›

Đồ án môn học Nhà máy điện

pdf 80 trang yendo 8842
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án môn học Nhà máy điện", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_mon_hoc_nha_may_dien.pdf

Nội dung text: Đồ án môn học Nhà máy điện

  1. Đồ án môn học Nhà máy điện
  2. LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu như ở nước ta, tính chất phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành hệ thống điện trước khi thâm nhập vào thực tế. Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học được hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần chuyên đề. Bản thuyết minh gồm: 6 chương. Các chương này trình bày toàn bộ quá trình tính toán từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế - kỹ thuật, so sánh chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A0. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Hoà và các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này.
  3. CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan trọng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. 1.1CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy công suất mỗi máy là 50 MW. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5 kV: Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau: Bảng 1.1 Thông số định mức Điện kháng tương đối Loại máy phát n S P I U KV cosϕ X”d X’d Xd v/ph MVA MW KA TBΦ-60-2 3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,195 0,282 1,606 1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
  4. 1.2.1. Cấp điện áp máy phát Ta tính theo công thức P%()t PUF ()t PUF(t) = PUF max SUF(t) = 100 cos ϕ Trong đó: P(t) : công suất tác dụng của phụ tảI ở thời điểm t Q(t): công suất phản kháng của phụ tải ở thời điểm t cosϕ : Hệ số công suất phụ tải Pmax = 10 MW ; cosϕ = 0,85 ; Uđm = 10,5 kV gồm 2 đường dây kép 3 2MW33km và 4 đường dây đơn 3 1,5 MW33km. Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải như sau: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 80 80 80 70 70 80 90 100 90 90 80 P (MW) 8 8 8 7 7 8 9 10 9 9 8 SUF(MVA) 9,41 9,41 9,41 8,24 8,24 9,41 10,59 11,76 10,59 10,59 9,41 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
  5. S(MVA) 15 11,76 10,59 10 9,41 8,42 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV) Phụ tải bên trung gồm 2 đường dây đơn Pmax = 110 MW, cosϕ = 0,87 P%(t) Công thức tính PT(t) = .PTmax 100 PT (t) ST(t) = cosϕ Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 90 90 80 80 90 90 100 90 90 80 80 P (MW) 99 99 88 88 99 99 110 99 99 88 88 SUT(MVA) 113,8 113,8 101,2 101,2 113,8 113,8 126,4 113,8 113,8 101,2 101,2 Từ đó ta có đồ thị phụ tải bên trung:
  6. S(MVA) 126,4 113,8 101,2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 1.2.3. Cấp điện áp cao (220KV) Gồm 1 đường dây đơn Pmã = 60Mw ; Cosϕ =0,89 Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 90 90 90 100 100 90 90 80 80 80 80 P (MW) 54 54 54 60 60 54 54 48 48 48 48 SUT(MVA) 60,7 60,7 60,7 67,4 67,4 60,7 60,7 54 54 54 54 S (MVA) c
  7. 67,4 60,7 60,7 54 0 8 12 16 24 t (h) 1.2.4. Phụ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm 5 máy phát có SđmF = 75MVA. Do đó công suất đặt của nhà máy là: SNM = 5 x 75 = 375 MVA P%(t) Snm(t) = .SNM 100 Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy. t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P% 80 80 80 80 90 90 100 100 90 90 80 P (MW) 240 240 240 240 270 270 300 300 270 270 240 STNM(MVA) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300
  8. S(MVA) 375 337,5 300 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) 1.2.5. Tự dùng của nhà máy điện Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% công suất định mức của toàn nhà máy. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau: α% ⎛ S (t) ⎞ ⎜ NM ⎟ Std (t) = S NM ⎜0,4 + 0,6 ⎟ 100 ⎝ S NM ⎠ Trong đó: Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t SNM : Công suất đặt của toàn nhà máy SNM(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t α : Phần trăm lượng điện tự dùng (α = 8 % ) Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 STNM(MVA) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 STD(MVA) 26,4 26,4 26,4 26,4 28,2 28,2 30 30 28,2 28,2 26,4
  9. S(MVA) 2530 28,2 26,4 0 2 4 6 8 1012141618202224t(h) 1.2.6. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống. Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua đường dây kép dài 90 km .Tổng công suất hệ thống SHT =3500MVA. Dự trữ quay của hệ thống SdtHT = 160 MVA. Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: SNM(t) = SUF(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t) + Std(t) Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là: SVHT(t) = SNM(t) - SUF(t) - ST(t) - SC(t) - Std(t) Trong đó: SNM(t): Công suất nhà máy SUF(t): Công suất phụ tải máy phát ST(t) : Công suất phụ tải trung áp SC(t) = 0 . Std(t): Công suất tự dùng Từ đó ta có bảng tính phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24
  10. SNM(t) 300 300 300 300 337,5 337,5 375 375 337,5 337,5 300 SUF(t) 9.41 9.41 9.41 8,23 8,23 9.41 10,6 11,8 10,6 10,6 9.41 ST(t) 113,8 113,8 101,2 101,2 113,8 113,8 126,4 113,8 113,8 101,2 101,2 Sc(t) 60,7 60,7 60,7 67,4 67,4 60,7 60,7 54 54 54 54 Std(t) 26,4 26,4 26,4 26,4 28,2 28,2 30 30 28,2 28,2 26,4 Sht(t) 89,7 89,7 102,3 96,8 119,9 125,4 147,3 165,4 131 143,5 109 Đồ thị công suất phát về hệ thống S(MVA) 165,4 147,3 125,4 119,4 102 89,7 96,8 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) Đồ thị phụ tải tổng hợp :
  11. S MVA 375 337,5 337,5 300 300 126,4 113,8 113,8 113,8 101,2 101,2 67,4 60,7 67,4 54 30 28,2 26,4 11,8 9,41 8,23 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 + Nhận xét chung: - phụ tảI bên trung áp cũng tương đối lớn nên có thể ghép 2 máy bên trung áp vào thanh góp 110KV - cấp điện áp cao (220 KV) và trung áp (110KV) có trung tính nối đất trực tiếp nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có loẹi hơn (vì khi nối ta sẽ giảm tổn thất và truyền tảI được công suất thừ từ bên trung sang bên cao)
  12. - khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy,phụ tải,nguồn nhiên liệu,giêng về phần điền nhà máy đều có thể phát triển thêm phụ tảI tại các cấp đặc biệt là phụ tảI đầu cực máy phát điện. - Nhà máy cung cấp cho hệ thống điện một lượng điện năng khá lớn(10,5%) nên vai trò của nhà máy trong hệ thống là rất quan trọng. 1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY. Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy 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 ở chương 1 ta có: + Phụ tải địa phương: SUFmax = 11,8(MVA) và SUFmin = 8,23 (MVA) S max 11.8 Ta có : uF =×= 100 7,86 % 2 . Sdmf 2 . 75 Vì vậy ta không cần dùng thanh góp UF + Phụ tải trung áp: STmax = 126,4 (MVA) và STmin = 101,2 (MVA) Vì vậy ta ghép 1 đến 2 bộ máy phát – MBA nếu thiếu lấy từ MBA tự ngẫu sang. + Công suất phát vào hệ thống: SHTmax = 165,4 (MVA) SHTmin = 89,7 (MVA) Từ các nhận xét trên ta vạch ra 1 số phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: - Với cấp điện áp trung là 110KV và công suất truyền tải lên hệ thống luôn bé hơn dự trữ quay của hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc loại tự ngẫu. - Có thể ghép bộ máy phát - máy biến áp vào thanh góp 110 KV vì phụ tải cực tiểu cấp này lớn hơn công suất định mức của một máy phát.
  13. - Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ như vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. Như vậy ta có thể đề xuất bốn phương án sau để lựa chọn: • Phương án 1: Phương án này phía 220KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp . Để làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu. Phía 110KV ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp. HT ST B5 B1 B2 B3 B4 F5 F1 F2 F3 F4 Phô t¶i 10kv. • Phương án 2: Phương án này hai tổ máy được nối với thanh góp 220KV qua máy biến áp liên lạc. Còn phía 110KV được ghép 3 bộ máy phát điện - máy biến áp.
  14. HT ST B1 B2 B B5 B3 4 F1 F2 F3 F4 F5 Phô t¶i 10 kv • Phương án 3: Phương án này cả ba máy phát được nối cứng để cung cấp điện cho hai máy biến áp tự ngẫu. Sơ dồ như sau: HT ST B4 B5 B1 B2 B3 F F4 F5 F1 2 F3 Phô t¶i 10kv.
  15. Nhận xét: Phương án 1 - Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo. - Công suất từ bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên 220KV được truyền trực tiếp lên hệ thống - Đầu tư cho bộ cấp điện áp cao hơn sẽ đắt tiền hơn. - Nguồn và phụ tải được bố trí cân đối tuy nhiên phải dùng đến 3 loại máy biến áp. - khi sự cố một MBA tự ngẫu thì vẫn đử công suất theo yêu cầu phụ tải trung áp. Phương án 2 - Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo. - Giảm được chủng loại MBA ,vốn đầu tư do bộ cấp điện áp 110 kv rẻ tiền hơn rất nhiều so với bộ 220 kv. - Tuy nhiên do phụ tải cực tiểu phía trung áp nhỏ hơn công suất định mức của 3 bộ máy phát – máy biến áp , nên trong những giờ đó nếu hệ thống đòi hỏi 3 bộ này phát công suất định mức thì công suất thừa truyền từ thanh góp 110 kv sang thanh góp 220 kv phải qua một lần biến áp nữa. Phương án 3 - Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo - Do ở đây các máy fát có công suất bé, công suất bên trung lại khá lớn nên phải truyền công suất từ bên cao sang gây tổn thất công suất 2 lần ,nếu ta chọn phương án này sẽ gây tổn thất công suất hai lần. -Phương án này cũng có nhiều loại MBA, mặt khác có tới 2 MBA ở bên cao nên giá thành rất đắt không kinh tế.
