Đồ án Thiết kế nhà máy điện

Cuộn trung không quá tải nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải. Công suất thiếu: So với trạng thái làm việc bình thường, vào cùng thời điểm thì công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng : Sthiếu = SVHT - SB1 - 2.SCC = 82,84 – 57,5 - 2.(-4,82) = 34,98 MVA Sthiếu < = 294 MVA à hệ thống làm việc ổn định. Như vậy khi máy biến áp bộ bị hư hỏng phụ tải các cấp điện áp không bị ảnh hưởng. Sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc: Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là: trong đó : =1,4 :hệ số quá tải cho phép. à =1,4.0.5.125 + 57,5 = 145 > SUT max = 112,5 Vậy điều kiện trên được thỏa mãn. Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu: =112,5 – 57,5 = 55 MVA = 62,5 - 14,63 -15,04 = 44,11 MVA = 44,11 – 55 = -10,89 MVA Trong chế độ này đối với máy biến áp tự ngẫu, công suất truyền từ phía hạ, cao về phía trung. SCT = 55 < = 62,5 MVA Cuộn trung không quá tải nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải. Công suất thiếu: So với trạng thái làm việc bình thường, vào cùng thời điểm thì công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng : Sthiếu = SVHT - SB1 - SCC = 82,84 – 57,5 + 10,89 = 36,23 MVA Sthiếu < = 294 MVA à hệ thống làm việc ổn định. Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì máy còn lại không bị quá tải. Phụ tải các cấp điện áp không bị ảnh hưởng. b.2./ Khi phụ tải cực tiểu: Theo các kết quả tính toán, khi phụ tải cực tiểu ta có các kết quả sau: SUT min = 78,75 MVA ; SVHT = 119,02 MVA ; SUF = 12,19 MVA ; Std = 15,04 MVA. Sự cố máy biến áp bộ bên trung: Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là: trong đó : =1,4 :hệ số quá tải cho phép. à = 2.1,4.0.5.125 = 175 > SUT max = 78,75 Vậy điều kiện trên được thỏa mãn. Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu: =.78,75 = 39,38 MVA = 62,5 - 12,19 -15,04 = 52,65 MVA = 52,65 – 39,38 = 13,27 MVA Trong chế độ này đối với máy biến áp tự ngẫu, công suất truyền từ phía hạ lên phía trung, cao. SCH = 52,65 < = 62,5 MVA à Cuộn hạ không quá tải nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải. Công suất thiếu: So với trạng thái làm việc bình thường, vào cùng thời điểm thì công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng : Sthiếu = SVHT - SB1 - 2.SCC = 119,02 – 57,5 - 2.13,27 = 34,98 MVA Sthiếu < = 294 MVA à hệ thống làm việc ổn định. Như vậy khi máy biến áp bộ bị hư hỏng phụ tải các cấp điện áp không bị ảnh hưởng. Sự cố một máy biến áp liên lạc: Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là: trong đó : =1,4 :hệ số quá tải cho phép. à=1,4.0.5.125 + 57,5 = 145 > SUT min = 78,75 MVA Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu: =78,75 – 57,5 = 21 MVA = 62,5 – 12,19 -15,04 = 46,55 MVA = 46,55 – 21 = 25,55 MVA Trong chế độ này đối với máy biến áp tự ngẫu, công suất truyền từ phía hạ lên phía trung, cao. 46,55 MVA < = 62,5 MVA Cuộn hạ không quá tải nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải. Công suất thiếu: So với trạng thái làm việc bình thường, vào cùng thời điểm thì công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng: Sthiếu = SVHT – SB1 - SCC = 119,02 – 57,5 – 25,55 = 35,97 MVA Sthiếu < = 294 MVA à hệ thống làm việc ổn định. Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì máy còn lại không bị quá tải. Phụ tải các cấp điện áp không bị ảnh hưởng. II.2.2.4/ Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp: Đối với máy biến áp hai cuộn dây B1 và B2: Do bộ máy phát điện - máy biến áp làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm với Sbộ = 57,5 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây có cuộn hạ áp phân chia được tính như sau: DA = DP0.T + DPN..T Trong đó: DP0 - Tổn thất không tải của máy biến áp, kW DPN - Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW SBđm – Công suất định mức của máy biến áp kVA T - Thời gian làm việc trong năm ,T = 8760 h Thay số ta được : DAB2 =59.8760+245..8760 = = 2304664,07 kWh » 2304,66 MWh DAB1 =67.8760+300..8760 = = 2776092,34 kWh » 2776,09 MWh Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là: DAB3,4 = DAB3 + DAB4 = 2304,66 + 2776,09 = 5080,75 MWh. Đối với các biến áp tự ngẫu B1 và B2 Tổn thất điện năng được tính theo công thức DAT = DP0.8760 + 365.å[].ti Trong đó: SdmTN -Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu. DP0 - Tổn thất không tải kW là công suất tải cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti trong ngày. là tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung ,hạ của máy biến áp tự ngẫu: = = = 0,5(290 +-) = 145 kW = = = 0,5(290 +-) = 145 kW = = = 0,5(+ - 290)=435 kW Dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được tổn thất trong một máy tự ngẫu như sau: Thời gian 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 Tổng Không tải 657 976,89 Mang tải 40,94 14,49 29,07 26,73 62,78 78,00 41,99 25,90 Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là: DATN1,2 = 2.DATN = 2.976,89 = 1953,78 MWh Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án I là: DAII = DAB1,2 + DATN1,2 = 5080,75 + 1953,78 = 7034,53 MWh II.2.2.5/ Tính toán dòng cưỡng bức: 1./ Dòng cưỡng bức phía trung áp 220 kV Đường dây kép nối với hệ thống: Dòng làm việc cưỡng bức: Icb1 = kA Phía cao áp máy biến áp bộ B1: Dòng làm việc cưỡng bức: Icb2 = = kA Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu TN1 và TN2: Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp liên lạc - Chế độ bình thường: Scb1 = max{SCC bt} = 30,76 MVA - Chế độ hỏng máy biến áp bộ: Scb2 = MVA; Scb3 = MVA - Chế độ hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: Scb4 = MVA; Scb5 =MVA. Dòng làm việc cưỡng bức: Icb3 = == 0,081 kA Như vậy dòng cưỡng bức phía cao áp là : IcbCA = max{Icb1,Icb2,Icb3} = Icb1 = 0,312 kA 2./ Dòng cưỡng bức phía trung áp: Phía trung áp của máy biến áp liên lạc TN1 và TN2 : Ta có công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu trong các chế độ: Chế độ làm việc bình thường : Scb1 = max(STbt) = 27,5 MVA Chế độ sự cố hỏng bộ máy phát- máy biến áp bên trung áp: Scb2 = SCT UTmax = 56,25 MVA; Scb3 = SCT UTmin = 39,38 MVA Chế độ sự cố hỏng bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu : Scb4 = SCT UTmax = 55 MVA; Scb5 = SCT UTmin = 21 MVA Vậy ta có : Icb4 = = = 0,295 kA Bộ máy phát – máy biến áp bên trung: Icb5 = 1,05. = 1,05. = 0,344 kA Đường dây nối với phụ tải điện áp trung: Dòng cưỡng bức trong mạch đường dây kép; Icb3 = = 0,196 kA Như vậy dòng cưỡng bức phía trung áp là : IcbTA = max{Icb4,Icb5,Icb6} = Icb5 = 0,344 kA 3./ Dòng cưỡng bức phía điện áp máy phát: Mạch máy phát: Icb7 = 1,05. = 1,05.