Đề tài Tìm hiểu tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Chương I tính toán phụ tảI và cân bằng công suất I ./ Chọn máy phát điện và cân bằng công suất 1 ./ Chọn máy phát điện Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy thuỷ điện gồm 4 tổ máy x100 MW . Nhà máy điện cung cấp điện cho phụ tải địa phương có Uđm= 22 kv , phụ tải trung áp là 110 kv và phát về hệ thống ở cấp điện áp 220kv . Do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau : + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm thấp + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành nên chọn các máy phát điện cùng loại Từ đó ta tra trong sổ tay được loại máy phát sau Kí hiệu Sđm MVA Pđm MW cosjđm Uđm KV Iđm KA Điện kháng tương đối Xd’’ Xd’ Xd CB-1130/140 48TCЦ 117,7 100 0,85 13,8 4,92 0,21 0,26 0,91 2. / Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Để đảm bảo vận hành an toàn , tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào công cụ là đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật , nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số cosjtb của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau : với Trong đó : St : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng MVA P% : Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại Pmax : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng, MW Máy biến áp cosjtb : Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải SC HT ST SuF Std Sơ đồ chung của một nhà máy phát điện có dạng như trên . Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy phải bằng tổng công suất tiêu thụ Stnm(t) = Std(t) + SuF(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t) Trong đó : SVHT(t) : Công suất về hệ thống tại thời điểm t SC(t) : Công suất về thanh góp điện áp cao tại thời điểm t ST(t) : Công suất về thanh góp điện áp trung tại thời điểm t SuF(t) : Công suất yêu cầu của phụ tải địa phương tại thời điểm t Std(t) : Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t a ./ Công suất toàn nhà máy. Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: SNMđm = 4SGđm= 4.117,7 = 470,8 MVA Theo đầu bài cho nhà máy phát công suất bằng phẳng trong 24 h t (giờ) 0 á 24 PNM(%) 100 SNM(t) (MVA) 470,8 b ./ Công suất phụ tải các cấp +./ Phụ tải địa phương Phụ tải địa phương của nhà máy có Uđm= 22 kV , P22max = 20 MW , cosjtb = 0,87 Để xác định đồ thị phụ tải địa phương phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ công thức : với Kết quả tính được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-3 và đồ thị phụ tải địa phương t (giờ) 0 á 8 8 á 14 14 á 20 20 á 24 P22(%) 70 80 100 80 S22(t) (MVA) 16,09 18,39 22,99 18,39 0 4 8 12 16 20 24 0 5 10 15 20 25 60 t (h) Sđp(MVA) 22,99 18,39 18,39 16,09 + ./ Công suất phía phụ tải trung áp 110 KV Nhiệm vụ thiết kế đã cho : P110max = 200 MW và cosjtb = 0,86 Tính toán tưong tự được kết quả trong từng thời điểm t như sau t(giờ) 0 á 7 7 á 12 12 á 18 18 á 24 P (%) 80 100 85 70 S110(t) MVA 186,05 232,56 197,67 162,79 0 4 8 12 16 20 24 0 50 100 150 200 250 300 t (h) 186,05 232,56 197,67 162,79 S110(MVA) + ./ Công suất tự dùng Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng cực đại của nhà máy bằng 1% công suất định mức của nhà máy với cosjtddm = 0,85 Với nhà máy thuỷ điện công suất tự dùng được chia làm hai phần là phần chung và phần riêng , trong đó phần chung chiếm phần lớn công suất tự dùng và không phụ thuộc vào công suất phát của máy phát = 4,71 MVA + .\ Công suất phát về hệ thống điện áp 220 KV Công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua hai đường dây cao áp 220 kV. Ta có phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: Stnm(t) = Std(t) + SuF(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t) Từ phương trình trên ta có phụ tải cao áp theo thời gian là: SVHT(t) = Stnm(t)- {Std(t) + SuF(t) + ST(t) } Thay các giá trị đã tính được ở trên ta được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy ở bảng sau : t (giờ) S(MVA) 0 á 7 7 á8 8 á 12 12 á 14 14á18 18á20 20á24 Stnm(t) 470,7 470,7 470,7 470,7 470,7 470,7 470,7 SuF(t) 16,09 16,09 18,39 18,39 22,99 22,99 18,39 Std(t) 4,71 4,71 4,71 4,71 4,71 4,71 4,71 ST(t) 186,05 232,56 232,56 197,67 197,67 162,79 162,79 SVHT(t) 263,85 217,34 215,04 249,93 245,33 280,21 284,81 0 4 8 12 16 20 24 0 50 100 150 200 250 300 t (h) 263,85 215,04 249,93 280,21 SVHT MVA c./ Một số nhận xét chung. Tổng công suất định mức của hệ thống là 2750 MVA ( không kể nhà máy thiết kế ), dự trữ quay của hệ thống bằng 8 %, tức là SdtHT = 220 MVA. Giá trị này nhỏ hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ thống SVHTmax =284,81 MVA do đó phải chú ý đảm bảo công suất thiếu về hệ thống không được vượt quá dự trữ quay của hệ thống Phụ tải điện áp trung chiếm gần 50% công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy như sau: 0 4 8 12 16 20 24 0 50 2001 150 200 250 300 350 400 450 500 470,7 STNM S(t) MVA t (h) SVHT ST SuF II./ xác định các phương án nối nối dây sơ bộ Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích kinh tế lớn lao mà còn phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật Cơ sở để để xác định các phương án có thể là sô lượng và công suất máy phát điện , công suất hệ thống điện , sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng , trình tự xây dựng nhà máy điện và lưới điện ... Khi xây dựng phương án nối dây sơ bộ ta có một số nguyên tẵc chung sau : Nguyên tắc 1 Có hay không có thanh góp điện áp máy phát Nếu SuFmax nhỏ và không có nhiều dây cấp cho phụ tải địa phương thì không cần thanh góp điện áp máy phát SuFmax Ê 25% Sđm 1F Nguyên tắc 2 Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lượng máy phát nối vào thanh góp phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn lại phải đảm bảo phụ tải địa phương và tự dùng Nguyên tắc 3 Nếu phía điện áp cao , trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi a Ê 0,5 thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp Nguyên tắc 4 Sử dụng số lượng bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và trung sao cho tương ứng với công suất cực đại cấp đó Nguyên tắc 5 Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhưng phải đảm bảo SSbộ Ê Sdự phòng ht Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau: Phụ tải địa phương ở cấp điện áp 22 kV có: S22max = 22,99 MVA S22min = 16,09 MVA Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có: S110max = 232,56 MVA S110min = 162,79 MVA Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 220 kV ( về hệ thống ) có: S220max = 284,81 MVA S220min = 215,04 MVA Theo các nguyê tắc trên ta có Với nhà máy thuỷ điện khi công suất các tổ máy lớn và phụ tải địa phương có cấp điện áp khác cấp điện áp máy phát thì người ta không dùng thanh góp điện áp máy phát Với lưới điện áp danh định 110 kv và 220 kv thì trung tính nối đất trực tiếp và hệ số a = 0,5 nên ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp Công suất dự phòng của hệ thống Sdp= 8%.2750 = 220 MVA Vậy ta không thể ghép chung hai máy phát với một máy biến áp vì SSbộ = 2.117,7 = 235,4 MVA > Sdp ht = 220 MVA Phụ tải địa phương được cấp bằng các đường cáp kép điện áp 22KV, mà điện áp đầu cực máy phát là 13,8KV. Do vậy các phụ tải địa phương được cấp từ hai máy biến áp tăng áp 13,8/22KV. Hai máy biến áp này lấy điện từ đầu cực của hai máy phát nối với biến áp tự ngẫu. Để hạn chế dòng ngắn mạch, trong chế độ làm việc bình thường hai máy biến áp này làm việc riêng rẽ ở phía 22KV và mỗi máy cung cấp cho một nửa phụ tải địa phương. Trong trường hợp một máy bị sự cố thì máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương. Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau: Phương án I g1 tN1 g3 g2 g4 tN2 T2 T1 220 KV 110 kv Hình 1 Ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu tăng áp để làm liên lạc giữa điện áp cao và điện áp trung . Công suất được truyền tải từ phía hạ lên phía cao áp và trung áp , đồng thời có thể truyền từ phía trung sang phía cao và ngược lại . Ưu điểm của phương án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp. Số mạch nối vào thiết bị phân phối điện áp cao nhỏ Phụ tải địa phương 22KV được cung cấp diện qua hai máy biến áp 13,8/22KV nối vào đầu cực máy phát điện nối với máy biến áp tự ngẫu _G1,G2. Phương án II G2 TN1 tN2 G1 G4 T1 G3 T2 SVHTmax = 284,81 MVA. SVHTmin = 215,04 MVA. S110max = 232,56 MVA. S110min = 162,79 MVA. 220 KV 110 KV Hình 2 Trong sơ đồ này ta chuyển một bộ máy biến áp – máy phát hai cuộn dây từ bên điện áp trung sang bên điện áp cao . Do phụ tải bên trung STmin= 162,79 MVA > SđmF = 117,7 MVA nên máy phát có thể phát bằng phẳng liên tục ; tổn thất trong máy biến áp trong chế độ hoạt động bình thường nhỏ . Nhược điểm của phưong án này là phải dùng ba loại biến áp , gây khó khăn cho việc vận hành và bảo vệ ; ngoài ra do có thêm mạch nối lên thiết bị phân phối điện áp cao nên vốn đầu tư tăng lên Phụ tải địa phương 22KV được cung cấp diện qua hai máy biến áp 13,8/22KV nối vào hai cực máy phát điện G2,G3. Phương án III Trong sơ đồ này ta dùng mba tự ngẫu liên lạc giữa điện áp cao và điện áp trung , công suất có thể truyền từ cao sang trung và ngược lại tuỳ thuộc vào sự biến đổi công suất của lưới , sự thay đổi công suất làm việc của nhà máy , thay đổi sơ đồ hệ thống điện và các nguyên nhân khác . Cuộn dây hạ áp của mba tự ngẫu có thể nối với lưới phân phối địa phương hoặc để cung cấp điện tự dùng dự trữ cho nhà máy điện Nhược điểm của phương án này là số mba nhiều và có nhiều loại mba , tổn thất công suất trong các mba lớn , số mạch nối vào thiết bị cao áp lớn không kinh tế ht G4 Hình 3 t2 T1 T4 T3 G2 G1 G3 Tóm lại : Qua những phân tích trên đây ta thấy phuơng án III có vốn đầu tư lớn hơn cả , phương án I và phưong án II cần phân tích kĩ hơn mới có thể đánh giá được , do đó ta để lại phương án I và phương án II để tính toán , so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện. III./ Chọn máy biến áp tăng áp Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện . Tổng công suất các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện . Chọn mba trong nhà máy điện là loại , số lượng , công suất định mức và hệ số biến áp . MBA được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất Nguyên tắc chung để chọn mba là trước tiên chọn SđmB ³ công suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thường , sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của mba . Xác định công suất thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống . Ta lần lượt chọn mba cho từng phương án Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện . Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng. 1./ Phương án I ( hình 1) a./ Máy biến áp bộ trong sơ đồ bộ máy phát – mba hai cuộn dây Điều kiện chọn : SđmB ³ SđmF = 117,7 MVA Máy phát trong sơ đồ bộ thường phát công suất tương đối bằng phẳng và ổn định do đó ta không cần phải kiểm tra điều kiện sự cố Ta chọn được loại mba có các thông số cho ở bảng sau Sđm MVA UCđm KV UHđm KV DP0 KW DPN KW UN% I0% Giá 106 VNĐ 125 121 13,8 100 400 10,5 0,5 6080 b./ Máy biến áp tự ngẫu tăng áp + Điều kiện chọn : STN1,TN2đm ³ SđmF Trong đó a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu do đó : STN1,TN2đm ³ MVA Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại : ATДЦTH-250 có cácthông số kỹ thuật như bảng sau Sđm MVA Điện áp cuộn dây KV UN% DP0 KW DPN% I0(%) Giá 106 VNĐ UC UT UH C-T C-H T-H C-H C-T 250 230 121 13,8 11 32 20 120 520 0,5 10.000 + Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố Ta kiểm tra trường hợp sự cố nặng nề nhất là khi ST = STmax . Xét hai khả năng sự cố sau : Sự cố một bộ bên trung Khi đó công suất bên trung thiếu sẽ do hai mba liên lạc đảm nhận Công suất bên trung thiếu STthiếu= STmax - Sbộ = STmax- ( SđmF - 1/4. Stdmax ) = 232,56 - 116,52 = 116,04 MVA Công suất có thể qua phụ tải trung áp SCT = 2.kqtsc.a.SđmB = 2.1,4.0,5.250 = 350 MVA ta có SCT > STthiếu vậy phụ tải trung áp được đảm bảo Tính công suất thiếu về hệ thống Công suất qua cuộn trung mba tự ngẫu SCT = 1/2.STthiếu= 1/2.116,04 = 58,02 MVA Công suất qua cuộn hạ mba tự ngẫu SCH = SđmF - 1/2.SuFmin -1/4.Stdmax = 117,7 - 1/2. 16,09 -1/4.4,71 = 108,43 MVA Vậy công suất qua cuộn cao áp mba tự ngẫu SCC = SCH - SCT = 108,43 - 58,02= 50,41 MVA Công suất thiếu về hệ thống Sthiếu = SVHT -2.SCC = 217,34- 2.50,41 = 116,52 MVA ta có Sdụ trữ quay = 8% Sht = 8%.2750 = 220 MVA vậy Sthiếu < Sdụ trữ quay Sự cố một máy biến áp liên lạc Tính công suất thiếu về bên trung Công suất có thể chuyển qua phụ tải phía trung qua cuộn trung mba liên lạc SCT = kqtsc.a.SđmB = 1,4.0,5.250 = 175 MVA Công suất bên trung thiếu STthiếu= STmax - 2.Sbộ = 232,56 – 2.116,52 = -0,48 MVA dấu (-) chứng tỏ bên trung áp thứa công suất , công suất thừa sẽ từ bên trung chuyển sang phía cao áp Tính công suất thiếu về hệ thống Công suất qua cuộn trung mba tự ngẫu SCT = STmax- 2.Sbộ = 232,56 – 2.116,52 = -0,48 MVA Công suất qua cuộn hạ mba tự ngẫu SCH = SđmF - SuFmin -1/4.Stdmax = 117,7 - 16,09 -1/4.4,71 = 100,38 MVA Vậy công suất qua cuộn cao áp mba tự ngẫu SCC = SCH - SCT = 100,38 – (-0,48) = 100,86 MVA Công suất thiếu về hệ thống Sthiếu = SVHT -SCC = 217,34- 100,86 = 116,48 MVA ta có Sdụ trữ quay = 8% Sht = 8%.2750 = 220 MVA vậy Sthiếu < Sdụ trữ quay kết luận : Như vậy mba đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nặng nề nhất 2./ Phương án II ( hình 2) a./ Máy biến áp bộ trong sơ đồ bộ máy phát – mba hai cuộn dây + Cấp điện áp 110 kv Điều kiện chọn : SđmB ³ SđmF = 117,7 MVA Máy phát trong sơ đồ bộ thường phát công suất tương đối bằng phẳng và ổn định do đó ta không cần phải kiểm tra điều kiện sự cố Ta chọn được loại mba có các thông số cho ở bảng sau Sđm MVA UCđm KV UHđm KV DP0 KW DPN KW UN% I0% Giá 106 VNĐ 125 121 13,8 100 400 10,5 0,5 6080 + Cấp điện áp 220 kv Điều kiện chọn : SđmB ³ SđmF = 117,7 MVA Máy phát trong sơ đồ bộ thường phát công suất tương đối bằng phẳng và ổn định do đó ta không cần phải kiểm tra điều kiện sự cố Ta chọn được loại mba có các thông số cho ở bảng sau Sđm MVA UCđm KV UHđm KV DP0 KW DPN KW UN% I0% Giá 106 VNĐ 125 242 13,8 115 380 11 0,5 7400 b./ Máy biến áp tự ngẫu tăng áp + Điều kiện chọn : STN1,TN2đm ³ SđmF Trong đó a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu do đó : STN1,TN2đm ³ MVA Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại : ATДЦTH-250 có cácthông số kỹ thuật như bảng sau Sđm MVA Điện áp cuộn dây KV UN% DP0 KW DPN% I0(%) Giá 106 VNĐ UC UT UH C-T C-H T-H C-H C-T 250 230 121 13,8 11 32 20 120 520 0,5 10.000 + Kiểm tra điều kiện sự cố Ta kiểm tra trường hợp sự cố nặng nề nhất là khi ST = STmax . Xét hai khả năng sự cố sau : Sự cố một bộ bên trung Khi đó công suất bên trung sẽ do hai mba liên lạc đảm nhận Công suất có thể qua phụ tải trung áp SCT = 2.kqtsc.a.SđmB = 2.1,4.0,5.250 = 350 MVA ta có SCT > STmax = 232,56 MVA vậy phụ tải trung áp được đảm bảo Tính công suất thiếu về hệ thống Công suất qua cuộn trung mba tự ngẫu SCT = 1/2.STmax= 1/2.232,56 = 116,28 MVA Công suất qua cuộn hạ mba tự ngẫu SCH = SđmF - 1/2.SuFmin -1/4.Stdmax = 117,7 - 1/2. 