Thiết kế một nhà máy điện

suất . Tính toán chi tiết cho từng phương án . Phưong án I. a,Chọn máy biến áp - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây : SdmB ³ SdmF = 78,75MVA Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu : SđmTN ³ .SđmF ; a : Hệ số có lợi ; ( ) Ta có : SđmB 78,75 = 157,5 MVA Bảng thông số của máy biến áp theo phương án I: Loại MBA Sđm MVA Uđra kv UN % I0 % C T H C-T C -H T-H C-T C-H T-H TДЦ 80 121 - 10.5 - 10.5 - 70 - 310 - 0.55 TДЦ 80 242 - 10.5 - 11 - 80 - 320 - 0.6 ATДЦTH 160 230 121 11 11 32 20 85 380 - - 0.5 b,Phân phối công suất : Các máy biến áp và cuộn dây . Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm : S BT = S đmF - .S tdmax = 78,75 - . 29,65 = 72,82 MVA Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu : Công suất truyền qua cuộn cao : S c(t) = .[S HT(t) - SBT ] Công suất truyền qua cuộn trung S t(t) = .[S T(t) – 2.S BT] Công suất truyền qua cuộn hạ S h(t) = S t (t) + S c(t) Sau khi tính toán ta có bảng phân phối công suất : Loại MBA Cấp điện áp (KV) Công suất (MVA) Thời gian (h) 0 - 7 7 - 8 8 –14 14 –20 20 –24 Tự ngẫu 220 Sc 23.3287 19.1908 33.4406 40.25 26.6993 110 St -15.8433 -15.8433 -3.634 8.5754 -11.7735 10,5 Sh 7.4854 3.3475 29.8066 48.8254 14.9258 Dấu âm chỉ công suất được truyền từ cuộn trung sang cuộn cao của máy biến áp. c, Kiểm tra quá tải . * Khi làm việc bình thường : Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đatị nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường . * Khi có sự cố : Sự cố một bộ máy phát – máy biến áp bên trung . - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung : SBT = SđmF - Std = 78,75 – . 29,65 = 72,82 MVA - Điều kiện kiểm tra sự cố : 2aKqt .SđmTN ³ STmax Þ SđmTN SđmTN = 64,26 MVA SđmTN = 160 MVA > 64,26 MVA nên thoả mãn điều kiện - Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố : + Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu : ST = .(STmax – SBT) = .(162,7907 –72,82) = 45 (MVA) + Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu : + Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu : 59,0269 – 45 = 14,0269 ( MVA) Khi đó công suất phát lên hệ thống là 153,3199 MVA , vì thế lượng công suất thiếu là Sthiếu = 153,3199 – ( 2.14,0269 + 72,82 ) = 52,4461 ( MVA) - Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (95 MVA) nên máy biến áp được chọn thoả mãn . Sự cố hỏng máy biến áp liên lạc : - Điều kiện kiểm tra sự cố : a.Kqt .SđmTN ³ STmax- 2.SBT Þ SđmTN SđmTN =160 (MVA) Þ thoả mãn điều kiện - Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố : +Công suất truyền trên cuộn trung : 162,7907 – 2. 72,82 = 17,1509 ( MVA ) +Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu : +Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu : 45,2338 – 17,1509 = 28,0829 (MVA) Khi đó công suất phát lên hệ thống là 153,3199 MVA , vì thế lượng công suất thiếu là Sthiếu = 153,3199 – 28,0829 – 72,82 = 52,417 (MVA) Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (95MVA) nên máy biến áp được chọn thoả mãn . Phương án II. - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây bên trung : SdmB ³ SdmF = 78,75MVA - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây bên cao: SdmB ³ SdmF = 78,75MVA Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu : SđmTN ³ .SđmF ; a : Hệ số có lợi ; ( ) - Ta có : SđmB 78,75 = 157,50 MVA Bảng thông số của máy biến áp theo phương án II: Loại MBA Sđm MVA Uđra kv UN % I0 % C T H C-T C -H T-H C-T C-H T-H TДЦ 80 121 - 10.5 - 10.5 - 70 - 310 - 0.55 TДЦ 80 242 - 10.5 - 11 - 80 - 320 - 0.6 ATДЦTH 160 230 121 11 11 32 20 85 380 - - 0.5 b,Phân phối công suất : Các máy biến áp và cuộn dây . Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm : SBC =S BT = S đmF - .S tdmax = 78,75 - . 29,650 = 72,82 MVA Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu : Công suất truyền qua cuộn cao : Công suất truyền qua cuộn trung S t(t) = .[S T(t) – S BT] Công suất truyền qua cuộn hạ S h(t) = S t (t) + S c(t) Sau khi tính toán ta có bảng phân phối công suất : Loại MBA Cấp điện áp (KV) Công suất (MVA) Thời gian (h) 0- 7 7 - 8 8 –14 14 –20 20 –24 Tự ngẫu 220 Sc -13.0813 -17.2193 -2.9694 3.8399 -9.7107 110 St 20.5668 20.5668 32.7761 44.9854 24.6365 10,5 Sh 7.4855 3.3475 29.8067 48.8253 14.9258 Dấu âm trước công suất nghĩa là công suất được truyền từ cuộn cao sang cuộn trung áp của máy biến áp. C, Kiểm tra quá tải . * Khi làm việc bình thường : Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đatị nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường . * Khi có sự cố : Sự cố máy biến áp phía trung áp: - Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung : SBT = SđmF - Std = 78,75 – . 29,650 = 72,82 MVA - Điều kiện kiểm tra sự cố : 2aKqt .SđmTN ³ STmax Þ SđmTN SđmTN = 116,28 MVA SđmTN = 160 MVA > 116,28 MVA nên thoả mãn điều kiện - Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố : Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu : ST = .STmax = .162,7907 = 81,4 MVA Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu : Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu : 59,0269 – 81,4 = -22,37 MVA Khi đó công suất phát lên hệ thống là 153,3199 MVA , vì thế lượng công suất thiếu là Sthiếu = Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (95MVA) nên máy biến áp được chọn thoả mãn . Sự cố hỏng máy biến áp liên lạc Điều kiện kiểm tra sự cố : a.Kqt .SđmTN ³ STmax- SBT Þ SđmTN SđmTN =160 (MVA) Þ thoả mãn điều kiện Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố : Công suất truyền trên cuộn trung : 162,7907 – 72,82 = 89,97 ( MVA ) Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu : Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu : 45,2338 – 89,97 = - 44,7362 MVA Khi đó công suất phát lên hệ thống là 162,7907 MVA , vì thế lượng công suất thiếu là Sthiếu = 162,7909 – ( - 44,7362 + 2.72,82) = 61,8952 MVA Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (95MVA) nên máy biến áp được chọn thoả mãn . Tính tổng tổn thất công suất và điện năng . Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ tải máy biến áp . Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến ba pha hai cuộn dây trong một năm : DA 2cd = 365.(DPo.t + DPN.) Đối với máy biến áp ba pha tự ngẫu : ATN =365.DPo.t + Trong đó : SCi , STi , SHi : là công suất qua cuộn cao ,trung , hạ của máy biến áp tự ngẫu trong thời gian t. Si : là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t : tổn hao sắt từ . : tổn thất ngắn mạch . Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu : DPN.C = 0,5.(DPN.C-T + DPN.T = 0,5.(DPN.C-T - DPN.C = 0,5.(- DPN.C-T + Từ các công thức trên của máy biến áp ta tính được tổn thất điện năng trong máy biến áp : Phương án I. Máy biến áp 3,4, 5 luôn làm việc với công suất truyền tải qua là SB =72,82 MVA == 8760.(70 + 310.) = 3013224 KWh = 8760.(80 + 320.) = 3023406 KWh Máy biến áp tự ngẫu : Có DPNC-T do đó ta lấy DPNC-H = DPNT-H = DPNC-T = 190 KW DPNC = 0,5.(380 + ) = 190 KW DPNT = 0,5.(380 + ) = 190 KW DPNH = 0,5.(-380 + ) = 570 KW. = 23459,31 = 3083,003 = 20928,66 Từ đó ta có : DATN = 365.24.85 + (190. 23459,31+ 190. 3083,033+ 560. 20928,66) = = 1246589 KWh Phương án I có tổng tổn thất điện năng là: DAI = DAB1 + DAB2 + DAB3 + DAB4 + DAB5 = 2. 1246589 +2 .2863224 +3023406 =11243032 KWh = 11243,032 MVA Phương án II. Máy biến áp 3,4,5 luôn làm việc với công suất truyền tải qua là SB = 72,82MVA = 8760.(70 + 310.) = 2863224KWh == 8760.(80 + 320.) = 3023406 KWh Máy biến áp tự ngẫu : Có DPNC-T do đó ta lấy DPNC-H = DPNT-H = DPNC-T = 190 KW DPNC = 0,5.(380 + ) = 190 KW DPNT = 0,5.(380 + ) = 190 KW DPNH = 0,5.(-380 + ) = 570 KW. = 2012,911 = 24399,53 = 20928,65 Từ đó ta có : DATN = 365.24.85 + (190. 2012,911+ 190. 24399,53+ 560. 20928,65 ) = = 980237 KWh Phương án II có tổng tổn thất điện năng là: DAI = DAB1 + DAB2 + DAB3 + DAB4 + DAB5 = 2. 980237+ 2863224+2.3023406 = 10870510 KWh = 10870,51 MVA Tính dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức . Phương án I. a, Các mạch phía cao áp 220 KV. Mạch đường dây : Ibt = Icb = 2.Ibt =2.0,201= 0,402 (KA). Máy biến áp liên lạc : Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường : Ibt = Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau : Khi sự cố máy biến áp bên trung : Icb = Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu . Icb = Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ- MBA hai dây quấn Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,207= 0,217 (KA). ÞIcb = max (0,402; 0,035 ; 0,07 ; 0,217) = 0,402 (KA). b, các mạch phía 110 KV. Mạch đường dây : Gồm 4 đường dây kép công suất 40 MW Dòng điện làm việc bình thường Ibt = = 0,107(KA). Dòng điện làm việc cưỡng bức : Icb = 2.Ibt = 2.0,107 = 0,214 (KA). Mạch nối MBA- MPĐ : Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,41= 0,434 (KA). Máy biến áp liên lạc : Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường : Ibt = Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau : +) Khi sự cố máy biến áp bên trung : Icb = +)Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu . Icb = ÞIcb = max (0,214; 0,434 ; 0,215 ; 0,082) = 0,434 (KA). c,Các mạch phía 10,5 KV Mạch máy phát Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05. 4,33 = 4,55 (KA). Tổng hợp các kêt quả ta được : Cấp điên áp 220 KV 110 KV 10.5 KV Dòng điện 0,402 KA 0,434 KA 4,55 KA Icb (KA) Phương án II. a, Các mạch phía cao áp 220 KV. Mạch đường dây : Ibt = Icb = 2.Ibt =2.0,201= 0,402 (KA). Máy biến áp liên lạc : Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường : Ibt = Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau : +) Khi sự cố máy biến áp bên trung : Icb = +) Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu . Icb = Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ- MBA hai dây quấn Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,207= 0,217 (KA). ÞIcb = max (0,402; 0,0562 ; 0,112 ; 0,217) = 0,402 (KA). b, các mạch phía 110 KV. Mạch đường dây : Gồm 4 đường dây kép . Dòng điện làm việc bình thường Ibt = = 0,185(KA). Dòng điện làm việc cưỡng bức : Icb = 2.Ibt = 2.0,185 = 0,37 (KA). Mạch nối MBA- MPĐ : Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,413= 0,434 (KA). Máy biến áp liên lạc : Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường : Ibt = Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau : Khi sự cố máy biến áp bên trung : Icb = Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu . Icb = ÞIcb = max (0,37; 0,434 ; 0,388 ; 0,429) = 0,434 (KA). c,Các mạch phía 10,5 KV Mạch máy phát Ibt = Icb = 1,05.Ibt =1,05. 4,33 = 4,55 (KA). Tổng hợp các kêt quả ta được : Cấp điên áp 220 KV 110 KV 10.5 KV Dòng điện 0,402 KA 0,434 KA 4,55 KA Icb (KA) CHƯƠNG III TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH . Mục đích . Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử khi có dòng điện chạy qua , những thiết bị đó phải thoả mãnđiều kiện làm việc bình thường có tính ổn định khi có dòng điện ngằn mạch . Vì vây việc tính toán ngắn mạch chính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chay qua ,đường cong tính toán dùng để tính toán dòng điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau . Để tính toán ngắn mạch ta lập sơ đồ thay thế , lựa chọn các đại lướng cơ bản : Ta chọn Scb =100 MVA Ucb = Utb = Uđmtb. Cấp điện áp 220 KV có Utb = 230 KV Cấp điện áp 110 KV có Utb = 115 KV Cấp điện áp 10 KV có Utb = 10,5 KV Xác định các tham số . +)Điện kháng của hệ thống . X1 =XHT*cb = X*đm . = 0,45.. +)Điện kháng của đường dây kép . X2 =XD = . +)Điện kháng của máy biến áp ba pha hai dây quấn : XB = Bên trung : X11 = X13 = XB(110) = 3 Bên cao X3 = XB(220) = Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu . X5=X8 = XC =.(UNC-T% + UNC-H% - UNT-H%). = .(11 + 32 – 20). = 0,0719 XT =.(UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%). = .(11 + 20 – 32). 0. X6=X9 = XH =.(UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%). = .