Đề tài Vạch sơ đồ và phân tích sơ Bộ các phương án nối dây

Vạch sơ đồ và phân tích sơ Bộ các phương án nối dây Chương 1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho biết hệ số công suất, biểu đồ phụ tải hằng ngày của phụ tải ở các cấp điện áp và cho biết biểu đồ phát công suất hằng ngày của nhà máy. Sau khi tính toán được lượng công suất tiêu thụ ở các cấp điện áp, phần công suất trích ra dành cho tự dùng ta lập được biểu đồ phụ tải tổng của toàn nhà máy. Căn cứ vào nhiệm vụ phát công suất của nhà máy theo biểu đồ và biểu đồ phụ tải tổng của toàn nhà máy ta sẽ có được biểu đồ cân bằng công suất giữa công suất phát của nhà máy và công suất tiêu thụ của phụ tải, trong biểu đồ này chỉ rõ lượng công suất phát thiếu hay đủ cung cấp cho phụ tải của nhà máy đang thiết kế. 1. Chọn máy phát điện. Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy nhiệt điện ngưng hơi sẽ thiết kế có công suất 200MW, gồm 4 tổ máy. Mỗi tổ máy sẽ có công suất định mức là 50MW, hệ số công suất của mỗi tổ máy là 0,85 và điện áp định mức là 10,5KV. Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau: Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đối n v/ph S MVA P MW U KV cosj I KA x”d x’d xd TB - 50 - 2 3000 58,824 50 10,5 0,85 5,73 0,135 0,3 1,84 2. Tính toán phụ tải. Dựa vào biểu đồ phụ tải đã cho và áp dụng công thức sau để tính toán: trong đó : P(t) là lượng công suất tác dụng ở thời điểm t trong ngày. P%(t) là trị số phần trăm của lượng công suất ở thời điểm t so với giá trị công suất cực đại Pmax là giá trị công suất cực đại cosj là hệ số công suÊt tương ứng. 1) Phụ tải cấp điện áp 220 KV(kí hiệu S220). Cho Pmax = 120MW, cosj = 0,8 nên . thay số vào ta có : từ 0 đến 6 giê : từ 6 đến 10 giê : từ 10 đến 14 giê : từ 14đến 18 giê : từ 18 đến 24 giê : 0 6 10 14 18 24 (giê) 90 120 135 150 (MVA) Biểu đồ phụ tải: 2) Phụ tải cấp điện áp 110 KV(kí hiệu S110). Cho Pmax = 170MW, cosj = 0,8 nên . thay sè vào ta có : từ 0 đến 4 giê : từ 4 đến 10 giê : từ 10 đến 18 giê : từ 18 đến 24 giê : (MVA) 0 4 10 18 24 (giê) 127,5 148,75 170 212,5 Biểu đồ phụ tải: 3) Khả năng phát công suất của nhà máy tại từng thời điểm (kí hiệu SNM). Công suất đặt của nhà máy là Sđ = thay số vào ta có : từ 0 đến 8 giê : từ 8 đến 12 giê : từ 12 đến 14 giê : từ 14 đến 20 giê : từ 20 đến 24 giê : Biểu đồ biểu diễn: (MVA) 0 8 12 20 24 (giê) 141,176 164,706 211,765 235,294 14 4) Phụ tải tự dùng của nhà máy (kí hiệu Std) . Công thức tính : trong đó : Std(t) là phụ tải tự dùng tại thời điểm t SNM là công suất đặt của nhà máy SNM(t) là công suất phát ra của nhà máy ở thời điểm t a là trị số phần trăm lượng điện tự dùng. ta có : từ 0 đến 8 giê : từ 8 đến 12 giê : từ 12 đến 14 giê : từ 14 đến 20 giê : từ 20 đến 24 giê : (MVA) 0 8 12 20 24 (giê) 14,306 15,436 17,695 18,824 14 Biểu đồ biểu diễn: 3. Cân bằng công suất . Biểu thức biểu diễn sự cân bằng công suất phát của nhà máy thiết kế và phụ tải tiêu thụ: SNM(t) = S220(t) + S110(t) + Std(t) + SHT(t) (Bá qua tổn thất) trong đó: SNM(t) là công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t S220(t) là công suất tiêu thụ của phụ tải phía điện áp cao 220KV tại thời điểm t S220(t) là công suất tiêu thụ của phụ tải phía điện áp trung 110KV tại thời điểm t Std (t) là lượng công suất dành cho tự dùng của nhà máy tại thời điểm t SHT(t) là lượng công suất phát vào hay lấy ra từ lượng dự trữ của hệ thống tại từng thời điểm t. Biểu thức có thể viết lại như sau : SHT(t) = SNM(t) - [S220(t) + S110(t) + Std(t) ] trong đó vế bên phải là các giá trị đã biết như vậy ta có thể tính toán được lượng công suất phát vào hay lấy ra từ dự trữ của hệ thống. Thành lập bảng cân bằng công suất: T/gian Phô t¶i 0 ¸ 4 giê 4 ¸ 6 giê 6 ¸ 8 giê 8 ¸ 10 giê 10 ¸ 12 giê 12¸ 14 giê 14 ¸ 18 giê 18 ¸ 20 giê 20 ¸ 24 giê S220 (MVA) 90 90 135 135 150 150 120 90 90 S110 (MVA) 127,5 170 170 170 212,5 212,5 212,5 148,75 148,75 Std (MVA) 14,306 14,306 14,306 18,824 18,824 17,695 18,824 18,824 15,436 SNM (MVA) 141,176 141,176 141,176 235,294 235,294 211,765 235,294 235,294 164,706 SHT (MVA) -90,63 -133,13 -178,13 -88,53 -146,03 -168,43 -116,05 -22,28 -89,48 Biểu đồ biểu diễn tổng: (MVA) 0 8 12 20 24 (giê) 14 4 10 18 381,324 231,806 274,306 319,306 323,824 380,195 351,324 257,574 254,186 141,806 184,306 188,824 231,324 167,574 164,706 164,186 141,176 235,294 SNM 211,765 ( STD + S220 + S110 ) Chú thích các nét vẽ: là đường biểu diễn công suất phát của nhà máy thiết kế. là đường biểu diễn lượng công suất dành cho tự dùng của nhà máy. là đường biểu diễn tổng công suất của lượng tự dùng và phụ tải cấp trung áp 110KV. là đường biểu diễn tổng công suất của lượng tự dùng, phụ tải cấp trung áp 110KV và phụ tải cấp cao áp 220KV. Nhận xét: Nhìn vào biểu đồ tổng biểu diễn công suất chung ở trên ta thấy đường biểu diễn lượng công suất phát ra của nhà máy luôn luôn nằm dưới đường biểu diễn tổng công suất của lượng tự dùng, phụ tải cấp trung áp 110KV và phụ tải cấp cao áp 220KV điều này có nghĩa là nhà máy đang thiết kế không đủ khả năng cung cấp cho toàn bộ phụ tải ở các cấp điện áp và tự dùng của nhà máy. Như vậy một phần phụ tải sẽ được cung cấp từ lượng công suất dự trữ của hệ thống. Chương 2 VẠCH SƠ ĐỒ VÀ PHÂN TÍCH SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy. Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ, phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, khác nhau về số lượng, dung lượng của máy biến áp, số máy phát ghép bộ với máy biến áp… thể hiện tính khả thi, hiệu quả kinh tế và khả năng phát triển trong tương lai. Dựa vào các số liệu ban đầu, bảng cân bằng công suất và một số nhận xét sau đây để tiến hành vạch các phương án nối dây có thể : -Nhà máy thiết kế không có phụ tải cấp điện áp máy phát cho nên trong các phương án nối dây sẽ không có thanh góp máy phát, tất cả sẽ nối theo sơ đồ bộ. -Phụ tải có 2 cấp điện áp là 110 và 220KV trung tính nối đất trực tiếp nên sẽ dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp đó. -Phụ tải ở các cấp điện áp đều có tính chất quan trọng cho nên đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao. - Để sơ đồ thiết bị phân phối không quá phức tạp nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên lạc. Nhiệm vụ đặt ra là thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là SFđm = 58,824MVA. Theo kết quả tính toán ở chương 1 ta đã có: - Phụ tải phía cao áp 220KV: S220max = 150 MVA S220min = 90 MVA - Phụ tải phía trung áp 110KV: S110max = 212,5 MVA S110min = 127,5 MVA - Tự dùng cho nhà máy: Std max = 18,824 MVA Std min = 14,306 MVA Các phương án nối dây có thể của nhà máy thiết kế, phân tích ưu, nhược điểm của từng phương án. Phương án 1 Sử dông 2 bộ máy phát - máy biến áp cung cấp trực tiếp cho phụ tải phía trung áp, một phần sẽ được cung cấp từ hai máy biến áp liên lạc. HT 220KV 110KV Phụ tải trong chế độ cực đại phía trung áp S110max = 212,5 MVA, với công suất máy phát là 58,824 MVA thì 2 bộ có thể đáp ứng được một nửa lượng công suất trong chế độ này, nửa còn lại sẽ được phân phối đều cho 2 mạch cuộn trung áp máy biến áp liên lạc. Như vậy công suất phân bố trong các mạch là xấp xỉ nhau và khá bé, dòng ngắn mạch nhỏ nên công suất định mức của máy biến áp liên lạc và các thiết bị khác nhỏ, nhiều thiết bị có cùng cấp điện áp với nhau nên việc chọn mua thiết bị dễ dàng, vốn đầu tư Ýt, hiệu quả kinh tế cao. Sơ đồ bảo đảm cung cấp điện tin cậy khi có sự cố hay khi cần thao tác sửa chữa, vận hành linh hoạt. Phương án 2 HT 220KV 110KV Sơ đồ nối dây Trong sơ đồ này sử dụng một bộ máy phát - máy biến áp cung cấp trực tiếp lên phụ tải 110 KV, dòng công suất ở mạch cuộn trung máy biến áp liên lạc trong chế độ cực đại của phụ tải phía trung áp khá lớn, dòng ngắn mạch khá lớn nên công suất định mức của máy biến áp liên lạc, của thiết bị phân phối trong các mạch máy biến áp sẽ lớn hơn so với phương