TrungDung NMD

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước Việt Nam ta đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ trên mọi mặt của đời sống xã hội. Trong quá trình ấy, có phần đóng góp không thể thiếu của ngành Điện với nhiệm vụ phải đảm bảo cung cấp điện đủ và tốt cho khách hàng cả nước. Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện. Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế – kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã được học, em đã được giao thực hiện Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW. Đây là cơ hội tốt để em có thể tìm hiểu sâu hơn kiến thức tổng hợp đã được học và cũng là dịp may để em vận dụng chúng vào một bài toán thiết kế cụ thể.

Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của các thày giáo trong bộ môn và các bạn trong lớp cùng với nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành được bản đồ án này. Tuy nhiên, do trình độ chuyên môn cũng như thời gian hạn hẹp nên bản đồ án không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cám ơn các thầy trong Bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt là cô Nguyễn Thị Thu và thầy GS.TS Lã Văn Út đã giúp em hoàn thành bản thiết kế đồ án môn học này.

Hà nội, tháng 11 năm 2008 Sinh viên

Lê Trung Dũng

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 1


MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU................................................................................................1MỤC LỤC......................................................................................................2CHƯƠNG I....................................................................................................5

1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN................................................................52. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.................5

2.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát......................................................52.2. Phụ tải cấp điện áp trung 110kV.................................................62.3. Công suất phát của nhà máy.......................................................72.4. Phụ tải tự dùng của nhà máy.......................................................92.5. Công suất phát về hệ thống.........................................................9

3. MỘT SỐ NHẬN XÉT CHUNG......................................................11CHƯƠNG II.................................................................................................13

I. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN...................................................................131. Phương án 1..................................................................................132. Phương án 2..................................................................................143. Phương án 3..................................................................................154. Phương án 4..................................................................................155. Kết luận........................................................................................16

II. TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN. 161. Phương án 1..................................................................................161.1. Chọn Máy Biến Áp...................................................................171.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA..........................................181.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA...........................................181.4. Tính Tổn Thất Điện Năng.........................................................201.5. Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch............................222. Phương án 2..................................................................................242.1. Chọn máy biến áp.....................................................................242.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA..........................................252.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA............................................262.4. Tính Tổn Thất Điện Năng.........................................................282.5. Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch............................30

CHƯƠNG III...............................................................................................33I. PHƯƠNG ÁN 1..................................................................................33

1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán.............................................33



2. Xác định điện kháng của các phần tử...........................................343. Xác định dòng ngắn mạch............................................................353.1. Ngắn mạch tại N-1....................................................................353.2. Ngắn mạch tại N-2....................................................................373.3. Ngắn Mạch Tại N-3..................................................................383.4. Ngắn mạch tại N-3’...................................................................393.5. Ngắn Mạch Tại N-4..................................................................414. Chọn máy cắt điện........................................................................41

II. PHƯƠNG ÁN 2...............................................................................421. Xác định điểm ngắn mạch tính toán.............................................422. Xác định điện kháng của các phần tử...........................................423. Xác định dòng ngắn mạch............................................................423.1. Ngắn mạch tại N-1....................................................................423.2. Ngắn mạch tại N-2....................................................................453.3. Ngắn Mạch Tại N-3..................................................................463.4. Ngắn mạch tại N-3’...................................................................473.5. Ngắn Mạch Tại N-4..................................................................494. Chọn máy cắt điện........................................................................49

CHƯƠNG IV...............................................................................................51I. PHƯƠNG ÁN 1..................................................................................52

1. Tính vốn đầu tư của thiết bị..........................................................521.1. Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp...............................................531.2. Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối............532. Tính phí tổn vận hành háng năm..................................................533. Chí phí tính toán của phương án:.................................................54

II. PHƯƠNG ÁN 2...............................................................................541. Tính vốn đầu tư của thiết bị..........................................................541.1. Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp...............................................551.2. Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối............552. Tính phí tổn vận hành hang năm..................................................553. Chi phí tính toán của phương án..................................................56

III. SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU56

1. Kết luận về tính toán kinh tế.........................................................562. So sánh về mặt kĩ thuật.................................................................563. Kết luận........................................................................................56

CHƯƠNG V.................................................................................................571. CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY........................................57

1.1. Chọn máy cắt điện :..................................................................571.2. Chọn dao cách ly.......................................................................57

2. CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP.............................................582.1. Chọn thanh dẫn cứng :..............................................................582.2. Chọn dây dẫn mềm...................................................................61



3. CHỌN THIẾT BỊ CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG.........................673.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương.............................................673.2. Chọn kháng điện :.....................................................................69

4. CHỌN CHỐNG SÉT VAN:............................................................724.1. Chọn chống sét van cho thanh góp :.........................................724.2. Chọn chống sét van cho máy biến áp :......................................72

5. CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN......735.1. Cấp điện áp 220 kV...................................................................735.2. Cấp điện áp 110 kV...................................................................745.2.1. Máy biến điện áp:......................................................................745.2.2. Máy biến dòng điện...................................................................745.3. Cấp điện áp máy phát 10,5 kV..................................................74

CHƯƠNG VI................................................................................................791. SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG...........................................792. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG:...............................................80

2.1. Chọn máy biến áp tự dùng cấp I :.............................................802.2. Chọn máy biến áp tự dùng cấp II :............................................81

3. CHỌN MÁY CẮT...........................................................................823.1. Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng :.........................................823.2. Máy cắt hạ áp MBA tự dùng :...................................................82

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................84



CHƯƠNG ITÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lượng điện năng. Công suất do nhà máy điện phát ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải. Trong thực tế lượng điện năng luôn thay đổi do vậy người ta phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phương pháp vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp ...

1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 240MW, gồm 4 máy phát điện 4 x 60MW, 8,0cos , Uđm = 10,5kV. Chọn máy phát điện loại 250TB có các thông số :

Bảng 1.1

Loại máy

phát

Thông số định mức Điện kháng tương đối

n v/phS

MVAP MW U KV cos I KA X”d X’d Xd

TB-60-2 3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,146 0,22 1,691

2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công suất tác dụng cực đại Pmax và hệ số công suất cos của phụ tải tương ứng, ta xây dựng được đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến.

2.1.Phụ tải cấp điện áp máy phát.

Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:3 đường dây kép x 3 MW x 4 km3 đường dây đơn x 1,2 MW x 3 km



Phụ tải cấp điện áp máy phát có PUFmax= 12,6 MW, cos = 0,8.Ta có:

SUFmax =

Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày:

maxUFUF

maxUFUF

S).t(p)t(S

P).t(p)t(P

Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :

bảng 1.2

Thời gian, h

Công suất0 - 6 6 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 24

p, % 65 100 95 80 75PUF , MW 8,19 12,6 11,97 10,08 9,45SUF , MVA 10,2375 15,75 14,9625 12,6 11,8125

Đồ thị phụ tải điện áp máy phát:

Hình 1.1

2.2.Phụ tải cấp điện áp trung 110kV

Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đường dây kép và 4 đường dây đơn với công suất các mạch như nhau.

Phụ tải cấp điện áp trung có PUTmax= 110MW, cos = 0,8. Suy ra:



MW5,1378,0

110

cos

PS

UT

maxUTmaxUT

Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày:

maxUTUT

maxUTUT

S).t(p)t(S

P).t(p)t(P

Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :

bảng 1.3

Thời gian, h

Công suất0 - 6 6 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 24

p, % 75 90 100 85 70PUT , MW 82,5 99 110 93,5 77SUT , MVA 103,125 123,75 137,5 116,875 96,25

Đồ thị phụ tải điện áp trung

Hình 1.2

2.3. Công suất phát của nhà máy.

Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có :PF = 60 MW, cos = 0,8. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :

SF =



Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:

PNM = 4PF = 4.60 = 240 MW

SNM = 4SF = 4.75 = 300 MW

Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính được công suất phát ra của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày:

NMNM

NMNM

S).t(p)t(S

P).t(p)t(P

Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất phát của nhà máy:

bảng 1.4

Thời gian, h

Công suất0 – 8 8 – 12 12 – 14 14 -20 20 – 24

p, % 75 100 90 100 75PNM , MW 180 240 216 240 180SNM , MVA 225 300 270 300 225

Đồ thị phát công suất của nhà máy:

Hình 1.3



2.4.Phụ tải tự dùng của nhà máy

Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 8% điện năng phát ra của nhà máy. Như vậy lượng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày:

NM

NMNMTD S

)t(S.6,04,0.S.S

trong đó:SNM : công suất đặt của nhà máy, SNM = 300 MVAHệ số tự dùng nhà máy: %8

Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất tự dùng của nhà máy:

bảng 1.5

Thời gian, h

Công suất0 – 8 8 – 12 12 – 14 14 -20 20 – 24

SNM , MVA 225 300 270 300 225STD , MVA 20.4 24 22.56 24 20.4

Đồ thị phụ tải tự dùng:

Hình 1.4

2.5.Công suất phát về hệ thống.

Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ 90km.



Công suất phát về hệ thống được xác định bằng biểu thức: TDUTUFNMVHT SSSSS

trong đó:

NMS : công suất đặt của toàn nhà máy.Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ

thống của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày. Kết quả tính ở trong bảng 1.6

bảng 1.6

Thời gian, h 0 – 6 6 – 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24SNM , MVA 225 225 300 300 270 300 300 225SUF ,

MVA 10,2375 15,75 15,75 14,9625 14,9625 12,6 11,8125 11,8125SUT ,

MVA 103,125 123,75 123,75 137,5 137,5 116,875 96,25 96,25STD ,

MVA 20,4 20,4 24 24 22,56 24 24 20,4SVHT , MVA 91,2375 65,1 136,5 123,5375 94,9775 146,525 167,9375 96,5375

Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy:



Hình 1.5

3. MỘT SỐ NHẬN XÉT CHUNG

Về tính chất phụ tải ở các cấp điện áp:Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp:

SUFmax = 15,75 MVASUTmax = 137,5 MVA



Phụ tải ở cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của một tổ máy. Nhà máy không có phụ tải ở cấp điện áp cao.Nhà máy có đủ khả năng cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp.

Về vai trò của nhà máy đối với hệ thống:Công suất đặt của nhà máy: 4 x 60MW Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): SHT=3200 MVADự trữ công suất hệ thống là 10%, tức: SDT= 0,1.SHT=320 MVACông suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là: SVHTmax=167,9375 MVA

tức là chiếm công suất dự trữ quay của hệ thống và

chiếm công suất toàn hệ thống.

Khả năng phát triển của nhà máy trong tương laiNhà máy có khả năng mở rộng trong tương lai và tăng lượng công suất

phát về hệ thống và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải.



CHƯƠNG IICHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong việc tính toán thiết kế nhà máy điện. Các phương án đề xuất phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy cho các phụ tải, thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế.

I. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

Từ kết quả tính toán ở chương I ta có một số nhận xét sau:

Đây là nhà máy nhiệt điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của nhà máy điện, nên không dùng thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực máy phát.

Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ số có lợi = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.

STmax = 137,5 MVA, STmax = 96,25 MVA mà SFđm = 75 MVA, cho nên ghép 1 đến 2 bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây bên trung áp.

Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:

1. Phương án 1

B1 B2 B3 B4

F1 F2 F3 F4

220kV 110kV

Nhận xét:



Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV.

Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2.

Ưu điểm:

- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ hơn giá máy biến áp 220kV.

- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.

Nhược điểm:

- Tổn thất công suất lớn khi STmin.

2. Phương án 2

Nhận xét:

Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV. Như vậy ở phía thanh góp 220 kV có đấu thêm một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây.

Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2.

Ưu điểm:

- Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ.

- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục



- Vận hành đơn giản

Nhược điểm:

- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.

3. Phương án 3

220kV 110kV

B3 B4

F3 F4F1 F2

B2B1

B6

B5

10,5kV

Nhận xét:

Nhà máy dùng bốn bộ máy phát- máy biến áp: hai bộ nối với thanh góp 220kV, hai bộ nối với thanh góp 110kV. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giưa thanh góp UC và thanh góp UT đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát UF .

Ưu điểm:

- Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục

Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong

quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn. - Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất của nó.

4. Phương án 4



220kV 110kV

B6B5

F2F1

B3 B4

10,5kV

F3

B1

F4

B2

Nhận xétNhà máy dùng bốn bộ máy phát – máy biến áp nối vào thanh góp 110kV

và dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát.

Ưu điểm:

- Đảm bảo cung cấp điện liên tục

- Do tất cả các máy biến áp đều nối về phía 110kV nên giảm được vốn đầu tư so với phương án 1.

Nhược điểm:

- Do tất cả các máy biến áp đều nối vào phía 220kV, nên để đảm bảo cung cấp điện cho phía 110 kV công suất của máy biến áp tự ngẫu có thể phải lớn hơn so với các phương án khác. Khi có ngắn mạch xẩy ra ở thanh góp hệ thống thì dòng điện ngắn mạch lớn gây nguy hiểm cho thiết bị.

- Tổn thất công suất lớn.

5. Kết luận

Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại. Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện.

II. TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

1. Phương án 1.



B1 B2 B3 B4

F1 F2 F3 F4

220kV 110kV

1.1. Chọn Máy Biến Áp

Chọn MBA 2 cuộn dây B3, B4Máy biến áp hai dây quấn B3, B4 được chọn theo điều kiện:

Fdmdm4Bdm3B SSS Các máy phát F3 và F4 có công suất phát định mức:

SF3dm = SF4dm = SFdm = 75 MVADo đó ta có thể chọn được MBA B3 và B4 có các thông số kĩ thuật:

bảng 2.1

LoạiMBA

Sđm

MVAĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW

UN% I0%C H P0 PN

TP ДцH 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55

Chọn MBA tự ngẫu B1, B2

Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:

Với là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:

Và Sth là công suất thừa từ máy phát đến cuộn hạ áp:

Sth = SFdm – SUFmin – Stdmax

= 75 – .10,2375 – .24 = 63,88125 MVA

SB1dm = SB2dm = .63,88125 = 127,7625 MVA

Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy biến áp B1, B2:

bảng 2.2

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

thdm2Bdm1B S1

SS

5,0220

110220

U

UU

C

TC

17


LoạiMBA

Sđm

MVA

ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW UN%

I0%C T H P0

PN C-T

C-H

T-HC-T

C-H

T-H

ATДцTH 160 230 121 11 85 380 190 190 11 32 20 0,5

1.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA

a) Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4

Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:

Sb = SFdm – Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA

b) Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2

- Công suất phía cao được phân bố theo biểu thức sau :

htC.B S2

1S

- Công suất phía trung được phân bố theo biểu thức sau :

4b3bUTT.B SSS2

1S

- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ được phân bố theo biểu thức sau :SB.H = SB.C + SB.T

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 được ghi trong bảng:

bảng 2.3

SB.C , MVA 45,61875 32,55 68,25 61,76875 47,48875 73,2625 83,96875 48,26875

SB.T , MVA -17,4375 -7,125 -7,125 -0,25 -0,25 -10,5625 -20,875 -20,875

SB.H , MVA 28,18125 25,425 61,125 61,51875 47,23875 62,7 63,09375 27,39375

Dấu “ - ” trước công suất của cuộn dây trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ cuộn trung sang cuộn cao áp.

1.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA

a) Các máy biến áp nối bộ B3 và B4



Vì 2 máy biến áp này đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0 đến 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải.

b) Các máy biến áp liên lạc B1 và B2

Quá tải bình thường

- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong cả ngày ( từ 0 đến 24h) chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ

CAHA&TA , phụ tải phía cao là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là:

ttbtnt SkS Công suất tính toán của máy biến áp tự ngẫu:

Stt = αSB1dm = 0,5.160 = 80 MVA

Hệ số quá tải bình thường: kbt = 1,3 → kbtStt = 1,3. 80 = 104 MVA

Do hệ số công suất TH coscos nên công suất qua cuộn dây nối tiếp: THnt SSS

Do đó:Snt.max = α.(SH + ST)max = 0,5.SCmax = 0,5. 83,96875 = 41,98438 MVA < kbtStt = 104 MVA

nên khi làm việc bình thường máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải. Quá tải sự cố

o Xét trường hợp sự cố máy biến áp nối bộ B4 Khi đó do min.UT3b SS nên lượng công suất lớn nhất tải qua mỗi máy biến

áp tự ngẫu để đưa sang trung áp là:

STmax= ( SUTmax- Sb3) = ( 137,5- 69)= 34,25 MVA

Công suất tải qua cuộn hạ cực đại là:

SHmax= SFdm - STDmax- SUFmin

=75– .24 – .10,2375 = 63,88125 MVA > 34,25 MVA

Suy ra lượng công suất cực đại truyền qua mỗi máy biến áp lên cao áp:

SCmax = SHmax - STmax =63,88125 - 34,25 = 29,63125 MVA

Như vậy máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ truyền công suấtCA&TAHA , phụ tải phía hạ là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn hạ

là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:



ttscH SkS trong đó:

Hệ số quá tải sự cố: ksc = 1,4 ksc.Stt = 1,4.80 = 112 MVA

Ta nhận thấy SHmax < ksc.Stt nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải sự cố.

o Xét trường hợp sự cố máy biến áp liên lạc B2.

- Trong khoảng thời gian từ 0 → 24h: UTbT SS , chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ CATA&HA , phụ tải phía cao là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:

ttscnt SkS

Công suất qua cuộn dây nối tiếp: HTnt SSS

Lượng công suất thừa cực đại bên trung áp là:STmax = ΣSbT – SUTmax = 2.69 – 96,25 = 41,75 MVA

Công suất tải từ máy phát qua cuộn hạ của tự ngẫu cực đại đã tính ở phần trước bằng: SHmax = 63,88125 MVA

Suy ra công suất lớn nhất tải qua cuộn hạ:Snt.max = α(STmax + SHmax) = 0,5.( 41,75 + 63,88125) = 52,81563 MVA

Ta thấy: Snt.max< ksc.Stt = 112 MVA nên máy biến áp không bị quá tải sự cố.

Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải bình thường lẫn quá tải sự cố.

1.4. Tính Tổn Thất Điện Năng

Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B3 và B4Do bộ máy biến áp - máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt

cả năm Sb = 69 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai dây cuốn có hai cuộn dây phân chia điện áp là:

8760.S

S.P

S

S.P8760.PA

2

Bdm

max.HHN

2

Bdm

max.CCN0

trong đó:

0P : tổn thất không tải của máy biến áp, kW

NP : tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW

max.CS : công suất cuộn cao cực đại, bmax.C SS

max.HS : công suất cuộn hạ cực đại, bmax.H SS



bS : công suất của bộ máy biến áp – máy phát, kVA

BdmS : công suất định mức của máy biến áp, kVACNP : tổn thất ngắn mạch cuộn cao, N

CN P5,0P

HNP : tổn thất ngắn mạch cuộn hạ, N

HN P5,0P

8760.S

S.P8760.PA

2

Bdm

bN0

Thay số ta có:ΔAB3 = ΔAB4 = 70.8760 + 310.(69/80)2.8760 = 2633352 kWh = 2633,352 MWh

Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:ΔAb = ΔAB3 + ΔAB4 = 2. 2633,352 = 5266,704 MWh

Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạcTổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:

i2

Bdm

2iHH

N2Bdm

2iTT

N2Bdm

2iCC

N0 t.S

S.P

S

S.P

S

S.P.365T.PA

trong đó:- H

NTN

CN P,P,P : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ

của máy biến áp tự ngẫu, kW - iHiTiC S,S,S : công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự

ngẫu vận hành với thời gian ti trong ngày, MVA Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây

- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao

kW1905,0

190

5,0

190380.5,0P

PPP5,0P

22CN

2

HTN

2

HCNTC

NCN

- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung

kW1905,0

190

5,0

190380.5,0P

PPP5,0P

22TN

2

HCN

2

HTNTC

NTN

- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ



kW5703805,0

190

5,0

190.5,0P

PPP

5,0P

22HN

TCN2

HTN

2

HCNH

N

bảng 2.4

Thời gian 0 – 6 6 – 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24

SB.C , MVA 45,619 32,55 68,25 61,76875 47,48875 73,263 83,969 48,269

SB.T , MVA -17,44 -7,125 -7,125 -0,25 -0,25 -10,56 -20,88 -20,88

SB.H , MVA 28,181 25,425 61,125 61,51875 47,23875 62,7 63,094 27,394

AN ,

kWh 212,31 45,267 236,28 225,1665 132,8477 512,79 288,4 148,94

Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày: ΔAN24 = ΣΔAiN = 1802 kWh

Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu:ΔAB1= ΔAB2= 85.8760 + 365.1802 = 1402328 kWh = 1402,328 MWh

Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc:ΔATN= ΔAB1 + ΔAB2= 2.1402,328 = 2804,656 MWh

Tổn thất điện năng của phương án 1Tổn thất điện năng của phương án 1 bằng:

ΔA1= ΔAb + ΔATN= 5266,704 + 2804,656 = 8071,360 MWh

1.5. Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch



B1 B2 B3 B4

F1 F3 F4

220kV 110kV

F2

HT§d©y kÐp d©y ®¬n

(1)

(2)

(3)

(4)(5)

(6)

(7)

Các mạch phía điện áp cao 220kV

Đường dây nối với hệ thống:

kA

Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc:

kA

Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở phía điện áp cao là:IC

cb = max{ I(1)cb, I(2)

cb} = 0,588 kA

Các mạch phía điện áp trung 110kV

Đường dây tải:

kV

Bộ máy phát – máy biến áp B3:

kV

Trung áp máy biến áp liên lạc:

T

cbT)5(cb

U3

SI

Khi B4 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 5 là:

kA

Khi B2 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 5 là:



kA

Dấu “-“ chỉ rằng dòng cưỡng bức chảy từ phía trung sang phía cao áp của tự ngẫu.