= 3,6 kA Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức phía điện áp MF là: IcbF = 3,6 kA CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện cho nhà máy đảm bảo các tiêu chuẩn ổn định động, ổn định nhiệt khi xảy ra ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch dùng để tính toán, lựa chọn các khí cụ điện và đây dẫn là dòng ngắn mạch ba pha. Chọn các đại lượng cơ bản: Ta tính toán ngắn mạch trong hệ đơn vị tương đối cơ bản. Với các đại lượng cơ bản ta chọn như sau (cho cả hai phương án): Chọn Scb = 1000 MVA Chọn điện áp cơ bản bằng điện áp trung bình các cấp: Ucb1 = Utb1 = 10,5 kV à Ucb2 = Utb2 = 115 kV à Ucb3 = Utb3 = 230 kV à III.1/ Phương án 1: III.1.1/ Chọn điểm ngắn mạch: Việc tính toán ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện, dây dẫn… Vì vậy trong sơ đồ nối điện của nhà máy cần phải lựa chọn các điểm cụ thể đặc trưng để tính ngắn mạch phục vụ cho việc lựa chọn các thiết bị. Trong sơ đồ này, ta chọn 5 điểm để tính ngắn mạch sau: Điểm N1 : tính toán để chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV. Nguồn cung cấp cho điểm N1 là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N2 : tính toán để chọn khí cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp cho điểm N2 là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N3, N4 : tính toán để lựa chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu và mạch máy phát. Nguồn cung cấp cho điểm N3 là máy phát điện MF1. Nguồn cung cấp cho điểm N4 là hệ thống và các máy phát (trừ máy phát MF1). Điểm N5 : tính toán để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng. Nguồn cung cấp cho điểm N5 là toàn bộ các máy phát và hệ thống. III.1.2/ Xác định điện kháng các phần tử: Điện kháng của hệ thống: = = 0,286 Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống: Do chưa chọn dây dẫn, ta lấy x0 ≈ 0,4 Ω/km. XD = = .0,4.80.= 0,302 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu: Điện áp ngắn mạch của các cuộn: = ==11,5 = == -0,5 ≈ 0 = == 19,5 Điện kháng: == 0,92 = 0 == 1,56 Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn: = == 1,667 Điện kháng của máy phát: = = 2,16 III.1.3/ Tính toán ngắn mạch tại các điểm: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch: 1./Tính toán dòng ngắn mạch tại điểm N1 : Sơ đồ thay thế : Gập đôi sơ đồ và biến đổi: Trong đó : X1 = XHT + XD = 0,286 + 0,302 = 0,588 X2 = (XB + XF)//(XB + XF) = X3 = X4 = X5 = (X4 // X2) + X3 = Dòng ngắn mạch phía hệ thống : kA Điện kháng tính toán của phía nhà máy quy về hệ đơn vị tương đối định mức : Tra đường cong tính toán, ta được: Dòng ngắn mạch tính toán phía nhà máy điện: kA kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2: kA 2./Tính toán dòng ngắn mạch tại N2 : Sơ đồ thay thế: Gập đôi sơ đồ và biến đổi : Trong đó: X1 = XHT + XD = 0,286 + 0,302 = 0,588 X2 = X3 = X4 = X5 = X1 + X3 = 0,588 + 0,46 = 1,048 X6 = X4 // X2 = Dòng ngắn mạch phía hệ thống : kA Điện kháng tính toán của phía nhà máy quy về hệ đơn vị tương đối định mức : Tra đường cong tính toán, ta được: Dòng ngắn mạch tính toán phía nhà máy điện: kA kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2: kA 3./ Tính toán dòng ngắn mạch tại N3 : Sơ đồ thay thế : Điện kháng tính toán của máy phát quy về hệ đơn vị tương đối định mức : Tra đường cong tính toán, ta được: Dòng ngắn mạch tính toán phía nhà máy điện: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3: kA 4./ Tính toán dòng ngắn mạch tại N4: Sơ đồ thay thế: Biến đổi sơ đồ: Trong đó: X1 = XHT + XD = 0,286 + 0,302 = 0,588 X2 = (XB + XF)//(XB + XF) = X3 = XH + XF = 1,56 + 2,16 = 3,72 X4 = X5 = X3 // X2 = Biến đổi Y-Δ (bỏ nhánh nỗi giữa hệ thống và EF2,3,4) : X6 = X4 + XH + = 1,048 + 1,56 + =3,91 X7 = X5 + XH + = 1,26 + 1,56 + = 4,7 Dòng ngắn mạch phía hệ thống : kA Điện kháng tính toán của phía nhà máy quy về hệ đơn vị tương đối định mức: Tra đường cong tính toán, ta được: Dòng ngắn mạch tính toán phía nhà máy điện: kA kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4: kA 5./Tính toán dòng ngắn mạch tại N5: Sơ đồ thay thế: Dễ dàng thấy rằng: IN5 = IN3 + IN4 Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N5: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5: kA Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch Cấp điện áp Điểm ngắn mạch I"(0), kA I"(∞), kA ixk, kA 220 N1 6,01 5,69 15,3 110 N2 10,17 7,91 25,89 10 N3 26,12 9,28 70,11 N4 25,62 26,96 65,22 N5 51,74 36,24 135,33 III.2/ Phương án 2: III.2.1/ Chọn điểm ngắn mạch: Việc tính toán ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện, dây dẫn… Vì vậy trong sơ đồ nối điện của nhà máy cần phải lựa chọn các điểm cụ thể đặc trưng để tính ngắn mạch phục vụ cho việc lựa chọn các thiết bị. Trong sơ đồ này, ta chọn 5 điểm để tính ngắn mạch sau: Điểm N1 : tính toán để chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV. Nguồn cung cấp cho điểm N1 là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N2 : tính toán để chọn khí cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp cho điểm N2 là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N3, N4 : tính toán để lựa chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu và mạch máy phát. Nguồn cung cấp cho điểm N3 là máy phát điện MF1. Nguồn cung cấp cho điểm N4 là hệ thống và các máy phát (trừ máy phát MF1). Điểm N5 : tính toán để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng. Nguồn cung cấp cho điểm N5 là toàn bộ các máy phát và hệ thống. III.2.2/ Xác định điện kháng các phần tử: Điện kháng của hệ thống: = = 0,286 Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống: Do chưa chọn dây dẫn, ta lấy x0 ≈ 0,4 Ω/km. XD = = .0,4.80.