án 1. Tuy nhiên phương án này vận hành khá linh hoạt, cung cấp điện tin cậy. Phương án 3 HT 220KV 110KV Phương án này chỉ dùng 2 máy biến áp tự ngẫu. Ghép 2 máy phát thành sơ đồ khối. Sơ đồ nối dây phương án này rất đơn giản, thiết bị phân phối điện Ýt và cùng loại với nhau nhưng do công suất phụ tải phía trung áp 110 KV trong chế độ cực đại lớn, nên công suất làm việc qua mạch cuộn trung áp của máy biến áp rất lớn, dòng ngắn mạch lớn do đó công suất định mức của máy biến áp và các thiết bị điện khác rất lớn, đắt tiền nên phương án này hiệu quả kinh tế thấp. Về độ tin cậy cung cấp điện của phương án ta thấy rằng khi có sự cố, hoặc sửa chữa định kì một máy biến áp hoặc một thiết bị phân phối trong các mạch của máy biến áp này thì công suất nhà máy phát ra sẽ giảm đi một nửa, nếu trong lúc sửa chữa mà xảy ra sự cố trong các mạch của máy biến áp còn lại thì phụ tải phía 110KV sẽ không được cung cấp điện hoàn toàn. Như vậy độ tin cậy cung cấp điện của phương án này là rất kém. HT 220KV 110KV Phương án 4 Sơ đồ nối dây: Phụ tải 220KV trong chế độ cực đại không lớn đã có liên lạc với hệ thống. Nên việc bố trí 2 bộ máy phát - máy biến áp bên phía cao áp rõ ràng là Ýt hiệu quả. Trong khi đó phụ tải phía trung áp 110KV lớn nên công suất truyền tải qua cuộn cao áp và công suất làm việc qua cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc sẽ lớn, dòng ngắn mạch lớn do đó công suất định mức của máy biến áp và các thiết bị cung cấp điện sẽ lớn. Ngoài ra các máy biến áp bộ 220KV có vốn đầu tư cao hơn đáng kể so với 110KV. Hiệu quả kinh tế của phương án này là rất thấp. Nếu khi đang tiến hành sửa chữa máy biến áp liên lạc hoặc các thiết bị phân phối điện ở các mạch của một máy biến áp liên lạc mà xảy ra sự cố cố trong máy biến áp liên lạc kia sẽ làm cho phụ tải phía 110 KV bị ngừng cung cấp điện hoàn toàn. Độ tin cậy cung cấp điện của phương án này rất kém, giống với phương án 3. Qua phân tích sơ bộ ở trên ta thấy phương án 1 và 2 có nhiều ưu điểm về hiệu quả kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện … còn phương án 3 và 4 có rất nhiều nhược điểm. Cho nên sẽ lựa chọn phương án 1 và phương án 2 để tính toán so sánh kinh tế tìm phương án tối ưu cho nhà máy thiết kế. Chương 3 chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng các phương án Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Vốn đầu tư dành cho máy biến áp chiếm một phần lớn trong trong tổng vốn đầu tư xây dựng của nhà máy điện, máy biến áp có công suất càng cao càng đắt tiền. Như vậy mục đích của chương này là tính toán chọn lựa được số lượng máy biến áp và công suất định mức của chúng sao cho vừa đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện, vận hành an toàn, tổn thất điện năng nhỏ nhất và hiệu quả kinh tế đạt cao nhất. 1. Thực hiện tính toán cho phương án 1 HT 220KV 110KV Sơ đồ nối dây: 1) Chọn máy biến áp - Chọn máy biến áp hai cuộn dây: Điều kiện chọn: công suất SBđm ³ SFđm điện áp định mức Uđm = 110 KV trong đó: SBđm là công suất định mức của máy biến áp cần chọn. SFđm là công suất định mức của máy phát điện và SFđm = 58,824 MVA Tra bảng B3, trang 89 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được máy biến áp là loại: Kiểu Sđm(MVA) Điện áp (KV) Tổn thất (KW) io% UN% Giá (VN Đồng) Cao Hạ DPo DPN T 60 121 10,5 135 300 2,6 11,5 1,95.109 - Máy biến áp liên lạc: Điều kiện chọn: công suất định mức SBllđm ³ SFđm điện áp định mức Uđm = 220/110/10,5 KV trong đó: SBllđm là công suất định mức của máy biến áp liên lạc cần chọn. SFđm là công suất định mức của máy phát điện và SFđm = 58,824 MVA a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu. tính hệ số có lợi a: thay vào ta có: SBllđm ³ . SFđm = . Tra bảng B10, trang 100 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được máy biến áp tự ngẫu là loại: Kiểu Sđm MVA Điện áp KV DPo KW Tổn thất ngắn mạch , KW io% UN% Giá Đồng C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H T TA 120 242 121 10,5 250 380 220 240 2 10,55 37,2 23,5 2,5.109 2) Kiểm tra khả năng tải của máy biến áp - Chế độ quá tải bình thường: Khi thực hiện việc chọn máy biến áp hai cuộn dây điều kiện chọn là công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất định mức của máy phát điện cho nên ta không cần kiểm tra khả năng tải của máy biến áp hai cuộn dây trong chế độ làm việc bình thường. Đối với máy biến áp liên lạc cần kiểm tra cho cuộn dây trung áp. Ta có trong chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì tổng lượng công suất truyền tải qua 2 máy biến áp liên lạc là (S110 max - å SbT ). Trong đó: S110 max là công suất phụ tải phía trung áp 110 KV trong chế độ cực đại (212,5MVA). å SbT là tổng công suất của các bộ phía trung áp trong chế độ cực đại. Công suất mỗi bộ phía trung áp SbT = SF đm - Std max với SF đm là công suất định mức của máy phát, Std max là công suất tự dùng trong chế độ làm việc cực đại của mỗi tổ máy. SbT = (58,824 - . 18,824) = 54,118 MVA Vậy S110 max - å SbT = 212,5 - 2.54,118 = 104,264 MVA, cuộn trung áp mỗi máy biến áp liên lạc sẽ chịu tải là MVA. Trong khi đó công suất định mức cuộn trung áp mỗi máy biến áp liên lạc là a . SBll đm = 0,5.120 = 60 MVA > 52,132 MVA. Như vậy trong chế độ vận hành bình thường máy biến áp liên lạc không bị quá tải. - Chế độ quá tải sự cố: + Trường hợp sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc: Trong chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lượng công suất thiếu cần được cung cấp từ máy biến áp liên lạc là: S110 max - å SbT = 212,5 - 2.54,118 = 104,264 MVA. Nếu lúc đó xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc thì cuộn trung áp của máy còn lại sẽ phải tải toàn bộ lượng công suất trên. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là = 1,74 > 1,4 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ sự cố. Như vậy cần phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn công suất định mức của máy đã chọn. Chọn lại theo điều kiện sau: kqtsc . a . SBll đm ³ S110 max - å SbT trong đó: kqtsc là hệ số quá tải trong chế độ sự cố của máy biến áp, lấy kqtsc = 1,4. a . SBll đm là công suất định mức cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc. ta có: 1,4. 0,5. SBll đm ³ 212,5 - 2. 54,118 Þ SBll đm ³ 148,949 MVA + Trường hợp sự cố hỏng một bộ máy phát - máy biến áp lớn nhất phía trung áp: Trong trường hợp này, khi chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lượng công suất thiếu cần được cung cấp từ máy biến áp liên lạc là: S110 max - (å SbT - SbT max ) = 212,5 - (2.54,118 - 54,118) = 158,382 MVA. Lượng công suất thiếu này sẽ được phân bố đều cho 2 máy biến áp liên lạc, mỗi cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc sẽ chịu tải là = 79,191 MVA trong khi đó công suất định mức của cuộn dây trung áp là 60 MVA. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là = 1,32 < 1,4 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ sự cố. Vậy trong trường hợp sự cố này máy biến áp vẫn được xem như không bị quá tải. Tóm lại phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn 148,949 MVA. Tra bảng B10 trang 101 sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được máy biến áp tự ngẫu là loại: Kiểu Sđm MVA Điện áp KV DPo KW Tổn thất ngắn mạch , KW io% UN% Giá Đồng C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H T TA 180 242 121 10,5 350 530 260 310 3 12,4 31,6 17,7 6,3. 