Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi

T1 + XF1 = 0,088 + 0,147 = 0,235 X6 = X = 0,082 BiÕn ®æi sao (X1 ; X2 ; X5 ) thµnh tam gi¸c thiÕu (X7 ; X8 ) X7 = X2 + X5 + X8 = X1 + X2 + HT F1 N3 F2,4 X9 = X3 // X4 = X10 = X7 // X9 = HT N3 F1,2,4 BiÕn ®æi sao (X6 ; X8 ; X10 ) thµnh tam gi¸c thiÕu (X11 ; X12 ) X11 = X6 + X8 + X12 = X6 + X10 + HT F1,2,4 N3 Ta cã s¬ ®å tèi gi¶n nh­ sau: *TÝnh to¸n dßng ng¾n m¹ch: -Nh¸nh hÖ thèng: §iÖn kh¸ng tÝnh to¸n d¹ng t­¬ng ®èi ®Þnh møc: Ta thÊy X >3 do ®ã cã thÓ coi lµ hÖ thèng lµ nguån c«ng suÊt v« cïng lín nªn dßng ®iÖn hÇu nh­ kh«ng ®æi trong suèt qóa tr×nh ng¾n m¹ch. I -Nh¸nh nhµ m¸y: §iÖn kh¸ng tÝnh to¸n d¹ng t­¬ng ®èi ®Þnh møc. X = 0,885 Tra ®å thÞ hÖ ®­êng cong tÝnh to¸n ta ®­îc: I = 1,13 I = 1,03 I = 1 I = 1,25 Gi¸ trÞ dßng ng¾n m¹ch nh¸nh nhµ m¸y. I I I I Dßng ng¾n m¹ch tæng t¹i ®iÓm ng¾n m¹ch N3: I I I I Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch xung kÝch t¹i ®iÓm ng¾n m¹ch N3: i = 3.3.4.b. §iÓm ng¾n m¹ch N. Nguån cung cÊp chØ lµ m¸y ph¸t 3. F3 N Ta cã s¬ ®å thay thÕ nh­ sau: §iÖn kh¸ng tÝnh to¸n: X = 0,189 Tra ®å thÞ ®­êng cong tÝnh to¸n ta ®­îc: I = 5,3 I = 4,1 I = 3,55 I = 2,55 Dßng ng¾n m¹ch t¹i ®iÓm ng¾n m¹ch N lµ: I I I I Dßng ng¾n m¹ch xung kÝch t¹i N: i = 3.3.5.b. §iÓm ng¾n m¹ch N4. Dßng ng¾n m¹ch t¹i N4 ®­îc tÝnh nh­ sau: I = 42,092 + 37,714 = 79,806 (kA) I = 39,957+ 29,175 = 69,577 (kA) I = 39,316 + 25,261 = 64,577(kA) I = 43,586 + 18,145 = 61,731 (kA) Dßng xung kÝch. I Nh­ vËy ®èi víi ph­¬ng ¸n II ta cã b¶ng sè liÖu dßng ng¾n m¹ch nh­ sau: §iÓm ng¾n m¹ch I(kA) I(kA) i(kA) N1 6,727 5,818 17,124 N2 12,720 10,251 32,380 N3 42,092 43,586 107,159 N 37,714 18,145 101,871 N4 79,806 61,731 203,153 Ch­¬ng IV TÝnh to¸n kinh tÕ kü thuËt- chän ph­¬ng ¸n tèi ­u. Trong thùc tÕ kh«ng cã mét ph­¬ng ¸n nµo tuyÖt ®èi hoµn h¶o so víi c¸c ph­¬ng ¸n kh¸c. Mét ph­¬ng ¸n cã vèn ®Çu t­ lín, ®¶m b¶o th× th­êng chi phÝ vËn hµnh hµng n¨m vÒ b¶o qu¶n söa ch÷a sÏ nhá. Ng­îc l¹i mét ph­¬ng ¸n vèn ®Çu t­ Ýt th× chi phÝ vËn hµnh hµng n¨m sÏ lín vµ x¸c xuÊt sù cè còng sÏ cao. Nh­ vËy vÒ mÆt kinh tÕ vµ kü thuËt cña mçi ph­¬ng ¸n cã sù m©u thuÉn víi nhau. NhiÖm vô cña ng­êi thiÕt kÕ ph¶i gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ®ã tøc lµ ph©n phèi hµi hoµ c¸c mÆt m©u thuÉn ®Ó x¸c ®Þnh mét ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ ®¶m b¶o c¸c ®iÒu kiÖn vÒ kü thuËt vµ chØ tiªu kinh tÕ . Tr­íc hÕt ta ph¶i biÕt vèn ®Çu t­ vµo c¸c thiÕt bÞ ph©n phèi trong nhµ m¸y. Chi phÝ nµy phô thuéc chñ yÕu vµo vèn ®Çu t­, m¸y ph¸t ®iÖn, m¸y biÕn ¸p vµ c¸c m¹ch cña thiÕt bÞ ph©n phèi. Nh­ng vèn ®Çu t­ vµo c¸c m¹ch ph©n phèi phô thuéc chñ yÕu vµo c¸c m¸y c¾t, cßn vèn ®Çu t­ vµo m¸y ph¸t ®iÖn ë c¸c ph­¬ng ¸n lµ gièng nhau. V× vËy 1 c¸ch gÇn ®óng cã thÓ chØ tÝnh vèn ®Çu t­ m¸y biÕn ¸p vµ m¸y c¾t ë c¸c m¹ch ph©n phèi. V× vËy ta cÇn ph¶i chän m¸y c¾t cho c¸c m¹ch ph©n phèi. 4.1. Chän m¸y c¾t cho c¸c m¹ch. M¸y c¾t ®­îc chän theo c¸c ®iÒu kiÖn sau: - §iÖn ¸p ®Þnh møc: §iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¸y c¾t ph¶i phï hîp víi ®iÖn ¸p cña l­íi. - Dßng ®iÖn ®Þnh møc: dßng ®iÖn ®Þnh møc cña m¸y c¾t ph¶i lín h¬n hoÆc b»ng dßng ®iÖn lµm viÖc c­ìng bøc cña m¹ch. - C¸c m¸y c¾t ®­îc chän ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn vÒ æn ®Þnh ®éng, æn ®Þnh nhiÖt vµ ®iÒu kiÖn c¾t. Chän m¸y c¾t cho c¸c ph­¬ng ¸n. Dùa vµo cÊp ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn lµm viÖc c­ìng bøc cña c¸c m¹ch ta tiÕn hµnh chän m¸y c¾t cho c¸c m¹ch. §Ó thuËn tiÖn cho l¾p ®Æt, vËn hµnh, söa ch÷a, ta chän mét lo¹i m¸y c¾t cho c¸c m¹ch cïng ®iÖn ¸p. C¸c m¹ch c¾t ®­îc chän theo c¸c ®iÒu kiÖn sau: §iÖn ¸p: U®mMC ³ U®m m¹ng Dßng ®iÖn: I®mMC ³ Ilvcb æn ®Þnh nhiÖt: I³ ixk §iÒu kiÖn c¾t: Ic®m ³ I’’ Tõ c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n theo ®iÒu kiÖn trªn ta cã c¸c th«ng sè kü thuËt ë b¶ng 4-1 sau: B¶ng 4-1 Ph­¬ng ¸n CÊp ®iÖn ¸p (kV) Th«ng sè tÝnh to¸n Lo¹i m¸y c¾t (h·ng Simem) SF6 Th«ng sè m¸y c¾t Ilvcb (kA) I’’ (kA) ixk (kA) U®m (kV) I®m (kA) I c¾t (kA) ildd (kA) I 220 0,514 6,208 15,803 3AQ1 245 4 40 100 110 0,713 13,571 34,546 3AQ1- FG 123 31,5 31,5 80 10,5 7,472 45,959 100,716 HGF - 3 12 12,5 80 225 II 220 0,418 6,727 17,124 3AQ1 245 4 40 100 110 0,713 12,720 332,380 3AQ1- FG 123 31,5 31,5 80 10,5 7,472 43,586 107,159 HGF - 3 12 12,5 80 225 4.2. Lùa chän s¬ ®å thiÕt bÞ ph©n phèi: 4.2.1. S¬ ®å thiÕt bÞ ph©n phèi cña ph­¬ng ¸n I : (H×nh 4-1) ë cÊp ®iÖn ¸p 220 kV nhµ m¸y nèi víi hÖ thèng b»ng mét lé ®­êng d©y kÐp dµi 120 km; mét ®­êng d©y kÐp, mét ®­êng d©y ®¬n nèi víi phô t¶i 220kV. Sè m¹ch kh«ng Ýt nªn ta dïng hÖ thèng hai thanh gãp cã m¸y c¾t liªn l¹c gi÷a hai thanh gãp. *¦u ®iÓm: Vèn ®Çu t­ Ýt, s¬ ®å ®¬n gi¶n dÔ vËn hµnh. *Nh­îc ®iÓm: Khi söa ch÷a m¸y c¾t ë m¹ch nµo th× ë m¹ch ®ã mÊt ®iÖn trong thêi gian thao t¸c. 220kV 110kV T4 AT1 AT2 T3 F3 ~ F2 F4 ~ ~ F1 ~ HÖ thèng §­êng d©y kÐp §­êng d©y ®¬n §­êng d©y kÐp §­êng d©y ®¬n H×nh 4- 1 4.2.2. S¬ ®å thiÕt bÞ ph©n phèi cña ph­¬ng ¸n II :(H×nh 4 -2) ë ph­¬ng ¸n nµy ta còng dïng s¬ ®å hÖ thèng hai thanh gãp cã m¸y c¾t liªn l¹c. * ¦u ®iÓm: Vèn ®Çu t­ nhá, s¬ ®å ®¬n gi¶n. * Nh­îc ®iÓm: Khi söa ch÷a m¸y c¾t ë m¹ch nµo th× m¹ch ®ã mÊt ®iÖn trong thêi gian thao t¸c. HÖ thèng §­êng d©y ®¬n §­êng d©y ®¬n §­êng d©y kÐp 220kV 110kV AT3 T4 F4 ~ F3 ~ AT2 T1 F1 ~ §­êng d©y kÐp ~ F2 H×nh 4-2 4.3 TÝnh to¸n kinh tÕ - kü thuËt , chän ph­¬ng ¸n tèi ­u. 4.3.1. C¸c chØ tiªu kinh tÕ cña ph­¬ng ¸n I . 4.3.1.a. Vèn ®Çu t­ cho m¸y biÕn ¸p. Vèn ®Çu t­ cho c¸c m¸y biÕn ¸p ®­îc tÝnh trong b¶ng 4-2 sau: B¶ng 4-2 Lo¹i m¸y biÕn ¸p Sè l­îng m¸y §¬n gi¸ vËt t­ (103. USD/m¸y) Kt Thµnh tiÒn (103.USD) ATДЦΗ – 250 02 1500 1,3 3900 TДЦ125/121 02 650 1,3 1690 - Tæng vèn ®Çu t­ cho m¸y biÕn ¸p : VT(1) = (3900 + 1960). 103 = 5590.103 USD = 83,85.109®. 4.3.1.b. Vèn ®Çu t­ cho thiÕt bÞ ph©n phèi. Vèn ®Çu t­ cho thiÕt bÞ ph©n phèi theo tõng cÊp ®­îc tÝnh ë b¶ng 4-3 sau: B¶ng 4-3 CÊp ®iÖn ¸p (kV) KiÓu m¸y c¾t Sè l­îng m¸y §¬n gi¸ (103. USD/ m¸y) Thµnh tiÒn (103.USD) 220 3AQ1 - 242 08 90 720 110 3AQ1- FG 10 60 600 10,5 8FG10 02 30 60 -Tæng vèn ®Çu t­ cho thiÕt bÞ ph©n phèi: VTBPP(1) = (720 + 600 + 60). 103 = 1380. 103 USD = 20,700.109®. - VËy tæng vèn ®Çu t­ cho ph­¬ng ¸n I lµ: VI = VT (1) + VTBPP(1) = (83,850 + 20,700). 109 = 104,550.109®. 