So sánh kinh tế - Kỹ thuật các phương án chọn phương án tối ưu

CHƯƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 4.1. Giới thiệu chung: Để có cơ sở tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật hai phương án ta cần xây dựng sơ đồ nối điện chính. Ở cấp điện áp máy phát sử dụng sơ đồ hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn, các phân đoạn được nối với nhau qua kháng điện, phân đoạn nhằm hạn chế dòng ngắn mạch. Ở cấp điện áp cao và trung cả 2 phương án đều có số lượng đường dây nhiều, có nhiều phụ tải quan trọng. Đồng thời xét đến khả năng phát triển phụ tải ở cấp điện áp này nên chọn sơ đồ 2 hệ thống thanh góp có thanh góp vòng. 4.2. Chọn máy cắt và dao cách ly: 4.2.1. Điều kiện chọn mấy cắt (MC) * Loại máy cắt: - Với cấp điện áp cao và trung do đặt ngoài trời nên chọn cùng 1 loại máy cắt không khí cho tất cả các mạch để tận dụng nén khí. - Với số thiết bị phân phối trong nhà, cấp điện áp máy phát có thể chọn một số loại khác nhau. * Điều kiện chọn - Điện áp định mức : UđmMC ³ Uđmmạng - Dòng điện định mức : IđmMC ³ Icb - Dòng cắt định mức : Icđm ³ I”o * Kiểm tra - Kiểm tra ổn định động : Iođđ ³ IXK - Kiểm tra ổn định nhiệt : I . tnhđm ³ BN 4.2.2. Điều kiện chọn dao cách ly: * Điều kiện chọn: - Điện áp định mức : UđmDCL ³ Uđmmạng - Dòng điện định mức : IđmDCL ³ Icb * Kiểm tra - Kiểm tra ổn định động : Iôđđ ³ IXK - Kiểm tra ổn định nhiệt : I . tnhđm ³ BN 4.3. Tính dòng điện cưỡng bức: 4.3.1. Phương án I: 4.3.1.1. Các mạch phía cao áp 110KV: a. Đường dây liên lạc với hệ thống: Ibt = = 0,264 (KA) Icb = 2 . Ibt = 2 . 0,264 = 0,528 (KA) b. Đường dây kép của phụ tải: Ibt = = 0,185 (KA) Icb = 2 . Ibt = 2 . 0,185 = 0,37 (KA) c. Mạch cao áp máy biến áp liên lạc: Ibt = . [Scmax - (Sbộ - Std5). ] = . [155,441- (62,5 - 0,07 . 62,5). = 0,265 (KA) Dòng cưỡng bức qua cuộn cao máy biến áp được xác định khi có các sự cố: + Khi sự cố mộ máy phát - máy biến áp (F5 - B3) Icb = = 0,408 (KA) + Khi sự cố 1 máy biến áp liên lạc: Icb = 2 . Ibt = 2 . 0,265 = 0,53 (KA) + Bộ máy phát máy biến áp(F5 – B3): Ibt = = 0,328 (KA) Icb = 1,05 . Ibt = 1,05 . 0,328 = 0,3444 (KA) + Thanh góp 110KV: Icb = Ibt = = 0,63 (KA) 4.3.1.2. Các mạch phía 35KV: + Đường dây kép của phụ tải: Ibt = = 0,154 (KA) Icb = 2 . Ibt = 0,154 . 2 = 0,3 (KA) + Mạch trung áp máy biến áp liên lạc: Ibt = = 0,309 (KA) Icb = 2 . Ibt = 0,618 (KA) + Thanh góp 35KV: Icb = Ibt = = 1,98 (KA) * Qua các trường hợp ở trên ta chọn giá trị dòng cưỡng bức lớn nhất để tính chọn khí cụ điện cho phương án I. + Cấp 110KV : Icb = 0,63 (KA) + Cấp 35KV : Icb = 1,98 (KA) 4.3.1.3. Mạch hạ áp 10,5KV: + Hạ áp máy biến áp liên lạc: Ibt = = = . [4 . 62,5 - 4 . 0,07 . 62,5 - 47,0588] . = 5,098 (KA) Icb = Kqtsc . = 1,4 . = 9,24 (KA) + Mạch máy phát: Ibt = IđmMF = = = 3,436 (KA) Icb = 1,05 . Ibt = 1,05 . 3,436 = 3,61 (KA) + Mạch hạ áp máy biến áp nối bộ: Ibt = IđmF5 = = 3,436 (KA) Icb = 1,05 . Ibt = 1,05 . 3,436 = 3,61 (KA) + Mạch phân đoạn: Như đã tính ở phần chọn kháng điện phân đoạn, ta có Icb = 3,448 (KA) 4.3.2. Phương án 2: 4.3.2.1. Các mạch phía 110KV: * Đường dây liên lạc với hệ thống: Ibt = = 0,264 (KA) Icb = 2 . Ibt = 0,528 (KA) * Đường dây kép của phụ tải: Ibt = = 0,185 (KA) Icb = 2 . Ibt = 2 . 0,185 = 0,32 (KA) * Mạch cao áp máy biến áp liên lạc: Ibt = . [Scmax - 2.(Sbộ - Stds)]. = = .[155,441 - 2.(62,5 – 4,375)]. = 0,1 (KA) Dòng cưỡng bức qua cuộn cao được xác định + Khi sự cố bộ máy phát - máy biến áp (F5 - B3): Icb = . [Scmax - (Sbộ - Std5)] . = 0,265 (KA) + Khi sự cố 1 máy biến áp liên lạc: Icb = 2 . Ibt = 2 . 0,1 = 0,2 (KA) * Bộ máy phát, máy biến áp (F5 - B4) và (F4 - B3): Ibt = = 0,325 (KA) Icb = 1,05 . 0,325 = 0,3444 (KA) * Thanh góp 110KV: Icb = Ibt = = 0,42 (KA) 4.3.2.2. Các mạch phía 35KV: + Đường dây kép của phụ tải: Ibt = = 0,154 (KA) Icb = 2 . Ibt = 0,154 . 2 = 0,3 (KA) + Mạch trung áp máy biến áp liên lạc: Ibt = = 0,309 (KA) Icb = 2 . Ibt = 0,681 (KA) + Thanh góp 35KV: Icb = Ibt = = 1,32 (KA) 4.3.1.3. Mạch hạ áp 10,5KV: + Hạ áp máy biến áp liên lạc: Ibt = . [SSđmF - (SUFmin + SStd)] . = = . [3 . 62,5 - (47,0588 + 3 . 4,375)]. = = 3,74 (KA) Icb = Kqtsc . = 1,4 . = 6,158 (KA) + Mạch máy phát: Ibt = IđmMF = = = 3,436 (KA) Icb = 1,05 . Ibt = 1,05 . 3,436 = 3,61 (KA) + Mạch hạ áp máy biến áp nối bộ: Ibt = IđmF5 = = 3,436 (KA) Icb = 1,05 . Ibt = 1,05 . 3,436 = 3,61 (KA) Qua các tính toán trên ta chọn giá trị dòng cưỡng bức lớn nhất để chọn khí cụ điện. Phương án I: Cấp 110KV : Icb = 0,63 (KA) Cấp 35KV : Icb = 1,98 (KA) Cấp 10,5KV : Icb = 9,24 (KA)® Ở hạ áp máy biến áp liên lạc Phương án II: Cấp 110KV : Icb = 0,528 (KA) Cấp 35KV : Icb = 1,32 (KA) Cấp 10,5KV : Icb = 6,158 (KA)® Ở hạ áp máy biến áp liên lạc CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY Theo điều kiện chọn máy cắt và dao cách ly cùng với các giá trị dòng ngắn mạch đã tính ở chương 4 và dòng điệnlàm việc cưỡng bức đã tính ta chọn được loại máy cắt và dao cách ly với các thông số như sau: PA Mạch Điểm NM Thông số tính toán Thông số định mức của máy cắt Uđm (KV) Icb (KA) I” (KA) iXK (KA) Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (KA) Icđm (KA) Iđđm (KA) Inh (KA) tnh (sec) I Cao áp N1 110 0,63 8,516 21,68 BBY-110-40/2000 110 2 40 102 40 3 Trung áp N2 35 1,98 20,95 53,33 BBY-35-40/2000 35 2 40 100 40 3 Hạ áp MBA B1, B2 N3 10,5 9,24 67,42 171,62 MГ-20-9500/3000 20 9,5 100 300 87 4 Máy phát N4 10,5 3,61 75,601 192,65 MГ-10-5000/1800 10 5 105 300 70 10 Phân đoạn N6 10,5 3,474 41,65 106,09 MГГ-10-3200-45T3 10 4 45 120 45 4 II Cao áp N1 110 0,528 10,119 25,75 BBY-110-40/2000 110 2 40 102 40 3 Trung áp N2 35 1,32 21,44 54,58 