Đồ án Thiết kế nhà máy điện - Nhiệt điện ngưng hơi 240MW

theo điều kiện trên đều thỏa mãn. Tấc cả các máy cắt điều được chọn IđmMC > 1000(A) nên ta không cần kiểm tra tính ổn định nhiệt. Ngoài ra còn có điều kiện Icđm > I// nên cũng đsều thỏa mãn điều kiện này. Vậy tấc cả các MC chọn điều thỏa mãn yêu cầu kiểm tra. 5.4.2 : Kiểm tra dao cách ly: (DCL) DCL đã chọn được kiểm tra theo các điều kiện giống như chọn MC . Chỉ có DCL ở phần mạch cao áp có Iđm = 0,6 (KA) < 1 (KA) nên ta cần phải kiểm tra ổn định nhiệt ở loại DCL này. Điều kiện kiểm tra : BN ≥ B Theo bảng 3-2 ta có B = 6,293 (KA2.S) Theo bảng 4-3 ta có các thông số của DCL như sau : Inh = 12 (KA) ; tnh = 10 (S) Vậy BN = I = 122.10 = 1440 (KA2.S) => BN > B Vậy DCL đã chọn đãm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 5.5 Chọn thanh dẫn và thanh góp: 5.5.1 chọn thanh dẫn và thanh góp cho cấp điện cao áp 220 KV: 1. Chọn thanh góp: a. Vật liệu: Chọn dây dẫn mềm AC đặt ngoài trời. b. Điều kiện chọn: Icp ≥ Icb = 0,394 (KA) = 394 (A) Chọn dây AC - 240/32 là dây nhôm lõi thép AC có các thông số sau: S = 244 (mm2) ; d = 21,6 ; Icp = 610(A) c. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắt mạch: Schọn ≥ Smin = Với C : Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dẫn CAl = 88 (A2S/mm2) Theo bảng 3-2 , ta có BN = 6,293 (KA2.S) => Smin = = 28,507 (mm2) < Schọn = 244( mm2) Vậy dây dẫn AC được chọn làm thanh góp 220 (KV) đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. d. Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UđmHT Trong đó : Uvq = 84.m.r.lg Uvq : Điện áp tới hạn để phát sinh vần quang m: Hệ số có xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn - m = 0,39 ÷ 0,98 đối với dây dẫn một sợi. - m = 0,83 ÷ 0,97 đối với dây dẫn nhiều sợi vặn xoắn a: Khoảng cách giữa các pha (cm) r : Bán kính của dây dẫn (cm) Với cấp điện áp 220 (KV), ba pha được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang. Có a = 550 (cm) ; r = = 10,8 (mm) = 1,08 (cm) Chọn m = 0,96 Lúc này điện áp phát sinh vầng quang pha B là: Uvq = 0,96 .84 .0,95 .1,08. lg = 224 (KV) > 220 (KV) Vậy thanh góp đã chọn đảm bảo điều kiện tổn thất vầng quang 2. Chọn thanh dẫn từ cao áp máy biến áp liên lạc đến thanh góp 220 KV: a. Chọn dây dẫn mềm đặt ngoài trời b. Điều kiện chọn: Icp ≥ Icb = 0,394 (KA) = 394 (A) Chọn dây AC -400/22 là dây nhôm lõi thép AC có các thông số sau: S= 394 (mm2) ; d= 26,6 ; Icp = 835 (A) c. Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UđmHT Với Uvq = 84.m.r.lg (KV) Ba pha được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang. Có a = 250 (cm) ; r = = 13,3 (mm) = 1,33 (cm) Chọn m = 0,95 Lúc này điện áp phát sinh vầng quang pha B là: Uvq = 0,96 .84 .0,95 .1,33. lg = 232 (KV) > 220 (KV) Vậy thanh góp đã chọn đảm bảo điều kiện tổn thất vầng quang. d. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Schọn ≥ Smin = Với C : Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dẫn CAl = 88 (A2S/mm2) BN = 6,293 (KA2.S) => Smin = = 20,507 (mm2) < Schọn = 148 mm2 Vậy dây dẫn được chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 3. Chọn dây dẫn cho phụ tải cấp điện áp cao 220 KV: a. Điều kiện chọn: Chọn dây dẫn có tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế. S= Với: I= 0,033 (KA) = 33 (A) j: Mật độ dòng kinh tế, phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax. Tmax = = 7300(h) Theo bảng 5-3 sách TKNMĐ ta có Tmax > 5000(h) => j= 1,0 (A/mm2) => S= Chọn dây AC - 400/22 có Icp = 835 (A) ; d= 26,6 (mm) ; S = 394 (mm2) b. Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức: Icp ≥ Icb = 2.I= 2.33 = 66 (A) Ta có : Icp = 835 (A) > Tcb =66 (A) c. Kiểm trả điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UđmHT Với: Uvq = 84.m.r.lg (KV) Ba pha được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang. Có a = 250 (cm) ; Chọn m = 0,95 Lúc này điện áp phát sinh vầng quang pha B là: Uvq = 0,96 .84 .0,95 .1,33. lg = 232 (KV) > 220 (KV) d. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Schọn ≥ Smin = Với C : Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dẫn CAl = 88 (A2S/mm2) BN = 6,293 (KA2.S) => Smin = = 20,507 (mm2) < Schọn = 394 mm2 Vậy dây dẫn được chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 4. Chọn thanh dẫn cho mạch nội bộ 220 KV: a. Thanh dẫn mềm, đặt ngoài trời. Điều kiện chọn: Chọn dây dẫn có tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế. S= Với: I= 0,164 (KA) = 164 (A) j: Mật độ dòng kinh tế, phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax. Tmax = = 7300(h) => j= 1,0 (A/mm2) => S= Chọn dây AC - 400/22 có Icp = 835 (A) ; d= 26,6 (mm) ; S = 244 (mm2) b. Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức: Icp ≥ Icb= 0,172 (KA) = 172 (A) Ta có : Icp = 835 (A) > Tcb =172 (A) c. Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UđmHT Với: Uvq = 84.m.r.lg (KV) = 0,96 .84 .0,95 .1,33. lg = 232 (KV) > 220 (KV) Ba pha được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang. Có a = 250 (cm) ; chọn m = 0,95 Lúc này điện áp phát sinh vầng quang pha B d. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Schọn ≥ Smin = Với C : Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dẫn CAl = 88 (A2S/mm2) BN = 345,515 (KA2.S) => Smin = = 211,5 (mm2) < Schọn = 244 mm2 Vậy thanh góp được chọn đảm bảo các điều kiện kiểm tra. 5.5.2 : Chọn thanh dẫn , thanh góp cấp điện áp trung: 1. Chọn thanh góp cấp điện áp trung áp 110 KV a. Chọn dây dẫn mềm AC dặt ngoài trời, ba pha được dặt trên mặt phẳng nằm ngang, khoảng cách giữa các pha là a = 300 (cm) b. Điều kiện chọn: Icp ≥ Icb = 0,196 (KA) = 196 (A) Chọn dây AC -70/11 có các thông số sau: S= 68 (mm2) ; d = 11,4 (mm) ; Icp = 265 (A) c. Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UđmHT Với Uvq = 84.m.r.lg (KV) Ta có a = 300 (cm) ; r = = 5,7 (mm) = 0,57 (cm) Chọn m = 0,95. Lúc này điện áp phát sinh vầng quang pha B là: Uvq = 0,96 .84 .0,95 .0,57. lg = 119 (KV) > 110 (KV) d. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Schọn ≥ Smin = Với C : Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dẫn CAl = 88 (A2S/mm2) Theo bảng 3-2 ta có: BN = 10,478 (KA2.S) => Smin = = 36,8 (mm2) < Schọn = 68 mm2 Vậy dây dẫn được chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 2. Chọn thanh dẫn từ trung áp MBA liên lạc đến thanh góp 110 KV: a. Chọn dây dẫn mềm AC đặt ngoài trời ba pha được đặt trên mặt phẳng nằm ngan khoảng cách giữa các pha là a = 200 (cm) b. Điều kiện chọn: Icp ≥ Icb = 0,196 (KA) = 196 (A) Chọn dây AC -70/11 có các thông số sau: S= 68 (mm2) ; d = 11,4 (mm) ; Icp = 265 (A) c. Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UđmHT Với Uvq = 84.m.r.lg (KV) Ta có a = 200 (cm) ; r = = 5,7 (mm) = 0,57 (cm) Chọn m = 0,95 Lúc này điện áp phát sinh vầng quang pha B là: Uvq = 0,96 .84 .0,95 .0,57. lg = 111 (KV) > 110 (KV) d. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Schọn ≥ Smin = Với C : Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dẫn CAl = 88 (A2S/mm2) Theo bảng 3-2 ta có: BN = 10,478 (KA2.S) => Smin = = 36,8 (mm2) < Schọn = 68 mm2 Vậy dây dẫn được chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 3. Chọn dây dẫn cho phụ tải cấp điện áp trung 110 KV: a. Chọn dây dẫn cho đường dây đơn: Điều kiện chọn: Chọn dây dẫn có tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế. S= Với: I= 0,066 (KA) = 66 (A) Tmax = = 7884(h) Ta có Tmax > 5000(h) => j= 1,0 (A/mm2) => S= Chọn dây AC - 70/11 có Icp = 265 (A) ; d= 11,4 (mm) ; S = 68 (mm2) * Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc lâu dài: Icp ≥ Icb=I= 66 (A) Ta có : Icp = 265 (A) > T =66 (A) * Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UđmHT Với: Uvq = 84.m.r.lg (KV) Ba pha được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang. Có a = 200 (cm) ; chọn m = 0,95 Lúc này điện áp phát sinh vầng quang pha B là: Uvq = 84.m.r.lg (KV) = 0,96 .84 .0,95 .0,57. lg = 111 (KV) > 110 (KV) * Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Schọn ≥ Smin = Với C : Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dẫn CAl = 88 (A2S/mm2) BN = 10,478 (KA2.S) => Smin = = 36,8 (mm2) < Schọn = 68 mm2 Vậy thanh góp được chọn đảm bảo các điều kiện kiểm tra b. Chọn dây dẫn cho đường dây kép: Điều kiện chọn: Chọn dây dẫn có tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế. S= Với: I= 0,098 (KA) = 98 (A) j= 1,0 (A/mm2) => S= Chọn dây AC - 120/19 có Icp = 380 (A) ; d= 15,2 (mm) ; S = 118 (mm2) * Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức: Icp ≥ Icb=2.I= 2.98 = 196 (A) Ta có : Icp = 380 (A) > Tcb =196 (A) * Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UđmHT Với: Uvq = 84.m.r.lg (KV) Ba pha được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang. Có a = 200 (cm) ; chọn m = 0,95 Lúc này điện áp phát sinh vầng quang pha B là: Uvq = 84.m.r.lg (KV) = 0,96 .84 .0,95 .0,76. lg = 141 (KV) > 110 (KV) * Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Schọn ≥ Smin = Với C : Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dẫn CAl = 88 (A2S/mm2) BN = 10,478 (KA2.S) => Smin = = 36,8 (mm2) < Schọn = 118 mm2 Vậy thanh góp được chọn đảm bảo các điều kiện kiểm tra 4. Chọn dây dẫn từ cao áp MBA nối bộ lên thanh góp trung 110 KV: Vật liệu và ví trí đặt : Chọn dây dẫn mềm đặt ngoài trời, khoảng cách giữa các pha là a = 200 (cm) a. Điều kiện chọn: Icp ≥ Icb = 0,344 (KA) = 344 (A) Chọn dây AC -240/32 là dây nhôm lõi thép AC có các thông số sau: S= 244 (mm2) ; d 21,6 (mm) ; Icp = 610 (A) b. Kiểm tra điều kiện vầng quang: Uvq ≥ UđmHT Với Uvq = 84.m.r.lg (KV) Ba pha được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang. Có a = 200 (cm) ; r = = 1,08 (cm) Chọn m = 0,95 Lúc này điện áp phát sinh vầng quang pha B là: Uvq = 0,96 .84 .0,95 .1,08. lg = 187,6 (KV) > 110 (KV) Vậy thanh góp đã chọn đảm bảo điều kiện tổn thất vầng quang. c. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Schọn ≥ Smin = Với C : Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dẫn CAl = 88 (A2S/mm2) BN = 327,8 (KA2.S) => Smin = = 205,55 (mm2) < Schọn = 244 mm2 Vậy dây dẫn được chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 5.5.3 . Các mạch phía cấp điện áp máy phát 10,5 KV: 1. Chọn thanh góp cấp điện áp máy phát 10,5 KV: a. Chọn thanh góp ứng được đặt trong nhà. b. Điều kiện chọn: Icp ≥Icb = 4,1124 (KV) = 4124 (A) Chọn thanh góp nhôm có tiết diện và hình máng và có các thông số như bảng 5-1: Bảng 5-1 Kích thước (mm) Tiết diện (mm2) Momem trở kháng (cm) Momem quán tính (cm4) Icp h b c r Wx-x Wy-y Wyo-y0 Jx-x Jy-y Jyo-yo 150 65 7 10 2.1785 74 14,7 167 560 68 1260 5650 c. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Với CAl = 88 (A2S/mm2) = 88.10 (KA2.S/mm2) Theo bảng 3-2 ta có: BN = 157,407 (KA2.S) => Smin = = 142,6 (mm2) < Schọn = 2. 1785 = 3570 mm2 d. Kiểm tra ổn định động: Kiểm tra theo phương pháp đơn giản hóa: Điều kiện : Với : Ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh góp = 700 (KG/cm2) :Ứng suất tính toán của vật liệu làm thanh góp : Ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây ra. : Ứng suất do lực tác dụng giữa các thanh trong cùng một pha gây nên. Trình tự tính toán được tiến hành như sau: - Xác định lực tính toán Ftác dụng lên thanh góp pha giữa trên chiều dài khoảng vượt. F = 1,8 .102..i2xk (KG) Trong đó: ixk : Dùng điện xung kích của ngắn mạch ba pha ixkN4 = 94,76 (KA) l : Khoảng cách giữa hai sứ liền nhau của 1 pha (cm) a : Khoảng cách giữa hai pha (cm) Với U = 6 ÷20KV thì l = 80 ÷200 (cm) a = 20÷100 (cm) chọn l = 150 (cm) ; a = 50 (cm) => F= 1,8 .10-2.= 484,96 (KG) - Momen uốn tác dụng lên thanh góp: M = - Ứng suất do lực động điện giữa các pha gây ra: - Tính ứng suất do lực điện động giữa thanh trong cùng một pha. + Lực điện động do dùng ngắn mạch trong cùng một pha gây ra trên một đơn vị chiều dài. fc = 0,51.10-2.= 0,51.10-8.