4.3.1.c. TÝnh chi phÝ vËn hµnh hµng n¨m cña ph­¬ng ¸n I. Chi phÝ do tæn thÊt ®iÖn n¨ng. (Pt) Pt = b. DA Víi: b = 500®/kwh DA = 13071,375 MWh. VËy: Pt =500. 13071,375.103 =6,536 .109 ® - KhÊu hao vËn hµnh hµng n¨m vµ söa ch÷a lín (Pk) Víi: a = 8,4 - VËy chi phÝ vËn hµnh ph­¬ng ¸n I lµ: PI = Pt + Pk = (6,536 + 8,782 ).109 = 15,318.109® 4.3.2. C¸c chØ tiªu kinh tÕ cña ph­¬ng ¸n II 4.3.2.a Vèn ®Çu t­ cho c¸c m¸y biÕn ¸p: Vèn ®Çu t­ cho c¸c m¸y biÕn ¸p ®­îc tÝnh trong b¶ng 4 - 4 B¶ng 4-4 Lo¹i m¸y biÕn ¸p Sè l­îng m¸y §¬n gi¸ (103. USD/ m¸y) KT Thµnh tiÒn (103.USD) ATДЦΗ - 250 02 1500 1,3 3900 TДЦ 125/121 01 650 1,3 845 TДЦ 125/242 01 820 1,3 1066 - Tæng vèn ®Çu t­ cho m¸y biÕn ¸p: VT(II) = (3900 + 845 + 1066).103 = 5811.103 USD) = 87,165.109® 4.3.2.b. Vèn ®Çu t­ cho thiÕt bÞ ph©n phèi Vèn ®Çu t­ cho thiÕt bÞ ph©n phèi theo tõng cÊp ®iÖn ¸p ®­îc tÝnh ë b¶ng 4-5: B¶ng 4-5 CÊp ®iÖn ¸p (kV) KiÓu m¸y c¾t Sè l­îng m¸y §¬n gi¸ (103. USD/ m¸y) Thµnh tiÒn (103.USD) 220 3AQ1 - 242 09 90 810 110 3AQ1- FG 08 60 540 10,5 8FG10 02 30 60 - Tæng vèn ®Çu t­ thiÕt bÞ ph©n phèi. VTBPP(II) = (810+540+60).103 = 1410.103(USD) = 21,151.109® -VËy tæng vèn ®Çu t­ cho ph­¬ng ¸n II lµ: VII = VT(II)+VTBPP(II) = (87,165+21,151).109 = 108,316.109® 4.3.2.c. TÝnh chi phÝ vËn hµnh hµnh n¨m Chi phÝ do tæn thÊt ®iÖn n¨ng (PT): PT = ®/kWh MWh PT= 500.12171,437.103= 6,086.109® KhÊu hao vËn hµnh hµng n¨m vµ söa ch÷a lín Pk Pk = aVII 100 Víi: a = 8,4 Pk = 8,4.108,316.109 100 = 9,099.109® VËy chi phÝ vËn hµnh hµng n¨m cña ph­¬ng ¸n II lµ: PII = Pk + Pt =(6,086+9,099).109 =15,185.109 ® 4.4. So s¸nh chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt vµ chän ph­¬ng ¸n tèi ­u. Tõ c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c chØ tiªu kinh tÕ cho 2 ph­¬ng ¸n, ta cã b¶ng so s¸nh vÒ mÆt kinh tÕ gi÷a 2 ph­¬ng ¸n: Ph­¬ng ¸n Vèn ®Çu t­ (109 ®) PhÝ tæn vËn hµnh hµng n¨m(109 ®) I 104,550 15,318 II 108,316 15,185 Ta thÊy 2 ph­¬ng ¸n cã vèn ®Çu t­ vµ phÝ tæn vËn hµnh hµng n¨m ®­îc coi lµ t­¬ng ®­¬ng nhau v× chóng chªnh lÖch nhau kh«ng qu¸ 5%. VËy lùa chän ph­¬ng ¸n tèi ­u ph¶i dùa trªn c¬ së ph©n tÝch kü thuËt. Trong thiÕt kÕ nµy nhu cÇu phô t¶i phÝa trung lµ kh¸ lín (STmax =186,047 MVA) mµ c«ng suÊt cña mét m¸y ph¸t lµ 129,412 MVA.VËy sö dông 2 bé m¸y ph¸t- m¸y biÕn ¸p 2 cuén d©y bªn trung lµ hîp lý h¬n . VËy ph­¬ng ¸n I ®­îc chän lµm ph­¬ng ¸n tèi ­u vµ ®Ó tÝnh to¸n tiÕp phÇn sau. Ch­¬ng V Chän khÝ cô ®iÖn vµ d©y dÉn. 5.1. Chän thanh dÉn cøng ®Çu cùc m¸y ph¸t. Trong nhµ m¸y ®iÖn thanh dÉn cøng th­êng ®­îc dïng ®Ó nèi tõ ®Çu cùc m¸y ph¸t lªn m¸y biÕn ¸p, ®o¹n tõ thiÕt bÞ ph©n phèi cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®Õn m¸y biÕn ¸p tù dïng... tuú theo dßng phô t¶i mµ thanh dÉn cøng cã cÊu t¹o kh¸c nhau. Khi dßng nhá th× th­êng dïng thanh cøng h×nh ch÷ nhËt. Khi dßng ®iÖn lín th× dïng 2 hay 3 thanh dÉn cøng ghÐp l¹i trªn 1 pha. §èi víi dßng ®iÖn lín h¬n 3000A th× dïng thanh dÉn cøng h×nh lßng m¸ng ®Ó gi¶m hiÖu øng mÆt ngoµi. HiÖu øng gÇn vµ t¨ng kh¶ n¨ng lµm m¸t cña chóng. Khi dßng lín h¬n n÷a th× dßng thanh dÉn h×nh èng lµ hîp lý. Thanh dÉn cøng ®­îc dïng ë cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t (10,5 kV). ChiÒu dµi kh«ng lín cho nªn nã ®­îc chän theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng l©u dµi cho phÐp tøc lµ: Khc . Icp ³ Ilvcb Icp ³ Trong ®ã: Ilvcb: Dßng ®iÖn lµm viÖc c­ìng bøc tÝnh to¸n ë cÊp ®iÖn ¸p ®ang xÐt, ë ®©y lµ cÊp ®iÖn ¸p 10,5 (kV). Ilvcb = 7,470 (kA) Icp : Dßng lµm viÖc cho phÐp cña thanh dÉn sÏ chän. Khc : HÖ sè hiÖu chØnh theo nhiÖt ®é m«i tr­êng xung quanh (q0) Khi nã kh¸c víi nhiÖt ®é tÝnh to¸n ®Þnh møc qui chuÈn (q0®m ) ë ®©y qcp lµ nhiÖt ®é l©u dµi cho phÐp cña thanh dÉn. 5.1.a. Chän lo¹i vµ tiÕt diÖn thanh dÉn. Dßng lµm viÖc cña thanh dÉn lín nªn ta chän thanh dÉn b»ng ®ång cã tiÕt diÖn h×nh lßng m¸ng cã: q0®m = 250c vµ qcp = 700c. Gi¶ thiÕt: q0 = 420c. Ta cã: Khc = = VËy: Icp ³ = 9,470(kA) Tõ ®iÒu kiÖn trªn ta chän thanh dÉn b»ng ®ång cã tiÕt diÖn h×nh m¸ng quÐt s¬n nh­ h×nh 5-1 vµ cã c¸c th«ng sè: h= 200 mm; b = 90 mm ; c = 10 mm ; r = 14 TiÕt diÖn mçi cùc: F = 3435 mm2. Wx –x = 193 cm3 ; Wy – y = 40 cm3 ; Wyo – yo = 422 cm3 ; Jx-x = 1930 cm4 ; Jy – y = 254cm4 ; Jyo – yo = 4220cm4 Dßng ®iÖn cho phÐp: Icp =9,9 (kA) x b h y y y y0 yo c h y r x 5.1.b. KiÓm tra æn ®Þnh nhiÖt: Thanh dÉn ta chän kh«ng cÇn kiÓm tra æn ®Þnh nhiÖt v× Icp = 9,9 (kA) >1 (kA). 5.1.c. KiÓm tra æn ®Þnh ®éng: LÊy kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c pha lµ: a = 60 cm; kho¶ng c¸ch gi÷a 2 sø ®ì lµ: l = 120cm. Lùc t¸c dông lªn mét nhÞp thanh dÉn lµ: Ftt = 1,76.10-8 . Trong ®ã ixk lµ dßng ®iÖn xung kÝch cña ng¾n m¹ch 3 pha. ixk = 111,558 (kA)= 111558 (A) VËy: Ftt = 1,76.10-8. . 1115582 = 438,071 (kG) M«men t¸c dông lªn mét nhÞp thanh dÉn lµ: M = øng suÊt uèn t¸c dông xuÊt hiÖn trªn tiÕt diÖn d©y dÉn d1 = X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch L1 gi÷a c¸c miÕng ®Öm. L1 = Trong ®ã: dcpCu :øng suÊt chÞu uèn cho phÐp cña ®ång dcpCu = 1400kG/cm2. f: Lùc ®iÖn ®éng trong cïng mét pha trªn mét ®¬n vÞ dµi cm. mét c¸ch gÇn ®óng cã thÓ xem f lµ lùc ®éng ®iÖn gi÷a hai thanh dÉn c¸ch nhau h/2 vµ dßng trªn mçi thanh lµ 0,5 ixk. Do ®ã f cã thÓ x¸c ®Þnh nh­ sau: f = 1,76.10-8 . f = 1,76.10-8 . VËy: L1 = So s¸nh gi÷a L1 = 349,554 cm vµ L = 120 cm ®· chän ta thÊy r»ng gi÷a 2 thanh dÉn trªn cïng mét pha chØ cÇn ®Æt mét miÕng ®Öm t¹i hai ®Çu sø vÉn ®¶m b¶o æn ®Þnh ®éng. XÐt sù dao ®éng tiªng cña thanh dÉn. TÇn sè riªng cña thanh dÉn x¸c ®Þnh theo c«ng thøc. fr = Trong ®ã: L: §é dµi thanh dÉn gi÷a 2 sø, L = 120 cm. E : M«men ®µn håi cña vËt liÖu thanh dÉn, ECu = 1,1.106 kG/cm2. Jyo – yo : Momen qu¸n tÝnh ®èi víi y0 – y0 . Jyo – yo = 4220 cm4. S : tiÕt kiÖm ngang cña thanh dÉn, S = 2.F. mm2 Ã:Khèi l­îng riªng cña vËt liÖu thanh dÉn. ÃCu = 8,93 g/cm3 Do ®ã ta cã: fr = Gi¸ trÞ nµy n»m ngoµi kho¶ng tÇn sè céng h­ëng = (45 ¸ 55) Hz vµ 2=(90 ¸ 110) Hz. V× vËy thanh dÉn ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn æn ®Þnh ®éng khi xÐt ®Õn dao ®éng thanh dÉn. 5.1.d. Chän sø ®ì cho thanh dÉn cøng: H H' h H×nh 5-2 Sø ®ì thanh dÉn ®­îc chän cÇn tho¶ m·n ®iÒu kiÖn vÒ æn ®Þnh ®éng. F Trong ®ã: Ftt : Lùc ®éng ®iÖn t¸c dông lªn thanh dÉn khi ng¾n m¹ch 3 pha. F: Lùc ®éng ®iÖn ®Æt lªn ®Çu sø khi ng¾n m¹ch. Fph : Lùc ph¸ ho¹i cho phÐp cña sø. Fcp : Lùc cho phÐp t¸c ®éng lªn ®Çu sø. H : chiÒu cao cña sø. H’ ChiÒu cao tõ ®¸y sø ®Õn träng t©m thiÕt diÖn thanh dÉn. H’ = H + Theo tÝnh to¸n ë phÇn 5-1 th× ftt = 438,071 (kG) Víi sø trong nhµ ta chän lo¹i cã ký hiÖu: Of10 – 1250KBY3 cã c¸c th«ng sè: Us®m = 10 (kV) ; H = 225 mm ; Fph = 1250 (kG) Víi thanh dÉn h×nh m¸y ®· chän h = 200 mm. Ta tÝnh ®­îc: H’ = H + F Fcp = 0,6 . Fph = 0,6 . 