BBY-35-40/2000 35 2 40 100 40 3 Hạ áp MBA B1, B2 N3 10,5 6,158 50,577 128,748 MГ-10-9000/1800 10 9 90 300 70 10 Máy phát N6 10,5 3,61 47,255 120,22 MГГ-10-3200-45T3 10 4 45 120 45 4 Phân đoạn N8 10,5 3,997 24,807 63,148 MГГ-10-3200-45T3 10 4 45 120 45 4 PA Mạch Điểm NM Thông số tính toán Thông số định mức của máy cắt Uđm (KV) Icb (KA) I” (KA) iXK (KA) Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (KA) Iđđm (KA) Inh (KA) tnh (sec) I Cao áp N1 110 0,63 8,516 21,68 PHД-110/630 110 0,63 80 22 3 Trung áp N2 35 1,98 20,95 53,33 PHД-35/2000Y1 35 2 84 31,5 4 Hạ áp MBA B1, B2 N3 10,5 9,24 67,42 171.62 PBK-20/12500 20 12,5 320 125 4 Máy phát N4 10,5 3,61 75,601 192,45 PBY-10/4000 10 4 200 85 10 Phân đoạn N6 10,5 3,448 41,65 106,02 PBY-10/4000 10 4 200 85 10 II Cao áp N1 110 0,528 10,119 25,75 PЛHД-110/600 110 0,6 80 12 10 Trung áp N2 35 1,32 21,44 54,58 PHД-35/2000Y1 35 2 84 31,5 4 Hạ áp MBA B1, B2 N3 10,5 6,158 50,577 128.748 PBK-20/7000 20 7 250 75 10 Máy phát N6 10,5 3,61 47,225 120,22 PBK-10/4000 10 4 200 65 10 Phân đoạn N8 10,5 3,997 24,807 65,48 PBK-10/4000 10 4 200 65 10 c. So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn phương án tối ưu: 1. Phương pháp đánh giá tính hiệu quả kinh tế các phương án : 2. Tính toán và so sánh kinh tế: a. Vốn đầu tư : + Vốn đầu tư máy biến áp: Phương án MBA Loại máy Số lượng Đơn giá Rúp Hệ số KB Thành tiền Rúp I B1, B2 2 140 . 103 1,5 420 . 103 B3 TДЦ 1 52 . 103 1,5 78 . 103 498 . 103 II B1, B2 TДTH 2 114 . 103 1,5 342 . 103 B3 TДЦ 1 52 . 103 1,5 78 . 103 B4 TДЦ 1 52 . 103 1,5 78 . 103 498 . 103 + Vốn đầu tư máy cắt và dao cách ly: PA Tên mạch Uđm (KV) Loại MC và DCL Đơn giá (Rúp) Số lượng Thành tiền (Rúp) 1 Cao áp 110 MC:BBY-110-40/2000 30.103 11 330.103 DCL: PHД-110/630 0,09.103 41 3,69.102 Trung áp 35 MC:BBY-35-40/2000 14,7.103 8 117,6.103 DCL:PHД-35/2000Y1 0,11.103 29 3,19.103 Hạ áp 10,5 MC: MГ-20-9500/3000 2,25.103 2 4,5.103 DCL:PBK-20/12500 0,9.103 4 3,6.103 Phân đoạn 10,5 MC:MГГ-10-3200-45T3 2.103 4 8.103 DCL:PBY-10/4000 0,073.103 8 0,584.103 Máy phát 10,5 MC: MГ-10-5000/1800 2,05.103 4 8,2.103 DCL:PBY-10/4000 0,073.103 4 0,292.103 Kháng điện PbA-10-4000 2,4.103 4 9,6.103 Tổng cộng: 489,256.103 (Rúp) 2 Cao áp 110 MC:BBY-110-40/2000 30.103 12 360.103 DCL: PПHД-110/600 0,105.103 45 4,275.102 Trung áp 35 MC:BBY-35-40/2000 14,7.103 8 117,6.103 DCL:PHД-35/2000Y1 0,11.103 29 3,19.103 Hạ áp 10,5 MC: MГ-10-9000/1800 2,13.103 2 4,26.103 DCL:PBK-20/7000 0,6.103 4 2,4.103 Phân đoạn 10,5 MC:MГГ-10-3200-45T3 2.103 2 4.103 DCL:PBY-10/4000 0,038.103 4 1,52.103 Máy phát 10,5 MC: MГГ-10-3200-45T3 2.103 3 6.103 DCL:PBK-10/4000 0,038.103 3 0,114.103 Kháng điện PbA-10-4000 2,4.103 2 4,8.103 Tổng cộng: 506,791.103 (Rúp) Vậy vốn đầu tư thiết bị của 2 phương án là: VPAI = V + V = 498 . 103 + 489,256 . 103 = 987,256 . 103 (Rúp) VPAII = V + V = 498 . 103 + 506,791. 103= 1004,791 . 103 (Rúp) b. Chi phí vận hành hằng năm: P = PK + Pt = + b . DA (DA là tổn thất điện năng) Chi phí vận hành hằng năm: PI = . 987256 + 0,006 . 10981981,18 = 158693,9511 (Rup) PII = . 1004791 + 0,006 . 8906615,504 = 147890,047(Rup) c. Chi phí tính toán: C = atc . V + P CI = atc . VI + PI = 0,125 . 987256 + 158693,9511 = 282100,9511 (Rup) CII = atc + VII + PII = 0,125 . 1004791 + 147890,047= 273488,922 (Rup) Phương án V (103R) P (103R) C (103R) I 987,256 158,6939 282,1009 II 1004,791 147,89 273,488 - Về mặt kỹ thuật, cả 2 phương án đều đảm bảo cung cấp điểm lúc bình thường cũng như lúc sự cố. Ở phương án I do có hệ thống thanh góp cấp điện áp máy phát phức tạp hơn phương án II nên khó khăn hơn trong công tác vận hành bảo dưỡng - Về mặt kinh tế: theo kết quả bảng tổng kết VPAI PPAII Ta tính thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch T = = 1,57 T = 1,57 < Tđm = = 8 nên phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án II có vốn đầu tư là VPAII = 1004,791 . 103 (R) - Phương án II là phương án tối ưu tính toán ở các chương sau CHƯƠNG V TÍNH CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA 5.1. ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA - Chọn kiểu - Điện áp định mức - Dòng điện làm việc cưỡng bức Ngoài ra riêng mỗi khí cụ điện còn có điều kiện riêng của nó sau khi đã thỏa mãn các điều kiện chọn, chúng ta cần kiểm tra lại ổn định động và ổn định nhiệt của các khí cụ điện, nếu không thỏa mãn ta phải tính lại 5.1.1. Khí cụ điện: Việc chọn các loại khí cụ điện phải phù hợp với điều kiện riêng của nó như khí hậu, vị trí lắp đặt … ngoài ra còn cân nhắc về mặt kỹ thuật, kinh tế để chọn cho phù hợp. 5.1.2. Điện áp: Điện áp định mức của các khí cụ điện chủ yếu là do cách điện của nó quyết định. Cách điện của chúng phải chịu được khi làm việc lâu dài với điện áp định mức và chịu được khi sự cố. Điều kiện: UđmKCĐ ³ UđmMg 5.1.3. Dòng điện làm việc: Các khí cụ điện được chọn phải đảm bảo về phát nóng khi có dòng điện chạy qua. Để đảm bảo điều kiện này thì các khí cụ điện phải chọn theo dòng cưỡng bức. IđmKCĐ ³ Ilvcb Đối với thanh dẫn và cáp thì có dòng Icp là dòng điện lâu dài cho phép nên điều kiện là: Icp ³ Ilvcb 5.1.4. Kiểm tra ổn định nhiệt Nhiệt độ khí cụ điện và dây dẫn quá cao có thể làm cho chúng bị hỏng. Vì vậy khí cụ điện và dây dẫn phải qui định nhiệt độ cho phép. Để đảm bảo ổn định nhiệt thì nhiệt độ của chúng không được vượt quá trị số cho phép. Điều kiện kiểm tra BN > BNtt 5.1.5. Kiểm tra ổn định động Khi có dòng ngắn mạch chạy qua các phần tử dẫn điện của khí cụ điện thì sẽ phát sinh lực điện động lớn sẽ làm hư hỏng khí cụ điện nên ta cần kiểm tra lại ổn định động Điều kiện kiểm tra: iôđđ ³ iXK 5.2. KIỂM TRA CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÃ CHỌN 5.2.1. Kiểm tra máy cắt và dao cách li: Ở chương 4 ta đã tính chọn máy cắt điện và dao cách ly cho các cấp cao áp, trung áp và cấp điện áp máy phát. Khi chọn ta dựa theo điều kiện điện áp, dòng điện và ổn định động nên các điều kiện trên đã thỏa. Các máy cắt và dao cách ly có Iđm > 1000A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Dùng ở mạch cao áp dao cách ly có Iđm = 600A nên ta cần kiểm tra ổn định nhiệt. + Cao áp: Xung nhiệt của dòng ngắn mạch: BNtt = 8,699 (KA2.s) Xung nhiệt của dao cách ly: BN = I . tnh = 122 . 