  16. Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta chọn phương án 1 và phương án 2 để tính toán tiếp, phân tích kỹ hơn về kỹ thuật và kinh tế nhằm chọn ra sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện được thiết kế. CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP - Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện . Tổng công suất các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện . Chọn máy biến áp trong nhà máy điện là chọn loại , số lượng , công suất định mức và hệ số biến áp. Máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất. -Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là trước tiên chọn SđmB ≥ công suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thường, sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp. Xác định công suất thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. Ta lần lượt chọn máybiến áp cho từng phương án. Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng. A. PHƯƠNG ÁN 1:
  17. HT ST B5 B1 B2 B3 B4 F5 F1 F2 F3 F4 Phô t¶i 10kv. 2.1.a. Chọn máy biến áp • Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây SđmB3 = SđmB4 = SđmB5 ≥ SđmF = 75MVA Vậy ta chọn MBA B3 và B4 là loại TPDЦH -80, với các thông số cho ở bảng dưới đây: Sđm UCđm UHđm ΔP0 ΔPN UN% MVA kV kV kW kW 80 115 10.5 70 310 10,5 Bảng1 Máy biến áp 220 kv B5 chọn loại TDЦ -80, với các thông số cho ở bảng dưới đây: Sđm UCđm UHđm ΔP0 ΔPN UN% MVA kV kV kW kW 80 230 10.5 80 320 11 Bảng 2
  18. -Các máy biến áp hai dây quấn trong sơ đồ bộ thường phát công suất tương đối ổn định và bằng phẳng. Do đó, ta không cần kiểm tra điều kiện sự cố. • Máy biến áp tự ngẫu Nhà máy có 2 cấp điện áp 110 kv và 220 kv nên khi dùng máy biến áp tự ngẫu thì hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu là : U −U 220 −110 α = Cdm Tdm = = 0,5 U Cdm 220 1 75 SđmB1 = Sđm2 ≥ × S = = 150 MVA. α dmF 0.5 Vậy ta chọn MBA loại ATDTH-160 MVA. Thông số kỹ thuật loại máy biến áp này được ghi trong bảng sau: Điện áp cuộn dây kV Sđm UN% ΔP ΔP % MVA 0 N UC UT UH C-T C-H T-H kW C-T C-H T-H 160 230 121 11 11 32 20 85 380 Bảng 3 2.2.a. Phân bố tải cho các máy biến áp + Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho các máy biến áp 2 dây quấn làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm. Vì vậy công suất tải của các máy biến áp 2 dây quấn là : Sb = SđmB – Stdmax Trong đó Stdmax là công suất tự dùng cực đại của 1 tổ máy , tính bằng 1/5 công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy: Stdmax = StdNM / 5 = 30 / 5 = 6 MVA. Vậy công suất làm việc của các máy biến áp B3 ,B4, B5 là: Sb = SđmB – Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA.
  19. + Khi phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu ta chú ý qui ước: -Đối với cuộn hạ áp, chiều truyền công suất từ máy phát vào cuộn dây là chiều dương. -Đối với phía trung và cao áp chiều dương là chiều truyền công suất từ máy biến áp đi ra. Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao,trung và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau: Phía cao: SC = (Sht +S220– Sb) / 2 Phía trung: ST = (S110 - 2Sb) / 2 Phía hạ: SH = SC + ST Ta có bảng phân bổ công suất: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 SC(MVA) 40,7 40,7 47 47,6 59,15 58,55 69,5 75,2 58 64,25 47 ST(MVA) -12,1 -12,1 -18,4 -18,4 -12,1 -12,1 -5,8 -12,1 -12,1 -18,4 -18,4 SH(MVA) 28,6 28,6 28,6 29,2 47,05 46,45 63,7 63,1 45,9 45,85 28,6 2.3.a. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp • Kiểm tra quá tải khi bình thường: Ta thấy trong khoảng thời gian từ 16-18 giờ công suất thừa max truyền từ phía hạ áp sang phía cao áp.Do đó cuộn nối tiếpn mang tải lớn nhất, tính theo công thức: Scmax = 48,2 MVA <75MVA. STmax = 22,4 MVA < Snt đm = α . SB1 đm = 0,5 . 150= 75 MVA. Do đó cuộn hạ áp có tải lớn nhất và bằng : SHmax = 70,6 MVA < S H đm = α . SB1 đm = 0,5 . 150 = 75 MVA Vậy trong chế độ bình thường các máy biến áp không bị quá tải. • Kiểm tra quá tải khi sự cố:
  20. Sự cố nguy hiểm nhất là khi S110 = ST max = 126,4MVA Khi đó ta có S220 = 60,7 MVA S10 = 10,6 MVA Ta xét các sự cố sau: a) Sự cố hỏng 1 bộ máy phát –máy biến áp bên trung áp: Kiểm tra điều kiện : 2. Kqtsc.α. SđmB1 > STmax - SđmB 3,4 2.1,4.0,5.150 > 126,4– 69 210 > 57,4 Thoả mãn. • Khi sự cố bộ máy phát- máy biến áp B3 hay B4 công suất tải qua phía trung áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là: ST = (S110max – Sb ) / 2 = (126,4 – 69) / 2 = 28,7 MVA. •Công suất tải lên phía hạ áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là: SH =S Fđm – 0,5 . S 10max – S tdmax= 75 – 0,5 . 10,6 – 6= 63,7 MVA • Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2) SC = SH – ST = 64,7 – 28,7 = 36 MVA • Phụ tải hệ thống thiếu hụt một lượng là : S thiếu = Sht +S220 - Sb - 2Sc = 147,3 + 60,7 – 69 – 2.36 = 67 MVA • Lượng công suất thiếu này vẫn đảm bảo nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống: Sthiếu = 67 MVA STmax 1,4.0,5.160 + 2.69 > 126,4
  21. 250 > 126,4 Thoả mãn. • Khi đó phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải thêm phần công suất của máy sự cố khi phụ tải trung áp cực đại: ST = S110max – 2.Sb = 126,4 – 2.69 = -11,6 MVA. •Công suất tải lên phía hạ áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là: SH =S Fđm – S 10max – S tdmax= 75– 10,6 – ( 30/5 ) = 46,91 MVA < 75 MVA • Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2) SC = SH – ST = 46,91 – (-11,6) = 58,51 MVA • Phụ tải hệ thống thiếu hụt một lượng là : S thiếu = Sht + S220- Sb - Sc = 147,3 +60,7- 69 - 58,51 = 80,49 MVA • Lượng công suất thiếu này vẫn đảm bảo nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống: Sthiếu = 80,49 MVA MVA < S dt HT = 160 MVA Vậy khi sự cố một trong 2 máy biến áp tự ngẫu thì máy còn lại không bị quá tải. 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. 2.4.a.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 - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. • Máy biến áp ba pha hai cuộn dây Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: 2 ⎛ S ⎞ ⎜ i ⎟ ΔA = ΔP0.8760 + 365.ΔPN. ∑⎜ ⎟ .t i ⎝ STdm ⎠ Trong đó : ΔP0 là tổn thất không tải của máy biến áp.
  22. ΔPN là tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp. t i là thời gian mang tải S i của máy biến áp trong ngày. S Tdm là công suất định mức của máy biến áp. Ta có: ΔP0B3=ΔP0B4=70 Kw ; ΔPNB3=ΔPNB4= 310 Kw ΔP0B5 =80 kw. ΔPNB5= 320 Kw Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 110 kv (B3 và B4 ) là: 2 ⎛ S ⎞ ⎜ i ⎟ ΔA B3 =ΔA B4 = ΔP0B3.8760 + 365.ΔPNB3. ∑⎜ ⎟ .t i ⎝ S Bdm ⎠ 75 = 70.8760 + 310.( ) 2 .8760 = 2999957,813 kwh. 80 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 220 kv B5 là: 75 ΔA = 80.8760 + 320. ( ) 2 .8760 = 3164550 kwh. B5 80 • Đối với máy biến áp tự ngẫu: 2 2 2 SCi STi S Hi ΔAtn = ΔP0.T +365. [ΔPNC. Σ( 2 .ti ) + ΔPNT. Σ( 2 .ti ) + ΔPNH. Σ( 2 .ti )] S Bdm S Bdm S Bdm Trong đó: SCi, STi. SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong tổng thời gian ti. SBđm: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu 3 pha. A ΔP0 , ΔPNC , ΔPNT ,ΔPNH là tổn thất công suất không tải và ngắn mạch từng cuộn dây đã qui đổi về phía cuộn cao áp, dược tính như sau: ⎛ ΔPNC−H ΔPNT−H ⎞ ΔPNC = 0,5.⎜ΔPNC−T + − ⎟ = 0,5 . 380 = 190 kwh. ⎝ α 2 α 2 ⎠ ⎛ ΔPNT−H ΔPNC−H ⎞ ΔPNT = 0,5.⎜ΔPNC−T + − ⎟ = 0,5 . 380 = 190 kwh. ⎝ α 2 α 2 ⎠
  23. ⎛ ΔP ΔP ⎞ ⎛⎞190 190 NT−H NC−H +−380 ΔPNH=0,5.⎜ 2 − 2 − ΔPNC−T ⎟=0,5.⎜⎟22 =570 kwh. ⎝ α α ⎠ ⎝⎠0,5 0,5 2 2 2 SCi STi S Hi ΔAtn = ΔP0.T +365. [ΔPNC. Σ( 2 .ti ) + ΔPNT. Σ( 2 .ti ) + ΔPNH. Σ( 2 .ti )] S Bdm S Bdm S Bdm 190 2 2 2 2 2 2 ΔAtn=85.8760+365.[ .(40,7 .6+47 .4+47,6 .2+59,15 .2+58,56 .2+69,5 .2+ 1602 190 570 75,22.2+582.2+64,252.2)+ .(12,12.14+18,42.8+5,82.2) + 1602 1602 .(28,62.10+29,22.2+47,052.2+46,452.2+63,72.2+63,12.2+45,92.2+45,852.2)] =1306213,455Kwh Như vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 + ΔAB5 = 2x1306213,455 + 2x2999957,813+3164550= 11776892,54KWh B. PHƯƠNG ÁN 2: HT ST B1 B2 B5 B3 B4 F1 F2 F3 F4 F5 Phô t¶i 10 kv
  24. 2.1.b. Chọn máy biến áp. • Máy biến áp tự ngẫu: Các máy biến áp tự ngẫu của phương án 2 được chọn giống như phương án 1,vì vậy ta chọn 2 máy biến áp tự ngẫu 3 pha loại ATDTH-160.Các thông số chính như bảng số 3. • Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây: Các máy biến áp 2 dây quấn B3,B4và B5 cũng được chọn tương tự các máy B3 và B4 của phương án 1. vì vậy ta chọn 3 máy biến áp 110kv loại TPDЦH -80 có các thông số chính trong bảng 1. 2.2.b. Phân bố tải cho các máy biến áp: Công suất tải của các máy biến áp B3 ,B4, B5 là: Sb = SđmB – Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA. Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao,trung và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau: Phía cao: SC = Sht+S220 / 2 Phía trung: ST = (S110 - 3Sb) / 2 Phía hạ: SH = SC + ST Dựa vào bảng cân bằng công suất phụ tải và các công thức trên ta có bảng phân bố tải cho các phía máy biến áp tự ngẫu như sau: t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 SC(MVA) 75,2 75,2 81,5 82,1 93,65 93,05 104 109,7 92,5 98,75 81,5 ST(MVA) -46,6 -46,6 -52,9 -52,9 -46,6 -46,6 -40,3 -46,6 -46,6 -52,9 -52,9 SH(MVA) 28,6 28,6 28,6 29,2 47,05 46,45 63,7 63,1 45,9 45,85 28,6 2.3.b. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: • Kiểm tra quá tải khi bình thường: Giống như phương án 1,các máy biến áp 2 dây quấn ở phương án 2 không cần phải kiểm tra quá tải bình thường,cũng không cần phải kiểm tra quá tải sự cố.
  25. • Kiểm tra quá tải khi sự cố: Ta thấy trường hợp sự cố nặng nề nhất là khi sự cố 1 trong 2 máy biến áp tự ngẫu hoặc sự cố 1 bộ máy phát- máy biến áp cung cấp cho phụ tải phía 110kv,và khi phụ tải trung áp cực đại. a) Sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫuB1 (B2): • Điều kiện kiểm tra sự cố: Kqtsc.α. SđmB1 +3.SđmB 3 > STmax 1,4.0,5.160 + 3.69 > 126,4 319 > 126,4 Thoả mãn. •Khi đó công suất truyền qua phía trung áp của máy tự ngẫu còn lại lúc phụ tải trung áp cực đại là: ST = S110max - 3 Sb = 126,4- 3.69 = -80,6 MVA •Phụ tải phía hạ áp máy biến áp tự ngẫu là: SH =S Fđm – S 10max – S tdmax= 75 – 10,6 – ( 30/5 ) = 58,4 MVA STmax 2.1,4.0,5.160 + 2.69 > 126,4 362 > 126,4 Thoả mãn.
  26. • Khi sự cố bộ máy phát- máy biến áp B3 hay B4 hoặc B5 công suất tải qua phía trung áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là: ST = (S110max – 2.Sb ) / 2 = (126,4 – 2.69) / 2 = -5,8 MVA. •Công suất tải lên phía hạ áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là: SH =S Fđm – 0,5 . S 10max – S tdmax= 75 – 0,5 . 10,6 – 6= 63,7 MVA • Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2) SC = SH – ST = 63,7 – (-5,8) = 69,5 MVA • Phụ tải hệ thống thiếu hụt một lượng là : S thiếu = S220 – 2Sc = 142,08 – 2.32,37 = 77,34 MVA • Lượng công suất thiếu này vẫn đảm bảo nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống: Sthiếu = 77,34 MVA MVA < S dt HT = 100 MVA Vậy khi sự cố một bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây thì các máy còn lạikhông bị quá tải. Kết luận: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.b. 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 không tải của nó. - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. • Máy biến áp ba pha hai cuộn dây Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây 2 ⎛ S ⎞ ⎜ i ⎟ trong một năm: ΔA = ΔP0.8760 + 365.ΔPN. ∑⎜ ⎟ .t i ⎝ STdm ⎠ Trong đó : ΔP0 là tổn thất không tải của máy biến áp. ΔPN là tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp. t i là thời gian mang tải S i của máy biến áp trong ngày.
  27. S Tdm là công suất định mức của máy biến áp. Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 110 kv (B3 ,B4 và B5) là: 2 ⎛ S ⎞ ⎜ i ⎟ ΔA B3 =ΔA B4 =ΔA B5 = ΔP0B3.8760 + 365.ΔPNB3. ∑⎜ ⎟ .t i ⎝ S Bdm ⎠ 75 = 70.8760 + 310.( ) 2 .8760 = 2999957,813 kwh. 80 • Đối với máy biến áp tự ngẫu: 2 2 2 SCi STi S Hi ΔAtn = ΔP0.T +365. [ΔPNC. Σ( 2 .ti ) + ΔPNT. Σ( 2 .ti ) + ΔPNH. Σ( 2 .ti )] S Bdm S Bdm S Bdm 190 ΔAtn=85.8760+365[ 1602 .(75,22.6+81,52.4+82,12.2+93,652.2+93,052.2+1042.2+109,72.2+92,52.2+98,7 190 570 52.2)+ .(46,62.14+52,92.8+40,32.2)+ 1602 1602 .(28,62.10+29,22.2+47,052.2+46,452.2+63,72.2+63,12.2+45,92.2 +45,852.2) =1764702Kwh Như vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 + ΔAB5 = 2x1764702 + 3x2999957,813 = 12529277,44 KWh. C. XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC: 1.Xác định dòng điện cưỡng bức phương án 1: a.Cấp điện áp 220 KV. - Mạch đường dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là SVHTmax = 147,3 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được tính với điều kiện đường dây bị đứt một mạch. Khi đó : SVHT max 147,3 Ilvcb ===0,387 KA 33.220Udm
  28. - Dòng cưỡng bức trong mạch máy biến áp 2 dây quấn B5: chính là dòng điện khi máy phát quá tải 5%. SF max 75 Ilvcb ===1,05. 1,05. 0,207 KA 33.220UCdm -Mạch máy biến áp tự ngẫu B1(B2) Dòng cưỡng bức trong mạch cao áp máy biến áp tự ngẫu xác định khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu.Khi đó công suất truyền lên phía cao áp của máy biến áp còn lại là: Sc = S220max – Sb = 147,3 – 69 = 78,3 MVA. Dòng cưỡng bức trong mạch là: SC 78,3 Ilvcb ===0, 205 KA 3Ucdm 3.220 Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án I này là : Icbcao = 0,41 KA b) Cấp điện áp 110 KV: - Phụ tải trung áp : được cấp bởi 2 đường dây đơn x 55MW. Dòng điện làm việc là : kep Pmax 55 IIlv==2. lv = = 0,332 KA cosϕ . 3.U dm 0,87 3.110 -Bộ máy phát điện, máy biến áp hai dây quấn B3,B4: Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố chính là dòng điện khi máy phát bị quá tải : SFdm 75 Ilvcb ===1,05. 1,05. 0,413 KA 3UTdm 3.110 -Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi đó công suất truyền qua phía trung áp của máy bién áp còn lại : ST = S110max – 2.Sb = 126,4 – 2.69 = -11,6 MVA. Dòng cưỡng bức trong mạch là:
  29. ST 11,6 Ilvcb == =0,061 KA 33.110Udm -Khi sự cố một bộ bên trung: Khi đó công suất truyền lên phía trung áp của máy biến áp còn lại là: ST = (S110max – Sb )/2= (126,4 – 69)/2 = 28,7 MVA. thì dòng cưỡng bức là ST 28,7 Ilvcb == =0,151KA 33.110Udm Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV được lấy là : Icbtrung = 0,33 KA c) Cấp điện áp 10.5 kV: -Mạch máy phát SdmF 75 Icb ==1,05 1,05 = 4,33kA 33.10,5Udm 2.Xác định dòng điện cưỡng bức phương án 2: a)Cấp điện áp 220 KV. - Mạch đường dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là SVHTmax = 147,3 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được tính với điều kiện đường dây bị đứt một mạch. Khi đó : SVHT max 147,3 Ilvcb ===0,387 KA 33.220Udm -Mạch máy biến áp tự ngẫu B1(B2) Dòng cưỡng bức trong mạch cao áp máy biến áp tự ngẫu xác định khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu.Khi đó công suất truyền lên phía cao áp của máy biến áp còn lại là: Sc = S220max = 147,3 MVA. Dòng cưỡng bức trong mạch là: SC 147,3 Ilvcb ===0,387 KA 3Ucdm 3.220
  30. Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án IInày là : Icbcao = 0,387 KA b) Cấp điện áp 110 KV: - Phụ tải trung áp : được cấp bởi 2 đường dây đơn x 55MW. Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố là : kep Pmax 55 IIlvcb==2. lv = = 0,332 KA cosϕ . 3.U dm 0,87 3.110 -Bộ máy phát điện, máy biến áp hai dây quấn B3,B4 và B5: Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố chính là dòng điện khi máy phát bị quá tải 5%: SFdm 75 Ilvcb ===1,05. 1,05. 0,413 KA 3UTdm 3.110 -Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi 1 máy tự ngẫu bị sự cố công suát truyền qua phía trung áp của máy còn lại lúc phụ tải trung áp cực đại là: ST = S110max – 3.Sb = 126,4 – 3.69 = -80,6 MVA. Và khi phụ tải cực tiểu là: ST = S110min – 3.Sb = 101,2 – 3.69 = -105,8 MVA. -Khi sự cố một bộ 2dây quấn bên trung: Khi đó công suất truyền lên phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu là: ST = (S220max – 2.Sb )/2= (147,3 – 2.69)/2 = 4,65 MVA. Vậy dòng cưỡng bức trong mạch trung áp máy biến áp tự ngẫu: ST 4,65 Ilvcb == =0,024 KA 3Udm 3.110 Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV được lấy là Icbtrung = 0,413 KA c) Cấp điện áp 10.5 kV: -Mạch máy phát
  31. SdmF 75 Icb ==1,05 1,05 = 4,33kA 33.10,5Udm CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KINH TẾ – KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU. 3.1 Chọn máy cắt và dao cách ly sơ bộ: Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn máy cắt theo các điều kiện sau: - Loại máy cắt khí SF6 hoặc máy cắt không khí. - Điện áp : UđmMC > Uđm - Dòng điện : IđmMC>= Icb - Điều kiện cắt : Icđm>=I” - Điều kiện ổn định động : iđđm>= ixk 2 - Điều kiện ổn định nhiệt : I nhdm .tnhđm >= BN 1.phương án 1: Dựa vào điều kiện chọn máy cắt đã nêu ở trên và từ các số liệu tính toán ta chọn được máy cắt cho phương án như sau: Cấp điện áp UMCđm IMCđm ICđm Iđđm Loại máy cắt kV kV kA kA kA 220 3AQ1 245 4 40 100 110 3AQ1 123 4 40 100 10,5 8FG10 12 12,5 80 225 Bảng 4-1 2.Phương án 2: Cấp điện áp UMCđm IMCđm ICđm Iđđm Loại máy cắt kV kV kA kA kA
  32. 220 3AQ1 245 4 40 100 110 3AQ1 123 4 40 100 10,5 8FG10 12 12,5 80 225 Bảng 4-2 Nhận xét : các máy cắt được chọn đều có Idm>1000A . Do đó không cần phải kiển tra ổn định nhiệt . 3.2. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối ở phía cao: Để có thể tính được chỉ tiêu kinh tế của cá phương án , trước hết ta phải chọn sơ đồ các thiết bị phân phối. Vì nhà máy có công suất tương đối lớn, vai trò đối với hệ thống là quan trọng nên hệ thống thanh góp 220 kv cần có độ tin cậy cao. Vì vậy ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp có máy cắt liên lạc. Đối với thanh góp 110 kv có số mạch lớn cung cấp điện cho các hộ quan trọng nên ta dùng hệ thống 2 thanh góp có máy cắt liên lạc. Sơ đồ mạch thiết bị phân phối như sau: 1.Phương án 1: +Phía cao áp 220 KV : có 4 máy cắt +Phía trung áp 110 KV : có 5 máy cắt +Phía hạ áp 10,5 KV : có 2 máy cắt