Do đó I(5)cb = 0,2191 kA

Vậy dòng làm việc cưỡng bức phía 110kV là: IT

cb = max{ I(3)cb, I(4)cb, I(5)

cb} = 0,413 kA

Các mạch phía điện áp máy phát 10,5kV

Mạch máy phát:

kA

Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức phía điện áp máy phát là:IH

cb = 4,33013 kA

2. Phương án 2.

2.1.Chọn máy biến áp

Chọn MBA 2 cuộn dây B3, B4Máy biến áp hai dây quấn B3, B4 được chọn theo điều kiện:

Fdmdm4Bdm3B SSS Các máy phát F3 và F4 có công suất phát định mức:

SF3dm = SF4dm = SFdm = 75 MVA

Do đó ta có thể chọn được MBA B3 có các thông số kĩ thuật:



bảng 3.1

LoạiMBA

Sđm


UN% I0%C H P0 PN

TДц 80 242 10,5 80 320 11 0,6

Và MBA B4 có các thông số kĩ thuật:

bảng 3.2

LoạiMBA

Sđm


UN% I0%C H P0 PN

TP ДцH 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55

Chọn MBA tự ngẫu B1, B2

Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn hoàn toàn tương tự phương án 1 theo điều kiện:

Với là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:

Và Sth là công suất thừa từ máy phát đến cuộn hạ áp:

Sth = SFdm - SUFmin - Stdmax

= 75 – .10,2375 – .24 = 63,88125 MVA

SB1dm = SB2dm = .63,88125 = 127,7625 MVA

Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy biến áp B1, B2:

bảng 3.2

LoạiMBA

Sđm

MVA

ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW UN%

I0%C T H P0

PN C-T

C-H

T-HC-T C-H T-H

ATДцTH 160 230 121 11 85 380 190 190 11 32 20 0,5

2.2.Phân Bố Công Suất Cho Các MBA

a) Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4

Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:


thdm2Bdm1B S1

SS

5,0220

110220

U

UU

C

TC

25


Sb = SFdm – Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA

b) Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2

- Công suất qua cuộn dây điện áp cao được phân bố theo biểu thức sau :

3bVHTC.B SS2

1S

- Công suất qua cuộn dây điện trung được phân bố theo biểu thức sau :

4bUTT.B SS2

1S

- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ được phân bố theo biểu thức sau :

T.BC.BH.B SSS

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 được ghi trong bảng:

bảng 3.4

Thời gian 0 – 6 6 – 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24

SB.C , MVA 11,12 -1,95 33,75

27,2688

12,9888

38,7625 49,47 13,77

SB.T , MVA 17,06 27,38 27,38 34,25 34,25

23,9375 13,63 13,63

SB.H , MVA 28,18 25,43 61,13

61,5188

47,2388 62,7 63,09 27,39

Dấu “ - ” trước công suất của cuộn dây cao có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ cuộn cao sang cuộn trung áp.

2.3.Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA

a) Các máy biến áp nối bộ B3 và B4

Vì 2 máy biến áp này đã được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải.

b) Các máy biến áp liên lạc B1 và B2

Quá tải bình thường

- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong khoảng thời gian từ 6÷8h: chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được



truyền từ TAHA&CA , phụ tải phía trung là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn chung là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là:

ttbtch SkS

Do hệ số công suất CH coscos nên công suất qua cuộn dây chung:

CHch SSS Ta có: Sch = 26,4 MVA < kbtStt = 104 MVA nên khi làm việc bình

thường trong khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

- Trong các khoảng thời gian còn lại: chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ CA&TAHA , phụ tải phía hạ là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn hạ là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là:

ttbtH SkS

Ta có SHmax = 63,09375 MVA < kbtStt = 104 MVA nên khi làm việc bình thường trong những khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

Như vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện làm việc quá tải bình thường.

Quá tải sự cố o Xét trường hợp sự cố máy biến áp nối bộ B4

Khi đó lượng công suất lớn nhất tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu để đưa sang trung áp là:

Công suất tải qua cuộn hạ cực đại là:

SHmax= SFdm - STDmax- SUFmin

=75– .24 – .10,2375 = 63,88125 MVA < 68,75 MVA

Suy ra lượng công suất cực đại truyền từ cao áp sang trung áp qua mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

SCmax= STmax – SHmax =68,75 - 63,88125 =4.869 MVANhư vậy máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ truyền công suất

TACA&HA , phụ tải phía trung là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn chung là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:

ttscch SkS

Do hệ số công suất CH coscos nên công suất qua cuộn chung bằng:

CHch SSS


MVA75,685,137.2

1S

2

1S max.UTmax.T

27


Suy ra lượng công suất lớn nhất tải qua cuộn chung:

Ta nhận thấy Sch.max< ksc.Stt = 112 MVA nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải sự cố.

o Xét trường hợp sự cố máy biến áp liên lạc B2.

- Ta thấy UT4b SS , lượng công suất lớn nhất tải qua máy biến áp tự ngẫu để đưa sang trung áp là:

STmax = SUTmax - Sb4 = 137.5 - 69 = 68,5 MVA

Công suất tải qua cuộn hạ cực đại đã tính trong phần trước là: SHmax = 63,88125 MVA<68,5 MVA

Lượng công suất cần tải qua tự ngẫu từ cao áp sang trung áp là:SCmax= STmax – SHmax =68,5 - 63,88125 = 4.619 MVA

Như vậy chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từTACA&HA , phụ tải phía trung là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn

chung là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là:

ttscch SkS

Do hệ số công suất CH coscos nên công suất qua cuộn chung bằng:

CHch SSS

Suy ra lượng công suất lớn nhất tải qua cuộn chung:

Ta nhận thấy Sch.max< ksc.Stt = 112 MVA nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải sự cố.

Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải bình thường lẫn quá tải sự cố.

2.4.Tính Tổn Thất Điện Năng

Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B1 và B4

Do bộ máy biến áp – máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm MVA5,57Sb nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây có hai cuộn dây phân chia điện áp thấp là:


. 88125,63SSS maxCHmax.ch MVA

. 88125,63SSS maxCHmax.ch MVA

28


8760.S

S.P8760.PA

2

Bdm

bN0

Thay số ta có, tổn thất điện năng trong máy biến áp B3:ΔAB3 = 80.8760 + 320.(69/80)2.8760 = 2786118 kWh = 2786,118MWh

Tổn thất điện năng trong máy biến áp B4:ΔAB4 = 70.8760 + 310.(69/80)2.8760 = 2633352 kWh = 2633,352 MWh

Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:ΔAb = ΔAB3 + ΔAB4 = 5419,470 MWh

Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc

Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:

i2

Bdm

2iHH

N2Bdm

2iTT

N2Bdm

2iCC

N0 t.S

S.P

S

S.P

S

S.P.365T.PA

trong đó:HN

TN

CN P,P,P : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ

của máy biến áp tự ngẫu, kW

iHiTiC S,S,S : công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu vận hành với thời gian ti trong ngày, MVA

Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao

kW1905,0

190

5,0

190380.5,0P

PPP5,0P

22CN

2

HTN

2

HCNTC

NCN

- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung

kW1905,0

190

5,0

190380.5,0P

PPP5,0P

22TN

2

HCN

2

HTNTC

NTN

- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ

kW5703805,0

190

5,0

190.5,0P

PPP

5,0P

22HN

TCN2

HTN

2

HCNH

N



bảng 3.4Thời gian 0 – 6 6 – 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24

SB.C , MVA 11,12 -1,95 33,75 27,2688 12,9888 38,7625 49,47 13,77

SB.T , MVA 17,06 27,38 27,38 34,25 34,25 23,9375 13,63 13,63

SB.H , MVA 28,18 25,43 61,13 61,5188 47,2388 62,7 63,09 27,39

AN ,

kWh124,5

739,96

7194,4

1196,981

3119,288

4 411,748216,3

577,97

3

Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày: ΔAN24 = ΣΔAiN = 1381.289 kWh

Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu:ΔAB1= ΔAB2= 85.8760 + 365. 1381.289 = 1248770 kWh = 1248,770 MWh

Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc:ΔATN= ΔAB1 + ΔAB2= 2. 1248,770= 2497,541 MWh

Tổn thất điện năng của phương án 2Tổn thất điện năng của phương án 2 bằng:

ΔA2= ΔAb + ΔATN= 5419,470 + 2497,541 = 7917,011MWh

2.5.Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch

B1 B2 B4

F1 F4

220kV 110kV

F2

HT§d©y kÐp d©y ®¬n

(1)

(2)

(4)

(5)(6)

(7)

(8)

B3

F3

(3)



Các mạch phía điện áp cao 220kV

Đường dây nối với hệ thống:

kA

Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc:

kA

Bộ máy phát – máy phát điện:

kA

Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở phía điện áp cao là:IC

cb = max{ I(1)cb, I(2)

cb, I(3)cb } = 0,588 kA

Các mạch phía điện áp trung 110kVĐường dây kép:

kA

Bộ máy phát - máy biến áp B4:

kA

Trung áp máy biến áp liên lạc:

T

cbT)6(cb

U3

SI

- Khi B4 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 6 là:

kA

- Khi B2 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 6 là:

kA

Do đó I(6)cb = 0,361 kA

Vậy dòng làm việc cưỡng bức phía 110kV là:

Các mạch phía điện áp máy phát 10,5kVMạch máy phát:

kA


413 kA,0}I,I,Imax{I )6(cb

)5(cb

)4(cb

Tcb

31


Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức phía điện áp máy phát là:IH

cb = 4,33013 kA



CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Tính toán dòng điện ngắn mạch nhằm phục vụ cho việc lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện, thanh dẫn, thanh góp, cáp ...

Để tính được dòng điện ngắn mạch, trước hết ta sẽ chọn điểm ngắn mạch tính toán, rồi lập sơ đồ thay thế, tính điện kháng các phần tử, chọn các đại lượng cơ bản. Từ đó tính được dòng ngắn mạch.

I. PHƯƠNG ÁN 1

1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán

Sơ đồ xác định các điểm cần tính ngắn mạch như trên hình vẽ.

B1 B2 B3 B4

F1 F3 F4

220kV 110kV

F2

HT§N-1

N-3

N-3'N-4

N-2

Mạch điện áp 110kV và 220kV thường chỉ chọn 1 loại máy cắt điện, và

dao cách ly, nên ta chỉ tính toán ngắn mạch ở một điểm cho mỗi cấp điện áp. Để xác định điểm tính toán ngắn mạch ta căn cứ vào điều kiện thực tế có thể xảy ra sự cố nặng nề nhất.

- Để chọn các khí cụ điện cho mạch 220kV ta lấy điểm N1 trên thanh góp 220kV là điểm tính toán ngắn mạch. Nguồn cung cấp khi ngắn mạch tại N1 là tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống.



- Để chọn các khí cụ điện cho mạch 110kV ta chọn điểm N2 trên thanh góp 110 kV. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là các máy phát điện và hệ thống.

- Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện: điểm ngắn mạch N3 và N3’. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là các máy phát điện và hệ thống. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3’ chỉ là máy phát điện F1.

- Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng : điểm ngắn mạch N4, nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống.