109 3) Phân bố công suất trong các máy biến áp - Phân bố công suất trong máy biến áp hai cuộn dây: Để vận hành đơn giản và kinh tế giao cho các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm. Như vậy công suất làm việc qua các máy biến áp hai cuộn dây hay công suất của mỗi bộ phía trung áp là không đổi trong ngày và được tính như sau: Sb = SF đm - Std max trong đó: Sb là công suất làm việc qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây SF đm là công suất định mức của mỗi máy phát Std max là công suất tự dùng lớn nhất của mỗi tổ máy phát. ta có: Sb = 58,824 - .18,824 = 54,118 MVA - Phân bố công suất trong máy biến áp liên lạc: + Phân bố công suất trong cuộn dây cao áp SC i : trong đó: S220(ti) là phụ tải cấp điện áp 220 KV SHT (ti) là công suất lấy từ lượng dự trữ của hệ thống để cung cấp cho phụ tải trong từng khoảng thời gian. Cụ thể: từ 0 đến 4 giê : từ 4 đến 6 giê : từ 6 đến 8 giê : từ 8 đến 10 giê : từ 10 đến 12 giê : từ 12 đến 14 giê : từ 14 đến 18 giê : từ 18 đến 20 giê : từ 20 đến 24 giê : . + Phân bố công suất trong cuộn dây trung áp ST i : trong đó: S110(ti) là phụ tải cấp điện áp 110 KV åSb là tổng công suất làm việc của các bộ phía trung áp. Cụ thể: từ 0 đến 4 giê : từ 4 đến 10 giê : từ 10 đến 18 giê : từ 18 đến 24 giê : + Phân bố công suất trong cuộn hạ áp SH i : SH i = SC i + ST i Cụ thể: từ 0 đến 4 giê : từ 4 đến 8 giê : từ 8 đến 10 giê : từ 10 đến 12 giê : từ 12 đến 14 giê : từ 14 đến 18 giê : từ 18 đến 20 giê : từ 20 đến 24 giê : . 4) Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp . - Tổn thất trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây: Công thức tính: trong đó : DPo là tổn thất không tải của máy biến áp hai cuộn dây (KW). DPN là tổn thất ngắn mạch của máy biến áp hai cuộn dây (KW). SBđm là công suất định mức của máy biến áp hai cuộn dây (MVA). Sb là công suất làm việc qua máy biến áp hai cuộn dây (MVA). T là thời gian làm việc của máy biến áp trong một năm (giờ). Thay sè: - Tổn thất trong mỗi máy biến áp liên lạc: Công thức tính: trong đó: SC i , ST i , SH i là công suất làm việc qua các cuộn dây của máy biến áp (MVA) DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây cao áp, trung áp và hạ áp của máy biến áp tự ngẫu (KW). DPo là tổn thất không tải của máy biến áp (KW) . a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu. Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau: Ta có: Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 1 là: DAå = 2.1271,683 + 2.3549,106 = 9641,578 MWh. 2. Thực hiện tính toán cho phương án 2. Sơ đồ nối dây: HT 220KV 110KV B1 B2 B3 B4 1) Chọn máy biến áp - Chọn máy biến áp hai cuộn dây: Điều kiện chọn: công suất định mức SBđm ³ SFđm điện áp định mức máy biến áp B1 là 220 KV điện áp định mức máy biến áp B4 là 110 KV trong đó: SBđm là công suất định mức của máy biến áp cần chọn. SFđm là công suất định mức của máy phát điện và SFđm = 58,824 MVA Tra bảng B3, trang 89 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được máy biến áp B4 là loại: Kiểu Sđm(MVA) Điện áp (KV) Tổn thất (KW) io% UN% Giá (VN Đồng) Cao Hạ DPo DPN T G 60 121 10,5 135 300 2,6 11,5 1,95.109 Tra bảng B4, trang 92 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được máy biến áp B1 là loại: Kiểu Sđm(MVA) Điện áp (KV) Tổn thất (KW) io% UN% Giá (VN đồng) Cao Hạ DPo DPN T G 60 242 10,5 150 390 4 14 2.109 - Máy biến áp liên lạc B2 và B3 : Điều kiện chọn: công suất định mức SBllđm ³ SFđm điện áp định mức Uđm = 220/110/10,5 KV trong đó: SBllđm là công suất định mức của máy biến áp liên lạc cần chọn. SFđm là công suất định mức của máy phát điện và SFđm = 58,824 MVA a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu. tính hệ số a: ta có: SBllđm ³ . SFđm = . Tra bảng B10, trang 100 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được máy biến áp tự ngẫu là loại: Kiểu Sđm MVA Điện áp KV DPo KW Tổn thất ngắn mạch (KW) io% UN% Giá (Đồng) C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H T TA 120 242 121 10,5 250 380 220 240 2 10,55 37,2 23,5 2,5.109 2) Kiểm tra khả năng tải của máy biến áp - Chế độ quá tải bình thường: Khi thực hiện việc chọn máy biến áp hai cuộn dây điều kiện chọn là công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất định mức của máy phát điện cho nên ta không cần kiểm tra khả năng tải của máy biến áp hai cuộn dây trong chế độ làm việc bình thường. Đối với máy biến áp liên lạc cần kiểm tra cho cuộn dây trung áp. Ta có trong chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì tổng lượng công suất truyền tải qua 2 máy biến áp liên lạc là (S110 max - SbT ). Trong đó: S110 max là công suất phụ tải phía trung áp 110 KV trong chế độ cực đại (212,5MVA). SbT là công suất của bộ phía trung áp trong chế độ cực đại. Công suất mỗi bộ phía trung áp SbT = SF đm - Std max víi SF đm là công suất định mức của máy phát, Std max là công suất tự dùng trong chế độ làm việc cực đại của mỗi tổ máy. SbT = (58,824 - . 18,824) = 54,118 MVA Vậy: S110 max - SbT = 212,5 - 54,118 = 158,382 MVA Mỗi cuộn trung áp mỗi máy biến áp liên lạc sẽ chịu tải là MVA. Trong khi đó công suất định mức cuộn trung áp mỗi máy biến áp liên lạc là a . SBll đm = 0,5.120 = 60 MVA 1,1 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ quá tải bình thường. Như vậy trong chế độ vận hành bình thường máy biến áp liên lạc bị quá tải. Cần chọn lại công suất định mức máy biến áp liên lạc thoả mãn: 1,1. a . SBll đm ³ 79,191 Þ SBll đm ³ MVA - Chế độ quá tải sự cố: + Trường hợp sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc B2 hoặc B3: Trong chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lượng công suất thiếu cần được cung cấp từ máy biến áp liên lạc là S110 max - SbT = 212,5 - 54,118 = 158,382 MVA. Nếu lúc đó xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc thì cuộn trung áp của máy còn lại sẽ phải tải toàn bộ lượng công suất trên. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là = 2,64 > 1,4 là hệ số quá tải cho phÐp của máy biến áp trong chế độ sự cố. Như vậy cần phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn công suất định mức của máy đã chọn. Chọn lại theo điều kiện sau: kqtsc . a . SBll đm ³ S110 max - SbT trong đó: kqtsc là hệ số quá tải trong chế độ sự cố của máy biến áp, lấy kqtsc = 1,4. a . SBll đm là công suất định mức cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc. ta có: 1,4. 0,5. SBll đm ³ 158,382 MVA Þ SBll đm ³ 226,26 MVA + Trường hợp sự cố hỏng bộ máy phát - máy biến áp phía trung áp: Trong trường hợp này, khi chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lượng công suất thiếu cần được cung cấp từ máy biến áp liên lạc là toàn bộ S110 max = 212,5 MVA. Lượng công suất thiếu này sẽ được phân bố đều cho 2 máy biến áp liên lạc, mỗi cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc sẽ chịu tải là = 106,25 MVA trong khi đó công suất định mức của cuộn dây trung áp là 60 MVA. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là = 1,77 > 1,4 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ sự cố. Phải chọn lại công suất định mức máy biến áp liên lạc thoã mãn: 2. kqtsc . a . SBll đm ³ S110 max Þ 2. 1,4. 0,5. SBll đm ³ 212,5 Þ SBll đm ³ 151,786 MVA Như vậy phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn giá trị lớn nhất của tập giá trị (151,786 ; 226,26 ; 143,984 ) là 226,26 MVA. Tra bảng B10 trang 101 sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được máy biến áp tự ngẫu là loại: Kiểu Sđm MVA Điện áp KV DPo KW Tổn thất ngắn mạch (KW) io% UN% Giá (Đồng) C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H T TA 240 242 121 10,5 480 730 300 380 3 13,5 12,5 18,8 6,425. 