= 0,302 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu: Điện áp ngắn mạch của các cuộn: = ==11,5 = == -0,5 ≈ 0 = == 19,5 Điện kháng: == 0,92 = 0 == 1,56 Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn phía điện áp trung: = == 1,667 Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn phía điện áp cao: = == 2,109 = == 1,667 Điện kháng của máy phát: = = 2,16 III.2.3/ Tính toán ngắn mạch tại các điểm: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch: 1./Tính dòng ngắn mạch tại N1: Sơ đồ thay thế: Biến đổi rút gọn sơ đồ: Trong đó: X1 = XHT + XD = 0,286 + 0,302 = 0,588 X2 = XB1 + XF = 2,109 + 2,16 = 4,269 X3 = XB2 + XF = 1,667 + 2,16 = 3,827 X4 = X5 = XH + XF = 1,56 + 2,16 = 3,72 = à X6 = 1,252 X7 = (XC//XC) + X6 = X8 = (X7 // X2) = Dòng ngắn mạch phía hệ thống : kA Điện kháng tính toán của phía nhà máy quy về hệ đơn vị tương đối định mức : Tra đường cong tính toán, ta được: Dòng ngắn mạch tính toán phía nhà máy điện: kA kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2: kA 2./ Tính toán dòng ngắn mạch tại N2: Biến đổi và rút gọn sơ đồ: Trong đó: X1 = XHT + XD = 0,286 + 0,302 = 0,588 X2 = XB1 + XF = 2,109 + 2,16 = 4,269 X3 = XB2 + XF = 1,667 + 2,16 = 3,827 X4 = X5 = XH + XF = 1,56 + 2,16 = 3,72 = à X6 = 1,252 X7 = (XC//XC) = Biến đổi Y-Δ (bỏ nhánh nỗi giữa hệ thống và EF1) : X8 = X1 + X7 + = 0,588 + 0,46 + = 1,11 X9 = X2 + X7 + = 4,269 + 0,46 + = 8,069 X10 = (X6 // X9) = Dòng ngắn mạch phía hệ thống : kA Điện kháng tính toán của phía nhà máy quy về hệ đơn vị tương đối định mức : Tra đường cong tính toán, ta được: Dòng ngắn mạch tính toán phía nhà máy điện: kA kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2: kA 3./ Tính toán dòng ngắn mạch N3: Sơ đồ thay thế : Điện kháng tính toán của máy phát quy về hệ đơn vị tương đối định mức : Tra đường cong tính toán, ta được: Dòng ngắn mạch tính toán phía nhà máy điện: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3: kA 4./ Tính toán dòng ngắn mạch tại N4: Sơ đồ thay thế: Biến đổi và rút gọn sơ đồ: Trong đó: X1 = XHT + XD = 0,286 + 0,302 = 0,588 X2 = XB1 + XF = 2,109 + 2,16 = 4,269 X3 = XB2 + XF = 1,667 + 2,16 = 3,827 X4 = XH + XF = 1,56 + 2,16 = 3,72 X5 = XH = 1,56 X6 = X3 // X4 = X7 = (XC//XC) = Biến đổi Y-Δ (bỏ nhánh nỗi giữa hệ thống và EF1) : X8 = X1 + X7 + = 0,588 + 0,46 + = 1,11 X9 = X2 + X7 + = 4,269 + 0,46 + = 8,069 X10 = X6 // X9 = Biến đổi Y-Δ (bỏ nhánh nỗi giữa hệ thống và EF1) : X11 = X5 + X10 + = 1,56 + 1,529 + = 5,323 X12 = X5 + X8 + = 1,56 + 1,11 + = 3,803 Dòng ngắn mạch phía hệ thống : kA Điện kháng tính toán của phía nhà máy quy về hệ đơn vị tương đối định mức: Tra đường cong tính toán, ta được: Dòng ngắn mạch tính toán phía nhà máy điện: kA kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4: kA 5./ Tính toán dòng ngắn mạch tại N5: Sơ đồ thay thế: Dễ dàng thấy rằng: IN5 = IN3 + IN4 Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N5: kA kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5: kA Bảng tổng kết kết quả tính toán ngắn mạch: Cấp điện áp Điểm ngắn mạch I"(0), kA I"(∞), kA ixk, kA 220 N1 6,38 5,68 16,25 110 N2 8,84 7,4 22,5 10 N3 26,12 9,28 70,11 N4 24,77 26,32 63,05 N5 50,89 35,6 133,61 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU IV.1/ Chọn máy cắt: Chủng loại máy cắt điện được chọn phù hợp với nơi đặt và nhiệm vụ của nó. Thông thường các máy cắt cùng cấp điện áp được chọn cùng chủng loại với nhau. Các máy cắt điện được chọn theo những điều kiện sau: Điện áp định mức của máy cắt UMCđm phải lớn hơn hoặc bằng điện áp của mạng điện UMCđm ≥ Uđm mạng Dòng điện định mức của máy cắt IMCđm phải lớn hơn hoặc bằng dòng làm việc cưỡng bức đi qua máy cắt IMCđm ≥ Icb. Dòng ngắn mạch tính toán IN không được vượt quá dòng điện cắt định mức của máy cắt (Icđm) Icđm ≥ IN. Dòng điện ổn định động lực điện thỏa mãn Iđ.đm ≥ixk Điều kiện ổn định nhiệt Đối với những máy cắt có dòng định mức IMCđm ≥ 1000A thì khả năng ổn định nhiệt khá lớn nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. IV.1.1/ Chọn máy cắt cho phương án 1: Phía điện áp cao 220kV: Theo kết quả tính toán: kA; kA; kA. Tra tài liệu, ta chọn các máy cắt điện dùng khí SF6 loại 3AQ1 của SIEMENS với các thông số chính cho ở bảng dưới. Phía điện áp trung 110kV: Theo kết quả tính toán trong các phần trước: kA; kA ; kA. Tra tài liệu, ta chọn các máy cắt điện dùng khí SF6 loại 3AQ1 của SIEMENS với các thông số chính cho ở bảng dưới. Phía điện áp hạ 10,5kV: Theo các kết quả tính toán trong các phần trước: kA; kA ; kA Tra tài liệu, ta chọn các máy cắt điện dùng không khí loại 8BK41 của SIEMENS với các thông số chính cho ở bảng dưới. Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số của máy cắt Uđm kV Icb kA I"(0) kA Ixk kA Uđm kV Iđm kA Icắt kA Iôđđ kA N1 Cao áp 220 0,312 6,01 15,3 3AQ1 245 4 40 100 N2 Trung áp 110 0,344 10,17 25,89 3AQ2 123 4 40 100 N3 Hạ áp 10,5 3,6 26,12 70,11 8BK41 12 12,5 80 225 IV.1.2/ Chọn máy cắt cho phương án 2: Phía điện áp cao 220kV: Theo kết quả tính toán: kA; kA; kA. Tra tài liệu, ta chọn các máy cắt điện dùng khí SF6 loại 3AQ1 của SIEMENS với các thông số chính cho ở bảng dưới. Phía điện áp trung 110kV: Theo kết quả tính toán trong các phần trước: kA; kA ; kA. Tra tài liệu, ta chọn các máy cắt điện dùng khí SF6 loại 3AQ1 của SIEMENS với các thông số chính cho ở bảng dưới. Phía điện áp hạ 10,5kV: Theo các kết quả tính toán trong các phần trước: kA; kA ; kA Tra tài liệu, ta chọn các máy cắt điện dùng không khí loại 8BK41 của SIEMENS với các thông số chính cho ở bảng dưới. Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số của máy cắt Uđm kV Icb kA I"(0) kA Ixk kA Uđm kV Iđm kA Icắt kA Iôđđ kA N1 Cao áp 220 0,312 6,38 16,25 3AQ1 245 4 40 100 N2 Trung áp 110 0,344 8,84 22,5 3AQ2 123 4 40 100 N3 Hạ áp 10,5 3,6 26,12 70,11 8BK41 12 12,5 80 225 IV.2/ Chọn dao cách ly: Tùy thuộc vào vị trí và chức năng của dao cách ly mà lựa chọn loại dao cách ly đặt trong nhà hay ngoài trời, dao cách ly có nối đất hay không. Các dao cách ly cùng cấp điện áp cũng thường được chọn cùng chủng loại. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức UCL đm ≥ Uđm mạng Dòng điện định mức ICL đm ≥ Icb Dòng điện ổn định lực động điện thỏa mãn Iđ.