10 = 1440 (KA2.s) Vậy dao cách ly ở cấp 110KV đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 5.2.2. Kiểm tra kháng điện phân đoạn: + Kiểm tra ổn định động: Iôđđ > iXK Loại kháng điện PbA - 10 - 4000 - 8 Iôđđ = 67 (KA) iXKN8 = 65,368 (KA) Þ Iôđđ > iXK ® thỏa + Kiểm tra ổn định nhiệt: kháng điện được chọn có Iđm > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 5.3. CHỌN THANH GÓP - THANH DẪN - CÁP ĐIỆN LỰC - SỨ: A. 5.3.1. Chọn thanh góp cao áp 110KV: 1. Điều kiện chọn: Icp ³ Ilvcb = 0,528 (KA) = 528 (A) - Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC 240/32 có Icp = 610 (A) bán kính r = 1,08 (cm) 2. Kiểm tra điều kiện vầng quang - Điều kiện kiểm tra: Uvq ³ UđmHT = 110 (KV) Trong đó: Uvq: là điện áp tới hạn có thể phát sinh vầng quang và được xác định Uvq = 84 . m . r . lg. (KV) Với: r: là bán kính ngoài của dây dẫn (cm) a: khoảng cách giữa các pha (cm) m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn với dây dẫn nhiều sợi chọn m=0,87 - Chọn 3 pha đặt trên mặt phẳng ngang, khoảng cách giữa các pha là a=300(cm) Khi đó Uvq = 96% . 94 . m . r . lg = 96% . 84 . 0,87 . 1,08 . lg. = = 185,15 (KV) Þ Uvq = 185,15 (KV) Kết luận điều kiện kiểm tra vầng quang thỏa mãn 3. Kiểm tra ổn định nhiệt: - Điều kiện kiểm tra Schọn < Smin = Với: C là hệ số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn CAl = 88 (A2.S/mm2) + Schọn: là tiết diện của thanh dẫn cần kiểm tra ổn định nhiệt + Smin: là tiết diện nhỏ nhất mà thanh dẫn có thể chịu đựng được khi thanh dẫn xảy ra ngắn mạch Smin = . 103 = 33,5 (mm3) ® Schọn = 240 mm2 > Smin = 33,5 (mm2) Kết luận: điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt thỏa mãn 5.3.2. Chọn thanh dẫn từ cao áp máy biến áp liên lạc lên thanh góp 110KV a. Chọn tiết diện: - Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện: Icp ≥ Ilvcb = 0,265 (KA) = 265 (A) Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC - 240/32 có Icp = 610 (A) bán kính r = 1,08 (cm) b. Kiểm tra điều kiện vầng quang: - Điều kiện kiểm tra: Uvq ≥ UđmHT = 110 (KVA) Uvq = 84 . m . r . lg (KV) Þ Uvq= 96% . 84 . m . r . lg= 96% . 84 . 0,87 . 1,08 .lg =185,15(KV) Þ Uvq = 185,15 (KV) > UđmHT = 110 (KV) Kết luận: Điều kiện kiểm tra vầng quang thỏa mãn c. Kiểm tra ổn định nhiệt: - Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Smin = . 103 = 43,9(mm2) ® Schọn = 240 (mm2) > Smin = 43,9 (mm2) Kết luận: chọn điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt thỏa mãn. 5.3.3. Chọn dây dẫn phụ tải cấp điện áp cao 110 (KV) a. Chọn tiết diện : - Tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế. Skt = Với: Ibt: là dòng điện làm việc bình thường chạy qua dây dẫn. Jkt: là mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào Tmax Tmax = . td = . [80 . 14 + 100 . 10] = 7738 (h) - Tra TLTK I, chọn Jkt = 1,0 (A/mm2) Þ Skt = = 216 (mm2) Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC – 240/32 có Icp = 610 (A) bán kính r = 1,08 (cm) b. Kiểm tra điều kiện vầng quang: - Điều kiện kiểm tra Uvq ≥ UđmHT = 110 (KV) Uvq = 84 . m . r . lg (KV) - Chọn 3 pha bố trí trên 3 đỉnh của tam giác đều có cạnh a = 5 (m) = 500 (cm) Khi đó: Uvq = 84 . m . r . lg = 84 . 0,87 . 1,08 . lg = 210,38 (KV) Þ Uvq = 210,38 (KV) > UđmHT = 110 (KV) Kết luận: điều kiện kiểm tra vầng quang thỏa mãn. c. Kiểm tra ổn định nhiệt: - Điều kiện kiểm tra Schọn ≥ Smin = ® Smin = . 103 = 43,9 (mm2) ® Schọn = 240 (mm2) > Smin = 43,9 (mm2) Kết luận: Điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt thỏa mãn. 5.3.4. Chọn sứ cho mạch 110 (KV): - Chọn sứ theo điều kiện quá điện áp nội bộ, số lượng bát sứ trong 1 chuỗi được chọn theo điều kiện: n ≥ Với: K: là hệ số xét đến khả năng phát sinh quá áp nội bộ khi trị số điện áp nguồn tăng cao. Thông thường chọn: K = 1,1 Etr: là cường độ trường phóng điện mặt ngoài trung bình H: là chiều cao của 1 bát sứ Tra TLTK 2, chọn sứ loại P-4,5 có Etr = 2,15 (KV/cm); H= 17(cm); D=27(cm) ở cấp điện áp 100 (KV) có Uqanb = 3,2Uf ® Uqanb = 3,2 . Uf = 3,2 . = 203,22 (KV) ® n = = 6,11 ® Chọn n = 7 - Cách điện của chuỗi sứ phải có trị số phóng điện ướt cao hơn quá mức điện áp tính toán. Utr ≥ Utt = K . Uqanb Với: Utr = n . Etr . H = 7 . 2,15 . 17 = 255,85 (KV) Utt = K . Uqanb = 1,1 . 203,22 = 233,54 (KV) ® Utr > Utt ® thỏa - Đối với chuỗi sứ ở các néo do cách điện phải làm việc dưới tải trong cơ giới nên phải tăng thêm 1 bát sứ. n = 7 + 1 = 8 (bát sứ) Vậy chọn loại sứ P - 4,5 có 8 bát sứ trong 1 chuỗi 5.3.5. Chọn thanh dẫn từ cao áp máy biến áp nối bộ lên thanh góp 110 (KV) a. Chọn tiết diện: - Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện: Icp ≥ Ilvcb = 0,3444 (KA) = 344,4 (A) - Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC - 240/32 có Icp = 610 (A) bán kính r = 1,08 (cm) b. Kiểm tra điều kiện vầng quang: - Điều kiện kiểm tra: Uvq ≥ UđmHT = 110 (KVA) Trong đó: Uvq : là điện áp tới hạn có thể phát sinh vầng quang và được xác định Uvq = 84 . m . r . lg (KV) Với: r: là bán kính của dây dẫn (cm) a: khoảng cách giữa các pha m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, với dây dẫn nhiều sợi chọn m=0,87 - Chọn 3 pha đặt trên cùng một mặt phẳng ngang, khoảng cách giữa các pha là a = 300 (cm) Khi đó: Uvq: nhỏ nhất là pha giữa Þ Uvq = 96% . 