(32 + 20 – 11). = 0,1281 Điện kháng của máy phát điện . X4=X7 = X10=X12 = X14= XF = Xd’’.. Phương án I . Ngắn mạch tại N1. Biến đổi sơ đồ Do tính chất đối xứng của sơ đồ nên ta có : X15 = X1 + X2 = 0,0237+0,0302= 0,0539 X16 = X3 + X4 = 0,1375 + 0,1854 = 0,3229 X17 = X5 // X8 = 0,0719 /2 = 0,036 X18 = X6 + X7 = 0,1281 + 0,1854 = 0,3135 X19 = X9 + X10 = 0,1281 + 0,1854 = 0,3135 X20 = X11 + X12 = 0,1313 + 0,1854 = 0,3167 X21 = X13 + X14 = 0,1313 + 0,1854 = 0,3167 X22 = X17 + (X18 //X19 // X20 //X21 ) = 0,1184 X23 = X16 // X22 = 0,0847 Điện kháng tính toán: = = 1,0241 = = 0,3335 Tra bảng ta tìm được : 0,83 , 3 ,(∞) = 0,93 , (∞) = 2,18 Dòng điện tính toán: ® = = 4,7694 kA ® = = 0,9884 kA Tính dòng I’’ ® =. + . = 6,9238 kA Tính dòng Ixk = = 17,625kA Tính dòng I’’(∞) ® =. + . = 6,5903 kA Ngắn mạch tại N2 . Sơ đồ tương đương : Biến đổi sơ đồ Trong đó X24 = X17 + X15 + = 0,036 + 0,0539 + = 0,0959 X25 = X17 + X16 + = 0,036 + 0,3229 + = 0,5746 X26= X18 //X19 // X20 //X21 = 0,0788 X27 = X25 // X26 = 0,0693 Điện kháng tính toán: = = 1,8221 = = 0,2729 Tra bảng ta tìm được : 0,6 , 3,7 (∞) = 0,6 , (∞) = 2,1 Dòng điện tính toán: ® = = 9,54 kA ® = = 1,98 kA Tính dòng I’’ ® =. + . = 13,0374 kA Tính dòng Ixk = = 33,1878 kA Tính dòng I’’(∞) ® =. + . = 9,882 kA Tính ngắn mạch tại điểm N3 . Điện kháng tính toán: = = 0,146 Tra bảng tìm được 2,6 6,8 = = 7,5 kA Tính dòng I” =. = 51 kA Tính dòng Ixk = = 129,8 kA Tính dòng ® =. = 19,5 kA Ngắn mạch tại N3’ (các nguồn trừ F2 ) Biến đổi sơ đồ ta có : X28 = X19 // X20 // X21 = 0,1059 X29 = X25 // X28 = = 0,0889 X30 = X6 + X24 + = 0,1281 + 0,0959 + = 0,3622 X31 = X6 + X29 + = 0,1281 + 0,0889 + = 0,3357 Điện kháng tính toán: = = 6,8818 = = 1,0575 Tra bảng ta tìm được : 0,1453, 0,91 (∞) = 0,1453 , (∞) = 1,25 Dòng điện tính toán: ® = = 104,47 kA ® = = 17,32 kA Tính dòng I’’ ® =. + . = 30,94 kA Tính dòng Ixk = = 78,76 kA Tính dòng I’’(∞) ® =. + . = 36,83 kA ® ® Dùng dòng để chọn khí cụ Tự dùng và phụ tải UF = + = 51 + 30,94= 81,94kA = + = 19,5 + 36,83 = 56,33kA ixk4 = ixk3 + ixk3’ = 129,8 + 78,76 = 208,56 kA Bảng kết quả tính toán ngắn mạch của phương án I : Dòng điện Điểm NM I’’ (KA) I¥ (KA) Ixk(KA) N1 6,9238 6,5903 17,6251 N2 13,0374 9,8746 33,1878 N3 51 19,5 129,8 N3’ 30,94 36,83 78,76 N4 81,94 56,33 208,56 hương án II. Sơ đồ thay thế : Ngắn mạch tại N1. Biến đổi sơ đồ ta có : X15 = X1 + X2 = 0,0237+0,0302= 0,0539 X16 = X3 + X4 = 0,1375 + 0,1854 = 0,3229 X17 = X5 // X8 = 0,0719 /2 = 0,036 X18 = X6 + X7 = 0,1281 + 0,1854 = 0,3135 X19 = X9 + X10 = 0,1281 + 0,1854 = 0,3135 X20 = X11 + X12 = 0,1313 + 0,1854 = 0,3167 X21 = X13 + X14 = 0,1313 + 0,1854 = 0,3167 X22 = X16 // X20 = 0,1699 X23 =X17 + ( X18 //X19 // X21 ) = 0,14 09 X24 = X22 // X23 = 0,0749 Điện kháng tính toán: = = 1,0241 = = 0,2949 Tra bảng ta tìm được : 0,83 , 3,4 ,(∞) = 0,93 , (∞) = 2,25 Dòng điện tính toán: ® = = 4,7694 kA ® = = 0,9884 kA Tính dòng I’’ ® =. + . = 7,3192 kA Tính dòng Ixk = = 18,6316kA Tính dòng I’’(∞) ® =. + . = 6,6594 kA Ngắn mạch tại N2 . Sơ đồ tương đương : Biến đổi sơ đồ ta có : X25 = X18 // X19 // X21 = 0,1049 X26 = X22 + X17+ = 0,1599 + 0,036 + = 0,2275 X27 = X15 + X17 + = 0,0539 + 0,036 + = 0,1068 X28 = X25 // X26 = = 0,0577 Điện kháng tính toán: = = 2,0292 = = 0,2272 Tra bảng ta tìm được : 0,5 , 4,4 ,(∞) = 0,54 , (∞) = 2,55 Dòng điện tính toán: ® = = 9,5388 kA ® = = 1,9768 kA Tính dòng I’’ ® =. + . = 13,4673 kA Tính dòng Ixk = = 34,2821 kA Tính dòng I’’(∞) ® =. + . = 10,1918 kA Tính ngắn mạch tại điểm N3 . Điện kháng tính toán: = = 0,146 Tra bảng tìm được 2,6 6,8 = = 7,5 kA Tính dòng I” =. = 51 kA Tính dòng Ixk = = 129,8 kA Tính dòng ® =. = 19,5 kA Ngắn mạch tại N3’ (các nguồn trừ F2 ) Biến đổi sơ đồ : X29 = X19 // X21 = 0,1575 X30= X26 // X29 = = 0,0931 X31 = X27 + X6 + = 0,1281 + 0,1068 + = 0,3819 X32 = X30 + X6 + = 0,1281 + 0,0931 + = 0,3329 Điện kháng tính toán: = = 7,2561 = = 1,0486 Tra bảng ta tìm được : 0,1378, 0,95 (∞) = 0,1378 , (∞) = 1,075 Dòng điện tính toán: ® = = 104,47 kA ® = = 17,32 kA Tính dòng I’’ ® =. + . = 30,8508 kA Tính dòng Ixk = = 78,533 kA Tính dòng I’’(∞) ® =. + . = 33,0159 kA ® ® Dùng dòng để chọn khí cụ Tự dùng và phụ tải UF = + = 51 + 30,8508 = 81,8508 kA = + = 19,5 + 33,0159 = 52,5159 kA ixk4 = ixk3 + ixk3’ = 129,8 + 78,5333 = 208,3333 kA Bảng kết quả tính toán ngắn mạch của phương án II : Dòng điện Điểm NM I’’ (KA) I¥ (KA) Ixk(KA) N1 7,3192 6,6594 18,6316 N2 13,4673 10,1918 34,2821 N3 51 19,5 129,8 N3’ 30,8508 33,0159 78,5333 N4 81,8508 52,5159 208,3333 CHƯƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ - KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Chọn máy cắt điện . Máy cắt điện được chọn sơ bộ theo điều kiện sau Loại máy cắt điện . - Điện áp định mức : UđmMC Umạng - Dòng diện định mức : IđmMC Icb - Kiểm tra ổn định nhiệt : I2nh .tnh BN - Kiểm tra ổn định động : Ilđ đ Ixk - Điều kiện cắt :IcắtMC I’’ Dựa vào kết quả tính toán dòng cưỡng bức và dòng điện ngắn mạch ta có lựa chọn máy cắt cho các cấp điện áp như bảng sau : Phương án I Cấp điện áp (KV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Icb (KA) IN (KA) Ixk (KA) Uđm (KV) Iđm (KA) Icắtđm (KA) Ilđđ (KA) 220 N1 0,402 6,9238 17,6251 3AQ1 245 4 40 100 110 N2 0,434 13,0374 33,1878 3AQ1 123 4 40 100 10 N3 4,55 30,9416 78,7645 8BK41 12 12,5 80 225 Phương án II Cấp điện áp (KV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Icb (KA) IN (KA) Ixk (KA) Uđm (KV) Iđm (KA) Icắtđm (KA) Ilđđ (KA) 220 N1 0,402 7,3192 18,6316 3AQ1 245 4 40 100 110 N2 0,434 13,4673 34,2821 3AQ1 123 4 40 100 10 N3 4,55 30,8508 78,5333 8BK41 12 12,5 80 225 Chọn sơ đồ thanh ghóp. Phía 220 KV ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh ghóp . Phía 110 KV ta chọn sơ đồ hai thanh ghóp Phía 10 KV ta ko cần dùng thanh ghóp điện áp máy phát Tính toán kinh tế. Để tính toán kinh tế , kỹ thuật cho một phương án ta cần tính đến vốn đầu tư và phí tổn vận hành hàng năm của nó . Khi so sánh kinh tế các phương án về vốn đầu tư và phí tổn vận hành do sửa chữa thay thế , ta chỉ xét đến những phần tử khác nhau trong phương án cụ thể là máy biến áp, máy cắt . Như vậy vốn đầu tư của một phương án được xác định theo công thức sau V = VB + VTB Trong đó Vốn đầu tư máy biến áp : VB = å kBi .VBi KBi : hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp Vốn đầu tư thiết bị phân phối : VTB = å ni .VTBi (VTBi = VMCi) Chi phí vận hành : P =Pkh + PDA Tiền khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn: Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) + Tiền tổn thất điện năng hàng năm: PDA = b.DA (b =500 đ/KWh) Để so sánh kinh tế các phương án ta so sanh hai chỉ tiêu về vốn và chi phí vân hành hàng năm : Phương án I A, Vốn đầu tư cho máy biến áp : VB Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 KV , giá mỗi máy là : 185.103 R Vậy chi phí là : 2.185.103.. 40.103 =14800.106 VNĐ Một máy biến áp bên phía 220 KV , giá mỗi máy là : 90 .103R Vậy chi phí là : 90.103.. 40.103 =3600.106 VNĐ Hai máy biến áp bên trung 110 KV , giá mỗi máy là 52.103 R Vậy chi phí là : 2.52.103.. 40.103 = 4160.106 VNĐ Ta lấy - Phía 220 KV : kB =1,3 cho MBA tự ngẫu - Phía 110 KV : kB =1,5 cho MBA hai cuộn dây VB = (1,3.(14800+3600)+1,5.4160).106 = 30160.106 (VNĐ) B, Tính vốn đầu tư cho thiết bị phân phối . VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 : là số mạch của thiết bị phân phối , ứng với cấp điện áp U1,U2, U3 . VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua , chuyên chở và xây lắp . 220 kV : 75.103 USD/1MC 110 kV : 45.103 USD/1MC 10,5 kV : 20.103 USD/1MC Cấp điện áp 220 KV dùng sơ đồ hệ thống hai thanh ghóp vòng Cấp điện áp 110 KV dùng sơ đồ hệ thống hai thanh ghóp có máy cắt liên lạc VTBPP = (6.75 + 9.45 +2.20).15.106 = 13425.106 (VNĐ). Tổng vốn đầu tư của phương án I là : V1 = VB + VTB = 30160.106 + 13425.106 = 43585.106 (VNĐ). C, Tính phí tổn hàng năm . P = Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) Þ PK = 6,4%. 43585.106 = 2789,44.106 (VNĐ) - Tiền tổn thất điện hàng năm : PDA = b.DA = 500. 11243,023 = 5621,5116.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án I: P1 =Pkh + PDA = 2789,44.106 + 5621,5116.106 = 8410,956.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án I : (ađm = 0,15) C1 = P1 + ađm .V1 = 8410,956.106 + 0,15.43585.106 = 14948,706.106 (VNĐ) Phương án II. A, Vốn đầu tư cho máy biến áp : VB Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 KV , giá mỗi máy là : 185.103 R Vậy chi phí là : 2.185.103.. 40.103 =14800.106 VNĐ Hai máy biến áp bên phía 220 KV , giá mỗi máy là : 90 .103R Vậy chi phí là : 2.90.103.. 40.103 =7200.106 VNĐ Một máy biến áp bên trung 110 KV , giá mỗi máy là 52.103 R Vậy chi phí là : 52.103.. 40.103 = 2080.106 VNĐ Ta lấy - Phía 220 KV : kB =1,3 cho MBA tự ngẫu - Phía 110 KV : kB =1,5 cho MBA hai cuộn dây VB = (1,3.(14800+7200)+1,5.2080).106 = 31720.106 (VNĐ) B, Tính vốn đầu tư cho thiết bị phân phối . VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 : là số mạch của thiết bị phân phối , ứng với cấp điện áp U1,U2, U3 . VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua , chuyên chở và xây lắp . 220 kV : 75.103 USD/1MC 110 kV : 45.103 USD/1MC 10,5 kV : 20.103 USD/1MC Cấp điện áp 220 KV dùng sơ đồ hệ thống hai thanh ghóp vòng Cấp điện áp 110 KV dùng sơ đồ hệ thống hai thanh ghóp có máy cắt liên lạc VTBPP = (7.75 + 8.45 +2.20).15.106 = 13875.106 (VNĐ). Tổng vốn đầu tư của phương án I là : V2 = VB + VTB = 31720.106 + 13875.106 = 45595.106 (VNĐ). C, Tính phí tổn hàng năm . P = Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) Þ PK = 6,4%. 45595.106 = 2918,08.106 (VNĐ) - Tiền tổn thất điện hàng năm : PDA = b.DA = 500. 10870,51 = 5435,255.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án II: P2 =Pkh + PDA = 2918,08.106 + 5435,255.106 = 8353,335.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án II : (ađm = 0,15) C2 = P1 + ađm .V2 = 8353,335.106 + 0,15.45595.106 = 15192,585.106 (VNĐ) Từ kết quả tính toán được ta có bảng so sánh : Phương án Vốn đầu tư (V) .106 (VNĐ) Chi phí vận hành (P) .106 (VNĐ) Chi phí tính toán (C) .106 (VNĐ) I 43585 8410,956 14948,706 II 45595 8353,335 15192,585 Ta thấy vốn đầu tư của phương án I thấp hơn phương án II nhưng chi phí vận hành , chi phí tính toán của phương án I cũng nhỏ hơn phương án II do đó ta chọn phương án I là phương án thiết kế. - Thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn : Tđm = = 6,67 - Thời gian thu hồi vố đầu tư chênh lệch : T = = 34,88 < Tdm Vậy ta chọn phương án I là phương án hợp lý về mặt kinh tế. CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN Chọn thanh dẫn . Những thiết bị chính trong nhà máy điện (máy phát , máy biến áp ) cùng với các khí cụ điện ( máy cắt điện , dao cách ly, kháng điện …) được nối với nhau bằng thanh dẫn , thanh ghóp và cáp điện lực . Thanh dẫn , thanh ghóp có hai loại chính : Thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm . Thanh dẫn cứng thường làm bằng đồng hoặc nhôm , và thường được dùng từ đầu cực máy phát điện đền gian máy , dùng làm thanh ghóp điện áp máy phát , đoạn từ cấp điện áp máy phát đến máy biến áp tự dùng … Còn thanh dẫn mềm dùng làm thanh ghóp , thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời có cấp điện áp từ 35 KV trở lên . Chọn thanh dẫn cho mạch máy phát ( thanh dẫn cứng ) a, Chọn tiết diệnđây dẫn : Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép : Icp > Icb Trong đó dòng điện cho phép cần phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường ( khi nhiệt độ môi trường xung quanh khác với nhiệt độ định mức ) Với giả thiết dùng thanh dẫn đồng có nhiệt độ lâu dài cho phép là 700C , nhiệt độ của môi trường xung quanh là 350C nhiệt độ của môi trường tính toán quy định là 250C , ta có hiêu chỉnh theo nhiệt độ là : khc = Vậy ta có : Icp.Khc Icb Icp (KA). Khi dòng nhỏ thì có thẻ dùng thanh dẫn cứng hình chữ nhật , khi dòng trên 3000 A thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần , đồng thời làm tăng khả năng làm mát cho chúng . Căn cứ vào số liệu tính ở trên ta chọn thanh dẫn hình máng bằng đồng có các thông số như sau: Kích thước (mm) Tiết diện một cực (mm2) Mômen trở kháng (cm3) Mômen quán tính (cm4) Dòng điện cho phép (A) h b c r Mét thanh Hai thanh Mét thanh Hai thanh 125 55 6,5 10 1370 Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo 50 9,5 100 290,3 36,7 625 5500 b, Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Bởi vì thanh dẫn có dòng cho phép lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt c, Kiểm tra ổn định động . Theo tiêu chuẩn độ bền cơ học , ứng suất của vật liệu thanh dẫn không được lớn hơn ứng suất cho phép của nó , có nghĩa là : stt scp Đối với nhôm thì ứng suất cho phép là 700 KG/cm2 , còn đối với đồng thì ứng suất cho phép là 1400 KG/ cm2. Đối với thanh dẫn ghép thì ứng suất trong vật liệu thanh dẫn bao gồm hai thành phần : ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây ra , và ứng suất do lực tưong tác của các thanh trong cùng một pha gây nên . Lực tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt theo công thức : Ftt =1,76.10 –8.i2xk (KG). Trong đó ixk : dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha (A) l1 : khoảng cách hai sứ liền nhau của một pha (cm) A : khoảng các giữa các pha (cm ) Với cấp điện áp máy phát là 10 KV , có thể chọn l1 = 120 cm và khoảng cách giữa các pha a= 60 (cm ) , vậy lực tác dụng lên thanh dẫn khi đó sẽ là Ftt =1,76.10 –8..