đm ≥ ixk Điều kiện ổn định nhiệt Đối với những dao cách ly có dòng định mức Iđm ≥ 1000 A thì không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. IV.2.1/ Chọn dao cách ly cho phương án 1: Phía điện áp cao 220kV: Theo kết quả tính toán: kA;kA. Tra tài liệu, ta chọn các dao cách ly quay trong mặt phẳng ngang loại SGC do hãng SCHNEIDER chế tạo với các thông số chính cho ở bảng dưới. Phía điện áp trung 110kV: Theo kết quả tính toán trong các phần trước: kA; kA. Tra tài liệu, ta chọn các dao cách ly quay trong mặt phẳng ngang loại SGCP do hãng SCHNEIDER chế tạo với các thông số chính cho ở bảng dưới. Phía điện áp hạ 10,5kV: Theo các kết quả tính toán trong các phần trước: kA; kA Tra tài liệu, ta chọn các dao cách ly đặt trong nhà loại do hãng SCHNEIDER chế tạo với các thông số chính cho ở bảng dưới. Tên mạch điện Thông số tính toán Loại dao cách ly Thông số của dao cách ly Uđm kV Icb kA Ixk kA Uđm kV Iđm kA Iôđđ kA Cao áp 220 0,312 15,3 SGC-245/1250 245 1,25 80 Trung áp 110 0,344 25,89 SGCP-123/1250 123 4 100 Hạ áp 10 3,6 65,22 PBK-10/5000 10 5 200 IV.2.2/ Chọn dao cách ly cho phương án 2: Phía điện áp cao 220kV: Theo kết quả tính toán:kA;kA. Tra tài liệu, ta chọn các dao cách ly quay trong mặt phẳng ngang loại SGC do hãng SCHNEIDER chế tạo với các thông số chính cho ở bảng dưới. Phía điện áp trung 110kV: Theo kết quả tính toán trong các phần trước: kA; kA. Tra tài liệu, ta chọn các dao cách ly quay trong mặt phẳng ngang loại SGCP do hãng SCHNEIDER chế tạo với các thông số chính cho ở bảng dưới. Phía điện áp hạ 10,5kV: Theo các kết quả tính toán trong các phần trước: kA; kA Tra tài liệu, ta chọn các dao cách ly đặt trong nhà loại do hãng SCHNEIDER chế tạo với các thông số chính cho ở bảng dưới. Tên mạch điện Thông số tính toán Loại dao cách ly Thông số của dao cách ly Uđm kV Icb kA Ixk kA Uđm kV Iđm kA Iôđđ kA Cao áp 220 0,312 16,25 SGC-245/1250 245 1,25 80 Trung áp 110 0,344 22,5 SGCP-123/1250 123 4 100 Hạ áp 10 3,6 63,05 PBK-10/5000 10 5 200 IV.3/ Chọn sơ đồ thiết bị phân phối: Phía cao áp gồm có 2 lộ đường dây về hệ thống 220kV, không có phụ tải cấp điện áp cao. Phía cao áp này ta sử dụng sơ đồ thiết bị phân phối hai hệ thống thanh góp. Phía trung áp 110kV gồm 1 đường dây kép và 4 dây đơn, tương đương với 6 lộ dây. Nhà máy được thiết kế chủ yếu cung cấp cho phụ tải cấp này nên phía này sử dụng sơ đồ thiết bị phân phối hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng. IV.4/ Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu: Để tính toán so sánh kinh tế - kỹ thuật, ta cần dựa vào 2 tiêu chí chính là vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm của mỗi phương án. Vốn đầu tư: Khi xét đến vốn đầu tư của mỗi phương án chỉ xét đến máy biến áp và máy cắt vì đây là 2 thiết bị có giá thành đắt và chiếm đa số trong tổng chi phí của phương án. Trong đó: vB: vốn đầu tư cho máy biến áp KB: hệ số tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp máy biến áp. Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp. VTBPP: vốn đầu tư cho thiết bị phân phối. Chi phí vận hành hàng năm P được xác định theo công thức: Trong đó: Pk: tiền khấu hao về vốn đầu tư và sửa chữa lớn. Pk được xác định theo công thức: a (%): định mức khấu hao, ở Việt Nam lấy a = 8,4% V: vốn đầu tư cho một phương án Pt: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện. Pt được xác định theo công thức: β: giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện, ta lấy β = 600 VNĐ/kWh ΔA: tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện (kWh), chủ yếu là tổn thất trong máy biến áp. Pp: chi phí phục vụ thiết bị (sửa chữa và bảo dưỡng định kỳ, trả lương công nhân, ... ). Chi phí này không đáng kể so với chi phí sản xuất. Nó cũng ít khác nhau giữa các phương án. Do đó khi đánh giá hiệu quả các phương án có thể bỏ qua nó. IV.4.1/ Phương án 1: 1./ Vốn đầu tư cho thiết bị: Vốn đầu tư cho máy biến áp: Phương án 1 sử dụng các máy biến áp với giá thành cho ở bảng dưới: Loại máy biến áp Số lượng (cái) Đơn giá (109 VNĐ) KB ATДЦTH-125000/230 2 7,4 1,4 TPДЦ-63000/115 2 3,64 1,5 Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp cho phương án 1 là: VB = (2.1,4.7,4 + 2.1,5.3,64).109 = 31,52.109 VNĐ Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Giá thành của các thiết bị phân phối cho ở bảng dưới: Cấp điện áp Kiểu máy cắt Số lượng (cái) Đơn giá (109 VNĐ) Tổng (109 VNĐ) 220 3AQ1 5 1,28 6,4 110 3AQ1 12 0,8 9,6 10,5 8BK41 2 0,48 0,96 Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: VTBPP = (6,4 + 9,6 + 0,96).109 = 16,96.109 VNĐ Tổng vốn đầu tư cho phương án 1: V1 = VB + VTBPP = (31,52 + 16,96).109 = 48,48.109 VNĐ 2./ Tính chi phí vận hành hàng năm: Chi phí do tổn thất điện năng: Khấu hao vận hành hàng năm và sửa chữa lớn: Chi phí vận hành hàng năm: P1 = Pt +Pk = (4 + 4,07). 109 = 8,07 . 109 VNĐ IV.4.1/ Phương án 2: 1./ Vốn đầu tư cho thiết bị: Vốn đầu tư cho máy biến áp: Phương án 1 sử dụng các máy biến áp với giá thành cho ở bảng dưới: Loại máy biến áp Số lượng (cái) Đơn giá (109 VNĐ) KB ATДЦTH-125000/230 2 7,4 1,4 TДЦ-63000/242 1 4,36 1,4 TPДЦ-63000/115 1 3,64 1,5 Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp cho phương án 1 là: VB = (2.1,4.7,4 + 1,4.4,36 + 1,5.3,64).109 = 32,22.109 VNĐ Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Giá thành của các thiết bị phân phối cho ở bảng dưới: Cấp điện áp Kiểu máy cắt Số lượng (cái) Đơn giá (109 VNĐ) Tổng (109 VNĐ) 220 3AQ1 6 1,28 7,68 110 3AQ1 11 0,8 8,8 10,5 8BK41 2 0,48 0,96 Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: VTBPP = (7,68 + 8,8 + 0,96).109 = 17,44.109 VNĐ Tổng vốn đầu tư cho phương án 1: V1 = VB + VTBPP = (32,22 + 17,44).109 = 49,66.109 VNĐ 2./ Tính chi phí vận hành hàng năm: Chi phí do tổn thất điện năng: Khấu hao vận hành hàng năm và sửa chữa lớn: Chi phí vận hành hàng năm: P1 = Pt +Pk = (4,22 + 4,17).109 = 8,394.109 VNĐ IV.4.3/ Lựa chọn phương án tối ưu: Từ các kết quả tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho 2 phương án, ta thu được bảng so sánh về kinh tế giữa 2 phương án: Phương án Vốn đầu tư 109 VNĐ Chi phí vận hành hàng năm 109 VNĐ 1 48,48 8,07 2 49,66 8,39 Ta nhận thấy phương án 1 có vốn đầu tư ít hơn, chi phí vận