Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát công suất hừa lên hệ thống 220 kV

ĐỀ TÀI: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV. MỤC LỤC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1 LỜI NÓI ĐẦU 2 CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI & CÂN BẰNG CÔNG SUẤT . 3 1.1 Chọn máy phát điện . 3 1.2 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp 3 CHƯƠNG II : CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA NHÀ MÁY 10 2.1 Đề xuất phương án . 10 2.2 Chọn máy biến áp 14 2.2.1 Chọn máy biến áp cho phương án I . 14 2.2.2 Chọn máy biến áp cho phương án II 18 2.2.3 Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng 22 2.2.4 Tính dòng điện làm việc bình thường, dòng điện cưỡng bức . 24 CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH . 28 3.1 Xác định tham số . 28 3.2 Phương án I 29 3.3 Phương án II . 39 CHƯƠNG IV : SO SÁNH KINH TẾ – KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU . 50 4.1 Phương án I 51 4.2 Phương án II 53 CHƯƠNG V : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN . 56 5.1 Chọn thanh dẫn cứng 56 5.2 Chọn sứ đỡ . 59 5.3 Chọn thanh góp mềm phía cao áp 61 5.4 Chọn thanh góp mềm phía trung áp 63 5.5 Chọn dao cách ly 65 5.6 Chọn máy biến điện áp BU 66 5.7 Chọn máy biến dòng điện BI . 68 5.8 Chọn cáp và kháng điện đường dây . 71 5.8.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương 71 5.8.2 Chọn kháng điện . 73 5.9 Chọn chống sét van 76 5.9.1 Chọn chống sét van cho thanh góp 76 5.9.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp 76 CHƯƠNG VI : SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG . 78 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng . 78 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng 78 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp I . 78 6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp II 79 6.2.3 Chọn máy cắt . 80 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG 82

doc81 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 14/06/2013 | Lượt xem: 1490 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát công suất hừa lên hệ thống 220 kV, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
: SB3 = S BT = S đmF - .S tdmax = 117,5 - .21,17 = 110,44 (MVA) + Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu B1 và B2: - Công suất truyền qua cuộn cao : - Công suất truyền qua cuộn trung: - Công suất truyền qua cuộn hạ : Bảng phân phối công suất : t (h) S (MVA) 0¸6 6¸7 7¸8 8¸12 12¸14 14¸18 18¸20 20¸24 SB3 110,44 110,44 110,44 110,44 110,44 110,44 110,44 110,44 SCB1= SCB2 42,53 68,05 47,17 45,57 40,49 39,53 51,46 36,37 STB1= STB2 38,78 38,78 59,66 59,66 47,73 47,73 35,79 35,79 SHB1=SHB2 81,31 106,83 106,83 105,23 88,22 87,26 87,25 72,16 3. kiểm tra điều kiên quá tải Khi làm việc bình thường Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường . * Khi sự cố : .Sự cố máy biến áp tự ngẫu liên lạc . Xét 2 trường hợp: . Trường hợp Stmax - Điều kiện kiểm tra sự cố : a..SđmTN ³ STmax Máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải vì - Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA trong điều kiện sự cố : - Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp : - Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp : - Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu : (Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm) Khi đó, công suất phát lên hệ thống là (MVA), Vì thế lượng công suất thiếu là : Sthiếu = Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200 MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn . . Trường hợp Stmin - Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA trong điều kiện sự cố : - Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp : - Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp : - Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu : Khi đó, công suất phát lên hệ thống là (MVA), Vì thế lượng công suất thiếu là : Sthiếu = Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200 MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn . 2.2.3 - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng : - Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần: + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó. + Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm : DA 2cd = 365.(DPo.t + DPN.) + Đối với máy biến áp tự ngẫu ba pha : DATN =365.DPo.t + Trong đó : - SCi, STi, SHi : là công suất tải qua cuộn trung, cao ,hạ của máy biến áp tự ngẫu trong thời gian t. - S i : là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t. - DPo : tổn hao sắt từ. - DPNm : tổn thất ngắn mạch. * Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu : DPN.C = 0,5.(DPN.C-T + DPN.T = 0,5.(DPN.C-T - DPN.C = 0,5.(- DPN.C-T + * Từ các thông số trên của máy biến áp ta tính được tổn thất điện năng trong máy biến áp trong từng phương án : I. Phương án I : Máy biến áp ba pha hai dây quấn : Máy biến áp 3 luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB=110,44(MVA) trong cả năm , do đó : DA= 8760.(100 + 400.) = 3611248,997(KWh) =3,61.10(kWh) Máy biến áp tự ngẫu : Có DPNC-T do đó ta lấy DPNC-H = DPNT-H = DPNC-T = 260 KW. DPNC = 0,5.(520 + ) = 260 KW DPNT = 0,5.(520 - ) = 260 KW DPNH = 0,5.(-520 + ) = 780 KW. Thay các dữ liệu vào công thức và tính toán ta được: Vậy tổng tổn thất điện năng ở phương án này là : II. Phương án II : Máy biến áp ba pha hai dây quấn : Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB=110,44 (MVA) trong cả năm , do đó : Máy biến áp 3 bên cao : DAB3 = 8760.(100 +400.) = 3,61.10 (KWh). Máy biến áp tự ngẫu : Có DPNC-T do đó ta lấy DPNC-H = DPNT-H = DPNC-T = 260 KW. DPNC = 0,5.(520 + ) = 260 KW DPNT = 0,5.(520 - ) = 260 KW DPNH = 0,5.(-520 + ) = 780 KW. Thay các dữ liệu vào công thức và tính toán ta được: Vậy tổng tổn thất điện năng ở phương án này là : 2.2.4 .Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện làm việc cưỡng bức I. Phương án I : 1. Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp 220KV Icb max = max{Icb1 , Icb2 ,Icb3} Icb1 là dòng điện cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp liên lạc: Icb2 là dòng điện cưỡng bức trên đường dây nối nhà máy với hệ thống Vậy : Icb max (220KV) = 0,646 kA 2.Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp 110KV Icb max = max{Icb3 , Icb4 , Icb5} Icb3 là dòng điện cưỡng bức phía trung áp máy biến áp liên lạc Icb4 là dòng điện cưỡng bức phía cao áp máy biến áp nối bộ với máy phát Icb5 là dòng điện cưỡng bức trên đường dây trung áp Vậy : Icb max (110KV) = 0,648 kA 3.Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp6kV Tổng hợp kết quả ta có bảng sau: Cấp điện áp 220 KV 110 KV 6 KV Dòng điện 0,646 KA 0,648 KA 11,87 KA Icb (kA) II. Phương án II : 1. Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp 220KV Icb max = max{Icb1 , Icb2 , Icb3} Icb1 là dòng điện cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp liên lạc: Icb2 là dòng điện cưỡng bức trên đường dây nối nhà máy với hệ thống Icb3 là dòng điện cưỡng bức phía cao áp sơ đồ bộ máy biến áp + máy phát Vậy : Icb max (220KV) = 0,646 kA 2.Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp 110KV Icb max = max{Icb4 , Icb5 } Icb4 là dòng điện cưỡng bức phía trung áp máy biến áp liên lạc Icb5 là dòng điện cưỡng bức trên đường dây trung áp Vậy : Icb max (110KV) = 0,313 kA 3.Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp 6KV Tổng hợp kết quả ta có bảng sau: Cấp điện áp 220 KV 110 KV 6 KV Dòng điện 0,646 KA 0,313 KA 11,87 KA Icb (kA) CHƯƠNG III TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH I - Mục đích : Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử khi có dòng điện chạy qua, những thiết bị đó phải thoả mãn điều kiện làm việc bình thường và có tính ổn định khi có dòng điện ngắn mạch. Do vậy việc tính toán ngắn mạch chính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua,đường cong tính toán dùng để tính dòng điện tại điểm ngắn mạch, biểu thị quan hệ giữa độ lớn tương đối của dòng điện ngắn mạch và điện kháng tính toán của mạch điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau. Để tính được dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế, chọn các đại lượng cơ bản như : công suất cơ bản và điện áp cơ bản, tính điện kháng các phần tử. Ta chọn : Scb =100 MVA Ucb = Utb = Uđmtb. Cấp điện áp 220 KV có Utb = 230 KV Cấp điện áp 110 KV có Utb = 115 KV Cấp điện áp 6 KV có Utb = 6,3KV 3.1. Xác định tham số : - Điện kháng của hệ thống : XHT*cb = xHT*đm . == - Điện kháng của đường dây kép : XD = . - Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây : XB = = - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu ba pha : XC =.(UNC-T% + UNC-H% - UNT-H%). = .(11 + 32 – 20). = 0,046. XT =.(UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%). = .(11 + 20 – 32). < 0. XH =.(UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%). = .(32 + 20 – 11). = 0,082. Điện kháng máy phát Xf=0.183.100/117.5=0.156 3.2. Phương án I : 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế *Tính ngắn mạch tại điểm N1 Ta thấy trong trường hợp ngắn mạch tại N1 các nguồn cung cấp hoàn toàn đối xứng nên có thể dùng phép gập hình: X15 = X2 + X11 = 0,084+0,156=0,24 Ta được sơ đồ sau: X16 = X13 + X14 = 0,041 + 0,078 = 0,119 X18 = X12 + X17 = 0,023 + 0,0796 = 0,1025 : 2. Tính dòng ngắn mạch tại N1 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.1. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,55 0,54 0,51 0,52 ICKHT 3,45 3,39 3,20 3,26 I*CKMF (kA) 2,75 2,35 2,14 2,05 ICKMF (kA) 2,43 2,08 1,89 1,81 IN1(kA) 5,88 5,47 5,09 5,07 3. Dòng xung kích tại điểm N1 *Tính ngắn mạch tại điểm N2 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Ta thấy các nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N2 hoàn toàn đối xứng. Tương tự ngắn mạch tại N1 ta có sơ đồ thay thế rút gọn như sau: X19 = X1 + X12 = 0,072 + 0,023 = 0,095 Ta có sơ đồ rút gọn như sau: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N2 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.2. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N2 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0.405 0.403 0.395 0.39 ICKHT 5,08 5,05 4,95 4,89 I*CKMF (kA) 3,6 2,9 2,62 2,41 ICKMF (kA) 6,36 5,04 4,63 4,26 IN2(kA) 11,44 10,09 9,58 9,15 3. Dòng xung kích tại điểm N2 *Tính ngắn mạch tại điểm N3 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Điểm ngắn mạch được cung cấp bởi máy phát F1. Sơ đồ thay thế: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N3 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.3. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N3 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKMF (kA) 5,32 4,08 3,58 3,03 ICKMF (kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 IN3(kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 3. Dòng xung kích tại điểm N3 *Tính ngắn mạch tại điểm N4 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Điểm ngắn mạch N4 có nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy trong đó máy phát F1 nghỉ. X20= X8+ X10= 0,082 + 0,156 = 0,238 Nhập E2 với E3,4: Biến đổi Y 19, 21, 7thành Ð 22, 23 Ta có sơ đồ rút gọn: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N4 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát (E234): Do XttHT > 3 nên Bảng 4.4. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N4 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,165 0,165 0,165 0,165 ICKHT 37,802 37.802 37.802 37.802 I*CKMF (kA) 1.38 1,25 1,19 1,16 ICKMF (kA) 29,719 26,92 25,628 24,982 IN4(kA) 67,521 64,722 63,43 62,784 3.Dòng xung kích tại điểm N4 *Tính ngắn mạch tại điểm N5 :IN5 = IN3 + IN4 Bảng 4.5. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N5 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 IN3 (kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 IN4 (kA) 67,521 64,722 63,43 62,784 IN5(kA) 124,806 108,655 101,979 95,303 ng xung kích tại điểm N5: Bảng 4.6. Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch của phương án 1 Điểm ngắn mạch Nguồn cung cấp I” kA ixk kA Mục đích N-1 Hệ thống và nhà máy 5,88 14,968 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch 220 kV N-2 Hệ thống và nhà máy 11,44 29,12 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch 110 kV N-3 Máy phát F1 57,285 145,82 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch máy phát N-4 Hệ thống và nhà máy trong đó F1 nghỉ 67,521 171,88 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch máy phát N-5 Hệ thống và nhà máy 124,806 317,704 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch tự dùng II. PHương án 2 *Tính ngắn mạch tại điểm N1 1, Sơ đồ thay thế Ta thấy trong trường hợp ngắn mạch tại N1 các nguồn cung cấp hoàn toàn đối xứng nên có thể dùng phép gập hình: X15 = X2 + X11 = 0,084+0,156=0,24 Ta được sơ đồ sau: X16 = X12+ X13 + X14 = 0,023+0,041 + 0,078 = 0,142 Ta có sơ đồ rút gọn như sau: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N1 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.1. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,55 0,54 0,51 0,52 ICKHT 3,45 3,39 3,20 3,26 I*CKMF (kA) 3,21 2,65 2,41 2,25 ICKMF (kA) 2,840 2,345 2,133 1,991 IN1(kA) 6,290 5,735 5,333 5,251 3. Dòng xung kích tại điểm N1 *Tính ngắn mạch tại điểm N2 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Ta thấy các nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N2 hoàn toàn đối xứng. Tương tự ngắn mạch tại N1 ta có sơ đồ thay thế rút gọn như sau: X15= X13+ X14= 0,041+ 0,078 = 0,119 X16=X1+X12+=0,102 X17=X15+X12+=0,339 X18= X15+X12 X19=X18//X17=0,263 Ta có sơ đồ rút gọn như sau: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N2 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.2. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N2 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,39 0,395 0,37 0,375 ICKHT 4,895 4,957 4,645 4,706 I*CKMF (kA) 1,06 0,99 0,98 0,98 ICKMF (kA) 1,875 1,751 1,734 1,733 IN2(kA) 6,77 6,708 6,409 4,639 3. Dòng xung kích tại điểm N2 *Tính ngắn mạch tại điểm N3 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Điểm ngắn mạch được cung cấp bởi máy phát F1. Sơ đồ thay thế: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N3 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.3. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N3 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKMF (kA) 5,32 4,08 3,58 3,03 ICKMF (kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 IN3(kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 3. Dòng xung kích tại điểm N3 *Tính ngắn mạch tại điểm N4 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Điểm ngắn mạch N4 có nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy trong đó máy phát F1 nghỉ. X16= X8+ X10= 0,156 + 0,082=0,238 Nhập E2 với E3,4: Biến đổi Y X1, X12 , X15 thành ÐX18, X19 X20=X16//X19=0,139 Ta có sơ đồ rút gọn: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N4 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát (E234): Bảng 4.4. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N4 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,39 0,372 0,37 0,371 ICKHT 89,349 85,255 84,767 84,996 I*CKMF (kA) 3,01 2,52 2,32 2,21 ICKMF (kA) 64,823 54,271 49,963 47,594 IN4(kA) 154,172 139,496 134,73 132,59 3.Dòng xung kích tại điểm N4 *Tính ngắn mạch tại điểm N5 :IN5 = IN3 + IN4 Bảng 4.5. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N5 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 IN3 (kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 IN4 (kA) 154,172 139,496 134,73 132,59 IN5(kA) 211,457 183,429 173,279 165,109 Dòng xung kích tại điểm N5: Bảng 4.6. Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch của phươ Điểm ngắn mạch Nguồn cung cấp I” kA ixk kA Mục đích N-1 Hệ thống và nhà máy 6,29 16,012 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch 220 kV N-2 Hệ thống và nhà máy 6,77 17,234 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch 110 kV N-3 Máy phát F1 57,285 145,823 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch máy phát N-4 Hệ thống và nhà máy trong đó F1 nghỉ 154,172 392,457 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch máy phát N-5 Hệ thống và nhà máy 211,457 538,282 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch tự dùng CHƯƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU I. Chọn máy cắt điện : Cả hai phương án các máy cắt điện được chọn sơ bộ theo điều kiện sau : + Loại máy cắt điện. + Điện áp định mức : UđmMC Umạng + Dòng điện định mức : IđmMC Ic + Kiểm tra ổn định nhiệt : I2nh .tnh BN + Kiểm tra ổn định động : Ilđđ Ixk + Điều kiện cắt :IcắtMC I’’ Dựa vào kết quả tính toán dòng cưỡng bức và dòng điện ngắn mạch ta có thể lựa chọn máy cắt cho các cấp điện áp như trong bảng sau đây : - Chọn máy cắt điện cho phương án I : Điểm ngắn mạch Uđm kV Thông số tính toán Loại MC điện Thông số định mức Icb kA I” kA ixk kA Uđm kV Iđm kA Icắt kA idd kA N1 220 0,646 5,88 14,968 3AQ1 245 4 40 100 N2 110 0,648 11,44 29,12 3AQ1- FG 123 3,15 31,5 80 N3 6,3 11,87 57,285 145,82 8FG10 7,2 12,5 80 225 N4 67,521 171,88 8FG10 7,2 12,5 80 - N5 124,81 317,71 8FG10 7,2 12,5 80 - - Chọn máy cắt điện cho phương án II : Điểm ngắn mạch Uđm kV Thông số tính toán Loại MC điện Thông số định mức Icb kA I” kA ixk kA Uđm kV Iđm kA Icắt kA idd kA N1 220 0,646 6,29 16,012 3AQ1 245 4 40 100 N2 110 0,313 6,77 17,234 3AQ1- FG 123 3,15 31,5 80 N3 6,3 11,87 57,285 145,82 8FG10 7.2 12,5 80 225 N4 154,172 392,457 8FG10 7,2 12,5 80 - N5 211,457 538,282 8FG10 7,2 12,5 80 - Các máy cắt ở trên có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt . II. Chọn sơ đồ thanh góp : - Phía 220 KV ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp . - Phía 110 KV ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp . - Phía 6,3 ta không cần dùng thanh góp điện áp máy phát. II. Tính toán kinh tế : - Để tính toán kinh tế, kỹ thuật cho một phương án ta cần tính đến vốn đầu tư và phí tổn vận hành hàng năm của nó. Khi so sánh giữa các phương án về vốn đầu tư và phí tổn vận hành do sửa chữa thay thế, ta chỉ xét đến những phần tử khác nhau trong phương án, cụ thể là máy biến áp, máy cắt. - Như vậy, vốn đầu tư của một phương án được xác định theo công thức : V = VB + VTBPP . Trong đó : +Vốn đầu tư máy biến áp : VB = å kBi .VBi kBi là hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp. + Vốn đầu tư thiết bị phân phối : VTB = å ni .VTBi (VTBi = VMCi) - Chi phí vận hành : P =Pkh + PDA + Tiền khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) + Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA (b =500 đ/KWh) Để so sánh kinh tế các phương án ta so sánh hai chỉ tiêu về vốn và chi phí vận hành hàng năm. 4.1. Phương án I : 1. Vốn đầu tư : a.Vốn đầu tư cho máy biến áp : (VB) - Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 KV, giá một máy là : 265.103 R. Vậy chi phí là: 2.265.103.40.103 = 21200.106 (VNĐ) Máy biến áp hai dây quấn bên 110 KV giá một máy là :130.103 R Vậy chi phí là :.130.103.40.103 = 5200.106 (VNĐ) Ta lấy : - Phía 220 KV: kB = 1,3 cho MBA tự ngẫu ; - Phía 110 KV: kB = 1,5 cho MBA hai dây quấn ; VB = (1,3.21200+1,5.5200).106 = 35360.106 (VNĐ) VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 : là số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 .Trong sơ đồ đã chọn : VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua ,chuyên chở và xây lắp. Từ sơ đồ trên ta thấy - Phía 220 KV có 2 mạch đường dây cùng 2 mạch máy biến áp với 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 75.103 $ = 75.103.15.103 (VNĐ) - Phía 110 KV có 6 mạch đường dây và 3 mạch máy biến áp với 10 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là : 45.103 $ = 45.103.15.103 (VNĐ) - Phía 6 KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 20.103 $ = 20.103.15.103 (VNĐ) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là : VTBPP = (5.75 + 10.45 +2.20).15.106 = 12975.106 (VNĐ). * Tổng vốn đầu tư của phương án I là: V1 = VB + VTB = 35360.106 + 12975.106 = 48355.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành hàng năm : P =Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) Þ PK = 6,4%. 48355.106 = 3094,72.106 (VNĐ) - Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA = 500. = 1355.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án I: P1 =Pkh + PDA = 3094,72.106 + 1355.106 = 4449,72.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án I là : (ađm = 0,15) C1 = P1 + ađm .V1 = 4449,72.106 + 0,15.48355.106 =11702,97.106 (VNĐ) 4.2. Phương án II : 1. Vốn đầu tư : a.Vốn đầu tư cho máy biến áp : (VB) - Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 KV, giá một máy là : 265.103 R. Vậy chi phí là: 2.265.103.40.103 = 21200.106 (VNĐ) Máy biến áp hai dây quấn phía 220 KV, giá một máy là :162.103 R Vậy chi phí là : 162.103.40.103 = 6480.106(VNĐ) - Phía 220 KV : kB = 1,3 cho MBA tự ngẫu; kB = 1,4 cho MBA hai dây quấn . VB = (1,3.21200 + 1,4.6480).106 = 36632.106 (VNĐ). VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 : là số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 .Trong sơ đồ đã chọn : VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua ,chuyên chở và xây lắp. - Phía 220 KV có 2 mạch đường dây cùng 3 mạch máy biến áp với 6 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 75.103 $ = 75.103.15.103 (VNĐ) - Phía 110 KV có 6 mạch đường dây và 2 mạch máy biến áp với 9 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là : 45.103 $ = 45.103.15.103 (VNĐ) - Phía 6 KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 20.103 $ = 20.103.15.103 (VNĐ) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là : VTBPP = (6.75 + 9.45 +2.20).15.106 = 13425.106 (VNĐ). Tổng vốn đầu tư của phương án II là: V2 = VB + VTB = 36632.106 + 13425.106 = 50057.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành năm : P =Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) Þ PK = 6,4%. 50057.106 =3203,648.106 (VNĐ) Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA = 500. 2,60.10 = 1300.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án II: P2 =Pkh + PDA = 3203,648.106 + 1300.106 = 4503,648.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án II là : (ađm = 0,15) C2 = P2 + ađm .V2 = 4503,648.106 + 0,15. 50057.106 = 12012,198.106 (VNĐ) Từ kết quả tính toán kinh tế cho hai phương án trên ta lập được bảng kết quả để so sánh về mặt kinh tế : Phương án Vốn đầu tư (V) .106 (VNĐ) Chi phí vận hành (P) .106 (VNĐ) Chi phí tính toán (C) .106 (VNĐ) I 48355 4449,72 111702,97 II 500,57 4503,648 12012,198 * Nhận xét : + Vốn đầu tư phương án II > phương án I . + Chi phí vận hành phương án II >phương án I . + Chi phí tính toán phương án II>phương án I. Do đó , lựa chọn phương án I là tối ưu. CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN I. Chọn thanh dẫn : Những thiết bị chính trong nhà máy điện ( máy phát, máy biến áp ) cùng với các khí cụ điện ( máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện ...) được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Thanh dẫn, thanh góp có hai loại chính: thanh dẫn cứng, thanh dẫn mềm. Thanh dẫn cứng thường làm bằng đồng hoặc nhôm, và thường được dùng từ đầu cực máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, đoạn từ cấp điện áp máy phát đến máy biến áp tự dùng ... Còn thanh dẫn mềm dùng để làm thanh góp, thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời có điện áp từ 35 KV trở lên. 5.1. Chọn thanh dẫn cho mạch máy phát (thanh dẫn cứng): Chọn tiết diện : Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép : Icp > Icb . Trong đó dòng điện cho phép cần phải được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (khi mà nhiệt độ môi trường xung quanh khác với nhiệt độ định mức) . Với giả thiết là dùng thanh dẫn đồng có nhiệt độ lâu dài cho phép là 70 0C , nhiệt độ môi trường xung quanh là 35 0C nhiệt độ môi trường tính toán đã qui định là 25 0C , ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ sẽ là : khc = - Vậy ta có : Icp.Khc Icb Þ Icp (KA). Ta biết rằng khi dòng nhỏ thì có thể dùng thanh dẫn cứng hình chữ nhật, nhưng khi dòng điện trên 3000 (A) thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời cũng là tăng khả năng làm mát cho chúng. Do đó căn cứ vào dòng cho phép đã tính được ở trên ta chọn thanh dẫn hình máng bằng đồng, có các thông số cho như trong bảng sau : Kích thước (mm) Tiết diện một cực (mm2) Mô men trở kháng (cm3) Mô men quán tính (cm4) Dòng điện cho phép (A) h b c r Một thanh Hai thanh Một thanh Hai thanh 250 115 125 16 5450 Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo 360 81 824 4500 660 10300 - Thông số như hình vẽ Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Bởi vì thanh dẫn có dòng cho phép lớn hơn 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Kiểm tra ổn định động : Theo tiêu chuẩn độ bền cơ, ứng suất của vật liệu thanh dẫn không được lớn hơn ứng suất cho phép của nó, có nghĩa là : stt scp - Đối với nhôm thì ứng suất cho phép là 700 KG/cm2,còn đối với đồng thì ứng suất cho phép là 1400 KG/cm2. Đối với thanh dẫn ghép thì ứng suất trong vật liệu thanh dẫn bao gồm có hai thành phần : ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây ra, và ứng suất do lực tương tác của các thanh trong cùng một pha gây nên. + Xác định lực tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt theo công thức : Ftt =1,76.10 –8.i2xk (KG). Trong đó : - ixk: dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha (A) - l1 : khoảng cách hai sứ liền nhau của một pha (cm) - a : khoảng cách giữa các pha (cm) Với cấp điện áp máy phát là : 6kV, có thể chọn l1 =120 (cm) và khoảng cách giữa các pha a = 60 (cm), vậy lực tác dụng lên thanh dẫn khi đó sẽ là : Ftt =1,76.10 –8..(317,704.103)2 = 3552,94(KG). - Xác định mômen uốn tác dụng lên một nhịp của thanh dẫn : M1 = = 42635,28KG.cm) Vậy ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây nên: s1 = 51,74 (KG/cm2) + Lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong một pha trên chiều dài l2 giữa các miếng đệm sẽ là : F2 = 0,51.10 –8.i2xk Vì vậy ta có lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh cùng một pha gây nên trên 1 cm chiều dài là: F2 = 0,51.10 –8.i2xk = 0,51.10-8..(317,704103)2 = 20,59KG/cm) - Khi đó mômen uốn do lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong cùng một pha gây nên : M2 = = 1,71 (KG.cm) + Cuối cùng ta có điều kiện để đảm bảo ổn định động của thanh dẫn sẽ là : stt = s1 + s2 = s1 + scp. Trong đó giá trị scp đã biết và được lấy bằng 1400 KG/cm2 .Do đó ta có thể xác định được khoảng cách lớn nhất giữa hai miếng đệm là : l2max = Với giả thiết chọn khoảng cách giữa hai miếng đệm gần nhau đúng bằng khoảng cách giữa hai sứ thì để đảm bảo ổn định động ,giá trị l2max tính được phải thỏa mãn : l2max l1 Thay số vào ta tính được : l2max =252,28(cm) > l1 = 120 (cm) + Khi xét đến dao động riêng của thanh dẫn thì điều kiện để ổn định động cho thanh dẫn là dao động riêng của thanh dẫn phải nằm ngoài giới hạn 45- 55 Hz và 90- 110 Hz để tránh cộng hưởng tần số , tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức : Wr = Trong đó : - l : chiều dài thanh dẫn giữa hai sứ (l = 120 cm) - E : mô men đàn hồi của vật liệu (ECU = 1,1.106 KG/cm2) - : mô men quán tính (=10300 cm4) - S : tiết diện thanh dẫn 2.54,50= 109 cm2 - g : khối lượng riêng của vật liệu (gcu = 8,93 g/cm3 ) Þ Wr = = 866,23 (Hz) Tần số này nằm ngoài giới hạn, do đó thỏa mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động riêng của thanh dẫn . 5.2. Chọn sứ đỡ : Sứ đỡ được chọn theo các điều kiện sau : - Loại sứ . - Điện áp : Uđm S Uđm mg. - Kiểm tra ổn định động : Điều kiện độ bền của sứ là : F’tt Fcp = 0,6.Fph Trong đó : Fcp : lực cho phép tác dụng lên đầu sứ (KG) Fph : lực phá hoại định mức của sứ (KG) F’tt = Ftt. Ftt : lực tính toán trên khoảng vượt của thanh dẫn. Chọn loại sứ đặt trong nhà có các thông số: Loại sứ Điện áp định mức (KV) Điện áp duy trì ở trạng thái khô (KV) Lực phá hoại nhỏ nhất Fph (KG) Chiều cao H (mm) -thông số 6.3 47 15000 450 Thanh dan Sứ Ftt H h F1 H’= 250/2+450=575 mm H=450 mm Suy ra : F’tt = Ftt.= 3552,94. (KG) Fcp = 0,6.Fph = 0,6.15000 =9000(KG) > 572,28 (KG) Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định 5.3. Chọn thanh góp mềm phía cao áp : (220 KV) a. Chọn tiết diện: Tiết diện của thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài : I’cp = Icp.khc Icb. Theo tính toán từ các phần trước ta có :dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là :Icb = 0,646KA ; khc = 0,88. Vậy dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc Icb ® Icp (KA). Vậy với dòng cho phép734 (A) ta có thể chọn loại dây y AC400/22có các thông số sau Tiết diện chuẩn nhôm/thép tiết diện (mm2) đường kính (mm) Icp (A) nhôm thép dây dẫn lõi thép 400/22 394 22 26,6 6 835 b. Kiểm tra ổn định nhiệt : · Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt Điều kiện đảm bảo ổn định nhiệt : qN qNcp. Hay : Schọn Smin = -Trong đó : BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch. C : hằng số tùy thuộc vào loại vật liệu dây dẫn .Với dây AC có C = 79. * Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là t = 0,5 s Tính các giá trị hiệu dụng thành phần chu kỳ ở các thời điểm: t = 0s; t = 0,1s; t = 0,2s … là I(0); I(0,1); I(0,2) … Bình phương các giá trị này ta có: … Nếu biểu diễn trên đồ thị (I2ck - t) thì phần diện tích giới hạn bởi đường cong này với các trục tọa độ chính là BNCK. Một cách gần đúng diện tích này được xác định theo các đường bậc thang hoá với diện tích mỗi bậc là: là khoảng chia thời gian Trong chương ngắn mạch ta đã tính được các giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch 3 pha thành phần chu kỳ của điểm ngắn mạch N1 tại các thời điểm: I(0) = 5,88 kA ® I2(0) = 34,57 kA2. I(0,1) =5,47 kA ® I2(0,1) = 29,92 kA2. I(0,2) = 5,09 kA ® I2(0,2) = 25,91kA2. I(0,5) = 5,07 kA ® I2(0,5) = 25,70 kA2. Từ đó ta tính các giá trị trung bình bình phương của dòng ngắn mạch như sau: Vậy xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ được tính là: c. Tính BNKCK: Ta có tcắt = 0,5 s nên BNKCK được tính theo biểu thức sau: BNKCK = I”2.Ta Ta là hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Lưới điện có điện áp từ 1000 V trở nên có thể lấy Ta = 0,05 s. ®BNKCK = I”2.Ta = 5,882.106. 0,05 = 1,73. 106 A2s Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch trên thanh cái 220 kV là: BN = BNCK + BNKCK = (13,76 + 1,73).106 = 15,49. 106 A2s Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn phải có tiết diện nhỏ nhất là: Với dây nhôm lõi thép thì C = 79 A2s/ mm2 Với dây dẫn đã chọn là AC- 400 ta thấy: Schọn = 400 mm2 > Smin = 49,81 mm2 c. Kiểm tra điều kiện vầng quang : Điều kiện :UvqUđm Trong đó Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang.Nếu như dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì điện áp vầng quang được tính như sau : Uvq = 84.m.r.lg (KV) m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn. (m = 0,85) r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm) a : khoảng cách giữa các pha của dây dẫn. Với loại dây dẫn đã chọn : r = 1,33(cm) ; a = 300 (cm), ta có : Uvq = 84.m.r.lg = 84.0,85.1,33.lg= 223,47(KV) > Uđm=220 (KV) Dây AC- 400/22 thỏa mãn điều kiện vầng quang Vì vậy , thanh dẫn mềm và thanh góp của mạch cao áp được chọn là loại dây AC-400/22. 5.4. Chọn thanh góp mềm phía trung áp :(110 KV) a. Chọn tiết diện: Tiết diện của thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài : I’cp = Icp.khc Icb. Theo tính toán từ các phần trước ta có :dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là :Icb = 0,648KA ; khc =0,88. Vậy dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc Icb ® Icp (KA). Vậy với dòng cho phép 736 (A) ta có thể chọn loại dây nhôm lõi thép có dòng điện phụ tải cho phép là : 835 (A) .Đó là loại dây AC-400/22 có các thông số sau Tiết diện chuẩn nhôm/thép tiết diện (mm2) đường kính (mm) Icp (A) nhôm thép dây dẫn lõi thép 400/22 394 22 26,6 6 835 b. Kiểm tra ổn định nhiệt : Điều kiện đảm bảo ổn định nhiệt : qN qNcp. Hay : Schọn Smin = -Trong đó : BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch. C : hằng số tùy thuộc vào loại vật liệu dây dẫn .Với dây AC có C = 79. * Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK Trong chương ngắn mạch ta đã tính được các giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch 3 pha thành phần chu kỳ của điểm ngắn mạch N2tại các thời điểm: I(0) = 11,44kA ® I2(0) = 130,87kA2. I(0,1) =10,09kA ® I2(0,1) = 101,81kA2. I(0,2) =9,58 kA ® I2(0,2) = 91,76kA2. I(0,5) = 9,15 kA ® I2(0,5) = 83,72 kA2. Từ đó ta tính các giá trị trung bình bình phương của dòng ngắn mạch như sau: Vậy xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ được tính là: c. Tính BNKCK: Ta có tcắt = 0,5 s nên BNKCK được tính theo biểu thức sau: BNKCK = I”2.Ta Ta là hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Lưới điện có điện áp từ 1000 V trở nên có thể lấy Ta = 0,05 s. ®BNKCK = I”2.Ta = 11,442.106. 0,05 = 6,54. 106 A2s Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch trên thanh cái 220 kV là: BN = BNCK + BNKCK = (47,63 + 6,54).106 = 54,17. 106 A2s Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn phải có tiết diện nhỏ nhất là: Với dây nhôm lõi thép thì C = 79 A2s/ mm2 Với dây dẫn đã chọn là AC- 400 ta thấy: Schọn = 400 mm2 > Smin = 93,16 mm2 c. Kiểm tra điều kiện vầng quang : Uvq Uđm Trong đó Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang.Nếu như dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì điện áp vầng quang được tính như sau : Uvq = 84.m.r.lg (KV) m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn. (m = 0,85) r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm) a : khoảng cách giữa các pha của dây dẫn. Với loại dây dẫn đã chọn : r = 1,33 (cm) ; a = 300 (cm), ta có : Uvq = 84.m.r.lg = 84.0,85.1,33.lg= 223,47 (KV) > Uđm= 220 (KV) Thỏa mãn điều kiện vầng quang. Vì vậy , thanh dẫn mềm và thanh góp của mạch trung áp được chọn là loại dây AC- 400/22 . 5.5. Chọn dao cách ly : Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau : + Loại dao cách ly. + Điện áp : Uđmcl Umạng + Dòng điện : Iđmcl Ilvcb + Ổn định nhiệt : I2nh .tnh BN + Ổn định động : Ilđđ Ixk - Ta thấy rằng dao cách ly được chọn tương đối giống máy cắt .Với dao cách ly có dòng định mức trên 1000 A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Cấp điện áp (KV) Loại dao cách ly Đại lượng định mức Icb (KA) Ixk (KA) Uđm (KV) Iđm (KA) Ilđđ (KA) 220 0,646 14,968 SGC-245/1250 245 1,25 80 110 0,648 29,12 SGCP-123/1250 123 1,25 80 6 11,87 317,704 - 6.3 20 400 5.6. Chọn máy biến điện áp BU : Chọn BU theo điều kiện : + Điện áp : UđmBU =Umạng + Cấp chính xác : 0,5 +Công suất định mức : S2đmBU S2 * Chọn BU cho cấp điện áp 6,3 KV như sau : - Dụng cụ phía thứ cấp là công tơ nên dùng hai biến điện áp nối dây theo V/V : Uđm =6,3 KV cấp chính xác 0,5. Phụ tải của BU cần phải phân bố cho cả hai biến điện áp như bảng sau : Tên đồng hồ Kiểu Phụ tải pha AB Phụ tải pha BC P(W) Q(VAR) P(W) Q(VAR) Vôn kế B-2 7,2 Oát kế 341 1,8 1,8 Oát kế phản kháng 342/1 1,8 1,8 Oát 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 20,4 3,24 19,72 3,24 - Biến điện áp AB : S2 = = 20,7 VA cos j = =0,98 - Biến điện áp BC : S2 = = 19,99 VA cos j = = 0,99 Ta chọn BU có các thông số sau : Loại BU Cấp điện áp (KV) Điện áp định mức (V) Công suất định mức (VA) ứng với cấp chính xác Công suất cực đại (VA) cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp chính 0,5 HOM-6,3 6,3 6300 100 75 640 * Chọn dây dẫn nối từ BU đến các đồng hồ đo : - Chọn dây dẫn nối từ máy biến điện áp đến dụng cụ đo theo hai điều kiện sau : + Tổn thất điện áp trên dây dẫn,không được lớn hơn 0,5% điện áp định mức thứ cấp (trường hợp có đồng hồ đo điện năng). + Theo điều kiện độ bền cơ : tiết diện nhỏ nhất đối với dây đồng là 1,5 mm2,đối với dây nhôm là 2,5 mm2. Xác định dòng trong dây dẫn a, b , c : Ia ==0,207 A Ic ==0,199 A Coi Ia = Ic = 0,2 A và cos jab = cos jbc = 1 ® Ib =.0,2 = 0,34 A Điện áp giáng trên dây a và b : D U =(Ia + Ib ).r = (Ia + Ib ). Giả sử khoảng cách đặt các đồng hồ đo tới BU là 50 m và dùng dây dẫn đồng có r = 0,0175 W.mm2/m.Vì có công tơ nên D U = 0,5 .Vậy tiết diện dây dẫn là : S = 0,945 mm2. Theo yêu cầu độ bền cơ ta chọn dây dẫn có tiết diện là : 2 (mm2) * Chọn BU cho cấp điện áp 110 KV và 220 KV : - Phụ tải phía thứ cấp của BU phía 110 KV và 220 KV thường là các cuộn dây điện áp của đồng hồ có tổng trở lớn,công suất nhỏ nên không cần tính toán phụ tải. - Nhiệm vụ chính là kiểm tra cách điện và đo điện áp nên ta chọn đồng hồ có thông số sau : Loại BU Cấp điện áp (KV) Điện áp định mức (V) Công suất định mức (VA) ứng với cấp chính xác Công suất cực đại (VA) cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp chính cuộn thứ cấp phụ 1 HKF-110-57 110 110000/ 100/ 100 600 2000 HKF-220-58 220 220000/ 100/ 100 600 2000 5.7. Chọn máy biến dòng điện BI : - Máy biến dòng điện được chọn theo điều kiện sau : Sơ đồ nối dây tùy thuộc vào nhiệm vụ của biến dòng, kiểu biến dòng tùy thuộc vào vị trí đặt biến dòng. + Điện áp : UđmBI Uđm mạng + Dòng điện :IđmBI Ilvcb + Cấp chính xác : 0,5. * Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp máy phát : Từ sơ đồ nối dây các dụng cụ đo lường vào BI ta xác định được phụ tải thứ cấp của BI : STT Tên dụng cụ Loại Phụ tải (VA) 1 Ampe mét í-302 1 1 1 2 Oát kế tác dụng Ä-341 5 0 5 3 Oát kế tự ghi Ä-342/1 5 0 5 4 Oát kế phản kháng Ä-33 10 0 10 5 Công tơ tác dụng Ä-670 2,5 0 2,5 6 Công tơ phả kháng ẩT-672 2,5 5 2,5 Tổng cộng 26 6 26 Phụ tải các pha là : - Pha A : SA = 26 (VA) - Pha B : SB = 6 (VA) - Pha C : Sc = 26 (VA) Phụ tải pha A và pha C là lớn nhất : 26 (VA). + Điện áp : UđmBI Uđm mạng =6 (KV) + Dòng điện :IđmBI Ilvcb = 11,87 (KA) + Cấp chính xác : 0,5. Ta chọn BI cho cấp điện áp máy phát 6,3 KV loại : Tỉậ-10-1 có các thông số sau : Loại BI Uđm(KV) Dòng điện định mức(A) Cấp chính xác hay ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác (W) Sơ cấp Thứ cấp 0,5 Tỉậ-10-1 10 8000 5 0,5 1,2 Cấp chính xác 0,5 : Z2đm =1,2 (W) - Chọn dây dẫn từ BI đến các phụ tải : Lấy l = ltt = 50 m ( BI theo sơ đồ hình sao hoàn toàn ) - Tổng trở dụng cụ đo mắc vào pha A hay pha C là : Zådc = =1,04 (W) Để đảm bảo độ chính xác ,yêu cầu tổng phụ tải phía thứ cấp Z2 (cả dây dẫn) không vượt quá phụ tải định mức BI : Z2 = Zådc + Zdd Z2đm Þ Z2đm - Zådc Zdd = Từ đó suy ra tiết diện dây dẫn : S = 5,47 mm2. Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện 6 mm2 làm dây dẫn từ BI tới dụng cụ đo. - Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì : có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000 (A). - Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định động vì : nó quyết định bởi điều kiện ổn định động thanh dẫn mạch máy phát. * Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp 110 KV và 220 KV : Chọn theo điều kiện : + Điện áp : UđmBI Uđm mạng + Dòng điện :IđmBI Ilvcb Với cấp điện áp 110 KV có : Icb = 0,648 (KA) Với cấp điện áp 220 KV có : Icb = 0.646(KA) Ta chọn BI có các thông số sau : Loại BI Uđm KV Dòng điện định mức (A) Cấp chính xác hay ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác (W) Bội số ổn định động Ilđđ kA Sơ cấp Thứ cấp 0,5 TFH-110M 110 1500 5 0,5 0,8 75 - TFH-220-3T 220 1200 1 P2 50 - 108 VARh a W W VAr Wh c b A B A A C B A A MC f V F 2-HOM-10 C SƠ ĐỒ NỐI DỤNG CỤ ĐO VÀO BU VÀ BI 5.8. Chọn cáp và kháng điện đường dây : 5.8.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương : a. Chọn tiết diện : Phụ tải địa phương bao gồm có -2 đường dây kép 3 MW với hệ số cos j = 0,86. -2 đường dây đơn 2,5 MW với hệ số cos j = 0,86. Tiết diện của cáp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điên Jkt , được xác định theo biểu thức : Skt = mm2 Ibt : dòng điện làm việc bình thường Jkt : mật độ dòng điện kinh tế. Ta tính được thời gian sử dụng công suất cực đại như sau : Do các công suất tại các thời điểm là không chênh lệch nhau nhiêu nên Tmax rất lớn lõi nhôm thì tương ứng có Jkt = 1,2 A/mm2. - Dòng làm việc bình thường của cáp : Icb = (A) Ibt= - Tiết diện kinh tế : Skt = = mm2. Vậy căn cứ vào tiết diện kinh tế tính được ta chọn cáp ba lõi bằng nhôm cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy, đặt trong không khí Chọn cáp có tiết diện : S = 150 mm2 ; Icp = 255 (A), Xo=0.08 b. Kiểm tra điều kiện phát nóng của cáp : * Khi cáp làm việc bình thường ( phát nóng lâu dài ) : Cần thỏa mãn điều kiện : I’cp Ibt I’cp = k1.k2.Icp k1 : hệ số hiệu chỉnh theo môi trường đặt cáp. k2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song. Với cáp 6 KV : Khoảng cách giữa hai cáp đặt song song là 100 (mm). + Nhiệt độ phát nóng cho phép là : cp = 60 0C. + Nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp : 0 = 25 0C + Nhiệt độ tính toán tiêu chuẩn : ođm =15 0C. k1 = k2 = 0,9 đối với cáp kép. I’cp=0,9.0,88.120,26=95,24<255 A * Khi cáp làm việc trong tình trạng cưỡng bức : Theo qui 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 vượt quá 80 % dòng cho phép ( đã hiệu chỉnh ) .Khi sự cố có thể cho phép quá tải 30 % trong thời gian không quá 5 ngày đêm . + Điều kiện kiểm tra : 1,3. k1.k2.Icp ³ Icb - Dòng làm việc cưỡng bức qua cáp khi đứt một sợi : Icb = 167,75 (A) - Vậy ta có : 1,3. k1.k2.Icp =1,3. 0,88. 0,9. 255 = 262,54 > Icb = 167,75 (A). - Tóm lại : Cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng . 5.8.2. Chọn kháng điện : a. Cấp điện áp định mức của kháng : Uđm K = Ulưới = 6 KV. b. 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: Công suất (MW) Trạng thái Kháng I Kháng II Bình thường 5,5 5,5 Kháng I sự cố 0 11 Kháng II sự cố 11 0 Dòng cưỡng bức được chọn theo kháng có phụ tải lớn nhất : Icb = Þ Icb = (kA) Ta chọn kháng đơn dây nhôm : PbA-6-1500 : Uđm =6 (KV) ; Iđm = 1500 (A) - Tại trạm địa phương đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là : 20 (KA), thời gian cắt là : 0,4 (s). - Dùng cáp nhôm 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. Để thiết bị phân phối đỡ cồng kềnh thường dùng một kháng cho một số đường dây . Trong điều kiện làm việc bình thường, dòng qua kháng chính là dòng qua phụ tải, do đó tổn thất điện áp trên không lớn. Vì vậy mà điện kháng phải chọn không quá 8 % với kháng đơn và không quá 16 % với kháng kép . * Sơ đồ thay thế : Chọn Scb = 100 MVA và ngắn mạch tại N4 có IN4 = 67,521 kA. Icba = = 9,16 kA - Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là : XHT = = 0,135 XHT - Điện kháng của cáp 1 là : ( lấy chiều dài đoạn cáp 1 la 3km) N4 XK XC2 N5 XC1 = 0.60 - Dòng ổn định nhiệt của cáp S1 : XC1 InhS1 = = 16,135 kA - Dòng ổn định nhiệt của cáp S2 : InhS2 = = 7,115 kA N6 - Điện kháng tổng tính đến điểm N-6 là : Xå = = 1,287 - Ta có : Xå = XHT + XK + XC1 - Điện kháng của kháng điện sẽ là : XK = Xå – XHT - XC1 = 1,287 – 0,135 – 0,6 = 0,552 Þ XK% = Xk. .100 = 0,552 .100 = 9,04 * Ta chọn loại kháng điện đơn dây nhôm : PbA-6-1500-10 : UđmK =6 (KV) : IđmK = 1500 (A) : XK% = 10 %. - 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. 0,61 - Dòng điện ngắn mạch tại N5 là : I’’N5 = 12,28 (KA) ICđm = 20 (KA) ; InhS1 = 16,135 (KA) Þ thỏa mãn điều kiện : I’’N5 £ (ICđm ; Inh S1 ) * Tính toán kiểm tra lại kháng đã chọn tại điểm ngắn mạch N6 : - Dòng điện ngắn mạch tại N6 là : I’’N6 = 6,81 (KA) ICđm = 20 (KA) ; InhS2 = 7,115 (KA). Þ thỏa mãn điều kiện : I’’N6 £ (ICđm ; Inh S2 ) -) Ổn định động của kháng điện : + Dòng ổn định động : 27 (KA). - Kiểm tra ổn định động : ixk = kxk..IN6 = 1,8..6,81 = 17,33 (KA) < 27 (KA). Þ Thỏa mãn . 5.9. 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. 5.9.1 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. 5.9.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp : a. 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. b. 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. CHƯƠNG VI SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 6.1. Sơ đồ nối 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. 6.2. Chọn máy biến áp tự dùng : Vì cấp điện áp máy phát là 6 kv chỉ cần chọn một loại máy biến áp từ 6 kv đến 0,4 kv 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng 6/0,4 Các máy biến áp tự dùng này 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 này được chọn như sau : SđmB 1 ³ ( 10 ¸ 20 )%. .Stdmax = ( 10 ¸ 20 )%.21,17/3MVA SđmB 1 ³ 0,7-1,4 KVA. Vậy, ta chọn loại máy biến áp 6,3/0,4 có các thông số sau : Loại MBA SđmB (KVA) Điện áp (KV) Tổn thất (KW) UN% Io% cuộn cao cuộn hạ D Po D PN TM6,3/0,4 1000 6 0,4 - - - - 6.2.2.Chọn máy cắt : + Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng : Máy cắt điện tự dùng cấp 6 kv chọn như máy cắt cùng cấp như trên mục lục NHIỆM VỤ THIẾT KẾ .................................................................................. 1 LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 2 CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI & CÂN BẰNG CÔNG SUẤT ....... 3 1.1 Chọn máy phát điện ................................................................................... 3 1.2 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp .......................................................... 3 CHƯƠNG II : CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA NHÀ MÁY ........................ 10 2.1 Đề xuất phương án ..................................................................................... 10 2.2 Chọn máy biến áp ...................................................................................... 14 2.2.1 Chọn máy biến áp cho phương án I ................................................. 14 2.2.2 Chọn máy biến áp cho phương án II ................................................ 18 2.2.3 Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng ................................ 22 2.2.4 Tính dòng điện làm việc bình thường, dòng điện cưỡng bức ......... 24 CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH ....................... 28 3.1 Xác định tham số ....................................................................................... 28 3.2 Phương án I ................................................................................................ 29 3.3 Phương án II ............................................................................................... 39 CHƯƠNG IV : SO SÁNH KINH TẾ – KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ........................................... 50 4.1 Phương án I ................................................................................................ 51 4.2 Phương án II .............................................................................................. 53 CHƯƠNG V : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN ........................... 56 5.1 Chọn thanh dẫn cứng ................................................................................ 56 5.2 Chọn sứ đỡ ................................................................................................. 59 5.3 Chọn thanh góp mềm phía cao áp .......................................................... 61 5.4 Chọn thanh góp mềm phía trung áp ...................................................... 63 5.5 Chọn dao cách ly ...................................................................................... 65 5.6 Chọn máy biến điện áp BU ...................................................................... 66 5.7 Chọn máy biến dòng điện BI ................................................................... 68 5.8 Chọn cáp và kháng điện đường dây ....................................................... 71 5.8.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương .................................................... 71 5.8.2 Chọn kháng điện ............................................................................... 73 5.9 Chọn chống sét van .................................................................................. 76 5.9.1 Chọn chống sét van cho thanh góp .................................................. 76 5.9.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp .............................................. 76 CHƯƠNG VI : SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG ......................................... 78 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng ............................................................................. 78 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng ...................................................................... 78 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp I ......................................................... 78 6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp II ........................................................ 79 6.2.3 Chọn máy cắt ......................................................................................... 80 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG ...................................................................... 82

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tả.doc