109 3) Phân bố công suất trong các máy biến áp - Phân bố công suất trong máy biến áp hai cuộn dây: Để vận hành đơn giản và kinh tế giao cho các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm. Như vậy công suất làm việc qua các máy biến áp hai cuộn dây hay công suất của mỗi bộ phía trung áp là không đổi trong ngày và được tính như sau: Sb = SF đm - Std max trong đó: Sb là công suất làm việc qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây SF đm là công suất định mức của mỗi máy phát Std max là công suất tự dùng lớn nhất của mỗi tổ máy phát. ta có: Sb = 58,824 - .18,824 = 54,118 MVA - Phân bố công suất trong máy biến áp liên lạc: + Phân bố công suất trong cuộn dây cao áp SC i : trong đó: S220(ti) là phụ tải cấp điện áp 220 KV SHT (ti) là công suất lấy từ lượng dự trữ của hệ thống để cung cấp cho phụ tải trong từng khoảng thời gian. Sb là công suất làm việc của bộ phía cao áp trong từng khoảng thời gian ti. Cụ thể: từ 0 đến 4 giê : từ 4 đến 6 giê : từ 6 đến 8 giê : từ 8 đến 10 giê : từ 10 đến 12 giê : từ 12 đến 14 giê : từ 14 đến 18 giê : từ 18 đến 20 giê : từ 20 đến 24 giê : . + Phân bố công suất trong cuộn dây trung áp ST i : trong đó: S110(ti) là phụ tải cấp điện áp 110 KV Sb là công suất làm việc của bộ phía trung áp trong từng khoảng thời gian ti Cụ thể: từ 0 đến 4 giê : từ 4 đến 10 giê : từ 10 đến 18 giê : từ 18 đến 24 giê : + Phân bố công suất trong cuộn hạ áp SH i : SH i = SC i + ST i Cụ thể: từ 0 đến 4 giê : từ 4 đến 8 giê : từ 8 đến 10 giê : từ 10 đến 12 giê : từ 12 đến 14 giê : từ 14 đến 18 giê : từ 18 đến 20 giê : từ 20 đến 24 giê : . 4) Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp - Tổn thất trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây: + Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây B4 đã tính ở phương án 1, kết quả là: DA = 1271,683 Mwh + Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây B1là: Công thức tính: trong đó : DPo là tổn thất không tải của máy biến áp hai cuộn dây (KW). DPN là tổn thất ngắn mạch của máy biến áp hai cuộn dây (KW). SBđm là công suất định mức của máy biến áp hai cuộn dây. Sb là công suất làm việc qua máy biến áp . T là thời gian làm việc của máy biến áp trong một năm (giờ). Thay sè: - Tổn thất trong mỗi máy biến áp liên lạc: Công thức tính: trong đó: SC i , ST i , SH i là công suất làm việc qua các cuộn dây của máy biến áp (MVA) DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây cao áp, trung áp và hạ áp của máy biến áp tự ngẫu (KW) DPo là tổn thất không tải của máy biến áp (KW) a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau: Ta có: Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 2 là: DAå = 1271,683 + 1429,808 + 2. 4794,946 = 12291,383 MWh. Bảng tổng kết tổn thất điện năng trong máy biến áp của 2 phương án: Phương án 1 2 Tổn thất MWh 9641,578 12291,383 Chương 4 Tính toán ngắn mạch Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn khí cụ điện. Để tính được dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế các phần tử, tính điện kháng của chúng trong hệ đơn vị cơ bản. Xác định các điểm ngắn mạch cần tính toán, biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản rồi tiến hành tính toán theo phương pháp. 1. Tính toán ngắn mạch phương án 1 1. Xác định điểm ngắn mạch cần tính toán. Điểm ngắn mạch tÝnh toán là điểm mà khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại đó thì dòng điện đi qua khí cụ điện là lớn nhất. Sơ đồ xác định điểm ngắn mạch phương án 1 HT 220KV 110KV N1 N2 N3 N4 N5 Ở cấp điện áp ³ 110 KV chọn cùng một loại khí cụ điện nên chỉ cần tính một điểm ngắn mạch có khả năng gây ra dòng ngắn mạch lớn nhất, đó là điểm ngắn mạch trên thanh góp. Chọn khí cụ điện cấp điện áp 220 KV: điểm N1 Chọn khí cụ điện cấp điện áp 110 KV: điểm N2 Chọn khí cụ điện mạch hạ áp máy biến áp liên lạc: điểm N3 và N4 Chọn khí cụ điện mạch tự dùng: điểm N5 2. Tham số của các phần tử trong hệ đơn vị tương đối và sơ đồ thay thế. 1) Điện kháng của các phần tử. Chọn hệ đơn vị tương đối: Công suất cơ bản Scb = 100 MVA Điện áp cơ bản Ucb = Utbđm với Utbđm là điện áp trung bình định mức của cấp điện áp tương ứng. a- Điện kháng của máy phát điện: trong đó: x”d là điện kháng siêu quá độ dọc trục của máy phát cho trong hệ đơn vị tương đối định mức. SF đm là công suất định mức của máy phát điện, MVA ta có: . b- Điện kháng của đường dây: trong đó: xo là điện kháng của 1 km chiều dài đường dây, W/km. (đường dây trên không xo = 0,4W/km ) l là chiều dài đường dây. ta có: . c- Điện kháng của hệ thống điện: trong đó: xHT đm là điện kháng tương đối định mức của hệ thống. SHT là công suất của hệ thống, không kể nhà máy đang thiết kế. ta có: . d- Điện kháng của máy biến áp 3 pha, 2 cuộn dây: e- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu: trong đó: SBđm là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu Trong bảng chọn máy biến áp, các giá trị điện áp ngắn mạch đã được chia cho hệ số a, ta có: N5 N3 N2 N1 E4 E3 E2 E1 EHT xD xD xC1 xC2 xH1 xH2 xF1 xF2 xF4 xF3 xHT xB3 xB4 N4 2) Sơ đồ thay thế 3. Tính toán cho từng điểm ngắn mạch 1) Điểm ngắn mạch N1: Nguồn cung cấp cho điểm N1 là hệ thống và các máy phát Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = x2 = x3 = (xH1 nt xF1) // (xH2 nt xF2) == 0,1665 x4 = (xB3 nt xF3) // (xB4 nt xF4) == 0,211 E12 = E1 = E2 E34 = E3 = E4 E34 E12 x2 x4 N1 EHT x1 x3 Ta có sơ đồ tương đương: Đặt x34 = x3 // x4 = x5 = x34 nt x2 = 0,093 + 0,0365 = 0,1295 E1234 = E12 = E34 x1 N1 E1234 x5 EHT Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = Tra trên đường cong xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 0,522 và k¥ = 0,549 - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch là ko = 3,15 và k¥ = 2,2 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Io” = ko.IđmHT = I¥” = k¥.IđmHT = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: I0” = k0.IF đm å = I¥” = k¥.IF đm å = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N1 là: I”N1(0) = 2,621 + 1,861 = 4,482 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N1(0) = .1,8.4,482 = 11,409 KA. 2) Điểm ngắn mạch N2 : Nguồn cung cấp cho điểm N2 là hệ thống và các máy phát Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = xHT nt (xD//xD) nt (xC1//xC2) = 0,035 + + = 0,132 x2 = (xH1 nt xF1) // (xH2 nt xF2) == 0,1665 x3 = (xB3 nt xF3) // (xB4 nt xF4) == 0,211 E12 = E1 = E2 E34 = E3 = E4 EHT N2 x1 E12 x2 E34 x3 Ta có sơ đồ tương đương: Đặt x23 = x3 // x2 = E1234 = E12 = E34 EHT x1 N2 E1234 x23 Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = Tra trên đường cong xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 0,378 và k¥ = 0,396 - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 4,66 và k¥ = 2,48 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Io” = ko.IđmHT = I¥” = k¥.IđmHT = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm å = I¥” = k¥.IF đm å = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N2 là: I”N2(0) = 3,796 + 5,505 = 9,301 KA I”N2(¥) = 3,976 + 2,93 = 6,906 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N2(0) = .1,8.9,301 = 23,677 KA. 3) Điểm ngắn mạch N3: Nguồn cung cấp cho điểm N3 là máy phát F2 N3 E2 xF2 Sơ đồ thay thế: Điện kháng tính toán: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 7,5 và k¥ = 2,74 Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N3 là: I”N3 (0)= ko.IF đm = I”N3 (¥)= k¥.IF đm = Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N3(0) = .1,91.24,259 = 65,527 KA. 4) Điểm ngắn mạch N4: Nguồn cung cấp cho điểm N4 là hệ thống và các máy phát, trừ máy phát F2 Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = xHT nt (xD//xD) nt (xC1//xC2) = 0,035 + + = 0,132 x2 = xH1 nt xF1 = 0,103 + 0,23 = 0,333 x3 = (xB3 nt xF3) // (xB4 nt xF4) == 0,211 EHT N4 x1 E134 x23 xH2 x23 = x2 // x3 = E134 = E1 Ta có sơ đồ tương đương: Biến đổi U®D và bỏ nhánh cân bằng ta có sơ đồ: EHT N4 x4 E134 x5 trong đó: x4 = x1 + xH2 + = 0,132 + 0,103 + = 0,34 x5 = x23 + xH2 + = 0,129 + 0,103 + = 0,333 Tính toán dòng ngắn mạch : - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 1,68 và k¥ = 1,66 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Do xtt = 6,8 > 3 nên: Io” = I¥” = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm å = I¥” = k¥.IF đm å = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N4 là: I”N4(0) = 16,172 + 16,302 = 32,474 KA I”N4(¥) = 16,172 + 16,108 = 32,28 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N4(0) = .1,8.32,474 = 82,665 KA. 5) Điểm ngắn mạch N5: Nguồn cung cấp cho điểm N5 là hệ thống và các máy