84 . m . r . lg = = 96% . 84 . 0,87 . 1,08 .lg = 184,87 (KV) Þ Uvq = 184,87 (KV) > UđmHT = 110 (KV) Kết luận: Điều kiện kiểm tra vầng quang thỏa mãn c. Kiểm tra ổn định nhiệt: - Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Smin = . 103 = 33,5 (mm2) ® Schọn = 240 (mm2) > Smin = 33,5 (mm2) Kết luận: điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt thỏa mãn. B. Các mạch phía trung áp 35 (KV) 5.3.6. Thanh góp 35 (KV): a. Chọn tiết diện: - Tiết diện thanh góp được chọn theo điều kiện: Icp ³ Ilvcb = 1,32 (KA) = 1320 (A) - Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC -600/72 có Icp = 1500 (A) bán kính r = 1,66 (cm) b. Kiểm tra ổn định nhiệt: - Điều kiện kiểm tra Schọn < Smin = ® Smin = . 103 = 95,08 (mm3) ® Schọn = 600 mm2 > Smin = 95,08 (mm2) Kết luận: điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt thỏa mãn c. Kiểm tra điều kiện vầng quang: - Với cấp điện áp £ 35(KV) có Uvq lớn hơn nhiều so với UđmHT nên không cần kiểm tra. 5.3.7. Chọn dây dẫn cho phụ tải cấp điện áp trung 35(KV) a. Chọn tiết diện: - Tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Skt = Với: Ibt: là dòng điện làm việc bình thường chạy qua dây dẫn. Jkt: là mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax và được xác định như sau: Tmax = . td = . [80 . 12 + 90 . 4 + 100 . 8] = 7738 (h) - Tra TLTK I, chọn Jkt = 1,0 (A/mm2) Þ Skt = = 145 (mm2) Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC - 185/24 có Icp = 510 (A) bán kính r = 0,945 (cm) b. Kiểm tra phát nóng lúc làm việc cưỡng bức: - Điều kiện kiểm tra: Icp ≥ Ilvcb = 300 (A) ® Icp = 510 > Ilvcb = 300 (A) Kết luận: dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng lúc làm việc cưỡng bức 5.3.8. Chọn sứ treo cho mạch 35 (KV) - Chọn sứ theo điều kiện quá áp nội bộ - Số lượng bát sứ trong 1 chuỗi được chọn theo điều kiện. n ≥ Với: K: là hệ số xét đến khả năng phát sinh quá áp nội bộ khi trị số điện áp nguồn tăng cao. Thông thường chọn K = 1,1 + Etr : là cường độ điện trường phóng điện mặt ngoài trung bình + H: là chiều cao 1 bát sứ Tra TLTK 2 chọn sứ loại P - 45 có Etr = 2,15 (KV,cm); H =17(cm); D=27(cm) ở cấp điện áp 100 (KV) có Uqanb = 4,2 Uf ® Uqanb = 4,2 . Uf = 4,2 . = 84,87 (KV) ® n ≥ = 2,54 chọn n= 3 - cách điện của chuỗi sứ phải có trị số phóng điện ướt cao hơn quá mức điện áp tính toán : Utr ≥ Utt = k. Uqanb Với: Utr = n . Etr . H = 3 . 2,15 . 17 = 109,65 (KV) - Utr = 109,65 (KV) > Utt = K . Uqanb = 1,1 . 84,87 = 93,36 (KV) ® thỏa mãn - Đối với chuỗi sứ cách điện ở các néo do phải làm việc dưới tải trọng cơ giới nên phải tăng thêm 1 bát sứ n = 3 + 1 = 4 bát sứ Vậy chọn sứ loại P - 4,5 có 4 bát sứ trong 1 chuỗi C. CÁC MẠCH PHÍA HẠ ÁP 10,5 (KV) 5.3.9. Thanh góp 10,5 (KV) a. Chọn tiết diện: - Tiết diện của thanh góp được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: Icp ≥ Ilvcb - Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua thanh góp được xác định trong trường hợp một máy biến áp nghỉ và máy biến áp còn lại với khả năng quá tải và phụ tải phân đoạn đó cực đại Scbức = Kqtsc . SđmB2 . SpđIIImax + StdIII - SF3 = 1,4 . 80 + 18,823 + 0,07 . 62,5 - 62,5 = 72,522 (MVA) Icb = = 3,987 (KA) = 3987 (A) - Chọn thanh dẫn cứng bằng nhôm, tiết diện hình máng có sơn với các thông số như bảng sau: Kích thước (mm) Tiết diện một cực (mm2) Mômen trở kháng (cm3) Mômen quán tính (cm4) Dòng điện cho phép cả 2 thanh (A) h b c r Một thanh Hai thanh WYo-Yo Một thanh Hai thanh JYo-Yo WX-X WY-Y JX-X JY-Y 125 55 6,5 10 1370 50 9,5 100 290,3 36,7 625 4640 b. Kiểm tra ổn định nhiệt của thanh dẫn khi ngắn mạch: - Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = ® Smin = . 103 = 102 (mm2) ® Schọn = 2 . 1370 = 2740 (mm2) > Smin = 102 (mm2) c. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn khi ngắn mạch: c.1. Kiểm tra ổn định động bằng phương pháp đơn giản hóa: Theo phương pháp này, ta coi mỗi nhịp thanh dẫn (phần thanh dẫn giữa 2 sứ gần nhất) có chiều dài l1 là một dầm tĩnh, khi ngắn mạch thanh dẫn chịu tác dụng của một lực không đổi F1 và bằng lực cực đại khi ngắn mạch 3 pha tính với pha giữa, mỗi thanh dẫn hình máng gồm 2 thành phần hình chữ U ghép lại với nhau, nên ứng suất thanh dẫn gồm 2 phần d1 và d2. Ta có: dtt = d1 + S2 Trong đó: d1: là ứng suất do dòng điện giữa các pha tác động với nhau sinh ra. d2: là ứng suất do dòng điện trong 2 thanh dẫn cùng pha tác động với nhau sinh ra. - Xác định d1: F1 = 1,8 . 10-2 . . i (KG) Trong đó: i: là dòng điện xung kích khi ngắn mạch 3 pha (tại điểm N8 )(KA) a: là khoảng cách giữa các thanh dẫn, chọn a = 50 (cm) l1: là chiều dài một nhịp thanh dẫn, chọn l1 = 150 (cm) Þ F1 = 1,8 . 10-2 . . 63,1482 = 215,33 (KG) - Mômen chống uốn tác dụng lên thanh dẫn khi số nhịp lớn hơn 2: M1 = = 3230,01 (KG.cm) - Ứng suất tính toán trong vật liệu thanh dẫn dưới tác dụng của M1: d1 = = 32,3 (KG/cm2) - Xác định δ2 : Lực tác động trên một đơn vị chiều dài của thanh dẫn (1cm) F2 = 0,51 . 10-2 . . i = 0,51 . 63,1482 . . 10-2 = 1,627 (KG/cm) Để giảm ứng suất trên thanh dẫn người ta đặt các miếng đệm cách nhau một khoảng l2 trong khoảng giữa 2 sứ liền nhau của một pha. Lức tác động lên đoạn thanh dẫn giữa 2 miếng liên tiếp có chiều dài l2: F2 = f2 l2 Mômen uốn tác động lên thanh dẫn: M2 = (KGcm) Mômen chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn: W2 = Wy-y = 9,5 Ứng suất trong vật liệu thanh dẫn do f2 sinh ra: d2 = (KG/cm2) - Điều kiện ổn định động của thanh dẫn là: dtt = d1 + d2 £ dcp Trong đó: dcp: là ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn đối với nhôm: dcp = 700 (KG/cm2) Þ d2 £ dcp - d1 Þ < dcp - d1 Þ l2 £ = l2max Þ l2max = = 216,3 (cm) l2max = 216,7 (cm) > l1 = 150 (cm) Vậy ta không cần đặt thêm miếng đệm vào giữa 2 sứ mà vẫn đảm bảo điều kiện ổn định động. Kết luận: đối chiếu l1 và l2max nhận thấy rằng giữa 2 sứ liền nhau không cần đặt thêm miếng đệm để đảm bảo ổn định động. c.2. Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động: - Theo điều kiện này, tần số dao động riêng của thanh dẫn phải nằm ngoài giá trị cộng hưởng (khác với tần số ω và 2ω trong phạm vi ±10%) - Cụ thể đối với dòng điện tần số 50HZ thì tần số dao động riêng phải nằm ngoài giới hạn (45 ¸ 55)HZ và (90¸110)HZ - Tần số dao động riêng của thanh dẫn: fr = Trong đó: E: là môđun đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, với thanh dẫn bằng nhôm EAi = 0,65 . 106 (KG/cm2) l: là độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ đỡ J: mômen quán tính của tiết diện thanh dẫn với trục thẳng góc với phương uốn J = Jyo-yo = 625 (cm4) g: khối lượng riêng của vật liệu thanh dẫn gAl = 2,74 (g/cm2) S: là tiết diện ngang thanh dẫn (cm2) Þ fr = = 368,05 (HZ) Giá trị này nằm ngoài khoảng (45¸55) HZ và (90¸110)HZ. Vậy thanh dẫn đảm bảo ổn định động khi có xét đến dao động thanh góp. 5.3.10. Chọn sứ đỡ cho thanh góp 10,5 (KV): - Vị trí đặt sứ: sứ đỡ đặt trong nhà - Điện áp: Uđmsứ ≥ UđmHT = 10,5 (KV) Vậy chọn sứ loại 0FP-10-750Y3 có các thông số: Uđm = 10,5 (KV); H = 124 (mm); Fph = 750 (KG) * Kiểm tra ổn định động: - Điều kiện kiểm tra: F'tt £ Fcp = 0,6 Fph Trong đó: F'tt: lực tác dụng tính toán khi qui đổi về đầu sứ và được xác định như sau F'tt = Ftt . = Ftt . H H' F'tt Ftt Với: Ftt = 225,6 (KG) đã tính ở trên H: chiều cao sứ H = 124 (mm) h: chiều cao thanh góp h = 125 (mm) Þ F'tt = 225,6 . = 339,31 (KG) Fcp = 0,6 . Fph = 0,6 . 750 = 450 (KG) Þ Fcp = 450 (KG) > F'tt = 339,31 (KG) Kết luận:sứ đỡ cho thanh góp đảm bảo ổn định động 5.3.11. Chọn thanh dẫn từ hạ áp máy biến áp liên lạc lên thanh góp 10,5KV: Ta chọn đoạn trong nhà bằng thanh dẫn cứng, đoạn ngoài trời bằng thanh dẫn mềm. 1. Chọn dây dẫn mềm cho phần đặt ngoài trời (từ tường gian máy đến máy biến áp) a. Chọn tiết diện: - Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện: n . Icp ≥ Ilvcb = 6158 (A) Trong đó: n: là số sợi trong một bó Icp: là dòng điện cho phép trong một sợi - Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC-600/72 có: Icp = 1050 (A) Þ n ≥ = 5,86 Vậy chọn số sợi trong một bó n = 6 sợi b. Kiểm tra ổn định nhiệt - Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Ta có: Smin = = 215,9 (mm2) ® Schọn = 600 (mm2) > Smin = 215,9 (mm2) Kết luận: dây dẫn đã chọn đảm bảo ổn định nhiệt khi ngắn mạch 2. Chọn thanh dẫn cứng cho phần đặt trong nhà a. Chọn tiết diện: - Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện: Icp ≥ Ilvcb = 6158 (A) - Chọn thanh dẫn cứng bằng nhôm, tiết diện hình máng có sơn với các thông số như bảng sau: Kích thước (mm) Tiết diện một cực (mm2) Mômen trở kháng (cm3) Mômen quán tính (cm4) Dòng điện cho phép cả 2 thanh (A) h b c r Một thanh Hai thanh WYo-Yo Một thanh Hai thanh JYo-Yo WX-X WY-Y JX-X JY-Y 175 80 8 12 2440 122 25 250 1070 114 2190 6430 b. Kiểm tra ổn định nhiệt của thanh dẫn khi ngắn mạch: - Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Ta có: Smin = . 103 = 213,7 (mm2) Kết luận: thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch c. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn khi ngắn mạch: c.1. Phương pháp đơn giản hóa: - Điều kiện kiểm tra: Ứng suất của vật liệu thanh dẫn không được lớn hơn ứng suất cho phép. dcp ≥ dtt = d1 + d2 - Xác định d1: Ta có: F1 = 1,8 . 10-2 . . i (KG) Với: i = 128,748 (KA); a = 50 (cm); l = 150 (cm) Þ F1 = 1,8 . 10-2 . . 128,7482 = 895,1 (KG) - Mômen uốn tác dụng lên chiều dài thanh dẫn: M1 = =13426,6(KG/cm) Ứng suất trong thanh dẫn dưới tác dụng của mômen chống uốn M1: d1 = = 53,7064 (KG/cm2) - Xác định d2: Lực tác động trên một đơn vị chiều dài của thanh dẫn (1cm) f2 = 0,51 . 10-2 . . i = 0,51 . 128,7482 . . 10-2 = 4,83 (KG/cm) Lực tác động lên đoạn thanh dẫn giữa 2 miếng đệm liên tiếp có chiều dài l2: F2 = f2 . l2 + Mômen uốn tác dụng lên thanh dẫn: M2 = = (KG/cm) + Mômen chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn: W2 = WY-Y = 25 (cm3) Ứng suất trong vật liệu thanh dẫn do f2 sinh ra: d2 = (KG/cm2) Điều kiện ổn định động của thanh dẫn dtt = d1 + d2 £ dcp Þ d2 £ dcp - d1 Þ £ dcp - d1 Þ l2 £ = l2max Þ l2max = = 200,356 (cm) l2max = 196,675 cm > l1 = 150 cm, nên ta không cần đặt thâm miếng đệm vào giữa 2 sứ mà vẫn đảm bảo điều kiện ổn định động. c.2. Kiểm tra điều kiện ổn định động có xét đến dao động: Fr = = 516,25 (Hz) Giá trị này nằm ngoài khoảng (45¸55) Hz và (90¸110) Hz ® Đảm bảo c.3. Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn: - Vị trí đặt sứ: sứ đỡ trong nhà - Điện áp: Uđmsứ > Uđmmạng = 10,5 (KV) Vậy chọn sứ loại: 0F-10-3000YT3 có các thông số: Uđm = 10KV H = 154 (mm); Fph = 3000 (KG) * Kiểm tra ổn định động của sứ: Điều kiện kiểm tra: F'tt < Fcp = 0,6 Fph Trong đó: F'tt: lực tác dụng tính toán khi qui đổi về đầu sứ và được xác định như sau: F'tt = Ftt . Với: Ftt = 905,968 (KG) đã tính ở trên H: chiều cao sứ H = 154 (mm) h: chiều cao thanh góp h = 175 (mm) Þ F'tt = 905,968 . = 1420,7 (KG) Fcp = 0,6.Fph = 0,6 . 