hành hàng năm cũng nhỏ hơn. Vì vậy, ta chọn phương án 1 là phương án tối ưu để thiết kế chi tiết. CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 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 theo nhiệt độ cho phép trong chế độ cưỡng bức và tính toán ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch. V.1/ Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát: V.1.1/ Chọn loại và tiết diện: Theo kết quả tính toán trong phần trên, Icb = 3,6 kA nên ta chọn loại thanh góp hình máng. Tiết diện của thanh góp được chọn theo điều kiện sau: Icp ≥ Trong đó: khc = : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường tại lắp đặt. θcp: nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng, θcp = 70oC θ0: nhiệt độ môi trường xung quanh, θ0 = 35oC θ0đm: nhiệt độ tiêu chuẩn, θ0 = 25oC khc = =0,882 à Icp ≥ =4,082 kA. Tra tài liệu, ta chọn được thanh dẫn bằng đồng, hình máng có sơn. Các thanh dẫn của 3 pha đặt trên cùng 1 mặt phẳng ngang. Kích thước, mm Tiết diện một cực mm2 Mômen trở kháng Mômen quán tính, cm4 Dòng điện cho phép cả hai thanh h b c r Một thanh Hai thanh Một thanh Hai thanh Wx-x Wy-y Wy0-y0 Jx-x Jy-y Jy0-y0 100 45 6 8 1010 27 5,9 58 135 18,5 290 4300 h x c b y y0 y H×nh 6-1 AДЦ-400 AOДЦTH-267 AДЦ-400 3AF2 ~ ~ ~ ~ G4 G1 G2 H×nh 5-1 G3 h y y y b ~ c V.1.2/ Kiểm tra điều kiện ổn định động khi ngắn mạch: 1./ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Do thanh dẫn có dòng điện cho phép Icp > 1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. 2./ Kiểm tra điều kiện ổn định động: Điều kiện kiểm tra ổn định động là ứng suất vật liệu phải nhỏ hơn ứng suất cho phép δtt < δcp. Với đồng: δcp = 1400 kG/cm2. Lực điện động được tính theo công thức: Ftt = 1,76.10-8. Trong đó: l: khoảng cách 1 nhịp (80 ÷ 200 cm). Ta chọn l = 150 cm. a: khoảng cách các pha (20 ÷ 100 cm). Ta chọn a = 80 cm. ta được: Ftt = 1,76.10-8.= 140,37 kG Momen uốn: Mtt = = kG.cm Ứng suất tính toán: kG/cm2 Kiểm tra có cần đặt thêm miếng đệm trung gian hay không: Lực tác dụng lên một đơn vị dài (cm) của một nhịp thanh dẫn: kG/cm Để đảm bảo ổn định động phải có: → → →cm Ta có L = 150 cm < 183,94 cm nên không cần đặt thêm miếng đệm mà thanh dẫn đã chọn vẫn đảm bảo ổn định động khi ngắn mạch. V.2/ Chọn sứ đỡ: Ta chọn loại sứ sau: Ta chọn sứ đỡ đặt trong nhà theođiều kiện: Uđm mạng ≤ Uđm sứ Tra tài liệu chọn sứ loại OФ-10-375OB-Y3 có thông số: Điện áp định mức: Uđm = 10 kV Lực phá hoại nhỏ nhất khi uốn tĩnh: Fph = 375 kG Chiều cao của sứ: H = 18 cm Kiểm tra điều kiện ổn định động: Điều kiện là độ bền sứ phải đảm bảo: Trong đó: kG Ftt: lực điện động tác dụng lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha, Ftt = F1 = 162,53 kG cm à Vậy sứ đã chọn đảm bảo điều kiện ổn động. V.3/ Chọn thanh dẫn mềm: Trong nhà máy điện, sử dụng dây dẫn mềm để nối điện từ máy biến áp lên thanh góp cao, trung áp cũng như để làm thanh góp. Do các thanh góp cũng như khoảng cách từ các máy biến áp lên các hệ thống thanh góp đều khá ngắn nên dây dẫn mềm được chọn theo dòng điện làm việc cho phép qua nó trong tình trạng làm việc cưỡng bức. Các dây dẫn, thanh góp ở cùng cấp điện áp thường được chọn cùng loại. Icp V.3.1/ Chọn dây dẫn, thanh góp cho mạch 220kV: 1./ Chọn tiết diện thanh góp: Theo kết quả tính toán trong phần trên, ta xác định được dòng làm việc cưỡng bức của mạch 220kV là 0,312 kA. Do đó: Icp = =353,74 A Tra tài liệu, ta chọn dây nhôm lõi thép ACO-240 có Icp = 610A, đường kính dây d = 22,4 mm. Đối với câp điện áp 220kV, khoảng cách giữa các pha ta chọn là a = 5m = 500 cm. 2./ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Tiết diện nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt của cấp điện áp 220kV: Fmin = Trong đó: F: tiết diện dây đã được chọn, mm2. C: hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn, với dây dẫn AC có C = 88 (). BN: xung lượng nhiệt khi ngắn mạch (A2.s) BN = BNCK + BNKCK BNCK: xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch. BNKCK: xung lượng nhiệt của thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch. Xác định xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ: Để xác định xung lượng nhiệt của thành phân chu kỳ của dòng ngắn mạch, sử dụng phương pháp giải tích đồ thị. Ta coi gần đúng: BNCK = với và Tra bảng với X*tt xác định được giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ tại các thời điểm tại điểm N1 như trong bảng: Thời gian t, s 0 0,1 0,2 0,5 1,0 X*ttNMđm 0,35 I"NM (t) 2,8 2,4 2,2 2,1 2 INM(t) 1,76 1,51 1,38 1,32 1,26 IHT(t), kA 4,25 IN1(t), kA 6,01 5,76 5,63 5,57 5,51 Từ bảng kết quả trên ta tính được: == 34,61 kA2 == 32,42 kA2 == 31,35 kA2 == 30,65 kA2 Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ: BNCK = = 34,64.0,1 + 32,42.0,1 + 31,35.0,3 + 30,65.0,5 = 31,44.106 A2.s Xác định xung lượng nhiệt của thành phần không chu kỳ: Xung lượng nhiệt của thành phần không chu kỳ được xác định theo công thức sau: BNKCK = Với Ta là hằng số thời gian tương đương của lưới, với lưới điện có U≥1000V thì Ta = 0,05s. à BNKCK = (6,01.103)2. 0,05 = 1,80.106 A2.s Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N1 là: BN = BNCK + BNKCK = (31,44 + 1,80).106 = 33,24.106 A2.s Do đó: Fmin = < F = 240 mm2 Vậy dây dẫn phía 220kV đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 3./ Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang: Điều kiện phát sinh vầng quan phụ thuộc vào sự sắp xếp hình học của các pha trong không gian. Xét hai trường hợp: Nếu 3 pha đặt trên đỉnh của một tam giác đều: Điều kiện kiểm tra: Trong đó: m: hệ số xét tới đọ xù xì bề mặt của dây dẫn, chọn m = 0,9 r: bán kính dây dẫn, a: khoảng cách giữa các trục dây dẫn, a = 500 cm Nếu 3 pha đặt cách điều nhau trong một mặt phẳng nằm ngang: Điều kiện kiểm tra: Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện vầng quang. V.3.2/ Chọn dây dẫn, thanh góp cho mạch 110kV: 1./ Chọn tiết diện thanh góp: Theo kết quả tính toán trong phần trên, ta xác định được dòng làm việc cưỡng bức của mạch 110kV là 0,344 kA. Do đó: Icp = =390,02 A Tra tài liệu, ta chọn dây nhôm lõi thép ACO-150 có Icp = 445 A, đường kính dây d = 17,5 mm. Đối với câp điện áp 220kV, khoảng cách giữa các