phát và dòng ngắn mạch tại N5 bằng tổng hai dòng ngắn mạch tại N3 và N4. Ta có: I”N5(0) = I”N3(0) + I”N4(0) = 24,259 + 32,474 = 56,733 KA I”N5(¥) = I”N3(¥) + I”N4(¥) = 8,863 + 32,28 = 41,143 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = 65,527 + 82,665 = 148,192 KA Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch của phương án 1: Điểm ngắn mạch Dòng I”o (KA) Dòng I”¥ (KA) Dòng ixk (KA) N1 4,482 4,055 11,409 N2 9,301 6,906 23,677 N3 24,259 8,863 65,527 N4 32,474 32,280 82,665 N5 56,733 41,143 148,192 2. Tính toán ngắn mạch phương án 2 1. Xác định điểm ngắn mạch cần tính toán. Sơ đồ xác định điểm ngắn mạch phương án 2 HT 220KV 110KV N1 N2 N3 N4 N5 Chọn khí cụ điện cấp điện áp 220 KV: điểm N1 Chọn khí cụ điện cấp điện áp 110 KV: điểm N2 Chọn khí cụ điện mạch hạ áp máy biến áp liên lạc: điểm N3 và N4 Chọn khí cụ điện mạch tự dùng: điểm N5 2. Tham số của các phần tử trong hệ đơn vị tương đối và sơ đồ thay thế. 1) Điện kháng của các phần tử. Chọn hệ đơn vị tương đối: Công suất cơ bản Scb = 100 MVA Điện áp cơ bản Ucb = Utbđm với Utbđm là điện áp trung bình định mức của cấp điện áp tương ứng. a- Điện kháng của máy phát điện: xF = 0,23 b- Điện kháng của đường dây: xD = 0,121 c- Điện kháng của hệ thống điện: xHT = 0,035 d- Điện kháng của máy biến áp 3 pha, 2 cuộn dây: -Điện kháng của máy biến áp B1: - Điện kháng của máy biến áp B4: xB = 0,192 e- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu: N5 N3 N2 E4 E3 E2 EHT xD xD xC2 xC3 xH2 xH3 xF3 xF4 xHT xB4 E1 xF1 xB1 N1 N4 xF2 2) Sơ đồ thay thế: 3. Tính toán cho từng điểm ngắn mạch . 1)Điểm ngắn mạch N1: Nguồn cung cấp cho điểm N1 là hệ thống và các máy phát Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = x2 = x3 = (xB1 nt xF1) = 0,233 + 0,23 = 0,463 x4 = (xB4 nt xF4) // [(xH2 nt xF2) // (xH3 nt xF3)] = E1 E234 x2 x3 N1 EHT x1 x4 = E234 = E2 = E3 = E4 Ta có sơ đồ tương đương: Đặt x5 = (x2 nt x4) // x3 = E1234 = E234 = E1 x1 N1 E1234 x5 EHT Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = Tra trên đường cong xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 0,522 và k¥ = 0,549 - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 3,95 và k¥ = 2,37 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Io” = ko.IđmHT = I¥” = k¥.IđmHT = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm å = I¥” = k¥.IF đm å = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N1 là: I”N1(0) = 2,621 + 2,333 = 4,954 KA I”N1(¥) = 2,756 + 1,4 = 4,156 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N1(0) = .1,8.4,954 = 12,611 KA. 2) Điểm ngắn mạch N2 : Nguồn cung cấp cho điểm N2 là hệ thống và các máy phát Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = x2 = x3 = (xB1 nt xF1) = 0,233 + 0,23 = 0,463 x4 = (xB4 nt xF4) // [(xH2 nt xF2) // (xH3 nt xF3)] = 0,116 E234 = E2 = E3 = E4 x2 EHT N2 x1 E1 x3 E234 x4 Ta có sơ đồ tương đương: Biến đổi U®D và bỏ nhánh cân bằng và đặt: x12 = x1 + x2 + = 0,0955 + 0,0285 + = 0,13 x23 = x2 + x3 + = 0,0285 + 0,463 + = 0,63 EHT x12 E1 x23 E234 x4 N2 ta có sơ đồ tương đương : Đặt x234 = x3 // x4 = E1234 = E1 = E234 EHT x12 N2 E1234 x234 Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = Tra trên đường cong xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 0,384 và k¥ = 0,405 - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 4,4 và k¥ = 2,45 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Io” = ko.IđmHT = I¥” = k¥.IđmHT = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm å = I¥” = k¥.IF đm å = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N2 là: I”N2(0) = 3,856 + 5,2 = 9,056 KA I”N2(¥) = 4,067 + 2,894 = 6,961 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N2(0) = .1,8.9,056 = 23,053 KA. 3) Điểm ngắn mạch N3 : Nguồn cung cấp cho điểm N3 là máy phát F2 N3 E2 xF2 Sơ đồ thay thế: Điện kháng tính toán: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 7,5 và k¥ = 2,74 Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N3 là: I”N3 (0)= ko.IF đm = I”N3 (¥)= k¥.IF đm = Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N3(0) = .1,91.24,259 = 65,527 KA. 4) Điểm ngắn mạch N4: Nguồn cung cấp cho điểm N4 là hệ thống và các máy phát, trừ máy phát F2 . Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = x2 = (xB1 nt xF1) = 0,233 + 0,23 = 0,463 x2 = x4 = (xB4 nt xF4) // (xH3 nt xF3) == 0,178 E34 = E3 = E4 x2 E34 E1 N4 x3 EHT x1 xH2 x4 Ta có sơ đồ tương đương: Biến đổi U®D và bỏ nhánh cân bằng và đặt: x13 = x1 + x3 + = 0,0955 + 0,0285 + = 0,13 x23 = x2 + x3 + = 0,463 + 0,0285 + = 0,63 E34 E1 N4 x23 xH2 EHT x13 x4 Sơ đồ tương đương: Đặt x234 = x23 // x4 = E134 N4 xH2 EHT x13 x234 E134 = E1 = E34 Sơ đồ tương đương: Biến đổi U®D và bỏ nhánh cân bằng và đặt: xx = x13 + xH2 + = 0,13 + 0,079 + = 0,283 xy = x234 + xH2 + = 0,139 + 0,079 + = 0,303 EHT xx N4 E134 xy Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 1,85 và k¥ = 1,75 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Do xtt = 5,66 > 3 nên: Io” = I¥” = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm å = I¥” = k¥.IF đm å = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N4 là: I”N4(0) = 19,43 + 17,95 = 37,38 KA I”N4(¥) = 19,43 + 16,981 = 36,411 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N4(0) = .1,8.37,38 = 95,154 KA. 5) Điểm ngắn mạch N5: Nguồn cung cấp cho điểm N5 là hệ thống và các máy phát và dòng ngắn mạch tại N5 bằng tổng hai dòng ngắn mạch tại N3 và N4. Ta có: I”N5(0) = I”N3(0) + I”N4(0) = 24,259 + 37,38 = 61,639 KA I”N5(¥) = I”N3(¥) + I”N4(¥) = 8,863 + 36,411 = 45,274 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = 65,527 + 82,665 = 160,681 KA Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch của phương án 2: Điểm ngắn mạch Dòng I”o (KA) Dòng I”¥ (KA) Dòng ixk (KA) N1 4,954 4,156 12,611 N2 9,056 6,961 23,054 N3 24,259 8,863 65,527 N4 37,380 36,411 95,154 N5 61,639 45,274 160,681 CHƯƠNG 5 CHỌN SƠ ĐỒ, THIẾT BỊ CHO CÁC PHƯƠNG ÁN SO SÁNH KINH TẾ - KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 1. Chọn sơ đồ thiết bị cho các phương án Các thiết bị điện của nhà máy điện được nối lại với nhau tạo thành sơ đồ nối điện. Do yêu cầu nhiệm vụ thiết kế, phụ tải phía 220KV và 110KV đều là các hộ tiêu thụ quan trọng cho nên sơ đồ nối điện của nhà máy phải đảm bảo làm việc chắc chắn, tin cậy ngoài ra sơ đồ còn phải đạt được các yêu cầu khác như: đơn giản, kinh tế, vận hành linh hoạt, an toàn … Các ưu điểm của sơ đồ được quyết định bởi hình thức thanh góp, số lượng và loai khí cụ dùng cho sơ đồ. 1- Chọn sơ đồ, thiết bị cho phương án 1 1) Chọn sơ đồ Thanh góp phía 220KV sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có 3 máy cắt trên hai mạch - sơ đồ một rưỡi. Tính đảm bảo của sơ đồ rất cao. Trong điều kiện vận hành bình thường các máy cắt đều đóng. Khi ngắn mạch trên thanh góp hoặc sửa chữa bất kì máy cắt nào cũng không gây mất điện trên các mạch. Thanh góp phía 110KV sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng. Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện liên tục nhưng tốn nhiều dao cách li . (Sơ đồ kèm theo trang sau) 2) Chọn máy cắt Điều kiện chọn: - Nơi đặt máy cắt - Điện áp định mức của máy cắt UđmMC ³ Umạng - Dòng định mức máy cắt IđmMC ³ Icb max - Dòng cắt định mức ICđm ³ I”N1 - Kiểm tra ổ định động và ổn định nhiệt. Đối với cấp điện áp từ 35KV trở lên chọn cùng một loại máy cắt nên cần tính toán tìm ra dòng làm việc cưỡng bức lớn nhất và chọn máy cắt theo dòng điện đó. a) Chọn máy cắt phía 220KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max trong các mạch : - Mạch đường dây: + Đường dây đơn Icb = + Đường dây kép Icb = + Đường dây nối nhà máy với hệ thống Icb = - Mạch máy biến áp liên lạc Icb = Ta có dòng Icb max = 0,661KA Vậy máy cắt cần chọn là loại: - đặt ngoài trời - UđmMC ³ 220KV - IđmMC ³ 661A - ICđm ³ 4,482 KA Tra bảng MC - 3 trang128 sách HDTK-Nhà máy điện - xb1968 chọn được loại: Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) BBH-220/1000-7000 220 1000 55 12 10 7000 18,4 900.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 55KA ³ ixk N1 = 11,409KA ( thoả mãn ) . - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: yêu cầu I2nh.tnh > BN Tính xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BN: Máy phát điện có công suất 50MW do đó có thể tính theo phương pháp thời gian đẳng trị, giá trị tđt = f( t,b’’ ). xác định b’’ = t là thời gian tồn tại ngắn mạch : t = tbv + tMC = 0,9 sec tbv là thời gian tác động của rơ le bảo vệ tMC là thời gian tác động của máy cắt với b = 1,105 và t = 0,9 sec tra đường cong đã có xác định được tđt = 0,8 sec. Ta có BN =( tđt +b’’2.Ta ) = 4,0552.( 0,8 + 1,1052.0,05 ) = 14,158 KA2.s < I2nh.tnh = 122.10 = 1440 KA2.s ( thoả mãn ) . b) Chọn máy cắt phía 110KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max trong các mạch : - Mạch đường dây: + Đường dây đơn Icb = + Đường dây kép Icb = - Mạch máy biến áp liên lạc Icb = - Bộ máy phát - máy biến áp Icb = Ta có dòng Icb max = 0,661KA Vậy máy cắt cần chọn là loại: - đặt ngoài trời - UđmMC ³ 110KV - IđmMC ³ 661A - ICđm ³ 9,301 KA Tra bảng MC - 3 trang128 sách HDTK-Nhà máy điện - xb1968 chọn được loại: Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) BBH-110/800-4000 110 800 55 15 10 4000 21 330.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 55KA ³ ixk N2 = 23,677KA ( thoả mãn ) . - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: yêu cầu I2nh.tnh > BN Tính xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BN: xác định b’’ = ; thời gian tồn tại ngắn mạch t = 0,9 sec với b = 1,347 và t = 0,9 sec tra đường cong đã có xác định được tđt = 1 sec. Ta có BN =( tđt +b’’2.Ta ) = 6,9062.( 1 + 1,3472.0,05 ) = 52,02 KA2.s < I2nh.tnh = 152.10 = 2250 KA2.s ( thoả mãn ) . c) Chọn máy cắt phía 10KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max = Vậy máy cắt cần chọn là loại: - đặt trong nhà - UđmMC ³ 10KV - IđmMC ³ 3396A - ICđm ³ 32,474 KA Tra bảng MC - 1 trang125 sách HDTK-Nhà máy điện - xb1968 chọn được loại: Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) MGG-229M 10 4000 198 85 10 1250 90 15,5.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 198 KA ³ ixk N4 = 82,665 KA ( thoả mãn ) . - Không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. Lập bảng tổng hợp chọn máy cắt điện phương án 1. Thông số tính toán Thông số định mức Điểm ngắn mạch Tên mạch Uđm KV Icb A I’’ KA ixk KA Loại máy cắt Uđm KV Iđm A Icắt đm KA ilđđ KA N1 cao áp 220 661 4,482 11,409 BBH-220/1000 -7000 220 1000 18,4 55 N2 trung áp 110 661 9,301 23,677 BBH-110/ 800 -4000 110 800 21 55 N4 máy phát 10 3396 32,474 82,665 MGG-229M 10 4000 90 198 2- Chọn sơ đồ, thiết bị cho phương án 2 1) Chọn sơ đồ: Thanh góp phía 220KV sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có 3 máy cắt trên hai mạch - sơ đồ một rưỡi. Thanh góp phía 110KV sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng. (Sơ đồ kèm theo trang sau) 2) Chọn máy cắt: a) Chọn máy cắt phía 220KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max trong các mạch - Mạch đường dây + Đường dây đơn Icb = + Đường dây kép Icb = + Đường dây nối nhà máy với hệ thống Icb = - Mạch máy biến áp liên lạc Icb = - Bộ máy phát - máy biến áp Icb = Ta có dòng Icb max = 0,882KA Vậy máy cắt cần chọn là loại - đặt ngoài trời - UđmMC ³ 220KV - IđmMC ³ 882A - ICđm ³ 4,954 KA Tra bảng MC - 3 trang128 sách HDTK-Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được loại Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) BBH-220/1000-7000 220 1000 55 12 10 7000 18,4 900.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 55KA ³ ixk N1 = 12,661KA ( thoả mãn ) . - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: yêu cầu I2nh.tnh > BN Tính xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BN : xác định b’’ = ; thời gian tồn tại ngắn mạch t = 0,9 sec với b = 1,192 và t = 0,9 sec tra đường cong đã có xác định được tđt = 0,9 sec. Ta có BN =( tđt +b’’2.Ta ) = 4,1562.( 0,9 + 1,1922.0,05 ) = 16,772 KA2.s < I2nh.tnh = 122.10 = 1440 KA2.s ( thoả mãn ) . b) Chọn máy cắt phía 110KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max trong các mạch - Mạch đường dây + Đường dây đơn Icb = + Đường dây kép Icb = - Mạch máy biến áp liên lạc Icb = - Bộ máy phát - máy biến áp Icb = Ta có dòng Icb max = 0,882KA Vậy máy cắt cần chọn là loại - đặt ngoài trời - UđmMC ³ 110KV - IđmMC ³ 882A - ICđm ³ 9,056 KA Tra bảng MC - 3 trang128 sách HDTK-Nhà máy điện - xb1968 chọn được loại: Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) BBH-110/2000-4000 110 2000 55 15 10 4000 21 367,5.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 55KA ³ ixk N2 = 23,054 KA ( thoả mãn ) . - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: yêu cầu I2nh.tnh > BN Tính xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BN : xác định b’’ = ; thời gian tồn tại ngắn mạch t = 0,9 sec với b = 1,301 và t = 0,9 sec tra đường cong đã có xác định được tđt = 0,95 sec. Ta có BN =( tđt +b’’2.Ta ) = 6,9612.( 0,95 + 1,3012.0,05 ) = 50,134 KA2.s < I2nh.tnh = 152.10 = 2250 KA2.s ( thoả mãn ) . c) Chọn máy cắt phía 10KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max = Vậy máy cắt cần chọn là loại - đặt trong nhà - UđmMC ³ 10KV - IđmMC ³ 3396A - ICđm ³ 37,38 KA Tra bảng MC - 1 trang125 sách HDTK-Nhà máy điện - xb1968 chọn được loại: Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) MGG-229M 10 4000 198 85 10 1250 90 15,5.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 198 KA ³ ixk N4 = 95,154 KA ( thoả mãn ) . - Không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. Lập bảng tổng hợp chọn máy cắt điện phương án 2 Thông số tính toán Thông số định mức Điểm ngắn mạch Tên mạch Uđm KV Icb A I’’ KA ixk KA Loại máy cắt Uđm KV Iđm A Icắt đm KA ilđđ KA N1 cao áp 220 882 4,954 12,611 BBH-220/1000 -7000 220 1000 18,4 55 N2 trung áp 110 882 9,056 23,054 BBH-110/2000 -4000 110 2000 21 55 N4 máy phát 10 3396 37,38 95,154 MGG-229M 10 4000 90 198 2. Tính toán so sánh kinh tế - kĩ thuật các phương án. 1- Phương pháp tính toán Một phương án về thiết bị điện được gọi là kinh tế nhất nếu hàm chi phí C bé nhất Biểu diễn hàm chi phí như sau C = P + ađm . V + Y trong đó: P là phí tổn vận hành hằng năm ( đồng/năm ) V là vốn đầu tư của phương án ( đồng ) ađm là hệ số định mức hiệu quả kinh tế ( 1/năm ) - đối với tính toán trong năng lượng ađm = 0,15. Y là thiệt hại do mất điện ( đồng/năm ); giá trị này nhỏ có thể bỏ qua. 1) Cách tính vốn đầu tư V: V = VB + VTBPP trong đó: -VB là vốn đầu tư về máy biến áp , xác định theo biểu thức: VB = vB . kB; ở đây vB là tiền mua máy biến áp kB là hệ số tính đến tiền chuyên chở, lắp đặt máy biến áp, hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp. -VTBPP là vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối và được tính như sau: VTBPP = n1. vTBPP1 + n2. vTBPP2 + … ở đây chỉ số n1, n2, …là số mạch trong mỗi thiết bị phân phối ở các cấp điện áp U1, U2,…tương ứng với sơ đồ; vTBPP1, vTBPP2,…là giá thành của mỗi mạch các thiết bị phân phối tương ứng với các cấp điện áp U1, U2,…( bao gồm cả tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp chúng ). 2) Cách tính phí tổn vận hành hằng năm P: P = Pk + Pp + Pt trong đó: -Pk là tiền khấu hao hằng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn ( đồng/năm ) và xác định Pk = , ở đây a là định mức khấu hao phần trăm ( tra bảng ) và V là vốn đầu tư của một phương án. -Pp là chi phí phục vụ thiết bị bao gồm tiền sửa chữa thường xuyên và tiền lương trả cho công nhân ( đồng/năm ). Chi phí này không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất cho nên có thể bỏ qua. -Pt là chi phí do tổn thất điện năng hằng năm trong các thiết bị điện và được xác định Pt = b. DA; ở đây b là giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện lấy b = 500 đồng/Kwh , DA là tổn thất điện năng trong các thiết bị , Kwh ( chủ yếu là tổn thất trong các máy biến áp ). 