(94,767)2 = 3,05 (KG/cm) + Lực tác động lên độ dài thanh dẫn l1 sẽ là: FC = fc.l1 Với l1 : Khoảng cách giữa các miếng đệm Đối với thanh dẫn hình máng đang xét, giữa các sứ trong một nhịp còn bố trí thêm các miến đệm mà khoảng cách giữa chúng là l1. Vấn đề chịu số đệm sao cho : + Momen uốn độ dài l1: Mc = (KG.cm) Từ đây ta xác định được l1 như sau: l1max= = = 111,57 (cm) - Số miến đệm cần bố trí thêm một nhịp : n= Vậy với chiều dài một nhịp thanh dẫn l = 150 (cm) thì ta cần đặt thêm 1 miến đệm vào giữa. * Kiểm tra ổn định khi có xét đến dao động: Tần số giao động riêng được xác định theo công thức : fc = = 457,83 (Hz) Tần số dao động riêng fr = 457,83 (Hz) nằm ngoài vùng cộng hưởng (45÷55) Hz và (90÷110)Hz. Trong đó: l: Độ dai thanh dẫn giữa hai sứ. E : Modul đàn hồi của vật liệu làm thang góp EAL = 0,65.106 (KG/cm2) J : Modul quán tính của thiết diện thanh góp đối với trục thẳng góc của phương uốn . J = Jy0-y0 = 1260 (cm4) S : Tiết diện ngan của thanh góp (cm2) S = 2.1785 (mm2) = 2.17,85 (cm) γ : Khối lượng riêng của vật liệu làm thanh góp γAL = 2,74 (g/cm) Như vậy thanh góp được chọn đều đảm bảo các điều kiện kiểm tra. 2. Chọn thanh từ đầu cực máy phát đến thanh góp 10,5 KV: a. Chọn thanh góp ứng được đặt trong nhà. b. Điều kiện chọn: Icp ≥Icb = 3,608 (KV) = 3608 (A) Chọn thanh dẫn bằng nhôm có tiết diện và hình máng và có các thông số như bảng 5-2: Bảng 5-2 Kích thước (mm) Tiết diện (mm2) Momem trở kháng (cm) Momem quán tính (cm4) Icp h b c r Wx-x WY-Y WYo-Yo Jx-x JY-Y JYo-Yo 125 55 6,5 10 1370.2 50 9,5 100 290,3 36,7 625 4640 c. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Với CAl = 88 (A2S/mm2) = 88.10 (KA2.S/mm2) Theo bảng 3-2 ta có: BN = 895,155 (KA2.S) => Smin = = 339,99 (mm2) < Schọn = 2. 1370 = 2740 mm2 d. Kiểm tra ổn định động: Kiểm tra theo phương pháp đơn giản hóa: Điều kiện : - Xác định lực tính toán Ftác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt. F = 1,8 .10-2..i2xk = 1,8 .10-2.= 3705,33 (KG) - Momen uốn tác dụng lên thanh góp: M = - Ứng suất do lực động điện giữa các pha gây ra: - Lực điện động do dùng ngắn mạch trong cùng một pha gây ra trên một đơn vị chiều dài. fc = 0,51.10-2.= 0,51.10-8.(261,949)2 = 3,499 (KG/cm) - Khoảng cách giữa các miếng đệm: l1max= = = 36,644 (cm - Số miến đệm cần bố trí thêm một nhịp : n= Vậy với chiều dài một nhịp thanh dẫn l = 150 (cm) thì ta cần đặt thêm 4 miến đệm vào giữa hai sứ để đảm bảo ổn định động. * Kiểm tra ổn định khi có xét đến dao động: Tần số giao động riêng được xác định theo công thức : fc = = 368,06 (Hz) Tần số dao động riêng fr = 368,06 (Hz) nằm ngoài vùng cộng hưởng (45÷55) Hz và (90÷110)Hz. Như vậy thanh dẫn được chọn đều đảm bảo các điều kiện kiểm tra. 3.Chọn thanh dẫn từ thanh góp máy phát lên hạ áp may biến áp tự ngẫu: a. Đoạn từ thanh cấp điện áp máy phát đến tường máy phát: * Đối với đợn này ta chọn thanh dẫn cứng, đựợc đặt trên mặt phẳng nằm ngan và đặt trong nhà. * Điều kiện chọn: Icp ≥Icb = 4,124 (KV) = 4124 (A) Chọn thanh dẫn bằng nhôm có tiết diện và hình máng và có các thông số như bảng 5-2: Bảng 5-3 Kích thước (mm) Tiết diện (mm2) Momem trở kháng (cm) Momem quán tính (cm4) Icp h b c r Wx-x Wy-y Wyo-y0 Jx-x Jy-y Jyo-yo 125 55 6,5 10 1370.2 50 9,5 100 290,3 36,7 625 4649 * Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Với CAl = 88 (A2S/mm2) = 88.10 (KA2.S/mm2) Theo bảng 3-2 ta có: BN = 596,539 (KA2.S) => Smin = = 277,55 (mm2) < Schọn = 2. 1370 = 2740 mm2 * Kiểm tra ổn định động: Kiểm tra theo phương pháp đơn giản hóa: Điều kiện : - Xác định lực tính toán Ftác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt. F = 1,8 .10-2..i2xk = 1,8 .10-2.= 1507,63 (KG) - Momen uốn tác dụng lên thanh góp: M = - Ứng suất do lực động điện giữa các pha gây ra: - Lực điện động do dùng ngắn mạch trong cùng một pha gây ra trên một đơn vị chiều dài. fc = 0,51.10-2.= 0,51.10-8.(167,09)2 = 1,239 (KG/cm) - Khoảng cách giữa các miếng đệm: l1max= = = 204,49 (cm) - Số miến đệm cần bố trí thêm một nhịp : n= Vậy với chiều dài một nhịp thanh dẫn l = 150 (cm) thì ta cần đặt thêm miến đệm vào giữa hai sứ để đảm bảo ổn định động. * Kiểm tra ổn định khi có xét đến dao động: Tần số giao động riêng được xác định theo công thức : fc = = 368,05 (Hz) Tần số dao động riêng fr = 368,05 (Hz) nằm ngoài vùng cộng hưởng (45÷55) Hz và (90÷110)Hz. Như vậy thanh góp được chọn đều đảm bảo các điều kiện kiểm tra. b. Đoạn đường từ nhà máy đến máy biến áp tự ngẫu: * Đoạn này được bố trí ngoài trời nên ta chọn thanh dẫn mềm, ba pha được đặt trên mặt phẳng nằm ngang. . Điều kiện chọn: Icp ≥ Icb = 4,124 (KA) = 4214 (A) Chọn bó dây dẫn gồm 4 dây AC -600/72 Icp = 4.1050 = 4200 (A) ; S= 4.580 = 2320 (mm2) Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Với CAl = 88 (A2S/mm2) = 88.10 (KA2.S/mm2) Theo bảng 3-2 ta có: BN = 596,539 (KA2.S) => Smin = = 277,55 (mm2) < Schọn = 2320 mm2 Vậy thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 4. Chọn cáp cho phụ tải cấp điện áp máy phát: Chọn 1 phần cáp dẫn từ thanh góp cấp điện áp máy phát đến tường nhà máy (200 m). Theo đề tài thiết kế thì đường dây địa phương dùng cáp nhôm tiết diện 120 mm2 nên đối với đoạn này ta chọn cáp lõi bằng nhôm, cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy đặt trong. a. Chọn cáp cho đường dây đơn: UđmC ≥ Umạng = 10,5 KV + Điều kiện chọn: Chọn theo mật độ dòng điện kinh tế: Trong đó : I = Thời gian sử dụng công suất cực đại: Tmax = (70.10 +80.6 +100.8) = 7227 (h) Theo bảng 5-3 sách TKNMĐ ta có Tmax > 5000 (h) => = 1,2 (A/mm2) Do đó: Vậy chọn hai cáp bằng nhôm ba lõi có cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy dặt trong đất có các thông số sau: S = 120 (mm2) ; Icp = 2 . 275 (A) ; Uđm = 10 (KV) + Kiểm tra điều kiện phát nóng : Khi làm việc bình thường : K1, K2 , Kcp ≥ I Trong đó: K1, K2 - là các hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và theo số cáp song song. Ở đây ta không hiệu chỉnh lại nhiệt độ và hai cáp làm việc song song đặt cách nhau 20 (cm) nên chọn K1 = 1, K2 = 0,92 Vậy K1. K2.Icp = 1.0,92.2,275 = 506 (A) > I = 323,45 (A) * Kiểm tra ổn định nhiệt: Mục này kiểm tra ở phần chọn kháng điện trường dây b. Chọn cáp cho đường dây kép: UđmC ≥ Umạng = 10,5 KV * Điều kiện chọn: Trong đó : I = Icb = 2.I= 2. 485,17 = 970,34 (A) Ta có = 1,2 (A/mm2) Do đó: Vậy chọn loại cáp bằng nhôm gồm bốn sợi cáp ba lõi có cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy dặt trong đất , ba cáp này cách nhau 20 cm có các thông số sau: S = 120 (mm2) ; Icp = 275 (A) ; Uđm = 10 (KV) * Kiểm tra điều kiện phát nóng : Khi làm việc bình thường : K1, K2 , Kcp ≥ I Trong đó: K1, K2 là các hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và theo số cáp song song. Ở đây ta không hiệu chỉnh lại nhiệt độ và có 5 cáp làm việc song song đặt cách nhau 20 (cm) nên chọn K1 = 1, K2 = 0,82 Vậy K1. K2.Icp = 1.0,82.4.275 = 935 (A) > I = 385,17 (A) Như vậy cáp đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng khi bình thường. - Khi làm việc cưỡng bức: Khi cưỡng bức cho phép quá tải 30% trong thời gian không quá 5 ngày đêm. Như vậy :1,3. K1. K2.Icp = 1,3.935 = 1215,5(A) > I = 970,34 (A) Như vậy cáp đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng khi khi làm việc cưỡng bức. * Kiểm tra ổn định nhiệt: Mục này kiểm tra ở phần chọn kháng điện trường dây 5. Chọn thanh góp cấp điện áp máy phát nối bộ BB4: a. Chọn thanh dẫn đặt trong nhà, thanh dẫn cứng b. Điều kiện chọn: Icp ≥Icb = 0,344 (KV) = 344 (A) Chọn thanh dẫn bằng nhôm có tiết diện và hình máng và có các thông số như bảng 5-4: Kích thước (mm) Tiết diện (mm2) Momem trở kháng (cm) Momem quán tính (cm4) Icp h b c r Wx-x Wy-y Wyo-y0 Jx-x Jy-y Jyo-yo 75 5 4 6 2.520 10,1 2,52 23,7 41,6 6,2 89 2730 c.Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Điều kiện kiểm tra: Schọn ≥ Smin = Với CAl = 88 (A2S/mm2) = 88.10 (KA2.S/mm2) Theo bảng 5-2 ta có: BN = 327,18 (KA2.S) => Smin = = 205,546 (mm2) < Schọn = 2. 520 mm2 d.Kiểm tra ổn định động: Kiểm tra theo phương pháp đơn giản hóa: Điều kiện : - Xác định lực tính toán Ftác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt. F = 1,8 .10-2..i2xk = 1,8 .10-2.= 678,201 (KG) - Momen uốn tác dụng lên thanh góp: M = - Ứng suất do lực động điện giữa các pha gây ra: - Lực điện động do dùng ngắn mạch trong cùng một pha gây ra trên một đơn vị chiều dài. fc = 0,51.10-2.= 0,51.10-8.(125,296)2 = 1,067(KG/cm) - Khoảng cách giữa các miếng đệm: l1max= = = 127,139 (cm) - Số miến đệm cần bố trí thêm một nhịp : n= Vậy với chiều dài một nhịp thanh dẫn l = 120 (cm) thì ta cần đặt thêm miến đệm vào giữa hai sứ để đảm bảo ổn định động. * Kiểm tra ổn định khi có xét đến dao động: Tần số giao động riêng được xác định theo công thức : fc = = 352,257 (Hz) Tần số dao động riêng fr = 352,247 (Hz) nằm ngoài vùng cộng hưởng (45÷55) Hz và (90÷110)Hz. Như vậy thanh góp được chọn đều đảm bảo các điều kiện kiểm tra. 5.6 Chọn sứ cách điện cho nhà máy: 5.6.1 Chọn sứ treo cho cấp điện áp 220 KV và 110KV - Sứ được chọn phải đảm bảo yêu cầu về độ điện và độ bền cơ. Sứ trong nhà và ngoài trời có nhiều đặt điểm khác nhau và sứ được chọn theo yêu cầu của quá điện áp nội bộ, còn quá điện áp khí quyển được chọn sao cho hợp lý về mặt kinh tế và kỹ thuật. Như vậy chọn sứ theo điều kiện quá điện áp nội bộ. Số lượng bát sứ trong chuổi là n thì điện áp phóng điện ướt của chuổi được tính theo công thức: Uư = n.Eư.H Trong đó: Eư : Cường độ điện trường phóng điện trung bình H : Chiều cao của bát sứ (cm) Cách điện của chuổi sứ phải đảm bảo trị số điện áp phóng điện ướt hơn quá điện áp nội bộ trích tráng cố nghĩa là: Uư ≥ Uqanh hay Uư = K .Uqanh. Trong đó: K là hệ số xét đến khả năng phát sinh quá điện áp nội bộ khi trị số điện áp nguồn tăng lên cao, khả năng giảm điện áp phóng điện do điều kiện khí hậu không phù hợp ... Nên chọn K = 1,2 Do đó: Uư =1,1 Uqanh Theo giáo trình cao áp, giá trị Uqanh được tính như sau cho cả hai cấp điện áp 220 KV và 110 KV có điểm trung bình trực tiếp nối đất. Uqanh = 3.Ufa220KV = 3. = 381 (KV) Uqanh = 3,2.Ufa110KV = 3,2. = 204 (KV) Vậy số lượng bát sứ được chọn theo công thức sau: n Dựa vào các thông số trên chọn sứ cho cấp điện áp 110 KV và 220 KV là loại sứ π - 45 có các thông số sau: H = 170 (mm) D = 270 (mm) Eư = 2,15 (KV/cm) Điện áp định mức của đường dây (KV) 110 220 Trị số quá điện áp nội bộ tính toán (KV) 204 381 Số lượng đĩa sứ π - 45 trong chuổi sứ (cái ) Sứ treo Sứ néo Sứ treo Sứ néo 7 8 13 15 Điện áp phóng điện ướt của chuổi sứ (KV) 256 475 Điện áp phóng điện XK bé nhất (U50%) KV 660 1140 5.6.2 Chọn sứ đở thanh dẫn cứng: Sư đở của thanh dẫn cứng được chọn theo các điều kiện sau: -Loại sứ - Điện áp : Uđms ≥ Umạng - Kiểm tra ổn định động Trong đó: Fcp : Lực cho phép tác dụng lên đầu sứ Fph : Lực phá hoại định mức của sứ (KG) Với : Lực tính toán trên khoảng vượt của thanh dẫn (KG) H/ : Chiều cao của sứ đở. H : Chiều cao từ đáy sứ đến tâm thanh dẫn 1. Chọn sứ đở cho thanh góp cấp điện áp máy phát 10,5 KV : - Loại sứ: Sứ đở đặt trong nhà - Điện áp : Uđms ≥ Umạng = 10,5 KV Chọn sứ có các thông số như bảng 5-5 sau: Bảng 5-5 Loại sứ Điện áp (KV) Fphmin Chiều cao (mm) Định mức Duy trì ở trạng thái khô 0-10-2000Y 10 47 2000 134 - Kiểm tra ổn định động cho sứ : Trong đó: Fcp = 0,6Fph = 0,6.2000 = 1200 (KG) = = = 846,87 (KG) < Fcp = 1200 (KG) Vậy sứ đã chọn đảm bảo ổn định động.. 3. Chọn sứ đở cho thanh dẫn từ thanh góp máy phát đến tường nhà máy: - Loại sứ: Sứ đở đặt trong nhà - Điện áp : Uđms ≥ Umạng = 10,5 KV Chọn sứ có các thông số như bảng 5-7 sau: Bảng 5-7 Loại sứ Điện áp (KV) Fphmin Chiều cao (mm) Định mức Duy trì ở trạng thái khô 0-10-4250KBY 10 47 4250 230 - Kiểm tra ổn định động cho sứ : Trong đó: Fcp = 0,6Fph = 0,6.4250 = 2550 (KG) = = = 2163,12 (KG) < Fcp = 2550 (KG) Vậy sứ đã chọn đảm bảo ổn định động. 4. Chọn sứ treo thanh dẫn mềm từ tường nhà đến MBA tự ngẫu: - Loại sứ: Sứ treo loại - 45 đặt ngoài trời - Điện áp : Uđms ≥ Umạng = 10,5 KV - Mỗi chuổi sứ gồm hai bát 5. Chọn sứ xuyên: Thanh dẫn từ thanh góp cấp điện áp máy phát 10,5 KV đến hạ áp MBA liên lạc gồm hai đoạn, mỗi đoạn từ thanh dẫn cứng đặt trong nhà và một đoạn là thanh dẫn mềm đặt ngoài trời. Để nối liền hai đoạn này lại với nhau, ta phải dùng sứ xuyên qua tường nhà máy. Điền kiện như sau: - Điện áp : Uđms ≥ Umạng = 10,5 KV - Dòng điện: IđmS ≥ Icb = 4,124 (KA) Vậy ta chọn sứ xuyên loại -10/6000 có : UđmS = 10 (KV) IđmS = 6 (KA). 5.7 Chọn kháng điện đường dây: - Kháng điện đường dây là một cuộn dây điện cảm không có lõi thép, có điện kháng rất lớn so với điện trở dùng để hạn chế dòng ngắn mạch trong các mạch công suất lớn đồng thời để duy trì điện áp trên thanh góp ở 1 giá tri nhất định khi có ngắn mạch sau kháng. - Nhược điểm của kháng điện là gây tổn thất điện áp khi làm việc bình thường. Vì vậy cần phải chọn kháng Xk% sao cho vừa hạn chế được dòng ngắn mạch lại vừa đảm bảo tổn thất điện năng không quá (1,5 ÷2) % so với điện áp định mức khi làm việc bình thường (3÷5)% trong chế đooj làm việc cưỡng bức. 5.7.1 Điều kiện chọn kháng: - Loại: Kháng điện đơn hay kép. - UđmK ≥ Umạng = 10,5 (KV) - Chọn kháng cho phù hợp Với kháng đơn XK% = ((3÷8)% Với kháng kép XK% = ((4÷16)% 5.7.2 Sơ đồ phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát: 5.7.3 Bảng phân bố công suất qua kháng: - Công suất truyền qua kháng trong điều kiện làm việc bình thường và sự cố như bảng 5-8: Bảng 5-8 Kháng K K4 K5 Các chế độ làm việc Phụ tải Phụ tải Phụ tải nh 1 nh2 Bình thường 23,53 23,53 23,53 23,53 Sự cố K 0 41,18 23,53 23,53 Sự cố K4 41,18 0 0 41,18 Sự cố K5 23,53 23,53 41,18 0 Công suất chảy qua các nhánh và các kháng được tính như sau:- Lúc bình thường: - Lúc sự cố: Vì đường dây kép được lấy từ hai phân đoạn khác nhau nên lúc sự cố được xem như chuyển qua cho kháng còn lại: Ssc = Theo bảng 5-8 ta thấy, công suất ưua kháng K và K4 ở các chế độ làm việc đều như nhau nhên chọn kháng cùng loại. Còn kháng K4 chọn 1 loại. 1. Tính dòng điện làm việc tính tóan: a. Lúc bình thường: I b. Lúc cưỡng bức: I 2. Chọn kháng điện Kvà K5: Theo yêu cầu thiết kế, đường dây địa phương dùng cáp nhôm tiết diện bằng 120 (mm2) Để cáp S1 đảm bảo ổn định nhiệt thì : I//N1 ≤ InhC Với InhC =  Scáp : Tiết diện cáp Scáp=120 (mm2) CAl = 88 (A2S/mm2) tc = Thời gian cắt của máy cắt Chọn tcắt =1 (s) Ta thấy sơ đồ thay thế như hình 5.1 Xét điểm ngắn mạch N1: Chọn Scb = 100 (mA) , Ucb = 10,5 (KV). => Icb = Ở phần tính toán ngắn mạch ta có I//N/7 = 59,802 (KA) Vậy XH = - Điện kháng từ nguồn đến điểm ngắn mạch N1 - Điện kháng của kháng điện : Đối với kháng đơn. dùng điện cưỡng bức qua kháng Iđmk phải có giá trị lớn hơn hoặc bằng Icbk nên ta chọn kháng đơn có Iđmk = 2500(A) Giá trị điện kháng %: Xk% = Vậy chọn kháng điện với các thông số kỷ thuật như bảng 5-9 sau: Loại kháng điện Uđm (KV) Iđm (A) Hệ số hiển thị K Tổn thất công suất 1 pha (KW) pbA-10-2500-8 10 2500 0,28 22,9 - Xác định lại điện kháng XK của kháng điện và dòng ngắn mạch: Điện kháng của kháng điện: XK = XK%. Dòng điện ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N1. Do phụ tải cấp điện áp máy phát và đường dây địa phương được bảo vệ bằng các máy cắt hợp bộ có Icđm = 20 (KA) Do đó : I//N1 = 10,62 < 20 (KA) I//N1 = 10,62 ≤ Inh1 = 10,6 (KA) Vậy K, K5 đã chọn đảm bảo ổn dịnh nhiệt cho cáp và điều kiện cắt của máy cắt. -Dòng qua kháng có công suất lớn nhất lúc làm việc bình thường: I= - Dòng điện qua kháng có công suất lớn nhất lúc làm việc cưỡng bức: Icb = Vây điện kháng K,K5 thõa mãn điều kiện ổn định điện áp - Kiểm tra điện áp dư trên thanh góp lúc ngắn mạch = nên kháng điện K5, K7 đã thõa mãn yêu cầu về điện áp dư trên thanh góp. 3. Chọn kháng điện kép K4: Theo yêu cầu thiết kế, đường dây địa phương dùng cáp nhôm tiết diện bằng 120 (mm2) Để cáp S1 đảm bảo ổn định nhiệt thì : Scáp ≥ Smin =  Scáp : Tiết diện cáp Scáp=120 (mm2) CAl = 88 (A2S/mm2) tc = Thời gian cắt của máy cắt Chọn tcắt =1 (s) - Đối với đoạn cáp: Inh1 = Xét điểm ngắn mạch N2: Chọn Scb = 100 (mA) , Ucb = 10,5 (KV). => Icb = Ở phần tính toán ngắn mạch ta có I//N/7 = 129,678(KA) Vậy XH = - Điện kháng từ nguồn đến điểm ngắn mạch N2 - Điện kháng của kháng điện : Đối với kháng kép. dùng điện cưỡng bức trong một của kháng là: Iđmk phải có giá trị lớn hơn hoặc bằng Icbnh1 nên ta chọn kháng kép có Iđmk = 2 .2000(A) Giá trị điện kháng %: Xk% = Vậy chọn kháng điện với các thông số kỷ thuật như bảng 5-9 sau: Loại kháng điện Uđm (KV) Iđm (A) Hệ số hiển thị K Tổn thất công suất 1 pha (KW) pbA-10.2-2000-8 10 2000 0,57 40,6 - Xác định lại điện kháng XK của kháng điện và dòng ngắn mạch: Điện kháng của kháng điện : XK = XK%. Dòng điện ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N2. Do phụ tải cấp điện áp máy phát và đường dây địa phương được bảo vệ bằng các máy cắt hợp bộ có Icđm = 20 (KA) Do đó : I//N2 = 12,64 <Icắt 20 (KA) I//N2 = 12,64 ≤ Inh1 = 10,6 (KA) Vậy K4 đã chọn đảm bảo ổn dịnh nhiệt cho cáp và điều kiện cắt của máy cắt. - Kiểm tra tổn thất điện áp khi K4 làm việc bình thường Dòng qua kháng có công suất lớn nhất: I= - Kiểm tra tổn thất điện áp khi kháng K4 làm việc cưỡng bức: Lúc này K4 ngừng làm việc, khi đó: Icbnh = Vây điện kháng K4 thõa mãn điều kiện ổn định điện áp - Kiểm tra điện áp dư trên thanh góp lúc ngắn mạch = nên kháng điện K4 đã thõa mãn yêu cầu về điện áp dư trên thanh góp. 5.9 Chọn cuộn dập hồ quang: Đối với mạng trung tính cách điện với đất, với một chỉ số dòng điện nhất định hồ quang có thể cháy lập lòe dẫn đến quá điện áp. Do đó cách điện các pha không chạm đất dể dàng bị chọc thủng dẫn đến ngắn mạch nhiều pha. Như vậy, đối với mạng 10,5 KV khi dòng điện lớn hơn 30 A thì ta phải đặt cuộn dập hồ quang. - Theo đề tài thiết kế thì số đường dây phụ tải cấp điện áp phát ra là: 4.2 + 4 = 12 lộ - Tổng chiều dài đường dây phụ tải cấp điện áp MF : l= 15.4.2 +16.4 = 184 (km) - Tổng chiều dài của cáp đã chọn: lcáp = 12.0,2 = 2,4 (km) - Tổng chiều dài đường dây trên không của phụ tải cấp điện áp MF: lk = 184 - 2,4 = 181,6 (km)- Dòng điện dung ( Dòng điện chạm đất 1 pha) trong mạng điện áp 10,5 KV đối với ĐZ =0 được xác định như sau: lkc = - Dòng điện dung đối với ĐZ cáp được tính như sau: Icápc = - Dòng điện dung của phụ htải cấp điện áp MF: Ic = Ikc +Icápc = 5,448 + 2,52 =7,968 (A) Ic = 7,968 (A) < 30 (A) nên không cần đặt cuộn dập hồ quang cho trung tính của lưới 10,5 KV. 5.8 Chọn máy biến điện áp (BV) và máy biến dòng điện (BI) Trong nhà máy điện cần mắc thêm một số dụng cụ đo để kiểm tra thông số cần thiết như: điện áp, dòng điện, tàn số, công suất... Nguồn cung cấp cho các đo lường lấy từ các BV và BI. 5.8.1 . Chọn máy biến dòng điện (BI) - Việc chọn BI dựa vào các điều kiện sau: + Vị trí : Đặt trong nhà, trên cả 3 pha và mắc theo hình sao (Y) + Điện áp: UđmB1 ≥Umạng = 10,5 (KV) + Cấp chính xác: máy biến dùng cung cấp cho các dụng cụ đo, trong đó công tơ nên chọn cấp chính xác là 0,5 Ở đây ta chỉ chọn BV ,BI cho mạch máy phát , dòng cưỡng bứcIcb =3,608(KA) Với cấp chính xác BI có ZđmB1 =1,2 (Ω) + Dòng điện: IđmB1 ≥ + Phu tải û:Z2đmB1 ≥ Z2 = Zdc +Zdd + Ổn định động + Ổn định nhiệt Như vậy chọn máy biến áp dòng BI có các thôgn số như trong bảng 5-14 sau: Loại Uđm(KV) IđmS(A) IđmT (A) Cấp chính xác Phụ tải định mức(Ω) ПШ 10 4000 0 0,5 1,2 Phụ tải thứ cấp của BI : Z2đmBI ≥ Zdc + Zđ (!) Trong đó: Zdc : Tổng trở của các dụng cụ đo . Zdd : Tổng trở dây dẫn thứ cấp BI đến dụng cụ đo. Công suất tiêu thụ của các dụng cụ đo được trong bảng 5-15: Bảng 5-15 Tên dụng cụ đo Loại Phụ tải các pha (VA) Cấp chỉnh xác A B C Ampe met - 335 0,5 0,5 0,5 1,5 Oát mét tác dụng Д-335 0,5 0 0,5 1,5 Oát met phản kháng Д-335 0,5 0 0,5 1,5 Oát met tác dụng tự ghi H-348 10 0 10 1,5 Oát mét phản kháng tự ghi H-3180 10 0 10 2,5 Công tơ tác dụng И-675 2,5 0 2,5 1,0 Công tơ phản kháng И-673M 2,5 2,5 2,5 2,0 Tổng công suất 26,5 3 26,5 Từ bảng 5-14 ta nhận thấy rằng pha A và C mang nhiều tải nhất : S = 26,5 (VA) Tổng trở do dụng cụ mắt vào pha A ( pha C) là: Zdc = Chọn dây dẫn bằng đồng và giả sử chiều dài từ máy biến dòng đến dụng cụ đo hướng l = 30 (cm), vì vậy dẫn ngắn nên ta có thể bỏ qua điện kháng của dây dẫn (Xdd = 0), ta có: Zdd = rdd = ρ (2) Từ (1) và (2) ta suy ra : S ≥ ρ. BI nối theo sơ đồ sao hoàn toàn nên l= l = 30 m điện trở suất cảu đồng ρcu = 0,0175 (Ω mm2/m) Theo yêu cầu về độ bền cơ học, ta chọn dây dẫn có tiết diện S = 4 (mm2) - Kiểm tra ổn định nhiệt:Do BI có Iđm = 4000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động: Ta không cần kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát. 5.8.2 Chọn máy biến điện áp (BU): - Điều kiện chọn như sau: + Vị trí đặt BU : Đặt trong nhà. + Kiểu và sơ đồ nối dây: Vì BU dùng để cấp điện cho công tơ đồng thời còn dùng để kiểm tra cách điện của các thiết bị nên dùng kiểu BU 3 pha 5 trụ nối Y0/Y0/ + Điện áp : UđmBV ≥ Umạng = 10,5 KV + Cấp chính xác: Vì BU cung cấp nguồn cho việc đo đếm nên chọn cấp chính xác là 0,5. + Phụ tải thứ cấp của BU : S2 ≤ S2đmBV S2 = Trong đó: ΣPdc , ΣQdc : là tổng công suất tác dụng và tổng công suất phản kháng của các dụng cụ đo. Với điều kiện trên ta chọn các dụng cụ đo với các thông số như bảng 5-16. Bảng 5-16 Tên dụng cụ đo Loại S1cuộn (VA) Phụ tải pha AB Phụ tải pha BC P(W) Q(VAr) P(W) Q(VAr) Vôn met -335 2 2 0 0 0 Oát met tác dụng Д-335 1,5 1,5 0 1,5 0 Oát met phản kháng Д-335 1,5 1,5 0 1,5 0 Oát met tác dụng tự ghi H-348 1,0 1,0 7,3 10 0 Công tơ tác dụng И-675 3 3 0 3 7,3 Công tơ phản kháng И-673M 3 3 0 3 0 Tần số kế -335 3 0 0 3 0 Tổng công suất 21 7,3 22 7,3 Tổng công suất Σ P = 43 (W) ; Σ Q = 14,6 (Var) Vậy S2 = Vậy chọn BU loại HTMN -10-66 có các thông số như bảng 5-17: Bảng 5-17 Loại BU Điện áp định mức (V) Cấp chính xác Sđm (VA) Sơ cấp Thứ cấp Thứ cấp phụ HTMN-10-66 10000 100 100/ 0,5 120 * Chọn dây dẫn nối từ BU đến các dụng cụ đo: Dây dẫn phải thỏa mãn các điều kiện sau:- Tổn thất điện áp trên dây dẫn phải thỏa mãn - Để đảm bảo độ bền cơ học, tiết diện nhỏ nhất của dây dẫn phải thỏa mãn Smin cu ≥ 1,5 (mm2) SminAL ≥ 2,5 (mm2) Giả sử chiều dài dây dẫn nối từ BU đến các dụng cụ đo là l = 50 (mm2). Ở đây ta chọn dây dẫn đồng có S= 1,5 (mm2), ρcu = 0,0175 (Ω.mm2/m) Điện trở của dây dẫn: rdd=ρ Tổn thất điện áp trên dây dẫn: Vậy BU đảm bảo yêu cầu kỷ thuật. CHƯƠNG 6 TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 6.1 Mơ đầu: Trong nhà máy điện, ngoài các thiết bị chính như là lò hơi, tua bin, máy phát...Còn nhiều loại cơ cấu khác để phục vụ hay tự động hóa các quá trình công tác của các tổ máy. Tấc cả các cơ cấu này cùng với động cơ kéo chúng, mạng điện, thiết bị phân phối, máy biến áp, nguồn năng lượng độc lập..., Gọi là thiết bị tự dùng nhà máy. Tính đảm bảo của hệ thống tự dùng quyết định đến sự làm việc chắc chắn của hệ thống trong nhà máy điện. Vì vậy, hệ thống tự dùng phải có yêu cầu cao nhưng đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế. 6.2. Chọn sơ đồ nối điện tự dùng: - Nhà máy thiết kế là nàh máy “ Nhiệt điện ngưng hơi” phần lớn phụ tải tự dùng là các động cơ điện có công suất lớn từ 200KW trở lên. Vì vậy việc cần làm là thiết kế mạch tự dùng cấp điện áp 6 KV. - Đối với động cơ nhỏ hơn và phụ tải chiếu sáng, sinh hoạt thì sử dụng điện áp 0,4 KV. Vì vậy ta thiết kế tự dùng cần thiết có hai cấp điện áp 6 KV và 0,4 KV. Với mạch tự dùng được cung cấp từ thanh góp cấp điện áp máy phát, tương ứng cho từng tổ máy sẽ có phần tự dùng riêng, sử dụng các máy biến áp hạ áp xuống 6 KV và từ 6 KV xuống 380/220 V (0,4 KV). - Do sự bố trí phụ tải như vậy giữa lưới 6KV và 0,4 KV Sơ đồ cung cấp điện tự dùng hợp lý là sự biến đổi nối tiếp điện áp. Nghĩa là điện áp được biến đỗi từ 10,5 KV xuống 6 KV và từ 6 KV xuống 0,4 KV. - Để đảm bảo cung cấp điện ta phân đoạn thanh góp tự dùng. Máy biến áp dự trữ thường nối vào nhánh của máy biến áp liên lạc ở đoạn giữa máy mắt và máy biến áp dự trưc khi sữa chữa phân đoạn của thiết bị phân phối chính. Sơ đồ tự dùng nhà máy điện( hình 6-1) 6.3 Chọn máy biến áp tự dùng làm việc và tự dùng dự trữ. 6.3.1. Chọn máy biến áp tợ dùng bậc 1. 1. Chọn máy biến áp tự dùng làm việc bâc 1: - Nhà máy thiết kế có 5 tổ máy tương ứng sẽ số 5 máy biến áp tự dùng làm việc, được nối đến thanh góp chính 6KV và thanh góp này được chia làm ba phân đoạn. - Công suất định mức của máy biến áp tự dùng bậc một phụ thuộc công suất của tổ máy phát. Theo yêu cầu thiết kế, công suất tự dùng của từng máy biến áp tư dùng là α %. SđmF. Công suất định mức của mỗi máy biến áp : SđmB5 ≥ Stdmax = α%.SđmF = 0,06.62,5 = 3,75 (MVA) Như vậy chọn máy biến áp loại : TM -4000 có các thông số như bảng 6-1. 2. Chọn máy biến áptự dùng dự trữ bậc 1: - Máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 1 dùng để thay thế cho máy biến áp tự dùng làm việc khi sữa chữa nó và để khởi động hay ngừng các tổ máy khác ... Do vậy thường chọn máy biến tự dùng dự trữ bậc 1 có cùng khoảng 1,5 lần công suất máy biến áp tự dùng làm việc bậc 1. S1,5. S= 1,5 .3,75 = 5,625 (MVA) Như vậy chọn máy biến áp loại : TM - 6300 có các thông số như bảng 6-1. 6.3.2. Chọn máy biến áp tự dùng bậc 2: 1. Chọn máy biến áp làm việc tự dùng bậc 2: Phụ tải tự dùng bậc 2 (0,4 KV) có cống suất nhỏ, trong thiết kế do không có số liệu cụ thể nên ta thường lấy công suất trị dùng cấp 2 bằng 15% công suất trị dùng cấp 1 của nhà máy điện. Công suất định mức của mỗi máy biến áp : Sđm10 ≥ 15%.α%. SđmF = 0,15 . 0,06 . 62,5 = 0,5625 ( MVA) = 562,5 (KVA) Vậy ta chọn biến áp loại: TC 3 - 630/10 có các thông số như bảng 6-1. 2. Chọn máy biến áp trị dùng dự trữ bậc 2: Công suất trị dùng dự trữ bậc 2 được chọn bằng 1,5 công suất máy biến áp trị dùng bậc 2. S = 1,5 . 56.2,5 = 843,75 (KVA) Vậy ta chọn biến áp loại: TC 3 - 630/10 có các thông số như bảng 6-1. Bảng 6-1 MBA bậc Số luợng Loại Sđm (KVA) Điện áp (KV) Tổn thất (KW) UN% I0% Cao Hạ ΔP0 ΔPN 1 LV 5 TM 4000 10 6,3 5,45 33,5 6,5 0,9 DT 1 TM 6300 10 6,3 7,65 46,5 6,5 0,8 2 LV 5 TC3 630 6,3 0,4 2 7,3 5,5 1,5 DT 1 TC3 1000 6,3 0,4 3 11,2 5,5 1,5 6.3.3 Kiểm tra điều kiện tự khởi động cuải động cơ: Tổng công suất của động cơ điện có thể tự mở máy được xác định theo biểu thức sau: (6-1) Trong đó: - cos: Hệ số công suất trung bình của động cơ, bằng 0,8÷0,85. - Ud% : Điện áp trên thanh góp tự dùng trong thời gian các động cơ tự mở máy: có thể lấy Ud% = (65÷70)% - Ikđ : Trị số tương đối của dòng điện mở máy tổng của tất cả các động cơ; có thể lấy Ikđ = 4,8 (A) - : Hiệu suất trung bình của động cơ; lấy = 0,88 ÷ 0,92. - UN% : Điện áp ngắn mạch của máy biến áp tự dùng. - Xk% : Điện kháng của kháng điện, khi ta đặt MBA tự dùng thì XK% = 0. - SđmB : Công suất của máy biến áp nối vào thanh góp. 1. Kiểm tra các động cơ trên thanh góp 6,3 KV: Theo công thức (6-1), ta có : Ta có : P => ΣPđm = 7,54 (MW) > P(MW) Vậy tấc cả các động cơ nối vào thanh góp tự dùng 6,3 KV đều đảm bảo điều kiện tự khởi động. 2. Kiểm tra các động cơ trên thanh góp 0,4 KV: Theo công thức (6-1), ta có : Ta có : P => ΣPđm = 1,123 (MW) > P(MW) Vậy tấc cả các động cơ nối vào thanh góp tự dùng 0,4 KV đều đảm bảo điều kiện tự khởi động. 6.4 Chọn khí cụ điện và các phần có dòng điẹn chạy qua: Chọn khí cụ điện trong mạch tự dùng chủ yếu là chọn máy cắt, dao cách ly, thanh góp, thanh dẫn, Aptomat, cáp điện... 6.4.1 Chọn máy cắt và dao cách ly: Việc chọn máy cắt và dao cách ly ứng với các điều kiện saU: - Chọn máy cắt: + Điện áp : UđmMC ≥Umạng + Dòng điện: IđmMC ≥ Icb + Kiểm tra điều kiện cắt: Icđm ≥I//N + Kiểm tra ổn định động: iôđđ ≥ixk + Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh.tnh ≥BN Với máy cắt có Iđm >1000A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Dao cách ly: + Điện áp : UđmMC ≥Umạng + Dòng điện: IđmMC ≥ Icb + Kiểm tra ổn định động: iôđđ ≥ixk + Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh.tnh ≥BN 1. Phía cao áp máy biến áp tự dùng làm việc bậc 1: Icb= - Dùng ngắn mạch: I//N7= 59,802 (KA) - Dòng ngắn mạch xung kích: ixk = 156,36 (KA) Vậy chọn máy cắt và dao cách ly có các thông số như bảng 6-2 Bảng 6-2 Tên Loại Uđm (KV) Iđm (KA) Icđm (KA) iôđđ (KA) Inh/tnh (KA/S) MC M-10-5000-63KY3 10 5,6 63 170 64/4 DCL PBK 10 3 - 200 60/10 2. Phía cao áp máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 1: Icb= Vì điều kiện ngắn mạch cũng như trên. Với máy cắt và dao cách ly phía 10,5 KV của máy biến áp tự dùng làm việc bậc 1. 3. Phía hạ áp máy biến áp tự dùng làm viêc bậc 1 (6,3 kv ) Tímh dòng cưỡng bức: Icb= Dòng ngắn mạch ba pha tính toán sau máy biến áp tự dùng 10,5/6,3 KV tại điểm ngắn mạch N9 - Điện kháng của hệ thống tích đếm điểm ngắn mạch N7: XHT = - Điện kháng của máy biến áp tự dùng: - Điện kháng tổng: - Dòng điện quá độ tại điểm N9: - Dòng ngắn mạch xung kích : ixk = Vậy chọn máy cắt và dao cách ly có các thông số như bảng 6-3 Bảng 6-3 Tên Loại Uđm (KV) Iđm (KA) Icđm (KA) iôđđ (KA) Inh/tnh (KA/S) MC M-10-630-20 10 630 20 64 20/8 DCL PB-6/630 6 630 - 60 20/4 - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của máy cắt và dao cách ly đã chọn + Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch: + Theo bảng 6-3 , ta có : => BNMC > B , BNDCL >B Vậy MC và DCL đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt.4. Phía cao áp máy biến áp tự dùng làm việc bậc hai (6,3 KV) - Tính dòng cưỡng bức: Icb = 15% Icb b1 = 0,15 . 0,344 = 0,0516 (KA) = 51,6 (A) Dòng ngắn mạch 3 pha tính toán trước máy biến áp tự dùng 6,3/0,4 KV tại điểm ngắn mạch N’9 Do dòng ngắn mạch tại vị trí N’9 tương đương dòng ngắn mạch tại điểm N9. Vậy ta chọn MC và DCL như mạch hạ áp của máy biến áp tự dùng bậc 1. 6.4.2 Chọn áp cho mạch tự dùng: Cáp tự dùng được chọn theo điều kiện : + Điện áp : Uđmcáp ≥Umạng + Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài : K1.K2.Icp ≥ Icb Trong đó: K1 : Hệ số kế đếm nhiệt môi trường. K2 : Hệ số hiệu dụng gần phụ thuộc vào số sợi cáp sử dụng. Icp : Dòng điện cho phép. Icb : Dòng điện cưỡng bức qua cáp. Ở đây ta không hiệ chỉnh nhiệt độ và chỉ sử dụng 1 sợi cáp nên ta lấy K1 = 1. + Kiểm tả ổn định nhiệt: Schọn ≥Smin = 1. Chọn cáp phía cao áp máy biến áp tự dùng bậc 1 ( 10,5 KV) -UđmC ≥Umạng = 10,5 (KV) - Icb = 0,206 (KA) = 206 (A) Ta chọn cáp đồng 1 sợi 3 lõi và 2 cáp này dặt cách nhau 20 cm, cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất có : Icp = 460 (A); S= 240 (mm2); Ucáp = 10 (KV) Vậy K1.K2.Icp = 1.1.460 = 460 (A) > Icb = 206 (A) nên cáp đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Theo bảng 3-2, ta có : BN = BNN/7 = 466,516 (KA2.S) Vậy Smin = = 153,184 (mm2) Schon = 240 (mm2) > Smin = 153,184 (mm2) Với C = Ccu = 141 (A2.S/mm2) Vậy cáp chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 2. Chọn cáp cho phía hạ áp máy biến áp tự dùng bậc 1 (6,3KV) -UđmC ≥Umạng = 6,3 (KV) - Icb = 0,344 (KA) = 344 (A) Ta chọn 2 sợi cáp đồng 3 lõi và 2 cáp này dặt cách nhau 20 cm, cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất có : Icp =2.340 = 680 (A);S= 2.120 (mm2);Ucáp = 6 (KV) Vậy K1.K2.Icp = 1. 0,92. 2. 340 = 625,6 (A) > Icb = 344 (A) nên cáp đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Ta có : BNN9 =( I// N9)2(t+Ta) = ( 6,829)2 .(1+0,05) = 49,967(KA2.S) Vậy Smin = = 50,133 (mm2) Schon = 240 (mm2) > Smin = 50,133 (mm2) Vậy cáp chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 3. Chọn cáp phía cao áp máy biến áp tự dùng bậc 2 ( 0,4KV) -UđmC ≥Umạng = 6,3 (KV) - Chọn cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài Icp≥Icb Icb = 15% .Icb b1 = 0,15. 0,344 = 0,0516 (KA) = 51,6 (A) Ta chọn cáp đồng 1 sợi 3 lõi, cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất có : Icp = 105 (A); S= 16 (mm2); Ucáp = 6 (KV) Vậy K1.K2.Icp = 1.1.105 = 105 (A) > Icb = 51,6 (A) nên cáp đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng 4. Chọn cáp hạ áp cho máy biến áp tự dùng bậc 2 (0,4 KV) - Điện áp: Uđm = 0,4 (KV) - Chọn tiết diện cáp theo điều kiện phát nóng Icp ≥ Icb Icp = = 0,812 (KA) = 812 (A) Chọn cáp đồng cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông : Số sợi cáp: 3 sợi, mỗi sợi cách nhau 20 (cm) Tiết diện mỗi sợi : S = 95 (mm2) Dòng cho phép mỗi sợi : Icp = 335 (A) - Kiểm tra điều kiện phát nóng: K1.K2.Icp = 1..0,87.3.335 = 874,35 (A) > Icb = 812 (A) Trong đó: K1 = 1, K2 = 0,8 Vậy cáp đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng lúc bình thường. - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: + Tính dòng ngắn mạch tại điểm N10 Điện kháng tổng tính đến điểmh N9: XHT = Điện kháng cuảu máy biến áp B10 XB10 = Điện kháng tổng: XΣ = XHT + XB11 = 1,342 + 8,73 = 10,072 Dòng ngắn mạch siêu quá độ tại điểm N10 Dòng ngắn mạch xung kích: Ixk = Vậy : BN =( I// N10)2(t+Ta) = ( 14,331)2 .(0,12+0,05) = 34,914(KA2.S) Với t = tcắt + tbảo vệ = 0,12(s) => Smin = = 41,906 (mm2) Vậy Scáp = 95.3 = 285 (mm2) > Smin = 41,906 (mm2) Vậy cáp chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 6.4.3 Chọn thanh góp cho mạch tự dùng: .1. Chọn thnh góp cấp điện áp tự dùng 6,3 KV: Thanh dẫn ở đây được chọn theo điều kiện dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 1 và tiết diện được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Icp ≥Icb = Vậy chọn thanh dẫn cứng bằng đồng tiết diện hình chữ nhật đặt trên mặt phẳng nằm ngang. Khoảng cách giữa các pha là 30 cm, có các thông số như bảng 6-4 Bảng 6-4 Kích thước thanh dẫn (mm) Tiết diện 1 thanh dẫn (mm2) Trọng lượng (KG/m) Icp (A) 50 .5 250 2,225 860 Kiểm tra ổn định động : Sử dụng phương pháp đơn giản hóa với điều kiện kiểm tra : + Xác địng : Lực điện động tác dụng lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha đối với pha giữa F Chọn chiều dài nhịp là l = 100cm Còn dùng ngắn mạch xung kích: IXK = => F Momem uốn: M= Chọn cách bố trí thanh dẫn: Lúc này các thanh dẫn bị uốn theo phương thẳng góc với y-y và khi đó momen chống uốn bằng: W Ứng suất tính toán trong vật liệu thanh dẫn: Vì = 87,034 (KG/cm2) > = 1400 (KG/cm2) nên thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động. - Kiểm tra ổn định động khi xét đến dao động riêng : Tần số dao động riêng của thanh dẫn được tính thao công thức : Fr = Với : l= 100 (cm) Ecu = 1,1.106 (KG/cm2) J = Ycu = 8,93 (g/cm2) S = 160 mm2 = 1,6 (cm2) Fr = Tần số riêng fr = 18,02 (HZ) nằm ngoài giới hạn cộng hưởng (45 ÷ 55) HZ và (90 ÷110)HZ . Vậy thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động khi xét đến dao động riêng - Kiểm tra ổn định nhiệt : Xung lượng nhiệt của ngắn mạch khi ngắn mạch tại thời điểm N9 : BN =( I// N9)2(t+Ta) = ( 6,829)2 .(1+0,05) = 48,967(KA2.S) Vậy Smin = = 49,629 (mm2) Schon = 160 (mm2) > Smin = 49,629 (mm2) Vậy thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 2. Chọn thanh góp cho cấp điện cáp tự dùng 0,4 KV : Thanh dẫn ở đay được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép Icp ≥ Icb = = 0,812 (KA) = 812 (A Vậy chọn thanh dẫn cứng bằng đồng tiết diện hình chữ nhật đặt trên mặt phẳng nằm ngang. Khoảng cách giữa các pha là 30 cm, có các thông số như bảng 6-5 Bảng 6-5 Kích thước thanh dẫn (mm) Tiết diện 1 thanh dẫn (mm2) Trọng lượng (KG/m) Icp (A) 50 .5 250 2,225 860 Kiểm tra ổn định động : Sử dụng phương pháp đơn giản hóa với điều kiện kiểm tra : ( + Xác địng Lực điện động tác dụng lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha đối với pha giữa F Chọn chiều dài nhịp là l = 100cm Còn dùng ngắn mạch xung kích: IXK = => F Momem uốn: M = Chọn cách bố trí thanh dẫn: Lúc này các thanh dẫn bị uốn theo phương thẳng góc với y-y và khi đó momen chống uốn bằng: W Ứng suất tính toán trong vật liệu thanh dẫn: Vì = 383,289 (KG/cm2) > = 1400 (KG/cm2) nên thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động. - Kiểm tra ổn định động khi xét đến dao động riêng : Tần số dao động riêng của thanh dẫn được tính thao công thức : Fr = Với : l= 100 (cm) Ecu = 1,1.106 (KG/cm2) J = 9cm4) Ycu = 8,93 (g/cm2) S = 250 mm2 = 2,5 (cm2) Fr = Tần số riêng fr = 18,02 (HZ) nằm ngoài giới hạn cộng hưởng (45 ÷ 55) HZ và (90 ÷110)HZ . Vậy thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động khi xét đến dao động riêng - Kiểm tra ổn định nhiệt : Xung lượng nhiệt của ngắn mạch khi ngắn mạch tại thời điểm N9 : BN =( I// N9)2(t+Ta) = ( 14,331)2 .(0,12+0,05) = 34,914(KA2.S) Vậy Smin = = 41,906 (mm2) Schon = 250 (mm2) > Smin = 41,914 (mm2) Vậy thanh dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 6.4.4 Chọn aptomat cho cấp điện 0,4 KV : Aptomat được chọn theo dòng điện làm việc lâu dài: IđmA ≥Icb UđmA≥Umạng = 0,4 (KV) Với cấp điện áp trên ta chọn aptomat 3 pha . Với aptomat tổng đặt sau máy biến áp, để có độ dự trữ cao ta có thể chọn theo dòng định mức của máy biến áp. IđmA≥ Icb = Kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch: Icđm ≥ I//N10 = 14,331 (A) IXK ≥ iXkN10 Vậy bảng aptomat kiểu Ab do Liên Xô chế tạo có các thông số như bảng 6-6: Bảng 6-6 Kiểu Uđm(V) Iđm(A) IXK (KA) tcắt (S) AB10 400 1000 42 0,6 6.4.5 Chọn sứ: 1. chọn sứ đở cho thanh góp 6,3 (KV) Chọn sứ theo điều kiện : - Sứ đở đặ t trong nhà - Điện áp: UđmS ≥Umạng = 6,3 (KV) Vậy ta chọn sứ đở loại ΟΦ-6-374Y3 có các thông số sau: Uđm =6 (KV); Fphmin =375 (KG); H= 100 (mm) - Kiểm tra ổn định động: Điều kiện kiểm tra là: Ta có: Fcp = 0,6 Fphmin = 0,6 .375 = 225 (KG) Vậy -> thỏa mãn điều kiện ổn định động. 2. Chọn sứ đở cho thanh góp 0,4 (KV) Chọn sứ theo điều kiện : - Sứ đở đặ t trong nhà. - Điện áp: UđmS ≥Umạng = 0,4 (KV) Vậy ta chọn sứ đở loại ΟΦ-1-250Y3 có các thông số sau: Uđm =1 (KV); Fphmin =250 (KG); H= 62 (mm) - Kiểm tra ổn định động: Điều kiện kiểm tra là: Ta có: Fcp = 0,6 Fphmin = 0,6 .250= 150 (KG) Vậy -> thỏa mãn điều kiện ổn định động.