1250 = 750 (kG) Nh­ vËy: F = 632,796 (kG) < Fcp = 750 (kG). Do ®ã sø ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn æn ®Þnh ®éng. 5.2. Chän thanh gãp mÒm phÝa ®iÖn ¸p cao vµ trung (220kV - 110 kV) Trong nhµ m¸y ®iÖn ®èi víi cÊp ®iÖn ¸p 35 kV trë lªn thanh dÉn mÒm ®­îc dïng lµm thanh gãp vµ thanh dÉn nèi c¸c m¸y biÕn ¸p chÝnh víi hÖ thèng thanh gãp. ChiÒu dµi thanh gãp còng nh­ kho¶ng c¸ch tõ m¸y biÕn ¸p ®Õn thanh gãp lµ kh«ng lín nªn d©y dÉn mÒm còng ®­îc chän theo dßng ®iÖn lµm viÖc dµi cho phÐp: Khc . Icp ³ Ilvcb Icp ³ (5-2) Trong ®ã: Ilvcb : Dßng lµm viÖc c­ìng bøc tÝnh to¸n ë cÊp ®iÖn ¸p ®ang xÐt. Icp : Dßng ®iÖn lµm viÖc cho phÐp cña d©y dÉn sÏ chän.(q0) Khc : HÖ sè hiÖu chØnh theo nhiÖt ®é m«i tr­êng xung quanh (q0) khi nã kh¸c víi nhiÖt ®é tÝnh to¸n ®Þnh møc qui chuÈn (q0®m) Ta cã: Khc = =0,789 qcp : NhiÖt ®é l©u dµi cho phÐp cña d©y dÉn. §èi víi nhµ m¸y thiÕt kÕ, c¸c d©y dÉn mÒm ë cÊp ®iÖn ¸p 220 (kV) vµ 110 (kV) ®­îc treo ngoµi trêi nªn kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c pha rÊt lín. Do ®ã kh«ng cÇn kiÓm tra æn ®Þnh ®éng ®èi víi c¸c d©y dÉn mÒm nµy. §ång thêi d©y dÉn ®­îc treo ngoµi trêi th× ®é æn ®Þnh nhiÖt t­¬ng ®èi lín nªn còng kh«ng cÇn kiÓm tra æn ®Þnh nhiÖt khi ng¾n m¹ch. Tuy nhiªn, ë cÊp ®iÖn ¸p cao (220kV vµ 110 kV) th× vÇng quang ®ì ph¸t sinh. TiÕt diÖn d©y dÉn cã ¶nh h­ëng ®Ðn ®iÒu kiÖn vÇng quang. V× vËy d©y dÉn mÒm ®­îc chän cÇn ph¶i kiÓm tra vÒ ®iÒu kiÖn vÇng quang. 5 .2.1. Chän thanh gãp cÊp ®iÖn ¸p 220 (kV) Ilvcb = 0,514 (kA) = 514A Khc = 0,789 (®· tÝnh ë môc 5-1) ë møc ®iÖn ¸p nµy, vÇng quang ®ì ph¸t sinh. §Ó ®¶m b¶o ®­îc ®iÖn ¸p tíi h¹n ph¸t sinh vÇng quang lín h¬n ®iÖn ¸p cña m¹ng. Ta cÇn dïng AC - 400/22 cã ®­êng kÝnh d = 26,6 mm. Dßng ®iÖn cho phÐp cu¶ d©y AC - 400/22 lµ 835(A) a) KiÓm tra ®iÒu kiÖn vÇng quang. §iÒu kiÖn vÇng quang: Uvq ³ U®m Víi Uvq ®iÖn ¸p tíi h¹n ®Ó ph¸t sinh vÇng quang ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Uvq = 84 .m.r.lg. Trong ®ã: m: HÖ sè cã xÐt ®Õn ®é xï x× cña bÒ mÆt d©y dÉn. m = 0,87( sö dông d©y vÆn xo¾n ) D : Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c pha cña d©y dÉn. D = 500 cm r : B¸n kÝnh cña d©y dÉn; r = VËy: Uvq = 84.m.r.lg.= 84.0,87.1,33.lg V× c¸c d©y dÉn n»m trong mÆt ph¼ng n»m ngang nªn. Uvq(pha gi÷a) = 0,96 . Uvq = 0,96. 250,292 = 240,082(kV) Uvq(pha c¹nh) = 0,94 . Uvq = 0,94. 250,292 = 235,274 (kV) NhËn thÊy: Uvq > U®m = 220 (kV). Do ®ã d©y dÉn AC 400/22 ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ph¸t sinh vÇng quang. b) KiÓm tra ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt. Theo kÕt qu¶ tÝnh ng¾n m¹ch trong ch­¬ng III. I = I= Xung l­îng nhiÖt thµnh phÇn chu kú: BNCK = Dti = ti - ti -1 = 0,2 - 0,1 = 0,1 BNCK = (35,669 . 0,1 + 32,062.0,1).106 = 6,773.106 (A2. Sec) - X¸c ®Þnh xung l­îng nhiÖt cña thµnh phÇn kh«ng chu kú. Ta tÝnh xung l­îng nhiÖt víi thêi gian tån t¹i cña ng¾n m¹ch lµ 0,2 Sec. BNKCK = I’’2 . Ta Ta = 0,05 Sec - h»ng sè thêi gian cña l­íi ®iÖn VËy: BNKCK = (6,208 .103)2 .0,05 = 1,927. 106 (A2. Sec) Tæng xung l­îng nhiÖt cña 2 thµnh phÇn. BN = BNCK + BNKCK = (6,773 + 1,927).106 = 8,700.106 (A2. Sec) D©y dÉn mÒm ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt khi: Smin = S chän Ta chän: C = 88 (A.Sec1/2/mm2) Smin = D©y dÉn ®· chän lµ d©y AC - 400/22 cã Schän = 394 (mm2) vËy d©y dÉn ®· chän ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt. 5.2.2. Chän thanh gãp cÊp ®iÖn ¸p 110 (kV) Dßng ®iÖn lµm viÖc c­ìng bøc lín nhÊt ë cÊp ®iÖn ¸p 110 (kV) Ilvcb = 713(A) Icp Ta chän AC -500/27 cã ®­êng kÝnh d = 29,4 (mm). D©y dÉn c¸c pha ®Æt trªn mÆt ph¼ng n»m ngang, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c pha lµ D = 300 (cm) Dßng cho phÐp cña d©y AC -500/27lµ 945 (A) Cã Schän lµ 481 (mm2) a) KiÓm tra ®iÒu kiÖn ph¸t sinh vÇng quang: §iÒu kiÖn ph¸t sinh vÇng quang: Uvq ³ U®m Víi Uvq: ®iÖn ¸p tíi h¹n ®Ó ph¸t sinh vÇng quang vµ ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: VËy Uvq = 84.m.r.lg. Trong ®ã: m: HÖ sè cã xÐt ®Õn ®é xï x× cña bÒ mÆt d©y dÉn. m = 0,87( sö dông d©y vÆn xo¾n ). r : B¸n kÝnh thùc tÕ cña mçi d©y ph©n nhá. r = Do ®ã: Uvq = 84.m.r.lg.= 84.0,87.1,47.lg Do c¸c d©y dÉn ë c¸c pha ®Æt trªn mÆt ph¼ng n»m ngang nªn ®iÖn ¸p tíi h¹n ®Ó ph¸t sinh vÇng quang gi÷a lµ lín nhÊt vµ b»ng: Uvq(pha gi÷a) = 0,96 . Uvq = 0,96. 248,136 = 238,210(kV) NhËn thÊy: Uvq (pha gi÷a) = 238,210(kV) > U®m = 110 (kV). Do ®ã d©y dÉn ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ph¸t sinh vÇng quang. b) KiÓm tra ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt: Theo kÕt qu¶ tÝnh ng¾n m¹ch trong ch­¬ng III. I= Itb2 = -Xung l­îng nhiÖt thµnh phÇn chu kú: BNCK = = (164,230 .0,1 + 136,703.0,1).106 = 30,093. 106(A2.Sec) - Xung l­îng nhiÖt cña thµnh phÇn kh«ng chu kú: Ta tÝnh xung l­îng nhiÖt víi thêi gian tån t¹i cña ng¾n m¹ch lµ 0,2 Sec. BNKCK = I’’2 . Ta Ta = 0,05 Sec - h»ng sè thêi gian cña l­íi ®iÖn VËy : BNKCK = (13,271 .103)2 .0,05 = 9,209. 106 (A2. Sec) Tæng xung l­îng nhiÖt cña 2 thµnh phÇn. BN = BNCK + BNKCK = (30,093+ 9,209).106 = 39,302.106 (A2. Sec) D©y dÉn mÒm ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt khi: Smin = S chän Ta chän: C = 88 (A.See1/2/mm2) Smin = D©y dÉn ®· chän lµ d©y AC - 500/27 cã Schän = 481 (mm2) > Smin =71,240mm2 VËy dÉn ®· chän ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt. 5.3. Chän m¸y c¾t ®iÖn. Dùa vµo cÊp ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn lµm viÖc c­ìng bøc cña c¸c m¹ch ta tiÕn hµnh chän m¸y c¾t cho c¸c m¹ch. §Ó thuËn tiÖn cho l¾p ®Æt, vËn hµnh, söa ch÷a, ta chän mét lo¹i m¸y c¾t cho c¸c m¹ch cïng ®iÖn ¸p. C¸c m¸y c¾t ®­îc chän theo c¸c ®iÒu kiÖn sau: §iÖn ¸p: U®m MC ³ U®m M¹ng Dßng ®iÖn I®m Mc ³ Ilvcb æn ®Þnh nhiÖt: I2nh. tnh ³ BN æn ®Þnh ®éng: Il®® ³ ixk §iÒu kiÖn c¾t: IC®m ³ I’’ KÕt qu¶ chän nh­ trong b¶ng 5-3 B¶ng 5-3 CÊp ®iÖn ¸p (kV) Th«ng sè tÝnh to¸n Lo¹i m¸y c¾t Th«ng sè m¸y c¾t Ilvcb (kA) I’’ (kA) ixk (kA) U®m (kV) I®m (kA) I C®m (kA) ildd (kA) 220 0,418 6,208 15,803 3AQ1 245 4 40 100 110 0,713 13,571 34,546 3AQ1- FG 123 31,5 31,5 80 10,5 7,472 45,959 111,558 8FG10 12 12,5 80 225 Do c¸c m¸y c¾t ®­îc chän ®Òu cã dßng lµm viÖc ®Þnh møc lín h¬n (1kA) nªn kh«ng cÇn kiÓm tra æn ®Þnh nhiÖt. 5.4. Chän dao c¸ch ly: §Ó thuËn tiÖn cho l¾p ®Æt, vËn hµnh, söa ch÷a, ta chän mét lo¹i dao c¸ch ly cho c¸c m¹ch ®iÖn cïng ®iÖn ¸p. C¸c dao c¸ch ly ®­îc chän theo c¸c ®iÒu kiÖn sau: §iÖn ¸p: U®m CL ³ U®m M¹ng Dßng ®iÖn I®m CL ³ Ilvcb æn ®Þnh nhiÖt: I2nh. tnh ³ BN æn ®Þnh ®éng: il®® ³ ixk KÕt qu¶ chän trong b¶ng 5-4 B¶ng 5-4 CÊp ®iÖn ¸p (kV) Th«ng sè tÝnh to¸n Lo¹i dao c¸ch ly Th«ng sè dao c¸ch ly Ilvcb (kA) ixk (kA) U®m (kV) I®m (kA) ildd (kA) 220 0,418 15,803 PHД- 220T/800 220 0,8 80 110 0,713 34,546 PлHД - 110/1000 110 1 80 10,5 7,472 111,558 PBP -20/8000 20 8 300 5.5. Chän c¸p vµ kh¸ng ®­êng d©y cho phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t: 5.5.1. Chän c¸p cho phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t: C¸p ®iÖn lùc ®­îc chän theo c¸c ®iÒu kiÖn sau: + Lo¹i c¸p: Chän theo vÞ trÝ ®Æt c¸p: C¸p ®­îc ®Æt trong hÇm c¸p, treo trªn t­êng hoÆc trong ®Êt. + §iÖn ¸p ®Þnh møc: U®m c¸p ³ U®m M¹ng = 10,5 (kV) NhiÖm vô thiÕt kÕ ®· cho: PUFmax = 18 MW ; Cosj = 0,83. Bao gåm 2 kÐp 3 MW 3 km vµ 6 ®¬n 2 MW 3km. - XÐt ®­êng d©y kÐp: Dßng ®iÖn lµm viÖc b×nh th­êng cña d©y c¸p lµ: Ilvbt = - TiÕt diÖn cña c¸p ®­îc chän theo mËt ®é dßng ®iÖn kinh tÕ : Jkt S = Trong ®ã: Ilvbt : Dßng ®iÖn lµm viÖc b×nh th­êng. Jkt : MËt ®é dßng ®iÖn kinh tÕ; Jkt ®­îc x¸c ®Þnh dùa trªn thêi gian sö dông c«ng suÊt lín nhÊt cña phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t. Tmax = 365. Trong ®ã: Pi ; Si C«ng suÊt tiªu thô cña phô t¶i t¹i thêi ®iÓm ti . Pmax, Smax C«ng suÊt tiªu thô cùc ®¹i cña phô t¶i. Ta tÝnh ®­îc: Tmax = =7227 h. Tra b¶ng B-44 Gi¸o tr×nh m¹ng hÖ thèng ®iÖn víi Tmax = 7227 h vµ dïng c¸p lâi nh«m øng víi mËt ®é dßng kinh tÕ lµ : Jkt = 1,2 A/mm2 Do ®ã: Sc¸p = VËy ta chän c¸p lâi nh«m cã c¸c th«ng sè nh­ trong b¶ng 5 -5 B¶ng 5- 5 U®m(kV) TiÕt diÖn (mm2) Icp (A) 10 95 185 - KiÓm tra ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt khi b×nh th­êng. k1. k2. Icp ³ Ilvbt - KiÓm tra khi sù cè: 1,3.k1.k2.Icp ³ Icb = 2. Ilvbt Víi k1: HÖ sè hiÖu chØnh theo nhiÖt ®é. k1 = Theo b¶ng nhiÖt ®é l©u dµi cho phÐp cña ruét c¸p 10(kV) ®Æt trong ®Êt lµ: k1 = k2: hÖ sè ¶nh h­ëng do c¸p ®i song song k2 = 0,9 Icp: Dßng lµm viÖc l©u dµi cho phÐp qua c¸p: Icp = 240A §iÒu kiÖn b×nh th­êng: 0,882 x 0,9 x 185 = 146,85 A > Ibt = 99,372 A Khi sù cè: 1,3 .0,882 .0,9 .185 = 247,665 A > Icb = 2 x 99,372 = 198,744 (A) VËy c¸p ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ph¸t nãng l©u dµi - Chän tiÕt diÖn c¸p cho ®­êng ®¬n Theo nhiÖm vô thiÕt kÕ gåm 6 ®­êng d©y ®¬n 2MW 3 Km Cosj = 0,83 VËy: Ilvbt = T­¬ng tù nh­ phÇn trªn ta cã Tmax = 7227 h J = 1,2 A/mm2 TiÕt diÖn cña c¸p ®­îc chän theo mËt ®é dßng ®iÖn kinh tÕ Jkt nghÜa lµ: Sc¸p = VËy ta chän c¸p lâi nh«m c¸ch ®iÖn b»ng giÊy tÈm dÇu, nhùa th«ng vµ chÊt dÎo kh«ng ch¸y vá b»ng ch× ®Æt trong ®Êt cã c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ b¶ng 5-6 B¶ng 5- 6 U®m (KV) TiÕt diÖn (mm2) ICP (A) 10 120 210 KiÓm tra c¸p theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng l©u dµi: Theo ®iÒu kiÖn Ilvbt £ I’CP = k1. k2. ICP Trong ®ã: k1: lµ sè hiÖu chØnh theo nhiÖt ®é n¬i ®Æt c¸p k1 = k2= 1: hiÖu sè hiÖu chØnh theo sè c¸p lµm viÖc ®Æt song song trong ®Êt víi c¸p ®¬n ICP: dßng ®iÖn cho phÐp l©u dµi cña c¸p. Do ®ã: I’CP = 0,882 x 1x 210 = 185,22 A > Ilvbt = 132,495 (A). VËy c¸p ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ph¸t nãng l©u dµi. 5.5.2. Chän kh¸ng ®­êng d©y cho phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t: F1 F2   10,5kV N4 120mm2 95mm2 Môc ®Ých cña viÖc chän kh¸ng ®­êng d©y lµ t¨ng ®iÖn kh¸ng tæng, h¹n chÕ dßng ng¾n m¹ch do ®ã cã thÓ chän khÝ cô ®iÖn sau kh¸ng ®èi víi yªu cÇu thÊp h¬n. Kh¸ng ®­îc chän theo yªu cÇu sau: - §iÖn ¸p ®Þnh møc: U®mK ³ U®m = 10,5kV - Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®mK ³ Ilvcb Dßng ®iÖn c­ìng bøc qua kh¸ng: Ilvcb = Do ®ã chän lo¹i kh¸ng pbA-10-1000-X K% cã th«ng sè nh­ sau: + §iÖn ¸p ®Þnh møc: U®m = 10kV + Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®m = 1000A=1(kA) Nh­ ®· tÝnh ë ch­¬ng III: t¹i ®iÓm ng¾n m¹chN4 ta cã: IN4 (0)= 80,826 (kA) I()= 64,104 (kA) ixk = 210,983 (kA) -TÝnh ®iÖn kh¸ng X K%: trÞ sè ®iÖn kh¸ng X K% chän xuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn h¹n chÕ dßng ng¾n m¹ch ®Ó cã thÓ dïng ®­îc c¸c khÝ cô ®ãng c¾t h¹ng nhÑ vµ c¸p cã tiÕt diÖn nhá: LËp s¬ ®å thay thÕ cho tÝnh to¸n ng¾n m¹ch: chän Scb = 100 MVA; Ucb = Utb = 10,5 kV X c1 X K Nc2 C¸p 2 HT C¸p 1 NC1 MC2 MC1 X HT = X HT Nc1 Nc2 X c2 §iÒu kiÖn chän kh¸ng: I £ {IC1®m, InhC1}. I£ {IC2®m, InhC2}. Dßng ®iÖn c¬ b¶n: Icb = §iÖn kh¸ng cña hÖ thèng: X HT = TÝnh ®iÖn kh¸ng mét lé c¸p C1 : X C1 = Víi: X 0 kh¸ng ®iÖn ®¬n vÞ cña c¸p: X 0 =0,081 W/Km l- chiÒu dµi cña c¸p l= 3 Km Ta cã: X C1 = 0,081.3. Dßng æn ®Þnh nhiÖt cña c¸p: InhC = Trong nhiÖm vô thiÕt kÕ cho c¸p 2 cã: S 70 mm2 , t2 = 0,7 sec. CAl = 90 (A Sec1/2/m2) InhC2 = =7527 (A) =7,527 (kA) T¹i ®Çu ®­êng c¸p phÝa nhµ m¸y thêi gian c¾t lín h¬n 1 cÊp nªn: tC1 = t2 + Dt =0,7 +0,2 =0,9 sec C¸p 1dïng c¸p nh«m cã S = 95 mm2, InhC1 = HT + X C1 +X k X K = 0,730-0,068-0,22 = 0,442 X K% = X K. VËy ta chän kh¸ng pbA-10-1000-8 cã X K%=8 TÝnh INC1: = I = ==10,827(kA) Dßng ®iÖn xung kÝch t¹i NC1: ixk=.Kxk. I =.1,8. 10,827=27,560 (kA). - Chän m¸y c¾t sau kh¸ng: §iÒu kiÖn chän: U®mMC ³ U®m m¹ng = 10,5 kV I®nMC ³ Ilvcb m¹ng = 0,927 (kV) Il®® ³ I’’ = 10,782 (kA) Il®® ³ ixk = 27,446 (kA) I2nh. tnh ³BN Ta chän lo¹i m¸y c¾t cã th«ng sè b¶ng sau: Lo¹i m¸y c¾t BMII-11-2000-20T U®m (kV) I®m (A) IC®m (kA) Il®® 11 1000 20 64 -KiÓm tra kh¸ng khi x¶y ra ng¾n m¹ch t¹i c¸p 1: InhC1 I= 10,827(kA) InhC1 = < 10,827(kA) C¸p kh«ng ®¹t yªu cÇu T¨ng c¸p lªn S = 120mm2 Khi ®ã: InhC1 = >10,827(kA) VËy c¸p cã: S = 120mm2 ®¹t yªu cÇu Nh­ vËy c¶ c¸p lé ®¬n vµ c¸p lé kÐp ta ®Òu chän lo¹i co tiÕt diÖn S = 120mm2 -KiÓm tra kh¸ng khi x¶y ra ng¾n m¹ch t¹i c¸p 2: I = Dßng ®iÖn xung kÝch t¹i NC2 lµ ixk=.Kxk.I=.1,8. =19,228(kA). V×: I = (kA) min {IC®m2 ,InhC2} = min {21;7,527}=7,527(kA) C¸p ®¹t yªu cÇu 5.6. Chän chèng sÐt van cho c¸c cÊp ®iÖn ¸p : C¸c chèng sÐt van chän theo c¸c ®iÒu kiÖn sau: + §iÖn ¸p ®Þnh møc cña hÖ thèng: Umax = UHT.K Trong ®ã: UHT = U®m cña c¸c cÊp (10,5 kV, 110kV, 220kV) K = 1,118 lµ hÖ sè qu¸ t¶i cho phÐp cña chèng sÐt. + §iÖn ¸p lµm viÖc liªn tôc cña chèng sÐt UC = 1,05. + §iÖn ¸p ®Þnh møc cña chèng sÐt: U®mcs = 1,25. Uc + KiÓm tra chèng sÐt ®· chän theo ®iÒu kiÖn: Trong ®ã: BIL :møc ®é b¶o vÖ (tra trong sæ tay) U10 : ®iÖn ¸p d­ trªn chèng sÐt (tra trong sæ tay) Sau ®©y ta tiÕn hµnh chän chèng sÐt cho tõng cÊp ®iÖn ¸p: 5.6.1. CÊp ®iÖn ¸p 220 kV: Theo c«ng thøc trªn ta cã: Umax = 220.1,118 = 245,96 (kV) §iÖn ¸p lµm viÖc liªn tôc cña chèng sÐt van ë cÊp 220kV Uc = 1,05. §iÖn ¸p ®Þnh møc cña chèng sÐt: U®mcs = 1,25. Uc = 1,25. 149,105 = 186,381 (kV) Do ®ã ta chän chèng sÐt cho cÊp ®iÖn ¸p 220kV kiÓu 3EP-192-3PN cã c¸c th«ng sè: BIL(220) = 1050 (kV) U10 = 461 (kV) KiÓm tra ®iÒu kiÖn thÊy: VËy chèng sÐt ®· chän lµ tho¶ m·n. 5.6.2. CÊp ®iÖn ¸p 110 kV: Theo c«ng thøc trªn ta cã: Umax = 110.1,118 = 122,98 (kV) §iÖn ¸p lµm viÖc liªn tôc cña chèng sÐt van ë cÊp 110kV Uc = 1,05. §iÖn ¸p ®Þnh møc cña chèng sÐt: U®mcs = 1,25. Uc = 1,25. 74,553 = 93,191 (kV) Do ®ã ta chän chèng sÐt cho cÊp ®iÖn ¸p 110kV kiÓu 3EP2-096-3PN, cã c¸c th«ng sè: BIL(110) = 550 (kV) U10 = 230 (kV) KiÓm tra ®iÒu kiÖn thÊy: VËy chèng sÐt ®· chän lµ tho¶ m·n. 5.7. Chän m¸y biÕn dßng ®iÖn vµ m¸y biÕn ®iÖn ¸p ®o l­êng: Trong nhµ m¸y ®iÖn, m¸y biÕn ®iÖn ¸p vµ m¸y biÕn dßng ®iÖn ®­îc sö dông víi nhiÒu môc ®Ých nh­ ®o l­êng, b¶o vÖ R¬le, tù ®éng ho¸, tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, kiÓm tra c¸ch ®iÖn, hoµ ®ång bé, theo dâi c¸c th«ng sè. Chóng cã mÆt ë c¸c cÊp ®iÖn ¸p trong nhµ m¸y. ViÖc chän m¸y biÕn ¸p vµ m¸y biÕn dßng phô thuécvµo phô t¶i cña nã. §iÖn ¸p ®Þnh møc cña nã ph¶i phï hîp víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¹ng. Tuú tõng môc ®Ých cô thÓ cña nã mµ chän cÊp chÝnh x¸c cho phï hîp. Ngoµi ra nã còng ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn æn ®Þnh ®éng vµ æn ®Þnh nhiÖt khi ng¾n m¹ch. 5.7.1. CÊp ®iÖn ¸p 220kV: 1. Chän m¸y biÕn ®iÖn ¸p: (BU) ë cÊp ®iÖn ¸p 220kV ®Ó kiÓm tra c¸ch ®iÖn, cung cÊp cho b¶o vÖ r¬le, tù ®éng ho¸ … ta chän biÕn ¸p 1 pha HK f- 220- 58. §iÖn ¸p ®Þnh møc s¬ cÊp: USC®m =(kV) §iÖn ¸p ®Þnh møc thø cÊp: UTC®m =(kV) Cuén thø cÊp phô: 100V CÊp chÝnh x¸c: 0,5 S®mBU = 400VA 2. Chän biÕn dßng ®iÖn (BI): M¸y biÕn dßng ®iÖn dïng cho b¶o vÖ r¬le vµ ®o l­êng ®­îc chän lµ: TfH-230-3T §iÒu kiÖn chän: Dßng ®iÖn s¬ cÊp ®Þnh møc: ISC®m = 1000A >Icb = 652 A Dßng ®iÖn thø cÊp ®Þnh møc: ITC®m = 5A CÊp chÝnh x¸c:0,5 Phô t¶i ®Þnh møc øng víi cÊp chÝnh x¸c 0,5 lµ 2W Béi sè æn ®Þnh ®éng K® = 70 §iÒn kiÖn æn ®Þnh déng: il®® = .K®.ISC®m = .70.1= 98,99kA > ixk = 15,803 kA 5.7.2. CÊp ®iÖn ¸p 110kV 1. Chän m¸y biÕn ®iÖn ¸p: (BU) ë cÊp ®iÖn ¸p 110kV ®Ó kiÓm tra c¸ch ®iÖn, cung cÊp cho b¶o vÖ r¬le, tù ®éng ho¸ … ta chän biÕn ¸p 1 pha HK f- 110- 58 §iÖn ¸p ®Þnh møc s¬ cÊp: USC®m =(kV) §iÖn ¸p ®Þnh møc thø cÊp: UTC®m =(kV) Cuén thø cÊp phô: 100V CÊp chÝnh x¸c: 0,5 S®mBU = 400VA 2. Chän biÕn dßng ®iÖn (BI): M¸y biÕn dßng ®iÖn dïng cho b¶o vÖ r¬le vµ ®o l­êng ®­îc chän lµ: TfH-110M §iÒu kiÖn chän: §iÖn ¸p ®Þnh møc: U®m = 110kV Dßng ®iÖn s¬ cÊp ®Þnh møc: ISC®m = 1500A >Icb = 713 A Dßng ®iÖn thø cÊp ®Þnh møc: ITC®m = 5A CÊp chÝnh x¸c: 0,5 Phô t¶i ®Þnh møc øng víi cÊp chÝnh x¸c 0,5 lµ: 2W Béi sè æn ®Þnh ®éng K® = 75 §iÒn kiÖn æn ®Þnh déng: il®® = .K®.ISC®m = .75.1,5 = 159,099kA > ixk = 34,546 kA 5.7.3. CÊp ®iÖn ¸p 10,5 kV 1. Chän m¸y biÕn ®iÖn ¸p: (BU) Dông cô thø cÊp dïng c«ng t¬ nªn ta dïng 2 m¸y biÕn ®iÖn ¸p 1 pha nèi d©y theo V/V (h×nh 5-3): 2 x H0M - 10 §iÖn ¸p ®Þnh møc s¬ cÊp: USC®m =10,5 (kV) §iÖn ¸p ®Þnh møc thø cÊp: UTC®m =100 V Chän c«ng suÊt ®Þnh møc cña BU: Phô t¶i cña biÕn ¸p ®­îc ph©n bè ®ång ®Òu theo c¸ch bè trÝ ®ång hå phÝa thø cÊp nh­ b¶ng 5-7 sau: B¶ng 5- 7 STT PhÇn tö Ký hiÖu Phô t¶i BU: AB Phô t¶i BU: BC P (W) Q (VAr) P(W) Q (VAr) 1 V«n kÕ B-2 7,2 - - - 2 O¸t kÕ 341 1,8 - 1,8 - 3 O¸t kÕ ph¶n kh¸ng 342/1 1,8 - 1,8 - 4 O¸t kÕ tù ghi Д-33 8,3 - 8,3 - 5 TÇn sè kÕ Д-340 - - 6,5 - 6 C«ng t¬ M-670 0,66 1,62 0,66 1,62 7 C«ng t¬ ph¶n kh¸ng WT-672 0,66 1,62 0,66 1,62 8 Tæng 20,42 3,24 19,72 3,24 Phô t¶i cña m¸y biÕn ¸p pha A: S2 = SAB= Cosj = Phô t¶i cña m¸y biÕn ®iÖn ¸p pha C: S2 = SBC= Cosj = C«ng suÊt ®Þnh møc cña BU ®­îc chän theo cÊp chÝnh x¸c vµ ®iÒu kiÖn: sBN®m³ S2 VËy ta chän 2 m¸y biÕn ®iÖn ¸p lo¹i MOM-10 cã c«ng suÊt ®Þnh møc mçi c¸i øng víi cÊp chÝnh x¸c 0,5 lµ SBU®m = 75VA - Chän d©y dÉn tõ BU ®Õn c¸c ®ång hå ®o: ThiÕt diÖn d©y dÉn ®­îc chän sao cho tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn nã kh«ng ®­îc lín h¬n 0,5% ®iÖn ¸p ®Þnh møc thø cÊp. Theo ®iÒu kiÖn ®é bÒn c¬ häc, tiÕt diÖn d©y nhá nhÊt ®èi víi d©y dÉn ®ång hå lµ 1,5mm2 vµ d©ynh«m lµ 2,5mm2 X¸c ®Þnh dßng trong c¸c d©y dÉn a, b, c: Ia = Ic = §Ó ®¬n gi¶n ta coi Ia = Ic = 0,2A vµ Cosjab = 1 Ta cã: Ib = .Ia = .0,2 = 0,34 A §iÖn ¸p gi¸ng trong d©y a,b lµ: D U = (Ia + Ib ).r = (Ia + Ib). §Ó ®¬n gi¶n ta bá qua gãc lÖch pha gi÷a Ia vµ Ib, mÆt kh¸c ta thÊy kho¶ng c¸ch tõ BU ®Õn c¸c ®ång hå ®o ®iÖn lµ 60m. Theo ®iÒu kiÖn DU% £ 0,5% ta cã: (Ia + Ib). £ 0,5% Hay: F C¨n cø vµo ®iÒu kiÖn nµy ta chän d©y ®ång cã tiÕt diÖn F = 1,5 (mm2) 2. Chän biÕn dßng ®iÖn (BI): BiÕn dßng ®­îc ®Æt trªn c¶ 3 pha m¾c h×nh sao. Ta chän biÕn dßng ®iÖn kiÓu thanh dÉn lo¹i T P III p -20-1 cã: §iÖn ¸p ®Þnh møc: U®mB1 = 20kV Dßng ®iÖn s¬ cÊp ®Þnh møc: ISC®m = 8000A Dßng ®iÖn thø cÊp ®Þnh møc: ITC®m = 5A CÊp chÝnh x¸c: 0,5 Phô t¶i ®Þnh møc: Z2BI®m = 1,2W §Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c yªu cÇu, tæng phô t¶i thø cÊp kh«ng v­ît qu¸ phô t¶i ®Þnh møc: Z2 = ZSdc + Zdd £ ZBI®m Trong ®ã: ZSdc: Tæng phô t¶i c¸c dông cô ®o Zdd: tæng trë cña d©y dÉn nèi biÕn dßng víi dông cô ®o. Tõ ®iÒu kiÖn nµy ta cã: Zdd £ ZBI®m - ZSdc hay F³ C«ng suÊt tiªu thô cña c¸c cuén d©y cña c¸c ®ång hå ®o l­êng cho trong b¶ng 5-8 sau: B¶ng 5-8 STT PhÇn tö Lo¹i Phô t¶i (VA) Pha A Pha B Pha C 1 Ampe met $-302 1 1 1 2 O¸t kÕ t¸c dông Д-341 5 0 5 3 O¸t kÕ ph¶n kh¸ng Д-342/1 5 0 5 4 O¸t kÕ tù ghi Д-33 10 0 10 5 C«ng t¬ t¸c dông T-670 2,5 0 2,5 6 C«ng t¬ ph¶n kh¸ng MT-672 2,5 5 2,5 Tæng 26 6 26 Tæng phô t¶i cña c¸c pha: SA = SC= 26VA; SB = 6VA. Phô t¶i lín nhÊt lµ: Smax = SA =SC =26VA Tæng trë c¸c dông cô ®o l­êng m¾c vµo pha A (hay pha C) lµ: ZdcS = Ta chän d©y dÉn b»ng ®ång vµ gi¶ sö chiÒu dµi tõ biÕn dßng ®iÖn ®Õn c¸c dông cô ®o lµ: l=60m. V× s¬ ®å lµ so ®ñ nªn ta cã ltt = l = 60m TiÕt diÖn cña d©y dÉn ®­îc chän theo c«ng thøc sau: Víi: rCu = 0,0175 (W mm2/m) F C¨n cø vµo ®iÒu kiÖn nµy ta chän d©y dÉn víi tiÕt diÖn 10mm2. BiÕn dßng ®iÖn kiÓu nµy kh«ng cÇn kiÓm tra æn ®Þnh v× nã quyÕt ®Þnh bëi ®iÒu kiÖn æn ®Þnh ®éng cña thanh dÉn m¹ch m¸y ph¸t. BiÕn dßng ®iÖn ®· chän kh«ng cÇn kiÓm tra æn ®Þnh nhiÖt v× nã cã dßng s¬ cÊp ®Þnh møc trªn 1000A. 5.8. S¬ ®å nèi d©y c¸c thÕt bÞ ®o: (H×nh 5-3) a M M M A A A M M M M M M M M M M M ~ U®mF = 10,5kV V f TПШA W VAR VARh Wh W A B C 2.HOM -10 b c H×nh 5-3 Ch­¬ng VI chän s¬ ®å vµ c¸c thiÕt bÞ tù dïng 6.1. s¬ ®å tù dïng: §Ó s¶n xuÊt c¸c nhµ m¸y ®iÖn ph¶i tiªu thô mét phÇn ®iÖn n¨ng ®Ó c¸c c¬ cÊu tù dïng ®¶m b¶o cho m¸y ph¸t ®iÖn cã thÓ lµm viÖc ®­îc. Trong nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn, ®iÖn tù dïng chiÕm tû lÖ kh¸ lín (7% l­îng ®iÖn ph¸t ra) chñ yÕu cho c¸c kh©u chuÈn bÞ nhiªn liÖu, vËn chuyÓn nhiªn liÖu vµo lß ®èt, ®­a n­íc vµo nåi h¬i, b¬m n­íc tuÇn hoµn, b¬m ng­ng tô, qu¹t giã, qu¹t khãi, th¾p s¸ng, ®iÒu khiÓn...Tõ ®ã ta cã thÓ thÊy ®­îc ®iÖn tù dïng gi÷ vai trß rÊt quan träng. Nã quyÕt ®Þnh trùc tiÕp ®Õn sù lµm viÖc b×nh th­êng cña nhµ m¸y. V× vËy s¬ ®å tù dïng cña nhµ m¸y ph¶i cã ®é tin cËy t­¬ng ®èi cao. Do nhµ m¸y kh«ng cã thanh gãp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t nªn ®iÖn tù dïng cho mçi tæ m¸y ®­îc lÊy ngay tõ ®Çu cùc m¸y ph¸t qua c¸c m¸y biÕn ¸p gi¶m ¸p. Trong nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn ®­îc thiÕt kÕ, ®iÖn tù dïng sö dông hai cÊp ®iÖn ¸p 6,3kV vµ 0,4kV. CÊp tù dïng riªng 6,3kV chiÕm tû lÖ lín cung cÊp cho ®éng c¬ c«ng suÊt lín, ®¶m b¶o sù lµm viÖc cña lß h¬ivµ tuabin c¸c tæ m¸y. CÊp tù dïng chung 0,4 kV cung cÊp cho c¸c ®éng c¬ c«ng suÊt nhá vµ th¾p s¸ng. Mçi tæ m¸y liªn quan ®Õn mét lß vµ mçi lß ®­îc cung cÊp tõ mét ph©n ®o¹n do ®ã ®Ó cung cÊp ®iÖn tù dïng cho 4 tæ m¸y cÇn dïng 4 ph©n ®o¹n, mçi ph©n ®o¹n ®­îc cung cÊp b»ng mét m¸y biÕn ¸p h¹ ¸p 10,5/6,3kV. Víi cÊp 0,4 kVcã thÓ kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i ph©n ®o¹n theo sè lß. §Ó dù tr÷ cho cÊp 6,3 kV dïng mét m¸y biÕn ¸p dù tr÷ nèi víi cuén h¹ m¸y biÕn ¸p tù ngÉu (phÝa trªn m¸y c¾t ®Çu cùc). Dù tr÷ cho cÊp 0,4kV còng dïng mét m¸y biÕn ¸p nèi víi thanh gãp dù tr÷ 6,3kV. 6,3kV Phô t¶i 6,3kV 0.4kV ~ F4 Phô t¶i 0.4kV MG TДHC- 10000-10,5/6,3 ~ F3 MG ABB -1000/6,3 Phô t¶i 0.4kV Phô t¶i 6,3kV ~ F1 ~ F2 8FG10 MG 6,3kV H×nh 6-1: S¬ ®å nèi ®iÖn tù dïng toµn nhµ m¸y 6.2. Chän c¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ khÝ cô ®iÖn tù dïng 6.2.1. Chän m¸y biÕn ¸p 6.2.1.1. Chän m¸y biÕn ¸p tù dïng cÊp I: 10,5/6,3kV Theo nhiÖm vô thiÕt kÕ c«ng suÊt tù dïng nhµ m¸y b»ng 7% vµ hÖ sè cosj = 0,82. VËy c«ng suÊt tù dïng cùc ®¹i cña nhµ m¸y lµ: STDmax = 37,561MVA Chän m¸y biÕn ¸p tù dïng theo ®iÒu kiÖn: SBTD1 ³ Trong ®ã n lµ sè tæ m¸y nhµ m¸y (n=4) Tra b¶ng chän biÕn ¸p TДHC - 10000 - 10,5/6,3 cã c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ sau: B¶ng 6-1 S®m (kVA) Uc (kV) Um (kV) ∆Po (kW) ∆PN (kW) UN% I0% 10.000 10,5 6,3 12,3 85 14 0,8 Ngoµi 4 m¸y biÕn ¸p tù dïng c«ng t¸c trong thiÕt kÕ ta dïng mét m¸y biÕn ¸p dù phßng chung cho 4 m¸y. M¸y biÕn ¸p dù phßng dïng chung ®­îc chän nh­ sau: SBTDDP = 1,5. SBTD1 = 1,5 . 9,39 = 14,085 MVA Tra b¶ng ta chän m¸y biÕn ¸p TДHC - 16000 - 10,5/6,3 cã c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ sau: B¶ng 6-2 S®m (kVA) Uc (kV) Um (kV) ∆Po (kW) ∆PN (kW) UN% I0% 16.000 10,5 6,3 17,8 105 10 0,75 + Chän m¸y c¾t phÝa cao ¸p m¸y biÕn ¸p tù dïng cÊp I: (10,5kV) ë ch­¬ng III ta tÝnh to¸n ®­îc I’’N4 = 80,826 (kA) ixk = 210,983(kA) Dßng ®iÖn c­ìng bøc lín nhÊt khi c«ng suÊt lín nhÊt ë m¸y biÕn ¸p tù dïng dù phßng chung lµ: Ilvcb = VËy ta chän m¸y c¾t MГ - 20 - 6000/3000 cã c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ sau: B¶ng 6-3 Lo¹i m¸y c¾t MГ - 20 - 6000/3000 U®m (kV) I®m (A) Ic®m (KA) Il®® (kA) 20 6000 87 300 KiÓm tra ®iÒu kiÖn c¾t: UMC®m = 20 kV > U®mmng 10,5 kV IMC®m = 6000A > Ilvcb = 948A Ic®m = 87 kA > I’’N4 = 80,722kA Il®® 300kA > ixk =205,484kA 6.2.1.2. Chän m¸y biÕn ¸p tù dïng cÊp II: 6,3/0,4kV Nguån cung cÊp tù dïng 0,4 kV ®­îc lÊy tõ ph©n ®o¹n 6,3 xuèng. Th«ng th­êng c«ng suÊt tù dïng cÊp ®iÖn ¸p 0,4kV chiÕm kho¶ng (10-15)% c«ng suÊt tù dïng cña toµn nhµ m¸y. Gi¶ sö nhµ m¸y thiÕt kÕ c¸c phô t¶i cÊp 0,4kV chiÕm kho¶ng 10% c«ng suÊt tù dïng tæng cña nhµ m¸y ta sÏ tiÕn hµnh chän m¸y biÕn ¸p theo ®iªï kiÖn sau: SBTD2 ≥ 10% VËy ta chän m¸y biÕn ¸p do h·ng ABB chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè nh­ b¶ng 6-4 sau: B¶ng 6-4 Lo¹i MBA S®m (KVA) Uc (kV) Um (kV) ∆Po (kW) ∆PN (kW) UN% ABB-1000/6,3 1000 6,3 0,4 1,75 13 5 6.2.2. Chän m¸y c¾t 6,3kV §Ó chän m¸y c¾t cho m¹ch 6,3 cÇn x¸c ®Þnh ®­îc dßng ng¾n m¹ch sau c¸c m¸y biÕn ¸p tù dïng: TÝnh c¸c gi¸ trÞ ®iÖn kh¸ng: chän Scb = 100MVA; Ucb = 6,3 kV X B = N5 N5 VËy: X B = ; X BDP = X B (6,3) Ta cã s¬ ®å thay thÕ: X HT = §iÖn kh¸ng tÝnh to¸n: X tt = (X HT + X B). X tt = V× Xtt =45,167>3 nªn ta dïng c«ng thøc tÝnh trùc tiÕp ®Ó tÝnh dßng ng¾n m¹ch N5: I’’N5 = Dßng xung kÝch t¹i N5: ixk = .Kxk .I’’N5 = .1,8.13,224 = 33,663 (kA) Dßng ®iÖn lµm viÖc c­ìng bøc: Ilvcb = C¨n cø vµo sè liÖu tÝnh to¸n trªn ta chän m¸y c¾t Ýt dÇu cã ký hiÖu B MPP-10-1600-20 cã th«ng sè kü thuËt nh­ b¶ng 6-5 sau: B¶ng 6-5 Th«ng sè tÝnh to¸n §iÓm ng¾n m¹ch N5 Lo¹i m¸y c¾t B MPP-10-1600-20 U®m (kV) 10 Icb (A) 1466 I®m (A) 1600 I’’N5 (kA) 13,224 IC®m (kV) 20 ixk (kA) 33,663 Il®® (kA) 52 KiÓm tra m¸y c¾t: UMC®m = 10(kV)> Um¹ng®m = 6,3(kV) IMC®m = 1600 (A) > Ilvcb = 1466 (A) Ic®m = 20(kA) > I’’N5 = 13,224 (kA) Il®® = 52 (kA) > ixk = 33,663 (kA) M¸y c¾t chän cã: I®m = 1600A > 1000 A nªn kh«ng cÇn kiÓm tra æn ®Þnh nhiÖt. VËy m¸y c¾t ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn. 6.2.3. TÝnh to¸n ng¾n m¹ch chän Apt«mat: Chän: Scb = 100MVA. Ucb = Utb = 0,4 kV U=0,4kV N6 XB RB Tæng trë m¸y biÕn ¸p: = Dßng ng¾n m¹ch t¹i N6: Dßng ®iÖn xung kÝch t¹i N6: ixk = .Kxk .I’’N6 = .1,8.27,925 = 71,085 (kA) Dßng ®iÖn lµm viÖc c­ìng bøc: Ilvcb = Ta chän Apt«mat cã ký hiÖu M16 do MeTlin Gerin chÕ t¹o cã th«ng sè kü thuËt nh­ sau: Th«ng sè tÝnh to¸n §iÓm ng¾n m¹ch N6 Lo¹i m¸y Apat«mat M16 Th«ng sè cña Apt«mat Icb (A) 1443 U®m (kV) 690 I’’N6 (kA) 27,925 I®m (A) 1600 ixk (kA) 71,085 IN (kV) 40 KiÓm tra Apt«mat: U®m = 690 V > Um¹ng = 400V I®m = 1600A > Ilvcb = 1443 A IN = 40 kA > = 27,925 kA VËy Aptomat ®· chän lµ phï hîp. PhÇn II TÝnh to¸n æn ®Þnh cho mhµ m¸y Ch­¬ng I kh¸i qu¸t chung 1.1. chÕ ®é cña hÖ thèng ®iÖn TËp hîp c¸c qu¸ tr×nh x¶y ra trong hÖ thèng ®iÖn vµ x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i lµm viÖc cña hÖ thèng ®iÖn trong mét thêi ®iÓm hay mét kho¶ng thêi gian nµo ®ã ®­îc gäi lµ chÕ ®é hÖ thèng ®iÖn. C¸c chÕ ®é hÖ thèng ®iÖn ®­îc chia lµm 2 lo¹i: chÕ ®é x¸c lËp vµ chÕ ®é qu¸ ®é. * ChÕ ®é x¸c lËp lµ chÕ ®é trong ®ã c¸c th«ng sè cña nã dao ®éng rÊt nhá xung quanh gi¸ trÞ trung b×nh nµo ®ã, c¸c gi¸ trÞ nµy ®­îc coi lµ h»ng sè. ChÕ ®é x¸c lËp ®­îc chia ra thµnh : - ChÕ ®é x¸c lËp b×nh th­êng: lµ chÕ ®é vËn hµnh b×nh th­êng cña hÖ thèng ®iÖn. - ChÕ ®é x¸c lËp sau sù cè: x¶y ra sau khi lo¹i trõ sù cè. * ChÕ ®é qu¸ ®é: lµ chÕ ®é trong ®ã c¸c th«ng sè biÕn ®æi ®ét ngét, kh¸ lín. ChÕ ®é qu¸ ®é gåm cã: - ChÕ ®é qu¸ ®é b×nh th­êng: lµ b­íc chyÓn tõ chÕ ®é x¸c lËp b×nh th­êng nµy sang chÕ ®é x¸c lËp b×nh th­êng kh¸c. - ChÕ ®é qu¸ ®é sù cè: x¶y ra khi sù cè. 1.2. yªu cÇu ®èi víi c¸c chÕ ®é cña hÖ thèng 1.2.1. §èi víi chÕ ®é x¸c lËp b×nh th­êng * B¶o ®¶m chÊt l­îng ®iÖn n¨ng: ®iÖn n¨ng cung cÊp cho c¸c phô t¶i ph¶i cã ch©t l­îng tèt, tøc lµ b»ng ho¹c gÇn b»ng gi¸ trÞ tèi ­u hoÆc ph¶i n»m trong gií h¹n ®­îc qui ®Þnh bëi c¸c tiªu chuÈn. * §é tin cËy: C¸c phô t¶i ®­îc cung cÊp liªn tôc víi chÊt l­îng ®¶m b¶o. * TÝnh kinh tÕ: ChÕ ®é tho¶ m·n ®é tin cËy vµ ®¶m b¶o chÊt l­îng ®iÖn n¨ng ®­îc thùc hiÖn víi chi phÝ nhá nhÊt. 1.2.2. §èi víi chÕ ®é x¸c lËp sau sù cè C¸c yªu cÇu nãi trªn ®Òu ®­îc gi¶m ®i nh­ng chØ cho phÐp kÐo dµi trong mét thêi gian ng¾n, sau ®ã ph¶i cã biÖn ph¸p hoÆc thay ®æi th«ng sè hoÆc lµ thay ®æi s¬ ®å hÖ thèng ®Ó ®­a chÕ ®é nµy vÒ chÕ ®é x¸c lËp b×nh th­êng. 1.2.3. §èi víi chÕ ®é x¸c lËp sau sù cè C¸c yªu cÇu: - ChÊm døt mét c¸ch nhanh chãng b»ng chÕ ®é x¸c lËp b×nh th­êng hay chÕ ®é x¸c lËp sau sù cè. - Trong thêi gian qu¸ ®é c¸c th«ng sè biÕn ®æi trong giíi h¹n cho phÐp. 1.3. ®iÒu kiÖn tån t¹i chÕ ®é x¸c lËp - æn ®Þnh cña hÖ thèng ®iÖn §iÒu kiÖn cÇn ®Ó chÕ ®é x¸c cã thÓ tån t¹i lµ sù c©n b»ng c«ng suÊt t¸c dông vµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng. C«ng suÊt do c¸c nguån sinh ra ph¶i b»ng c«ng suÊt do c¸c nguån tiªu thô céng víi c«ng suÊt t¶n m¸t trong c¸c phÇn tö cña hÖ thèng ®iÖn. §iÒu kiÖn c©n b»ng c«ng suÊt kh«ng ®ñ cho mét chÕ ®é x¸c lËp tån t¹i trong thùc tÕ, v× c¸c chÕ ®é trong thùc tÕ lu«n lu«n bÞ c¸c t¸c ®éng bªn ngoµi. Mét chÕ ®é tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn c©n b»ng c«ng suÊt muèn tån t¹i ®­îc trong thùc tÕ ph¶i chÞu ®ùng ®­îc c¸c kÝch ®éng mµ ®iÒu kiÖn c©n b»ng c«ng suÊt kh«ng bÞ ph¸ huû. C¸c kÝch ®éng ®èi víi hÖ thèng ®iÖn ®­îc chia lµm hai lo¹i: kÝch ®éng lín vµ kÝch ®éng nhá. C¸c kÝch ®éng nµy t¸c ®«ng lªn roto cña m¸y ph¸t ph¸ ho¹i sù c©n b»ng c«ng suÊt ban ®Çu, lµm cho chÕ ®é x¸c lËp t­¬ng øng bÞ dao ®éng. ChÕ ®é x¸c lËp muèn duy tr× ®­îc ph¶i chÞu ®ùng ®­îc c¸c kÝch ®éng nhá, cã nghÜa lµ sù c©n b»ng c«ng suÊt ph¶i ®­îc giò v÷ng tr­íc c¸c kÝch ®éng nhá,trong tr­êng hîp ®ã ng­êi ta nãi hÖ thèng ®iÖn cã tÝnh æn ®Þnh tÜnh. Nh­ vËy æn ®Þnh tÜnh lµ ®iÒu kiÖn ®ñ ®Ó mét chÕ ®é x¸c lËp tån t¹i trong thùc tÕ. Cßn kh¶ n¨ng cña hÖ thèng ®iÖn chÞu ®­îc c¸c kÝch ®én lín mµ chÕ ®é x¸c lËp kh«ng bÞ ph¸ ho¹i gäi lµ kh¶ n¨ng æn ®Þnh ®éng cña hÖ thèng ®iÖn. Nh­ vËy æn ®Þnh ®éng lµ ®iÒu kiÖn ®Ó cho chÕ ®é cña hÖ thèng ®iÖn tån t¹i l©u dµi. Ch­¬ng Ii tÝnh to¸n æn ®Þnh tÜnh 2.1. LËp s¬ ®å thay thÕ 2.1.1. C¸c th«ng sè tÝnh to¸n: æn ®Þnh tÜnh ®­îc kh¶o s¸t khi hÖ thèng ®iÖn lµm viÖc b×nh th­êng (mang c«ng suÊt cùc ®¹i vµ dao ®éng nhá). Theo nhiÖm vô thiÕt kÕ ®· tÝnh ®­îc nhµ m¸y cung cÊp cho phô t¶i hÖ thèng lµ: S= 159,248 MVA, Cosj = 0,9 øng víi SVHT nµy ta cã: SC=136,407 MVA, cos=0,86 ST=167,442 MVA, cos=0,86 SUF=17,349 MVA, cos=0,83 Std=34,15 MVA, cos=0,82 Theo nhiÖm vô thiÕt kÕ, c«ng suÊt cùc ®¹i cña nhµ m¸y lµ 517,647 MVA, trong khi c«ng suÊt cña hÖ thèng lµ 6000MVA, tøc lµ gÊp h¬n 11 lÇn c«ng suÊt cña nhµ m¸y ®ang thiÕt kÕ. Do ®ã ta coi hÖ thèng lµ nguån c«ng suÊt v« cïng lín. V× vËy khi ng¾n m¹ch ®Çu ®­êng d©y nèi víi hÖ thèng, ®iÖn ¸p t¹i thanh gãp cao ®­îc coi lµ kh«ng ®æi. C¸c m¸y ph¸t ®· chän cã hÖ thèng TDK kiÓu tû lÖ, v× vËy trong s¬ ®å thay thÕ tÝnh æn ®Þnh, m¸y ph¸t ®iÖn ®­îc thay thÕ b»ng suÊt ®iÖn ®éng E’ vµ ®iÖn kh¸ng qu¸ ®é X’d. 2.1.2. S¬ ®å thay thÕ: M¸y ph¸t ®iÖn TBf-120-2T3 cã: SF®m = 129,412 MVA UF®m = 10,5 kV X’d = 0,278 K1 = U1/U2 = 230/10,5 Chän: Scb = 100MVA Ucb =230kV Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: XF = X’d . - M¸y biÕn ¸p tù ngÉu: S®mAT = 250 MVA; U = 32%; U = 11%; U = 20% Ta tÝnh ®­îc: XC = ( U + U - U). XC = (11+32-20) = 0,051 XT = ( U + U- U). XT = (11+20-32) = - 0,0022= 0 XH = ( U + U - U). XH = (32+20-11) = 0,091 - M¸y biÕn ¸p hai cuén d©y S®mT1 = 125 MVA; UN %= 10,5 UC®m = 121 kV ; Ucb = 230kV Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: XT4 = XT4 = §­êng d©y cã chiÒu dµi 120km C«ng suÊt ®­a vÒ hÖ thèng cùc ®¹i: S= 159,248 MVA Dßng lµm viÖc c­ìng bøc khi sù cè ®øt mét d©y trong lé kÐp nãng Icb = 0,418 (kA) Nªn ta chän d©y dÉn ACO-240 (Icp =610A) víi th«ng sè: r0 = 0,13 W/ kM; x0 = 0,43W/kM; b0 = 2,66.10-6 s S¬ ®å thay thÕ cña ®­êng d©y lµ s¬ ®å cã th«ng sè tËp trung. Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: Xd = R Z B = Xb = S¬ ®å thay thÕ phô t¶i: Tõ c«ng thøc: S = TÝnh tæng trë phô t¶i theo ®¬n vÞ t­¬ng ®èi: Tõ : Phô t¶i cao ¸p: = 1,17. 0,593 = 0,694 Phô t¶i trung ¸p: = 1,44. 0,593 = 0,854 Phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t: PUF = QUF = PUF .tgjUF = 0,072. 0,672 = 0,048 Phô t¶i tù dïng m¸y ph¸t 1 vµ 2: Ptd1 = Ptd2= Qtd1 = Qtd2 =Ptd1.tgjtd = 0,154. 0,698 = 0,107 = 4,951 +j.3,307 Phô t¶i tù dïng m¸y ph¸t 3 vµ 4: Ptd3 = Ptd4= Qtd3 = Qtd4 =Ptd3.tgjtd = 0,077. 0,698 = 0,054 =9,843 +j.6,614 Ta cã s¬ ®å thay thÕ nh­ sau: 2Xb 2Xb ZptT ZD ZptC ZD 2Xb 2Xb XC XC XT4 XT3 XH XH Ztd1,2,3 Ztd1,2 Ztd3 Ztd4 ZUF ZUF XF1 XF2 XF3 XF4 E’ E’ E’ E’ 2 .2. BiÕn ®æi vÒ d¹ng ®¬n gi¶n: E’ Z9 Z10 Z11 Z12 ZT Z5 Z3 Z7 Z1 E’ Z13 Z6 Z4 Z8 Z2 E’ E’ Zb Zb Ta cã s¬ ®å thay thÕ nh­ sau: ; == =3,530 +2,362 BiÕn ®æi s¬ ®å ta ®­îc: Z12 Z16 Z17 Z18 Z15 E’ Z13 Z9 Z10 Z11 E’ Z14 Zb Zb Ta cã s¬ ®å thay thÕ nh­ sau: BiÕn ®æi Y(Z9 , Z10, Z11) thµnh BiÕn ®æi Y(Z16; Z17; Z18) thµnh Z12 Z16 Z24 Z15 E’ Z13 Z20 Z19 Z14 Z22 Z21 E’ Zb Zb VËy ta ®­îc s¬ ®å: BiÕn ®æi Z14// Z22// Z20: Z25 = Ta ®­îc s¬ ®å:Z12 Z23 Z24 Z15 E’ Z13 Z19 Z26 Z21 E’ Zb Zb BiÕn ®æi: Zb Z12 Z13 Z27 Z28 Z15 E’ Z26 Zb Ta ®­îc s¬ ®å sau: BiÕn ®æi Y(Z15; Z26; Z27) thµnh Ta ®­îc s¬ ®å: Z30 Z31 E’ Z29 Zb Z12 Z13 Zb Z28 BiÕn ®æi tiÕp: vµ Ta ®­îc s¬ ®å: Z34 Z33 E’ Z30 Z12 U=1 Zb BiÕn ®æi Y(Z12; Z30; Z33) thµnh : Zb E’ Z36 Z34 Z37 Z35 U=1 Ta ®­îc s¬ ®å: BiÕn ®æi: Cuèi cïng ta ®­îc: Z38 E’ Z36 Z39 U=1 I01 I0 I1 2 .3. TÝnh suÊt ®iÖn ®éng vµ lËp ®­êng ®Æc tÝnh c«ng suÊt. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c«ng suÊt cña nhµ m¸y ®­îc tÝnh theo c«ng thøc. 2.3.1. X¸c ®Þnh søc ®iÖn ®éng E ‘. Tõ s¬ ®å rót gän ta cã: Mµ: VËy = 1,262+ j 0,467 = 1,34620,30o 2.3.2. X¸c ®Þnh tæng trë riªng, tæng trë t­¬ng hç gi÷a hÖ thèng vµ nhµ m¸y. - Tæng trë riªng: 83,61o => - Tæng trë t­¬ng hç gi÷a hÖ thèng vµ nhµ m¸y ( gi÷a UHT vµ E'). 89,41o => 2.3.3. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c«ng suÊt. khi: VËy ta cã ®Æc tÝnh æn ®Þnh tÜnh nh­ sau: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 10,745 4,590 1,547 90,59o do 30o 60o 90o 120o 150o 180o 20,30o 0 2. 4. X¸c ®Þnh hÖ sè dù tr÷. §é dù tr÷ æn ®Þnh. Kdt Nh­ vËy víi ®é dù tr÷ trªn nhµ m¸y ®¶m b¶o æn ®Þnh tÜnh. Ch­¬ng IIi TÝnh to¸n æn ®Þnh ®éng. 3.1. LËp ®Æc tÝnh c«ng suÊt cho c¸c chÕ ®é. 3.1.1. Tr­íc khi x¶y ra ng¾n m¹ch. Trong phÇn tÝnh to¸n æn ®Þnh tÜnh ta ®· cã ®Æc tÝnh c«ng suÊt tr­íc khi x¶y ra ng¾n m¹ch. C«ng suÊt c¬ trªn trôc m¸y øng víi do = 20,300 lµ Po = 4,590 3.1.2. Trong khi x¶y ra ng¾n m¹ch (N3). 3.1.2.a.S¬ ®å thay thÕ. HT N(3) ZD NM S¬ ®å tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh c«ng suÊt cña nhµ m¸y khi ng¾n m¹ch 3 pha nh­ h×nh trªn víi ZD lµ tæng trë ng¾n m¹ch 3 pha ®èi xøng th× tæng trë ng¾n m¹ch ZD = 0. Z28 Z15 Z27 E’ Z26 N(3) 3.1.2.b. BiÕn ®æi s¬ ®å Z15 = j 0,029 Z26 = 0,704 + j 0,455 Z27 = -0,0006 + j 0,093 Z28 = 6,983 + j 5,044 BiÕn ®æi thµnh Y(Z29; Z30; Z31) Z31 E’ Z15 Z30 Z29 Ta ®­îc s¬ ®å sau: BiÕn ®æi tiÕp: Ta ®­îc s¬ ®å : Z31 E’ Z32 Z30 3.1.2.c . Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh Tæng trë riªng: Z89,07o => Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c«ng suÊt trong tr­êng hîp sù cè: 3.1.3. Sau khi x¶y ra ng¾n m¹ch (N 3). 3.1.3.a. S¬ ®å thay thÕ Sau khi x¶y ra ng¾n m¹ch ®­êng d©y nèi nhµ m¸y víi hÖ thèng chØ cßn mét bé.V× vËy tæng trë t¨ng lªn gÊp ®«i. S¬ ®å tÝnh to¸n chÆt chÏ sau khi x¶y ra ng¾n m¹ch nh­ h×nh vÏ d­íi ®©y víi c¸c th«ng sè tÝnh to¸n sau: 3.1.3.b. BiÕn ®æi s¬ ®å: Sau khi x¶y ra ng¾n m¹ch ®­êng d©y nèi nhµ m¸y víi hÖ thèng chØ cßn mét bé. Z’12 Z34 Z33 E’ Z30 U=1 Zb V× vËy tæng trë ®­êng d©y t¨ng lªn gÊp ®«i. Trong ®ã : BiÕn ®æi Y(Z12,Z33,Z30) thµnh Ta ®­îc s¬ ®å sau: Z’37 Zb Z36’ E’ U=1 Z’35 Z34 BiÕn ®æi: vµta ®­îc: I01 Z’36 Cuèi cïng ta ®­îc s¬ ®å: U=1 E’ I1 I0 Z’38 Z’39 3.1.3.c. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c«ng suÊt - Tæng trë riªng. 79,05o => -Tæng trë t­¬ng hç. 88,950 => * VËy ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c«ng suÊt sau khi c¾t ng¾n m¹ch. 3.2. X¸c ®Þnh gãc c¾t giíi h¹n. 3.2.1. X¸c ®Þnh miÒn c¾t giíi h¹n. Do h¹n chÕ vËn hµnh sau sù cè, c«ng suÊt c©n b»ng trªn trôc m¸y ph¸t lµ: P0 = PIII. VËy miÒn c¾t giíi h¹n lµ dn £ d £ dm. 3.2.2. TÝnh gãc c¾t giíi h¹n. Tõ c¸c ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c«ng suÊt cña chÕ ®é lµm viÖc ban ®Çu tr­íc lóc x¶y ra ng¾n m¹ch khi ng¾n m¹ch vµ sau khi x¶y ra ng¾n m¹ch lµ: P0 = 4,5901 lµ c«ng suÊt c¬ trªn trôc m¸y ph¸t víi d = 20,300 ta vÏ ®­îc c¸c ®­êng cong ®Æc tÝnh c«ng suÊt P(d) : Trong ®ã: PI: §Æc tÝnh c«ng suÊt tr­íc khi ng¾n m¹ch. PII: §Æc tÝnh c«ng suÊt trong khi ng¾n m¹ch. PIII: §Æc tÝnh c«ng suÊt sau ng¾n m¹ch. Gãc c¾t giíi h¹n lµ gãc ®¶m b¶o c©n b»ng diÖn tÝch t¨ng tèc vµ diÖn tÝch h·m tèc. Ftt=Fht TÊt c¶ c¸c gãc ®­îc tÝnh b»ng ®¬n vÞ Radial. §æi gãc vÒ ®¬n vÞ Radial. Tõ ®å thÞ ®Æc tÝnh c«ng suÊt ta tÝnh ®­îc Thay: Ftt = Fht ta cã Ta tÝnh ®­îc: VËy: §iÒu nµy hoµn toµn phï hîp víi ®iÒu kiÖn æn ®Þnh ®éng lµ c¾t ng¾n m¹ch t¹i thêi ®iÓm t¹o nªn Ftt=Fht. Khi ®ã nhµ m¸y lµm viÖc æn ®Þnh víi chÕ ®é míi. 3-3. X¸c ®Þnh thêi gian c¾t giíi h¹n. §Ó x¸c ®Þnh thêi gian c¾t ng¾n m¹ch giíi h¹n ta cÇn ph¶i gi¶i ph­¬ng tr×nh m« t¶ sù chuyÓn ®éng cña r« to n¸y ph¸t trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é. Ph­¬ng tr×nh cã d¹ng nh­ sau: Trong ®ã H»ng sè qu¸n tÝnh cña R« to : Gãc lÖch gi÷a søc ®iÖn ®éng cña m¸y ph¸t víi mét trôc chuyÓn ®éng víi tèc ®é ®ång bé. : C«ng suÊt c¬ cña tua bin m¸y ph¸t ®iÖn. : C«ng suÊt ®iÖn cña m¸y ph¸t ®iÖn. Trong c«ng thøc trªn tÊt c¶ c¸c ®¹i l­îng ®Òu ë d¹ng t­¬ng ®èi c¬ b¶n. H»ng sè ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Trong ®ã : n: Sè vßng quay r« to m¸y ph¸t ®iÖn. §èi víi m¸y ph¸t tua bin h¬i n =3000 vßng/phót. nF: Sè tæ m¸y cña nhµ m¸y, nF=4 G: Träng l­îng cña R« to. D: §­êng kÝnh cña R« to GD2: §­îc tra trong sæ tay kü thuËt ®iÖn. §èi víi m¸y ph¸t TB - 120 ta tra ®­îc GD2 = 13. T.m2 Ta gi¶i ph­¬ng tr×nh vi ph©n trªn b»ng ph­¬ng ph¸p ph©n ®o¹n liªn tiÕp. Chän HÖ sè gia tèc: *Ph©n ®o¹n 1: Gãc ë cuèi ph©n ®o¹n 1 lµ : *Ph©n ®o¹n 2 (Sec) Gãc ë cuèi ph©n ®o¹n 2 lµ : *Ph©n ®o¹n 3 Gãc ë cuèi ph©n ®o¹n 3 lµ: *Ph©n ®o¹n 4 Gãc ë cuèi ph©n ®o¹n 4 lµ *Ph©n ®o¹n 5 = Gãc ë cuèi ph©n ®o¹n 5 lµ: Ta cã b¶ng kÕt qu¶ sau: Ph©n ®o¹n 0 1 2 3 4 5 t (sec) 0 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 (o) 20,300 23,050 30,30 43,050 61,290 103,260 VÏ ®å thÞ theo t ta ®­îc ®å thÞ nh­ h×nh vÏ sau: tcgh =0,135(Sec) 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 t(Sec) 78,860 20,300 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Tõ ®å thÞ trªn ta thÊy øng víi: ta sÏ ®­îc: tcgh = 0,135 (Sec) Tµi liÖu tham kh¶o 1. PhÇn ®iÖn nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p-TrÞnh Hïng Th¸m-NguyÔn H÷u Kh¸i §µo Quang Th¹ch-L· V¨n ót-Ph¹m V¨n Hoµ-§µo Kim Hoa. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt-1996. 2. Ng¾n m¹ch trong hÖ thèng ®iÖn-PGS.TS.Ph¹m V¨n Hoµ Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc-2000 3. Ph©n tÝch vµ ®iÒu khiÓn æn ®Þnh hÖ thèng ®iÖn-GS.TS. L· V¨n ót Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt-2001. 4. B¶o vÖ c¸c hÖ thèng ®iÖn-VS.GS.TrÇn §×nh Long Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt-2000. 5. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn cao ¸p-Vâ ViÕt §¹n Khoa t¹i chøc tr­êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi-1998 6. NguyÔn H÷u Kh¸i. ThiÕt kÕ nhµ m¸y ®iÖn. Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt-2004. 7. Bé m«n ph¸t dÉn ®iÖn