pha ta chọn là a = 3m = 300 cm. 2./ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Tiết diện nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt của cấp điện áp 220kV: Fmin = Trong đó: F: tiết diện dây đã được chọn, mm2. C: hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn, với dây dẫn AC có C = 88 (). BN: xung lượng nhiệt khi ngắn mạch (A2.s) BN = BNCK + BNKCK BNCK: xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch. BNKCK: xung lượng nhiệt của thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch. Xác định xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ: Để xác định xung lượng nhiệt của thành phân chu kỳ của dòng ngắn mạch, sử dụng phương pháp giải tích đồ thị. Ta coi gần đúng: BNCK = với và Tra bảng với X*tt xác định được giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ tại các thời điểm tại điểm N1 như trong bảng: Thời gian t, s 0 0,1 0,2 0,5 1,0 X*ttNMđm 0,236 I"NM (t) 4,3 3,6 3,2 2,8 2,45 INM(t) 5,40 4,52 4,02 3,51 3,08 IHT(t), kA 4,77 IN1(t), kA 10,17 9,29 8,79 8,28 7,85 Từ bảng kết quả trên ta tính được: == 94,82 kA2 == 81,74 kA2 == 72,91 kA2 == 65,09 kA2 Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ: BNCK = = 94,82.0,1 + 81,74.0,1 + 72,91.0,3 + 65,09.0,5 = 72,07.106 A2.s Xác định xung lượng nhiệt của thành phần không chu kỳ: Xung lượng nhiệt của thành phần không chu kỳ được xác định theo công thức sau: BNKCK = Với Ta là hắng số thời gian tương đương của lưới, với lưới điện có U≥1000V thì Ta = 0,05s. à BNKCK = (10,17.103)2. 0,05 = 5,17.106 A2.s Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N2 là: BN = BNCK + BNKCK = (72,07 + 5,17).106 = 77,24.106 A2.s Do đó: Fmin = < F = 150 mm2 Vậy dây dẫn phía 110kV đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 3./ Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang: Điều kiện phát sinh vầng quan phụ thuộc vào sự sắp xếp hình học của các pha trong không gian. Xét hai trường hợp: Nếu 3 pha đặt trên đỉnh của một tam giác đều: Điều kiện kiểm tra: Trong đó: m: hệ số xét tới đọ xù xì bề mặt của dây dẫn, chọn m = 0,9 r: bán kính dây dẫn, a: khoảng cách giữa các trục dây dẫn, a = 300 cm Nếu 3 pha đặt cách điều nhau trong một mặt phẳng nằm ngang: Điều kiện kiểm tra: Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện vầng quang. V.4/ Chọn đường dây cáp cho phụ tải địa phương: Phụ tải địa phương được cấp điện bằng các đường cáp trôn ngầm trong đất. Tiết diện cáp cho phụ tải địa phương thường được tính theo mật độ dòng kinh tế Jkt. Thời gian sử dụng công suất cực đại của cáp: Tmax = Theo kết quả tính toán trong chương trước, ta đã có bảng tính toán: Thời gian 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 S(t), MVA 11,38 13,81 13,81 16,25 16,25 14,63 12,19 12,19 Tra bảng, ứng với cáp điện lực lõi nhôm và Tmax = 7190,5 h ta được Jkt = 1,2 A/mm2. V.4.1/ Chọn tiết diện cáp: 1./ Cáp đơn: Theo nhiệm vụ thiết kế, phụ tải địa phương có 5 đường cáp đơn × 1,4 MW. Dòng điện làm việc bình thường: Tiết diện kinh tế của cáp: =mm2 Tra tài liệu chọn cáp nhôm 3 lõi cách điện XLPE điện áp 10kV do ACATEL chế tạo có F = 70 mm2, Icp = 163A. 2./ Cáp kép: Theo nhiệm vụ thiết kế, phụ tải địa phương có 2 đường cáp kép × 4 MW. Dòng điện làm việc bình thường: Tiết diện kinh tế của cáp: =mm2 Tra tài liệu chọn cáp nhôm 3 lõi cách điện XLPE điện áp 10kV do ACATEL chế tạo có F = 120 mm2, Icp = 222A. V.4.2/ Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng: Đối với cáp đơn, không có tình trạng làm việc cưỡng bức nên chỉ kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng bình thường: k1.k2.Icp≥Ibt. với k1, k2 hệ số hiệu chỉnh theo môi trường đặt cáp và số cáp đặt song song với nhau. k1 = θcp: nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng, θcp = 60oC θ0: nhiệt độ môi trường xung quanh, θ0 = 30oC θ0đm: nhiệt độ tiêu chuẩn, θ0 = 15oC k1 = =0,82 k2 ≈ 0,93. Đối với cáp kép, phải kiểm tra phát nóng khi làm việc cưỡng bức: kqt.k1.k2.Icp≥Ibt với kqt = 1,3 1./ Cáp đơn: Điều kiện kiểm tra phát nóng bình thường là: k1.k2.Icp≥Ibt ó 0,82.1.163 = 1333,66 A > Ibt = 96,22 A 2./ Cáp kép: Điều kiện kiểm tra phát nóng bình thường: k1.k2.Icp≥Ibt ó 0,82.0,93.222 = 169,30 A > Ibt = 137,46 A Điều kiện kiểm tra phát nóng khi có sự cố: kqt.k1.k2.Icp≥Ibt ó 1,3.0,82.0,93.222 = 220,09 A < 2.Ibt = 274,92 A Ta nâng tiết diện cáp lên F = 185mm2 có Icp = 282A. kqt.k1.k2.Icp≥Ibt ó 1,3.0,82.0,93.282 = 279,57 A > 2.Ibt = 174,92 A V.5/ Chọn các dụng cụ đo lường: Trong nhà máy điện, các máy biến điện áp, biến dòng điện được sử dụng với nhiều mục đích như đo lường, bảo vệ, tự động hóa, kiểm tra … Điều kiện chọn máy biến điện áp: Điện áp:UđmBU ³ Umg Công suất định mức thứ cấp :S2đmBU ³ S2tt Cấp chính xác chọn phủ hợp với yêu cầu của các dụng cụ đo. Điều kiện chọn máy biến dòng điện: Điện áp: Uđm BI ³ Umg Dòng điện: Iđm BI ³ Ilvcb Phụ tải : Z2đmBI ³ Z2 = r2 Ổn định động: I1đđ ³ ixk Ổn định nhiệt: (knh.I1đm)2.tnh ³ BN V.5.1/ Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện cho cấp 220kV: 1./ Chọn máy biến điện áp: Máy biến điện áp được dùng để lấy tín hiệu điện áp phục vụ cho đo lường, kiểm tra, tự động hóa. Ta chọn 3 máy biến điện áp 1 pha kiểu HKF-220-58 đấu theo sơ đồ Y0/Y0 /Ð\, có các thông số cơ bản như sau: UScđm ,kV UTcđm ,V Utcphụ, V Cấp chính xác S2đm,VA 220/ 100/ 100/3 1 600 2./ Chọn máy biến dòng điện: Các máy biến dòng điện có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho các thiết bị bảo vệ. Ta chọn máy biến dòng điện kiểu TFH-220-3T có các thông số sau: Điện áp kV Isđm A Itcđm A Cấp chính xác Phụ tải định mức Zđm W Ilđđ kA 220 1200 5 0,5 2 108 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Do máy biến dòng điện có dòng sơ cấp định mức lớn hơn 1000A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt Kiểm tra ổn định động của máy biến dòng: Máy biến dòng đã chọn có Ilđđ = 108kA > IxkN1 = 15,3 kA nên máy biến dòng điện đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động. V.5.2/ Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện cho cấp 110kV: 1./ Chọn máy biến điện áp: Các máy biến điện áp được sử dụng để lấy tín hiệu điện áp phục vụ cho việc đo lường, kiểm tra, tự động hóa. Ta chọn 3 máy biến ĐA 1 pha kiểu HK F- 110-58 đấu theo sơ đồ Y0/Y0 /Ð\, có các thông số chính như sau: UScđm kV UTcđm V UtcphụV Cấp chính xác S2đmVA 110/ 100/ 100/3 1 600 2./ Chọn máy biến dòng điện: Các máy biến dòng điện có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho các thiết bị bảo vệ. Ta chọn máy biến dòng điện kiểu TFH-110M có các thông số sau: Điện áp kV Isđm A Itcđm A Cấp chính xác Phụ tải định mức Zđm W Ilđđ kA 110 1000 5 0,5 0,8 108 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Do máy biến dòng điện có dòng sơ cấp định mức bằng 1000A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Kiểm tra ổn định động của máy biến dòng: Máy biến dòng đã chọn có Ilđđ = 108kA > IxkN2 = 25,85 kA nên máy biến dòng điện đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động. V.5.3/ Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện cho cấp điện áp máy phát: Mạch máy phát điện, các biến điện áp và các biến dòng điện cung cấp tín hiệu cho các phần tử bảo vệ, đo lường.Theo quy định bắt buộc phải có các phần tử đo lường sau:Ampe kế, Von kế, Tần số kế, Cosj 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 sau: W VARh Wh VA W A A A a b 2.HOM-10 c G V f 1./ Chọn máy biến điện áp: Biến điện áp đặt ở đầu cực máy phát lấy tín hiệu điện áp phục vụ bảo vệ Rơle, đo lường. Đặt biệt có công tơ đo đếm điện năng nên cấp chính xác phải chọn là 0,5. Điều kiện chọn máy biến điện áp: S2tt = Sdc £ SBUđm Với: Sdc = Vì phụ tải của các biến điện áp là các dụng cụ đo lường nên dùng hai máy biến điện áp một pha nối dây kiểu tam giác không hoàn toàn V/V và được nối vào đầu cực máy phát để lấy các điện áp dây ab và bc. Các dụng cụ đo lường được nối vào BU được cho ở bảng sau: T.T Tên đồng hồ Ký hiệu Phụ tải ab Phụ tải bc P(W) Q(Var) P(W) Q(Var) 1 Vôn kế ЗB2 7,2 2 Tần số kế Д344 6,5 3 Oát kế tác dụng Д 341 1,8 1,8 4 Oát kế phản kháng Д 342/1 1,8 1,8 5 Oát kế tự ghi Д 33 8,3 8,3 6 Công tơ tác dụng ИT 0,66 1,62 0,66 1,62 7 Công tơ phản kháng ИTP 0,66 1,62 0,66 1,62 Tổng cộng 20,40 3,24 19,72 3,24 Phụ tải máy biến điện áp ab: Sab = = 20,66 VA; Cosjab = Phụ tải máy biến điện áp bc: Sbc = = 19,98 VA; Cosjbc = Ta chọn máy biến điện áp HOM-10 Do Liên Xô cũ sản xuất có các thông số sau : Usc ,kV Utc ,V Cấp chính xác S2đm ,VA Smax ,VA 10 100 0,5 75 640 Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp đến các dụng cụ đo : Giả sử độ dài dây dẫn từ BU đến các dụng cụ đo là l = 60m ; Dòng điện trong các pha a,b,c là : Ia = A; Ic = A; Để đơn giản trong tính toán ta coi: Ia = Ic = 0,2 A; Cosjab = Cosjbc = 1; Khi đó: Ib = .Ia = 0,34 A; Trị số điện áp giáng trên dây dẫn pha a và b là: DU = (Ia + Ib) lấy: rCu = 0,0175W.mm2/m Vì mạch có công tơ nên: DU % £ DUcp% = 0,5% Vậy tiết diện cần chọn là: Fdd ³ (Ia + Ib)= (0,2 + 0,34) = 1,134 mm2 Để đảm bảo độ bền cơ, chọn dây đồng bọc cách điện có tiết diện Fdd =1,5 mm2. 2./ Chọn máy biến dòng điện: Các biến dòng điện được đặt trên cả ba pha và được nối theo sơ đồ Y. Vì các công tơ có cấp chính xác 0,5 nên các biến dòng điện cũng được chọn có cùng cấp chính xác. Ta chọn biến dòng điện kiểu TPШ -10 có các thông số sau: Điện áp, kV Isđm, A Itcđm, A Cấp chính xác Phụ tải Zđm ,W 10 5000 5 0,5 1,2 Bảng các dụng cụ đo lường nối vào BI như sau: Thứ tự Tên dụng cụ Ký hiệu Phụ tải ,VA A B C 1 Ampe kế З-302 1 1 1 2 Oát kế tác dụng Д-341 5 5 3 Oát kế tự ghi Д –33 10 10 4 Oát kế phản kháng Д -342/1 5 5 5 Công tơ tác dụng Д –670 2,5 2,5 6 Công tơ phản kháng ИT-672 2,5 5 2,5 Tổng cộng 26 6 26 Pha a và pha c của máy biến dòng mang tải nhiều nhất: Smax = 26 VA; Tổng trở các dụng cụ đo mắc vào các pha này là: ZSdc = = 1,04 W; Để thoả mãn cấp chính xác của máy biến dòng điện là 0,5 cần chọn dây dẫn đến các dụng cụ đo có tiết diện phù hợp.giả sử chiều dài dây dẫn từ biến dòng điện đến các dụng cụ đo lường là l = 60m. ZSdc +Zdd £ Zđm Tổng trở của dây dẫn: Zdd » Rdd = Chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện thoả mãn: Fdd ³ mm2 Để đảm bảo độ bền cơ ta chọn dây đồng bọc cách điện có tiết diện Fdd =10 mm2. Kiểm tra ổn định động của máy biến dòng điện: Máy biến dòng điện TPШ -10 có sơ cấp là thanh dẫn thiết bị phân phối nên ổn định của động của nó quyết định bởi ổn định của thanh dẫn mạch máy phát điện. Do vậy không cần kiểm tra ổn định động của biến dòng này. Kiểm tra ổn định nhiệt của máy biến dòng điện Do máy biến dòng điện có dòng sơ cấp định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Như vậy máy biến dòng điện thoả mãn yêu cầu. V.6/ Chọn kháng điện phụ tải cấp điện áp máy phát: V.6.1/ Chọn kháng: Kháng điện được chọn theo điều kiện: Uđm ≥ Umạng Iđm ≥ Icb XK% được chọn theo điều kiện đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp khi ngắn mạch và khả năng cắt máy cắt của máy cắt đầu đường dây. Dòng cưỡng bức qua kháng: Icb = = 0,984 kA Như vậy ta phải chọn IđmK = 1 kA. Dòng điện ổn định nhiệt của cáp được tính như sau: Inh = Trong đó: S - Tiết diện cáp,mm2 C- Hệ số ,với cáp Nhôm C = 90 A/s1/2/mm2 tc – Thời gian cắt ngắn mạch của máy cắt (giả thiết tc = 0,5s) Ta có : Inh1 = = 9,55 kA. Khi lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ta chọn Scb = 1000MVA, và UCb3 = 10,5 kV, dòng điện ngắn mạch tại N5 là:IN5 = 135,33 kA Ta có điện kháng thay thế của các phần tử : XHT = = 1,06 Ta phải chọn kháng sao cho IN6 ≤ min{Icđm1, Inh1}. Nhưng do máy cắt đầu đường cáp 1 chưa chọn nên ta lấy Inh1. Như vậy: XS ≥ = 5,76 XS ≥ XHt + XK Do đó ta có:XK ≥ XS - XHt = 5,76 – 1,06 = 4,70 Xk% ≥ XK. Ta có: IKđm = 1 kA; ICb3 = kA; Do đó: XK% ≥ 4,70. = 8,5 % Vậy ta chọn kháng điện PbA-10-1000-10; kháng điện Bêtông, cuộn dây bằng nhôm, điện áp định mức 10kV, dòng điện định mức IKđm =1000A, điện kháng XK% = 10% Kiểm tra kháng điện vừa chọn Với kháng điện đã chọn có dòng IđmK = 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Với kháng điện bêtông có Xk% > 3% cũng không cần kiểm tra ổn định động. V.6.2/ Kiểm tra khả năng cắt của máy cắt: 1./ Kiểm tra khả năng cắt của máy cắt 1 đầu đường dây: Chọn máy cắt MC1 đầu đường dây cáp: Chọn các máy cắt cùng loại Dòng điện cưỡng bức: Icb== 0,206 kA Điện kháng: Dòng điện ngắn mạch tại N6 Dòng điện xung kích: Chọn máy cắt BMP-10-630-20 có các thông số sau: Uđm, kV Iđm ,A ICđm ,kA Ilđđ,kA 10 630 20 64 Icđm1 = 20kA > I"N6 = 8,38 kA. Inh1 = 9,55kA > I"N6 = 8,38 kA nên cáp đã chọn cũng đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Vậy máy cắt 1 đầu đường cáp có thể cắt được khi xảy ra sự cố. 2./ Kiểm tra khả năng cắt của máy cắt 2: Dòng ổn định nhiệt của cáp 2 Điện kháng của cáp 1: (ta tạm coi bỏ qua điện trở của cáp) + Với đường dây kép: l = 4km; x0 = 0,41; r0 = 0,568 XC = x0.l / 2 = 0,82 Ω + Với đường dây đơn: l = 3km; x0 = 0,36; r0 = 0,211 XC = x0.l = 1,08 Ω Ta chọn cáp kép để tính ngắn mạch do có điện kháng nhỏ hơn. Điện kháng qui đổi về đơn vị cơ bản: Dòng điện ngắn mạch tại N7 Dòng điện xung kích: Máy cắt chọn ở trạm địa phương theo đề bài là máy cắt BMП-10 với: Icắt = 20 kA > ixkN7 = 10,00 kA InhCap2 = 9,102 kA > I”N7 = 3,93 kA nên cáp đã chọn cũng đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Như vậy kháng điện đã chọn là đảm bảo cho các máy cắt hoạt động. CHƯƠNG VI CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG VI.1/ Chọn sơ đồ nối điện tự dùng: Tự dùng của nhà máy nhiệt điện chiếm tỷ lệ khá lớn trong toàn bộ công suất của nhà máy. Do đó đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo cung cấp điện của nhà máy. Trong nhà máy nhiệt điện, phần lớn phụ tải của hệ thống tự dùng là các động cơ điện có công suất lớn, các động cơ này có thể làm việc kinh tế ở cấp điện áp 6kV. Các động cơ nhỏ hơn và các thiết bị tiêu thụ điện năng khác chiếm phần phụ tải tương đối nhỏ và chúng có thể nối điện vào cấp điện áp 380/220V. Như vậy hệ thống tự dùng sẽ gồm hai cấp điện áp là 6kV và 0,4kV. Cấp điện áp 6kV sẽ lấy điện từ đầu cực máy phát qua máy biến áp giảm áp cung cấp điện cho các động cơ lớn truyền động cho máy nghiền than, quạt gió, bơm tuần hoàn....Số phân đoạn 6kV phụ thuộc số lò. Giả sử mỗi tổ máy có 1 lò. Như vậy sẽ có 4 phân đoạn 6kV. Mỗi phân đoạn được cấp điện từ 1 máy biến áp giảm áp 10/6 kV gồm các máy biến áp TD1 ¸ TD4. Để dự phòng cho các phân đoạn khi 1 máy biến áp 6kV bị sự cố hay sửa chữa, ta đặt máy biến áp dự phòng cấp 1 được cấp điện từ cuộn dây hạ áp của các máy biến áp tự ngẫu B1 và B2. Các phân đoạn 0,4kV cung cấp điện cho các động cơ nhỏ và chiếu sáng...được cấp điện từ các biến áp tự dùng 6/0,4 kV gồm các biến áp TD5 ¸TD8. Để dự phòng ta cũng đặt các máy biến áp dự phòng cấp 2 được cấp điện từ nguồn điện dự phòng 6kV. VI.2)Chọn máy biến áp tự dùng 1) Chọn máy biến áp tự dùng cấp 1 Công suất của các máy biến áp tự dùng cấp 1 được chọn theo công suất tự dùng cực đại của các phân đoạn 6kV.Ta chọn các biến áp tự dùng có công suất: STD1 = STD2 =STD3 = STD4 ³ = =4 MVA. Ta chọn máy biến áp TM -4000 có các thông số sau: Sđm MVA Ucđm kV Uhđm kV DP0 kW DPN kW UN% I0% 4 10,5 6,3 5,45 33,5 6,5 0,9 Trong nhà máy điện đang thiết kế, các máy phát điện được nối bộ với các biến áp chính. Do đó máy biến áp dự phòng không những sử dụng thay thế các biến áp tự dùng khi sửa chữa thay thế chúng mà còn có nhiệm vụ cung cấp cho hệ thống tự dùng trong quá trình dừng và khởi động lò. Công suất máy biến áp dự phòng được chọn như sau: SDP1 ³ 1,5.STD1 = 1,5.4= 6 MVA Chọn máy biến áp TM -6300 có các thông số sau: Sđm MVA Ucđm kV Uhđm kV DP0 kW DPN kW UN% I0% 6,3 10,5 6,3 7,65 46,5 6,5 0,8 2) Chọn máy biến áp tự dùng cấp 2 Phụ tải tự dùng 0,4kV có công suất không lớn so với tổng phụ tải tự dùng, chiếm khoảng 10¸15%.Với 4 phân đoạn thanh góp 0,4 kV. Công suất mỗi máy biến áp tự dùng cấp 2 chỉ cần chọn bằng 10% công suất tự dùng cực đại của phân đoạn 6kV. STD5 = STD6 = STD7 = STD8 ³ 0,1.STD1 = 0,4 MVA Ta chọn máy biến áp do hãng ABB chế tạo có các thông số sau: Sđm KVA Ucđm kV Uhđm kV DP0 W DPN W UN% 400 6,3 0,4 540 5750 4 Máy biến áp dự phòng cấp 2 DP2 chỉ dùng để thay thế máy biến áp công tác khi sự cố hoặc sửa chữa do đó chọn có công suất như máy biến áp công tác. VI.3)Chọn thiết bị phân phối chính cho mạch tự dùng 1) Máy cắt 10,5 kV đầu nguồn Dòng điện cưỡng bức qua máy cắt là: Icb = = 0,22 kA; Dòng điện cắt định mức của máy cắt được chọn theo dòng ngắn mạch tại N5.Trong chương tính ngắn mạch ta tính được: IN5(0) = 51,74 kA ixk = 135,33 kA Dựa vào các điều kiện này ta chọn máy cắt 8BK40 của SIEMENS có các thông số sau: Loại máy cắt Uđm,kV Iđm ,kA Icđm ,kA Iđđm, kA 8BK40 12 5 63 160 2) Chọn máy cắt tổng của các phân đoạn 6kV Dòng cưỡng bức qua máy cắt tổng 6kV là: Icb = = 0,37 kA. Dòng cắt định mức của máy cắt 6 kV được chọn theo dòng ngắn mạch trên thanh góp 6kV của phụ tải tự dùng. Ngắn mạch tại N7. Khi đó coi nhà máy và hệ thống có công suất vô cùng lớn nên ta có sơ đồ thay thế như sau: XS N7 UHTTD XTD1 N5 Chọn Ucb4 =6,3kV à Icb4 = 91,64 kA Trong đó: Xå -Là điện kháng tổng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N5 Xå = = 1,77 XTD1 – Điện kháng của máy biến áp tự dùng cấp 1 Ta có: kA Dòng điện ngắn mạch xung kích: IxkN7 = .1,8.5,55 = 14,13 kA Máy cắt điện chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau: Điện áp định mức: UMCđm ³ 6 kV Dòng điện định mức: IMCđm ³ Icb = = 0,37 kA Dòng điện cắt định mức: ICđm ³ IN7 = 5,55 kA Dòng điện ổn định động định mức: Iđđm ³ IxkN7 = 14,13 kA Chọn máy cắt loại 8BK40 có các thông số sau: Loại máy cắt Uđm,kV Iđm,kA ICđm,kA Iđđm,kA 8BK40 7,2 5 63 160 3) Chọn Áptomat cho phụ tải tự dùng 0,4 kV: Áptômat được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp UđmA ³ Uđmmg Dòng điện định mức IđmA ³ Ilvmax Dòng cắt IcđmA ³ IN Dòng điện làm việc max qua Attomat là dòng max qua máy biến áp tự dùng cấp 2: Ilvmax == = 0,58 kA; Chọn Attomat loại M08 Do Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau: Loại Số cực Uđm, V Iđm, A INmax, kA C1001N 4 690 800 25 Tính toán ngắn mạch kiểm tra Attomat vừa chọn Khi tính toán ngắn mạch hạ áp cho phép lấy kết quả gần đúng bằng cách cho trạm biến áp phân phối là nguồn. Do đó ở đây tổng trở ngắn mạch chỉ cần kể từ tổng trở máy biến áp tự dùng cấp hai tới điểm ngắn mạch tính toán là thanh góp 0,4 kV; XAT Xba N7 H Tổng trở của máy biến áp quy đổi về phía hạ áp : ZB = ,mW ZB = = 5,75 + j 16 ,mW Trị số dòng ngắn mạch tại thanh góp 0,4 kV là: IN = = 13,63 kA; Ta thấy: IN = 13,63 kA < INđm = 25 kA như vậy Attomat chọn là phù hợp.