  33. 220 kv 110 kv MCLL MCLL B1 B2 B4 B5 B3 F F F5 1 2 F3 F4 2.Phương án 2: +Phía cao áp 220 KV : có 3 máy cắt +Phía trung áp 110 KV : có 6 máy cắt +Phía hạ áp 10,5 KV : có 2 máy cắt 220 kv 110 kv MCLL MCLL B B 1 2 B3 B4 B5 F1 F2 F F3 F4 5 3.3. Tính toán kinh tế kĩ thuật để chọn phương án: F5
  34. Một phương án về thiết bị điện được gọi là có hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất. Ci = Pi + ađm.Vi + Yi Trong đó: Ci: hàm chi phí tính toán của phương án i (đồng) Pi: phí tổn vận hành hàng năm của phương án i (đồng/năm) Vi: vốn đầu tư của phương án i (đồng) Yi: thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i (đồng/năm) ađm: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế = 0,15 (1/năm) 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 tư 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 máy cắt: 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: Pi = Pki + Ppi + Pti Trong đó:
  35. a.Vi Pki = : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm. 100 a%: định mức khấu hao (%) Pi: 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 = 700đồng/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. Ta có: V1 = VB + VTBPP VB là vốn đầu tư cho máy biến áp: VB= vB.kB VB là số tiền mua máy biến áp KB là hệ số kể đến chi phí vận chuyển và lắp đặt Cấp điện áp Đơn giá Số lượng máy Hệ số Tổng USD Thiết bị USD/máy Máy biến áp ATDTH-160 500 000 2 1,4 1 400 000 TDЦ-80 240 000 1 1,5 360 000 TPDЦH-80 280 000 2 1,4 784 000 Máy cắt 3AQ1 90 000 4 1 360 000 3AQ1 79 000 5 1 395 000
  36. 8FG10 36 000 2 1 72 000 (Với B1,2,3,4 , kB=1,4 còn với B5 , kB =1,5) Dựa vào số lượng và chủng loại máy biến áp và máy cắt đã chọn ở các cấp điện áp ta có kết quả tính toán như sau: Vậy tổng vốn đầu tư phương án I là: V1 = (1400000+360000+784000)+(360000+395000+72000) =3 371 000 USD = 50,565 tỷ VND + Tính phí tổn vận hành hàng năm: Chi phí vận hành hàng năm P1 bao gồm; chi phí cho vận hành sửa chữa lớn Pk, chi phí trả lương công nhân Pp ,phí tổn do tổn thất điện năng Pt . Trong đó thành phần dùng để trả lương công nhân rất nhỏ so với các thành phần khác vì vậy có thể bỏ qua mà không ảnh hưởng tới kết quả so sánh: a.V1 P1 = Pk + Pt = + Δ A. β 100 Trong đó a là hệ số khấu hao vốn đầu t (a=6,4% ) V1 là tổng vốn đầu t của phương án. Δ A là tổn thất điện năng của phương án β là giá thành 1kw điện năng tổn thất ( β =500 VND/kwh) 6,4 P = .50,565.109+ 11776892,54. 500= 9,12461.109 đồng 1 100 + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi 9 9 9 C1 = 0,12. 50,565 .10 + 9,12461.10 =15,19241.10 VND 2. Phương án 2. Cấp điện áp Đơn giá Số lượng máy Hệ số Tổng USD Thiết bị USD/máy Máy biến áp ATDTH-160 500 000 2 1,4 1 400 000 TPDЦH-80 280 000 3 1,4 840 000 Máy cắt 3AQ1 90 000 3 1 270 000 3AQ1 79 000 6 1 474 000
  37. 8FG10 36 000 2 1 72 000 Vậy tổng vốn đầu tư phương án II là: V2= 1400000+840000+270000+474000+72000 = 3 056 000 USD =45,84 tỷ VND + Tính phí tổn vận hành hàng năm: Tính tương tự như phương án 1 ta có: 6,4 P = .45,84.109+ 12529277,44. 500= 9,19836.109 đồng 2 100 + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi 9 9 9 C2 = 0,12. 45,84.10 + 9,19836.10 =14,69916.10 VND 3.So sánh các phương án để chọn phương án tối ưu: Dựa vào kết quả tính toán được ở trên Vốn đầu tư Phí tổn vận hành Hàm chi phí Tổn thất điện Phương án (109 đồng) (109 đồng) (109 đồng/năm) năng kWh 1 50,565 9,12461. 15,19241 11776892,54 2 45,84 9,19836 14,69916 12529277,44 Ta thấy phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư nhỏ.Do đó ta chọn phương án 2 là phương án tối ưu CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 4.1.Nhiệm vụ 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.
  38. 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. 4.2.Tính toán các điện kháng trong hệ đơn vị tương đối: Chọn các đại lượng cơ bản. Scb = 100MVA Ucb = Utb Trog đó cấp 220kv Utb = 230kv Utb = 115kv Utb = 10,5kv 1.Điện kháng hệ thống: Điện kháng hệ thống trong hệ tương đối cơ bản tính bởi công thức sau: Scb 100 X HT == =0,028 SN 3500 2.Điện kháng đường dây 220kv: 1Scb 1 100 XD = .XL0 . .22= .0, 4.100. = 0,0378 2Ucb 2 230 3.Điện kháng máy phát: 100 S cb XF = X’d. = 0,195. = 0,26 S dmF 75 4. Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây: 110 USNcb% 10,5 100 X B == = 0,131 100SBdm 100 80 5.Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2: + Điện kháng cuộn cao áp: 1 Scb XC = ()U NC−T % +U NC−H % −U NT −H % . 200 SdmF
  39. 1 100 = ()11+− 32 20 . = 0,072 200 160 + Điện kháng cuộn trung áp 1 Scb XT = ()U NC−T +U NT −H −U NC−H . 200 SdmB 1 100 = ()11+− 20 32 . = 20,0031= 0 200 160 + Điện kháng cuộn hạ áp 1 Scb XH = ()U NC−H + U NT −H −U NC−T . 200 S dmB 1 100 = ()32+− 20 11 . = 0,128 200 160 4.3. Tính toán ngắn mạch : Việc lựa chọn các điểm ngắn mạch tính toán dựa theo yêu cầu lựa chọn thiết bị điện.Thông thường ở cùng cấp điện áp ta chọn các thiết bị giống nhau,vì vậy với mỗi cấp điện áp ta chọn một điểm ngắn mạch có dòng ngắn mạch lớn nhất để chọn các thiết bị cho cấp điện áp đó. Với khí cụ điện 220kv ta xét điểm ngắn mạch N1 trên thanh góp 220kv của nhà máy.Khi đó nguồn cung cấp đến điểm ngắn mạch là toàn bộ các máy phát trong nhà máy và hệ thống. Với khí cụ điện 110kv ta xét điểm ngắn mạch N2 trên thanh góp 110kv của nhà máy.Khi đó nguồn cung cấp đến điểm ngắn mạch là toàn bộ các máy phát trong nhà máy và hệ thống Với mỗi mạch máy phát điện ta xét điểm ngắn mạch N3,trong trường hợp nguồn cung cấp đến điểm ngắn mạch là toàn bộ các máy phát còn lại và hệ thống,và trường hợp điểm ngắn mạch N3/ với nguồn cung cấp chỉ là máy phát bị ngắn mạch.
  40. Đối với mạch tự dùng và phụ tải địa phương ta xét điểm ngắn mạch N4 có nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống. Sơ đồ: HT N 1 ST N2 B1 B2 B5 B3 B4 N3 N4 N’3 F3 F4 F5 F1 F2 H×nh 3-23 Phô t¶i 10 kv 4.3.1.Điểm ngắn mạch N1: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch:
  41. E HT X 1 N 1 X 2 X X 3 X 6 9 X11 X13 X 4 X X 7 10 X12 X14 X 5 X 8 H×nh 3-24. E 5 E E E 3 E 4 1 2 Trong đó các điện kháng có giá trị như sau: X1=XHT= 0,028 X4=X7=Xh= 0,128 X2=XD=0,0378 X5=X8=X10= X12=X14=XF=0,26 110 X3=X6=Xc=0,072 X11=X9=X13=XB =0,131 E HT EHT N 1 X15 N1 X15 X3 X6 X X18 X19 X20 21 X 23 E345 X16 X17 X22 E E E 1 2 3 E4 E5 E12 H 3-25 H 3-26 Trong Hình 3-25 có: Trong Hình 3-26 có:
  42. X15=X1+X2=0,028+0,0378=0,066 X21= XX36. X 3 0,072 == =0,036 X16=X17=X4+X5=0,128+0,26=0,388 X22= XX36+ 22 XX16. 17 X 16 0,388 == =0,194 X18=X19=X20=X9+X10=0,131+0,26 =0,39 XX16+ 17 22 10,39X X = ==18 =0,13 23 111 ++ 33 XXX18 19 20 Ghép song song ta được sơ đồ hình 3-27 : N1 N1 X25 X15 E12345 EHT X X24 X21 15 E12345 EHT Hình 3-27 Hình 3-28 Trong đó : XX22. 23 0,13.0,194 X24= ==0,077 XX22++ 23 0,13 0,194 X25=X21+X24=0,036+0,077=0,113 Điện kháng tính toán từ hệ thống đến điểm ngắn mạch (XHTtt )và từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch (XNMtt) được tính như sau: SHTdm 3500 XHTtt=X15. ==0,066. 2,31 Scb 100 SFdm∑ 375 XNMtt=X25. ==0,113. 0,423 Scb 100 Tra đường cong tính toán, ứng với máy phát tua bin hơi tiêu chuẩn ta tìm được dòng điện ngắn mạch từ phía hệ thống và từ nhà máy đến điểm ngắn mạch, trong đơn vị tương đối định mức của từng nhóm tính toán như sau:
  43. IHT*(0)= 0,43 IHT*( ∞)= 0,45 INM*(0) = 2,35 INM*( ∞ ) = 1,95 Trong đơn vị có tên, các dòng điện này có trị số như sau: SHTdm 3500 IHT(0)=IHT*(0). ==0,43. 3,778 kA; 3.Utb 3.230 SHTdm 3500 IHT( ∞ )=IHT*( ∞ ). ==0,45. 3,954 kA; 3.Utb 3.230 SFdmΣ 375 INM(0)= INM*(0). ==2,35. 2,212 kA; 3.Utb 3.230 SFdmΣ 375 INM( ∞ )=INM*( ∞ ). ==1,95. 1,835 kA; 3.Utb 3.230 Dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 có trị số như sau: IN1(0) = IHT(0) + INM(0)= 3,778 + 2,272= 5,99 KA IN1( ∞ ) = IHT( ∞ )+ INM( ∞ )= 3,954+ 1,835= 5,789 KA + Dòng điện xung kích ixk(N1) = 2 .kxk.IN1(0) = 2 .1,8.5,99 = 15,25 KA (với kxk lấy bằng 1,8). 4.3.2.Điểm ngắn mạch N2: Sơ đồ thay thế. EHT X1 N2 X 2 X X3 X6 X9 13 X11 X4 X7 X10 X14 X12 X5 X8 E4 E5 E E 2 E 1 H×nh 3-29. 3
  44. Trong đó các điện kháng có giá trị như sau: X1=XHT= 0,028 X4=X7=Xh= 0,128 X2=XD=0,0378 X5=X8=X10= X12=X14=XF=0,26 110 X3=X6=Xc=0,072 X11=X9=X13=XB =0,131 Trước hết ta ghép nối tiếp các điện kháng ta có sơ đồ tương đương: E HT N2 X15 X3 X6 X18 X19 X20 X16 X17 E1 E2 E3 E4 E5 Hình 3-30 Trong đó : X15=X1+X2=0,028+0,0378=0,066 X16=X17=X4+X5=0,128+0,26=0,388 X18=X19=X20=X9+X10=0,131+0,26=0,39 Biến đổi tiếp ta có sơ đồ sau:
  45. EHT X15 N2 N2 X25 X24 X21 X 23 E345 E EHT X22 12345 E12 H×nh 3-31 H×nh 3-32 Trong đó: XX36. X 3 0,072 X21= == =0,036 X24=X15+X21=0,066+0,036=0,102 XX36+ 22 XX16. 17 X 16 0,388 XX23. 22 0,194.0,13 X22= == =0,194 X25= ==0,077 XX16+ 17 22 XX23++ 22 0,194 0,13 10,39X X = ==18 =0,13 23 111 ++ 33 XXX18 19 20 Điện kháng tính toán từ hệ thống đến điểm ngắn mạch (XHTtt) và từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch (XNMtt) được tính như sau: S 3500 XHTtt=X24 HTdm ==0,102. 3,57 Scb 100 SFdm∑ 375 XNMtt=X25 ==0,077. 0,288 Scb 100 Tra đường cong tính toán, ứng với máy phát tua bin hơi tiêu chuẩn ta tìm được dòng điện ngắn mạch từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch, trong đơn vị tương đối định mức của từng nhóm tính toán như sau: INM*(0) = 3,5 INM*( ∞ ) = 2,3 Vì XHTtt >3 nên dòng điện ngắn mạch trong đơn vị tương đối định mức của hệ thống được tính như sau:
  46. 11 IHT*(0)= IHT*( ∞)= ==0, 28 X HTtt 3, 57 Trong đơn vị có tên, các dòng điện này có trị số như sau: SHTdm 3500 IHT(0) = IHT( ∞ )=IHT*(0). ==0,28. 4,92 kA. 3.Utb 3.115 SFdmΣ 375 INM(0)=INM*(0). ==3,5. 6,589 kA 3.Utb 3.115 SFdmΣ 375 INM( ∞ )= INM*( ∞ ). ==2,3. 4,33 kA 3.Utb 3.115 + Dòng ngắn mạch tổng tại N2: IN2(0) = IHT(0) + INM(0) = 4,92 + 6,589 = 11,51 KA IN2( ∞ ) = IHT( ∞ ) + INM( ∞ ) = 4,92 + 4,33 = 9,25 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = 2 .kxk.IN2 (0)= 2 .1,8. 11,51 = 29,29 KA (với hệ số kxk=1,8) 4.3.3.Điểm ngắn mạch N3: Ta có sơ đồ thay thế như sau: E HT X 1 X 2 X X 3 6 X X 9 X 11 13 X X X X 4 7 X10 12 14 N 3 X8 E H×nh 3 -33 . E 2 E 3 E 4 5 Các thông số đã được tính toán như trường hợp điểm ngắn mạch N1
  47. E HT X15 X3 X6 X17 X18 X19 X16 X4 N3 E E 2 E3 E4 5 Hình 3-34 Trong đó : X15=X1+X2=0,028+0,0378=0,066 X16=X7+X8=0,128+0,26=0,388 X17=X18=X19=X9+X10=0,131+0,26=0,39 Biến đổi tiếp sơ đồ ta có: EHT EHT X15 X22 N3 X20 X4 X16 X21 X4 X23 X25 X24 N3 N3 E2 E345 E2345 E2345 EHT Hình 3-35 Hình 3-36 Hình 3-37 XX36. X 3 0,072 X20= == =0,036 X22=X15+X20=0,066+0,036=0,102 XX36+ 22
  48. 10,39X X = ==17 =0,13 21 111 ++ 33 XXX17 18 19 XX16. 21 0,388.0,13 X23= ==0,097 kA XX16++ 21 0,388 0,13 XX422. 0,1028.0,102 X24= X4+X22+ =++0,128 0,102 = 0,364 kA X 23 0,097 XX423. 0,128.0,097 X25= X4+X23+ =++0,128 0,097 = 0,346 kA X 22 0,102 Điện kháng tính toán từ hệ thống đến điểm ngắn mạch(XHTtt) và từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch(XNMtt) được tính như sau: SHTdm 3500 XHTtt= X24. ==0,364. 12,74 Scb 100 SSFdmΣ − F2 dm 375− 75 XNmtt= X25. ==0,346. 1,03 Scb 100 Vì XHTtt> 3 nên dòng ngắn mạch từ hệ thống đến tính bằng: IHT*(0)= IHT*( ∞ ) = 1/12,74=0,0785 Tra đường cong tính toán, ứng với máy phát tua bin hơi tiêu chuẩn ta tìm được dòng điện ngắn mạch từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch, trong đơn vị tương đối định mức của từng nhóm tính toán như sau: INM*(0) = 0,95 INM*( ∞ ) = 1,1 Trong đơn vị có tên, các dòng điện này có trị số tính như sau: SHTdm 3500 IHT(0) = IHT( ∞ )=IHT*(0). ==0,0785. 15,1 kA. 3.Utb 3.10,5 SSFdmΣ − F2 dm 375− 75 INM(0)= INM*(0). ==0,95. 15,67 kA 3.Utb 3.10,5 SSFdmΣ − F2 dm 375− 75 INM( ∞ )= INM*( ∞ ). ==1,1. 18,14 kA 3.Utb 3.10,5 + Dòng ngắn mạch tổng tại N3: IN3(0) = IHT(0) + INM(0) = 15,1 + 15,67= 30,77 KA IN3( ∞ ) = IHT( ∞ ) + INM( ∞ ) = 15,1 + 18,14= 33,24 KA
  49. + Dòng điện xung kích ixkN2 = 2 .kxk.IN2 (0)= 2 .1,8. 30,77 = 78,32 KA (với hệ số kxk=1,8) 4.3.4.Điểm ngắn mạch N’3 Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F2. Sơ đồ thay thế X N / E1 1 3 Hình 3-38 // Trong đó X1=XF = 0,26 / Dòng ngắn mạch tại N3 chỉ do máy phát F1 cung cấp do đó dòng điện ngắn mạch có trị số: 75 S F 2dm IN3’(0) = INM*(0). = 5,2. = 21,44 kA 3.U tb 3.10,5 75 S F 2dm IN3’( ∞ ) = INM*( ∞ ). = 2,5. = 10,3 kA 3.U tb 3.10,5 + Dòng điện xung kích ixkN3’ = 2 .kxk.IN3(0) = 2 .1,91.21,44 = 57,91 KA (Với hệ số kxk=1,91) 4.3.5.Điểm ngắn mạch N4: Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Ta nhận thấy dòng điện ngắn mạch đúng bằng tổng dòng ngắn mạch ở N3 và N4’: IN4(0) = IN3(0) + IN3’(0) = 30,77 + 16,49 = 47,26 KA IN4( ∞ ) = IN3( ∞ )+ IN3’( ∞ ) = 33,24 + 9,89 = 43,13 KA + Dòng điện xung kích
  50. ixkN4 = 2 .kxk.I”N4 = 2 .1,91. 47,26 = 127,65 KA Vậy ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch như sau. Dòng điện IN(0) IN( ∞ ) ixk Điểm ngắn mạch KA KA KA N1 5,99 5,789 15,25 N2 11,51 9,25 29,29 N3 30,77 33,24 78,32 N3’ 21,44 10,3 57,91 N4 47,26 43,13 127,65 CHƯƠNG 5 LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN, THANH GÓP 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 thảo mãn tất cả các yêu cầu kỹ thuật sau đồng thời đạt hiệu quả kinh tế hợp lý nhất. 5.1. CẤP ĐIỆN ÁP 220 KV. 5.1.1 Chọn thanh dẫn mềm:
  51. 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 đối với dây dẫn mềm. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích th- ước và khoảng cách giữa các pha. Điều kiện: ICP .khc ≥ Icb Trong đó Icb là dòng làm việc cưỡng bức của thanh dẫn. Icp là dòng điện cho phép làm việc lâu dài của thanh dẫn. khc là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường làm việc. 0 0 θmt = 25 C, nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt thanh dẫn là: θxq = 35 C, 0 nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn: θcp = 70 C. θcp − θxq 70 − 35 Ta có: khc = = = 0,882 θcp − θmt 70 − 25 Dòng điện cưỡng bức của thanh dẫn 220 kv được tính gần đúng bằng dòng điện định mức của máy biến áp có công suất lớn nhất nối với thanh, trong phương án này đó là máy biến áp B1 hoặc B2 : Icb 0,387 Do đó IKAcp ≥= =0, 438( ) Khc 0,882 Ta chọn dây AC- 240 có dòng điện cho phép là 610 A và đường kính dây là 22,4 mm.(đây là tiết diện bé nhất đối với cấp điện áp 220 kv để đảm bảo tổn thất vầng quang ). +Kiểm tra điều kiện vầng quang: Dây dẫn đã chọn phải thoả mãn điều kiện không xuất hiện vầng quang trong thời tiết khô nóng áp xuất bình thường. Điện áp phát sinh vầng quang của thanh dẫn đặt trên mặt phẳng được tính như sau: a Uvq Δ =84.m.R.lg R Trong đó: m là hệ số kể đến đọ xù xì của thanh dẫn, trong điều kiện xấu nhất ta lấy m=0,85
  52. R là bán kính thanh dẫn với thanh dẫn AC-240 lấy R=1,12mm A là khoảng cách các dây dẫn các pha , ở điện áp 220kv lấy a=5m 500 Vậy ta có : Uvq Δ =84.0,85.1,12.lg =211,89kv Uđm=220kv 1, 2 Như vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện không phát sinh vầng quang. +Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: BN Tiết diện nhỏ nhất đẻ dây dẫn ổn định nhiệt là : Smin= C 2. Trong đó : BN xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch A .S. A. S C hằng số phụ thuộc vào dây dẫn mm 2 A. S Với dây dẫn AC có C=70. mm 2 Tính xung lượng nhiệt:BN =BNKCK Giả thiết thời gian ngắn mạch là 1 sec, khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiẹt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ. ” 2 3 2 6 2 BNKCK1=I N1 . Ta =(5,99.10 ) . 0,05= 1,79.10 A S Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị: n 2 BNCK=∑ I tbi .Δ ti i=1 Điểm N1 ta có: XttHT=2,31 tra đường cong tính toán ta có: I0= 0,43 ; I0,1=0,42 ; I0,2=0,41 ; I0,5=0,405 ; I1=0,4 S HT 3500 Dòng ngắn mạch tại các điểm: I0=I. =0,43. =3,778 KA 3.230 3.230 Tương tự ta có : I0,1= 3,69 KA , I0,2= 3,6 KA , I0,5= 3,56 KA , I1= 3,514 KA Nhánh máy phát điện: XttNM=0,423
  53. Tra đường cong tính toán ta có: I0= 2,35 ; I0,1=2,05; I0,2=1,89 I0,5=1,8 ; I1=1,78 S FdmΣ 375 Dòng ngắn mạch tại các điểm : I0=I. =2,35. =2,212 kA; 3.U tb 3.230 Tương tự ta có : I0,1=1,929 KA , I0,2= 1,78KA , I0,5= 1,69 KA , I1= 1,67KA Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N1 do hệ thống và nhà máy cung cấp: I0N1=3,778+2,212=5,99KA I0,1N1=3,69+1,929=5,619KA I0,2N1=3,6+1,78=5,38KA I0,5N1=3,56 +1,69 =5,25KA I1N1=3,514+1,67=5,184KA Tìm các trị số trung bình bình thường : 22 22 2 II00,1+ 5,99+ 5, 619 2 I tb1= = =33,73 KA 22 22 22 2 II0,2+ 0,1 5,38+ 5,619 2 I tb2= = =30,26 KA 22 22 22 2 II0,2+ 0,5 5,38+ 5,25 2 I tb3= = =28,25KA 22 22 22 2 II0,5+ 1 5,25+ 5,184 2 I tb4= = =27,22KA 22 Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phầnchu kỳ: 4 2 2 BNCK=∑ I tbi .Δti =(33,73 +30,26).0,1+28,25.0,3+27,22.0,5=28,484KA S 1 Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N1: 2 BN1=BNCK!+BNKCK1=28,484+1,79=30,274 KA S 6 Để đảm bảo thì: Smin= BCN /= 30,274.10 / 70 =78,76< 300 Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn. 5.1.2. Chọn máy cắt ,dao cách ly: a. Máy cắt: Máy cắt 220kv đã được chọn trong chương 4 là loại 3AQ1 có các thông số như bảng 4-2.
  54. b. Dao cách ly: Dao cách ly được chọn theo điều kiện điện áp và dòng điện định mức: UDCLđm>UMĐ đm=220kv IDCLđm>Icb = 387A Kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt: Iđ đm> ixk = 15,25 kA 2 Inhđm.tnhđm > BN Ta chọn dao cách ly 220kv là loại P Π HД-220/1000 có các thông số như sau: UDCLđm , kV IDCLđm , A Iđ đm , kA Inh 10s , kA 220 1000 80 15 Bảng 5-1. Vì IDCLđm>1000A nên không phải kiểm tra ổn định nhiệt. 5.1.3. Chọn máy biến điện áp , biến dòng điện và chống sét: a. Biến điện áp: Để kiểm tra cách điện và cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn biến điện áp kiểu HKΦ-220 một pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/Δ có các thông số kỹ thuật sau: Uscđm , kV Utc đm , V Cấp chính xác aS2đm , VA 220 100 1 500 3 3 Bảng 5-2 b. Biến dòng điện: Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle được chọn là TΦH-220 có các thông số kỹ thuật sau: K K (1s) U , kV I , A I , A đ nh Z , Ω đm scđm TCđm Cấp chính xác 2đm 220 1200 1 60 60 0,5 0,2 Bảng 5-3 - Kiểm tra ổn định động:
  55. iđ đm = 2 .Iscđm.Kđ= 2 .1,2.60=101,8kA>13,061 kA - Các máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. c. Chống sét: Để chống sét phía 220kv ta dùng chống sét van loại không có khe hở ngoài PBC-220 làm bằng oxits kim loại vỏ sứ có các thông số như sau: Điện áp định mức: 220kV Điện áp làm việc lớn nhất: 384kV. 5.2. CẤP ĐIỆN ÁP 110 KV. 5.2.1 Chọn thanh dẫn mềm: Tương tự như cấp điện áp 220kv ta có: Thanh dẫn mềm được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài: ICP .khc ≥ Icb Trong đó Icb là dòng làm việc cưỡng bức của thanh dẫn. Icp là dòng điện cho phép làm việc lâu dài của thanh dẫn. khc là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường làm việc. 0 0 θmt = 25 C, nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt thanh dẫn là: θxq = 35 C, 0 nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn: θcp = 70 C. θcp − θxq 70 − 35 Ta có: khc = = = 0,882 θcp − θmt 70 − 25 Do đó: Icb 0,413 IKAcp ≥= =0,468( ) Khc 0,882 Ta chọn dây AC- 300 có dòng điện cho phép là 690 A và đường kính dây là 24 mm Vậy dây dẫn chọn thoả mãn điều kiện phát nóng.
  56. +Kiểm tra điều kiện vầng quang: Dây dẫn đã chọn phải thoả mãn điều kiện không xuất hiện vầng quang trong thời tiết khô nóng áp xuất bình thường. Điện áp phát sinh vầng quang của thanh dẫn đặt trên mặt phẳng được tính như sau: a Uvq Δ =84.m.R.lg R Trong đó: m là hệ số kể đến độ xù xì của thanh dẫn, trong điều kiện xấu nhất ta lấy m=0,85 R là bán kính thanh dẫn với thanh dẫn AC-300 lấy R=1,2mm A là khoảng cách các dây dẫn các pha , ở điện áp 110kv lấy a=3m 300 Vậy ta có : Uvq Δ =84.0,85.1,2.lg =205,45kv> Udm=110 kv 1, 2 Như vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện không phát sinh vầng quang. +Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: BN Tiết diện nhỏ nhất đẻ dây dẫn ổn định nhiệt là : Smin= C 2. Trong đó : BN xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch A .S. A. S C hằng số phụ thuộc vào dây dẫn mm 2 A. S Với dây dẫn AC có C=70. mm 2 Tính xung lượng nhiệt:BN =BNKCK Giả thiết thời gian ngắn mạch là 1 sec, khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiẹt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ. ” 2 3 2 6 2 BNKCK2=I N2 . Ta =(11,51.10 ) . 0,05= 6,62.10 A S Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị: n 2 BNCK=∑ I tbi .Δ ti i=1 Điểm N2 ta có: XttHT=3,57
  57. I0 = I0,1 = I0,2 = I0,5 = I1 = 0,28 S HT 3500 Dòng ngắn mạch tại các điểm: I0=I. =0,28. =4,92 KA 3.115 3.115 Nhánh máy phát điện: XttNM=0,288 Tra đường cong tính toán ta có: I0= 3,5 ; I0,1=2,8 ; I0,2=2,55 ; I0,5=2,35 ; I1=2,2 S FdmΣ 375 Dòng ngắn mạch tại các điểm : I0=I. =3,5. =6,589 kA; 3.U tb 3.115 Tương tự ta có : I0,1=5,27 KA , I0,2= 4,8 KA , I0,5= 4, 424 KA , I1= 4,14 KA Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N1 do hệ thống và nhà máy cung cấp: I0N1=4,92 +6,589=11,51KA I0,1N1=4,92 +5,27 =10,19KA I0,2N1=4,92 +4,8 =9,72KA I0,5N1=4,92 +4,424 =9,344KA I1N1=4,92 +4,14 =9,06KA Tìm các trị số trung bình bình thường : 22 22 2 II00,1+ 11,51+ 10,19 2 I tb1= = =118,16 KA 22 22 22 2 II0,2+ 0,1 9,72+ 10,19 2 I tb2= = =99,15 KA 22 22 22 2 II0,2+ 0,5 9,72+ 9,344 2 I tb3= = =90,89 KA 22 22 22 2 II0,5+ 1 9,344+ 9,06 2 I tb4= = =84,696 KA 22 Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phầnchu kỳ: 4 2 2 BNCK=∑ I tbi .Δti =(118,16 +99,15).0,1+90,89.0,3+84,696.0,5=91,35 KA S 1 Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N1: 2 BN2=BNCK!+BNKCK2=91,35 +6,62=97,97 KA S 6 Để đảm bảo thì: Smin= BN / C = 77,464.10 / 70=141,39 < 300 Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn. 5.2.2. Chọn máy cắt ,dao cách ly:
  58. a. Máy cắt: Máy cắt 110kv đã được chọn trong chương 4 là loại 3AQ1 có các thông số như bảng 4-2. b. Dao cách ly: Dao cách ly được chọn theo điều kiện điện áp và dòng điện định mức: UDCLđm>UMĐ đm=110kv IDCLđm>Icb = 413A Kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt: 2 Iđ đm> ixk = 29,29 kA I nhđm.tnhđm > BN Ta chọn dao cách ly 110kv là loại P Π HД-110/1000 có các thông số như sau: UDCLđm , kV IDCLđm , A Iđ đm , kA Inh 10s , kA 110 1000 80 15 Bảng 5-4. Vì IDCLđm>1000A nên không phải kiểm tra ổn định nhiệt. 5.2.3. Chọn máy biến điện áp , biến dòng điện và chống sét: a. Biến điện áp: Để kiểm tra cách điện và cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn 3 biến điện áp kiểu HKΦ-110 một pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/Δ có các thông số kỹ thuật sau: Uscđm , kV Utc đm , V Cấp chính xác aS2đm , VA 110 100 1 500 3 3 Bảng 5-5 b. Biến dòng điện: Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle được chọn là TΦH-220 có các thông số kỹ thuật sau: K K (1s) U , kV I , A I , A đ nh Z , Ω đm scđm TCđm Cấp chính xác 2đm
  59. 110 1200 1 75 60 0,5 0,2 Bảng 5-6 - Kiểm tra ổn định động: iđ đm = 2 .Iscđm.Kđ= 2 .1,2.75=127,28kA>ixk=27,032 kA - Các máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. c. Chống sét: Để chống sét phía 110kv ta dùng chống sét van loại không có khe hở ngoài PBC-110 làm bằng oxít kim loại vỏ sứ có các thông số như sau: Điện áp định mức: 110kV Điện áp làm việc lớn nhất: 121kV. 5.3. MẠCH MÁY PHÁT ĐIỆN. 5.3.1. Chọn thanh dẫn từ máy phát đến máy biến áp. Để nối từ máy phát điện đến máy biến áp ta dùng thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài: Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích th- ước và khoảng cách giữa các pha. a. Chọn tiết diện Điều kiện: ICP.khc ≥ Ilvcb Trong đó Ilvcb là dòng làm việc cưỡng bức của mạch máy phát đã tính ở phần trên. Ta có: Ilvcb = 4,33 KA Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trờng. 0 0 θmt = 25 C, nhiệt độ môi trường xung quanh nơi đặt thanh dẫn là: θxq = 35 C, 0 nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn: θcp = 70 C. θcp − θxq 70 − 35 Ta có: KHC = = = 0,882 θcp − θmt 70 − 25
  60. 4,33 Do đó: ICp = = 4,9 KA 0,882 Ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình máng có các thông số sau: Kích thước (mm) Mô men trở kháng cm3 Tiết diện một Dòng điện cực mm2 Một thanh Hai thanh cho phép (A) h b c r Wxx Wyy Wy0y0 125 55 6,5 10 1370 50 9,5 100 5500 125 1 0m m y0 y 0 Xyy 5 2 1 6,5mm 55 b. Kiểm tra ổn định nhiệt : Thanh dẫn đã chọn có Icp > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. c. Kiểm tra ổn định động. Ta lấy khoảng cách giữa các pha là a = 45 cm và khoảng cách giữa hai sứ liền nhau của một pha l = 180 cm Khi đó lực tính toán tác tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt là: -8 l 2 Ftt = 1,76.10 . .i KG (với khd = 1) a xk -8 180 3 2 Ftt = 1,76.10 . (57,91.10 ) = 236,1 KG 45 - Mômen chống uốn tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn là:
  61. Fl. 236,1.180 M = tt = = 4249,64 KG.cm 10 10 - Ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha: M 4249,64 tt = 2 δ1 = = 25,44 KG/cm δtt + δ2 hay δ2 Ê δϕ + δtt 12.Wyy (δ CPcu −δ tt ) l2max ≥ f 2 2 Với thanh dẫn đồng: δcpcu = 1400 KG/cm . Vậy khoảng cách lớn giữa miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là: 12.9,5() 1400− 42,49 l = = 185,3 cm 2max 4,507 Vậy l2max > l = 180 cm Do đó không cần đặt đệm trung gian 5.3.2. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng. a. Điều kiện chọn: Sứ đỡ được chọn theo điều kiện sau:
  62. Điện áp: USđm> Uđmmg=10,5 kv Điều kiện ổn định động Ta chọn sứ 0 Φ -20-2000KB.Y3 có : Uđm=20 kv ; Fcp =2000 kG ; HS=315 mm. b. Kiểm tra ổn định động: ’ Sứ được chọn phải thoả mãn điều kiện: Ftt ≤ 0,6 Fph Trong đó Fph : lực phá hoại cho phép của sứ. ’ Ftt : lực điện động đặt trên đầu sứ khi có ngắn mạch. ’ H ' Ftt = Ftt H s Với : Ftt : lực điện động tác động lên thanh dẫn khi có ngắn mạch. Hs : chiều cao của sứ. H’ : chiều cao từ dáy sứ đén trọnh tâm tiết diện thanh dẫn. ’ H = Hs+0,5h=315+0,5.125=377,5 mm Lực phá hoại tính toán của sứ : ’ H ' 377,5 Ftt = Ftt = 236,1 . =282,95 mm UMĐ đm=10kv IDCLđm>Icb = 4,33kA Kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt:
  63. Iđ đm> ixk = 57,91 kA 2 Inhđm.tnhđm > BN Ta chọn dao cách ly 10kv là loại PBK-10/5000 có các thông số như sau: UDCLđm , kV IDCLđm , A Iđ đm , kA Inh 10s , kA 10 5000 200 70 Bảng 5-7 Vì IDCLđm>1000A nên không phải kiểm tra ổn định nhiệt. 5.3.4. Chọn biến điện áp –biến dòng điện. a. Chọn biến điện áp. Dụng cụ phía thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng hai biến điện áp một pha có các thông số kỹ thuật sau: Điện áp định mức: UTUđm>UMĐ đm=10 kv Công suất định mức: S2đm ≥ S2 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: Công suất 1 Tổng công suất tiêu thụ, VA Tên đồng hồ Ký hiệu cosφ Số lượng cuộn,VA Pha a-b Pha b-c Pha c-a Công tơ tác dụng CA3Y 1,75 0,38 1 1,75 1,75 Công tơ phản kháng CP3Y 1,75 0,38 1 1,75 1,75 Oát mét Д772 10 1 1 10 10 Oát mét phản kháng Д772/1 5 1 1 5 5 Oát mét tự ghi Ч-377 10 0,8 1 10 10 Vôn kế Э-762 9 1 4 9 9 9 Tần số kế Д762 8 1 1 8 Vôn mét tự ghi H376 8 1 1 8 Tần số kế tự ghi H378 2,5 1 1 2,5 Tổng 35,5 32,5 34,5
  64. Bảng 5.8 Như vậy tổng công suất các dụng cụ nối vào phía thứ cấp của biến điện áp là : S2 =35,5+32,5+34,5=102,5 Ta chọn biến điện áp kiểu HOM-10 nối dây theo sơ đồ Y0/Y0 / có-các thông số như sau: Smax Cuộn chính S2đm Uscđm , kV Cấp chính xác ITcđm , V VA VA 10 100 0,5 80 640 Bảng 5-9 Sơ đồ nối máy biến điện áp với các cuộn áp của dụng cụ đo như sau: A G B C Wh VARh VAR W V Hz a b c o Hz W V VV V
  65. Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp tới đồng hồ đo: + Dòng điện trong các dây dẫn thứ cấp: S ab 35,5 Sbc 32,5 Iab = = = 0,355 A Ibc = = = 0,325 A U ab 100 U bc 100 Sca 34,5 Ica = = = 0,345 A U ca 100 Để đơn giản nhưng vẫn chính xác ta coi dòng điện phụ tải các pha a-b , b-c , và c-a bằng nhau: Iab=Ibc=Ica=0,36 A Do đó: Ia = Ib=Ic= 3 .Iab = 3 .0,36 = 0,62 A Dây dẫn được chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: I dd ΔU = Ia .rdd= Ia. ρ ≤ Δ Ucp = 0,5% S I a .ρ.I dd 0,62.0,0175.30 2 Do đó: S ≥ = = 0,66 mm ΔU cp 0,5 Theo tiêu chuẩn độ bền cơ của dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết diện S = 2 1,5 mm . b. Chọn biến dòng điện: Biến dòng điện đặt trên cả 3 pha, mắc theo sơ đồ hình sao, ta chọn biếndòng điện theo điều kiện : Điện áp định mức: UTIđm>UMĐ đm=10,5 kv Công suất định mức: I1đm ≥ Icb= 3,61 kA Cấp chính xác: 0,5 Phụ tải định mức Z2đm ≥ Z2 Trong đó Z2 là tổng phụ tải nối vào BI bao gồm tổng trở các thiết bị đo, điện trở dây dẫn và điện trở tiếp xúc : Z2 = Zđh + rdd + rtx Công suất tiêu thụ của các cuộn dây máy biến dòng được phân bố như sau: Công suất 1 Tổng công suất tiêu thụ, VA Tên đồng hồ Ký hiệu cosφ Số lượng cuộn,VA Pha A Pha B Pha C Công tơ tác dụng CA3Y 1,75 0,38 1 1,75 1,75
  66. Công tơ phản kháng CP3Y 1,75 0,38 1 1,75 1,75 Oát mét Д772 10 1 1 10 10 Oát mét phản kháng Д772/1 5 1 1 5 5 Oát mét tự ghi Ч-377 10 0,8 1 10 10 Ampe mét Э-762 3 1 3 3 3 3 Tổng 21,5 23 21,5 Bảng 5-10 Tổng trở dụng cụ đo mắc vào các pha này: S phaB 23 Zdh = 2 = 2 = 0,92 Ω I 2dm 5 Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo là l = 30m.Chọn dây đồng có tiét diện có tiết diện 2,5 mm2. Do ba pha cùng có máy biến dòng nên chiều dài tính toán ltt = l = 30m. Khi đó điện trở dây dẫn là : ltt .ρ 30000.0,0175 rdd = = = 210 mΩ = 0,21 Ω F 2,5 Điện trở tiếp xúc rtx = 0,1 Ω Do đó : Z2 = Zđh + rdd + rtx = 0,92 + 0,21 + 0,1 = 1,23 Ω Ta chọn biến dòng kiểu TЩЛ-10 do Liên Xô sản xuất(cũ), nối dây theo sơ đồ sao đủ , mỗi máy có các thông số như bảng sau: Cấp chính xác Uđm , kV Iscđm , kA ITc đm , A Z2đm , Ω 10 12 5 0,5 1,2 Bảng 5-11 Máy biến dòng kiểu thanh dẫn không cần kiểm tra ổn định động vì lắp trên thanh dẫn cứng của máy phát điện , và cũng không cần kiểm tra ổn định nhiệt của máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A. Sơ đồ biến dòng với các cuộn dòng của dụng cụ đo như sau: WVAR
  67. A A A W Wh VARh A B C 5.4. MẠCH PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG: Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải địa phương gồm 2 hộ mỗi hộ được cung cấp từ 2 đường dây kép với công suất 2MW và 2 hộ mỗi hộ được cung cấp từ 4 đường dây đơn với công suất 1,5 MW. Mỗi máy sẽ mang một nửa phụ tải địa phương và khi một trong 2 máy bị sự cố thì máy còn lại bằng khả năng quá tải phải cung cấp cho toàn bộ phụ tải địa phương. Sơ đồ cung cấp điện như sau:
  68. N4 F1 F2 N5 > ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ N6 ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ > > 1,5MW 2MW 2MW 1,5MW 5.4.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương: Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 KV gồm: 2 đường dây cáp kép P = 2 MW, cosϕ = 0,85. P 2 S = = = 2,353 MVA cosϕ 0,85
  69. 4 đường dây cáp đơn P = 1,5 MW, cosϕ = 0,85 P 1, 5 S = = = 1,764 MVA cosϕ 0,85 Tiết diện cáp được chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế Jkt. I lvbt Scáp = J kt Trong đó: Ilvbt: dòng điện làm việc bình thường. - Các đường cáp đơn có S = 1,764 MVA nên dòng điện làm việc bình thường là: S 1,764 Ilvbt = = = 0,097 KA= 97 A 3.U dm 3.10,5 - Các đường cáp kép có S = 2,353 MVA nên dòng điện làm việc bình thường là: S 2,353 Ilvbt = = = 0,064 kA = 64 A 3.Udm 2 3.10,5 Vậy dòng điện cưỡng bức: Icb = 2.Ilvbt = 2 64 = 128 A Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại. 24 ∑ Si .Ti 0 9,41x12 + 8,24x4 +10,59x6 +11,76x2 Tmax= .365 = 365. = 7230 h Smax 11,76 Tra bảng 44 sách mạng lưới điện ta chọn cáp bọc giấy cách điện có lõi bằng nhôm có: 2 Jkt = 1,2A/mm a) Với cáp đơn: Tiết diện cáp đơn là: 97 S = = 80,83 mm2 cáp 1, 2 Tra bảng 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. 2 S = 95 mm ; Uđm = 10,5 KV; ICP = 205 A * Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài:
  70. I’cp = K1.K2.Icp ≥ Ilvbt Trong đó: K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. θcp − θ'0 K1 = θcp − θ0 0 θcp: nhiệt độ phát nóng cho phép θcp = 60 C 0 θ’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp θ’cp = 25 C 0 θ0: nhiệt độ tínht toán tiêu chuẩn θ0 = 15 C 60 − 25 K1 = = 0,88 60 −15 K2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn có K2 = 1, với cáp kép K2 = 0,9. I’cp = 0,88.205 = 180,81 A > Ilvbt = 97A b) Với cáp kép: 64 S = = 32 mm2 cáp 2 Tra bảng chọn loại cáp ba pha lõi nhôm cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất. 2 S = 70 mm ; Uđm = 10,5 KV; ICP = 165 A * Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài: K2 : hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song, K2 = 0,9 I’cp = K1.K2.Icp ≥ Ilvbt - 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 10 kV trong điều kiện làm việc bình thường dòng điện qua chúng không vợt quá 80% dòng điện cho phép đã hiệu chỉnh thì khi sự cố cho phép quá tải 30% trong thời gian không vợt qúa 5 ngày đêm. Dòng điện làm việc cưỡng bức qua cáp khi đứt 1 sợi:
  71. Icb = 2.Ilvbt = 2x64= 128 A Vậy ta có: I’cp = Kqt.K1.K2.Icp = 1,3 . 0,88 . 0,9 . 165 = 169,88 A > Icb = 128 A Vậy điều kiện phát nóng khi sự cố thoả mãn. Kết luận: Cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 5.4.2. Chọn kháng điện: Kháng điện đường dây được chọn theo các tiêu chuẩn sau: + Điện áp : Uđmk ≥ 10,5 KV + Dòng điện : Iđmk > Icbmax a. Xác định dòng điện cưỡng bức qua kháng: Dòng cưỡng bức qua kháng được xác định khi giả thiết sự cố một kháng điện. Khi đó Công suất qua kháng còn lại là: Squa K= 2 . Sbt = Smax = 11,76 MVA Dòng cưỡng bức qua kháng: max SuF max 11,76 Icbk = = = 0,646 KA 3.U dm 3.10,5 Ta chọn kháng điện PbA-10- 750 có IđmK = 750A b. Xác định Xk% của kháng: N6 XHT XK XC1 > EHT N4 MC1 N5 MC2 Trong chương tính ngắn mạch ta tính được dòng ngắn mạch tại điểm N4: N4 I (0) = 52,041 KA. + Điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là: 100 X = = 0,106 HT 3.10,5.52,041 + Điện kháng của cáp 1 là:
  72. S cb 100 Xc1 = X0.l = 0,08.3. = 0,218 2 10,52 U tb + Dòng ổn định nhiệt của cáp 1 là: S1.C1 Inhc1 = t1 Trong đó: 2 S1: tiết diện cáp = 70mm 1/2 C1: hệ số cáp đồng C1 = 141 As /s. t1: thời gian cắt của máy cắt 1 ta chọn t1 = 0,7 sec Dòng điện cắt của máy cắt hợp bộ Icđm = 21 KA Thời gian cắt của máy cắt 2 nhỏ hơn 1 cấp so với máy cắt 1 nên: tcắtMC2 = tcắtMC1 - Δt = 0,7 - 0,3 = 0,4 sec 70.141 ị I = = 11,796 KA nhc1 0,7 S2 .C 70.141 Inh c2 = = = 15,61 KA t2 0,4 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, Inhc1) và I”N6 Ê (Icđm2, Inhc2) Vậy ta chọn kháng có Xk% sao cho ngắn mạch tại N6 thì có dòng ngắn mạch I”N6 Ê 15,61 KA. + Khi ngắn mạch tại N6 thì điện kháng tính đến điểm ngắn mạch là: I cb 100 XΣ = " = = 0,352 I N 6 3.10,5.15,61 Ta có XΣ = XHT - Xk ị Xk = XΣ - XHT = 0,352 - 0,106 = 0,246 I dmk 0,246.0,75.100 Vậy Xk% = Xk. .100 = = 3,36% I cb 5,49 Vậy ta chọn kháng đơn loại: PbA-10-750-4 có Xk% = 4%
  73. c. Kiểm tra kháng vừa chọn. + Điện kháng tương đối của điện kháng vừa chọn: I cb 4 100 XK = XK%. = . = 0,293 I dm 100 3.10,5.0,75 + Dòng ngắn mạch tách ra tại N5: I cb 5,49 I”N5 = = = 13,759 KA X HT + X K 0,106 + 0,293 Ta thấy chọn kháng có XK%=4% không thoả mãn do vậy ta phải chọn có XK%=8% I cb 8 100 XK = XK%. = . = 0,586 I dm 100 3.10,5.0,75 Tính toán tương tự trên thì kháng thoả mãn điều kiện I”N5 Ê Icắtđm1 = 21 KA I”N5 =7,933 kA Ê Inhc1 = 11,796 KA + Dòng ngắn mạch tại N6: I cb 5,49 I”N6 = = = 6,033 KA X HT + X K + X c1 0,106 + 0,586 + 0,218 Thoả mãn điều kiện: I”N6 < Icắtđm2 = 21 KA I”N6 Ê InhS2 = 15,61 KA Kết luận: Vậy kháng điện được chọn là: PbA-10- 750 -8 có IđmK = 750A và Xk% = 8% 5.4.3. Kiểm tra máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương. Để kiểm tra máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương ta tính dòng ngắn mạch tại N5. XHT = 0,106 I cb 8 100 XK = XK%. = . = 0,587 I dm 100 3.10,5.0,75 + Dòng ngắn mạch tại N5:
  74. I cb 5,49 I”N5 = = = 8,026 KA X HT + X K 0,106 + 0,578 + Dòng điện xung kích tại N5 là: IXK = 2 .1,8. 8,026 = 20,43 KA 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) BM Π -10-1250-20 10 5600 20 64 - Dòng điện : IđmMC ≥ Icb - Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” = 8,026 KA - Điều kiện ổn định động : ildd > ixk = 20,43 KA Kết luận: Vậy máy cắt chọn thoả mãn điều kiện. 5.4.4. CHỌN CHỐNG SÉT VAN. 1. Chọn chống sét van cho thanh góp. Trên các thanh góp 220 KV và 110KV đặt các chống sét van với nhiệm vụ quan trọng là chống quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm. Các chống sét van này được chọn theo điện áp định mức của mạng. Trên thanh góp 110KV ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110KV, đặt trên cả 3 pha. 2. Chọn chống sét van cho máy biến áp. a. Chống sét van cho máy tự ngẫu. Các máy biến áp tự ngẫu do có sự liên hệ về điện giữa cao áp và trung áp nên sóng điện áp có thể truyền từ cao áp sang trung áp hoặc ngược lại. Vì vậy ở các đầu ra cao áp và trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt các chống sét van. - Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-220, có Uđm = 220KV, đặt cả 3 pha. - Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110, có Uđm = 110KV đặt trên cả 3 pha. b. Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây.
  75. Mặc dù trên thanh góp 220KV đã đặt các chống sét van nhưng đôi khi có những đường sét có biên độ lớn truyền vào trạm, các chống sét van ở đây phóng điện. Điện áp dư còn lại truyền tới cuộn dây của máy biến áp vẫn rất lớn có thể phá hỏng cách điện của cuộn dây, đặc biệt là phần cách điện ở gần trung tính nếu trung tính cách điện. Vì vậy tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí một chống sét van. Tuy nhiên, do điện cảm của cuộn dây máy biến áp, biện độ đờng sét khi tới điểm trung tính sẽ giảm một phần. Do đó chống sét van đặt ở trung tính được chọn có điện áp định mức giảm một cấp. Từ đây ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 KV. 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 nh: chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nớc 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 lợng 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 tơng 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.
  76. 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 SƠ ĐỒ TỰ DÙNG.
  77. B1 B2 B3 B4 B5 ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ F1 F2 F3 F4 F5 ∨∨ ∨ ∨∨ ∨∨ ∨ ∨ TD1 DP1 TD2 TD3 TD4 TD5 ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ 6,3kV ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ ∨∨ TD11 DP2 TD21 TD31 TD41 TD51 0,4kV
  78. 6.2. Chọn máy biến áp tự dùng 6.2.1 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 nối tiếp với nó. - 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 = 25 MVA 1 1 Năm máy công tác có công suất: SđmB ≥ Stdmax = .25 = 5 MVA 5 5 Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số như sau: Sđm Điện áp (KV) Tổn thất KW Loại UN% I0% MVA Cuộn cao Cuộn hạ ΔP0 ΔPN TM-6300 6.3 10.5 6,3 8.33 46.5 6.5 0,8 Công suất của máy biến áp dự trữ cấp 1 được chọn phù hợp với chức năng của nó. Máy 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.Ta chọn cùng loại như máy biến áp cấp I 6.1.2. Chọn máy biến áp cấp 2: Các máy biến áp tự dùng cấp 2 dùng để cung cấp cho các phụ tải cấp điện áp 380/220V và chiếu sáng. Công suất của các loại phụ tải này thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường được chọn là loại có công suất từ: 630 á 1.000 KVA. Loại lớn hơn thường không được chấp nhận vì giá thành lớn, dòng ngắn mạch phía thứ cấp lớn. Gỉa thiết các phụ tải này chiếm 10%. Công suất phụ tải cấp 1 . Khi đó ta chọn công suất mỗi máy là: SđmB ≥ 10%. 25/5 = 500 KVA Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số như bảng sau:
  79. Điện áp (KV) Tổn thất (KW) Sđm Loại Cuộn Cuộn UN % Io% KVA ΔP ΔPN cao hạ o TMH-1000 1000 6 0,4 2,1 11,6 6,5 1,5 6.2.CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG. 6.2.1. Chọn máy cắt 10 kV đầu nguồn: Dòng điện cưỡng bức qua máy cắt 10 kV là : Std max 25 Icb10 = = =0,275 kA 5 3.U Fdm 5 3.10,5 Dòng ngắn mạch qua máy cắt này chính là dòng ngắn mạch tại N4 đã tính ở chương 3 có trị số là : IN4(0) = 52,041 kA IN4 xk = 140,57 kA Máy cắt chọn phải thoả mãn các điều kiện sau: -Điện áp định mức: UMC dm ≥ 10,5 kV - Dòng điện: IđmMC ≥ Icb= 0,275 kA - Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” = 52,041 kA - Điều kiện ổn định động : ildd > ixk = 140,57 kA Dựa vào các điều kiện trên ta chọn loại máy cắt hợp bộ 3AF1 có các thông số như sau : Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (kA) Icđm (KA) ilđđ (KA) 3AF1 12 2 63 160 6.2.2. Chọn máy cắt 6 kV : Dòng cưỡng bức qua máy cắt tổng 6 kV là: Std max 25 Icb 6 = = =0,458 kA 5 3.6,3 5 3.6,3 Dòmg điện cắt định mức của máy cắt 6 kV được chọn theo dòng ngắn mạch tại thanh góp 6 kV của phụ tải địa phương(điểm N7). Khi đó ta coi nhà máy và hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta có sơ đồ thay thế ngắn mạch :
  80. N4 N UHT X Σ X 7 TD1 Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch tại N4 là: I 100 X Σ = cb = =0,176 I (0) N 4 3.6,3.52,041 - Điện kháng máy biến áp tự dùng. U N % Scb 6,5 100 XTD1 = . = . =1.031 100 Sdm 100 6,3 - Dòng điện ngắn mạch tại điểm N7 '' I cb 100 I N 7 = = = 7,636KA X Σ + X TD1 3.6,3.(0,17 +1,031) - Dòng điện xung kích tại điểm N7: iXKN7 = 2 .kXK.I”N7 = 2 .1,8.7,636 = 19,438 kA Vậy ta chọn loại máy cắt điện hợp bộ có thông số như sau: Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (kA) Icđm (KA) ilđđ (KA) 3AF 105-4 7,2 2 31,5 80 - Dòng điện : IđmMC ≥ Icb - Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” = 7,636 KA - Điều kiện ổn định động : ildd > ixk = 19,438 KA Kết luận: Vậy máy cắt chọn thoả mãn điều kiện. Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt cho máy cắt vì có dòng định mức lớn hơn 1000A.