Đồ án Tổng quan thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1 CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1. Chọn máy phát điện: Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy công suất mỗi máy là 100 MW. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại: Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau: Loại máy S MVA P MW U kV I kA Cosϕ Xd’’ Xd’ Xd TBφ-100-2 117,5 100 10,5 6,475 0,85 0,183 0,26 3 1,79 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất: Từ bảng biến thiên phụ tải ngày ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức: max.100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Trong đó: S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t. P(t): Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. Cosϕ : Hệ số công suất phụ tải. 1.2.1. Phụ tải các cấp điện áp: + Phụ tải cấp điện áp máy phát(địa phương): Uđm = 10,5 (kV); Pmax = 14 (MW); Cosϕ = 0,85 max.100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Sau khi tính toán ta có bảng số liệu: t(h) 0 - 8 8 - 12 12 -14 14 -16 16 - 18 18 - 22 22 - 24 P% 80 70 80 90 100 90 80 P(MW) 11.2 9.8 11.2 12.6 14 12.6 11.2 S(MVA) 13,2 11.5 13,2 14.8 16.5 14.8 13,2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2 Đồ thị phụ tải địa phương: + Phụ tải trung áp: Uđm = 110 (kV); Pmax = 160 (MW); Cosϕ = 0,88 max.100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp Thời gian 0 - 6 6 -10 10 -14 14 -16 16 - 20 20 - 24 P% 90 80 90 100 90 80 P(MW) 144 128 144 160 144 128 S(MVA) 163.6 145.5 163.6 181.8 163.6 145.8 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp: 0 8 1 2 1 4 1 6 1 8 2 2 2 4 1 0 1 5 2 0 S (M V A ) t (h ) 1 3 ,2 1 1 ,5 1 3 ,2 1 6 ,5 1 4 ,8 1 3 ,2 1 4 ,8 0 100 150 200 6 10 14 16 20 24 S(M VA) t(h) 163.6 145.5 163.6 181.8 163.6 145.8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3 + Phụ tải cao áp: Uđm = 220 (kV); Pmax = 200 (MW); Cosϕ = 0,9 max.100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải cao áp Thời gian 0 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 24 P% 90 100 90 80 P(MW) 180 200 180 160 S(MVA) 200 222.2 200 177.8 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao áp: + Phụ tải toàn nhà máy: Pmax= 500 (MW); cosϕ = 0,85 max100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy Thời gian 0 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 22 22 - 24 P% 80 90 100 90 80 P(MW) 400 450 500 450 400 S(MVA) 470.6 529.4 588 529.4 470.6 0 100 150 200 8 12 16 24 S(M VA) t(h) 200 222.2 200 177.8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 4 Đồ thị phụ tải: 1.2.2. Phụ tải tự dùng: Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 6% công suất định mức của toàn nhà máy, cosϕ = 0,83. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +
= Σ Σ Fdm TNM td Fdm td S tSP tS )( 6,04,0 cos . 100 )( φ α Trong đó: Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t SNM : Công suất đặt của toàn nhà máy S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t α : Số phần trăm lượng điện tự dùng Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0 - 10 10 - 14 14 - 18 18 - 22 22 - 24 SNM (MVA) 470.6 529.4 588 529.4 470.6 Std (MVA) 31.8 33.9 36.1 33.9 31.8 0 10 14 24 S(M VA) t(h) 18 22 300 450 600 470.6 529.4 588 529.4 470.6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 5 Đồ thị phụ tải tự dùng: 1.2.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát về hệ thống: Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy: Stnm(t) = Sđp(t) + ST(t) + SC(t) + Std(t) + SVHT(t) Công suất của nhà máy phát về hệ thống được tính theo công thức: SVHT(t) = Stnm(t) - [Sđp(t) + ST(t) + SC(t) + Std(t)] Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0 - 6 6 - 8 8 - 10 10 -12 12 -14 14 -16 16 -18 18 -20 20 -22 20 -22 Công suất SNM(t) 470.6 470.6 470.6 529.4 529.4 588 588 529.4 529.4 470.6 SĐP(t) 13..2 13.2 11.5 11.5 13. 2 14.8 16.5 14.8 14.8 13. 2 SC(t) 200 200 222.2 222.2 200 200 177.8 177.8 177.8 177.8 ST(t) 163.6 145.5 145.5 163.6 163.6 181.8 163.6 163.6 145.5 145.5 Std(t) 31.8 31.8 31.8 33.9 33.9 36.1 36.1 33.9 33.9 31.8 SVHT(t) 62 80.1 59.6 98.2 118.7 155.3 194 139.3 157.4 102.3 0 10 14 24 S(M VA) t(h) 20 30 40 18 22 31.8 33.9 36.1 33.9 31.8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 6 Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy : 1.3. Lựa chọn các phương án nối dây: 1.3.1 Đề xuất các phương án: Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế. Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất, đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy. Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ta có: + Phụ tải địa phương : Pmax = 14 MW, cosϕ = 0.86 ⇒ Smax = 16.3MVA Ta có: %15%7100. 6,117.2 5,16 100. 2 max <== dmF DP S S ⇒ Không cần thanh góp điện áp máy phát. + Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) được trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp. + Phụ tải trung áp: Smax = 181.8 (MVA) Smin = 145.5 (MVA) 0 150 200 8 12 16 24 S(M VA) t(h) 250 6 10 14 18 20 22 100 62 80.1 59.6 98.2 118.7 155.3 194 157.4 102.3 139.3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 7 Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện - máy biến áp hai dây cuốn lên thanh góp trung áp. + Phụ tải cao áp: Smax = 222.2 (MVA) Smin = 177.8 (MVA) Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện - máy biến áp hai dây cuốn lên thanh góp cao áp. + Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: 1.3.2. Phương án 1: Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp. Nhược điểm của phương án là khi STmin có 1 lượng công suất phải tải qua 2 lần MBA làm tăng tổn thất công suất . B1 B2 B3 B4 B5 F1 F2 F3 F4 F5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 8 1.3.3. Phương án 2: Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp, lượng công suất thiếu ở phía trung áp được lấy từ MBATN cung cấp sang. Nhựơc điểm của phương án là MBA 2 dây quấn phía cao áp nhiều hơn phương án 1 nên giá thành đắt hơn. 1.3.4. Phương án 3: B1 B4 B2 B3 B5 F1 F4 F2 F3 F5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 9 Phương án này có ưu điểm là MBA chỉ có 2 loại nên chọn thiết bị phân phối đơn giản hơn và giá thành hạ. Nhựơc điểm của phương án là lượng công suất phía trung áp lớn hơn nhiều công suất của phụ tải nên lượng công suất chuyển sang phía cao áp phải qua 2 lần MBA gây tăng tổn thất. Nhận xét: Qua phân tích sơ bộ các phương án đưa ra ta nhận thấy phương án 1 và ph- ương án 2 có nhiều ưu điểm hơn. Vì vậy ta giữ lại hai phương án này để tính toán kinh tế, kỹ thuật từ đó chọn một phương án tối ưu nhất cho nhà máy thiết kế. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MBA 2.1. Phương án 1: 2.1.1. Chọn loại và công suất máy biến áp: a. Chọn biến áp bộ B4, B5 Công suất của máy biến áp bộ B4, B5 chọn theo điều kiện SB4 = SB5 ≥ SđmF - S(1)tdmax= 117,6 - 5 1.36 = 110,38 (MVA) Tra bảng chọn máy biến áp ta chọn máy biến áp loại: TP ДцH 125/110 có các thông số chính sau: Sđm (MVA) UC (kV) UH (kV) ΔP0 (kW) ΔPn (kW) Un% I0% Loại B2 B3 F2 F3 B5B4B1 F1 F4 F5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 10 125 115 10,5 100 400 10,5 0,55 TP ДцH 125/110 b. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B2, B3 Công suất của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện: thdmBdmB SSS ⋅≥= α 1 32 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−∑= maxmin tduFdmFth SSSS Trong đó: α: Hệ số có lợi của MBATN 5,0 220 110220 =−=−= C TC U UUα Thay số ta có: )(63,1041,36 5 1 2 5,11 6,117 MVASth =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⋅−−= ị )(26,20963,104 5,0 11 32 MVASSS thdmBdmB =⋅=⋅≥= α Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện” ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH có Sđm = 250 (MVA), với các thông số cơ bản sau: UC UT UH ΔP0 ΔPN (kW) UN% I0% (kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H (kV) (kV) (kV) (kW ) 230 121 11 120 520 - - 11 32 20 0,5 c. Chọn biến áp bộ B1: Công suất của máy biến áp bộ B1 chọn theo điều kiện: SB1 ≥ SđmF - S(1)tdmax= 117,6 - 5 1.36 = 110,38 (MVA) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 11 Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện” ta chọn máy biến áp: TДц 125/110 có các thông số chính sau: Sđm (MVA) UC (kV) UH (kV) ΔP0 (kW) ΔPn (kW) Un% I0% Loại 125 242 10,5 115 380 11 0,5 T Дц 125/220 2.1.2a. Phân bố công suất cho các máy biến áp: a. Phân bố công suất cho các MBA B1 , B4 , B5: Để đảm bảo vận hành kinh tế các máy biến áp ta cho các MBA bộ B1 , B4 và B5 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm như sau: SB1 = SB4 = SB5 = SđmF - 5 maxtdS = 117,6 - 5 1,36 = 110,38 (MVA) Đồ thị phụ tải của B3 và B4 Ta thấy SB1 = SB4 = SB5 = 110,38 MVA < SđmB1,4,5 = 125 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc bình thường máy biến áp B1 , B4 và B5 không bị quá tải. b. Phân bố công suất cho các MBATN B2 , B3: S(MVA) t(h) 0 110,38 8760 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 12 Đối với các máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính theo công thức sau: + Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là: SCB2 = SCB3 = 2 1 (SVHT + SC - SB1) + Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là: 2 )( 54110 32 BB TBTB SSSSS +−== + Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy: SHB2 = SHB3 = SCB2 + STB2 = SCB3 +STB3 Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy ta tính được công suất truyền tải lên các cấp điện áp cho từng thời điểm, theo các công thức trên ta có: SMVA 0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 -10 10 -12 12 -14 14 -16 16 - 18 18 -20 20 -22 22 -24 SB4=SB5 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 SC(B2,B3) 75,81 75,81 84,86 85,71 105,01 104,16 122,46 130,71 103,36 112,41 84,86 ST(B2,B3) -28,58 -28,58 -37,63 -37,63 -28,58 -28,58 -19,48 -28,58 -28,58 -37,63 -37,63 SH(B2,B3) 47,23 47,23 47,23 48,08 76,43 75,58 102,98 102,13 74,78 74,78 47,23 Dấu (-) thể hiện công suất truyền từ cuộn trung sang cuộn cao. Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy: SCmax = 131,71 MVA < Sđm B2,B3 = 250 MVA STmax = 37,63 MVA < SM = α.SđmB2 = 250 . 0,5 = 125 MVA SHmax = 102,98 MVA < SM = α.SđmB2 = 125 MVA Vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp B2, B3 không bị quá tải. 2.1.2b. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện qúa tải bình thường. Kiểm tra sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là khi ST = STmax = 181,8 MVA Khi đó SVHT = 155,3 MVA SUF = 14,8 MVA Ta xét các sự cố sau: a. Sự cố B4 (hoặc B5): ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 13 - Điều kiện kiểm tra sự cố: + Khi sự cố máy biến áp B4 (hoặc B5) mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một lượng công suất là: S = 2 38,1108,181 2 )S - (S B5Tmax −= = 35,71 MVA + Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.250 = 125 MVA Ta thấy: SđmB2 = 125 MVA > 35,71MVA ị Do vậy máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B4: Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng công suất: STB2(B3) = 2 1 (STmax - Sbô) = 0,5.(181,8 - 110.38) = 35,71 MVA + Lượng công suất từ máy phát F2 (F3) cấp lên phía hạ của B2 (B3) là: SHB2(B3) = SđmF - 2 1 SDP - 5 1 Stdmax = 117,6 - 2 1 .14,8 - 5 1 .36,1 = 102,98 MVA + Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B2 (B3) SCB2(B3) = SHB2(B3) - STB2(B3) = 102,98 - 35,71 = 67,27 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = [SVHT +SC -SB1 - (SCB2 + SCB3)] = 155,3 + 200 - 110,38 -( 2×67,27) = 110,38 MVA Ta thấy: SdtHT = 150MVA > Sthiếu = 110,38 MVA ị thoả mãn điều kiện. b. Sự cố B2 (hoặc B3): ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 14 - Điều kiện kiểm tra sự cố: scqtK .α.SđmTN +2Sbộ ≥ STmax Khi có sự cố máy biến áp B2 (hoặc B3) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải 1 lượng công suất bên trung là: ST = STmax - SB4 - SB5 = 181,8 – (110,38×2) = - 38,96 MVA Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được 1 lượng công suất là: SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.250 = 125 MVA Ta thấy: SB2(B3) = 125 > 38,96 MVA Công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất thực cần phải tải khi sự cố. ị Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố MBA B2: + Công suất trên cuộn trung của B3 là: STB3 = STmax - SB4 - SB5 = 181,8 – (110,38×2) = - 38,96 MVA + Lượng công suất từ máy phát F3 cấp lên phía hạ của B3 là: SHB3 = SđmF - SĐP - 5 1 Stdmax = 117,6 - 14,8 - 5 1 .36,1 = 95,58 MVA + Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B3: SCB3 = SHB3 - STB3 = 95,58 - (-38,96) = 134,54 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = (SVHT + SC) - (Sbộ1 + SCB3) = (153,3 + 200) - (110,38 + 134,54) = 108,38 MVA Ta thấy: SdtHT = 150MVA> Sthiếu = 108,38MVAị Thoả mãn điều kiện ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 15 Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải. 2.2. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp: Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó. - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: ΔA2cd = [ΔP0 + ΔPN 2 dm b S S ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ].8760 Đối với máy biến áp tự ngẫu: ΔATN = ΔP0.t + ( )iHiNHitiNTiCiNC dmB tSPtSPtSP S ...... 365 222 2 Δ+Δ+ΣΔ Trong đó: SCi, Sti’ SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu trong khoảng thời gian ti. Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti. ΔPNC = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α Δ−α Δ+Δ −−− 2 HNT2 HNCTNC PPP = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 25,0 260260520 = 260 ΔPNT = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α Δ−α Δ+Δ −−− 2 HNC2 HNTTNC PPP = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 25,0 260260520 = 260 ΔPNH = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Δ−α Δ+α Δ − −− TNC2 HNC 2 HNT P PP = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 520 5,0 260260 2 = 780 Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp nh sau: + Máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Máy biến áp B1 , B4 và B5 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó Sb = 110,38 MVA trong cả năm. Do đó: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 16 ΔAB1 = 8760 [115+ 380 2 125 38,110 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ]= 3603,063.103 KWh. ΔAB4 = ΔAB5 = 8760 [100+ 400 2 125 38,110 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ]= 3608,277.103 KWh. + Máy biến áp tự ngẫu: Từ đó ta có: ΔA = ΔP0.8760 + ( )iHiNHiTiNTiCiNC dm tSPtSPtSP S ...... 365 222 2 Δ+Δ+ΔΣ ΔA = 120.8760 + 2250 365 [((260.75,812 + 260.(-28,58)2 + 780.47,232)).6 + + (260.84,862 + 260.(-37,63)2 + 780.47,232).2 + + (260.85,712 + 260.(-37,63)2 + 780.48,082).2 + + (260.105,012 + 260.(-28,58)2 + 780.76,432).2 + + (260.104,162 + 260.(-28,58)2 + 780.75,582).2 + + (260.122,462 + 260.(-19,48)2 + 780.102,982).2 + + (260.130,712 + 260.(-28,58)2 + 780.102,132).2 + + (260.112,412 + 260.(-37,63)2 + 780.74,782).2+ + (260.103,362 + 260.(-28,58)2 + 780.74,782).2 + + (260.84,862 + 260.(-37,63)2 + 780.47,232).2] =1961,462.103 KWh Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 + ΔAB5 = 3603,063.103 + 2. 1961,462.103 + 2. 3608,277.103 = 14742,541.103 KWh. 2.3. Tính toán dòng cưỡng bức phương án I: ã Các mạch phía 220KV - Đường dây kép nối với hệ thống: Dòng cưỡng bức được xét khi phụ tải hệ thống cực đại: SHTmax = 194 MVA Icb = 220.3 194 .3 max = dm HT U S = 0,509 KA - Phụ tải phía 220KV: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 17 + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA U P dm 292,0 220.9,0.3 100 .cos.3.2 .2 max ==ϕ - MBA tự ngẫu: + Khi bình thường: SCmax = 130,71 MVA + Khi sự cố B4: SCmax = 67,27 MVA + Khi sự cố B2: SCmax = 134,54 MVA Icb = 220.3 54,134 .3 max = dm C U S = 0,353 KA - Bộ máy phát điện - máy biến áp B1: Icb = 1,05 220.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 0,324 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KV là: 0,509 KA ã Các mạch phía 110 KV: - Bộ máy phát điện - máy biến áp B4, B5: Icb = 1,05 110.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 0,648 KA - Trung áp máy biến áp B2 (B3): + Khi bình thường: STmax = 37,63 MVA + Khi sự cố B4: ST = 35,71 MVA + Khi sự cố B2: ST = - 38,96 MVA Icb = 110.3 96,38 .3 max = dmU S = 0,204 KA - Phụ tải phía 110KV: + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA U P dm 477,0 110.88,0.3 80 .cos.3.2 .2 max ==ϕ + Đường dây đơn: Icb = Ibt = KA U P dm 239,0 110.88,0.3 40 .cos.3 max ==ϕ Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,648 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV: Icb = 1,05 5,10.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 6,789 KA ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 18 Vậy dòng cưỡng bức của phương án I là: U 220KV 110KV 10,5KV Icb (KA) 0,509 0,648 6,789 2.2. Phương án II: 2.2.1. Chọn loại và công suất máy biến áp: a. Chọn máy biến áp bộ B1, B4, B5: Tương tự như ở phương án I. Ta có: SB1 = SB4 = SB5 ≥ SđmF - S(1)tdmax= 117,6 - 5 1.36 = 110,38 (MVA) b. Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 , B3: SđmB2 = SđmB3 ≥ 5,0 1 Sthừa max )(63,1041,36 5 1 2 5,11 6,117 MVASth =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⋅−−= )(26,20963,104 5,0 11 32 MVASSS thdmBdmB =⋅=⋅≥= α Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phương án 1 như sau: Cấp điện áp khu vực Loại Sđm MVA Điện áp cuộn dây (KV) Tổn thất (KW) UN% I0% ΔP0 ΔPN C-T C-H T-H C T H C-T C-H T-H ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 19 220 T Дц 125 242 - 10,5 115 - 380 - - 11 - 0,5 110 TP ДцH 125 115 - 10,5 100 - 400 - - 10,5 - 0,55 220 AT ДцTH 250 230 121 11 120 520 - - 11 32 20 0,5 2.2.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp B1, B4, B5: a. Phân bố công suất cho các máy biến áp B1, B4, B5: Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B4, B5 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm. SB1 = SB4 = SB5 = SđmF - 5 maxtdS = 117,6 - 5 1,36 = 110,38 (MVA) Ta thấy SB1 = SB4 = SB5 = 110,38 MVA < SđmB1,4,5 = 125 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc bình thường máy biến áp B1 , B4 và B5 không bị quá tải. b. Phân bố công suất cho các MBATN B2, B3,: Đối với các máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính theo công thức sau: + Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là: SCB2 = SCB3 = 2 1 (SVHT + SC - SB1- SB4) + Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là: 2 5 32 BT TBTB SS SS −== + Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy: SHB2 = SHB3 = SCB2 + STB2 = SCB3 +STB3 Ta có bảng phân bổ công suất sau: Giê 0-6 6--8 8--10 10--12 12--14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 SCC(t) MVA 20,62 29,67 30,52 49,82 48,97 67,27 75,52 48,17 57,22 29,67 SCT(t)MVA 26,61 17,56 17,56 26,61 26,61 35,71 26,61 26,61 17,56 17,56 SCH(t)MVA 47,23 47,23 48,08 76,43 75,58 102,98 102,13 74,78 74,78 47,3 Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy: SCmax = 75,52 < Sđm B2,B3 = 250 (MVA) STmax = 35,71 < SM = α.SđmB2 = 250 . 0,5 = 125 (MVA) SHmax = 102,98 < SM = α.SđmB2 = 125 (MVA) Vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp B2, B3 không bị quá tải. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 20 2.2.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: ã Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thường. ã Kiểm tra sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là khi ST = ST max = 181,8 MVA Khi đó ta có: SHT = 155,3 MVA SĐP = 14,8 MVA Ta xét các sự cố sau: a. Sự cố MBAB5: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 21 - Điều kiện kiểm tra sự cố: + Khi sự cố máy biến áp B5 mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một lượng công suất là: S = 2 8,181 2 max =TS = 90,9 MVA + Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = α SđmB = 0,5.250= 125 MVA Ta thấy: SđmB2(B3) = 125MVA > 90,9 MVA ị Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B5: + Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lượng công suất là: STB2(B3) = 2 1 STmax = 0,5.181,8 = 90,9 MVA + Lượng công suất từ máy phát F2 (F3) cấp lên phía hạ của B2 (B3): SHB2(B3) = SđmF - 2 1 SĐP - 5 1 Stdmax = 117,6 – 0,5.14,8 - 5 1,36 = 102,98 MVA + Lượng công suất phát lên phía cao của B2 (B3) SCB2(B3) = SHB2(B3) - STB2(B3) = 102,98 - 90,9 = 12,08 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = [SVHT + SC -(SB1 + SB4+ SCB2 + SCB3)] =[155,3 +200 - (2.110,38 + 2.12,08)] = 110,38MVA Ta thấy SdpHT = 150MVA> Sthiếu =110,38MVA ị Thoả mãn điều kiện. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 22 b. Sự cố B2 (B3): - Điều kiện kiểm tra sự cố: Khi sự cố máy biến áp B2 (hoặc B3) MBATN còn lại phải tải một lượng công suất là: S = STmax - SB5 = 181,8 - 110,38 = 71,42 MVA Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.250 = 125 MVA ị Vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B2: + Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một lượng công suất là: STB2 = STmax - SB5 = 181,8 - 110,38 = 71,42 MVA + Lượng công suất từ máy phát F3 cấp lên phía hạ của B3 là: SHB3 = SđmF - SĐP - 5 1 .Stdmax = 117,6 – 14,8 - 5 1 .36,1 = 95,58 MVA + Lượng công suất phát lên phía cao của B3: SCB3 = SHB3 - STB3 = 95,58 - 71,42 = 24,16 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là: SB1 + SB4 + SCB3 = 2.110,38 + 24,16 = 244,92 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là Sthiếu = (SVHT + SC) - (SB1 + SB4 + SCB3 ) = (155,3 + 200) - 244.92 = 110,38 MVA Ta thấy SdpHT = 150MVA > Sthiếu =110,38MVA ị Thoả mãn điều kiện. Kết luận: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 23 Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải. 2.4. Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp. Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó. - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: ΔA2cd = ΔP0.T + ΔPN 2 dm b S S ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ .t ã Đối với máy biến áp tự ngẫu ΔAtn = ΔP0.T + 2 dmBS 365 .Σ(ΔPNC. 2CiS .ti + ΔPnt. 2tiS .ti + ΔPntt. 2HiS .ti) Trong đó: SCi, STi. SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong tổng thời gian ti. Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti. ΔPNC = 0,5. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α Δ−α Δ+Δ −−− 2 HNT2 HNCTNC PPP ΔPNT = 0,5. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α Δ−α Δ+Δ −−− 2 HNC2 HNTTNC PPP ΔPNH = 0,5. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Δ−α Δ−α Δ − −− TNC2 HNC 2 HNT P PP Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp nh sau: ã Máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Máy biến áp B1 ,B4 và B5 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó: Sb = 110,38 MVA trong cả năm. Ta có: ΔA = ΔP0.T + ΔPN 2 dm b S S ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ α .T ΔAB1 = ΔAB4 = 8760 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + 2 2 125 38,110 380115 = 3603,063.103 KWh ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 24 ΔAB5 = 8760 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + 2 2 125 38,110 400100 = 3608,277.103 KWh ã Máy biến áp tự ngẫu: Ta có: ΔPNC = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 22 5,0 260 5,0 260 520 = 260 KW ΔPNT = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 22 5,0 260 5,0 260 520 = 260 KW ΔPNH = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 520 5,0 260 5,0 260 22 = 780 KW Từ đó ta có: ΔA = ΔP0T + ( )iHiNHiTiNTiCiNC dm tSPtSPtSP S ..... 365 222 2 Δ+Δ+ΣΔ ΔATN = 120.8760 + 2250 365 {(260.(20,62)2 + 260.(26,61)2 + 780.47,232).6 + (260.29,672 + 260.(17,56)2 + 780.47,232).2 + (260.30,522 + 260.(17,56)2 + 780.48,082).2 + (260.49,822 + 260.26,612 + 780.76,432).2 + (260.48,972 + 260.26,612 + 780.75,582).2 + (260.67,272 + 260.35,712 + 780.102,982).2 + (260.75,522 + 260.26,612 + 780.102,132).2 + (260.48,172 + 260.26,612 + 780.74,782).2 + (260.57,222 + 260.17,562 + 780.74,782).2 + (260.29,672 + 260.17,562 + 780.47,232).2} = 1670,256.103 KWh Nh vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4+ ΔAB5 = 2.3603,063.103 + 2. 1670,256.103 + 3608,227.103 = 14154,915. 103 KWh 2.5. Tính toán dòng cưỡng bức phương án II: ã Các mạch phía 220KV - Đường dây kép nối với hệ thống: Dòng cưỡng bức được xét khi phụ tải hệ thống cực đại: SHTmax = 194 MVA Icb = 220.3 194 .3 max = dm HT U S = 0,509 KA - Phụ tải phía 220KV: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 25 + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA U P dm 292,0 220.9,0.3 100 .cos.3.2 .2 max ==ϕ - MBA tự ngẫu: + Khi bình thường: SCmax = 75,52 MVA + Khi sự cố B5: SCmax = 25,33 MVA + Khi sự cố B2: SCmax = 24,16 MVA Icb = 220.3 52,75 .3 max = dm C U S = 0,198 KA - Bộ máy phát điện - máy biến áp B1,B4: Icb = 1,05 220.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 0,324 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KV là: 0,509 KA ã Các mạch phía 110 KV: - Bộ máy phát điện - máy biến áp B5: Icb = 1,05 110.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 0,648 KA - Trung áp máy biến áp B2 (B3): + Khi bình thường: STmax = 35,71 MVA + Khi sự cố B4: ST = 77,65 MVA + Khi sự cố B2: ST = 71,42 MVA Icb = 110.3 65,77 .3 max = dmU S = 0,408 KA - Phụ tải phía 110KV: + Đường dây đơn: Icb = Ibt = KA U P dm 239,0 110.88,0.3 40 .cos.3 max ==ϕ + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA U P dm 477,0 110.88,0.3 80 .cos.3.2 .2 max ==ϕ Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,648 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV: Icb = 1,05 5,10.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 6,789 KA ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 26 Vậy dòng cưỡng bức của phương án I là: U 220KV 110KV 10,5KV Icb (KA) 0,509 0,648 6,789 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI U 3.1. Chọn sơ bộ máy cắt và dao cách ly: 3.1.1. Chọn sơ bộ máy cắt: Các MC khí SF6 với ưu điểm gọn nhẹ, làm việc tin cậy nên được dùng khá phổ biến. Tuy nhiên các MC loại này có nhược điểm là giá thành cao, việc sửa chữa khó khăn. Ta chọn sơ bộ MC theo các điều kiện sau: UđmMC ≥ Ulưới IđmMC ≥ Icbmax - Phía cao áp: Uđm = 220KV, Icbmax = 0,509KA. Chọn loại MC SF6 có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp (kV) Điện áp xung (kV) I cắt định mức (kA) I ổn định lực điện động (kA) 3AQ1 245 4000 460 1050 40 100 - Phía trung áp: Uđm = 110KV, Icbmax = 0,648KA. Chọn loại MC SF6 có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp (kV) Điện áp xung (kV) I cắt định mức (kA) I ổn định lực điện động (kA) 3AQ1 123 4000 230 550 40 100 - Phía hạ áp: Uđm = 10,5KV, Icbmax = 6,789KA. Chọn loại MC không khí có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp (kV) Điện áp xung (kV) I cắt định mức (kA) I ổn định lực điện động (kA) 8FG10 12 12500 75 80 225 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 27 3.1.2. Chọn sơ bộ DCL: Ta chọn sơ bộ DCL theo các điều kiện sau: UđmCL ≥ Ulưới IđmCL ≥ Icbmax - Phía cao áp: Uđm = 220KV, Icbmax = 0,509KA. Chọn loại DCL có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) ixk (kA) ilđđ (kA) SGCT-245/800 245 800 31,5 80 - Phía trung áp: Uđm = 110KV, Icbmax = 0,648KA. Chọn loại DCL có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) ixk (kA) ilđđ (kA) SGCPT-123/800 123 800 31,5 80 - Phía hạ áp: Dùng MC hợp bộ do đó không cần chọn DCL. 3.2. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối: Việc lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện là một khâu rất quan trọng, nó phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải. - Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố. - An toàn lúc vận hành và lúc sửa chữa. - Hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Trong thực tế khi lựa chọn khó đảm bảo toàn bộ các yêu cầu trên. Do vậy khi có mâu thuẫn ta phải đánh giá một cách toàn diện trên quan điểm lợi ích lâu dài và lợi ích chung của toàn nhà máy. A. Phương án 1: - Phía 220KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. - Phía 110 KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp như phía cao áp. - Phía 10,5 KV: không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. Sơ đồ nối điện phương án 1. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 28 B. Phương án 2 ã Phía 220KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. ã Phía 110 KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp nh phía cao áp. ã Phía 10,5 KV: không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. Sơ đồ nối điện phương án 2. 3.3. Tính toán kinh tế kỹ thuật. Chọn phương án tối ưu: Mục đích của phần này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế. Từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 29 Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu tư của 1 phương án chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính. Một cách gần đúng ta có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối. Mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng chủ yếu do máy cắt quyết định. Ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện. Do đó, vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt. - Vốn đầu tư: Vi = VBi + VTBPPi Trong đó: + Vốn đầu t máy biến áp: VB = kB.vB kBi: hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp MBA thứ i. Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của MBA. vB: tiền mua máy biến áp. + Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối: VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + … + Trong đó: n1, n2, n3: số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp VTBPP1, VTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối. - Phí tổn vận hàng năm P: Pi = Pki + PPi + Pti Trong đó: Pki = 100 V.a i : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm. a%: định mức khấu hao (%) PPi: tiền chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ. Có thể bỏ qua vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít khác nhau giữa các phương án. Pti = β.ΔA: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra. β = 500đồng/KWh Về mặt kỹ thuật thì một phương án chấp nhận được phải đảm bảo các điều kiện: • Tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố. • Tính linh hoạt trong vận hành. • Tính an toàn cho người và thiết bị. 1. PHƯƠNG ÁN I. - Tính vốn đầu tư cho thiết bị. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 30 Ta có: V1 = VB1 + VTBPP1 + Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 11400.106 đồng; KB = 1,3. - Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA + Với cấp điện áp 110KV có 110BV = 4800.10 6 đồng; 110BK = 1,5. + Với cấp điện áp 220KV có 220BV = 6480.10 6 đồng; 220BK = 1,4. Vậy tiền đầu tư máy biến áp phương án I là: VB1 = 1,4.6480.106 + 2.1,3.11400.106 + 2.1,5.4800.106 = 53112.106 đ Theo sơ đồ nối điện phương án I: - Bên phía 220KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 2,8.109 đồng. - Bên phía 110KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,3.109 đồng. - Bên phía 220KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,6.109 đồng. Do đó: VTBPP1 =(4.2,8 + 5.1,3 + 2.0,6).109 = 18,9.109 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án I: V1 = (53,112 + 18,9).109 = 72,012.109 đồng - Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. Pkh1 = 100 10.012,72.4,8 100 . 91 =Va = 6,049.109 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 500.14761764 = 7,381.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án I: P = Pkh1 + Ptt1 =6,049.109 +7,381.109 = 13,429.109 đồng 2. PHƯƠNG ÁN II. - Tính vốn đầu tư cho thiết bị. Ta có: V2 = VB2+ VTBPP2 + Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 11400.106 đồng; KB = 1,3. + Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 31 + Với cấp điện áp 110KV có 110BV = 4800.10 6 đồng; 110BK = 1,5. + Với cấp điện áp 220KV có 220BV = 6480.10 6 đồng; 220BK = 1,4. Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án 2 là: VB2 = 1,4.2.6480.106 + 2.1,3.11400.106 + 1,5.4800.106 = 54984.106 đ Theo sơ đồ nối điện phương án 2: - Bên phía 220KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 2,8.109 đồng. - Bên phía 110KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,3.109 đồng. - Bên phía 10,5KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,6.109 đồng. Do đó: VTBPP2 = (5.2,8 + 4.1,3 + 2.0,6).109 = 20,4.109 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án II: V2 = 54,984.109 + 20,4.109 = 75,384.109 đồng - Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. Pkh2 = 100 10.384,75.4,8 100 . 92 =Va = 6,332.109 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 500.14158506 = 7,079.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án II: P = Pkh2 + Ptt2 = 6,332.109 + 7,079.109 = 13,441.109 đồng ™ So sánh các phương án để chọn phương án tối u: -Về mặt kinh tế Phương án Vốn đầu tư (109 đồng) Phí tổn vận hành (109 đồng) 1 72,012 13,420 2 75,384 13,409 Nhận xét: Ta thấy VI PII 409,13420,13 012,72384,75 − −=− −= III III PP VV T =306 > Ttc Vì vậy chọn phương án 1 tối ưu làm phương án thiết kế nhà máy nhiệt điện. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 32 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH A. Tính toán ngắn mạch. Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế. Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Chọn các đại lượng cơ bản. Scb = 100 MVA Ucb = Utb 4.1. Chọn điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho dòng ngắn mạch lớn nhất có thể có, tất cả các nguồn phát cùng làm việc . Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 33 Lập sơ đồ thay thế. Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 100MVA Ucb = Utb(230 -115 -10,5 KV) 4.2. Tính điện kháng các phần tử. - Điện kháng của hệ thống XHT = 2500 100= N cb S S = 0,04 XD = 220 230 100 .120.4,0. 2 1 . 2 1 = tb cb U S lx = 0,045 - Điện kháng máy phát. XF = X’d. dmF cb S S = 0,263. 6,117 100 = 0,22 - Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây: + MBA B4, B5: HT XHT XD XC XH XC XH XF XF XT XT E2 E3 N1 N4 N'3 N3 XF XB1 E1 XB5 XF E5 XB4 XF E4 N2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 34 084,0 125 100 . 100 5,10 . 100 %110 === dmB cN B S SU X + MBA B1: 088,0 125 100 . 100 11 . 100 %220 === dmB cbN B S SU X - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B2, B3: Do UN% ≥ 25% nên ta bỏ qua hệ số α Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = ( ) dmB cb HNTHNCTNC S S UUU . 200 1 −−− −+ = ( ) 046,0 250 100 .203211 200 1 =−+ + Điện kháng cuộn trung áp: XT = ( ) dmB cb HNTHNCTNC S S .UUU 200 1 −−− −+ = ( ) 0002,0 250 100 .322011 200 1 ≈−=−+ + Điện kháng cuộn hạ áp: XH = ( ) dmB cb HNTHNCTNC S S .UUU 200 1 −−− −+ = ( ) 082,0 250 100 .112032 200 1 =−+ 4.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm: a. Tính dòng ngắn mạch tại N1: Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Sơ đồ thay thế: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 35 Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,045 = 0,085 X2 = XCB2 // XCB3 = 023,0 2 046,0 2 ==CX X3 = (XHB2 + XF2) // (XHB3 + XF3) = 151,0 2 22,0082,0 =+ X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308 X5 = 152,0 2 22,0084,0 2 44 =+=+ FB XX HT XHT XD XC XH XC XH XB1 XF XF XF E1 E2 E3 N1 XT XT E4 E5 XF XF XB4 XB5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 36 Ghép các nguồn E23 và E45 ta có: X6 = X3 // X5 = 152,0151,0 152,0.151,0 + = 0,076 X7 = X2 + X6 = 0,023 + 0,076 = 0,099 X8 = X4 // X7 = 099,0308,0 099,0.308,0 + = 0,075 N1 EHT X1 X2 X3 E23 E45 X5 X4 E1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 37 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XTTHT = X1. cb HT S S = 0,085. 55,2 100 3000 = Tra đường cong tính toán ta có: I*(0) = 0,41 ; I*(0.1) = 0,38 ; I*(0,2) = 0,37; I*(0,5) = 0,37 ; I*(Ơ) = 0,41 + Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp I”HT(0) = I*(0). tb HT U.3 S = 0,41. 230.3 3000 = 3,09 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). tb HT U.3 S = 0,41. 230.3 3000 = 3,09 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X8. cb NM S S = 0,75. 44,0 100 6,117.5 = Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,4; I*(0.1) = 2,05 ; I*(0,2) = 1,9; I*(0,5) = 1,85; I* (Ơ) = 1,97 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). tb NM U.3 S = 2,4. 230.3 6,117.5 = 3,7 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). tb NM U.3 S = 1,97. 230.3 6,117.5 = 3,04 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3,09 + 3,7 = 6,79 KA E1 X4 X7 E2345 N1 EHT X1 EHT X1 E12345 X8 N1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 38 I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 3,09 + 3,04 = 6,13 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = 2 .kxk.I”N1(0) = 2 .1,8.6,79 = 17,28 KA b. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2: Ở cấp điện áp 110KV, tương tự như cấp điện áp 220KV nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. Sơ đồ thay thế. Ngắn mạch tại điểm N2 có tính chất đối xứng, các điện kháng được tính toán như khi ngắn mạch tại điểm N1. Ta có: X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,057 = 0,085 X2 = XCB2 // XCB3 = 023,0 2 046,0 2 ==CX X3 = (XHB2 + XF2) // (XHB3 + XF3) = 151,0 2 22,0082,0 =+ X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308 X5 = 152,0 2 22,0084,0 2 44 =+=+ FB XX HT XHT XD XB1 XC XC XF XH XH XT XT XFXF E1 E2 E3 N2 XB4 XB5 XFXF E4 E5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 39 Ghép các nguồn E23 và E45 ta có: X9 = X3 // X5 = 152,0151,0 152,0.151,0 + = 0,076 Biến đổi Y(1,2,4) → Δ thiếu (10,11) ta có: X10 = X1 + X2 + 4 21 . X XX = 0,085 + 0,023 + 308,0 023,0.085,0 = 0,114 X11 = X2 + X4 + 1 42 . X XX = 0,023 + 0,308 + 085,0 308,0.023,0 = 0,404 X12 = X11 // X9 = 076,0414,0 076,0.414,0 + = 0,064 Sơ đồ rút gọn: HT E X N 2 10 12345 X E 12 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X10. cb HT S S = 0,114. 100 3000 = 3,42 > 3 ⇒ I* (0) = I* (Ơ) = 29,0 42,3 11 == ttHTX Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: E1 X4 X1 EHT X2 N2 X3 E23 X5 E45 E2345 X9 X8 N2 X7 EHT E1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 40 I”HT(0) = I”HT(Ơ) = I*(0). tb HT U.3 S = 0,29. KA37,4 115.3 3000 = - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X12. cb NM S S = 0,064. 338,0 100 6,117.5 <= Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,65; I*(0.1) = 2,23 ; I*(0,2) = 2,05; I*(0,5) = 1,95; I* (Ơ) = 2,05 Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). tb NM U.3 S = 2,65. KA82,7 115.3 6,117.5 = I”NM(Ơ) = I*(Ơ). tb NM U.3 S = 2,05. KA05,6 115.3 6,117.5 = + Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4,37 + 7,82 = 12,19 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4,37 + 6,05 = 10,42 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = 2 .kxk.I”N2 = 2 .1,8.12,19 = 31,03 KA c. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3: Tính ngắn mạch tại điểm N3 nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát. Nguồn cung cấp gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy thiết kế trừ máy phát F2. Các điện kháng được tính toán nh sau: X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,045 = 0,085 X2 = XCB2 // XCB3 = 023,0 2 046,0 2 ==CX X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308 X5 = 152,0 2 22,0084,0 2 44 =+=+ FB XX X13 = XHB2 = 0,082 X14 = XHB3 + XF3 = 0,082 + 0,22 = 0,302 Sơ đồ thay thế ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 41 Biến đổi Y(1,2,6) → Δ thiếu (15,16) ta có: X15 = X1 + X2 + 4 21 . X XX = 0,085 + 0,023 + 308,0 023,0.085,0 = 0,114 X16 = X2 + X4 + 1 42 . X XX = 0,023 + 0,308 + 085,0 308,0.023,0 = 0,414 X17 = X14 // X5 = 152,0302,0 152,0.302,0 + = 0,101 X18 = X16 // X17 = 101,0404,0 101,0.404,0 + = 0,081 EHT X1 X2 X4 E1 X5 E45 X13 X14 E3N3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 42 Biến đổi Y(X13, X15, X18) đ ∠ (X19, X20) bỏ nhánh cân bằng X19 = X13 + X15 + 18 1513 . X XX = 0,082 + 0,114 + 081,0 114,0.082,0 = 0,311 X20 = X13 + X18 + 15 1813 . X XX = 0,082 + 0,081 + 114,0 081,0.082,0 = 0,221 Sơ đồ đơn giản: 19 X HTE 3N 20 X 1345E Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X19. cb HT S S = 0,311. 100 3000 = 9,33 > 3 nên: Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(Ơ) = KAU S X tb HT ttHT 65,17 5,10.3 3000 . 33,9 1 .3 . 1 == - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X20. cb NM S S = 0,221. 100 6,117.4 = 1,04 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,97 EHT E1 N3 X13 X15 X16 X17 E345 N3 X13 X18X15 E1345EHT ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 43 I* (Ơ) = 1,12 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). tb NM U.3 S = 0,987 5,10.3 6,117.4 = 25,09 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). tb NM U.3 S = 1,12. 5,10.3 6,117.4 = 28,97 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 17,65 + 25,09 = 42,74 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 17,65 + 28,97 = 46,62 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = 2 .kxk.I”N3 = 2 .1,8.42,74 = 108,8 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3  Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F2 Sơ đồ thay thế - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM = XF. cb NM S S = 0,22. 100 6,117 = 0,259 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,9 I* (Ơ) = 2,38 Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). tb NM U.3 S = 3,9. 5,10.3 6,117 = 25,22 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). tb NM U.3 S = 2,38. 5,10.3 6,117 = 15,39 KA + Dòng điện xung kích ixkN’3 = 2 .kxk.I”N3 = 2 .1,8.25,22 = 64,2 KA e. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng và mạch phụ tải điện áp máy phát. Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có: I”N4(0) = I”N3 + I”N3’ = 42,74 + 25,22 = 67,96 KA I”N4(Ơ) = I”N3 + I”N3’ = 46,62 + 15,39 = 62,01 KA E X F N' 32 0,22 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 44 + Dòng điện xung kích ixkN4 = 2 .kxk.I”N4 = 2 .1,8.67,96 = 172,98 KA Vậy ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2. Dòng điện Điểm ngắn mạch N1 I”(0) KA I”(Ơ) KA ixk KA 6,64 5,98 16,9 N2 12,19 10,42 31,03 N3 42,74 46,62 108,8 N3’ 25,22 15,39 64,2 N4 67,96 62,01 172,98 CHƯƠNG V: LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN, DÂY DẪN VÀ THANH GÓP Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm điện như: máy phát, máy biến áp, máy bù cùng các khí cụ điện như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Để nối từ đầu cực máy phát đến gian máy ta dùng thanh nối cứng. Khi dòng điện nhỏ thường dùng thanh hình chữ nhật còn khi có dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ 2 hay 3 thanh hình chữ nhật đơn. Còn khi có dòng lớn hơn 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng. (để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát chúng). Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba trạng thái cơ bản sau: - Chế độ làm việc lâu dài. - Chế độ quá tải. - Chế độ ngắn mạch. Ta phải lựa chọn các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sao cho thoả mãn tất cả các yêu cầu kỹ thuật sau đồng thời đạt hiệu quả kinh tế hợp lý nhất. 5.1. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN VÀ DAO CÁCH LY * Chọn máy cắt cho các mạch điện Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để đóng, cắt dòng điện phụ tải và đóng cắt ngắn mạch. Đó là thiết bị đóng cắt, làm việc tin cậy. Song giá thành cao nên chỉ dùng ở những nơi quan trọng. - Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau: + Loại máy cắt khí SF6. Hoặc máy cắt không khí + Điện áp : UđmMC ≥ Uđm ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 45 + Dòng điện : IđmMC ≥ Icb + Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” + Điều kiện ổn định động : ilđđ ≥ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt : nhdm 2 nhdm t.I ≥ BN Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn được các máy cắt có thông số sau: Bảng thông số máy cắt cho phương án 1: Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Uđm KV Icb KA I” KA ixk KA UđmMC KV IđmMC KA Icđm KA ilđđ KA N1 Cao 220 0,509 6,64 16,9 3AQ1 245 4 40 100 N2 Trung 110 0,648 12,19 31,03 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 6,789 42,74 108,6 8FG10 12 12,5 80 225 Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. ã Chọn dao cách ly: Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho việc sửa chữa thiết bị. - Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: + Loại dao cách ly. + Điện áp : UđmCL ≥ Uđm + Dòng điện : IđmCL ≥ Icb + Điều kiện ổn định động : ilđđ ≥ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt : nhdm 2 nhdm t.I ≥ BN Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ta chọn được dao cách ly cho các cấp điện áp như sau: Bảng thông số dao cách ly. Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại dao cách ly Thông số định mức Uđm KV Icb KA I” KA ixk KA UđmMC KV IđmLC KA ilđđ KA Inh/tnh KA/S N1 Cao 220 0,509 6,64 16,9 SGCT-245/1250 245 1,25 80 N2 Trung 110 0,648 12,19 31,03 SGCPT-123/800 123 0,8 80 N4 Hạ 10,5 6,789 67,96 172,98 PBK - 20/7000 20 7 250 Các dao cách ly đã chọn có dòng điện mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 46 5.2. CHỌN THANH DẪN CỨNG Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp hai cuộn dây. Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép như đối với dây dẫn mềm. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích thước và khoảng cách giữa các pha. 5.2.1. Chọn tiết diện Điều kiện: I’CP >Ilvcb Ta có: Ilvcb = 6,789 KA Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trờng. θmt = 250C, nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt thanhd ẫn là: θxq = 350C, nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn: θcp = 700C. Ta có: KHC = 2570 3570 mtcp xqcp − −=θ−θ θ−θ = 0,88 Do đó: I’cb = 6,789KA hay ICp = 88,0 789,6 = 7,71 KA Tra bảng III (trang 125 - sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - PGS. Nguyễn Hữu Khái) ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình máng có các thông số sau: Kích thớc (mm) Tiết diện một cực mm2 Mô men trở kháng cm3 Mô men quán tính cm 4 Dòng điện cho phép (A)h b c r Một thanh Hai thanh Wg0y0 Một thanh Hai thanh Jg0y0 Wxx Wyy Jxx Jyy 175 80 8 12 2440 122 25 250 1070 114 2190 8550 175 175 12mm 80 8mm X y0 y y0 y ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 47 Thanh dẫn đã chọn có Icp > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. 5.2.2. Kiểm tra ổn định động: Ta lấy khoảng cách giữa các pha và khoảng cách giữa hai sứ liền nhau của một pha ứng với U = 10,5 KV là: a = 90 cm l = 180 cm - Khi đó lực tính toán tác tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vợt là: Ftt = 1,76.10-2. 2xki.a l KG (với khd = 1) Ftt = 1,76.10-2. 90 180 .172,982 = 1053,26 KG - Mômen chống uốn tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn là: M = cmKGlFtt .68,18958 10 180.26,1053 10 . == - Ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha: δtt = 250 68,18958 00 = yyW M = 75,83 KG/cm2 * Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm. - Lực tác dụng lên 1cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng pha gây ra: f2 =1,68.10-8. 22382 /73,28)10.98,172.( 5,17 1 .10.68,1. 1 cmKGi h xk == − - Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra. Wyy.12 l.f W M 222 yy 2 2 ==σ KG/cm2 Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là: δCP > δ1 + δ2 hay δ2 Ê δϕ + δ1 l1 Ê ( ) 2 .12 f W ttCPyy δδ − Với thanh dẫn đồng: δq = 1400 KG/cm2. Vậy khoảng cách lớn giữa miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là: l1max = ( ) 73,28 83,75140025.12 − = 117,59 cm l1max < l = 180 cm ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 48 Do đó cần đặt số miếng đệm trên khoảng vợt giữa tai sứ là: n = 59,117 180 max1 = l l = 1,53 Vậy cần đặt thêm một miếng đệm trên khoảng vượt giữa hai sứ. {Khi xét đến dao động, tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức sau: ωr = Y.S 10.J.E . l 365 6 0y0y 2 Trong đó: E: Môđun đàn hồi của vật liệu, ECu = 1,1.106 KG/cm2 Jy0y0: mô men quán tính, Jy0y0 = 2190 cm4 S: tiết diện thanh dẫn, S = 2.24,4 = 48,8 cm4 γ: khối lượng riêng của vật liệu, γCu = 8,93 g/cm3 ωr = 93,8.8,48 10.2190.10.1,1 . 180 65,3 66 2 = 264,9 Hz Nằm ngoài khoảng 45-55 Hz và 90-110 Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn cũng thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động.} 5.3. CHỌN SỨ ĐỠ THANH DẪN. Ta chọn loại sứ đặt trong nhà 0Φ-10-3000 YT3 Cấp điện áp : UđmS = 10 KV Lực phá hoại : Fph = 3000 Kg Chiều cao : H = 154 mm H’ = H + 2 h = 154 + 2 175 = 241,5 Ta có: F’H = Ftt. H 'H = 1020,87. 154 5,241 = 1600,91 KG 0,6.Fph = 0,6.3000 = 1800 KG Vậy điều kiện ổn định động của sứ F’tt Ê 0,6.Fph được thoả mãn H H' Ftt F'tt thanh dÉn Sø ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 49 5.4. CHỌN DÂY DẪN VÀ THANH GÓP MỀN Dây dẫn được dùng nối từ cuộn cao, cuộn trung máy biến áp liên lạc và cuộn cao máy biến áp hai cuộn dây đến thanh góp 220 KV và 110KV tương ứng. Thanh góp ở các cấp điện áp này cũng được chọn là thanh dẫn mềm, tiết diện dây dẫn mềm được chọn theo điều kiện nhiệt độ cho phép trong chế độ làm việc lâu dài. Ở đây ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép lâu dài θcp = 70 0C. Ta coi nhiệt độ của môi trờng xung quanh θ 0 = 35 0C. Khi đó dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ. I’cp = Khc.Icp với Khc = 2570 3570 0 0 − −=− − dmcp cp θθ θθ = 0,88 5.4.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm: Điều kiện chọn là max' cbcp II ≥ với maxcbI là dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch được chọn. hay 'cpI = hck 1 .Icb - Mạch điện áp 220KV: Dòng điện cưỡng bức là Icb = 0,509 KA ' cpI = 88,0 509,0 = 0,578 KA -Mạch điện áp 110 KV Dòng điện cưỡng bức là Icb = 0,648 KA ' cpI = 88,0 648,0 = 0,736 KA Từ đó chọn theo bảng X (trang 293 - Sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - PGS Nguyễn Hữu Khái) ta có bảng thông số dây dẫn loại AC như sau: Điện áp Mạch điện Tiết diện chuẩn nhôm/thép Tiết diện mm2 Đường kính mm Icp (A) Nhôm Thép Nhôm Lõi thép 220 KV Phía cao MBA và thanh góp 300/39 301 38 24 8 690 110 KV Phía trung MBA và thanh góp 400/22 394 22 26,6 6 835 5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 50 Tiết diện nhỏ nhất để dây dẫn ổn định nhiệt là Smin = C B N Trong đó BN: xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch (A2.S) C: Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ 2mm S.A Với dây dẫn AC có C = 88. 2mm S.A - Tính xung lượng nhiệt: BN = BNCK + BNKCK Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1sec. Khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ. BNKCK1 = 2" 1NI .Ta = (6,64.10 3)2.0,05 = 2,2.106 A2S BNKCK2 = 2" 2NI .Ta = (12,19.10 3)2.0,05 = 7,43.106 A2S Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị. BNCK = ∑ = Δn 1i ti 2 tbi .I ã Điểm N1 Ở phần tính toán ngắn mạch tại điểm N1 ta có: XX 1 HT E 8 N 1 E12345 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XTTHT = X1. cb HT S S = 0,085. 100 3000 = 2,55 Tra đường cong tính toán ta có: I0 = 0,41 ; I0,1 = 0,38; I0,2 = 0,37; I0,5 = 0,37 + Dòng ngắn mạch tại các điểm I0,1 = I. 230.3 S HT = 0,38. 230.3 3000 = 2,86 KA Tương tự ta có: I0,2 = 2,79 KA I0,5 = 2,79 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 51 XTTNM = X8. cb NM S S = 0,075. 100 6,117.5 = 0,44 Tra đường cong tính toán ta có: I0 = 2,4; I0,1 = 2,05; I0,2 = 1,9; I0,5 = 1,85 + Dòng ngắn mạch tại các điểm: I0,1 = I. 230.3 NMS = 2,05. 230.3 6,117.5 = 3,03 KA Ta có: I0,1 = 3,03 KA I0,2 = 2,8 KA I0,5 = 2,73 KA ị Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N1 do hệ thống và nhà máy cung cấp: I0,1N1 = 2,86 + 3,03 = 5,89 KA I0,2N1 = 2,79 + 2,8 = 5,59 KA I0,5N1 = 2,79 + 2,73 = 5,52 KA Tìm các trị số trung bình bình thường 2 89,564,6 2 222 1,0 2 02 1 +=+= IIItb = 39,39 KA2 2 59,589,5 2 222 2,0 2 1,02 2 +=+= IIItb = 32,97 KA2 2 52,559,5 2 222 5,0 2 2,02 3 +=+= IIItb = 30,86 KA2 - Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ: BNCK = ∑ Δ4 1 i 2 tbi t.I = 39,39.0,1 + 32,97.0,1 + 30,86.0,3 = 16,494 KA 2S Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N1: BN1 = BNCK1 + BNKCK1 = 16,494 + 2,2 = 18,694 KA2S ã Điểm N2: Theo phần tính toán ngắn mạch. XX 10 HT E 12 N 2 E12345 4 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X10. cb HT S S = 0,114. 100 3000 = 3,42>3 I0 = I∞ = 29,0 42,3 11 == ttHTX Dòng ngắn mạch tại các điểm ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 52 I0,1 = I0,2= I0,5 = I. tb HT U.3 S = 0,29. 115.3 3000 = 4,37 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X12. cb NM S S = 0,064. 100 6,117.5 = 0,38 Tra đường cong tính toán ta có: I0,1 = 2,23; I0,2 = 2,05; I0,5 = 1,95 + Dòng ngắn mạch tại các điểm: I0,1 = I. 115.3 NMS = 2,23. 115.3 6,117.5 = 6,58 KA Ta có: I0,1 = 6,58 KA I0,2 = 6,05 KA I0,5 = 5,76 KA ị Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N2 do hệ thống và nhà máy cung cấp: I0,1N2 = 4,37 + 6,58 = 10,95 KA I0,2N2 = 4,37 + 6,05 = 10,42 KA I05N2 = 4,37 + 5,76 = 10,04 KA Tìm các trị số trung bình bình thường 2 95,1019,12 2 222 1,0 2 02 1 +=+= IIItb = 134,25 KA2 2 42,1095,10 2 222 2,0 2 1,02 2 +=+= IIItb = 114,24 KA2 2 04,1042,10 2 222 5,0 2 2,02 3 +=+= IIItb = 104,69 KA2 - Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ: BNCK =134,25.0,1 + 114,24.0,1 + 104,69.0,3 = 56,25 KA2S Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N2: BN2 = BNCK2 + BNKCK2 = 56,25 + 7,43 = 63,68 KA2S Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở các cấp điện áp 220KV và 110KV là: Smin1 = 88 10.23,34 61 = C BN = 66,48 mm2 Smin2 = 88 10.34,113 62 = C BN = 120,98 mm2 Dây nhôm lõi thép nên C = 88 As1/2/mm2 Vậy Schọn > Smin thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt. 5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 53 Điều kiện: Uvq = 84.m.r.lg r D Trong đó: D: khoảng cách trung bình giữa các pha của dây dẫn (cm) r: bán kính ngoài của dây dẫn (cm) m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, với dây AC: m = 0,85 Uvq : điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang. Khi ba pha bố trí trên mặt phẳng ngang thì giá trị này cần giảm đi 4%. - Đối với cấp điện áp 220KV: Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 300 mm2 có r = 1,2cm D = 700cm Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng nằm ngang. Uvq = 0,96.84.0,85.1,2.lg 2,1 700 = 227,5 KV > 220KV ị Thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang. - Đối với cấp điện áp 110KV: Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 400 mm2 có r = 1,33cm D = 400cm Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng nằm ngang. Uvq = 0,96.84.0,85.1,33.lg 33,1 400 = 214 KV > 110KV ị Thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang. Do đó dây dẫn AC-400 thoả mãn điều kiện này. 5.5. CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ MÁY BIẾN DÒNG. 5.5.1. Cấp điện áp 220KV Để kiểm tra cách điện và cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn biến điện áp kiểu HKΦ-220-58 một pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/Δ có các thông số kỹ thuật sau: 3xHKΦ-220-58. + Uđm = 3 220 KV - 3 100 V - 100 V + Cấp chính xác: 1 + SđmBU = 600 VA. Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle được chọn là TΦH-220-3T có các thông số kỹ thuật sau: + Dòng định mức: Iđmsc/IđmTC = 1200/5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 54 + Cấp chính xác 0,5 ứng với phụ tải định mức 2 Ω. + Điều kiện ổn định động: ilđđ = 108 KA > ixk = 16,9 KA. - Các máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 5.5.2. Cấp điện áp 110KV. Tương tự cấp điện áp 220KV, để kiểm tra cách điện và cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn biến điện áp kiểu HKΦ-110-57 một pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/Δ. + 3 x HKΦ-110-57. + Uđm = 3 110 KV - 3 100 V - 100 V + Cấp chính xác: 1 + SđmBu = 600 VA. Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle được chọn là TΦH-110M + Dòng điện định mức: Iđmsc/IđmTC = 1500/5 A + Cấp chính xác 0,5 ứng với mỗi phụ tải định mức 0,8Ω + Bộ số ổn định động: Kd = 75 + Điều kiện ổn định động: 2 .Kđ.Iscđm = 2 .75.1,5 = 159,1 KA > 31,03 KA Các máy biến dòng có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 5.5.3. Mạch máy phát. - Chọn biến điện áp: Dụng cụ phía thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng hai biến điện áp một pha nối kiểu V/V: 2xHOM-10 có các thông số kỹ thuật sau: + Uđmsc = 3 10000 V + Cấp chính xác: 0,5 Phụ tải của biến điện áp được phân bố đều cho cả hai theo cách bố trí đồng hồ phía thứ cấp như bảng sau: Bảng 5.5 Tên đồng hồ Ký hiệu Phụ tải biến điện áp AB Phụ tải biến điện áp BC W War W War Vôn kế ∋-302 7,2 Oát kế Д-341 1,8 1,8 Oát kế phản kháng Д-342/1 1,8 1,8 Oát kế tự ghi Д-33 8,3 8,3 Tần số kế Д-344 6,5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 55 Công tơ tác dụng И-670 0,66 1,62 0,66 1,62 Công tơ phản kháng И T-672 0,66 1,62 0,66 1,62 Tổng 20,42 3,24 19,72 3,24 - Biến điện áp AB Stc = 22 24,342,20 + = 20,7 VA cosϕ = 7,20 42,20 = 0,99 - Biến điện áp BC Stc = 22 24,372,19 + = 19,98 VA cosϕ = 9,19 72,19 = 0,99 Vậy ta chọn hai biến điện áp 1 pha HOM-10 có công suất định mức mỗi cái ứng với cấp chính xác 0,5 là 75 VA Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp tới đồng hồ đo: + Dòng điện trong các dây dẫn thứ cấp: Ia = 100 7,20 U S ab ab = = 0,207 A Ic = 100 98,19 U S bc bc = = 0,199 A Từ giá trị môđun và góc pha của dòng điện trong dây dẫn thứ cấp pha a và pha c ta có thể coi Ia = Ic. Do đó: Ib = 3 .Ia = 3 .0,207 = 0,36 A Trị số điện áp giáng trên dây dẫn pha a và pha b ΔU = (Ia + Ib). S l.ρ Giả sử khoảng cách từ biến điện áp đến đồng hồ là l = 60m. Mạch điện có công tơ nên ΔU% Ê 0,5%. Do đó: S = ( ) ( ) 5,0 60.0175,0.36,0207,0. +=Δ + U lII ba ρ = 1,19 mm2 Theo tiêu chuẩn độ bền cơ của dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết diện S = 1,5 mm2. - Chọn biến dòng điện: Biến dòng điện đặt trên cả 3 pha, mắc theo sơ đồ hình sao, ta chọn biến dòng điện kiểu thanh dẫn loại TΠ∧-20-1 Có các thông số kỹ thuật sau: + UđmBI = 20KV + Iđmsc/Iđmtc = 10000/5A + Cấp chính xác 0,5 có phụ tải định mức 1,2Ω. Công suất tiêu thụ của các cuộn dây máy biến dòng được phân bố như sau: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 56 Bảng 5.6. Tên đồng hồ Ký hiệu Phụ tải (VA) Pha A Pha B Pha C Ampe kế ∋-302 1 1 1 Oát kế tác dụng Д-341 5 0 5 Oát kế phản kháng Д -342/1 5 0 5 Oát kế tự ghi Д -33 10 0 10 Công tơ tác dụng И-670 2,5 0 2,5 Công tơ phản kháng ИT-672 2,5 5 2,5 Tổng 26 6 26 Pha A và pha C mang tải nhiều nhất: S = 26VA Tổng trở dụng cụ đo mắc vào các pha này: ZΣdc = 22 5 26= dmtcI S = 1,04Ω Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo là l = 50m. Do ba pha cùng có máy biến dòng nên chiều dài tính toán ltt = l = 50m. Tiết diện dây dẫn đồng: S = 04,12,1 0175,0.50. −=− Σdcdm tt ZZ l ρ = 5,47 mm2 Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện S = 6 mm2 Điều kiện ổn định động của máy biến dòng kiểu thanh dẫn được quyết định bởi ổn định động của thanh dẫn. Không cần kiểm tra ổn định nhiệt của máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A. Sơ đồ đấu nối các dụng cụ đo vào BU và BI. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 57 5.6. CHỌN CÁP, KHÁNG VÀ MÁY CẮT HỢP BỘ CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG. 5.6.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương: Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5KV gồm: 2 đường dây kép P = 3 MW, cosϕ = 0,85. 4 đường dây cáp đơn P = 2 MW, cosϕ = 0,85 Tiết diện cáp được chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế Jkt. Fcáp = kt lvbt J I Trong đó: Ilvbt: dòng điện làm việc bình thường. - Các đường cáp đơn có P = 2 MW nên dòng điện làm việc bình thường là: Ilvbt = 85,0.5,10.3 10.2 cos..3 3 =ϕdmU P = 129,38 A - Các đường cáp kép có P = 2 MW nên dòng điện làm việc bình thường là: Ilvbt = 85,0.5,10.32 10.3 cos..3.2 3 =ϕdmU P = 97,03 A A A A W V AR W W h V A R h 2.H O M -10 v f F c a b ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 58 Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại. Tmax = 5,16 2.5,166.8,144.5,1112.2,13 .365365. . max 24 0 +++= ∑ S TS ii = 7215,94(h) Tra bảng 43 sách mạng lưới điện ta chọn cáp bọc giấy cách điện có Jkt = 1,2A/mm2 Tiết diện cáp đơn là: Fcáp = 2,1 38,129 = 107,82 mm2 Tiết diện cáp kép là: Fcáp = 2,1 03,97 = 80,86 mm2 Tra bảng (T289- Sách TKNMĐ và TBA - PGS Nguyễn Hữu Khái) chọn loại cáp ba pha lõi đồng cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất. + Đường dây cáp đơn: F = 120 mm2; Uđm = 10,5 KV; ICP = 185A + Đường dây cáp kép: F = 95 mm2; Uđm = 10,5 KV; ICP = 155A - Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài: I’cp = K1.K2.Icp ≥ Ilvbt Trong đó: K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. K1 = 0cp 0cp ' θ−θ θ−θ θcp: nhiệt độ phát nóng cho phép θcp = 600C θ’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp θ’cp = 25 0C θ0: nhiệt độ tính toán tiêu chuẩn θ0 = 15 0C K1 = 1560 2560 − − = 0,88 K2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn có K2 = 1, với cáp kép K2 = 0,9. -Với cáp đơn: I’cp = 0,88.1.185 = 162,8 A > Ilvbt = 129,38A -Với cáp kép: I’cp = 0,88.0,9.155 = 122,76 A > Ilvbt = 97,03A - Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức. Theo quy trình thiết bị điện các cáp có cách điện bằng giấy tẩm dầu điện áp không quá 10KV trong điều kiện làm việc bình thường dòng điện qua chúng không vượt quá 80% dòng điện cho phép đã hiệu chỉnh thì khi sự cố cho phép quá tải 30% trong thời gian không vượt qúa 5 ngày đêm. Dòng điện làm việc cưỡng bức qua cáp khi đứt 1 sợi: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 59 Icb = 2.Ilvbt = 2.97,03 = 194,06 A Vậy ta có: I’cp = Kqt.K1.K2.Icp = 1,3.0,88.0,9.155 = 159,59 A < Icb = 194,06A Không đảm bảo, ta phải chọn lại cáp có tiết diện 150mm2 có Icp = 210A. Khi đó: I’cp = Kqt.K1.K2.Icp = 1,3.0,88.0,9.210 = 216,22 A > Icb = 194,06A Vậy điều kiện phát nóng khi sự cố thoả mãn. Kết luận: Cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 5.6.2. Chọn kháng điện: Điều kiện: + UK ≥ Uđm + IđmK ≥ Icb + xK% ≥ xKcp% + ixk ≥ Iôđđ + nhdmnhdmN tIB ≤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 60 a. Chọn kháng điện đường dây: Kháng điện đường dây được chọn theo các tiêu chuẩn sau: + Điện áp : Uđmk = 10,5 KV + Dòng điện : Iđmk > Icb ã Xác định dòng điện cưỡng bức qua kháng: Dòng cưỡng bức qua kháng được giả thiết khi sự cố 1 kháng điện. Lúc này công suất qua kháng còn lại là: Icbk = 85,0.5,10.3 14 cos..3 max§ =ϕdm P U P = 0,91 KA Ta chọn kháng điện PbA-10-1000 ã Xác định Xk% của kháng: XX HT HTE K N 4 c2 X 6 N c1 X 5 N ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 61 Trong chương tính ngắn mạch ta tính được dòng ngắn mạch tại điểm N4: I”N4 = 67,96 KA. + Điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là: XHT = 96,67.5,10.3 100 = 0,081 + Điện kháng của cáp 1 là: Xc1 = x0.l 2 tb cb U S = 0,076.3. 25,10 100 = 0,207 + Dòng ổn định nhiệt của cáp 1 là: InhS1 = 1 11 t C.S Trong đó: S1: tiết diện cáp = 120mm2 C1: hệ số cáp nhôm , C = 90 A2/s. t1: thời gian cắt của máy cắt 1: t1 = t2 + 0,3 = 0,7 + 0,3 =1 sec Dòng điện cắt của máy cắt hợp bộ Icđm = 21 KA ị InhS1 = 1 90.120. 1 1 = t CS = 10,8 KA InhS2 = 7,0 90.95. 2 2 = t CS = 10,22 KA Ta phải chọn được kháng có Xk% sao cho hạn chế được dòng ngắn mạch nhỏ hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt đã chọn, đồng thời đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn. I”N5 Ê (Icđm1, InhS1) I”N6 Ê (Icđm2, InhS2) Vậy ta chọn khángc ó Xk% sao cho ngắn mạch tại N5 thì có dòng ngắn mạch I”N5 Ê 8,55 KA. + Khi ngắn mạch tại N6 thì điện kháng tính đến điểm ngắn mạch là: XΣ = 22,10.5,10.3 100 min = nh cb I I = 0,54 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 62 Ta có XΣ = XHT + Xk + Xc1 ị Xk = XΣ - XHT - Xc1 = 0,54 - 0,082 - 0,207 = 0,251 Vậy Xk% = Xk. 5,10.3 100 100.1.251,0 100. = cb dmk I I = 2,76% Vậy ta chọn kháng đơn loại: PbA-10-1000 -4 có các thông số kỹ thuật là: Xk% = 4% Iđm = 1000 A b. Kiểm tra kháng vừa chọn. + Điện kháng tương đối của điện kháng vừa chọn: XK = 1.5,10.3 100 . 100 8 . 100 % = dmKI cbK I Ix = 0,44 + Dòng ngắn mạch tại N5: I”N5 = 5,10.3)44,0082,0( 100 +=+ KHT cb XX I = 10,54 KA Thoả mãn điều kiện. I”N5 Ê Icắtđm1 = 21 KA I”N5 Ê InhS1 = 10,8 KA + Dòng ngắn mạch tại N6: I”N6 = 5,10.3)207,044,0082,0( 100 1 ++ =++ cKHT cb XXX I = 7,54 KA Thoả mãn điều kiện: I”N6 < Icắtđm2 = 21 KA I”N6 Ê InhS2 =10,22 KA Kết luận: Vậy kháng điện đã chọn đảm bảo yêu cầu. 5.6.3. Kiểm tra máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương. + Dòng ngắn mạch tại N5: I”N5 = 10,54KA + Dòng điện xung kích tại N5 là: IXK = 2 .1,8.10,54 = 26,83 KA ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 63 Loại máy cắt điện ít dầu ở các trạm địa phương theo đầu bài có thông số như sau: Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (A) Icđm (KA) Ilđđ (KA) 8DA-10 10 3150 40 110 - Dòng điện : IđmMC ≥ Icb = 900A - Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” = 10,54 KA - Điều kiện ổn định động : ildd > ixk = 26,83 KA Kết luận: Vậy máy cắt chọn thoả mãn điều kiện. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 64 CHƯƠNG 6 CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG Để sản xuất điện năng, các nhà máy điện tiêu thụ một phần điện năng cho các cơ cấu tự dùng đảm bảo hoạt động của máy phát điện như: chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nước tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu… Điện tự dùng trong nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: dạng nhiên liệu, áp suất ban đầu, kiểu và công thức tuabin… chiếm khoảng 5- 8% tổng điện năng sản xuất. Tập hợp các máy công tác truyền động bằng động cơ điện, lưới điện, thiết bị phân phối, máy biến áp, giảm áp, nguồn năng lượng độc lập, hệ thống điều khiển, tín hiệu, thắp sáng… tạo thành hệ thống điện tự dùng của nhà máy điện với yêu cầu cơ bản: độ tin cậy cao, phù hợp yêu cầu kinh tế. Các máy công tác và các động cơ điện tương ứng của bất kỳ nhà máy nhiệt điện nào (ngưng hơi hay trích hơi) có thể chia làm 2 phần không đều nhau. - Những máy công tác đảm bảo sự làm việc của các lò và tuabin các tổ máy. - Những máy công tác phục vụ chung không có liên quan trực tiếp đến lò hơi và các tuabin, nhưng lại cần thiết cho sự làm việc của nhà máy. Đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng 2 cấp điện áp tự dùng 6KV và 0,4 KV nối theo sơ đồ biến áp nối tiếp, số phân đoạn cuộn hạ và phía trên máy cắt các bộ phận máy phát - máy biến áp tự ngẫu. 6.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG. 6.1.1. Chọn máy biến áp cấp 1: Các máy biến áp cấp 1 có nhiệm vụ nhận điện từ thanh góp 10,5 KV cung cấp cho các phụ tải tự dùng cấp điện áp 6KV. Còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 0,4 KV. Từ đó công suất của chúng cần phải chọn phù hợp với phụ tải cực đại của các động cơ ở cấp điện áp 6KV và tổng công suất của các máy biến áp cấp 2 nốt tiếp với nó. Sđm ≥ ΣP1. 22 11 1 KS cos.n K Σ+ϕ Hệ số 11 1 cos.n K ϕ lúc làm việc bình thường chiếm khoảng 0,9. Hệ số đồng thời K2 cũng bằng 0,9. Nên ta có Sđm ≥(ΣP1 + ΣS2).0,9 Trong đó: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 65 ΣP1: tổng công suất tính toán của các máy công cụ với động cơ 6KV nối vào phân đoạn xét (KW). ΣP2: tổng công suất tính toán của các máy biến áp cấp 1 nối vào phân đoạn xét (MVA) 0,9: hệ số xét đến sự không đồng thời đầu tải của các máy công tác có động cơ 6KV và các máy biến áp cấp 2. - Trong phạm vi thiết kế, nên ta chọn công suất của máy biến áp tự dùng cấp I theo công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy. Stdmax = 36,1 MVA Bốn máy công tác có công suất: SđmB ≥ 5 1 Stdmax = 5 1 .36,1 = 7,22MVA Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số như sau: Loại Sđm MVA Điện áp (KV Tổn thất KW UN% I0% Cuộn cao Cuộn hạ ΔP0 ΔPN T Д HC 10 10,5 6,3 12,3 85 14 0,8 * Công suất của máy biến áp dự trữ cấp 1 được chọn phù hợp với chức năng của nó. May biến áp dự trữ cấp 1 không chỉ dùng thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa mà còn cung cấp cho hệ thống tự dùng trong quá trình hoạt động dừng lò. Do đó ta chọn công suất, loại của MBA dự trữ cấp 1 giống với MBA tự dùng cấp 1. 6.1.2. Chọn máy biến áp cấp 2: Công suất của máy biến áp tự dùng cấp 2 đựơc chọn như sau: SđmB ≥ (10 á 20)%. 5 max tdS SđmB ≥ 5 1,36 . 100 15 = 1083 (kVA) Tra bảng chọn loại máy biến áp TM- 1600 có thông số: Sđm (kVA) Uđm cao (kV) Uđm hạ (kV) ΔP0 (kW) ΔPN (kW) Un% I0% 1600 6 0,4 2,8 18 6,5 1,5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 66 6.2.Chọn khí cụ điện tự dùng. * Chọn máy cắt hợp bộ: Để chọn máy cắt hợp bộ ta tính dòng điện ngắn mạch tại N5 dới máy biến áp tự dùng cấp I, với nguồn cung cấp là cả hệ thống và các máy phát điện của nhà máy. Như ta đã tính ở chương ngắn mạch: KAIN 9,66 '' 4 = Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch tại N4 là: XHT = '' 4N cb I I = '' 4.3 Ndm cb IU S = 9,66.5,10.3 100 = 0,082 - Điện kháng máy biến áp tự dùng. XB = 4,110 100 . 100 14 . 100 % m == d cbN S SU - Dòng điện ngắn mạch tại điểm N7 KA XX I I BHT cb N 18,6 )4,1082,0.(3,6.3 100'' 7 =+=+= - Dòng điện xung kích tại điểm N7: iXKN7 = 2 .kXK.I”N7 = 2 .1,8.6,18 = 15,73KA Căn cứ vào dòng ngắn mạch tại N7 ta chọn loại máy cắt SF6 của Simens 8DA10 có các thông số kỹ thuật sau: Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Icđm (kA) Iiđđ (kA) 8DA10 7,2 3150 40 110 XHT XBE®t N4 N7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 67 sơ đồ nối điện tự dùng toàn nhà máy B1 B2 B3 B4 6,3KV Dù phßng F1 F2 F3 F4 0,4 KV ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 68 TàI LIỆU THAM KHẢO