mạch theo phương pháp tích phân đồ thị. Lấy thời gian ngắn mạch t = 0 á 1s. Bảng 4-1 T(s) 0 0.1 0.2 0.5 1 Itt1 0.42 0.385 0.4 0.38 0.45 Itt2 3.35 2.8 2.55 2.35 2.2 IN(kA) 7.441 6.486 6.296 5.892 6.258 Để chuyển sang hệ đơn vị có tên ta cần tính các dòng điện cơ bản tính toán. IN = Itt1(ti)´Iđmồ1 + Itt2(ti)´Iđmồ2. Từ đó ta có giá trị dòng ngắn mạch như bảng 4-1 trên. * Trị số dòng xung kích khi ngắn mạch. Với kxk là hệ số xung kích, kxk= 1.8. * Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch. Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N2. Ta có sơ đồ thay thế khi ngắn mạch tại điểm N2 với các điện kháng có giá trị như hình 4-1b. Biến đổi sao tam giác X1, X9, X5 ta có sơ đồ hình 4-2b với điện kháng giữa nút HT và nút G1,2 cho giá trị không. Hình 4-1b. Nhập nhánh G1,2, G4 lại với nhau ta có sơ đồ hình 4-3b. Hình 4-2b Biến đổi sao tam giác x6, X10, X12 ta có sơ đồ hình 4-4b với chú ý là điện kháng giữa nút HT và nút G1,2,4 bỏ qua. Hình4-3b Hình 4-4b Chuyển sang điện kháng tính toán. Tra đường cong tính toán ta có giá trị dòng ngắn tại các thời điểm như bảng 4-2 sau: Hệ thống có Xtt1 > 3 suy ra ta có. Bảng 4-2 T(s) 0 0.1 0.2 0.5 1 Itt1 0.0279 0.0279 0.0279 0.0279 0.0279 Itt2 0.7 0.62 0.61 0.6 0.61 Itt3 5.4 4.3 3.7 3.1 2.8 IN(KA) 53.098 44.433 40.359 36.286 34.540 Các dòng định mức tính toán. IN = Itt1(ti)´Iđmồ1 + Itt2(ti)´Iđmồ2 + Itt3(ti)´Iđmồ3. Từ đó ta có giá trị dòng ngắn mạch như bảng 4-2 trên. * Trị số dòng xung kích khi ngắn mạch. Với kxk là hệ số xung kích, kxk= 1.8. * Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch. Dòng ngắn mạch tại N3 khi máy phát G3 nghỉ. Ta có sơ đồ thay thế khi ngắn mạch tại N3 như hình 4-1c. Hình 4-1c Hình 4-2c Biến đổi tam giác- sao x4, X5, X6 ta có sơ đồ hình 4-2c. Hình 4-3c Hình 4-4c Biến đổi sao – tam giác X1, X9, X10 ta có sơ đồ hình 4-3c. Gộp nhánh G1,2, G4 lại với nhau ta có sơ đồ hình 4-4c. Biến đổi sao – tam giác X11, X13, x16 ta có sơ đồ hình 4-5c. Hình 4-5c Chuyển sang điện kháng tính toán. Tra đường cong tính toán ta có kết quả dòng ngắn mạch ở bảng 4-3 sau: Đối với nhánh hệ thống có Xtt1 > 3 suy ra Bảng4-3 T(s) 0 0.1 0.2 0.5 1 Itt1 0.1209 0.1209 0.1209 0.1209 0.1209 Itt2 1.5 1.3 1.25 1.25 1.25 IN(KA) 49.042 45.132 44.192 44.192 44.192 Các dòng định mức tính toán. IN = Itt1(ti)´Iđmồ1 + Itt2(ti)´Iđmồ2. Từ đó ta có giá trị dòng ngắn mạch như bảng 4-3trên. * Trị số dòng xung kích khi ngắn mạch. Với kxk là hệ số xung kích, kxk= 1.8. * Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch. Hình 4-1d Dòng ngắn mạch tại N3’ chỉ có máy phát G3 làm việc. Ta có X1ồ = 1.5561. Đổi sang điện kháng tính toán . Tra dường cong tính toán ta có kết quả dòng ngắn mạch như bảng sau Bảng4-4 T(s) 0 0.1 0.2 0.5 1 Itt1 5.2 4.1 3.55 3.1 2.7 IN(KA) 33.623 26.511 22.954 20.045 17.458 Các dòng định mức tính toán. IN = Itt1(ti)´Iđmồ1. Từ đó ta có giá trị dòng ngắn mạch như bảng 4-4 trên. * Trị số dòng xung kích khi ngắn mạch. Với kxk là hệ số xung kích, kxk= 1.8. * Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch. Ngắn mạch tại N4 trên thanh góp phân đoạn. Ta có: Từ đó ta có giá trị dòng ngắn mạch tại các thời điểm như bảng 4-5. Bảng4-5 T(s) 0 0.1 0.2 0.5 1 IN(KA) 19.475 17.922 17.405 16.241 17.082 * Trị số dòng xung kích khi ngắn mạch. Với kxk là hệ số xung kích, kxk= 1.8. * Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch. Từ các kết quả dòng ngắn mạch, dòng xung kích, xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch, ta có kết quả tóm tắt ở bảng 4-6. Bảng 4-6 N1 N2 N3 N4 N5 IN(KA) 7.441 53.098 49.042 33.623 19.475 BN(KA2s) 38.580 1489.091 1984.209 938.204 290.127 ixk(KA) 18.942 135.165 124.841 85.590 49.575 Chọn khí cụ điện và dây dẫn. Chọn máy cắt điện. Dựa vào cấp điện áp và dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch đã xác định ở chương II, kết hợp với các giá trị dòng ngắn mạch đã tính ở chương IV ta chọn máy cắt của các mạch như bảng 5-1. Bảng 5-1 Cấp Đ/áp (KV) Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Icb KA IN KA ixk KA Icắtđm KA Uđm KV IMC A Iô.đ KA Iô.nh/tn KA 220 0.664 7.441 18.942 FA-245-40 40 245 3150 102 31.5/3 10 7.698 53.098 135.165 8FG10-12-80 80 12 12500 225 105/7 Chọn dao cách ly. Dao cách ly được chọn theo các điều sau: + Điện áp: Uđm ³ Uđm.m. + Dòng điện: Iđm ³ Icb. Iđm.m ³ ixk. I2nhđm´tnhđm ³ BN. Dao cách ly được chọn phải thoả mãn các điều kiện về ổn định động và ổn định nhiệt. Đối với dao cách ly có Iđm > 1000 A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Dao cách ly được chọn như bảng 5-2: (trang bên) Bảng 5-2 Cấp Đ/áp (KV) Đại lượng tính toán Loại dao cách ly Đại lượng định mức Icb KA IN KA Ixk KA U KV Iđm KA Iđ.đm KA Inh/tnh 220 0.664 7.441 18.942 PH 3-1-220T/ 800 220 8.8 80 19.6/ 10 10 7.698 53.098 135.165 PBP-20/8000 20 8 300 112/ 4 Chọn thanh dẫn thanh góp. Để nối từ cực máy phát lên máy biến áp ta dùng thanh dẫn cứng, phía hạ áp ta ùng thanh dẫn mềm. Chọn thanh dẫn cứng. Chọn tiết diện thanh dẫn. Như đã xác định ở phần tính toán dònh điện cưỡng bức ta đã xác định được dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch máy phát là: Icb = 7.698 KA. Với giã thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là qcp = 75oc, nhiệt độ môi trường xung quanh là qo= 35oc, và nhiệt độ khi tính toán là 25oc. Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là: Khc = Tiết diện của thanh dẫn cứng được chon theo dòng điện lâu dài cho phép. Icb < Icp´khc. Do đó: Vậy ta chọn thanh dẫn bằng đồng, có tiết diện hình máng như hình 5-1 quét sơn và có các thông số như bảng 5-3. Bảng5-3 Kích thước (mm) Tiết diện một cực (mm2) Mômen trở kháng cm3 Dòng điện cp cả hai thanh h b c r Một thanh Hai thanh 200 90 12 16 2´4040 Wx-x Wy-y wyo –yo 10500 225 46.5 490 Hình 5-1: Tiết diện hình máng và sứ đỡ. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Đối với thanh dẫn có dòng cho phép Icp = 10.5 kA > 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt nữa. Kiểm tra ổn định động. Lấy khoảng cách giữa các pha là a = 60 cm, khoảng cách giữa 2 sứ L = 200 cm. Xác định lực tác dụng lên một nhịp thạnh dẫn. Mômen uốn tác dụng lên một nhịp thanh dẫn. ứng suất tác dụng xuất hiện trên tiết diện thanh dẫn. Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm . Một cách gần đúng coi b = h/2; khd= 1. Lực điện động trong cùng một pha trên đơn vị dài 1cm như sau: Ta có: Với: dcp của đồng là: 1400 KG/cm2. ị Vậy thanh dẫn chọn hoàn toàn thỏa mãn điều kiện. Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng. Sứ được chọn cần thoả mãn điều kiện: Với: F là lực tương tác giữa các pha khi ngắn mạch. H: chiều cao sứ. H’: chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm của thanh dẫn, H’= H +h/2. h: chiều cao thanh dẫn. Fph: lực phá hoại cho phép của sứ. Vậy điều kiện sứ đỡ phải thoả mãn là: . Với sứ trong nhà ta chọn loại 0f-10-4250KBY3 có các thông số cho ở bảng 5-4. Bảng: 5-4 Loại sứ Uđm, KV H, mm Fph, KG 0f-10-4250KBY3 10 230 4250 Vớí thanh dẫn đã chọn h = 200 mm ta có : Vậy sứ đã chọn hoàn toàn thoả mãn điều kiện. Chọn dây dẫn mềm. Dây dẫn mềm được chọn dựa vào dòng điện làm việc lâu dài cho phép. Dây dẫn từ máy biến áp lên thanh góp cao áp U = 220 kv. Ta có thể xác định được dòng điện làm việc cưỡng bức của dây dẫn trong trường hợp này là Icb = 0.664 kA. Như trên đã nói: Với Icp= 746 A ta chọn loại dây AC- 400 có Icp = 835 A, đường kính dây dẫn bằng 26.6 mm đặt trên ba đỉnh của một tam giác đều với khoảng cách giữa hai pha là D = 5 m. ã Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. Tiết diện nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt của cấp điện áp 220kv. Với BN: là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch, BN = 38.580.106 A2.s. C: hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn, với dây dẫn AC có C = =90 . ã Kiểm tra điều kiện vầng quang. Tiết diện chọn phải thoả mãn điều kiện: Trong đó: m: hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn, m = 0.85. r: bán kính ngoài của dây dẫn. D: khoảng cách giữa các pha của dây dẫn. Vậy tiết diện đã chọn thoả mãn điều kiện vầng quang. Chọn thanh góp cao áp: Thanh góp cấp 220kv được chọn giống như dây dẫn mềm nối từ máy biến áp đến thanh góp cao có tiết diện AC-400. Chọn kháng điện và cáp cho phụ tải địa phương. Chọn cáp điện lực. Cáp đơn: Phụ tải địa phương gồm 10 đơn, mỗi hộ 2MW cung cấp bởi đường dây các dài 2.5 km. Với cosj = 0.85.Do vậy dòng điện làm việc bình thường qua cáp là: Ta có: Icb = Ilvbt = 129.4 A. Từ đồ thị phụ tải địa phương Bảng 1-4 ta có thời gian sử dụng công suất cực đại như sau: Dùng cáp lõi nhôm thì mật độ dòng điện thiết kế sẽ là: Jkt = 1.2 A/mm2 . Tiết diện của cáp được chọn theo mật độ dòng kinh tế. . Như vậy ta có thể chọn cáp 3 pha bằng nhôm đặt trong đất có tiết diện là 95 mm2 và có Icp = 205 A. ã Kiểm tra phát nóng lâu dài của cáp. Khi nhiệt độ trong đất bằng 25oc thì hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của cáp là: Như vậy dòng điện cho phép lâu dài của cáp khi nhiệt độ trong đất là 25oc là: Icp’= K1´Icp = 0.88´205 =180.4 A. Cáp kép: Phụ tải địa phương gồm 6 hộ kép, mỗi hộ 3MW cung cấp bởi đường dây cáp kép dài 3 km. Với cosj = 0.85.Do vậy dòng điện làm việc bình thường qua cáp là: Ta có: Icb = 2´Ilvbt = 194.06A. Từ đồ thị phụ tải địa phương Bảng 1-4 ta có thời gian sử dụng công suất cực đại như sau: Dùng cáp lõi nhôm thì mật độ dòng điện thiết kế sẽ là: Jkt = 1.2 A/mm2 . Tiết diện của cáp được chọn theo mật độ dòng kinh tế. . Như vậy ta có thể chọn cáp 3 pha bằng nhôm đặt trong đất có tiết diện là 95 mm2 và có Icp = 205 A. ã Kiểm tra phát nóng lâu dài của cáp. Khi nhiệt độ trong đất bằng 25oc thì hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của cáp là: Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song. Lấy cáp đặt cách nhau 300 mm. K2= 0.93. Như vậy dòng điện cho phép lâu dài của cáp khi nhiệt độ trong đất là 25oc là: Icp’= K1´K2´Icp = 0.88´0.93´205 =167.77 A. Giã thiết cáp quá tải 30% khi đó. Kqt ´ Icp’= 1.3´167.77 = 218.1 A > Icb = 194.06 A. Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện. Chọn kháng điện. Điện kháng của điện kháng đường dây được chọn xuất phát từ điều kiện hạn chế dòng ngắn mạch tại các hộ tiêu thụ điện và để chọn được máy cắt hợp lý, cáp có tiết diện thích hợp và ổn định nhiệt. Bảng phân bố phụ tải( bảng 5-5): Bảng:5-5 Bình thường Sự cố K1 Sự cố K2 Kháng K1 Nhánh 1 8.5 0 13 Nhánh 2 8.5 0 13 Kháng K2 Nhánh 1 10.5 15 0 Nhánh 2 10.5 15 0 Từ bảng trên ta có dòng cưỡng bức qua kháng là: chọn kháng kép loại PbAC -2´1000 có Iđmk = 1000A. Sơ đồ phân bố phụ tải cho kháng. Ta có sơ đồ phân bố phụ tải cho kháng như hình 5-1 sau: Hình 5-1: Sơ đồ phân bố phụ tải cho kháng. Xác định Xk%. Xk% được chọn xuất phát từ hai điều kiện sau: Xk% phải đủ hạn chế dòng ngắn mạch tại N5 để chọn máy cắt 1 và đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp 1 tức là: IN5 Ê min{ Ic1đm, Inhc1}. Xk% phải đủ hạn chế dòng ngắn mạch tại N6 để chọn máy cắt 2 và đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp 2 tức là: IN6 Ê min{ Ic2đm, Inhc2}. Trong đó dòng điện ổn định nhiệt được xác định theo công thức. F: Tiết diện cáp, CAl= 90A2s. Trong nhiệm vụ thiết kế cho F2= 70 mm2, tc2= 0.7s. Ic2đm= 20KA. Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch hình 5-3: chọn Scb= 1000MVA và ngắn mạch tại N4 có dòng ngắn mạch là: IN4= IN3 +IN3’ = 124.841 + 85.590 = 210.431KA. Hình 5-3: Sơ đồ thay thế ngắn mạch. Ta có: Dòng điện ổn định nhiệt của cáp 1 sẽ là: Điện kháng tổng là: XK= Xồ - XHT - XC1 = 7.303 – 0.2613 – 2.177 = 4.8647. Điện kháng XK% là: Vậy ta chọn kháng kép loại PbAc -10-2´1000-12 có XK% = 12%, IđmK = 1000A. Chọn máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương. Để chọn máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương ta tính dòng ngắn mạch tại N5. XHT= 0.2613. Điện kháng tính toán: Dòng ngắn mạch tại N5: Dòng xung kích tại N4: Dựa vào dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố một kháng điện 825A, và IN4= 8.016KA, ixk= 20.406KA ta chọn máy cắt không khí có các thông số như bảng 5-6: Bảng5-6 Loại MC Uđm,KV Iđm,A Icđm,KA Iđ.đm,KA BMP$ 10 3200 31.5 80 Không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt đối với máy cắt có dòng định mức > 1000A. Kiểm tra kháng điện. Dòng ngắn mạch tại N5: IN5= 8.016KA thoả mãn điều kiện. Dòng ngắn mạch tại N6: Thỏa mãn điều kiện. Vậy kháng đã chọn thoả mãn. Chọn máy biến áp đo lường và máy biến dòng. Sơ đồ nối BU và BI với dụng cụ đo. Sơ đồ nối BU,BI với dụng cụ đo được vẽ như hinh 5-3 Hình5-3 : Sơ đồ nối BU,BI với dụng cụ đo. - Chọn máy biến điện áp (BU) * Điều kiện chọn Dụng cụ phía thứ cấp là công tơ nên dùng 2 biến điện áp nối dây theo hình trên 2xHOM-10 - Điện áp :UđmBU = Umạng=10 kV - Công suất : Icb = 4330 A - Cấp chính xác: 0,5 Phụ tải của biến điện áp:là tổng công suất của các đồng hồ đo lường nối vào mạch thứ cấp BU, các loại đồng hồ đo lường ghi trong bảng 5-7 sau: Bảng 5-7 Tên dụng cụ mắc vào BU Kiểu Phụ tải AB Phụ tải BC P(W) Q(VAR) P(W) Q(VAR Vôn mét Oát mét O mét p kháng Oát mét tự ghi Tần số kế Công tơ Ctơ phản kháng B-2 Д-341 Д-342/1 H-348 H-348 Д-670 WT-672 7,2 1,8 1,8 8,3 8,3 0,66 0,66 1,62 1,62 1,8 1,8 8,3 6,5 0,66 0,66 1,62 1,62 Tổng 20,4 3,24 19,72 3,24 Biến điện áp AB. S2 ==20,7 VA =0,98 Biến điện áp BC. S2 ==19,9 VA =0,99 Vậy chọn 2 BU loại 1 pha HOM-10 mỗi cái có công suất định mức=50 VA. Chọn dây dẫn nối từ BU đến các đồng hồ đo. Xác định dòng trong các dây dẫn a,b,c Ia ===0,207 A Ic ===0,199 A Coi Ia = Ic =0,2 A và cosjab= cosjbc =1 => Ib = =0,34. Điện áp giáng trong dây a và b. DU = (Ia + Ib).r = (Ia + Ib). Giả sử khoảng cách đặt các đồng hồ đo tới BU là 50m và dùng dây dẫn đồng hồ có r = 0,0175 Wmm2/m; DU = 0,5%. Vậy tiết diện dây dẫn là: S ≥ = =0,945 mm2 Ta chọn dây dẫn ruột đồng bọc cách điện bằng PVC có tiết diện là 1,5 mm2. . Chọn máy biến dòng điện (BI) * Điều kiện chọn: - Sơ đồ nối dây: Mắc hình sao đặt trên cả 3 pha - Điện áp định mức UđmBI ³ Uđm mạng=10 kV - Dòng điện định mức sơ cấp IđmBI ³ Icb = 4330 - Cấp chính xác BI: 0,5 Phụ tải thứ cấp: Tương ứng với mỗi cấp chính xác, biến dòng có một phụ tải định mức ZđmBI=1,2 Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp Z2 của nó (kể cả dây dẫn). Không được vượt quá phụ tải định mức. Z2 = Zồdc + Zdd Ê ZđmBI Trong đó: Zồdc Tổng phụ tải các dụng cụ đo Zdd Tổng trở của dây dẫn Công suất tiêu thụ của các cuộn dây trong dụng cụ đo lường được ghi trong bảng bảng 5-8 sau: Pha A và pha C mang tải nhiều nhất S = 26 VA Bảng 5-8 T T 1 2 3 4 5 6 Tên dụng cụ đo Ký hiệu Phụ tải (VA) Pha A Pha B Pha C Am pe mét Oát kế tác dụng Oát kế phản kháng Oát kế tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng '-302 Д-341 Д-342/1 Д -33 Д-670 Иг-672 0,1 5 5 10 2,5 2,5 1 0 0 0 0 5 1 5 5 10 2,5 2,5 Tổng 26,1 5,1 22,1 Zồdc = = =1,04 W. Chọn dây dẫn bằng đồng và giả thiết chiều dài dây dẫn là l = ltt = 30 m Tiết diện dây dẫn là. S = = =3,27 mm2 Chọn dây dẫn ruột đồng cách điện bằng PVC có S = 4mm2 SƠ Đồ Tự DùNG Và CáC THIếT Bị Tự DùNG Sơ đồ nối điện tự dùng. Điện tự dùng là một phần điện năng không lớn nhưng lại dữ một phần quan trọng trong quá trình vận hành nhà máy điện. Điện tự dùng nhà máy điện có thể chia làm hai phần: * một phần cung cấp cho các máy công tác đảm bảo của các lò và các tuabin của các tổ máy. * phần kia cung cấp cho các máy công tác phục vụ chung, không liên quan trực tiếp đến lò hơi và các 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 dùng hai cấp điện áp tự dùng 6kv và 0.4kv nối theo sơ đồ biến áp nối tiếp, với một biến áp dự trữ lấy điện từ phía cuộn hạ và phía trên máy phát. Chọn máy biến áp tự dùng. Chọn máy biến áp cấp 1. Chọn 4 máy công tác có công suất thoả mãn điều kiện sau: Vậy ta chọn máy biến áp T Д HC-1000/10.5 có các thông số ở bảng 6-1: Bảng:6-1 Sđm,KVA điện áp Tổn thất,KW UN% IO% 10000 Cao Hạ DPO DPN 14 0.8 10.5 6.3 12.3 85 Máy biến áp dự trữ bậc một không chỉ dùng thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa mà còn cung cấp cho hệ thống tự dùng trong quá trình hoạt động và dừng lò. Do đó công suất cần chọn là: Vì vậy ta cũng chọn loại máy biến áp như bảng trên. Chọn máy biến áp cấp 2. Máy biến áp cấp 2 cung cấp cho động cơ 380/220V và chiếu sáng. Giã thiết các phụ tải này chiếm 10% công suất phụ tải cấp 1. Khi đó ta chọn công suất mỗi máy là: Ta chọn loại máy biến áp TM-1000/6 có các thông số như bảng 6-2: Bảng6-2 Sđm,KVA điện áp Tổn thất,KW UN% IO% 1000 Cao Hạ DPO DPN 5.5 1.4 6 0.4 2.1 12.2 Chọn khí cụ điện tự dùng. Chọn máy cắt phía hạ áp máy biến áp tự dùng cấp 1. Để chọn máy cắt hợp bộ ta tính dòng điện ngắn mạch tại N7 dưới máy biến áp tự dùng cấp 1, với nguồn cung cấp là cả HT và NM. Ta có sơ đồ tính ngắn mạch như hình 6-1. Hình 6-1: Sơ đồ thay thế ngắn mạch. Điện kháng tính toán: Dòng ngắn mạch tại N7: Dòng xung kích tại N7: Dòng điện làm việc cưỡng bức. Vậy ta chọn loại máy cắt điện ít dầu có thông số như bảng 6-3 sau: Bảng 6-3 Loại MC Uđm,KV Iđm,A Icđm,KA Iđ.đm,KA BMP-10-1000-20 10 1000 20 64 Chọn máy cắt phía cao áp máy biến áp tự dùng cấp 1. Ta chọn máy cắt có các thông số ở bảng 6-4 sau: Bảng 6-4 Loại MC Uđm,KV Iđm,A Icđm,KA Iđ.đm,KA MG 20 9500 100 300 Sơ đồ tự dùng của nhà máy. Sơ đồ tự dùng của nhà máy điện được bố trí như hình 6-2: Hình 6-2: Sơ đồ tự dùng toàn nhà máy.