2- Tính toán cho từng phương án cụ thể 1) Phương án 1: Chi phí tính toán của phương án 1 là: C1 = P1 + 0,15 . V1 a) Tính vốn đầu tư V1 Tính VB : Phương án 1 gốm có: 02 máy biến áp tự ngẫu công suất mỗi máy là 180 MVA nên kB = 1,3 và giá thành mỗi máy là 6,3.109 đồng 02 máy biến áp hai cuộn dây công suất mỗi máy là 60 MVA nên kB = 1,5 và giá thành mỗi máy là 1,95.109 đồng. Vậy VB = 2. 1,3. 6,3.109 + 2. 1,5. 1,95.109 = 22,23.109 đồng Tính VTBPP : Phía cao áp 220 KV: gồm có 12 máy cắt loại BBH-220/1000-7000, giá mỗi máy là 0,9.109 đồng. Phía trung áp 110 KV: gồm có 11 máy cắt loại BBH-110/800-4000, giá mỗi máy là 0,33.109 đồng. Phía hạ áp 10 KV: gồm có 2 máy cắt loại MGG-229M, giá mỗi máy là 0,0155.109 đồng. Vậy VTBPP = 12. 0,9.109 + 11. 0,33.109 + 2. 0,0155.109 = 14,461.109 đồng. Ta có vốn đầu tư của phương án 1 là: V1 = 22,23.109 + 14,461.109 = 36,691.109 đồng b) Phí tổn vận hành hằng năm P1: P1 = Pk + Pt Tính Pk: Pk = đồng ( tra bảng tìm được a = 6,4 ). Tính Pt : Tổn thất điện năng phương án 1 là 9641578 Kwh , b = 500 đồng/ Kwh Pt = b. DA = 500. 9641578 = 4820789000 đồng. Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1 là: P1 = 2348224000 + 4820789000 = 7169013000 đồng/năm. Cuối cùng ta có chi phí tính toán phương án 1 là: C1 = 7169013000 + 0,15. 36691000000 = 12672663000 đồng. 2) Phương án 2: Chi phí tính toán của phương án 2 là: C2 = P2 + 0,15 . V2 a) Tính vốn đầu tư V2 Tính VB : Phương án 2 gồm có: - 02 máy biến áp tự ngẫu công suất mỗi máy là 240 MVA nên kB = 1,3 và giá thành mỗi máy là 6,425.109 đồng - 01 máy biến áp hai cuộn dây công suất mỗi máy là 60 MVA, điện áp 220 KV nên kB = 1,4 và giá thành mỗi máy là 2.109 đồng. - 01 máy biến áp hai cuộn dây công suất mỗi máy là 60 MVA, điện áp 110 KV nên kB = 1,5 và giá thành mỗi máy là 1,95.109 đồng. Vậy VB = 2. 1,3. 6,425.109 + 1,5. 1,95.109 + 1,4. 2.109 = 22,43.109 đồng. Tính VTBPP : Phía cao áp 220 KV: gồm có 14 máy cắt loại BBH-220/1000-7000, giá mỗi máy là 0,9.109 đồng. Phía trung áp 110 KV: gồm có 10 máy cắt loại BBH-110/2000-4000, giá mỗi máy là 0,3675.109 đồng. Phía hạ áp 10 KV: gồm có 2 máy cắt loại MGG-229M, giá mỗi máy là 0,0155.109 đồng. Vậy VTBPP = 14. 0,9.109 + 10. 0,3675.109 + 2. 0,0155.109 = 16,306.109 đồng. Ta có vốn đầu tư của phương án 2 là: V2 = 22,43.109 + 16,306.109 = 38,736.109 đồng b) Phí tổn vận hành hằng năm P2: P2 = Pk + Pt Tính Pk: Pk = đồng ( tra bảng tìm được a = 6,4 ). Tính Pt : Tổn thất điện năng phương án 2 là 12291383 Kwh , b = 500 đồng/ Kwh Pt = b. DA = 500. 12291383 = 6145691500 đồng. Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2 là: P2 = 2479104000 + 6145691500 = 8624795500 đồng/năm. Cuối cùng ta có chi phí tính toán phương án 2 là: C2 = 8624795500 + 0,15. 38736000000 = 14435195500 đồng. Bảng tổng kết tính toán kinh tế Phương án Vốn đầu tư (đồng) Phí tổn vận hành(đồng) Chi phí tính toán(đồng) 1 36691000000 7169013000 12672663000 2 38736000000 8624795500 14435195500 Nhận xét: Phương án 1 có vốn đầu tư và chi phí tính toán nhỏ hơn so với phương án 2 hay phương án 1 kinh tế hơn phương án 2. Phương án 1 có nhiều ưu điểm về mặt kĩ thuật ( đã phân tích ở chương 2 ). Kết luận: Chọn phương án 1 là phương án thiết kế xây dựng nhà máy . Chương 6 Lựa chọn các thiết bị phụ và sơ đồ tự dùng 1. Lựa chọn các thiết bị phụ Trong chương này các thiết bị cần chọn được tra trong sách Thiết kế Nhà máy điện và Trạm biến áp ; xb 1999 - PGS Nguyễn hữu Khái . 1- Dây dẫn, thanh góp 1) Chọn dây dẫn phía 220 KV. - Chọn tiết diện dây dẫn: Do trong nhà máy điện các dây dẫn thường ngắn nên không chọn nó theo tiết diện dây kinh tế mà chọn xuất phát từ điều kiện phát nóng lâu dài của dây dẫn. ĐiÒu kiện lựa chọn: I’cp = Icp. khc ³ Icb max Hệ số hiệu chỉnh được xác định : khc = trong đó: qcp là nhiệt độ cho phép của dây dẫn qo là nhiệt độ môi trường lúc chế tạo dây dẫn q‘o là nhiệt độ môi trường thực tế nơi đặt dây dẫn Dòng cưỡng bức lớn nhất phía 220 KV đã xác định là Icb max = 661 A ta có Icp ³ . Tra bảng chọn loại dây dẫn là loại AC - 400 có tiết diện 400 mm2 và dòng cho phép là 815 A. - Kiểm tra ổn định nhiệt của dây dẫn: điều kiện q2 ³ qcp max . trong đó: q2 là nhiệt độ dây dẫn khi xảy ra ngắn mạch qcp max là nhiệt độ cho phép phát nóng ngắn hạn của dây dẫn, loại dây AC có qcp max = 200 oC . Tính q2: Dựa vào đường cong biểu diễn quan hệ giữa q (oC) và (A2s/mm4) trong đó BN là xung lượng nhiệt tại điểm ngắn mạch ; S là tiết diện dây dẫn . Nhiệt độ của dây dẫn trước khi ngắn mạch là q1 lấy bằng nhiệt độ cho phép làm việc bình thường lâu dài qcpbt = 70oC tương ứng có =0,5.104 (A2s/mm4). Xung lượng nhiệt khi ngắn mạch đã tính là BN = 14158287 A2s vậy ta có xung lượng nhiệt toàn phần BN2 là : =+= 0,5.104 + = 0,51.104 (A2s/mm4) tra trên đường cong ta có q2 = 75oC < 200oC ( thoả mãn ) . 2) Chọn dây dẫn phía 110 KV - Chọn tiết diện dây dẫn: Dòng cưỡng bức lớn nhất phía 110 KV đã xác định là Icb max = 661 A ta có Icp ³ . Tra bảng chọn loại dây dẫn là loại AC - 400 có tiết diện 400 mm2 và dòng cho phép là 815 A. - Kiểm tra ổn định nhiệt của dây dẫn: điều kiện q2 ³ qcp max . Tính q2: Xung lượng nhiệt dòng làm việc bình thường =0,5.104 (A2s/mm4). Xung lượng nhiệt khi ngắn mạch đã tính là BN = 52019552 A2s vậy ta có xung lượng nhiệt toàn phần BN2 là : =+= 0,5.104 + = 0,533.104 (A2s/mm4) tra trên đường cong ta có q2 = 80oC < 200oC ( thoả mãn ) . 3) Chọn thanh dẫn 10 KV - Chọn tiết diện thanh dẫn: Dòng cưỡng bức lớn nhất phía 10 KV đã xác định là Icb max = 3396 A ta có Icp ³ .Tra bảng chọn loại thanh dẫn nhôm, tiết diện hình máng có sơn, dòng cho phép Icp = 4640 A, chiều cao thanh dẫn 125 mm - Không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động: ứng suất s £ sAl cp trong đó s là ứng suất sinh ra trong thanh dẫn sAl cp là ứng suất cho phép của nhôm; sAl cp = 700 kg/cm2. Đặt thanh dẫn 3 pha trên cùng mặt phẳng nằm ngang (hình vẽ) trong trường hợp này ứng suất sinh ra trong thanh dẫn gồm hai thành phần s = s1 + s2 s1 là ứng suất do dòng điện các pha tác dụng với nhau sinh ra s2 là ứng suất do dòng điện của các thanh dẫn trong r c x x y h b yo y y y yo h cùng mét pha tác dụng với nhau sinh ra. Tính s1: Lực điện động giữa các thanh dẫn trong các pha là: F1 = 1,76.10-2 trong đó: l là chiều dài một nhịp thanh dẫn; chọn l = 120cm a là khoảng cách giữa các thanh dẫn; chọn a = 60cm ta có: F1 = 1,76.10-2..82,6652 = 240,54 kg Mô-men uốn: M1 = kg.cm Các thanh dẫn trong cùng một pha được hàn lại với nhau, mô-men chống uốn là ta có ứng suất s1 = kg/cm2 Tính s2: Lực điện động giữa các thanh dẫn trong cùng một pha là: F2 = 0,15.10-2 = 0,15.10-2..82,6652 = 33,457 kg Mô-men uốn: M2 = kg.cm ta có ứng suất s2 = kg/cm2 Vậy s = s1 + s2 = 28,865 + 35,218 = 64,083 < 700 ( thoả mãn ) . Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm: l2 max = cm > l = 120 cm như vậy giữa hai sứ đỡ không cần miếng đệm. 2-Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn - Điều kiện chọn : là loại sứ đặt trong nhà điện áp định mức 10 KV Chọn loại có các thông số sau Loại Điện áp(KV) Chiều cao(mm) Lực phá hoại bé nhất khi uốn tính(kg) OF-10-780Y3 10 120 750 - Kiểm tra ổn định động của sứ: Ftt £ 0,6.Fphcp trong đó: Ftt là lực tính toán của sứ cần chọn ; kg Fphcp là lực phá hoại cho phép định mức của sứ ; kg. Tính lực Ftt: Ftt = F. Với F là lực điện động của các thanh dẫn trong các pha: F = 1,76.10-2= 1,76.10-2..82,6652 = 240,54 kg hs là chiều cao của sứ htd là chiều cao của thanh dẫn ta có: Ftt = kg < 0,6.750 =450 kg ( thoả mãn ). 3- Chọn dao cách li Điều kiện chọn: - loại dao cách li - điện áp định mức Uđm ³ Umạng - dòng điện Iđm ³ Icb 1) Dao cách li phía 220KV - loại đặt ngoài trời -Uđm ³ 220KV - Iđm ³ 661A tra bảng chọn loại Loại Uđm(KV) Iđm(KA) ilđđ(KA) Inh(KA) tnh(s) PH -220T/800 220 800 80 19,6 10 - Kiểm tra ổn định động: ilđđ = 80KA > ixk N1 = 11,409KA ( thoả mãn ) - Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh.tnh = 19,62.10 = 3841,6 KA2s > BN = 14,158 KA2s ( thoả mãn ) . 2) Dao cách li phía 110KV - loại đặt ngoài trời -Uđm ³ 110KV - Iđm ³ 661A tra bảng chọn loại Loại Uđm(KV) Iđm(KA) ilđđ(KA) Inh(KA) tnh(s) P H -110/1000 110 1000 80 15 10 - Kiểm tra ổn định động: ilđđ = 80KA > ixk N2 = 23,677 KA ( thoả mãn ) - Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh.tnh = 152.10 = 2250 KA2s > BN = 52,02 KA2s ( thoả mãn ) 3) Dao cách li phía 10KV - loại đặt ngoài trời -Uđm ³ 10KV - Iđm ³ 3396A tra bảng chọn loại Loại Uđm(KV) Iđm(KA) ilđđ(KA) Inh(KA) tnh(s) POH -10k/4000 10 4000 250 65 10 - Kiểm tra ổn định động: ilđđ = 250KA > ixk N4 = 82,665 KA ( thoả mãn ) - Không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Lập bảng tổng hợp chọn dao cách li Thông số tính toán Thông số định mức Điểm ngắn mạch Tên mạch Uđm KV Icb A I’’ KA ixk KA Loại dao cách li Uđm KV Iđm A ilđđ KA N1 cao áp 220 661 4,482 11,409 PH - 220T/800 220 800 80 N2 trung áp 110 661 9,301 23,677 P H -110/1000 110 1000 80 N4 máy phát 10 3396 32,474 82,665 POH-10k/4000 10 4000 250 4- Chọn dụng cụ đo lường 1) Chọn biến dòng điện Điều kiện chọn: -điện áp định mức UđmBI ³ Umạng -dòng định mức IđmBI ³ Icb -cấp chính xác 0,5 (cấp điện cho công tơ) a) Chọn máy biến dòng cho mạch máy phát -UđmBI ³ 10 KV -IđmBI ³ 3396 A Chọn BI đặt trên cả 3 pha, mắc hình sao là loại Loại Uđm (KV) Iđm(KV) Phụ tải định mức (W) Bội sè ổn định động ilđđ (KA) Bội sè ổn định nhiệt Inh/tnh (KA/s) sơ thứ TP 10 10 4000 5 1,2 165 81 70/1 31,5/4 Công suất tiêu thụ của các cuộn dây dòng của các đồng hồ đo lường: Tên đồng hồ Kí hiệu Loại Phụ tải (VA) pha A pha B pha C A Ampe mét $378 0,1 0,1 0,1 W Oát mét tác dụng -305 0,5 0 0,5 W Oát mét tác dụng tù ghi H-348 10 10 Wh Công tơ tác dụng -675 2,5 0 2,5 VARh Công tơ phản kháng -673M 2,5 5 2,5 VAR Oát mét phản kháng -305 2 2 VAR Oát mét phản kháng tự ghi H-3180 10 10 Tổng 26,1 5,1 26,1 Pha A và C mang tải nhiều nhất S = 26,1 VA Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha A hoặc pha C là: Zå dc = W Chọn dây dẫn nối từ thứ cấp BI đến dụng cụ đo là loại dây đồng, chiều dài l = 30 mét. Tiết diện dây dẫn là S ³ = 3,365 mm2 Chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện S = 4 mm2. - Biến dòng điện kiểu này không cần kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát. - Không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt vì dòng định mức sơ cấp của BI lớn hơn 1000A. b) Chọn máy biến dòng cấp điện áp 110 KV -UđmBI ³ 110 KV -IđmBI ³ 661 A Chọn loại Loại Uđm (KV) Iđm(KV) Phụ tải định mức (W) Bội số ổn định động Bội sè ổn định nhiệt sơ thứ TFH -110M 110 800 5 1,2 110 34,6/3 - Kiểm tra ổn định động 110.0,8 = 124,5 > ixk N2 = 23,677 KA2s ( thoả mãn ) - Kiểm tra ổn định nhiệt (knh. I21đm).tnh = (34,6. 0,82).3 = 66,432 > BN = 47,693 KA2s ( thoả mãn ) . c) Chọn máy biến dòng cấp điện áp 220 KV -UđmBI ³ 220 KV -IđmBI ³ 661 A Chọn loại Loại Uđm (KV) Iđm(KV) Phụ tải định mức (W) ilđđ (KA) Inh/tnh (KA/s) sơ thứ TFH-220-3T 220 800 5 2 48 27,2/4 - Kiểm tra ổn định động ilđđ = 48 KA > ixk N1 = 11,409 KA ( thoả mãn ) - Kiểm tra ổn định nhiệt I21đm.tnh= 27,22.4 = 2959,4 KA2s > BN =13,15 KA2s (thoả mãn). 2) Chọn biến điện áp Điều kiện chọn: - sơ đồ nối và kiểu biến điện áp - điện áp UđmBU ³ Umạng - công suất định mức SđmBU ³ S2 - cấp chính xác 0,5 (cấp điện cho công tơ) a) Chọn máy biến điện áp cho mạch máy phát Phụ tải của BU: Tên đồng hồ Kí hiệu Loại Phụ tải Sab Sbc A Vôn kế $378 2 0 f Tần số kế M-1756 0 4 Oát mét tác dụng -305 2 2 W Oát mét tác dụng tù ghi W H-348 10 10 VAR Oát mét phản kháng -305 2 2 VAR Oát mét phản kháng tự ghi H-3180 10 10 Wh Công tơ tác dụng -675 3 3 VARh Công tơ phản kháng -673M 3 3 Tổng 32 34 Tổng phụ tải nối vào biến điện áp lớn nhất là S2 = Sbc = 34 (VA). Chọn BU là loại có: -Điện áp UđmBU ³ 10 KV -Công suất định mức SđmBU ³ S2 = 34 (VA) -Dụng cụ phía thứ cấp là công tơ nên dùng 2 biến điện áp một pha nối dây theo V/V. Tra bảng chọn loại Loại Điện áp (V) Công suất (VA) sơ cấp thứ cấp HOM - 10 10000 100 75 Chọn dây dẫn nối từ thứ cấp BU đến dụng cụ đo là loại dây đồng, dòng trong các dây dẫn là: Ia = A Ic = A Đơn giản xem Ia = Ic = 0,33 và cosjab = cosjbc = 1 như vậy dòng Ib = A Điện áp giáng trong dây a và b là : DU = ( Ia +Ib ). r = ( Ia +Ib ).; chọn khoảng cách từ BU đến các đồng hồ đo l = 50 mét , bỏ qua góc lệch giữa Ia và Ib, xem DU = 0,5% = DUcp ta có tiết diện dây dẫn là: S ³ mm2 b) Chọn máy biến điện áp cấp điện áp 110 KV Điện áp UđmBU ³ 110 KV Dùng ba BU mét pha nối Yo / Yo / Chọn BU là loại Loại Cấp điện áp Uđm(KV) S2đm(VA) Smax(VA) (KV) sơ thứ HKF-110-57 110 110/ 0,1/ 400 2000 c) Chọn máy biến điện áp cấp điện áp 220 KV Điện áp UđmBU ³ 220 KV Dùng ba BU mét pha nối Yo / Yo / là loại Loại Cấp điện áp Uđm(KV) S2đm(VA) Smax(VA) (KV) sơ thứ HKF-220-58 220 220/ 0,1/ 400 2000 2. Chọn sơ đồ và thiết bị điện tự dùng 1) Chọn sơ đồ tự dùng cho nhà máy Để sản xuất điện năng các nhà máy điện tiêu thụ một phần điện năng để các cơ cấu tự dùng đảm bảo cho máy phát điện có thể làm việc được. Trong nhà máy nhiệt điện, điện năng tự dùng để chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu vào lò đốt, bơm nước vào nồi hơi, quạt gió, thắp sáng, điều khiển tín hiệu và liên lạc … Có thể chia cơ cấu tự dùng của nhà máy ra làm ba loại : Loại một gồm những cơ cấu tự dùng quan trọng nhất, nếu để loại cơ cấu này bị mất điện thì dẫn đến ngừng tổ máy phát hoặc ngừng làm việc toàn bộ nhà máy. Ví dụ trong nhà máy nhiệt điện là bơm tuần hoàn, bơm ngưng tụ, quạt khói, điện thắp sáng sự cố, đèn tín hiệu,…Đối với loại cơ cấu này không cho mất điện quá mét phút. Cơ cấu loại hai được phép ngừng làm việc không quá ba phút, những cơ cấu này chỉ làm giảm công suất phát của nhà máy. Ví dụ bộ phận làm mát máy phát, làm mát máy biến áp, thắp sáng gian lò,… Cơ cấu loại ba như bộ phận vận chuyển than, thắp sáng công cộng,… Trong nhà máy nhiệt điện phần lớn phụ tải của hệ thống tự dùng là các động cơ công suất từ 200 kW trở lên, các động cơ này làm việc kinh tế với cấp điện áp 6 kV. Các động cơ công suất nhỏ hơn và các thiết bị tiêu thụ điện năng khác có thể nối vào điện áp 0,4 kV. Đối với nhà máy nhiệt điện nối theo sơ đồ bộ, sơ đồ điện tự dùng được phân đoạn theo số bộ. Trong nhà máy điện có 4 máy biến áp công tác chỉ cần dùng một máy biến áp dự phòng. Dựa vào các cơ sở lí thuyết trên ta chọn sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy thiết kế như sau: (Hình vẽ kèm theo trang sau) 2) Chọn thiết bị điện tự dùng 1. Chọn máy biến áp bậc một (điện áp thấp là 6 kV) Điều kiện chọn: SBđm ³ Std max = trong đó: SBđm là công suất định mức của máy biến áp cần chọn Std max là lượng công suất tự dùng cực đại của mỗi tổ máy phát ta có : SBđm ³ = 4,706 MVA . Chọn máy biến áp là loại Loại Sđm(KVA) UC(KV) UH(KV) DPo(Kw) DPN(Kw) UN% IN% TM6300 6300 10 6,3 7,65 ; 9 46,5 6,5 0,8 2. Chọn máy biến áp bậc hai (điện áp thấp là 0,4 kV) Điều kiện chọn: SBđm ³ trong đó: SBđm là công suất định mức của máy biến áp cần chọn Spt 0,4kvmax là công suất cực đại của phụ tải cấp điện áp 0,4 KV Tính Spt 0,4kvmax: Spt 0,4kvmax = 20% . Spt 6 kvmax = = = 941,2 KVA Chọn máy biến áp là loại Loại Sđm(KVA) UC(KV) UH(KV) DPo(Kw) DPN(Kw) UN% IN% TC'-1000/10 1000 6 0,4 3 11,2 5,5 1,5 3. Chọn máy biến áp dự phòng (điện áp thấp là 6 kV) Điều kiện chọn: SBdf đm ³ 1,5. Std max = 1,5 . 4706 = 7059 KVA trong đó: SBdf đm là công suất định mức của máy biến áp dự phòng cần chọn Std max là lượng công suất tự dùng cực đại của mỗi tổ máy phát Chọn máy biến áp dự phòng là loại Loại Sđm(KVA) UC(KV) UH(KV) DPo(Kw) DPN(Kw) UN% IN% T HC 10000 10,5 6,3 12,3 ; 14,5 85 14 0,8