3000 = 1800 (KG) ® Fcp = 1800 (KG) > F'tt = 1420,7 (KG) Kết luận: sứ đỡ cho thanh dẫn đảm bảo ổn định động 5.3.12. Chọn thanh dẫn từ đầu cực mp lên thanh góp 10,5(KV): a. Chọn tiết diện: - Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện: Icp ≥ Ilvcb = 3610 (A) - Chọn thanh dẫn cứng bằng nhôm, tiết diện hình máng có sơn với các thông số như bảng sau: Kích thước (mm) Tiết diện một cực (mm2) Mômen trở kháng (cm3) Mômen quán tính (cm4) Dòng điện cho phép cả 2 thanh (A) h b c r Một thanh Hai thanh WYo-Yo Một thanh Hai thanh JYo-Yo WX-X WY-Y JX-X JY-Y 125 55 6,5 10 1370 50 9,5 100 290,3 36,7 625 4640 b. Kiểm tra ổn định nhiệt của thanh dẫn khi ngắn mạch: - Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Ta có: Smin = . 103 = 209,374 (mm2) Kết luận: thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch c. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn khi ngắn mạch: c.1. Phương pháp đơn giản hóa: dtt = d1 + d2 (KG/cm2) - Xác định d1: Lực điện động giữa các pha sinh ra: F1 = 1,8 . 10-2 . . i (KG) Với: i = 120,22 (KA); a = 50 (cm); l = 150 (cm) Þ F1 = 1,8 . 10-2 . . 120,222 = 780,45 (KG) - Mômen uốn tác dụng lên chiều dài thanh dẫn khi số nhịp lớn hơn2: M1 = = 11706,8 (KGcm) -Mô men chống uốn của thanh dẫn : W1=WY0-Y0=100 Ứng suất trong thanh dẫn dưới tác dụng của mômen chống uốn M1: d1 = = 117,068 (KG/cm2) - Xác định d2: Lực tác động trên một đơn vị chiều dài của thanh dẫn (1cm) f2 = 0,51 . 10-2 . . i = 0,51 . 120,222 . . 10-2 =5,89 (KG/cm) Lực tác động lên đoạn thanh dẫn giữa 2 miếng đệm liên tiếp có chiều dài l2: F2 = f2 . l2 + Mômen uốn tác dụng lên thanh dẫn: M2 = = (KG/cm) + Mômen chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn: W2 = WY-Y = 9,5 (cm3) Ứng suất trong vật liệu thanh dẫn do f2 sinh ra: d2 = (KG/cm2) Điều kiện ổn định động của thanh dẫn dtt = d1 + d2 £ dcp Þ d2 £ dcp - d1 Þ £ dcp - d1 Þ l2 £ = l2max Þ l2max = = 106,22 (cm) Đối chiếu l1 với l2max nhận thấy rằng giữa 2 sứ liền nhau cần đặt thêm miếng đệm để đảm bảo ổn định động. Số miếng đệm cần đặt trong 1 nhịp thanh dẫn. n = - 1 = 0,41 Như vậy giữa 2 sứ đỡ gần nhau cần đặt thêm 1 miếng đệm. c.2. Kiểm tra điều kiện ổn định động có xét đến dao động: fr = = 368,05 (Hz) Giá trị này nằm ngoài khoảng (45¸55) Hz và (90¸110) Hz. Vậy thanh dẫn đảm bảo ổn định động khi có xét đến dao động thanh góp. d. Chọn sứ xuyên: Với sứ xuyên khi chọn ta dựa vào các điều kiện: - Điện áp Uđmsứ ≥ Umạng - Dòng điện Iđmsứ ≥ Ilvcb Ta có: Umạng = 10,5 (KV) I = 6,158 (KA) I = 3,61 (KA) Vậy ta chọn sứ xuyên loại TA - 10 Có Uđmd = 10,5 (KV); Iđmd = 8000 (A); Fph = 6000 (KG) 5.4. Chọn cáp cho đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát: - Ở đây chỉ cần chọn một phần cáp từ thanh góp cấp điện áp máy phát ra đến ngoài gian máy (chiều dài 0,2Km) - Theo kết cấu của cáp chọn cáp đồng 3 lõi cách điện bằng giấy tẩm dầu, đặt trong hầm cáp. - Điện áp định mức: Uđmc ≥ UđmHT = 10,5 (KV) - Tiết diện cáp chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt: Skt = Với: Ibt: là dòng điện làm việc bình thường chạy qua dây dẫn Jkt: mật độ dòng điện kinh tế Jkt phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax Và xác định được như sau: Tmax = ® Tmax = . [80 . 10 + 90 . 6 + 100 . 8] = 7811 (h) - Tra TLTK I chọn Jkt = 2,0 (A/mm2) 5.4.1. Chọn cáp cho đường dây đơn: a. Chọn tiết diện: Ta có: Ibt = = 129,37 (A) Skt = = 64,69 (mm2) Chọn loại cáp bằng đồng 3 lõi cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy có các thông số sau: S = 120 mm2; Icp = 310 (A); Uđm = 10 (KV) b. Kiểm tra điều kiện phát nóng: Icp = 310 (A); Ilvcb = Ibt = 129,37 (A) Đảm bảo điều kiện phát nóng 5.4.2. Chọn cáp cho đường dây kép a. Chọn tiết diện: Ta có: Ibt = . = 129,37 (A) Icb = 2 . Ibt = 258,45 (A) Jkt = 2 (A/mm2) Þ Skiểm tra = = 64,69 (mm2) Chọn 3 sợi cáp đồng 3 lõi đặt cách nhau 200mm. Có các thông số như sau cho mỗi sợi S = 50 mm2; Icp = 180 (A); Uđm = 10 (KV) b. Kiểm tra điều kiện phát nóng: + Khi làm việc bình thường: Icp = 3 . 180 (A) = 540 (A) > Ibt = 129,37 (A) + Khi làm việc cưỡng bức: Icb = 3 . 180 = 540 (A) > Icb = 258,45 (A) Cáp đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng khi làm việc bình thường cũng như khi làm việc cưỡng bức c. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Kiểm tra ở phần chọn kháng điện đường dây 5.5. Chọn dây dẫn cho đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát chọn dây nhôm lõi thép theo mật độ dòng điện kinh tế. Skt = Jkt: là mật độ dòng điện kinh tế Với: Tmax = 7811 (h). Tra TLTK I. Ta có: Jkt = 1,0 (A/mm2) 5.5.1. Đường dây đơn: a. Ta có: Ibt = = 129,37 (A) ® Skt = = 129,37 (mm2) - Tra TLTK I, chọn dây dẫn mềm loại AC-185/24 có Icp = 510 (A) b. Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc bình thường, sự cố: - Điều kiện kiểm tra: Icp = 510 (A) > Ilvcb = Ibt = 129,37 (A) Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng lúc bình thường, cũng như sự cố 5.5.2. Đường dây kép: a. Ta có: Ibt = = 129,37 (A) ® Skt = = 129,37 (mm2) Tra TLTK I, chọn dây dẫn mềm loại AC-185/24 có Icp = 510 (A) b. Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc làm việc cưỡng bức: Điều kiện kiểm tra: Icp ≥ Icb Icb = 2 . Ibt = 2 . 