2. Xác định điện kháng của các phần tử.

Chọn MVA1000Scb và Ucb bằng điện áp trung bình các cấp, tức là:

kV5,10UU

kV115UU

kV230UU

tbIIIcbIII

tbIIcbII

tbIcbI

Các dòng điện cơ bản có thể xác định được:

kA99,545,10.3

1000

U3

SI

kA02,5115.3

1000

U3

SI

kA51,2230.3

1000

U3

SI

cbIII

cbcbIII

cbII

cbcbII

cbI

cbcbI

Áp dụng các công thức tính toán, ta xác định trị số các phần tử trên sơ đồ thay thế trong hệ đơn vị tương đối cơ bản.

Hệ thống.

Đường dây 220kV nối nhà máy với hệ thống.

Máy biến áp tự ngẫu B1, B2.

Tính điện áp ngắn mạch các cấp :



Điện kháng thay thế:

Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4.

Máy phát điện.

Điện kháng thay thế:

3. Xác định dòng ngắn mạch.

3.1.Ngắn mạch tại N-1


5,191120322

1%U%U%U

2

1%U

03220112

1%U%U%U

2

1%U

5,112032112

1%U%U%U

2

1%U

TCN

HTN

HCN

HN

HCN

HTN

TCN

TN

HTN

HCN

TCN

CN

2813,1160

1000.

100

5,19

S

S

100

%UX

0160

1000.

100

0

S

S

100

%UX

7811,0160

1000.

100

5,11

S

S

100

%UX

dm1B

cbHN

H

dm1B

cbTN

T

dm1B

cbCN

C

3125,180

1000.

100

5,10

S

S.

100

%UXX

dm3B

cbN4B3B

9467,175

1000.146,0

S

S.XX

Fdm

cb"dF

35

XHT

XD

XC

XH

XF

E1 E2 E3 E4

UHT

N1

XB

XF


Do điểm N-1 là điểm ngắn mạch đối xứng nên ta sử dụng phép gập đôi sơ đồ và biến đổi tương đương.

trong đó :

Tiếp tục biến đổi ta được :

X9 = X8 + X1 = 1,1702Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 :


X5

X1

X6

X7

E34

E12

UH

T

N1

X5

X1

X8

E1234

UH

T

N1

X5

X9

E1234

UH

T

N1

XHT

XD

X1

X2

X4

X3

X4

E34E12

UHT

N1


Tra đường cong tính toán ta được :I1tt(0) = 2,83I1tt(∞) = 2,14

Dòng điện định mức :

kA

Vậy ta có :

kAIIX

II

kAIIX

II

dmttcbI

N

dmttcbI

N

064,97531,0.14,20,3368

51,2).()(

584,97531,0.83,20,3368

51,2).0()0(

115

"1

115

"1

Trị số dòng điện xung kích:kA


Do điểm N-2 là điểm ngắn mạch đối xứng nên ta sử dụng phép gập đôi sơ đồ,

trong đó :


XB

XF

XHT

XD

XC

XH

XF

E1 E2 E3 E4

UHT

N2

XHTXD

X1

X2

X4

X3

X4

E3

4

E1

2

UHT

N2

X7

X6

X5

UHT

E3

4

E1

2

N2


Tiếp tục biến đổi ta được :X5 = XHT + XD+ X1 = 0,6962

X6 = X3 + X4 =1,6296X7 = X3 + X4 =1,614

Cuối cùng ta có sơ đồ :

Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 :



kA

Vậy ta có :

kA

kATrị số dòng điện xung kích:

kA

3.3.Ngắn Mạch Tại N-3

Khi ngắn mạch tại N-3, nguồn cung cấp là máy phát F1 và hệ thống máy biến áp liên lạc B-1 nghỉ,

Ta có sơ đồ thay thế như sau:



E1

XF

N3

X5

X8

E1234

UHT

N2




kA

Vậy ta có : kA

kATrị số dòng điện xung kích:

kA

3.4.Ngắn mạch tại N-3’

Sơ đồ tương đương :

trong đó :X1 = XHT + XD = 0,6736X2 = XH + XF = 3,2279

X3 = (XB + XF) =1,6296

X4 = = 0,3594

Tiếp tục thu gọn sơ đồ :


XH

T

UH

T

XD

XB

XF

XC

XH

XF

E3 E4E2

N3’

UHT

X1

X3

XC

XH X2

E34E2

N3’

UHT

X6

XH

X5

N3’

E234

UHT

X4

XH

X5

N3

’

E2

34

X1


ở đây : X6 = X1 + X4 = 1,033

Biến đổi /Y đối với các nhánh H56 X,X,X ta có :




kA

Vậy ta có :

kA

kA



Tính điểm ngắn mạch N-4 với nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống,

Ta có thể tính ngay được dòng điện ngắn mạch như sau:I”N-4 = I”N-3’ + I”N-3

Vậy:


UHT

E234

X7

X8

N3’


I”N-4(0) = I”N-3’(0) + I”N-3 (0) = 58,809 kAI”N-4(∞) = I”N-3’(∞) + I”N-3 (∞) = 42,643 kA

iN-4xk = iN-3’

xk + iN-3xk = 154,393 kA

Như vậy ta có bảng kết quả tính ngắn mạch:bảng 3.1

Kết quả tínhĐiểm ngắn mạch

I” , kA I∞ , kA ixk , kA

N-1 9,584 9,064 24,397N-2 13,537 10,826 34,460N-3 28,661 11,011 72,959N-3’ 30,148 31,632 81,434N-4 58,809 42,643 154,393

4. Chọn máy cắt điện.

Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau :- Loại máy cắt điện: máy cắt không khí hoặc máy cắt SF6

- Điện áp: mgdmMC UU

- Dòng điện: cbdmMC II

- Ổn định nhiệt: Nnh2nh Bt.I

- Ổn định lực động điện: xkldd ii

- Điều kiện cắt: "Cdm II

bảng3.2

Điểm ngắn mạch

Tên mạch điện

Thông số tính toán Loại MC điện

Thông số định mức

Uđm

kVIcb

kAI’’ kA

ixk

kAUđm

kVIdm

kAIcắt

kAildd

kA

N1 220kV 220 0,5878 9,584 24,397 3AQ2 245 4 50 125

N2 110kV 110 0,4133 13,537 34,460 3AQ1 123 4 40 100

N3’ 10,5kV 10,54,33013

30,148 81,434 8BK41 12 12,5 80 225

Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

II. PHƯƠNG ÁN 2



1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán

B1 B2 B4

F1 F4

220kV 110kV

F2

HT§N-1 N-2

F3

B3

N-4

N-3'

N-3

2. Xác định điện kháng của các phần tử.

Điện kháng các phần tử tính hoàn toàn tương tự phương án 1, chỉ khác giá trị điện kháng thay thế của máy biến áp B3,

Máy biến áp 2 cuộn dây B3

3. Xác định dòng ngắn mạch.


Sơ đồ tương đương :


375,180

1000.

100S

S.

100

%UX

dm3B

cbN3B

42

XB4

XF

XHT

XD

XC

XH

XF

E1 E2E3 E4

UHT

N1

XB3

XF

11


trong đó :

08,12

16,2

2

XX

78,02

56,1

2

XX

46,02

92,0

2

XX

F3

H2

C1

Tiếp tục biến đổi ta được :

trong đó:

X4 = XHT + XD = 0,6736X5 = X2 + X3 =1,61396X6 = XB3 + XF =3,32167X7 = XB4 + XF =3,25917


XB4

XF

XHT

XD

X1

X2

X3

E12E3 E4

UHT

N1

XB3

XF

X7X5

UHT

X1

X6

E12E3 E4

X4N1

X8

UHT

X1

X6

E124E3

X4N1


Tiếp tục thu gọn sơ đồ :

trong đó :X9 = X8 + X1 = 1,4388




kA

Vậy ta có :

kA

kA




N1

44

UHT

XH

XF

N2

XF

XB4

E2E1E3 E4

XD

XHT

XF

XB3

XC

UHT

X4

X6 X9

E3 E124

UHT

X4

X10

E1234

N1


Biến đổi tương tự như điểm ngắn mạch N-1 ta có sơ đồ đẳng trị :

Biến đổi /Y đối với các nhánh 641 X,X,X ta có :

trong đó:

Ghép song song các nhánh có nguồn 5, 7, 9 ta có:


UHT

X5

N2

X7

E12E3 E4

X4

X1

X6

E4

X7

N2X8

X5

X9

UHT

E3

E12

E1234

X10N2X8

UHT





kA

Vậy ta có :

kA

kA



Khi ngắn mạch tại N-3, nguồn cung cấp là máy phát F1 và hệ thống máy biến áp liên lạc B-1 nghỉ,

Ta có sơ đồ thay thế như sau:




kA

Vậy ta có :


0,9011

X

1

X

1

X

11

X

975

10

46

E1

XFN3

UHT

X3

X6

X1

N3’

E3 E24

X5

XH


kAkA


3.4.Ngắn mạch tại N-3’

Biến đổi tương đương như hình vẽ:trong đó :

X1 = XHT + XD = 0,6736 X2 = XH + XF = 3,2279 X3 = (XB3 + XF) =3,3217 X4 = (XB4 + XF) = 3,2592

X5 = = 0,3594

Biến đổi /Y đối với các nhánh 531 X,X,X ta có :


XF

UHT

E3

XC

XH

XHT

XF

XB3

E2 E4

XF

XD

N3’

XB4

XH

XC

UHT

XC

X3

X2

X1

N3’

X4

E3 E2 E4

XH

XC


ta có:

Biến đổi /Y đối với các nhánh H97 X,X,X ta có :




kA

Vậy ta có :

kA

kA



UHT

X10X11

E234

N3’

UHT

X7X8 X6

E24E3

XH

N3’

UHT

X7X9

E234

XH

N3’



Tính điểm ngắn mạch N-4 với nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống, Ta có thể tính ngay được dòng điện ngắn mạch như sau:

I”N-4 = I”N-3’ + I”N-3

Vậy:I”N-4(0) = I”N-3’(0) + I”N-3 (0) = 58,012 kA

I”N-4(∞) = I”N-3’(∞) + I”N-3 (∞) = 42,094 kAiN-4

xk = iN-3’xk + iN-3

xk = 152,24 kA

Như vậy ta có bảng kết quả tính ngắn mạch:bảng 3.3

Kết quả tínhĐiểm ngắn mạch

I” , kA I∞ , kA ixk , kA

N-1 6,249 5,436 15,907N-2 10,233 8,049 26,049N-3 28,661 11,011 72,959N-3’ 29,351 31,083 79,281N-4 58,012 42,094 152,24

4. Chọn máy cắt điện.

Máy cắt được chọn tương tự như phương án 1, Ta có kết quả chọn máy cắt như sau:

bảng3.4


Tên mạch điện



Uđm

kVIcb

AI’’ kA

ixk

kAUđm

kVIdm

kAIcắt

kAildd

kA

N1 220kV 220 0,588 6,249 15,907 3AQ2 245 4 50 125

N2 110kV 110 0,413 10,233 26,049 3AQ1 123 4 40 100

N3’ 10,5kV10,5

4,33013

29,351 79,281 8BK41 12 12,5 80 225

Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt,



CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT

XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Để xác định được phương án thiết kế tối ưu, ta cần so sánh hai phương án theo chỉ tiêu kinh tế: phương án nào có chi phí tính toán thấp nhất thì sẽ là kinh tế nhất,

Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản cần xét là vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hành hàng năm,

Vốn đầu tư của thiết bị

TBPPB VVV

trong đó :

- VB : vốn đầu tư máy biến áp, được xác định theo biểu thức:

BBB k.vV

ở đây:

vB : tiền mua máy biến áp

kB : hệ số tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp máy biến áp

- VTBPP : vốn đầu tư xây dựng các mạch thiết bị phân phối:

VTBPP = n1, vTBPP1 + n2,vTBPP2 + , , ,

ở đây :

n1, n2, ,,, : số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp U1, U2, ,,,

vTPP1, vTBPP2, ,,, : giá thành mỗi mạch của thiết bị

phân phối tương ứng với mỗi cấp điện áp U1, U2, ,,,

Phí tổn vận hành hàng năm

Phí tổn vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định:tpk PPPP

trong đó:Pk : tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn:

100

V.aPk

ở đây:



V : vốn đầu tư của phương ána : định mức khấu hao, %

pP : chi phí phục vụ thiết bị (sửa chữa thường xuyên và tiền lương công nhân), Chi phí này tạo nên một phần không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất, mặt khác nó cũng khác nhau ít giữa các phương án so sánh, Do vậy, có thể bỏ qua nó khi tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu,

tP : chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện:

A.Pt ở đây:

β: giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện

A : tổn thất điện năng hàng năm trong thiết bị,Ta sẽ lần lượt tính toán cho từng phương án,

I. PHƯƠNG ÁN 1

1. Tính vốn đầu tư của thiết bị.

Chọn sơ đồ hệ thống thanh góp cấp điện áp cao và trung, Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi vận hành bình thường cũng như

khi sự cố hay sửa chữa thiết bị, ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp,

B1 B2

F1 F2 F3

B4

F4

B3

MCN

TGI

TGII

Vốn đầu tư mua thiết bị của phương án:

BB1B

1TBPP

1B1

v.kV

VVV



1.1.Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp

Phương án 1 sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu và hai máy biến áp hai dây quấn, Cụ thể:

Hai máy biến áp tự ngẫu ATДцTH - 160MVA - 230kV, mỗi máy có giá là: vB1 = 200.103.40.103=8.109 VND

và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là:4,1k 1B

Hai máy biến áp hai dây quấn TP ДцH - 80MVA - 115kV, mỗi máy có giá là: vB3= 104.103.40.103=4,16.109 VND


Vậy vốn đầu tư mua máy biến áp là:V1

B = 2.(kB1.vB1+ kB3.vB3) = 34,88.109 VND

1.2.Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối

Phương án 1 có 3 mạch máy cắt cao áp 220 kV, 5 mạch máy cắt phía trung áp 110 kV và 2 mạch máy cắt phía hạ áp 10,5 kV, Cụ thể:

Ba mạch máy cắt cao áp 220 kV, mỗi mạch trị giá:VND10.86,210.40.10.5,71v 933kV220

TBPP Năm mạch máy cắt trung áp 110 kV, mỗi mạch trị giá:

VND10.24,110.40.10.31v 933kV110TBPP

Hai mạch máy cắt hạ áp 10,5 kV, mỗi mạch trị giá: VND10.60,010.40.10.15v 933kV5,10

TBPP Do đó vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối:

VND10.98,1510.60,0.210.24,1.510.86,2.3V 99991TBPP

Vậy vốn đầu tư của phương án 1:V1 = 34,88.109 + 15,98.109= 50,86.109 VND

2. Tính phí tổn vận hành háng năm.

Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1 được xác định:1t

1k1 PPP

trong đó: Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn:


911k 10 VND/năm.27,4

100

50,86.109.4,8

100

V.aP

52


Chi phí do tổn thất hàng năm trong các thiết bị điện:

Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1:

3. Chí phí tính toán của phương án:

Chi phí tính toán của phương án 1:Z1 = 9,11.109 + 0,15. 50,86.109= 16,739.109 VND/năm

II. PHƯƠNG ÁN 2

1. Tính vốn đầu tư của thiết bị.

Chọn sơ đồ hệ thống thanh góp cấp điện áp cao và trung,

Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi vận hành bình thường cũng như khi sự cố hay sửa chữa thiết bị, ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp,

B1 B2

F1 F2F3

B3

TGII

TGI

MCN

B4

F4

Vốn đầu tư mua thiết bị của phương án:

BB2B

2TBPP

2B2

v.kV

VVV


931

1t 10 VND/năm.84,410.8071.600AP

9991 10 VND/năm.11,910.84,410.27,4P

53


1.1.Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp

Phương án 2 sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu và hai máy biến áp hai dây quấn, Cụ thể:

Hai máy biến áp tự ngẫu ATДцTH - 160MVA - 230kV, mỗi máy có giá là: vB1 = 200.103.40.103=8.109 VND


Một máy biến áp hai dây quấn TДц - 80MVA - 242kV có giá là: vB3= 90.103.40.103=3,6.109 VND


Một máy biến áp hai dây quấn TP ДцH - 80MVA - 115kV, có giá là: vB4= 104.103.40.103=4,16.109 VND


Vậy vốn đầu tư mua máy biến áp là:V2

B = 2.kB1.vB1+ kB3.vB3+ kB4.vB4 = 33,68.109 VND

1.2.Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối

Phương án 2 có 4 mạch máy cắt cao áp 220 kV, 4 mạch máy cắt phía trung áp 110 kV và 2 mạch máy cắt phía hạ áp 10,5 kV, Cụ thể:

Bốn mạch máy cắt cao áp 220 kV, mỗi mạch trị giá:VND10.86,210.40.10.5,71v 933kV220

TBPP Bốn mạch máy cắt trung áp 110 kV, mỗi mạch trị giá:

VND10.24,110.40.10.31v 933kV110TBPP

Hai mạch máy cắt hạ áp 10,5 kV, mỗi mạch trị giá: VND10.60,010.40.10.15v 933kV5,10

TBPP Do đó vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối:

VND10.60,1710.60,0.210.24,1.410.86,2.4V 99992TBPP

Vậy vốn đầu tư của phương án 2:

2. Tính phí tổn vận hành hang năm.

Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2 được xác định:2t

2k2 PPP

trong đó:


VND10.28,5110.60,1710.68,33V 9992

54


Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn:

Chi phí do tổn thất hàng năm trong các thiết bị điện:

Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2:

3. Chi phí tính toán của phương án.

Chi phí tính toán của phương án:Z2 = 9,06.109 + 0,15. 51,28.109= 16,752.109 VND/năm

III. SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

1. Kết luận về tính toán kinh tế.

Tổng kết tính toán kinh tế giữa các phương ánbảng 3.1

Phương án

Vốn đầu tư V, 109 VND

Phí tổn vận hành hàng năm P,

109 VND/năm

Chi phí tính toán hàng năm C,

109 VND/nămKết luận

1 50,86 9,11 16,739 Tốt2 51,28 9,06 16,752

2. So sánh về mặt kĩ thuật.

Về mặt kỹ thuật, độ tin cậy cung cấp điện của hai phương án là như nhau, và đều đảm bảo tính linh hoạt trong vận hành cũng như an toàn cho người và thiết bị.

3. Kết luận.

Từ những so sánh về kinh tế - kỹ thuật, ta quyết định chọn phương án 1 có chi phí tính toán nhỏ hơn là phương án thiết kế,


99

22k 10 VND/năm.31,4

100

10.28,51.4,8

100

V.aP

932

2t 10 VND/năm.75,410.7917,0.600AP

9992 10 VND/năm.06,910.75,410.31,4P

55


CHƯƠNG V

LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN

Trong chương này ta tiến hành chọn các dây dẫn và khí cụ điện như máy cắt, dao cách ly, thanh góp, thanh dẫn, sứ đỡ, các máy biến áp đo lường, Các dây dẫn và khí cụ điện được chọn theo điều kiện làm việc bình thường và được kiểm tra các điều kiện ổn định,

1. CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY.

1.1.Chọn máy cắt điện :

Máy cắt điện đã được chọn ở chương III:

bảng5.1


Tên mạch điện



Uđm

kVIcb

kAI’’ kA

ixk

kAUđm

kVIdm

kAIcắt

kAildd

kA

N1 220kV 220 0,5878 9,584 24,397 3AQ2 245 4 50 125

N2 110kV 110 0,4133 13,537 34,460 3AQ1 123 4 40 100

N3’ 10,5kV 10,54,3301

330,148 81,434 8BK41 12 12,5 80 225

Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt,

1.2.Chọn dao cách ly.

Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau :- Điện áp: UDCLđm Uđm

- Dòng điện: IDCLđm Ilvcb

- Ổn định nhiệt: Nnh2nh Bt.I

- Ổn định lực động điện: xkldd ii Ta có bảng tổng hợp chọn dao cách ly:

bảng5.2


Tên mạch điện

Thông số tính toán

Loại DCL


Uđm

kVIcb

kAixk

kAUđm

kVIdm

kAildd kA

N1 220kV 220 0,58824,39

7SGCT-245/1250 245 1,25 80



N2 110kV 110 0,41334,46

0SGCPT-123/1250 123 1,25 80

N3’ 10,5kV 10,5 4,3301381,43

4PBK-20/5000 20 5 200

Các dao cách ly đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

2. CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP.

2.6.Chọn thanh dẫn cứng :

Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp ba pha hai cuộn dây. Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài.

2.6.1. Chọn tiết diện thanh dẫn .

Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là cp = 70oC, nhiệt độ môi trường xung quanh là 0 = 35oC và nhiệt độ tính toán định mức là đm = 250C. Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là :

Tiết diện của thanh dẫn cứng được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép :Ilvcb Icp*Khc

Do đó ta có : Icp = 4,921 kA

Như vậy ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng, có tiết diện hình máng như hình 5-1, quét sơn và có các thông số như ở bảng 5-3:

bảng 5.3

Kích thước, mm Tiết diện một cực, mm2

Mômen trở kháng, cm3 Mômen quán tính, cm4 Icp

cả hai thanh,

Ah b c rMột thanh Hai

thanhWy0-y0

Một thanh Hai thanhJy0-y0

Wx-x Wy-y Jx-x Jy-y

125 55 6,5 10 1370 50 9,5 100 290,3 36,7 625 5500



2.6.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi nhắn mạch:

Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép Icp > 1000 A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

2.6.3. Kiểm tra ổn định động.

Ở điện áp 10,5kV lấy khoảng cách giữa các pha là a = 50 cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ là l = 180 cm.

Tính ứng suất giữa các pha:Lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt

là:

F1 = 1,76.10-8.al

.ixk2 . khd KG ( khd = 1 )

= 1,76.10-8. 50180

.( 81,434.103)2 = 420,17 KG

Mô men uốn tác dụng lên chiều dài nhịp :

M1 = 10

lF1. = = 7563,09 KG.cm

Và ứng suất do lực động điện giữa các pha là :

1 = yoyo

1

WM

= = 75,63 KG/cm2

với Wyoyo = 100 cm3 là mô men chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn.

Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm :Lực tác dụng lên 1 cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng

pha gây ra:


h

y yy0

xx

b

hc

Hình 5-1

y yy0


f2 = 0,254.10-2. h1

.ixk2 KG/cm

= 0,254.10-2. .81,4342 = 1,35 KG/cm

Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra :

2 = yy

2

WM

= yy

222

12.Wl.f

KG/cm2

Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là :cpCu 1 + 2

hay 2 cpCu - 1

l2 2

ttcpyy

f

12.W ).(Cu

Với thanh dẫn đồng cpCu = 1400 KG/cm2. Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là :

l2max = = 334 cm

Giá trị này lớn hơn khoảng cách của khoảng vượt l = 180cm. Do đó chỉ cần đặt miếng đệm tại hai đầu sứ mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động.

Khi xét đến dao động: Tần số riêng của dao động thanh dẫn dược xác định theo công thức sau :

fr = S.

E.J

l3,65 yoyo

2

610..

Trong đó : E : Mô đun đàn hồi của vật liệu ECu = 1,1.106 KG/cm2

Jyoyo : Mô men quán tính Jyoyo = 625 cm4

S : Tiết diện thanh dẫn S = 2.13,7 = 27,4 cm2

: Khối lượng riêng của vật liệu Cu = 8,93 g/cm3

Suy ra:

fr = 48,8.8,93

.21901,1.101803,56 6

2

610.. = 188,84 Hz

Với tấn số tính được nằm ngoài khoảng cộng hưởng (45 - 55) Hz và (90 - 110) Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn cũng thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động.

2.6.4. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng.

Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện sau: Loại sứ: Sứ đặt trong nhà.



Điện áp: USđm Uđm = 10kV Điều kiện ổn định động.

Ta chọn sứ O-10- 4250KBY3 có: Uđm = 10kV ; Fcp = 4250KG ; HS = 230mm

Kiểm tra ổn định động :Sứ được chọn cần thoả mãn điều kiện : F’tt 0,6.Fph

Trong đó: Fph- Lực phá hoại cho phép của sứ.F’tt- Lực động điện đặt trên đầu sứ khi có ngắn mạch.

F’tt = F1H

H '

Với : F1 – Lực động điện tác động lên thanh dẫn khi có ngắn mạch

H – Chiều cao của sứ

H’ – Chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫnThanh dẫn đã chọn có chiều cao h = 125mm.

Do đó:H’= H + 0,5.h = 230 + 0,5.125 = 292,5mm.

Lực phá hoại tính toán của sứ :

KG < 4250KG

Lực này nhỏ hơn lực phá hoại cho phép của sứ. Vậy sứ đã chọn hoàn toàn thoả mãn :

2.7.Chọn dây dẫn mềm.

Thanh dẫn mềm được dùng để từ đầu cực phía cao, phía trung của máy biến áp tự ngẫu và cuộn cao của máy biến áp hai cuộn dây lên các thanh góp 220kV và 110kV. Tiết diện của thanh góp và thanh dẫn mềm được chọn theo điều kiện nhiệt độ lâu dài cho phép. Khi đó dòng điện cho phép đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ là:

hccpI Ilvcb/Khc


H’ = (230 + 62,5)mm

Thanh dẫn

SỨ

F1

Ftt

Hình 5-2

H=230mm


Trong đó : hccpI là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn đã

được hiệu chỉnh theo nhiệt độ tại nơi lắp đặt.Ilvcb : dòng điện làm việc cưỡng bức.Khc: Hệ số hiệu chỉnh, Khc = 0,88

Các dây dẫn mềm này treo ngoài trời, có độ ổn định nhiệt tương đối lớn nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

2.7.1. Chọn tiết diện.

Từ kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức ở chương II tính được dòng cho phép (đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ) của các cấp điện áp.

Mạch điện áp 220kV:Dòng làm việc cưỡng bức của dây dẫn trong mạch này là: Ilvcb =

0,5878kATa phải chọn dây dẫn có :

Icp kA

Tra tài chọn dây nhôm lõi thép cóIcp = 0,69kA

D = 24mmbảng 5.4

Tiết diện chuẩn

Tiết diện, mm2 Đường kính, mmIcp, ANhôm Thép Dây dẫn Lõi thép

300/39 301,0 38 24 8 690

Mạch điện áp 110 kV: Dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch: Ilvcb = 0,4133kA Ta phải chọn dây dẫn có :

Icp kA

Như vậy chọn dây với các thông số Icp =0,51kA.D = 18,9mm

bảng 5.5Tiết diện

chuẩn Tiết diện, mm2 Đường kính, mm

Icp, ANhôm Thép Dây dẫn Lõi thép185/24 187,0 24,2 18,9 6,3 510

2.7.2. Kiểm tra điều kiện vầng quang.



Kiểm tra điều kiện vầng quang theo công thức :

Uvq Uđm với Uvq = 84.m.r.lg(r

a) kV

Trong đó:Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quangm là hệ số có xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn, lấy m = 0,87

a là khoảng cách giữa các pha của dây dẫn, lấy a =500cm (với cấp 220kV) và a = 400cm (với cấp 110kV)

r là bán kính ngoài của dây dẫn. Điện áp 220 kV:

Uvq = 84.0,87.1,2.lg = 229,74 kV > Uđm = 220kV

Vậy dây dẫn dã chọn thoả mãn diều kiện vầng quang. Điện áp 110 kV:

Dây có : Icp = 510 A, D = 18,9 mm đặt trên mặt phẳng nằm ngang. Lấy khoảng cách giữa các pha là a = 400 cm.

Uvq = 84.0,87. 0,945.lg = 181,40 kV > Uđm = 110 kV

Như vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện vầng quang.2.7.3. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt

Điện áp 110kV Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

cp.NN hay C

BS N

với:C : hằng số, với dây ACO thì 12/1 mmAs79C

BN : xung lượng dòng ngắn mạch, A2skck.Nck.NN BBB

Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s.i. Xác định xung lượng nhiệt thành phần không

chu kì kck.NB

Với thời gian ngắn mạch s1,0s1t , xung lượng nhiệt thành phần chu kì được tính gần đúng theo công thức:

a2"

ck.N T.IB ở đây:

- "I : dòng ngắn mạch thành phần siêu quá độ thành phần chu kì, ta đã tính được ở trong chương II,. 13,537 kA



- Ta : hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Với lưới cao áp có thể lấy s05,0Ta .

Vậy xung lượng nhiệt thành phần không chu kì:BN.kck = 9,16.106 kA2s

ii. Xác định xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ ck.NB

Để xác định xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ ck.NB , ta sử dụng phương pháp giải tích đồ thị:+ Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương III : (Ngắn mạch tại điểm N-2)Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau:

I’’HT = = 7,21(KA)

+) XttNM = 0,2433 tại thời điểm t = 0 I CK(0) = 4,2 I’’

NM = I CK(0).I1dmΣ = 4,2.1,5061=6,33kA

I’’N1 = I’’

HT + I’’NM = 13,54 (KA).

* Tính toán tương tự ta có :

Tại : t = 0,1 ICK(0,1) = 3,3 I’’NM(0,1) = 4,97 (KA)

I’’N1(0,1) = I’’

HT(0,1) + I’’NM(0,1) = 12,18 (KA)

Tại : t = 0,2 ICK(0,2) = 2,37 I’’NM(0,2) = 3,57(KA)

I’’N1(0,2) = I’’

HT(0,2) + I’’NM(0,2) = 10,78 (KA)

Tại : t = 0,5 ICK(0,5) = 2,63 I’’NM(0,5) = 3,96(KA)

I’’N1(0,5) = I’’

HT(0,5) + I’’NM(0,5) =11,17 (KA)

Tại : t = 1 ICK(1) = 2,41 I’’NM(1) = 3,63(KA)

I’’N1(1) = I’’

HT(1) + I’’NM(1) = 10,84 (KA)

Bảng kết quả :

bảng 5.6 Thời gian (s)

Dòng điện0 0,1 0,2 0,5 1

IN2(KA) 13,54 12,18 10,78 11,17 10,84

I2tb1 =

2

II 21,0

20 = 164,78 (KA2) ; I2

tb2 = 2

II 22,0

21,0

= 132,28 (KA2)

I2tb3 =

2

II 25,0

22,0

= 120,49 (KA2) ; I2tb4 =

2

II 21

25,0

= 121,15 (KA2)



Với t = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5.Từ đó ta có :

BN-CK = 126,53 (KA2.s) = 126,53.106 A2s

Do đó, xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch:B= BN.kck+ BN.ck=135,69.106 A2s

Suy ra tiết diện dây dẫn đảm bảo ổn định nhiệt:

147,45mm2

Ta thấy tiết diện dây đã chọn S=187mm2>Smin nên dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt

Điện áp 220kV Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

cp.NN hay C

BS N

với:C : hằng số, với dây ACO thì 12/1 mmAs79C

BN : xung lượng dòng ngắn mạch, A2skck.Nck.NN BBB

Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s.i. Xác định xung lượng nhiệt thành phần không

chu kì kck.NB

Với thời gian ngắn mạch s1,0s1t , xung lượng nhiệt thành phần chu kì được tính gần đúng theo công thức:

a2"

ck.N T.IB ở đây:

- "I : dòng ngắn mạch thành phần siêu quá độ thành phần chu kì, ta đã tính được ở trong chương II,. 9,584kA

- Ta : hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Với lưới cao áp có thể lấy s05,0Ta .

Vậy xung lượng nhiệt thành phần không chu kì:BN.kck = 4,59.106 A2s

ii. Xác định xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ ck.NB

Để xác định xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ ck.NB , ta sử dụng phương pháp giải tích đồ thị:+ Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương III : (Ngắn mạch tại điểm N1)Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau:



I’’HT = (KA)

+) XttNM = 0,3511 tại thời điểm t = 0 I CK(0) = 2,83 I’’

NM = I CK(0).I1dmΣ = 2,83.0,7531=2,13kA

I’’N1 = I’’

HT + I’’NM = 7,45 + 2,13 = 9,58 (KA).

* Tính toán tương tự ta có :

Tại : t = 0,1 ICK(0,1) = 2,4 I’’NM(0,1) = 1,81 (KA)

I’’N1(0,1) = I’’

HT(0,1) + I’’NM(0,1) = 9,26 (KA)

Tại : t = 0,2 ICK(0,2) = 2 I’’NM(0,2) = 1,51(KA)

I’’N1(0,2) = I’’

HT(0,2) + I’’NM(0,2) = 8,96 (KA)

Tại : t = 0,5 ICK(0,5) = 2,1 I’’NM(0,5) = 1,58(KA)

I’’N1(0,5) = I’’

HT(0,5) + I’’NM(0,5) = 9,03 (KA)

Tại : t = 1 ICK(1) = 2,2 I’’NM(1) = 1,66(KA)

I’’N1(1) = I’’

HT(1) + I’’NM(1) = 9,11 (KA)

Bảng kết quả : bảng 5.7

Thời gian (s)Dòng điện

0 0,1 0,2 0,5 1

IN1(KA) 9,58 9,26 8,96 9,03 9,11

I2tb1 =

2

II 21,0

20 = 88,75. 106 (KA2) ; I2

tb2 = 2

II 22,0

21,0

= 82,96 .

106 (KA2)

I2tb3 =

2

II 25,0

22,0

= 80,89. 106 (KA2) ; I2tb4 =

2

II 21

25,0

= 82,25 . 106

(KA2)

Với t = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5.Từ đó ta có :

BN-CK = Σ I2tbi*Δti= 82,56. 106 (KA2.s)

Do đó, xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch:B= BN.kck+ BN.ck=87,12.106 A2s

Suy ra tiết diện dây dẫn đảm bảo ổn định nhiệt:

118,15 mm2



Ta thấy tiết diện dây đã chọn S=301,0mm2>Smin nên dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt

3. CHỌN THIẾT BỊ CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG.

3.1.Chọn cáp cho phụ tải địa phương.

Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5KV gồm:

3 đường dây cáp đơn Pđơn = 1,2 MW, dài 3 km, cos = 0,8

Sđơn = = 1,5 MVA

3 đường dây cáp kép Pkép = 3 MW, dài 4 km, cos = 0,8.

Skép = = 3,75 MVA

Tiết diện cáp được chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế Jkt.

Scáp = kt

lvbt

JI

Trong đó: Ilvbt: dòng điện làm việc bình thường.

- Các đường cáp đơn có Sđơn = 1,5 MVA nên dòng điện làm việc bình

thường là:

Ilvbt.đơn = = 82,45 A

- Các đường cáp kép có Skép = 3,75 MVA nên dòng điện làm việc bình

thường là:

Ilvbt.kép = = 103,10 A

Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực

đại.

Tmax = 7081h



Với Tmax > 5000 (h) và sử dụng cáp cách điện bằng giấy tẩm dầu lõi

nhôm thì tương ứng có Jkt = 1,2 A/mm2.

Tiết diện kinh tế : Cáp đơn:

Skt.đơn = = 68,7 mm2.

Cáp kép:

Skt.kép = = 85,9 mm2

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.

cáp đơn:S = 70mm2; ICP = 215A

cáp kép: S = 95mm2 ;ICP = 265A

-Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài:

I’cp = K1.K2.Icp Ilvbt

Trong đó:

K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.

K1 = 0cp

0cp '

cp: nhiệt độ phát nóng cho phép cp = 600C

’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp ’cp = 25 0C

0: nhiệt độ tínht toán tiêu chuẩn 0 = 15 0C

K1 = 15602560

= 0,88

K2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn có K2 = 1,

với cáp kép K2 = 0,9.

-Với cáp đơn:

I’cp = 0,88.1.215 = 189,2 A > Ilvbt = 82,45A

-Với cáp kép:



I’cp = 0,88.0,9.265 = 209,88 A > Ilvbt = 103,10A

-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 dàu

điện áp không quá 10KV trong điều kiện làm việc bình thường dòng điện

qua chúng không vượt quá 80% dòng điện cho phép đã hiệu chỉnh thì khi sự

cố cho phép quá tải 30% trong thời gian không vượt qúa 5 ngày đêm.

Dòng điện làm việc cưỡng bức qua cáp khi đứt 1 sợi:

Icb = 2.Ilvbt = 2.103,1 = 206,2 A

Vậy ta có:

I’cp = Kqt.K1.K2.Icp = 1,3.209,88 = 272,844 A > icb = 206,2A

Vậy điều kiện phát nóng khi sự cố thoả mãn.

Kết luận: Cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

3.2.Chọn kháng điện :

3.2.1. Cấp điện áp định mức của kháng : Uđm K = Ulưới = 10 KV.

3.2.2. Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất qua kháng :

Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức qua kháng. Từ sơ đồ cung cấp điện cho tới phụ tải địa phương ta có công suất qua kháng lúc bình thường và lúc sự cố một kháng như sau:



Dòng cưỡng bức qua kháng được giả thiết khi sự cố 1 kháng điện. Lúc

này công suất qua kháng còn lại là:

Icbk = = 0,866 KA

Ta chọn kháng đơn dây nhôm : PbA-10-1000 : Uđm = 10 (KV) ; Iđm = 1000 (A)- Tại trạm địa phương đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là : 20 (KA), thời gian cắt là : 0,6 (s). ( Thời gian cắt ngắn mạch của lưới phân phối tại hộ tiêu thụ là : t2 = 0,6 (s) ; của lưới cung cấp là : t1 = 0,6 + 0,3 = 0,9 (s)).- Dùng cáp đồng tiết diện bé nhất là : 50 mm2

- Xác định điện kháng : Xk% của kháng điện : Điện kháng của kháng điện đường dây dùng cho phụ tải địa phương được chọn sao cho đảm bảo hạn chế dòng ngắn mạch nhỏ hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt và đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn.* Sơ đồ thay thế :

Khi lập sơ đồ thay thế cho tính ngắn mạch đã chọn MVA1000Scb và ngắn mạch tại N-4 có:

Khi lập sơ đồ thay thế cho tính ngắn mạch đã chọn MVA1000Scb và

ngắn mạch tại N-4 có:



- Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là :

XHT = = 0,935

- Điện kháng của cáp 1(kép,3MW ×4km) là :

XC1 = 2,902.

- Dòng ổn định nhiệt của cáp S1 :

InhS1 = = 9,012 kA

- Dòng ổn định nhiệt của cáp S2 : N6

InhS2 = = 5,809 kA

Ta có min{InhS2; Icắt2} = min{5,809 ;20} = 5,809kA. Vậy:- Điện kháng tổng tính đến điểm N-6 là :

X = = 9,466kA

- Ta có :X = XHT + XK + XC1

- Điện kháng của kháng điện sẽ là : XK = X – XHT - XC1 = 9,466– 0,935 – 2,902= 5,629

XK% = Xk. .100 = 5,629. .100 = 10,237

* Ta chọn loại kháng điện đơn dây đồng : PbA-10-1000-10: UđmK =10 (KV) : IđmK = 1000 (A) : XK% = 10 %.

Dòng điện ổn định động 23,5 (KA) Tổn thất định mức 1 pha : 11,5 (KW) .

- Tính toán kiểm tra lại kháng điện đã chọn :* Tính toán kiểm tra lại kháng đã chọn tại điểm ngắn mạch N5 :

XK = XK%. 0,1. 5,499.

- Dòng điện ngắn mạch tại N5 là :

I’’N5 = 8,547 (KA)

ICđm = 20 (KA) ; InhS1 = 9,012 (KA) thỏa mãn điều kiện : I’’N5 (ICđm ; Inh S1 )* Tính toán kiểm tra lại kháng đã chọn tại điểm ngắn mạch N6 :


N4

N5

XC2

XC1

XHT

XK


- Dòng điện ngắn mạch tại N6 là :

I’’N6 = 5,890 (KA)

ICđm = 20 (KA) ; InhS2 = 5,809 (KA). thỏa mãn điều kiện : I’’N6 (ICđm ; Inh S2 )

- ổn định động của kháng điện :- Dòng ổn định động : 23,5 (KA).

- Kiểm tra ổn định động :

ixk = kxk. 2 .IN6 = 1,8. 2 .5,890 = 14,99 (KA) < 22,2 (KA). Thỏa mãn

.4. CHỌN CHỐNG SÉT VAN: Chống sét van là thiết bị được ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ

chống quá điện áp khí quyển. Khi xuất hiện quá điện áp, nó sẽ phóng điện

trước làm giảm trị số quá điện áp đặt trên cách điện của thiết bị và khi hết

quá điện áp sẽ tự động dập hồ quang xoay chiều, phục hồi trạng thái làm

việc bình thường.

4.1.Chọn chống sét van cho thanh góp :

Trên các thanh góp 220 KV và 110 KV 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 trạm.

Trên thanh góp 110 KV ta chọn chống sét van loại PBC- 110 có Uđm = 110

KV, đặt trên cả ba pha.

4.2.Chọn chống sét van cho máy biến áp :

4.2.1. Chống sét van cho máy tự ngẫu :

Các máy biến áp tụ ngẫu do có sự liên hệ về điện giữa cao 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 các 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 = 220 KV, đặt cả ba pha.

- Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110

có Uđm = 110 KV, đặt cả ba pha.

4.2.2. Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây :

Mặc dù trên thanh góp 220 KV có đặt các chống sét van nhưng đôi khi có

những đường sắt 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 biên độ đường 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.

Ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 KV.

5. CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN.Việc chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện phụ thuộc vào tải

của nó. Điện áp định mức của chúng phải phù hợp với điện áp định mức của mạng.

5.1.Cấp điện áp 220 kV.

5.1.1. Máy biến điện áp:

Để kiểm tra cách điện và cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle, đo lường đặt các máy biến điện áp trên thanh góp 220 kV. Thường chọn máy biến điện áp một pha kiểu HK-220-58 nối dây theo sơ đồ Y0/Y0/ các thông số sau:

Điện áp sơ cấp: Usđm = 220/ 3 KV

Điện áp thứ cấp 1: Ut1đm = 100/ 3 V

Điện áp thứ cấp 2: Ut2đm = 100 V Cấp chính xác: 0,5 Công suất định mức: STUđm = 400 VA

5.1.2. Máy biến dòng điện.



Các máy biến dòng điện được đi kèm với các mạch máy cắt có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle. Với mục đích dó chọn máy biến dòng điện kiểu TH-220-3T có các thông số sau:

Dòng điện sơ cấp: Iscđm = 1200 A Dòng điện thứ cấp: Itcđm = 1 ACấp chính xác : 0,5Phụ tải định mức: 50

Điều kiện ổn định động: ilđđ = 108 KA > ixk = 24,397 KAMáy biến dòng đã chọn có dòng điện sơ cấp định mức lớn hơn 1000A

nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.

5.2.Cấp điện áp 110 kV.

5.2.1. Máy biến điện áp:

Để kiểm tra cách điện và cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle, đo lường đặt các máy biến điện áp trên thanh góp 110 kV. Thường chọn máy biến điện áp một pha kiểu HK -110 - 58 nối dây theo sơ đồ Y0/Y0/.có các thông số sau:

Điện áp sơ cấp: Usđm = 110/ 3 KV

Điện áp thứ cấp 1: Ut1đm = 100/ 3 V

Điện áp thứ cấp 2: Ut2đm = 100/3 V Cấp chính xác: 0,5 Công suất định mức: STUđm = 400 VA

5.2.2. Máy biến dòng điện.

Các máy biến dòng điện được đi kèm với các mạch máy cắt có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle. Với mục đích dó chọn máy biến điện kiểu TụH – 110M có các thông số sau:

Dòng điện sơ cấp: Isđm = 1500 A Dòng điện thứ cấp: Itđm = 1 ACấp chính xác : 0,5Phụ tải định mức: 20 Dòng điện ổn định động : iđđm = 145 kA > ixk = 34,460 kA

Máy biến dòng đã chọn có dòng điện sơ cấp định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.



5.3.Cấp điện áp máy phát 10,5 kV

Mạch máy phát điện các biến điện áp và biến dòng điện nhằm cung cấp cho các dụng cụ đo lường. Theo quy định bắt buộc mạch máy phát phải có các phần tử đo lường sau: ampe kế, vôn kế, tần số kế, cos kế, oát kế tác dụng, oát kế phản kháng, oát kế tác dụng tự ghi, công tơ tác dụng, công tơ phản kháng. Các dụng cụ đo được mắc như hình 5-3.

Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI

Chọn biến điện áp.

Dụng cụ phía thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng hai biến điện áp một

pha nối kiểu V/V: 2xHOM-10 có các thông số kỹ thuật sau:


C

2-HOM-10

F V f

MC

A

A

B C

AA

BA

b

c

Wh

VArW

W

a

VARh


+ Uđmsc = 3

000.10 V

+ Cấp chính xác: 0,5

Phụ tải của biến điện áp được phân bố đều cho cả hai theo cách bố trí

đồng hồ phía thứ cấp như bảng sau:

Bảng 5.8

Tên đồng hồ Ký hiệuPhụ tải biến điện áp AB Phụ tải biến điện áp BC

W War W War

Vôn kế B-2 7,2

Cát kế 341 1,8 1,8

Cát kế phản kháng 342/1 1,8 1,8

Cát kế tự ghi -33 8,3 8,3

Tần số kế -340 6,5

Công tơ -670 0,66 1,62 0,66 1,62

Công tơ phản kháng WT-672 0,66 1,62 0,66 1,62

Tổng 20,42 3,24 19,72 3,24

Biến điện áp AB

Stc = 22 24,342,20 = 20,7 VA

cos = 7,2042,20

= 0,99

Biến điện áp BC

Stc = 22 24,372,19 = 19,98 VA

cos = 9,1972,19

= 0,99

Vậy ta chọn hai biến điện áp loại 3HOM-10 có công suất định mức

mỗi cái ứng với cấp chính xác 0,5 là 75 VA

Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp tới đồng hồ đo:

+ Dòng điện trong các dây dẫn thứ cấp:



Ia = 100

7,20US

ab

ab = 0,207 A

Ic = 100

98,19US

bc

bc = 0,199 A

Từ giá trị môđun và góc pha của dòng điện trong dây dẫn thứ cấp pha

a và pha c ta có thể coi Ia = Ic.

Do đó: Ia = 3.Ia = 3.0,207 = 0,36 A

Trị số điện áp giáng trên dây dẫn pha a và pha b

U = (Ia + Ib).Sl.

Giả sử khoảng cách từ biến điện áp đến đồng hồ là l = 60m. Mạch

điện có công tơ nên U% 0,5%.

Do đó: S =

5,060.0175,0.36,0207,0l.II ba

= 1,19 mm2

Theo tiêu chuẩn độ bền cơ của dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết

diện S = 1,5 mm2.

Chọn biến dòng điện:

Biến dòng điện đặt trên cả 3 pha, mắc theo sơ đồ hình sao, ta chọn

biến dòng điện kiểu thanh dẫn loại TΠЩ10

Có các thông số kỹ thuật sau:

+ UđmBI = 10KV

+ Iđmsc/Iđmtc = 3000/5A

+ Cấp chính xác 0,5 có phụ tải định mức 0,8.

Công suất tiêu thụ của các cuộn dây máy biến dòng được phân bố như

sau:

bảng 5.9

Tên đồng hồ Ký hiệuPhụ tải (VA)

Pha A Pha B Pha C

Ampe kế -378 0,1 0,1 0,1

Cát kế tác dụng Д-335 0,5 0 0,5



Cát kế phản kháng Д -3054/1 0,5 0 0,5

Cát kế tự ghi Д -33 10 0 10

Công tơ tác dụng И-675 2,5 0 2,5

Công tơ phản kháng И-673M 2,5 2,5 2,5

Tổng 16,1 2,6 16,1

Pha A và pha C mang tải nhiều nhất: S = 16,1

Tổng trở dụng cụ đo mắc vào các pha này:

Zdc = 22dmtc 5

1,16

I

S = 0,644

Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo là l = 30m.

Do ba pha cùng có máy biến dòng nên chiều dài tính toán ltt = l = 30m.

Tiết diện dây dẫn đồng:

S = 644,08,0

0175,0.30ZZ

.l

dcdm

tt

= 3,37 mm2

Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện S = 4 mm2

Điều kiện ổn định động của máy biến dòng kiểu thanh dẫn được quyết

định bởi ổn định động của thanh dẫn. Không cần kiểm tra ổn định nhiệt của

máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A.



CHƯƠNG VI

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG

1. SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG + Điện tự dùng là một phần điện năng không lớn nhưng lại giữ một phần quan trọng trong quá trình vận hành nhà máy điện, nó đảm bảo hoạt động của nhà máy: như chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nước tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu và liên lạc ... + Điện tự dùng trong nhà máy nhiệt điện cơ bản có thể chia làm hai phần :- Một phần cung cấp cho các máy công tác đảm bảo sự làm việc của lò và tua bin các tổ máy.- Phần kia cung cấp cho các máy công tác phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò hơi và tuabin nhưng lại cần thiết cho sự làm việc của nhà máy. Ta chọn sơ đồ tự dùng theo nguyên tắc kinh tế và đảm bảo cung cấp điện liên tục,đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng hai cấp điện áp tự dùng:6 kVvà 0,4 kV.



2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG:

2.1.Chọn máy biến áp tự dùng cấp I :

Các máy này có nhiệm vụ nhận điện từ thanh cái 10,5 kV cung cấp cho phụ tải tự dùng cấp điện áp 6 kV còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V. Công suất định mức của máy biến áp công tác bậc một có thể xác định từ

biểu thức sau : SBđm +S2.K2

- Trong đó :+ P1 : Tổng công suất tính toán của các máy công tác tới động cơ 6 KV nối vào phân đoạn xét.(KW)+ S2 : Tổng công suất định mức của máy biến áp bậc hai nối vào phân đoạn xét.


6 kV

0,4 kV

220 kV 110 kV

79


+ K1 : hệ số đồng thời có tính đến sự không đầy tải của các máy công tác của động cơ 6 KV.+ 1 và cos1 : hiệu suất và hệ số công suất của động cơ 6 KV.

Tỷ số : thường lấy bằng 0,9.

Hệ số đồng thời K2 cũng lấy gần đúng bằng 0,9.Nên ta có :

SBđm (P1 + S2).0,9 Trong phạm vi thiết kế ta chọn công suất của máy biến áp tự dùng cấp I theo công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy : Stdmax = 24 MVAVậy công suất máy biến áp tự dùng cấp I là :

SđmB .24 = 6 MVA.

Tra bảng chọn loại máy biến áp : TMHC-6300/10,5 có các thông số sau :bảng 6.1

LoạiSđmB

(KVA)Điện áp (KV) Tổn thất (KW)

UN% Io%cuộn cao cuộn hạ Po PN

TMHC 6300 10,5 6,3 8,0 46,5 8,0 0,9

* Máy biến áp dự trữ : được chọn phù hợp với mục đích của chúng : máy biến áp dự trữ chỉ phục vụ để thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa . - Công suất máy biến áp dự trữ :

Sđmdt 1,5. .Stdmax = 1,5. .24 = 9 MVA.

Chọn loại máy biến áp : TДHC-10000/10,5 :bảng 6.2

LoạiSđm

KVA

Điện áp (KV) Tổn thất (KW)UN% I0%

Cuộn cao Cuộn hạ P0 PN

TДHC 10 000 10,5 6,3 14,5 85 14 0,8

2.2.Chọn máy biến áp tự dùng cấp II :

Các máy biến áp tự dùng cấp hai dùng để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V và chiếu sáng. Công suất của các loại phụ tải này thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường được chọn loại máy có công suất từ 630-1000 KVA. Loại lớn hơn thưòng không được chấp nhận vì giá thành lớn và dòng ngắn mạch phía 380 (V) lớn. Công suất của máy biến áp tự dùng cấp hai được chọn như sau :



SđmB 2 ( 10 20 )%. .Stdmax

SđmB 2 10%. .Stdmax = 0,1.6 = 0,6 MVA 600 KVA.

Vậy, ta chọn loại máy biến áp TC3-630/10 có các thông số sau :bảng 6.3

Loại MBA SđmB

(KVA)Điện áp (KV) Tổn thất (KW) UN% Io%

cuộn cao cuộn hạ Po PN

TC3 -630/10 630 6,3 0,4 2 7,3 5,5 1,5

3. CHỌN MÁY CẮT

3.1.Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng :

Máy cắt điện hạ áp được chọn theo các điều kiện sau :- Loại máy cắt điện: máy cắt không khí

- Điện áp: kV5,10UU mgdmMC - Dòng điện: IdmMC ≥ Icb(10,5kV) = 4,33 kA - ổn định lực động điện: ildd ≥ ixk(N-4) = 154,393 kA- Điều kiện cắt: ICdm ≥ I “

N-4 = 58,809 kATa chọn được máy cắt không khí loại 8BK41 của hãng SIEMENS với các thông

số kỹ thuật chính:bảng 6.4

Loại máy cắt Uđm , kV Iđm , A ICđm , kA Ilđđ, kA

8BK41 12 12500 80 225

3.2.Máy cắt hạ áp MBA tự dùng :

Để chọn máy cắt điện trong trường hợp này ta tính dòng ngắn mạch tại thanh góp phân đoạn 6 (kV) điểm N7 để chọn máy cắt :

Theo kết quả tính ở phần 2,5 chương III ta có:

kA40,59I"4N .

- Điện kháng hệ thống :

XHT = = 0,926



- Điện kháng của máy biến áp tự dùng cấp I :

XB1 = = 12,698

- Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch :X = 0,926 + 12,698=13,624

- Dòng ngắn mạch tại N7 là :

I’’N7 = = 6,73 (KA)

- Dòng xung kích tại N7 :ixk = kxk. .I’’N7 = 1,8. .6,73= 17,123 (KA)

- Dòng điện làm việc cưỡng bức :

Icb = = 0,577 kA

Căn cứ vào các điều kiện chọn máy biến áp và các giá trị dòng ngắn mạch,

dòng xung kích , dòng cưỡng bức vừa tính được ta chọn máy cắt đặt trong

nhà : loại máy cắt ít dầu , có các thông số sau :bảng 6.5

Loại MC Uđm

(KV)

Iđm

(A)

Icđm

(KA)

iIdd

(KA)

inh/tnh

(kA/s)

BM-10-1000-20 10 1000 20 64 20/8


XB1

N7

XHT

N4

EHT


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Hướng dẫn thiết kế nhà máy điện - Bộ môn Phát dẫn điện, Trường Đại

học Bách khoa Hà Nội - 1968

2. Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - Nguyễn Hữu Khái, Nhà xuất

bản Khoa học kỹ thuật - 2004

3. Phần điện trong Nhà máy điện và trạm biến áp - Trịnh Hùng Thám,

Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm Văn Hoà,

Đào Kim Hoa, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật - 1996

4. Ngắn mạch trong hệ thống điện - Lã Văn Út, Trường Đại học Bách

khoa Hà Nội - 2000

5. Thiết kế hệ thống cấp điện - Ngô Hồng Quang, Nhà xuất bản Khoa

học kỹ thuật - 1997


Documents

TrungDung NMD