16,09 -1/4.4,71 = 108,43 MVA Vậy công suất qua cuộn cao áp mba tự ngẫu SCC = SCH - SCT = 108,43 - 116,28 = - 7,85 MVA Công suất thiếu về hệ thống Sthiếu = SVHT -( Sbộ + 2.SCC ) = 217,34 -( 116,52 + 2.(- 7,85) ) = 116,52 MVA ta có Sdụ trữ quay = 8% Sht = 8%.2750 = 220 MVA vậy Sthiếu < Sdụ trữ quay Sự cố một máy biến áp liên lạc Tính công suất thiếu về bên trung Công suất có thể chuyển qua phụ tải phía trung qua cuộn trung mba liên lạc SCT = kqtsc.a.SđmB = 1,4.0,5.250 = 175 MVA Công suất bên trung thiếu STthiếu= STmax - Sbộ = 232,56 – 116,52 = 116,04 MVA vậy STthiếu < SCT đảm bảo phụ tải bên trung Tính công suất thiếu về hệ thống Công suất qua cuộn trung mba tự ngẫu STthiếu= STmax - Sbộ = 232,56 – 116,52 = 116,04 MVA Công suất qua cuộn hạ mba tự ngẫu SCH = SđmF - SuFmin -1/3.Stdmax = 117,7 - 16,09 -1/3.4,71 = 100,04 MVA Vậy công suất qua cuộn cao áp mba tự ngẫu SCC = SCH - SCT = 100,04 - 116,04 = -16 MVA dấu trừ chứng tỏ biến áp lấy công suất từ hệ thống để truyền sang bên trung áp Công suất thiếu về hệ thống Sthiếu = SVHT -( Sbộ + SCC ) = 217,34- ( 116,52 +(-16) ) = 116,82 MVA ta có Sdụ trữ quay = 8% Sht = 8%.2750 = 220 MVA vậy Sthiếu < Sdụ trữ quay kết luận : Như vậy mba đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nặng nề nhất Chương 2 Tính toán tổn thất điện năng I./ Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp. A/ Phương án 1. 1/ Phân bố công suất cho các máy biến áp. a./ Máy biến áp hai cuộn dây Ta giữ công suất qua bộ là không thay đổi, còn cân bằng công suất sẽ do máy biến áp liên lạc đảm nhận theo luật cân bằng công suất. b./ Máy biến áp tự ngẫu Phân bố công suất trong mba tự ngẫu là phân bố công suất cho các cuộn cao , cuộn trung , cuộn hạ Trong thời gian t = 0 h á 7 h ta có : Công suất qua cuộn dây trung Dấu (-) có nghĩa là công suất truyền từ bên trung sang cao. Công suất qua cuộn hạ Công suất qua cuộn cao SiC = SiH - SiT = 108,48 - (-23,50) = 131,98 MVA Tính tương tự cho các thời điểm khác ta được kết quả ở bảng sau. Si t (h) 0 - 7 7 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24 SiC 131,98 108,72 107,57 125,02 122,72 140,16 142,46 SiT - 23,50 - 0,24 - 0,24 -17,69 -17,69 -35,13 -35,13 SiH 108,48 108,48 107,33 107,33 105,03 105,03 107,33 2/ Tính tổn thất điện năng DA trong máy biến áp Tổn thất công suất trong máy biến áp gồm hai phần là : + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào công suất phụ tải và bằng tổn thất không tải của máy biến áp. + Tổn thất đồng phụ thuộc vào công suất phụ tải , khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắt mạch. a./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây Khi có n máy biến áp vận hành song song thì ta có công thức tính tổn thất điện năng: Trong đó: SdmB: Công suất định mức của máy biến áp Sbộ : Công suất qua máy biến áp DP0 : Tổn thất công suất không tải DPn : Tổn thất công suất ngắt mạch của máy biến áp Vậy = 3274,35 Mw.h b./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu Với DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất công suất ngẵn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung , hạ của máy biến áp tự ngẫu. Ta có: a = 0,5 là hệ số lợi dụng của máy biến áp tự ngẫu. Do thông số mba chỉ cho DPnCT nên ta có thể coi DPnCH = DPnTH = Thay số ta được: DPnCH = DPnTH = = = 260 Kw Vậy Thay số vào công thức ta tính được : cho DP0 = 120 KW n DP0t = 2.120.8760 = 2102.400 KW.h = 2102,4 MW.h + t = 0h á 7h DA0-7 = KWh Tính toán tương tự cho các thời điểm khác ta được kết quả + t = 7h á 8h DA7-8 = 196,04 KWh + t = 8h á 12h DA8-12 = 767,61 KWh + t = 12h á 14h DA12-14 = 420,180 KWh + t = 14h á 18h DA14-18 = 806,49 KWh + t = 18h á 20h DA18-20 = 224,527.2 = 449,05 KWh +./ t = 20h á 24h DA20-24 = 233,33.4 = 933,31 KWh Từ đó tính được KWh KWh = 1870,27 MWh Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu = 3037,54 MWh ị Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp DA1 = DAtn + DA2cd = 3274,35 + 3037,54 = 6311,89 MWh B./ Phươngán 2 1/ Phân bố công suất cho các máy biến áp. a./ Máy biến áp hai cuộn dây Ta giữ công suất qua bộ là không thay đổi, còn cân bằng công suất sẽ do máy biến áp liên lạc đảm nhận theo luật cân bằng công suất. b./ Máy biến áp tự ngẫu Phân bố công suất trong mba tự ngẫu là phân bố công suất cho các cuộn cao , cuộn trung , cuộn hạ Trong thời gian t = 0 h á 7 h ta có : Công suất qua cuộn dây trung Công suất qua cuộn hạ Công suất qua cuộn cao SiC = SiH - SiT = 108,48 - 34,77 = 73,71 MVA Tính tương tự cho các thời điểm khác ta được kết quả ở bảng sau. Si t (h) 0 - 7 7 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24 SiC 73,71 50,46 49,31 67,58 65,45 81,89 84,19 SiT 34,77 58,02 58,02 39,58 39,58 23,14 23,14 SiH 108,48 108,48 107,33 107,33 105,03 105,03 107,33 2/ Tính tổn thất điện năng DA trong máy biến áp Tính toán tương tự như phương án 1 a./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây + Cấp điện áp 110 kv Trong đó: n : Số máy biến áp làm việc song song SdmB: Công suất định mức của máy biến áp Sbộ : Công suất qua máy biến áp DP0 : Tổn thất công suất không tải DPn : Tổn thất công suất ngắt mạch của máy biến áp Vậy = 3920,7 Mw.h + Cấp điện áp 220 kv = 3899,87 MWh b./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu Với DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất công suất ngẵn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung , hạ của máy biến áp tự ngẫu. SiC , SiT , SiH là công suất qua cuộn cao áp , trung áp , hạ áp trong thời điểm t Ta có: a = 0,5 là hệ số lợi dụng của máy biến áp tự ngẫu. Do thông số mba chỉ cho DPnCT nên ta có thể coi DPnCH = DPnTH = Thay số ta được: DPnCH = DPnTH = = = 260 Kw Vậy Thay số vào công thức ta được: cho DP0 = 120 KW n DP0t = 2.120.8760 = 2102.400 KW.h = 2102,4 MW.h + t = 0h á 7h DA0-7 = KWh Tính toán tương tự ta được kết quả t = 7h á 8h DA7-8 = 171,46 KWh t = 8h á 12h DA8-12 = 671,54 KWh t = 12h á 14h DA12-14 = 338,56 KWh t = 14h á 18h DA14-18 = 648,03 KWh t = 18h á 20h DA18-20 = 335,56 KWh t = 20h á 24h DA20-24 = 701,92 KWh Vậy KWh KWh = 1492,32 MWh Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu = 2848,56 MWh ị Tổng tổn thất công suất trong mba trong phương án này là DA2 = 3920,7 + 3899,87 + 2848,56 = 10669,13 MWh Chương 3 Tính toán lựa chọn phuơng án tối ưu Việc quyết định chọn một phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật . Về mặt kinh tế đó chính là tổng vốn đầu tư cho phương án , phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện .Nếu việc tính toán thiệt hại hàng năm do mất điện khó khăn thì ta có thể so sánh các phương án theo phương thức rút gọn , bỏ qua thành phần thiệt hại Về mặt kĩ thuật dể đánh giá một phương án có thể dựa vào các điểm sau : + Tính đảm bảo cung cấp điện khi làm việc bình thường cũng như khi sự cố + Tính linh hoạt trong vận hành , mức độ tự động hoá + Tính an toàn cho người và thiết bị Trong các phương án tính toán kinh tế thường dùng thì thì phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch so với phí tổn vân hành hàng năm được coi là phương pháp cơ bản để đành giá về mặt kinh tế của phương án . Vốn đầu tư cho phương án bao gồm vốn đầu tư cho mba và vốn đầu tư cho thiết bị phân phối . Và thực tế , vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào giá tiền của máy cắt , vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phương án phải chọn sơ bộ loại máy cắt . Để chọn sơ bộ loại máy cắt ta phải tính dòng cưỡng bức cho từng cấp điện áp I./ Xác định dòng cưỡng bức 1./ Xác định điểm tính dòng cưỡng bức TN2 G3 G2 T1 110 kv 220 KV VHT G1 TN1 I(1)cb I(4)cb I(5)cb I(6)cb I(7)cb I(2)cb I(3)cb I(8)cb Đơn Kép t2 G4 Ta tính dòng cưỡng bức tại các điểm sau như hình vẽ 2./ Các mạch phía điện áp cao 220 kV a./ Mạch đường dây Phụ tải cực đại về hệ thống là SVHTmax = 284,81 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được tính với điều kiện một đường dây bị đứt . Khi đó KA b./ Mạch cao áp máy biến áp tự ngẫu Dòng cưỡng bức đuợc chọn là max của ba chế độ : khi hoạt động bình thường , khi sự cố một mba liên lạc và khi sự cố bộ bên trung . Ta thấy trường hợp sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu còn lại phải đưa vào hệ thống một lượng công suất lớn nhất : SCCmax = 100,86 MVA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch này là : kA c./ Thanh góp cao áp kA Như vậy dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án này là Icbmax = 0,7474 KA 3./ Cấp điện áp 110 kV. a./ Mạch đường dây kép Phụ tải trung áp được cấp bởi 2 đường dây kép x 40 MW, giả thiết phụ tải các đường dây như nhau ta có : kA b./ Mạch đường dây đơn Dòng điện làm việc cưỡng bức là : kA c./ Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây kA d./ Mạch trung áp máy biến áp tự ngẫu Dòng cưỡng bức được tính khi có sự cố + Sự cố một bộ máy phát – mba hai cuộn đây + Sự cố một mba tự ngẫu kA Dấu (-) có nghĩa là công suất truyền từ phía trung áp sang bên cao áp Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV là Icbmax = 0,6487 kA 4./ Cấp điện áp 13,8 kV. Dòng điện làm việc cưỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cưỡng bức của máy phát điện nên ta có : kA Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức cuả phương án này Cấp điện áp 220 kV 110 kV 13,8 kV Icbmax kA 0,7474 0,6487 5,1704 II./ Chọn máy cắt và dao cách ly ( sơ bộ ) Điều kiện chọn sơ bộ là UđmMC ≥ Uđmlưới ; IđmMC-CL ≥ Icbmax Từ điều kiện chọn máy cắt ta chọn được loại máy cắt từ đó xác định được giá tiền mạch thiết bị phân phối theo dòng định mức . Nhưng để đơn giản ta có thể chọn giá tiền thiết bị phân phối lớn nhất ứng với từng cấp là Mạch điện áp cao 220kv : vC = 71,5.103.40.103 VNĐ Mạch điện áp trung 110 kv : vT = 31.103.40.103 VNĐ Mạch hạ áp 13,8 kv ( trong nhà ) : + không kháng vH = 15.103.40.103 VNĐ + có kể cả kháng vH = 21.103.40.103 VNĐ III./ Tính toán kinh tế - kĩ thuật 1./ Chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho các cấp + Phương án 1 Việc chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho cấp điện áp cao và trung là tuỳ thuộc vào số mạch nối vào thanh góp sao cho vừa đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện vừa kể đến tính kinh tế . Ta thấy về phía điện áp cao, số mạch nối vào thanh góp là 4 do đó ta có thể chọn hệ hai thanh góp có thanh góp vòng . Phía điện áp trung gồm : 2 đường dây kép và 5 đường dây đơn~ ~ ~ ~ kể cả 4 mạch cung cấp ta có số mạch là 13 mạch do đó ta cũng chọn hệ hai thanh góp có thanh góp vòng cho thiết bị phân phối trung áp + Phương án 2 Tương tự ta cũng chọn thiết bị phân phối hệ hai thanh góp có thanh góp vòng cho thiết bị phân phối cao và trung áp ~ ~ ~ ~ 2./ Tính toán kinh tế - kỹ thuật Chỉ tiêu kinh tế của phương án gồm vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện Một phương án được gọi là hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất. Hàm chi phí tính toán của một phương án là : Ci = Pi + ađm.Vi + Yi Trong đó : Ci : Hàm chi phí tính toán của phương án i , VNĐ Pi : Phí tổn vận hành hàng năm của phương án i , VNĐ/năm Vi : Vốn đầu tư của phương án i , VNĐ Yi : Thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i VNĐ/năm ađm : Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế 1/năm Đối với tính toán trong năng lượng lấy ađm = 0,15 ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện, không có kháng điện phân đoạn do đó vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối . + Vốn đầu tư cho một phương án là : Vi = VTi + VTBPPi Trong đó : Vốn đầu tư cho máy biến áp VT = kT. vT kT : Hệ số tính đến chuyên trở và xây lắp. vT : giá tiền máy biến áp. Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối VTBPP = n1VTBPP1 + n2VTBPP2 + n3VTBPP3 +... n1 , n2 , n3 ... : Số mạch phân phối. VTBPP1 ,VTBPP2,... :Giá tiền mỗi mạch phân phối. + Phí tổn vận hành hàng năm của một phương án được xác định như sau Pi = Pkhi + Pli + Pti Trong đó: Pkhi = : Khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn , VNĐ/năm a : định mức khấu hao (%) , lấy a = 8,4% Pli : Chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ. Vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít thay đổi giữa các phương án nên bỏ qua. Pti = b.DA : Chi phí do tổn thất hàng năm gây ra , VNĐ/năm b : là giá 1 kWh điện năng lấy b = 400 VNĐ/kWh DA : là tổn thất điện năng hàng năm , Kwh Tuy nhiên nếu việc tính toán xác xuất thiệt hại do mất điện rất khó khăn thì để so sánh giữa các phương án có thể tiến hành theo công thức tính chi phí tính toán rút gọn, nghĩa là không có thành phần thiệt hại tham gia. Khi so sánh hai phương án thiết bị điện ( coi hai phương án có độ tin cậy cung cấp điện như nhau ) ta có thể tính thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch T Tính toán cho từng phương án Phương án 1 + Vốn đầu tư : Vốn đầu tư cho máy biến áp Phương án 1 dùng 2 loại máy biến áp là : - 2 máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH - 250 Với giá tiền : 10.000.106 VNĐ / máy ; hệ số k = 1,3 - 2 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ - 125 - 121/13,8 Với giá tiền : 6080.106 VNĐ ; hệ số k = 1,5 Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án I là : VT1 = 2.1,3.10.000.106 + 2.1,5.6080.106 = 44.240.106 VNĐ = 44,24.109 VNĐ Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Để phục vụ cho việc so sánh hai phương án không nhất thiết ta phải tính hết số mạch thực tế nối vào than góp điện áp từng cấp , ta chỉ kể những mạch trong đó có sự khác nhau giũa hai sơ đồ Từ sơ đồ thiết bị phân phối ta nhận thấy : Cấp điện áp 220 kV : số mạch n220 = 2 Giá tiền V220 = 2.71,5.40.106 = 5720.106 VNĐ = 5,72.109 VNĐ Cấp điện áp 110 kV : số mạch n110 = 4 Giá tiền V110 = 4.31.40.106 = 4960.106 VNĐ = 4,96.109 VNĐ Cấp điện áp 13,8kV : không cần tính vì ở hai sơ đồ giống nhau ị Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là : VTBPP1 = 5,72.109 + 4,96.109 = 10,68.109 VNĐ ịTừ đó tính được tổng vốn đầu tư của phương án 1 là: V1 = VT1 + VTBPP1 = 44,24.109 + 10,68.109 = 54,92.109 đồng + Phí tổn vận hành hàng năm Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: Pkh1 = 8,4%.V1 = 0,084.54,92.109 = 4,61328.109 VNĐ Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm: Pt1 = b.DA1 = 400.6311,89.103 = 2,524756.109 VNĐ Như vậy phí tổn vận hành hàng năm là: P1 = Pkh1 + Pt1 = 4,61328.109 + 2,524756.109 =7,138036.109 VNĐ Phương án 2 + Vốn đầu tư : Vốn đầu tư cho máy biến áp Phương án 2 dùng 3 loại máy biến áp là : - 2 máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH - 250 Với giá tiền : 10.000.106 VNĐ / máy ; hệ số k = 1,3 - 1 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ - 125 - 121/13,8 Với giá tiền : 6080.106 VNĐ ; hệ số k = 1,5 - 1 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ - 125 - 242/13,8 Với giá tiền : 7400.106 VNĐ ; hệ số k = 1,3 Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án I là : VT2 = 2.1,3.10.000.106 + 1,5.6080.106 + 1,3.7400.106 = 44.740.106 VNĐ = 44,74.109 VNĐ Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Từ sơ đồ thiết bị phân phối ta nhận thấy : Cấp điện áp 220 kV : số mạch n220 = 3 Giá tiền V220 = 3.71,5.40.106 = 8580.106 VNĐ = 8,58.109 VNĐ Cấp điện áp 110 kV : số mạch n110 = 3 Giá tiền V110 = 3.31.40.106 = 3720.106 VNĐ = 3,72.109 VNĐ Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là : VTBPP2 = 8,58.109 + 3,72.109 = 12,3.109 VNĐ Từ đó tính được tổng vốn đầu tư của phương án 2 là: V2 = VT2 + VTBPP2 = 44,74.109 + 12,3.109 = 57,04.109 đồng + Phí tổn vận hành hàng năm Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: Pkh2 = 8,4%.V2 = 0,084.57,04.109 = 4,79136.109 VNĐ Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm: Pt2 = b.DA2 = 400.10669,13.103 = 4,267652.109 VNĐ Như vậy phí tổn vận hành hàng năm là: P2 = Pkh2 + Pt2 = 4,79136.109 + 4,267652.109 =9,059012.109 VNĐ Ta có kết quả tính toán kinh tế của hai phương án ở bảng sau Phương án Vốn đẩu tư V 109 VNĐ Phí tổn vận hành P 109 VNĐ 1 54,92 7,138036 2 57,04 9,059012 Dễ thấy rằng phương án 1 là phương án có chỉ tiêu kinh tế tốt hơn . Đồng thời nó cũng có các chỉ tiêu kĩ thuật tôt hơn như đã phân tích do đó ta chọn phương án 1 là phương án đưa vào tính toán thiết kế . Chương 4 tính toán ngắn mạch chọn khí cụ điện bảo vệ I./ Tính toán ngắn mạch Mục đích tính ngắn mạch là để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện ( MC , DCL ) và các phần có dòng điện chạy qua ( cáp , dây dẫn ) theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch . Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng điện ngắn mạch ba pha . Để tính toán dòng ngắn mạch trong đồ án thiết kế này ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình Ucb = Utb các cấp . Công suất cơ bản Scb = 100 MVA. 1/ Chọn điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch ở từng cấp điện áp sao cho dòng ngắn mạch tại đó là cực đại ứng với cấp đó . Điểm mà tại đó có dòng ngắn mạch lớn nhất gọi là điểm ngắn mạch tính toán. + Phía điện áp cao 220kv Do ta chỉ chọn một loại MC, DLC cho cấp điện áp 220 kv nên chỉ cần tính dòng ngắn mạch tại N1 là dòng ngắn mạch có giá trị cực đại . Nguồn cung cấp gồm mọi máy phát điện và hệ thống. + Phía trung áp 110 kv Điểm ngắn mạch tính toán là N2 có nguồn cung cấp là hệ thống và mọi máy phát + Phía hạ áp Phía hạ máy biến áp liên lạc , điểm ngắn mạch tính toán là N'3 có nguồn cung cấp là máy phát 1 G1 Đầu cực máy phát , ta tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 có nguồn cung cấp là mọi máy phát cộng hệ thống trừ máy phát G1 + Tự dùng Điểm ngắn mạch tính toán là N4 có nguồn cung cấp là hệ thống và mọi máy phát Ta có sơ đồ các điểm ngắn mạch tính toán cho ở hình sau g1 tN1 ht n4 n3 g3 g2 g4 tN2 n3’ n1 T2 T1 n2 XHT XD XC XH XF XC XH XB XF N1 N2 N3’ N3 N4 G1 G2 G3 G4 HT XB XF XF Sơ đồ thay thế Với các điện kháng có giá trị bằng : Ta có : từ đó ta tính được 2./ Tính toán dòng ngắn mạch Ta lần lượt tính cho từng điểm ngắn mạch a./ Điểm ngắn mạch N1 X8 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X9 X11 N1 G1 G2 G3 G4 HT Sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N1 Với các thông số X1 = XHT + XD = 0,0189 + 0,031 = 0,0499 X2 = X5 = XC = 0,046 X3 = X6 = XH = 0,082 X4 = X7 = X9 = X11 = XF = 0,1784 X8 = X10 = XB = 0,084 Biến đổi tương đương X12 = X13 = X1 N1 X13 X14 X12 G1,2 G3,4 HT X14 = Ghép song song G1,G2 với G3,G4 rồi nối tiếp với X2 ta có X15 = X16 = X13 + X15 = 0,023 + 0,0653 = 0,0883 N1 Sơ đồ hình sau là sơ đồ tối giản có hai đầu cung cấp điện cho N1 NM HT X16 X1 Xác định dòng ngắn mạch: +/ Nhánh hệ thống Điện kháng tính toán dạng tương đối định mức Tra đồ thị hệ đường cong tính toán ta được: Vậy giá trị dòng ngắn mạch dạng tương đối định mức nhánh hệ thống +/ Nhánh máy phát Tra đồ thị họ đường cong tính toán ta được: Vậy giá trị dòng ngắn mạch nhánh NM. Từ đó ta có dòng ngắn mạch tổng hợp b./ Điểm ngắn mạch N2 HT G3,4 X1 X13 X14 X12 N2 G1,2 Để tính toán điểm ngắn mạch N2 có thể sử dụng kết quả khi tính toán ,biến đổi sơ đồ của điểm N1 ở trên . Cũng như đối với điểm N1 ta cũng ghép G1,G2 và G3,G4 ta có sơ đồ NM HT X16 XHT N2 X15 =XHT = X1 + X13 = 0,0499 + 0,023 = 0,0729 X16 = XNM = Tính toán dòng ngắn mạch +/ Nhánh hệ thống - Điện kháng tính toán dạng tương đối định mức Tra đồ thị đường cong tính toán ta được. Vậy dòng ngắn mạch nhánh hệ thống: +/ Nhánh máy phát Tra đồ thị đường cong tính toán ta được Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy Vậy dòng ngắn mạch tổng hợp tại điểm ngắn mạch N2 c./ Điểm ngắn mạch N3. Biến đổi sơ đồ : ta có sơ đồ thay thế hình sau X8 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X10 X9 X11 N3 G1 G3 G4 HT Biến đổi tương đương ta được HT X1 X12 X14 X6 NM N3 Ta có: X12 = X13 = X14= Ta có: X15 =X1 +X12 = 0,0499 + 0,023 = 0,0729 Biến đổi sơ đồ sao X6 , X14 , X15 thành sơ đồ tam giác X16 , X17 , trong đó nhánh cân bằng bỏ qua: X16 = XHT =X6 + X15 + = 0,082 + 0,0729 + = 0,2235 X17 = XNM = X6 + X14 + = 0,082 + 0,0872 + = 0,2673 HT NM X16 X17 Tính toán dòng ngắn mạch +/ Nhánh hệ thống. Ta thấy xtt1>3 do đó có thể coi hệ thống là nguồn là nguồn công suất vô cùng lớn. Do đó +/ Nhánh máy phát Vậy dòng ngắt mạch nhánh nhà máy KA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại chỗ ngắn mạch N3 d./ Điểm ngắn mạch N'3 Nguồn cung cấp chỉ là máy phát G1 XF N’3 E1 Điện kháng tính toán Tra đồ thị đường cong tính toán ta có Vậy dòng ngắn mạch tại chỗ ngắn mạch N3 ' KA e./ Điểm ngắn mạch N4 Dòng ngắn mạch tại N4 được tính Từ giá trị dòng ngắn mạch siêu quá độ IN'' ta tính được dòng ngắn mạch xung kích ixk theo công thức sau: Với điểm ngắn mạch N1, N2 : Kxk=1,80 N3, N3', N4 : Kxk=1,93 Tính toán cho từng điểm ta được kết quả: Điểm NM I" kA IƠ kA iXK kA N1 9,4391 8,7134 24,0280 N2 16,3973 15,3348 41,7407 N3 36,0521 38,4157 98,4018 N'3 29,5453 18,712 80,6419 N4 65,5974 57,1277 179,0437 Chương 5 Chọn khí cụ điện và dây dẫn I/ Chọn máy cắt và dao cách ly 1/ Chọn máy cắt Khi chọn máy cắt ta nên chú ý một số điểm sau: - Nên chọn cùng một loại máy cắt trên cùng một cấp điện áp nhất là đối với TBPP trên 35 KV - Trên các đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát nên dùng máy cắt hợp bộ ở phía TBPP điện áp 35 KV trở nên nếu dùng máy cắt không khí thì dùng đồng loạt cho tất cả các mạch để tận dụng máy nén không khí. Máy cắt được chọn theo 6 điều kiện sau: Điều kiện 1: Loại máy cắt. Với cấp điện áp 220KV và 110KV ta chọn cùng một loại máy cắt khí để tận dụng máy nén không khí . Chọn máy cắt khí SF- 6 cho hai mạch. Với mạch hạ áp ta chọn máy cắt điện ít dầu. Điều kiện 2: Uđm³ Ulưới Điêu kiện 3: Iđm³ Icb max Điều kiện 4: I cắt đm³ I" Điều kiện 5 : I động đm³ iXK Điều kiện 6: Inh2.tnh³ BN Điều kiện này chỉ xét khi Iđm < 1000A. 2./ Chọn dao cách ly Dao cách ly cũng được chọn với các điều kiện trên nhưng trừ điều kiện cắt. Từ đó ta chọn được các loại MC và DCL sau Các thông số tính toán và định mức của máy cắt và CL được cho trong bảng sau: Mạch Thông số tính toán Loại MC DLC Thông số định mức Uđm KV Icb KA I " KA I XK KA Uđm KV Iđm KA Ic đm KA Iđ đm KA Cao áp 220 0,7474 9,439 24,028 3AQ2 245 4 50 125 220 24,028 SGC 245/1600 245 1,6 100 Tr. áp 110 0,6487 16,397 41,7407 3AQ1 145 4 40 100 110 41,7047 SGCP 123/1250 123 1,25 80 MF 13,8 5,1704 65,597 179,044 BTM- 2a-90/11200 Y3 20 11,2 90 300 13,8 179,044 PBK- 20/6000 20 6 250 II/ Chọn thanh dẫn , thanh góp. Những thiết bị điện chính trong nhà máy điện như máy phát, máy biến áp, máy bù cùng với các khí cụ điện như máy cắt, dao cách ly, khám được nối với nhau bằng dây dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Thanh dẫn, thanh góp có hai loại chính: thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm. Thanh dẫn cứng thường làm đồng hoặc nhôm, thường được dùng nối từ cực máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, thanh góp từ 6 - 10 kv ở các trạm biến áp, đoạn từ TBPP cấp điện áp máy phát đến mba tự dùng... Thanh dẫn cứng có hình dạng khác nhau tùy vào dòng phải tải. Khi dòng tải nhỏ thì thường dùng thanh cứng hình chữ nhật . Khi dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ hai hay ba thanh dẫn hình chữ nhật trên mỗi pha .Còn với dòng điện trên 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần , đồng thời tăng khả năng làm mát cho chúng . Khi dòng lớn hơn nữa thì dùng thanh dẫn cứng thiết diện hình ống . Thanh dẫn mêm dùng để làm thanh góp , thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời điện áp 35 kv trở lên Nó là dây vặn xoắn bằng đồng hay nhôm lõi thép . Khi dùng một sợi dây không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm các dây dẫn mềm . Chùm dây bao gồm nhiều dây phân bố đều và kẹp chặt trên vòng kim loại thường có dạng vòng tròn. 1/ Chọn thanh dẫn cứng Thanh dẫn cứng được chọn theo các tiêu chuẩn sau: +Chọn tiết diện thanh dẫn . Tiết diện của thanh dẫn được được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là qcp = 70oC, nhiệt độ môi trường xung quanh là q0 = 35oC và nhiệt độ tính toán định mức là qđm = 250C. ICP ³ I lvcb Trong đó Ilvcb: dòng làm việc cưỡng bức Ilvcb = 1,05 IđmF Ilvcb= 1,05 IđmF = 1,05 . 4,92 = 5,166 KA ICP là giá trị dòng cho phép lâu dài đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Vậy Vậy phải chọn thanh dẫn cứng có dòng ICP ³ 5,67 kA Ta có : Ilvcb = 5,166 KA >3 kA vậy ta phải chọn thanh dẫn hình máng. Có các thông số như sau: h = 175mm ; b = 80mm ; d = 8mm ; l = 12mm ; h1=h S = 2.2440mm2 ; Wx = 122cm3 ; Wy = 25cm3 ; W = 250 cm3 Jx = 1070cm4 ; Jy = 114cm4 ;JY = 2190cm4 ; ICPbt = 6430A ở 250C b h h y y y y Y x d x l l1 l1 l1 Sứ đỡ Miếng đệm + Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép Icp > 1000 A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. + Kiểm tra ổn định động Phương pháp đơn giản hoá: - Xác định(d1) ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha cực đại. Lực động điện tác động lên pha giữa với Im(3): Biên độ dòng ngắn mạch 3 pha(A) = 363,9977 KG Mô men uốn trên độ dài l Vậy ứng suất -Xác định khoảng cách l1 sao cho: stt =s1+s2<sCP ; với s : ứng suất tương ứng với lực điện động trong cùng một pha Lực động điện do dòng ngắn mạch trong cùng một pha gây ra trên 1 đơn vị dài của thanh dẫn ghép đôi. Khoảng cách giữa hai miếng đệm Ta có xác suất cho phép của Al scp = 700 kG/cm2 Ta thấy l1>l vậy không cần miếng đệm giữa 2 sứ đỡ. Khi xét đến dao động: Ta thấy lực động điện dao động với tần số w và 2w. Do đó sứ và thanh dẫn cũng dao động riêng với tần số riêng wr Tần số riêng của dao động thanh góp với E: modun đàn hồi của vật liệu thanh dẫn EAl = 0,65.106 KG/cm2 J : Mô men quán tính của thiết diện thanh dẫn đối với trục thẳng góc với phương uốn J = JY = 2190cm4 S : Thiết diện ngang của thanh dẫn : Khối lượng riêng của vật liệu thanh dẫn vậy Giá trị này nằm ngoài khoảng 45-55 Hz và 90-110 Hz. Vậy thanh góp đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động. + Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo các tiêu chuẩn sau: Loại sứ - Ta chọn loại sứ đặt trong nhà. Điện áp Uđms³Udd=13,8Kv. => Ta chọn loại sứ : O -20-2000KB.Y3 có các thông số : H=315mm, Fph= 2000 KG, Uđm=20KV + Kiểm tra ổn định động: Lực động điện tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch sẽ tác động lên đầu sứ sẽ gây hư hỏng sứ về mặt vật lí do đó phải có Điều kiện: Ftt' Ê 0,6Fph Fph: Lực phá hoại cho phép của sứ Fph= 2000 KG Ftt': Lực động điện đặt lên đầu sứ Ftt'=Ftt. H =31,5 cm H'=31,5+8,75 cm Thanh dẫn Sứ F1 Ftt Ftt'= 363,9977 . 1,2778 = 465,1082KG ta thấy Ftt' = 465,1082 < 0,6.2000 = 1200 KG 2/ Chọn thanh góp mềm phía cao áp Các điều kiện để chọn dây dẫn mềm. + Thiết diện dây dẫn. S ³ Trong đó Jkt mật độ dòng điện kinh tế lấy Jkt=1,2A/mm2 Icb: Dòng điện cưỡng bức lớn nhất mạch cao áp và trung áp Icb=0,7474 KA. S ³ ị Chọn dây ACK 700/86 : Dây nhôm lõi thép. + Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài. Điều kiện: Icphc ³ Icb Với == 1020,7252 A Ta có Icphc =1020,7252 A >Icb = 747,4 A + Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Điều kiện kiểm tra S ³ Với BN là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch. hệ số CAl = 79 A2.S/ mm2 Ta có BN = BNCK+ BNKCK + BNCK= Với Trong tính toán gần đúng có thể lấy tcắt= 0,2s Từ đó ta tra được Ttđ = 0,15 s Vậy BNCK = 15,3342 . 0,15 = 35,2734.106 A2.s + BNKCK= Khi t cắt > 0,1s thì Ta = 0,05 s ịBNKCK = 16,39732 . 0,05 = 13,4436 . 106 A2.s Vậy ị BN = BNCK+ BNKCK = 48,7169.106 A2.s Vậy ta có Vậy điều kiện ổn định nhiệt được thoả mãn. + Kiểm tra điều kiện vầng quang. Điều kiện kiểm tra. Cho trường hợp 3 pha đặt trên cùng một mặt phẳng. Với: m: Hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn m = 0,93 r : Bán kính ngoài của dây dẫn cm a : là khoảng cách giữa các trục của dây dẫn cm a = 200 cm ị Vậy điều kiện vầng quang được thoả mãn, thanh dẫn mềm đã chọn thoả mãn các điều kiện kỹ thuật. III./ Chọn thiết bị cho phụ tải địa phương. 1./ Chọn máy biến áp. Theo như sơ đồ nối dây, để cung cấp cho phụ tải địa phương ta dùng hai máy biến áp tăng áp 13,8/22 kV. Để hạn chế dòng ngắn mạch lúc bình thường hai máy biến áp này làm việc riêng rẽ . Các máy biến áp địa phương được chọn theo điều kiện khi một máy bị sự cố, máy còn lại với khả năng quá tải cung cấp đủ cho phụ tải địa phương. SB22 ³ 16,42 MVA Do đó ta chọn máy biến áp TM - 40 có các thông số kỹ thuật như sau: Sđm MVA UCđm kV UHđm kV UN% TM-40 24 15,75 12 ~ G1 TM-40-24/15,75 N8 8DA10 N9 ~ G2 22kV N6 2/ Chọn cáp. Việc chọn cáp và kháng đường dây để phục vụ cho việc lựa chọn thiết bị của phụ tải địa phương . Cáp điện lực dùng để nối giữa đầu cực máy phát tới thanh góp phụ tải địa phương. Ta tính thời gian làm việc cực đại của cáp. SSi.ti = 16,092 . 8 + 18,391 . 6 + 22,989 . 6 +18,391 . 4 = 450,58 vậy từ đó ta chọn Jkt = 1,2 A/mm2 Cáp điện lực được chọn theo các điều kiện sau: +. Loại cáp. Chọn theo vị trí đặt cáp: Cáp được đặt trong hầm cáp, treo trên tường hoặc chôn trong đất. +. Điện áp định mức. Uđm cáp ³ Uđm = 22KV +. Thiết diện cáp. Do phụ tải địa phương được cấp điện qua 3 đường dây cáp kép nên ta chỉ tính cho cáp kép Dòng làm việc ị Thiết diện cáp =88mm2 Vậy ta chọn cáp lõi đồng có các thông số Uđm(KV) Tiết diện (mm2) Icp (A) 35 95 235 +. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi bình thường. Điều kiện kiểm tra: 1,3.k1.k2.Icp ³ Icb = 2.Ilvbt Với k1 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ Với cáp đặt trong đất. k2 : Hệ số ảnh hưởng do cáp đi song song k2 = 0,9 Icp : Dòng làm việc lâu dài cho phép qua cáp đã có Icp = 235 A Vậy 1,3 . 0,7977 . 0,9 . 235 = 219,328 A > Icb = 2 . 105,6 = 211,2 A +. Điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Điều kiện này được xem xét sau 3./ Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương. a./ Chọn máy cắt cho mạch 22 kV. Để chọn được máy cắt cho mạch 22 kV ta phải xác định dòng điện ngắn mạch khi xảy ra ngắn mạch ở sau máy biến áp 13,8/22 kV. Các tính toán dưới đây coi hệ thống như một máy phát đẳng trị. Để đơn giản trong tính toán khi biến đổi sơ đồ có thể ghép hệ thống với các máy phát điện. Điện kháng tương đối của máy biến áp địa phương là: XB = = 0,3 Điện kháng của hệ thống bao gồm cả các máy phát điện tính đến trước máy biến áp địa phương XHT = Ta tính dòng ngắn mạch tại N5 với nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống . Sơ đồ thay thế Điện kháng tính toán dạng tương đối định mức : Xht XB HT,NM N5 Xtt = (XHT + XB). Vì Xtt>3 nên coi là hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta có : I ” = I Ơ = Đổi ra hệ đơn vị có tên được: I”N5 = I” kA Vậy ixkN5= Dòng làm việc cưỡng bức : Ilvcb = 0,685 kA Dựa vào các số liệu tính toán trên ta chọn được máy cắt phía cao áp của máy biến áp TM-40-15,75/22 (MC1) là máy cắt loại 8DA10 là máy cắt dùng khí SF6 của hãng SIEMENS có các thông số như trong bảng sau Cấp điện áp kV Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Ilvcb kA I” kA ixk kA 8DA10 U kV Iđm kA Icắt kA Ildd kA 22 0,685 7,7339 21,1092 24 2,5 31,5 80 Máy cắt đã chọn không cần phải kiểm tra ổn định nhiệt vì dòng định mức của nó lớn hơn 1000A. b./ Chọn máy cắt cho đường dây. Các máy cắt này được chọn theo dòng điện ngắn mạch N6 (cũng là điểm ngắn mạch N5). Dòng làm việc cưỡng bức là : Icb = 2.Ilv = 2.0,1056 = 0,2112 kA (đã tính trong phần chọn cáp). điều kiện để chọn máy cắt điện là UđmMC ³ Udđ , IđmMC ³ Icb , Iôđldd ³ Ixk , IcắtMC ³ I” điều kiện ổn định nhiệt , ổn định lực động điện … giống như phần chọn máy cắt mạch 22kv Do đó ta chọn máy cắt 8DA10 có các thông số như bảng sau Cấp điện áp Kv Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Ilvcb kA I” kA ixk kA 8DA10 U KV Iđm kA Icắt KA Ilđđ KA 22 0,2112 7,7339 21,1092 24 2,5 31,5 80 c./ Kiểm tra điều kiện máy cắt MC2 Tính ngắn mạch tại N8 N8 Ta có sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N8 như hình sau X1 XC1 HT,NM Với X1 = XHT + XB Đã có: XHT = 0,0394 XB = 0,3 Tính điện kháng một lộ cáp C1 : XC1 = x0.l. Với : x0 - điện kháng đơn vị của cáp, x0 = 0,078 W/km l - chiều dài của cáp, l = 7 km Ta có : XC1 = 0,078.7. = 0,113 Từ đó ta có: X2 = X1 + XC1 = 0,3394 + 0,113 = 0,4524 Điện kháng tính toán: Xtt = X20,4524 = 14,5704 Vì Xtt > 3 nên ta có : I ” = I Ơ = = 0,0686 Đổi ra hệ đơn vị có tên I ”N8 = IƠN8 = 0,0686.= 0,0686. = 5,7982 kA Vậy ixkN7 = .kxk.I”N8 = .1,93.5,7982 = 15,8258 kA Như vậy với dòng ngắn mạch tính tại N8 ta có : I”N8 = 5,7982 kA < { ICắtđmMC2 = 31,5 kA } Vậy các máy cắt MC2 thoả mãn tiêu chuẩn kĩ thuật 4./ Chọn kháng đường dây Mục đích của việc chọn kháng đường dây là tăng điện kháng tổng , hạn chế dòng ngắn mạch do đó có thể chọn khí cụ điện sau kháng với yêu cầu thấp hơn. Do phía phụ tải địa phương ta đã dùng máy biến áp trước cáp nên không cần phải có kháng đường dây IV./ Chọn máy biến áp đo lường Các máy biến áp đo lường được sử dụng cho các mục đích đo lường , khi nối với các thiết bị đo lường , và bảo vệ khi chúng được nối với các thiết bị bảo vệ . Máy biến áp đo lường có hai loại là máy biến điện áp và máy biến dòng điện . Việc chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện phụ thuộc vào tải của nó và theo điện áp định mức của từng cấp . 1./ Cấp điện áp cao và trung 220 kv và 110 kv a./ Máy biến điện áp ở cấp điện áp này các máy biến áp đo lường được dùng để kiểm tra cách điện , cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle và đo lường . Thường dùng ba máy biến điện áp một pha kiểu HKф –220/110 nối dây theo sơ đồ Yo / Yo/ Từ đó ta chọn được các loại biến điện áp sau Loại Cấp điện áp KV Điện áp định mức V Công suất VA Smax VA Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp chính Cuộn thứ cấp phụ 0,5 1 HKф-110-58 HKф-220-58 110 200 11000/ 22000/ 100/ 100/ 100/3 100 400 400 600 600 2000 2000 b./ Máy biến dòng điện. Các máy biến dòng điện được đi kèm với các mạch máy cắt có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle. Điều kiện chọn sơ bộ là : Uđm ≥ Utt ; Iđm ≥ Icb Từ đó ta chọn được loại máy biến dòng với các thông số sau Máy biến dòng đã chọn có dòng điện sơ cấp định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. 2./ Cấp điện áp máy phát 13,8 kV. a./ Máy biến điện áp ở mạch máy phát điện các biến điện áp và biến dòng điện cung cấp cho các dụng cụ đo lường hoặc bảo vệ tuỳ theo phụ tải được nối vào . Theo quy định , thì bắt buộc mạch máy phát phải có các phần tử đo lường sau: ampe kế, vôn kế, tần số kế, cosj kế, oát kế tác dụng, oát kế phản kháng, oát kế tác dụng tự ghi, công tơ tác dụng, công tơ phản kháng. Các điều kiện chọn máy biến điện áp + Sơ đồ nối dây và kiểu biến điện áp Vì phụ tải của biến điện áp là các dụng cụ đo lường nên dùng hai biến điện áp một pha loại HOM nối dây kiểu V/V và được nối vào đầu cực để lấy các điện áp dây AB và BC. + Điện áp Điện áp của biến điện áp Uđm phải phù hợp với điện áp của máy phát . Ta có điện áp của máy phát uF = 13,8 kv nên ta chọn máy biến điện áp loại 3HOM-15 + Cấp chính xác Ta chọn cấp chính xác là 0,5 vì phụ tải là công tơ + Công suất định mức Tổng phụ tải nối vào biến điện áp S2 phải nhỏ hơn hay bằng công suất định mức của biến điện áp với cấp chính xác tưong ứng bằng 0,5 Phụ tải của máy biến áp gồm Thứ Tự Tên đồng hồ Ký hiệu Phụ tải AB Phụ tải BC P(W) Q(Var) P(W) Q(Var) 1 Vôn kế ЗB2 7,2 2 Tần số kế Д344 6,5 3 Oát kế tác dụng Д 341 1,8 1,8 4 Oát kế phản kháng Д 342/1 1,8 1,8 5 Oát kế tự ghi \\ Д 33 8,3 8,3 6 Công tơ tác dụng ИT 0,66 0,66 1,62 7 Công tơ phản kháng ИTP 0,66 1,62 0,66 1,62 Tổng cộng 20,40 3,24 19,72 3,24 Máy biến điện áp được chọn phải thoả mãn điều kiện sau : Sdc STUđm với Sdc = Phụ tải của biến điện áp AB SAB = = 20,7 VA cosj = Phụ tải biến điện áp BC SBC = = 19,9 VA cosj = ị Ta chọn máy biến điện áp kiểu một pha HOM-15 có công suất định mức Sđm= 75 VA Loại Cấp điện áp KV Điện áp định mức V Công suất định mức ứng với cấp chính xác VA Smax VA Cuộn sơ Cấp Cuộn thứ cấp chính Cuộn thứ cấp phụ 3HOM - 15 15 13800/ 100/ 100/3 75 640 + Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp đến dụng cụ đo : Giả sử độ dài từ máy biến điện áp đến các đồng hồ đo lường là l = 60 m Dòng điện trong các pha a, b, c : Ia = A Ic = A Để đơn giản trong tính toán coi Ia = Ic= 0,2 A và coi cosjab = cosjbc = 1 Khi đó Ib =.Ia = 0,34 A Trị số điện áp giáng trên dây dẫn pha a và b bằng ,bỏ qua góc lệch pha giũa Ia và Ib DU = (Ia + Ib) rCu = 0,0175 W với l : là khoảng cách từ biến áp đến các đồng hồ ta có thể lấy l = 60 m Vì mạch điện có công tơ nên phải có tổn thất điện áp DU Ê 0,5 %. Vậy tiết diện dây dẫn là: Fdd = mm2 Nhưng để đảm bảo độ bền cơ thì thiết diện tối thiểu đối với đồng là 1,5 mm2 vậy ta chọn dây dẫn đồng có bọc cách điện có tiết diện là: Fdd = 1,5 mm2 b./ máy biến dòng điện . Các điều kiện chọn máy biến dòng điện : + Sơ đồ nối dây và kiểu máy Sơ đồ nỗi dây có đủ cả ba pha và được nối theo hình sao . Kiểu biến dòng là loại để trong nhà + Điện áp định mức UTIđm ³ UGđm =13,8 kV + Dòng điện định mức sơ ITIđm ³ Ilvcb = 5,1704 kA + Cấp chính xác Do phụ tải là công tơ có cấp chính xac là 0,5 nên ta chọn loại biến dòng có cùng cấp chính xác bằng 0,5 . ịVậy chọn máy biến dòng điện kiểu TШL-20-1 có các thông số kĩ thuật như sau: Uđm = 20 kV , Iđmsc = 6000 A , Iđmtc = 5 A , phụ tải định mức Zđm = 1,2 W Cấp chính xác 0,5 ; bội số ổn định nhiệt tnh = 20/4 + Phụ tải thứ cấp Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu , tổng phụ tải thứ cấp Z2 của biến dòng (kể cả dây dẫn ) không được vượt quá phụ tải đinh mức Z2 = Zồđc + Zdd ≤ ZđmTI Với Zồđd : tổng phụ tải các dụng cụ đo Zđd : tổng trở của dây dẫn nối biến dòng điện với các dụng cụ đo Công suất tiêu thụ của các cuộn dây dòng của các đồng hồ đo lường cho trong bảng sau Thứ tự Tên dụng cụ Kí hiệu Phụ tải (VA) Pha A Pha B Pha C 1 Am pe kế З-302 1 1 1 2 Oát kế tác dụng Д-341 5 5 3 Oát kế tự ghi Д –33 10 10 4 Oát kế phản kháng Д -342/1 5 5 5 Công tơ tác dụng Д –670 2,5 2,5 6 Công tơ phản kháng ИT-672 2,5 5 2,5 Tổng cộng 26 6 26 Pha A và C của biến dòng mang tải nhiều nhất Smax =26 VA Tổng trở các dụng cụ đo mắc vào các pha này là: Zồđd = W Để thoả mãn cấp chính xác 0,5 của máy biến dòng điện ta cần chọn dây dẫn đến các dụng cụ đo lường có độ lớn vừa đủ . Khoảng cách từ máy biến dòng điện đến các dụng cụ đo lường là l = 60 m. Trong trương hợp có biến dòng cả ba pha thì độ dài tính toán ltt = l =60 m Chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện thoả mãn: Fdd ³ mm2 Kết hợp điều kiện về độ bền cơ ta chọn dây dẫn đồng có bọc cách điện có tiết diện F = 6 mm2. + Kiểm tra ổn định động máy biến dòng điện Máy biến dòng kiểu TШL-20-1 có sơ cấp là thanh dẫn của thết bị phân phối nên ổn định động của nó quyết định bởi ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát. Do vậy không cần kiểm tra ổn định động của máy biến dòng điện này. + Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Vì dòng định mức sơ cấp của máy biến dòng điện lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Sơ đồ nối các BU và BI và các dụng cụ đo A A A W VAR W Wh VARh V f 2.HOM-15 G a b c Chương 6 Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng Các nhà máy điện tiêu thụ một phần điện năng sản xuất ra cho các cơ cấu tự dùng để phục vụ cho các nhu cầu của nhà máy . Trong nhà máy thủy điện , điện tự dùng chiếm tỷ lệ nhỏ chỉ khoản 1% lượng điện năng của nhà máy và , để phục vụ việc cung cấp nước ,làm mát máy phát , máy biến áp , thông thoáng nhà máy , thắp sáng, điều khiển.... Các cơ cấu tự dùng được chia làm ba loại tuỳ vào mức độ quan trọng Loại một gồm các cơ cấu tự dùng quan trọng nhất như các máy kích thích của máy phát điện chính , bơm dầu hệ thống điều chỉnh , máy nén khí , tín hiệu liên lạc … loại này không cho phép mất điện quá một phút Loại hai kém quan trọng hơn cho phép mất điện không quá ba phút gồm có bộ phận làm mát máy điện , làm sạch nước làm mát , làm mát máy biến áp , thắp sáng gian máy , gian lò Loại ba gồm các bộ phận như vận chuyển than , lọc dầu , thắp sáng công cộng có yêu cầu thấp hơn về mức độ tin cậy Yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điện tự dùng là độ tin cậy cao nhưng vẫn đảm bảo những chỉ tiêu về kinh tế. Đối với nhà máy thủy điện thiết kế ta chỉ dùng một cấp điện áp là 0,4 KV. Bao gồm cả tự dùng riêng và tự dùng chung . Nguồn cung cấp điện tự dùng là các máy phát điện chính của nhà máy và hệ thống Chọn máy biến áp tự dùng. I./ Chọn máy biến áp tự dùng riêng cấp o,4 kV. Công suất tự dùng lớn nhất của nhà máy là Stdmax = a.SNMđm = 0,01.470,8 = 4,71 MVA Trong nhà máy thuỷ điện công suất trung bình , lưới điện tự dùng chỉ có một cấp điện áp là 0,4 kv . Trong đó chia ra tự dùng chung cho toàn nhà máy và phần tự dùng riêng cho từng tổ máy . Thông thường máy biến áp cho phần tự dùng riêng không lớn quá 250 kVA . Để đơn giản ta chọn công suất máy biến áp phần tự dùng riêng bằng 250 kVA Ta chọn máy biến áp loại TM 250 – 13,8/0,4 có các thông số như sau : Loại Sđm kVA UCđm KV UHđm kV DP0 kW DPN kW Un% I0% TM 250 13,8 0,4 1,1 4,4 8 4 II./ Chọn máy biến áp tự dùng chung cấp o,4 kV. Ta có tổng công suất tự dùng riêng là Stdriêng =4..SBA = 4. 250 = 1000 kVA = 1 MVA Vậy phần công suất cho tự dùng chung còn lại Stdchung = Stdmax - Stdriêng = 4,71 – 1 = 3,71 MVA Tự dùng chung được cấp điện qua hai máy biến áp do đó điều kiện chọn máy biến áp trong trường hợp này là SBA ³ Stdchung / kqt = 3,71 / 1,4 = 2,65 MVA Ta chọn đựơc loại máy biến áp TM 2500 –13,8/0,4 có các thông số sau Loại Sđm kVA UCđm KV UHđm kV DP0 kW DPN kW Un% I0% TM 2500 13,8 0,4 3,3 18 5,5 1,3 Sơ đồ nối điện mạch tự dùng của nhà máy thuỷ điện TN1 G1 TN2 T1 T2 G2 G3 G4 0,4 KV