161,72 = 258,54 (A) < Icp = 510 (A) Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo về điều kiện phát nóng. c. Kiểm tra ổn định nhiệt của dây dẫn khi ngắn mạch (Kiểm tra sau khi chọn kháng điện đường dây) 5.6. CHỌN KHÁNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY: Sơ đồ phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát Bảng phân bố phụ tải qua kháng điện lúc bình thường và sự cố: Tình trạng làm việc Phụ tải (MVA) K1 K2 K3 Nh11 Nh12 Nh21 Nh22 Nh31 Nh32 Bình thường 8,823 8,823 11,7647 11,7647 8,823 8,823 Khi sự cố PĐI 0 0 20,588 11,7647 8,823 8,823 Khi sự cố PĐII 8,823 17,647 0 0 17,647 8,823 Khi sự cố PĐIII 8,823 8,823 11,7647 20,588 0 0 Công suất chảy qua các nhánh được tính như sau: - Lúc bình thường: Sbt = - Lúc sự cố: (Xét đến sự cố thanh góp) Vì đường dây kép được lấy từ 2 phân đoạn khác nhau nên lúc sự cố xem như được chuyển qua cho kháng còn lại Ssc = Tính dòng điện qua kháng (qua các nhánh) IbtK11 = IbtK31 = IbtK12 = IbtK32 = = = 0,485 (KA) IcbK12 = IcbK31 = = 0,97 (KA) Với kháng K2: IbtK21 = IbtK22 = = = 0,647 (KA) IcbK21 = IcbK22 = = 1,132 (KA) Tra TLTK I ta chọn các kháng điện như sau: Dùng kháng điện kép loại PbAC-10-2 ´ 1500 b. Xác định XK% của kháng điện đã chọn: Theo yêu cầu và mục đích của việc chọn kháng điện là để hạ thấp dòng ngắn mạch đến mức có thể đặt các máy cắt ở các trạm địa phương có Iđmc = 20 (KA) và thời gian cắt t = 1 (sec) và cáp của lưới điện có tiết diện như đã chọn là S= 120(mm2). Nghĩa là dòng ngắn mạch cho phép tại trạm địa phương phải thỏa mãn I"N £ min {Icđm, Inhc} Trong đó: Icđm = 20 (KA) Inhc: là dòng ổn định nhiệt của cáp và được xác định. Xác định : Inhc = (A). Với d: là tiết diện của cáp (mm2) S = 120 (mm2) C: là hệ số với CCu = 141 (A2/sec) ® Inhc = = 16,920 (KA) Chọn XK% sao cho I"N £ 16,92 (KA) Trong phần tính toán ngắn mạch ta đã chọn Ucb = Utb Scb = 100 (MW) Icb = 5,498 (KA) Ta có điện kháng tính toán của hệ thống là: XHT = = 0,0808 Điện kháng từ nguồn đến điểm ngắn mạch sau kháng: XS = = = 0,325 Vậy điện kháng của kháng điện là: XK = XS - XH = 0,325 - 0,0808= 0,2442 ® XK% = XK . . 100 = 0,2442. . 100 = 6,66% Ta chọn: XK% = 10% Vậy ta chọn các kháng điện K1, K2, K3 có các thông số sau: Loại kháng Uđm (KV) Iđm (A) Hệ số liên hệ K DP1 pha (KW) iôđđ PbAC-10-2´1500-10 10 1500 0,41 29,1 34 - Kiểm tra dòng ngắn mạch tại địa phương: Ta có: XK = = 0,3665 Vậy dòng ngắn mạch tại N10 là: I = = 12,292 (KA) Ta thấy: I < Icđm = 20 (KA) I < Inhc = 16,92 (KA) Kết luận: kháng điện đã chọn đảm bảo yêu cầu - Kiểm tra tổn thất điện áp trên kháng: + Lúc bình thường Với: K1, K3 DU% = . XK% . sinj = . 10 .0,526 = 1% DU% < DUcp% = 2% Þ Đạt Với: K2 DU% = . XK% . sinj = . 10 . 0,526 = 1,34% DU% < DUcp% = 2% Þ Đạt + Lúc cưỡng bức: DU% £ DU% = 5% DU% = XK% . . sinj -Với: K1, K3 DU% = 10% . . 0,526 = 2,7% < DU% Þ Đạt -Với: K2 DU% = 10% . . 0,526 = 3,04% < DU% Þ Đạt - Kiểm tra ổn định nhiệt Vì kháng điện đã chọn có Iđm > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt - Kiểm tra điều kiện tạo điện áp dư trên thanh góp khi ngắn mạch sau kháng: DUdư% = ≥ U% = (60 ¸ 75)% Þ DUdư% = 10% . = 80,95% > DU% Vậy kháng điện đã chọn thỏa mãn điều kiện - kiểm tra ổn định động iXK £ iôđđ Với: iXK = . KXK . I = . 1,8 . 12,142 = 30,9 (KA) iôđđ = 34 (KA) > iXK = 30,9 (KA) Kết luận: kháng điện đã chọn đảm bảo ổn định động khi ngắn mạch c. Kiểm tra ổn định nhiệt cho cáp đường dây c.1. Đường dây đơn: a. Phần cáp: - Chọn cáp cho đường dây đơn của phụ tải cấp điện áp máy phát có chiều dài 0,2 (Km) - Điện kháng của cáp: Xc =. xc .l . với n là số sợi cáp song song với cáp đồng có d=120mm2; có Xo = 0,081 (W/km) ® Xc = . xo . l . = 0,081 . 0,2 . = 0,0147 (W/km) - Dòng điện ngắn mạch tại cuối đoạn cáp: I = = 11,9 (KA) Xung nhiệt tính toán của cáp: BNtt = (I)2 . (tc + TKCK) = 11,92 .(1+0,05) = 145,21 (KA2.sec) Tiết diện nhỏ nhất mà cáp có thể chịu đựng được khi cáp xảy ra ngắn mạch Smin . 103 = 85,46 (mm2) Ta thấy: Schọn = 120 (mm2) > Smin Vậy cáp đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt b. Phần đường dây: - Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Smin = = 136,9 (mm2) ® Schọn = 185 mm2 > Smin = 136,9 mm2 ® Đạt c.2. Đường dây kép a. Phần cáp: XC = . xo . l . = . 0,09 . 0,2 . = 0,0054 (W/km) - Dòng điện ngắn mạch tại cuối đoạn cao áp: I"N = = 12 (KA) Xung nhiệt tính toán của cáp: BNtt = (I)2 . (tc + TKCK) = 122 .(1+0,05) = 151,2 (KA2.sec) Tiết diện nhỏ nhất mà cáp có thể chịu đựng được khi cáp xảy ra ngắn mạch Smin . 103 = 87,2 (mm2) Ta thấy: Schọn = 3 . 50 = 150 (mm2) > 87,5 (mm2) ® đạt b. Phần đường dây - Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Smin = = 139,73 (mm2) ® Schọn = 185 mm2 > Smin = 139,73 mm2 5.7. Chọn cuộn dập hồ quang: I. Trong mạng điện (6 - 10) KV có dự trữ cách điện lớn nên quá điện áp do hồ quang cháy chập chờn không nguy hiểm. Tuy vậy cũng không được để trung tính cách điện đối với đất khi dòng điện dung Ic > (20 ¸ 30)A + Đối với mạng (15¸20)KV: Ic không được lớn hơn 15A + Đối với mạng 35 KV: Ic không được lớn hơn 10A 1. Tính dòng điện điện dung khi có 1 pha chạm đất trong mạng điện áp máy phát. - Theo công thức kinh nghiệm, dòng Ic được xác định gần đúng như sau: Ic = đối với đường dây trên không Ic = đối với đường dây cáp Trong đó: Ud: là điện áp dây của mạng (KV) LS: là tổng chiều dài các đường dây nối vào cấp điện áp đang xét (Km) - Đối với đường dây ở phụ tải địa phương 8 đường dây kép công suất 4 MW ´ 10 Km 9 đường dây đơn công suất 2 MW ´ 8 Km Trong đó mỗi mạch đường dây có thêm 200(m) đầu tiên là cáp ® Lcáp = 20 . 0,2 = 4(Km) Tổng chiều dài đường dây LS = 8. 2 . 10 + 9 . 8 = 232 (Km) Tổng chiều dài đường dây trên không: LK = LS - Lcáp = 232 - 4 = 228 (Km) Dòng điện dung dẫn của đường dây trên không: I = 6,84 (A) Dòng điện dung dẫn của cáp: I = = = 4,2 (A) Vậy dòng điện dung dẫn tại chỗ chạm đất: IC = I + I = 5684 + 4,2 = 11,04 (A) ® IC = 11,04 (A) < Icp = 30 (A) Kết luận: vì Ic < Icp nên không cần đặt cuộn dập hồ quang cho trung tính của lưới điện cấp điện áp máy phát. 2. Tính dòng điện điện dung khi có 1 pha chạm đất trong mạng trung áp - Tổng chiều dài đường dây tải điện của mạng này LS = 2 . 2. 