( 78,7645.103)2 = 218,375 KG Xác định mômen uốn tác dụng lên một nhịp của thanh dẫn : M1 = = 2620,505(KG.cm) Ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây nên : s1 = 26,205 (KG/cm2) Lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong một pha trên chiều dài l2 giữa cá miếng đệm sẽ là : F2 = 0,51.10 –8.i2xk Ta có lực tác dụng tưong hỗ giữa các thanh cùng một pha lên trêm 1 cm chiều dài là : F2 = 0,51.10 –8.i2xk = 0,51.10-8..( 78,7645.103)2 = 2,531 (KG/cm) Khi đó mômen uốn do lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong cùng một pha gây nên M2 = = 0,211 (KG.cm) Để đảm bảo ổn định đọng của thanh dẫn sẽ là : stt = s1 + s2 = s1 + scp. Trong đó : scp = 1400 KG/cm2 Khoảng cách lớn nhất giữa hai miếng đệm l2max = Chọn khoảng cách giữa hai sứ thì đảm bảo ổn định động giá trị lmax tính phải thoả mãn lmax l1 Thay số vào tính ta được: l2max = 248,75 (cm) > l1 = 120 (cm) Khi xét đến dao động riêng của thanh dẫ thì điều kiện dể ổn định cho thanh dẫn là dao động riêng của thanh dẫn nằm ngoài giới hạn 45- 55 Hz và 90 -110 Hz để tránh cộng hưởng tần số , tần số riêng của dao đọng thanh dẫn được xác định theo công thức : Wr = Trong đó : - l : chiều dài thanh dẫn giữa hai sứ (l = 120 cm) - E : mômên đàn hồi của vật liệu (ECU = 1,1.106 KG/cm2) - : mômên quán tính (= 625 cm4) - S : tiết diện thanh dẫn 2.13,7 = 27,4 cm2 - g : khối lượng riêng của vật liệu (gcu = 8,93 g/cm3 ) Þ Wr = = 424,88 (Hz) Tần số này thoả mãn yêu cầu ở trên nên thoả mãn điều kiện ổn định khi xét dến dao động riêng . Chọn sứ đỡ . Sứ đỡ được chọn theo các điều kiện : Loại sứ Điện áp : Uđm S Uđm mg. Kiểm tra ổn định động : Điều kiện độ bền của sứ : F’tt Fcp = 0,6.Fph Trong đó : Fcp : lực cho phép tác dụng lên đầu sứ (KG) Fph : lực phá hoại định mức của sứ (KG) F’tt = Ftt. Ftt : lực tính toán trên khoảng vượt của thanh dẫn . Chọn loai sứ dặt trong nhà có các thông số nhu sau : Loại sứ Điện áp định mức (KV) Điện áp duy tì ở trạng thái khô (KV) Lực phá hoại nhỏ nhất Fph (KG) Chiều cao H (mm) OΦP-10-750Y3 10 755 750 160 Với chiều cao thanh dẫn đã chọn là 125 mm H’ = H + h /2 = 160 + 125/2 = 166,25 mm Suy ra : F’tt = Ftt.= 218,375.= 226,91 (KG) Fcp = 0,6.Fph = 0,6.750 = 450 (KG) > 226,91 (KG) = F’tt Vậy sứ chọn thoả mãn điều kiện ổn định động Chọn thanh ghóp mềm phía cao áp ( 220 KV) a, Chọn tiết diện Tiết diện của thanh dẫn và thanh ghóp mền được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài : I’cp = Icp.khc Icb. Theo tính toán từ các phần trước ta có dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là : Icb = 0,402 KA ; khc = 0,88. Dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc Icb ® Icp (KA). Với dòng cho phép 500 ta chọn dây nhôm lõi thép có các thông số sau : Tiết diện chuẩn nhôm /thép Tiết diện (mm2) Đường kính (mm) Icp (A) nhôm thép Dây dẫn Lõi thép 300/39 301 38 24 8 690 b, Kiểm tra ổn định nhiệt . Điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt : qN qNcp. Hay : Schän Smin = -Trong đó : BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch C : hằng số tuỳ thuộc vào loại vật liệu làm dây dẫn . Với dây AC ta có C = 79. Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ xác định theo phương pháp giải tích đồ thị (giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 (s) ) Theo kết quả tính toán ở trên : (Ngắn mạch tại điểm N1) Điện kháng tính toán phía nhà máy và phía hệ thống là : = = 1,0241 = = 0,3335 Cường độ dòng điện tính toán là: ® = = 4,7694 kA ® = = 0,9884 kA Dòng điện ngắn mạch ở điểm N1tại thời điển t bất kì được tính theo công thức: IN”(t) = Itt15.I”15(t) + Itt23.I”23(t) Bảng kết quả : t(s) 0 0.1 0.2 0.5 1 I”15(t) 0.83 0.75 0.74 0.73 0.72 I”23(t) 3 2.6 2.4 2.15 2.05 IN(kA) 6.9238 6.1469 5.9015 5.6067 5.4602 I2tb1 = = 42,86 (KA2) ; I2tb2 = = 36,31 (KA2) I2tb3 = = 33,13 (KA2) ; I2tb4 = = 30,62 (KA2) Với Dt = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5. Từ đó ta có : BN-CK = 0,1.42,86 + 0,1.36,31 + 0,3.33,13 + 0,5.30,62 = 33,166 (KA2.s) - Khi đó ta có thể túnh gần đúng xung nhiệt lượng của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ: BN-KCK = (I’’N1)2.Ta = 6,92682.0,05 = 2,4 (KA2.s) Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N1 là : BN = BN-CK + BN-KCK = 33,166 + 2,4 = 35,566 (KA2.s) Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở cấp điện áp 220 KV : Smin = .103 = 78,47 mm2. Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt . c, Điều kiện vầng quang . Điều kiện :UvqUđm Trong đó Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang . Nếu như dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác thì điệ áp vầng quang được tính như sau : Uvq = 84.m.r.lg (KV) Trong đó m : hệ số xét đến độ nhẵn của bề mặt. (m = 0,85) r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm) a : khoảng cách giữa các pha của dây dẫn. Với loại dây đã chọn : r = 1,2 (cm) ; a = 500 (cm), ta có : Uvq = 84.m.r.lg = 84.0,85.1,2.lg= 224,46 (KV) > Uđm=220 (KV) Dây AC- 300/39 thoả mãn điều kiện vầng quang Chọn thanh ghóp mềm phía trung áp (110KV) a, Chọn tiết diện Tiết diện của thanh dẫn và thanh ghóp mền được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài : I’cp = Icp.khc Icb. Theo tính toán từ các phần trước ta có dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là : Icb = 0,402 KA ; khc = 0,88. Dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc Icb ® Icp (KA). Với dòng cho phép lớn hơn 457 A ta chọn dây nhôm lõi thép có các thông số sau : Tiết diện chuẩn nhôm /thép Tiết diện (mm2) Đường kính (mm) Icp (A) nhôm thép Dây dẫn Lõi thép 400/22 394 22 26,6 6 835 b, Kiểm tra ổn định nhiệt . Điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt : qN qNcp. Hay : Schän Smin = Trong đó : BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch C : hằng số tuỳ thuộc vào loại vật liệu làm dây dẫn . Với dây AC ta có C = 79. Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ xác định theo phương pháp giải tích đồ thị (giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 (s) ) Điện kháng tính toán: = = 1,8221 = = 0,2729 Dòng điện tính toán: ® = = 9,54 kA ® = = 1,98 kA Dòng điện ngắn mạch ở điểm N1tại thời điển t bất kì được tính theo công thức: IN”(t) = Itt24.I”24(t) + Itt27.I”27(t) t (s) 0 0.1 0.2 0.5 1 I”24(t) 0.6 0.505 0.5 0.49 0.495 I”27(t) 3.7 3 2.7 2.5 2.3 IN 13.0374 10.7475 10.1068 9.616 9.2683 I2tb1 = = 142,7413 (KA2) ; I2tb2 = = 108,8281 (KA2) I2tb3 = = 97,3074 (KA2) ; I2tb4 = = 89,1844 (KA2) Với Dt = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5. Từ đó ta có : BN-CK=0,1.142,7413 + 0,1.108,8281 + 0,3.97,3074 + 0,5.89,1844 = 98,9414 (KA2.s) - Khi đó ta có thể túnh gần đúng xung nhiệt lượng của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ: BN-KCK = (I’’N1)2.Ta = 13,03742.0,05 = 8,499 (KA2.s) Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N2 là : BN = BN-CK + BN-KCK = 98,9414 + 8,499 = 107,44 (KA2.s) Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở cấp điện áp 220 KV : Smin = .103 = 131,21 mm2. Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt . c, Điều kiện vầng quang . Điều kiện :UvqUđm Trong đó Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang . Nếu như dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác thì điệ áp vầng quang được tính như sau : Uvq = 84.m.r.lg (KV) m : hệ số xét đến độ nhẵn của bề mặt. (m = 0,85) r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm) a : khoảng cách giữa các pha của dây dẫn. Với loại dây đã chọn : r = 1,33 (cm) ; a = 500 (cm), ta có : Uvq = 84.m.r.lg = 84.0,85.1,33.lg= 223,47 (KV) > Uđm=220 (KV) Dây AC- 400/22 thoả mãn điều kiện vầng quang Chọn dao cách ly. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: +)Loại dao cách ly : +)Điện áp : Uđmcl Umang +)Dòng điện : Iđmcl Ilvcb +)ổn định nhiệt : I2nh .tnh BN +)ổn định động : Ilđđ Ixk Ta thấy dao cách ly được chọn với dòng định mức trên 1000 A thì không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch . Từ dòng cưỡng bức , dòng điện xung kích đã tính ta chọn dao cách ly nhu sau : Cấp điện áp (KV) Đại lượng tính toán Loại dao cách ly Đại lượng định mức Icb (KA) IN (KA) Ixk (KA) Uđm (KV) Iđm (KA) Ilđđ (KA) 220 0,402 7,3192 18,6316 SGC-245/1250 245 1,25 80 110 0,434 13,4673 34,2821 SGCP-123/1250 123 1,25 80 10 4,55 30,8508 78,5333 PBK-20/7000 20 5 200 Trong đó dao cách ly ở cấp điện áp 220 KV và 110 KV là dao cách ly quay trong mặt phẳng ngang của hãng groupe schneider. Chọn máy biến điện áp Chọn BU theo điều kiện : +)Điện áp : UđmBU =Umang +)Cấp chính xác : 0,5 +)Công suất định mức : S2đmBU S2 Chọn BU cho cấp điện áp 10,5 KV : Dụng cụ phía thứ cấp là công tơ nên dùng hai máy biến điện áp nối dây theo Y/Y với Uđm = 10,5 KV có cấp chính xác là 0,5 Phụ tải BU cần phải phân bố cho cả hai biến điện áp như sau : Tên đồng hồ Kiểu Phụ tải pha AB Phụ tải pha BC P(W) Q(VAR) P(W) Q(VAR) Vôn kế B-2 7,2 Oát kế 341 1,8 1,8 Oát kế phản kháng 342/1 1,8 1,8 Oát kế tự ghi - 33 8,3 8,3 Tần số kế - 340 6,5 Công tơ - 670 0,66 1,62 0,66 1,62 Công tơ phản kháng WT-672 0,66 1,62 0,66 1,62 Tổng 20,4 3,24 19,72 3,24 Biến điện áp pha AB : S2 = = 20,7 VA cos j = =0,98 Biến điện áp BC : S2 = = 19,99 VA cos j = = 0,99 Ta chọn BU có các thông số như sau : Loại BU Cấp điện áp (KV) Điện áp định mức (V) Công suất định mức (VA) ứng với cấp chính xác Công suất cực đại (VA) Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp chính 0,5 HOM-10 10 10000 100 75 640 Chọn dây dẫn nối từ nhà máy biến điện áp đến dụng cụ đo theo hai điều kiện Tổn thất điện áp trên dây dẫn không được lớn hơn 0,5% điện áp định mức thứ cấp ( trường hợp có đồng hồ điện năng ) . Theo điều kiện độ bền cơ học : tiết diện nhỏ nhất đối với dây dồng là 1,5 mm2,đối với dây nhôm là 2,5 mm2 . Xác định dòng trong dây dẫn a, b, c Ia ==0,207 A Ic ==0,199 A Coi Ia = Ic = 0,2 A vµ cos jab = cos jbc = 1 ® Ib =.0,2 = 0,34 A Điện áp giáng trên dây a và b : D U =(Ia + Ib ).r = (Ia + Ib ). Giả sử khoảng cách đặt các đồng hồ tới BU là 50 m và dùng dây dẫn đồng có r = 0,0175 W.mm2/m.Vì có công tơ nên D U = 0,5 .Vậy tiết diện của dây dẫn là : S = 0,945 mm2. Theo yêu cầu độ bền cơ học ta chọn dây dẫn có tiết diện : 1,5 (mm2) Chọn BU cho cấp điện áp 110 KV và 220 KV Phụ tải thứ cấp của BU phía 110 KV b\và 220 KV thường là các cuộn dây điện áp của đồng hồ có tổng trở lớn, công suất nhỏ nên không cần tính toán phụ tải . Nhiệm vụ chính là kiểm tra cách điện và đo điện áp nên ta chọn đồng hồ có các thông số sau : Loại BU Cấp điện áp (KV) Điện áp định mức (V) Công suất định mức ( VA ) ứng với cấp chính xác Công suất cực đại (VA) Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp chính Cuộn thứ cấp phụ 1 HKF-110-57 110 110000/ 100/ 100 600 2000 HKF-220-58 220 220000/ 100/ 100 600 2000 Chọn máy biến dòng điện BI Máy biến dòng điện được chọn theo điều kiện sau : Sơ đồ nối dây tuỳ thuộc vào nhiệm vụ của biến dòng , kiểu biến dòng tuỳ thuộc vào vị trí đặt biến dòng . +)Điện áp : UđmBI Uđm mang +)Dòng điện :IđmBI Ilvcb +)Cấp chính xác : 0,5. Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp máy phát: Từ sơ đồ nối dây các dụng cụ đo lường vào BI ta xác định được phụ tải thứ cấp của BI STT Tên dụng cụ Loại Phụ tải (VA) 1 Ampe mét Э-302 1 1 1 2 Oát kế tác dụng Д-341 5 0 5 3 Oát kế tự ghi Д-342/1 5 0 5 4 Oát kế phản kháng Д-33 10 0 10 5 Công tơ tác dụng Д-670 2,5 0 2,5 6 Công tơ phản kháng ИT-672 2,5 5 2,5 Tổng cộng 26 6 26 Phụ tải các pha : - Pha A : SA = 26 (VA) - Pha B : SB = 6 (VA) - Pha C : Sc = 26 (VA) Phụ tải pha A và pha C là lớn nhất : 26 (VA). +)Điện áp : UđmBI Uđm mang =10,5 (KV) +)Dòng điện :I®mBI Ilvcb = 6,79 (KA) +)Cấp chính xác : 0,5. Ta chọn BI cho cấp điện áp máy phát 10,5 KV loại : TШΛ-20-1 có các thông số sau : Loại BI Uđm (KV) Dòng điện định mức (A) Cấp chính xác hay kí hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác (W) Sơ cấp Thứ cấp 0,5 TШΛ-20-1 20 8000 5 0,5 1,2 Cấp chính xác 0,5 : Z2đm =1,2 (W) Chọn dây dẫn từ BI đến các phụ tải : Lấy l = ltt = 50 m ( BI theo sơ đồ hình sao hoàn toàn ) Tổng trở dụng cụ đo mắc vào pha A hay pha C : Zådc = =1,04 (W) Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu : Z2 = Zådc + Zdd Z2đm Þ Z2đm - Zådc Zdd = Tiết diện dây dẫn : S = 5,47 mm2. Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện 6 mm2 làm dây dẫn rừ BI tới dụng cụ đo . Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì có dòng điện sơ cấp lớn hơn 1000 (A). Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện ổn định động thanh dẫn mạch máy phát . Chọn máy biến dòng điện cho cấp điện áp 110 KV và 220 KV . Chọn theo điều kiện : +)Điện áp : UđmBI Uđm mang +)Dòng điện :IđmBI Ilvcb Với cấp điện áp 110 KV có: Icb = 0,434 (KA) Với cấp điện áp 220 KV có : Icb = 0, 402 (KA) Ta chọn BI có các thông số sau : Loại BI Uđm KV Dòng điện định mức (A) Cấp chính xác hay kí hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức với cấp chính xác (W) Bội số ổn định động Ilđđ kA Sơ cấp Thứ cấp 0,5 TFH-110M 110 1500 5 0,5 0,8 75 - TFH-220-3T 220 1200 1 0,5 50 - 108 Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn đinh ổn định nhiệt vì có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000 (A). Kiểm tra ổn định động : .Kldd.IđmSC ixk. Loại BI: TFH-110M có Kldd =75 ; IđmSC =1,5 KA Ta có : .Kldd.IđmSC =.75.1,5 = 159,1 > ixk = 33,1878(KA) Thoả mãn điều kiện ổn định động. Loại BI TFH-220-3T có Ilđđ =108 kA > ixk = 17,6251(kA). Thoả mãn điều kiện ổn định đông . Hai loại máy biến dòng chọn cho cấp điện áp cho cấp điện áp trung và cao áp đều thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động . SƠ ĐỒ DỤNG CỤ ĐO VÀO BU VA BI Chọn cáp và kháng điện đường dây Chọn cáp cho phụ tải địa phương . Phụ tải địa phương bao gồm 6 đường dây kép 4 MW 1,5 Km .Tiết diện của cáp đựoc chọn theo điều kiện mật độ kinh tế của dòng điện Jkt được xác định theo biểu thức Skt = mm2 Ibt : dòng điện làm việc bình thường Jkt : mật độ dòng điện kinh tế . Ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại : Tmax =365..(16,8.7 + 24.7 + 21,6.6 + 19,2.4) = 7482,5 > 5000 h Ta có Jkt= 1,2 A/ mm2 Dòng làm việc bình thường của cáp kép : Ibt = = 126,40 (A) Tiết diện kinh tế : Skt = = = 105,34 mm2. Vậy ta chọn cáp có S = 150 mm2 ; Icp = 275 (A) Kiểm tra điều kiện phát nóng của cáp Khi làm việc bình thường (phát nóng lâu dài) Cần thoả mãn điều kiện : I’cp Ibt I’cp = k1.k2.Icp k1 : hệ số điều chỉnh theo môi trường đặt cáp . k2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song. Với cấp 10 KV : khoảng cách giữa hai cáp đặt song song là 100 (mm). + Nhiệt độ phát nóng cho phép là : cp = 60 0C. + Nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp : 0 = 25 0C + Nhiệt độ tính toán tiêu chuẩn : ođm =15 0C. k1 = k2 = 0,9 đối với cáp kép Khi cáp làm việc trong tình trang cưỡng bức Theo quy trình thiết bị điện các cáp có cách điện 0giấy tẩm dầu điện áp không quá 10 KV , trong điều kiện làm việc bình thường dòng điện qua chúng không vượt quá 80% dòng điện cho phép (đã hiệu chỉnh ) . Khi sự cố có thể cho phép quá tải 30 % trong thời gian không quá 5 ngày đêm . + Điều kiện kiểm tra : 1,3. k1.k2.Icp ³ Icb Dòng làm việc cưỡng bức qua cáp khi cáp đứt một sợi Icb = 2.Ibt = 2.126,40 = 252,81 A - Vậy ta có : 1,3. k1.k2.Icp =1,3. 0,88. 0,9. 275 = 283,14 > Icb = 252,81 (A). Cáp đã cho thoả mãn đièu kiện phát nóng . Chọn kháng điện. a. Cấp điện áp định mức của kháng : Uđm K = Ulưới = 10 KV. B, Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất qua kháng . Dòng cưỡng bức được chọn theo kháng có phụ tải lớn nhất: Icb = Þ Icb = = 1,52 (kA) Chọn kháng điện kép Loại kháng Uđm kV Iđm A XKđm Ω DP1pha k W Iđđ kA Inh kA PbAC–10 – 2*2000-8 10 2000 0,5 21,8 41,5 33 *)Xác định XK % . Điện kháng của đường dây dùng cho phụ tải địa phương được chọn sao cho đảm bảo hạn chế dòng ngắn mạch nhỏ hơn hay dòng cắt định mức của máy cắt và đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn . Để thiết bị phân phhối đỡ cồng kềnh thường dùng một kháng cho một số đường dây . Trong điều kiện làm việc bình thường dòng qua kháng chính là dòng qua phụ tải , do đó tổn thất điện áp trên không lớn . Vì vậy mà điện kháng phải chọn không quá 8% với kháng đơn và không quá 16% với kháng kép . *)Sơ đồ thay thế Chọn Scb = 100 MVA và ngắn mạch tại N4 có IN4 = 81,94 kA. Icba = = 5,5 kA Điện kháng của hệ thống tính dến điểm ngắn mạch N4 : XHT = = 0,067 XHT Điện kháng của cáp 1 là : N4 XK XC2 N5 XC1 = 0,109 Dòng ổn định của cáp S1 : XC1 InhS1 = A = 16,135kA Dòng điện ổn định của cáp S2 : InhS2 = = 9961,17A = 9,96 kA N6 Điện kháng tổng tính đến điểm N6 : Xå = = 0,552 - Ta cã : Xå = XHT + XK + XC1 - Điện kháng của kháng điện sẽ là : XK = Xå – XHT - XC1 = 0,552 – 0,067 – 0,109 = 0,376 Þ XK% = Xk. .100 = 0,376 .100 = 13,67 % Ta chọn loại kháng : PbA-10-2000-8 : UđmK =10 (KV) : IđmK = 2000 (A) : XK% = 16 %. Dòng điện ổn định động 41,5 (KA) Tổn thất định mức 1 pha : 12,6 (KW) . Tính toán kiểm tra kháng đã chọn : Tính toán kiểm tr lại kháng đã chọn tại điẻm ngắn mạch N5 : XK = XK%.0,16. 0,44. Dòng điện ngắn mạch tại N5 I’’N5 = 10,85 (KA) ICđm = 20 (KA) ; InhS1 = 16,135 (KA) Thoả mãn điều kiện I’’N5 £ (ICđm ; Inh S1 ) Kiểm tra lại kháng đã chọn tại điểm N6 : XK = XK%.0,16. 0,44 Dòng điện ngắn mạch ở điểm N6: I’’N6 = 8,93 (KA) ICđm = 20 (KA) ; InhS2 = 9,96 (KA). Thoả mãn điều kiện I’’N6 £ (ICđm ; Inh S2 ) ổn định động của kháng điện:Dòng điện ổn định động 41,5 KA Kiểm tra ổn định động : ixk = kxk..IN6 = 1,8..9,96 = 25,354 (KA) < 41,5 (KA). Þ Thoả mãn Chọn chống sét van. Chống sét van là thiết bị được ghép song song với thiết bị điện đẻ bảo vệ chóng quá điện áp khí quyển . Khi xuất hiện quá điện áp , nó sẽ phóng điện trước làm giảm trị số quá điện áp đặt trên cách điện của thiết bị và khi hết quá điện áp sẽ tự động dập hồ quang xoay chiều , phục hồi trạng thái làm việc bình thường . Chọn chống sét van cho thanh ghóp . Trên các thanh ghóp 220 KV và 110 KV đặt các chống sét van với nhiệm vụ quan trọng là chống điện áp truyền từ đường dây vào trạm . Các chống sát van này được chonh theo điện áp định mức của trạm . Trên thanh ghóp 110 KV ta chọn chống sét van loại PBC-110 cóUđm =110 KV đặt trên cả ba pha . Chọn chống sét van cho máy biến áp Chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu . Các máy biến áp tự ngẫu do có sự liên hệ về điện giữa cao và trung nên sóng điện áp có thể truyền từ cao áp sang trung áp hoặc ngược lai . Vì vậy ở các đầu ra cao áp và trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt các chống sét van . Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC -220 có Uđm = 220 KV đặt cả ba pha . Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm =110 KV , đặt cả ba pha. Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây . Mặc dù trên thanh ghóp 220 KV có đặt các chống sét van nhưng đôi khi có những đường sắt có biên độ lớn truyền vào trạm , các chống sát van ở đây có phóng điện . Điện áp dư còn lại truyền tới cuộn dây của máy biến áp vẫn rất lớn có thể phá hỏng cách điện của cuộn dây , đặc biệt là phần cách điện ơt gần trung tính nếu trung tính cách điện . Vì vậy tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây cần bổ trí một chống sét van . Tuy nhiên do điện cảm của cuộn dây máy biến áp biên độ đường sét khi tới điểm trung tính sẽ giảm một phần , do đó chống sét van đặt ở trung tính được chọn có điện áp định mức giảm một cấp . Ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm =110 KV CHƯƠNG VI SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VẠ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG . Sơ đồ nối điện tự dùng . Điện tự dùng là một phần điện năng không lớn nhưng lại giữ một phần quan trọng trong quá trình vận hành nhà máy điện , nó đảm bảo hoạt động của nhà máy : như chuẩn bị nhiên liệu , vận chuyển nhiên liệu , bơm nước tuwnf hoàn , quạt gió , thắp sáng , điều khiển , tín hiệu và liên lạc … Điện tự dùng trong nhà máy nhiệt điện cơ bản có thể chia làm hai phần : Một phần cung cấp cho các máy công tác đảm bảo sự làm việc của lò và tua bin các tổ máy . Phần kia cung cấp cho các máy công tác phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò hơi và tua bin nhưng lại cần thiết cho sự làm việc của nhà máy . Ta chọn sơ đồ tự dùng theo nguyên tắc kinh tế và đảm bảo cung cấp điện liên tục , đối với nhà máy điện thiết kế dùng hai cấp điện áp tự dùng 6 KV và 0,4 KV . Chọn máy biến áp tự dùng . Chọn máy biến áp tự dùng cấp I . Các máy này có nhiệm vụ nhận điện từ thanh cái 10,5 kV cung cấp cho phụ tải tự dùng cấp điện áp 6 KV còn lại cung cấp cho phụ tải điện cấp điện áp 380/220KV. Công suất của máy biến áp công tác bậc một có thể xác định như sau: SBđm ³ +åS2.K2 - Trong đó : + åP1 : Tổng công suất tính toán của các máy công tác tới động cơ 6 KV nối vào phân đoạn xét .(KW) + åS2 : Tổng công suất định mức của máy biến áp bậc hai nối vào phân đoạn xét + K1 : hệ số đồng thời có tính đến sự không đầy tải của các máy công tác của động cơ 6 KV. + h1 vµ cosj1 : hiệu suất và hệ số công suất của động cơ 6 KV. Tỷ số : thường lấy bằng 0,9. Hệ số đồng thời K2 cũng lấy gần đúng bằng 0,9. Nên ta có : SBđm ³ (åP1 + åS2).0,9 Trong phạm vi thiết kế ta chọn công suất của máy biến áp tự dùng cấp I theo công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy : Stdmax = 29,65MVA Vậy công suất máy biến áp tự dùng cấp I là : SđmB ³ .Stdmax Þ SđmB ³ .29,65= 5,93 MVA. Tra bảng chọn loại máy biến áp TMHC-6300/10,5 có các thông số sau : Loại SđmB (KVA) Điện áp (KV) Tổn thất (KW) UN% Io% Cuộn cao Cuộn hạ D Po D PN TMHC 6300 10,5 6,3 8,0 46,5 8,0 0,9 Máy biến áp dự trữ : được chọn phù hợp với mực đích của chúng : máy biến áp dự trữ chỉ phục vụ thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa . Công suất máy biến áp dự trữ : Sđmdt ³ 1,5..Stdmax = 1,5. .29,65= 8,895 MVA. Þ Chọn máy biến áp : TДHC-10000/10,5 : Chọn máy biến áp tự dùng cấp II. Các máy biến áp tự dùng cấp hai để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V và chiều sáng . Công suất của các loại phụ tải này thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường đựơc chọn loại máy có công suất từ 630-1000 KVA . Loại lớn hơn thường do giá thành lớn và dòng ngắn mạch phía 380 (V) lớn. Công suất của máy biến áp tự dùng cấp hai được lựa chọn như sau : SđmB 2 ³ ( 10 ¸ 20 )%. .Stdmax = ( 10 ¸ 20 )%.SđmB1 SđmB 2 ³ 10%. SđmB1 = 0,1.5,93 = 0,593 MVA Þ 593 KVA. Vậy ta chọn loại máy TC3-630/10 có các thông số sau : Loại MBA SđmB (KVA) Điện áp (KV) Tổn thất (KW) UN% Io% cuén cao cuén h¹ D Po D PN TC3 -630/10 630 6,3 0,4 2 7,3 5,5 1,5 Chọn máy cắt Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng Chọn máy cắt tương tự như với máy cắt của cấp điện áp 10 KV đã lựa chọn trong chương trên . Chọn loại máy cắt 8BK41-12 . Cấp điện áp (KV) Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Icb (KA) IN (KA) Ixk (KA) Uđm (KV) Iđm (KA) Icắtt m (KA) Ildđ (KA) 10 4,55 36,04 91,74 8BK41 12 12,5 80 225 Máy cắt hạ áp tự dùng. Để chọn mát cắt điện trong trường hợp này ta tính dòng ngắn mạch tại thanh ghóp phân đoạn 6 ( KV) điểm N7 để chọn máy cắt : Scb =100 MVA ; Ucb = 10,5 kV. Điện kháng hệ thống : XHT = = 0,153 Điện kháng của máy biến áp tự dùng cấp I : XB! = = 1,27 Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch : N7 XB1 EHT XHT N4 Xå = 0,153+ 1,27 =1,423 Dòng điện ngắn mạch tại N7: I’’N7 = = 6,44 (KA) Dòng điện xung kích tại N7 : ixk = kxk..I’’N7 = 1,8..6,44 = 16,394 (KA) Dòng điện làm việc cưỡng bức : Icb = = 0,577 kA Căn cứ vào các điều kiện chọn máy biến áp và các giá trị dòng ngắn mạch , dòng xung kích , dòng cưỡng bức vừa tính được ta chọn máy cắt đặt trong nhà loại máy cắt ít dầu có các thông số sau: Loại MC Uđm (KV) Iđm (A) Icđm (KA) iIdd (KA) inh/tnh (kA/s) BMÕ-10-1000-20 10 1000 20 64 20/8 Sơ đồ nối điện tự dùng :