30 = 120 (Km) Do đó: ICK = = 12 (A) ® ICK = 12 (A) > Icp = 10(A) Kết luận: Vì Ic>Icp do vậy cần đặt cuộn dập hồ quang vào trung tính của mạng này + Công suất của CDHQ cần phải đặt là S = n . Ic . Upha Với: n: là hệ số tính đến sự phát triển của mạng chọn n = 1,25 ® S = 1,25 . 12 . = 303,1 (KVA) Tra TLTK I, chọn được cuộn dập hồ quang loại 3POM-550/35 nối vào trung tính của MBA có các thông số sau: Loại Điện áp mạng điện (KV) Dòng điện ứng với các vị trí chuyển mạch Công suất (KVA) I II III IV V 3POM-550/35 35 12,5 14,5 17,1 20,6 25 650 3. Chọn máy cắt và dao cách ly cho phụ tải cấp điện áp máy phát a. Chọn máy cắt: + Điều kiện chọn UđmMC ≥ Uđmmạng = 10,5 (KV) IđmMC ≥ Ilvcb Icđm > I * Đối với đường dây đơn Ibt = Icb = 129,37 (A) I = 12,142 (KA) Tra TLTK I chọn máy cắt loại BM P-10-630-20 có các thông số sau Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (A) Icđm (KA) Iođđ (KA) Inh (KA) tnh (sec) BMP-10-630-20 10 630 20 64 20 8 * Kiểm tra máy cắt đã chọn + Kiểm tra ổn định động: - Điều kiện kiểm tra: Iođđ ≥ iXKN Với: iXKN = . KXK . I = . 1,8 . 12,142 = 30,9 (KA) Iođđ = 64 (KA) > 30,9 (KA) Kết luận: Máy cắt đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động khi ngắn mạch + Kiểm tra ổn định nhiệt: BNtt = (I)2 . (tc + TKCK) ® BNtt = (12,142)2 . (1+0,05) = 154,8 (KA2.sec) BNCP = I . tnh = 202 . 8 = 3200 (KA2.sec) ® BNCP = 3200 . (KA2.sec) > BNtt = 379,2 (KA2.sec) Kết luận: máy cắt đã chọn đảm bảo ổn định nhiệt khi ngắn mạch * Đối với đường dây kép: Icb = 2 . Ibt = 2 . 129,37 = 258,74 (A) I = 12,142 (KA) Tra TLTK I, chọn máy cắt loại BM P-10-630-20 tương tự như đối với đường dây đơn b. Chọn dao cách ly: + Điều kiện chọn: - Điện áp Uđm ≥ Uđmmạng = 10,5 KV - Dòng điện IđmCL ≥ Ilvcb Dòng điện trước kháng điện đường dây bằng dòng điện ngắn mạch tại N7 I = 68,001 (KA); IXKN7 = 173,128 (KA) - Tra TLTK I, chọn được dao cách ly PBK - 10/3000 có các thông số Loại dao cách ly Uđm (KV) Iđm (A) Iođđ (KA) Inh (KA) tnh (sec) PBK-10/3000 10 3000 200 60 10 * Kiểm tra ổn định nhiệt Dao cách ly có Iđm > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt * Kiểm tra ổn định động - Điều kiện kiểm tra: Iôđđ ≥ iXKN Với: iXK = 173,128 (KA) iođđ = 200 (KA) ® iođđ > iXK Kết luận: dao cách ly đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động khi ngắn mạch 4. CHỌN MÁY BIẾN DÒNG VÀ MÁY BIẾN ÁP: Trong tính toán thiết kế chỉ chọn máy biến dòng và máy biến điện áp cho mạch máy phát. a. Chọn máy biến dòng: - Điều kiện chọn: + Theo vị trí đặt: BI đặt trong nhà + Cấp chính xác: chọn cấp chính xác 0,5 + Điện áp: UđmBI ≥ Uđmmạng = 10,5 (KV) + Dòng điện: IđmBI ≥ (Vì BI chỉ cho phép quá tải 20% so với dòng định mức) ® IđmBI ≥ = 1805 (A) Tra TLTK I, chọn được máy biến dòng loại TP-10-2000 có các thông số sau Loại Uđm (KV) IđmS (A) IđmT (A) Cấp c.xác Z2đm kođđ ildd Knh TP-10-2000 10 2000 5 0,5 0,8 165 81 70/1 + Phụ tải thứ cấp của BI: Z2đm ≥ Zdc + Zdd Bảng phân bố phụ tải của BI TT Tên dụng cụ Loại Phụ tải (MVA) Pha A Pha B Pha C 1 Ampe mét -335 0,5 0,5 0,5 2 oát mét tác dụng Д-335 0,5 - 0,5 3 oát mét phản kháng Д-335 0,5 - 0,5 4 oát mét tự ghi H-348 10 - 10 5 công tơ tác dụng И-670 2,5 - 2,5 6 Công tơ phản kháng T-672 2,5 5 2,5 Tổng cộng 16,5 5,5 10,5 Công suất các cuộn dây của các đồng hồ đo lường như bảng trên, pha A, pha C mang tải nhiều nhất S = 16,5 (MVA) Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha A (pha C) là: ZSdc = = 0,66 (W) Từ: Zdd = ZđmBI - ZSdc ZđmBI = Z2đm = 0,8 (W) là tổng trở định mức của BI ZSdc = 0,66 (W) là tổng trở các dụng cụ đo Þ Zdd = 0,8 - 0,66 = 0,14 (W) Giả sử chiều dày dẫn từ BI đến dụng cụ đo là 30 m. Chọn dây dẫn đồng hồ có r= 0,0175 (Wmm2/m) nên ta có: Zdd » rdd = r . Þ Ftt = = 3,75 (mm2) Vậy ta chọn dây dẫn đồng hồ có tiết diện F = 4 mm2 b. Kiểm tra máy biến dòng đã chọn 1. Kiểm tra ổn định động: Điều kiện: . Kôđđ . Iđm ≥ iXK Ta có: Kôđđ = 165 Þ . Kôđđ . Iđm = . 165 . 2 = 466,69 (KA) ixk = ixkN6 = 111,36 (KA) < 466,69 (KA) Vậy BI đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động 2. Kiểm tra ổn định nhiệt: Vì BI đã chọn có Iđm > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt b. Chọn máy biến điện áp: - Máy biến điện áp được chọn theo điều kiện + Điện áp: UđmB1 ≥ Uđmmạng = 10,5 (KV) + Cấp chính xác: vì BU cung cấp điện cho nguồn đo đếm nên ta chọn BU ba pha 5 trụ nối Yo-Yo-D có cấp chính xác là 0,5 + Công suất phụ tải thứ cấp BU: S2 £ S2đmBU S2 = Bảng phân bố công suất như sau: TT Tên dụng cụ Kí hiệu Công suất tiêu thụ 1 cuộn (VA) Phụ tải biến điện áp AB Phụ tải biến điện áp BC P (W) Q (MVA) P (W) Q (MVA) 1 Vôn mét -335 2 2 2 Oát mét tác dụng P-335 1,5 1,5 1,5 3 Oát mét phản kháng P-335 1,5 1,5 1,5 4 Oát mét tự ghi H-348 10 10 10 5 Tần số kế H-670 3 3 7,3 3 7,3 6 Công tơ tác dụng N-673 3 3 7,3 3 7,3 7 Công tơ phản kháng -335 3 3 Tổng cộng 21 14,6 22 14,6 Tổng công suất SPdc = 43 (W) SQdc = 29,2 (VAR) S2 = = 51,9 (VA) Tra TLTK I, chọn BU loại HTMИ-10-66 có các thông số như bảng sau Loại BU Điện áp định mức (V) Cấp chính xác Công suất định mức (VA) Sơ cấp Thứ cấp chính Thứ cấp phụ HTMИ-10-66 10000 100 100/3 0,5 120 * Chọn dây dẫn nối từ BU đến các dụng cụ đo - Dây dẫn được chọn phải thỏa mãn điều kiện + Tổn thất điện áp trên dây dẫn: DU £ DUcp = 0,5% + Để đảm bảo độ bền cơ học: tiết diện nhỏ nhất của dây dẫn phải thỏa mãn SminCu = 1,5 (mm2) SminAl = 2,5 (mm2) - Giả sử chiều dài dây dẫn nối từ BU đến các dụng cụ đo lường là: l = 50 (m) Ở đây chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện 1,5 (mm2) rCu = 0,0175 (Wmm2/m) - Điện trở của dây dẫn rdd = = 0,0175 . = 0,58 (W) - Tổn thất điện áp trên dây dẫn DU% = = 0,3% ® DU% = 0,3% £ DUcp = 0,5% Kết luận: BU đã chọn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật