Thiết kế phần điện cho một nhà máy nhiệt điện công suất 200MW

h: Thiết kế phần điện cho một nhà máy nhiệt điện công suất 200MW có 4 máy phát điện, mỗi máy có công suất 50 MW, cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát 10kV, tải trung áp 110kV và phát vào hệ thống 220kV. Thiết kế trạm biến áp 10/0,4kV. phần mở đầu Đã hơn hai thế kỷ, điện năng trở thành dạng năng lượng thiết yếu nhất, phổ biến nhất trong đời sống xã hội cũng như hoạt động lao động sản xuất của con người. Xuất phát từ tầm quan trọng đó, tại mọi quốc gia trên thế giới, công nghiệp điện luôn là ngành công nghiệp cơ bản, mũi nhọn của nền kinh tế quốc gia. Đối với nước ta, công nghiệp điện luôn được Đảng và Nhà nước xác định là ngành công nghiệp mang tính nền tảng nhất, có nhiệm vụ quan trọng là phục vụ và thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Việc xây dựng các nhà máy điện được quan tâm đúng mức, với hàng loạt các công trình thế kỷ: NMTĐ Hoà bình, NMTĐ Yaly, NMNĐ Phả lại 1,2, Ninh bình... Trong chiến lược phát triển công nghiệp điện của nước ta, xuất phát từ điều kiện tự nhiên của đất nước, thuỷ điện chiếm một vị trí hết sức quan trọng, bên cạnh đó phát triển hợp lý các nhà máy nhiệt điện. Việc phát triển các nhà máy nhiệt điện là không thể thiếu, bởi lẽ chúng bổ sung cho thuỷ điện trong mùa khô, cũng như phục vụ các nhu cầu thực tế cục bộ khác của từng địa phương, đơn vị. Là ngành công nghiệp thuộc sở hữu Nhà nước, công nghiệp điện có những thay đổi to lớn cùng với quá trình chuyển đổi cơ chế. Bước sang nền kinh tế thị trường, điện năng là sản phẩm hàng hoá, sản xuất điện được coi như sản xuất hàng hoá. Với sự thay đổi nhận thức như vậy, việc xây dựng các nhà máy điện không còn mang tính bao cấp, mà cũng phải đảm bảo hiệu quả kinh tế, tối thiểu là thu hồi vốn đầu tư, tránh lãng phí hoặc đầu tư không hiệu quả. Với nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp được giao gồm những nội dung chính : phần I:Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện. Phần II: Thiết kế phần điện trạm biến áp 180-10/0,4 kv. Phần I : Thiết kế nhà máy nhiệt điện Chương I Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Tính toán phụ tải và cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện là một việc không thể thiếu được để đảm bảo kinh tế trong xây dựng và vận hành. Lượng điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện và điện năng tổn thất. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi. Do vậy, người ta cần phải biết các đồ thị phụ tải, nhờ đó có thể chọn phương án vận hành hợp lý, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trước hết cho người thiết kế là phải tiến hành các công việc : chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất một cách hợp lý nhất. I. Chọn máy phát điện. Việc chon máy phát điện là một trong những khâu quan trọng khi thiết kế nhà máy điện. Cần chon máy có thông số kỹ thuật hợp lý nhất so với nhà máy cần thiết kế, có hiệu quả kinh tế nhất vì nó liên quan đến cấu trúc của nhà máy, liên quan đến vốn đầu tư và hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong tương lai. Căn cứ vào yêu cầu, nhiệm vụ của đề tài: " Thiết kế phàn điện của nhà máy nhiệt điện 200MW" gồm 4 tổ máy 50 MW. Căn cứ vào yêu cầu nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải địa phương có điện áp định mức 10 kV. Để thuận tiện cho việc vận hành và xây dựng, ta chọn một loại máy phát điện đồng bộ tua bin hơi TB-50-2 có các thông số kỹ thuật sau: Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng t. đối n V/Ph S MVA P MW U KV Cosj I kA X"d X'd Xd TB -50 - 2 3000 62,5 50 10,5 0,8 3,44 0,135 0,3 1,84 II. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Mục đích của việc tính toán là phải xác định lượng công suất tiêu thụ của phụ tải và công suất phát ra của nhà máy sao cho phù hợp. Trong phần này đã có các số liệu về điện áp, công suất cực đại và phụ tải biểu diễn theo phần trăm của phụ tải cực đại theo thời gian hàng ngày. Từ đó tính phụ tải thực ở các cấp điện áp. Trong đề tài thiết kế đã cho phần trăm công suất tác dụng cực đại của nhà máy và phụ tải các cấp điện áp từ đó ta tính được công suất tác dụng P(t) và công suất biểu kiến S(t) ở từng khoảng thời gian khác nhau theo công thức: Trong đó : - P%(t): Là phần trăm phụ tải tại thời điểm t so với Pmax - Pmax : Là công suất tác dụng tiêu thụ lớn nhất của phụ tải. - cos j là hệ số công suất của phụ tải. 1. Tính toán phụ tải của toàn nhà máy : + Công suất lớn nhất của nhà máy phát ra là: Pmax = n. Pđm F = 4.50 = 200MW - Dựa vào bảng biến thiên của phụ tải nhà máy và các công thức tính toán trên ta có bảng số liệu sau: t(h) 0 á 7 7 á 12 12 á 14 14 á 20 20 á 24 P(%) 75 85 80 100 75 PNM(t) (MW) 150 170 160 200 150 SNM(t) (MVA) 187,5 212,5 200 250 187,5 Từ bảng số liệu tính toán ở trên ta xây dụng được đồ thị phụ tải của toàn nhà máy như sau : 2. Phụ tải địa phương: -Theo nhiệm vụ thiết kế cho Pmax = 22 MW; Uđm =10 kV; cosj = 0,85. Dựa vào bảng biến thiên phụ tải địa phương và các công thức đã có mà xác định phụ tải cấp điện áp máy phát: t(h) 0 á 7 7 á 12 12 á 14 14 á 20 20 á 24 C/suất P(%) 70 90 80 100 70 P(t)đp (MW) 15,4 19,8 17,6 22 15,4 S(t)đp (MW) 18,12 23,29 20,71 25,88 18,12 Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị phụ tải địa phương như sau: 3. Phụ tải trung áp 110kV: - Theo nhiệm vụ thiết kế Pmax = 100 MW; cos j =0,85; Uđm = 110 KV. áp dụng công thức trên, dựa vào bảng biến thiên của phụ tải trung áp ta có bảng số liệu sau: t(h) 0 á 7 7 á 12 12 á 14 14 á 20 20 á 24 C/suất P(%) 70 90 70 100 70 P(t)TA (MW) 70 90 70 100 70 S(t)TA (MW) 82,35 105,8 82,35 117,6 82,35 Dựa vào bảng biến thiên vẽ đồ thị phụ tải phía trung áp: 4. Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy: - Công suất tự dùng cực đại của nhà máy khi nhà máy phát hết công suất được xác định bằng biểu thức: Trong đó: a%: Là hệ số tự dùng cực đại của nhà máy (a = 6% ) Pmax: Là công suất lớn nhất của nhà máy có thể phát ra. Cosj td = 0,85. Như vậy: Công suất tự dùng tại thời điểm t được xác định: Sđặt = 62,5 x4 = 250 (MVA) Trong đó: Sđặt: Tổng công suất đặt của nhà máy. S(t) NM: Là công suất phát ra của nhà máy trong từng khoảng thời gian t đã xác định ở phần " Xác định phụ tải toàn nhà máy" Từ các tính toán trên ta có bảng số liệu sau: t(h) 0á7 7á12 12á14 14á20 20á24 S(t) (MVA) 187,5 212,5 200 250 187,5 Stđ(t)(MVA) 15 16,06 15,53 17,65 15 Dựa vào kết quả tính toán ở phần trên ta có đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy: 5. Công suất của nhà máy phát về hệ thống 220 kV: Điện năng do nhà máy sản xuất ra 1 phần được cung cấp cho phụ tải địa phương và tự dùng, một phần cung cấp cho phụ tải trung áp 110 KV, phần còn lại được phát về hệ thống được xác định như sau: SHT(t)= SNM(t)- Std(t)- Sđp(t – ST(t) Dựa vào công thức trên và căn cứ vào biểu đồ phụ tải ở các cấp điện áp ta có bảng số liệu sau: t(h) 0á7 7á12 12á14 14á20 20á24 S(MVA) Sđp(t)(MVA) 18,12 23,29 20,71 25,88 18,12 Stđ(t)(MVA) 15 16,06 15,53 17,65 15 S110(t)(MVA) 82,35 105,8 82,35 117,6 82,35 SSpt(MVA) 115,47 146,15 118,59 161,13 115,47 SNM(t)(MVA) 187,5 212,5 200 250 187,5 SHT(t)(MVA) 72,03 67,35 81,41 88,87 72,03 Đồ thị phụ tải phát vào hệ thống như sau: Nhận xét chung: Nhà máy thiết kế với công suất tương đối nhỏ so với hệ thống (Công suất nhà máy so với hệ thống bằng 5.55%) Công suất của nhà máy phát vào hệ thống là: SHTmax = 88,87 MVA < Std = 100 MVA. SHTmin = 67,35 MVA CHương II xác định các phương án và chọn máy biến áp A - xác định các phương án: Xuất phát từ tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống, căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của các hộ phụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương án sao cho đảm bảo các yêu cầu sau: + Khi làm việc bình thường, phải cung cấp điện đầy đủ cho các hộ phụ tải theo yêu cầu khi sự cố một phần tử nào đó phải đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng tránh trường hợp công suất tải qua nhiều lần máy biến áp gây ra tổn thất điện năng. + Phụ tải địa phương có công suất tương đối lớn so với công suất của một máy phát điện (lớn hơn 15 %) do đó phải xây dựng hệ thống thanh góp ở cấp điện áp máy phát để cung cấp điện cho phụ tải địa phương. Vì cấp điện áp cao áp (220kV) và trung áp (110kV) là lớn có trung tính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên lạc giữa 3 cấp điện áp vì công suất của một máy phát nhỏ hơn công suất dự trữ của hệ thống nên có thể dùng sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp trong các phương án. Từ các yêu cầu trên có thể đề ra các phương án sau: Phương án 1 : Dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc và hai bộ máy phát điện - máy biến áp ghép theo sơ đồ như hình vẽ: - Ưu điểm: + Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong mọi trường hợp. + Các máy biến áp dung lượng nhỏ. - Nhược điểm: + Số lượng máy biến áp lớn dẫn đến sơ đồ bố trí thiết bị phức tạp. + Máy biến áp dùng nhiều chủng loại, phía cao áp dùng 3 máy biến áp nên vốn đầu tư cao. 2 Phương án 2: Nhận xét: Phương án 2 gồm hai tổ máy phát điện F1 và F2 ghép với thanh góp điện áp máy phát, phụ tải địa phương lấy từ thanh góp này. Hai tổ máy còn lại được ghép bộ lên thanh góp 110 kV. Hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa thanh góp điện áp máy phát với các cấp điện áp cao và trung áp. + Ưu điểm: - Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải trong mọi trường hợp. - Dung lượng các máy biến áp phải chon không lớn, đặc biệt bộ máy phát điện - máy biến áp B4 được chuyển từ phía 220 kV sang phía 110 kV nên có thể đảm bảo kinh tế hơn so với phương án 1. + Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp hơi nhiều nhưng vốn đầu tư vào máy biến áp của phương án này ít hơn so với phương án I và tổn thất điện năng trong máy biến áp lớn hơn. 3. Phương án 3: Nhận xét: - Ghép 3 tổ máy vào thanh góp điện áp máy phát dùng 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc từ thanh góp điện áp máy phát với các cấp điện áp cáo và trung áp. Một bộ máy phát nối lên thanh cái trung áp 110 kV. + Ưu điểm: Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải khi bình thường cũng như khi sự cố một phần tử nào đó. Số lượng máy biến áp ít hơn so với phương án 1 và 2, do đó sơ dồ bố trí thiết bị đơn giản hơn, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. + Nhược điểm: Máy biến áp tự ngẫu phải chọn có dung lượng lớn hơn so với phương án 1 và 2. Dòng ngắn mạch phía hạ thế (10,5kV) tương đối lớn do đó các thiết bị đóng cắt phía hạ thế cũng phải chọn lớn hơn. 4. Phương án 4: Nhận xét: Ghép cả 4 tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát, dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp. + Ưu điểm: Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải khi làm việc bình thường, số lượng máy biến áp ít, sơ đồ đơn giản. + Nhược điểm: Dòng ngắn mạch phía hạ áp (10,5kV) rất lớn nên phải đặt kháng điện vòng, do vậy việc chọn và bố trí các thiết bị phân phối, bảo vệ phức tạp, máy biến áp phải chọn có dung lượng lớn. * Nhận xét chung: Qua 4 phương án đã được đưa ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật tuy nhiên mỗi phương án đều có ưu nhược điểm riêng. Do đó cần phải phân tích kỹ sơ bộ để loại trừ phương án bất hợp lý và giữ lại các phương án khả dĩ. Sau đó tính toán cụ thể tìm ra phương án tối ưu. - So sánh giữa hai phương án 1 và 2 ta thấy: Sơ đồ nối dây của 2 phương án 1 và phương án 2 đơn giản tương tự nhau độ tin cậy cung cấp điện cao, đảm bảo về mặt kỹ tthuật, nhưng vốn đầu tư của phương án 1 lớn hơn vốn đầu tư của phương án 2 vì có 3 máy biến áp nối vào bên phía cao áp (220kV) do vậy ta bỏ phương án 1 giữ lại phương án 2 đưa vào tính toán. - So sánh giữa phương án 3 và phương án 4 ta thấy phương án 4 có số lượng máy biến áp ít hơn, do đó có thể lợi hơn về mặt bố trí thiết bị, tuy nhiên dung lượng của 2 máy biến áp phải chọn là quá lớn, các thiết bị đóng cắt bảo vệ kèm theo cũng phải có dung lượng lớn lên nên không kinh tế. Mặt khác phía hạ thế (10,5kV) do ghép cả 4 máy phát điện vào thanh góp 10,5 kV nê sơ đồ bố trí phức tạp, dòng ngắn mạch lớn nên khó chọn thiết bị, do đó ta chọn phương án 3 để tính toán tiếp. Tóm lại: Trong 4 phương án đã nêu, qua phân tích sơ bộ ở trên ta loại phương án 1 và phương án 4 còn lại phương án 2 và phương án 3 để chọn phương án tối ưu. Cần tính toán kỹ về mặt kinh tế. B - CHọn máy biến áp: nguyên tắc chung -Máy biến áp là một thiết bị hết sức quan trọng trong hệ thống điện chiếm một tỷ lệ khá cao về vốn đầu tư so với tổng số vốn đầu tư mua sắm thiết bị, do đó cần lựa chọn công suất của máy biến áp một cách phù hợp với phụ tải tránh lãng phí. Trong các phương án đã nêu ra ta sử dụng máy biến áp 2 dây quấn nối với máy phát và dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp do đó công suất của máy biến áp trên được chọn như sau: -Đối với máy biến áp 2 dây quấn : -Đối với máy biến áp tự ngẫu : SđmB ³ x Sthừa Trong đó a: Là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu. a = Sthừa: là công suất thừa lớn nhất trên thanh góp điện áp máy phát. Sthừa = ồ SđmF - Stdmax - Sđp min SđmF = 62.5 MVA Trong đó : - ồSđmF : Là tổng công suất công suất định mức của máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát. - ồStdmax : Là tổng công suất tự dùng cực đại của các máy phát điện trên. - Sđpmin: Là công suất cực tiểu của phụ tải điện áp máy phát. 1. Chọn máy biến áp cho phương án 2: Sơ đồ phương án 2 như sau: a/ Chọn các máy biến áp nối bộ B3 và B4. Các máy biến áp B3 và B4 chọn theo điều kiện sau: SB3 = SB4 ³ SđmF = 62,5 (MVA) Tra bảng chọn loại máy biến áp có các thông số kỹ thuật sau: Loại máy Uc(kV) Uh(kV) Po(kW) Pn(kW) Un% Io% Số lượng TДЩ-63 121 10,5 59 245 10,5 0,6 2 b. Chọn máy biến áp liên lạc B1 và B2: Vì B1 và B2 là 2 máy biến áp tự ngẫu vận hành song song nên theo nguyên tắc đã nêu có: SđmB1 = SđmB2 = x Sthừa; Trong đó : a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu a = = 0,5 và Sthừa = [( SF1 + SF2 ) - ( STD1max + STD2max ) - Sđpmin ] Ta có: STD1max = STD2max = STDmaxNM = 17,65 = 4,41 (MVA) Sđpmin = 18,12 (MVA) Vậy: Sthừa = 2.62,5 - 2.4,41 - 18,12 = 98,06 (MVA) Tra tài liệu thiết kế nhà máy điện " ta chọn loại máy biến áp ATДЩTH - 100 có các thông số kỹ thuật sau: Sđm U (kV) DPo (kW) Pn (kW) Un% IO% Số lượng (MVA) C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H 100 242 121 10,5 65 260 - - 11 31 19 0,5 2 * Phân bố công suất cho các máy biến áp: - Các máy biến áp đấu bộ B3 và B4 để đảm bảo vận hành kinh tế và ổn định ta cho các máy biến áp B3 và B4 vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc với công suất cố định sau: SB3 = SB4 = SđmF –STD = 62,5 - 4,41 = 58,09 (MVA) < SđmB3 = SđmB4 = 63 (MVA) Vậy khi vận hành với công suất trên ở điều kiện bình thường thì các máy biến áp B3 và B4 không quá tải. - Các máy biến áp B1 và B2 là: SM = à.SđmB4 = 0,5.100 = 50 (MVA) Để tính toán kiểm tra quá tải cho máy biến áp ta phải tính công suất tải qua các cuộn dây của máy biến áp. Sau đó so sánh với công suất định mức và công suất mẫu. + Công suất tải qua cuộn trung áp của mỗi máy là: STB1 = STB2 = = (S110 - SB3 - SB4) + Công suất khi tải qua cuộn cao áp của mỗi máy là: SCB1 = SCB2 = = SHT + Công suất khi tải qua cuộn hạ áp của mỗi máy là: SHB1 = SHB2 = [ STB1 + SCB1] Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy và công thức trên ta tính được phân bố công suất các cuộn dây của máy biến áp liên lạc B1 và B2 tại từng thời điểm trong ngày như bảng (II-1) t(h) 0 á 7 7 á 12 12 á 14 14 á 20 20 á 24 SB3 = SB4 58,09 58,09 58,09 58,09 58,09 SCB1 = SCB2 36,02 33,68 40,71 44,44 36,02 S110 82,35 105,8 82,35 117,6 82,35 STB1 = STB2 - 16,92 - 5,19 - 16,92 0,71 - 16,92 SHB1 = SHB2 19,1 28,49 23,79 45,15 19,1 Từ kết quả ở bảng trên ta thấy: SCmax = 44,44 MVA < Sđm B1; B2 = 100 (MVA) SHmax = 45,15 MVA < SM = 50 (MVA) STmax = 16,92 MVA < SM = 50 (MVA) Như vậy ở điều kiện vận hành bình thường thì các máy biến áp B1 và B2 không bị quá tải. * Kiểm tra quá tải các máy biến áp khi sự cố sảy ra. Giả thiết sự cố sảy ra khi phụ tải phía trung áp là cực đại. STmax = 117,6 MVA lúc 14 á 20 SHT = 88,87 MVA Sđp = 25,88 MVA Giả sử sự cố một trong 2 máy biến áp nối bộ ( giả sử máy B3) Khi đó máy biến áp B4 vẫn mang công suất ở chế độ bình thường. (SB4 = 58,09 MVA) Lượng thiếu hụt công suất của STmax được cấp qua cuộn trung áp của các máy biến áp liên lạc B1 và B2. - Phụ tải phía trung áp còn thiếu là: Sthiếu = STmax - SB4 = 117,6 - 58,09 = 59,51 (MVA) - Công suất tải qua cuộn trung là: STB1 = STB2 = x SThiếu = x 59,51 = 29,76 (MVA) - Công suất tải qua cuộn hạ: SHB1 = SHB2 = (2 SđmF – Sđp - 2 STDmax) = (2.62,5 - 25,88 - 4,41.2 ) = 45,15 (MVA) Khi đó công suất nhà máy phát lên hệ thống: SHT = 2. SC = 2(SH - ST) = 2(45,15 - 29,76) = 30,78 (MVA) So sánh lúc bình thường thì công suất phát lên hệ thống còn thiếu là: 88,87 - 30,78 = 58,09 (MVA) Như vậy khi sự cố một bộ máy phát - máy biến áp phía 110 KV ta có công suất tải qua các phía máy biến áp B1 và B2 là: SH = 45,15 MVA < SM = 50 (MVA) ST = 29,76 MVA < SM = 50 (MVA) SThiếu = 58,09 MVA < Sdt = 100 (MVA) ị máy biến áp vẫn làm việc bình thường chưa cần xét đến hệ số quá tải. * Giả sử 1 trong 2 máy biến áp liên lạc bị sự cố (B1) Trong trường hợp này ta cũng xét quá tải sự cố của máy biến áp B2,còn máy biến áp B3 và B4 vẫn tải công suất ở chế độ bình thường và cung cấp công suất cho thanh cái 110 KV một lượng là: 2x58,09 = 116,18 (MVA) + Xác định sự phân bố công suất trên các cuộn dây của máy B2. Cuộn hạ áp: SH = 2.SđmF - Sđp - 2.Std = 2.62,5 - 25,88 - 2.4,41 = 90,30 (MVA) - Cuộn trung áp: STB2 = STmax - (SB3 + SB4) = 117,6 - 116,18 = 1,42 (MVA) < SM = 50 (MVA) Vậy cuộn trung của máy biến áp B2 không bị quá tải khi sự cố máy biến áp B1. Nhưng máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố chỉ có thể tải là: SHB2 = 1,4.à. SđmB2 = 1,4.0,5.100 = 70 (MVA) Vậy để cuộn hạ áp của máy biến áp B2 làm việc không vượt quá mức quá tải cho phép ta phải giảm công suất của các máy phát F1 và F2 đi một lượng là: 90,30 - 70 = 20,3 (MVA) Và giữ nguyên công suất của cuộn trung áp, do vậy giảm công suất nhà máy phát về hệ thống một lượng là 20,3 (MVA) lượng công suất này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. (SdtqHT = 100 MVA) - Phía cao áp: S220 = SHB2 - STB2 = 70 - 1,42 = 68,58 (MVA) - Công suất phát lên hệ thống bị thiếu là: SHT – S220 = 88,87 – 68,58 = 20,29 MVA< Sdt=100MVA Vậy cuộn cao áp của máy biến áp B2 không bị quá tải khi sự cố máy biến áp B1 Kết luận: Các máy biến áp đã chọn làm việc đảm bảo ở chế độ bình thường cũng như khi sự cố xảy ra. 2- Chọn máy biến áp cho phương án 3: Chọn công suất cho máy biến áp B3. Tương tự như phương án 2 ta cũng chọn máy biến áp B3 là loại: TДЩ-63 có các thông số kỹ thuật sau: Sđm (MVA) Uc(kV) Uh(kV) DPo(kW) DPn(kW) Un% Io% Số lượng Giá (106) 63 121 10,5 59 245 10,5 0,6 1 6.900 *. Chọn máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 : - Các máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 vận hành song song do vậy ta chọn một loại máy cho cả hai máy. Tính công suất tải qua 2 cuộn dây hạ áp của 2 máy biến áp liên lạc ta có: Sthừa = ồSđmF - (Stdmax - Sđpmin ) = 3.62,5 - (3.4,41+18,12 ) = 156,15 (MVA) Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện: SđmB1;B2 ³ Tra tài liệu "Thiết kế nhà máy điện" ta chọn máy biến áp tự ngẫu sau: ATДЩTH-160 có các thông số kỹ thuật sau: Sđm U (kV) DPo (kW) Un% I% DPnC-T kW Số lượng Giá (106=) (MVA) C T H C-T C-H T-H 160 242 121 10,5 85 11 32 20 11 380 2 11300 * Phân bố công suất cho các máy biến áp: Với máy bộ B3 để tiện lợi và kinh tế ta cho vận hành với phụ tải bằng phẳng công suất vận hành ở chế độ bình thường của máy biến áp B3 là: SB3 = SđmF4 - Stdmax = 62,5 - 4,41 = 58,09 (MVA) như vậy: SB3 = 58,09 so với SđmB3 = 63 MVA, ta thấy ở chế độ bình thường thì máy biến áp B3 vận hành non tải. Với các máy biến áp liên lạc B1 và B2 tính công suất truyền tải qua các cuộn dây Cao - Trung - Hạ áp. Công suất mẫu của máy biến áp vừa chọn là: SM = à.Sđm = 0,5.160 = 80 (MVA) Công suất tải qua cuộn trung áp: STB1 = STB2 = (S110 - SB3) Công suất tải qua cuộn cao áp SCB1 = SCB2 = .SHT Công suất tải qua cuộn hạ áp: SHB1 = SHB2 = STB1 +SCB1 Căn cứ vào bảng phân phối công suất toàn nhà máy ở các thời điểm trong ngày ta tính bảng phân bố công suất trên các cuộn dây của máy biến áp liên lạc B1 va B2 Bảng (II-2) t(h) 0 á 7 7 á 12 12 á 14 14 á 20 20 á 24 S110 82,35 105,8 82,35 117,6 82,35 SB3 58,09 58,09 58,09 58,09 58,09 SCB1 = SCB2 36,02 33,68 40,71 44,44 36,02 STB1 = STB2 12,13 23,86 12,13 29,76 12,13 SHB1 = SHB2 48,15 57,54 52,84 74,20 48,15 Căn cứ vào bảng trên ta thấy: SCmax = 44,44 MVA < SđmB = 160 (MVA) STmax = 29,76 MVA < SM = 80 (MVA) SHmax = 74,20 MVA < SM = 80 (MVA) Như vậy ở chế độ vận hành bình thường, các cuộn dây của máy biến áp liên lạc đã chọn không bị quá tải. * Kiểm tra quá tải các máy biến áp khi có sự cố xảy ra. Giả thiết khi sự cố nguy hiểm xảy ra khi phụ tải trung áp (110KV) ở thời điểm cực đại 14 á 20h STmax = 117,6 MVA Sđp = 25,88 MVA SHT = 88,87 MVA Gỉa thiết khi sự cố bộ máy phát - máy biến áp B3: Lúc này các máy biến áp B1 và B2 phải cung cấp toàn bộ lượng công suất cho phụ tải trung áp là STmax = 117,6 MVA. Tức là: Cuộn trung áp của mỗi máy phải truyền tải một lượng công suất là: ST = 117,6 = 58,80 (MVA) Các tổ máy còn lại phát hết công suất do đó công suất tải qua cuộn hạ áp của máy biến áp: SHB1 = SHB2 = (3.SđmF - Sđp – 3. Stdmax) = (3.62,5 - 25,88 – 3. 441) = 74,2 (MVA) Công suất tải qua cuộn cao: SCB1 = SCB2 = SHB1 - STB1 = 74,2 - 58,8 = 15,4 (MVA) So với lúc bình thường còn thiếu 1 lượng công suất tải qua cuộn dây của máy biến áp B1 và B2 là: Sthiếu=SHt-2SCB1 = 88.87-2x15.4 = 58.07MVA. Như vậy khi sự cố B3 thì công suất qua các cuộn dây của 1 MBA tự ngẫu là : SC = 15,4 MVA < Sđm = 160 (MVA) ST = 58,8 MVA < SM = 80 (MVA) SH = 74,2 MVA < SM = 80 (MVA) SHTthiếu = 58,07 MVA < Sdt = 100(MVA) ị máy bién áp làm việc bình thường. * Trường hợp sự cố 1 trong 2 máy biến áp liên lạc (B1) Lúc này chỉ còn lại 2 máy biến áp B2 và B3 làm việc. Bộ máy phát - máy biến áp B3 vẫn tải lên thanh góp 110 KV một lượng công suất là 58,09 MVA. Ta xác định sự phân bố công suất trên các cuộn dây của máy biến áp (B1) - Cuộn trung áp: STB2 = STmax - SB3 = 117,6 - 58,09 = 59,51 (MVA) Công suất thừa trên thanh góp điện áp máy phát là: SH = 3 SđmF - Sđp - 3 Std = 3.62,5 - 25,88 - 3.4,41 = 148,39 (MVA) Nhưng cuộn hạ áp của máy biến áp B2 với khả năng quá tải sự cố chỉ có thể tải được là: SHB2 = 1,4.0,5.160 = 112 (MVA) Vậy để cuộn hạ của máy biến áp B2 làm việc không vượt quá mức quá tải cho phép ta phải giảm công suất phát cuả các máy phát F1; F2; F3 đi một lượng là: S = 148,39 - 112 = 36,39 (MVA) Trong khi giữ nguyên cuộn trung áp của máy biến áp do vậy công suất tải của cuộn cao áp máy biến áp B2 là: SCB2 = SHB2 - STB2 = 112 - 59,51 = 52,49 (MVA) Công suất còn thiếu của hệ thống là: Sthiếu = 88,87 - 52,49 = 36,38 (MVA) Như vậy khi sự cố 1 máy biến áp liên lạc B1 thì công suất qua B2 là: SC = 52,49 MVA < SđmB2 = 160 MVA ST = 59,51 MVA < SM = 80 MVA SH = 1,4.0,5.160 = 112 MVA SHTthiếu = 36,38 MVA < Std = 100 MVA Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 3 đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 3/ Tính tổn thất điện năng cho các phương án. Tổn thất điện năng là một mất mát đáng kể về mặt kinh tế trong quá trình vận hành hệ thống điện, trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây ra bởi các máy biến áp tăng áp. Việc tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp là vấn đề không thể thiếu được trong quá trình so sánh, đánh giá các phương án về mặt kinh tế, nhằm tìm ra phương án tối ưu. Trong các máy biến áp tổn thất điện năng sinh ra chủ yếu do các tổn hao trong lõi thép (DPFe) và tổn hao đồng trong các cuộn dây của máy biến áp (DPCu). Tổn thất điện năng trong lõi thép không phụ thuộc vào công suất của phụ tải, nó luôn tồn tại trong quá trình máy biến áp vận hành, còn tổn thất đồng tỷ lệ với bình phương công suất tải qua cuộn dây của máy biến áp. Để giảm tổn thất điện năng ta phải đưa ra phương thức vận hành tối ưu, bố trí công suất tải qua máy biến áp một cách hợp lý. * Tính tổn thất điện năng cho phương án 2. Để tính được tổn thất điện năng trong các máy biến áp cần phải xây dựng đồ thị phụ tải ngày cho từng máy. a/ Tổn thất điện năng cho các máy biến áp B3 và B4: Các máy biến áp B3 và B4 được ghép theo sơ đồ bộ, do đó để đảm bảo tính kinh tế ta luôn cho F3 và F4 phát hết công suất (62,5 MVA) như vậy lượng công suất tải qua mỗi máy trong suốt ngày đêm là: 62,5 (MVA) - 4,41 (MVA) = 58,09 (MVA) S (MVA) 58,09 0 24 t (h) Tổn thất điện năng trong 2 máy B3 và B4: DA3-4 = n (DPO + DPN . ). T DA3-4 = 2.(0,059 + 0,245 ). 8760 = 4683 (MWh) Trong đó: n: Số máy biến áp làm việc song song Sb: Là công suất tải qua mỗi máy biến áp theo biểu đồ T: Là thời gian vận hành trong năm (T = 8760h) b/ Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu B1; B2. Vì máy biến áp B1 và B2 luôn vận hành song song nên tổn thất điện năng của 2 máy biến áp được tính như sau: (1) DA1-2 = 2DPOT + . . ồ (DPNC. Sic2 + DPNT . SiT2 + DPNH . SiH2) ti Trong đó: T: là thời gian vận hành trong năm = 8760h. DPO: Là tổn thất không tải của máy biến áp. SiC; SiT; SiH: Là công suất tải qua các cuộn cao, trung và hạ của 2 máy biến áp lấy theo phụ tải ngày trong khoảng thời gian ti. Căn cứ vào bảng (II-1) ta có lượng công suất tải qua 2 máy B1 và B2 là: t(h) 0 á 7 7 á 12 12 á 14 14 á 20 20 á 24 SCi 72,04 67,36 81,42 88,87 72,04 STi 33,84 10,03 33,84 1,42 33,84 SHi 38,2 56,98 47,58 90,3 38,2 DPNC; DPNT; DPNH: Là tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây cao trung và hạ áp của nỗi máy được tính như sau: Theo các nhà thiết kế máy biến áp cho DPNC-T = 260 KW. Nên ta có: DPNC-H = DPNT-H = DPNC-T = 130 KW. DPNC = ( DPNC-T + ) Với à = 0,5 DPNC = ( 260 + ) = 130 (KW) DPNT = ( DPNC-T + ) DPNT = ( 260 + ) = 130 (KW) DPNH = ( + DPNC-T ) = (- 260) = 390 (KW) Thay các kết quả vào công thức ta có: DA1-2 = 2.0.065.8760 + . . [(0,13 .72.042 + 0,13.33,842 + 0,39.38.22).7 + + (0,13.81,422 + 0,13.33,842 + 0,39.47,582).2 + + (0,13.88,872 + 0,13.1,422 + 0,39.90,32).6 + + (0,13.72,042 + 0,13.33,842 + 0,39.38,22).4 + (0,13. 67,362 + 0,13. 10,032 + 0,39. 56,982).5] DA1-2 = 1863,5 MWh. Vậy tổn thất điện năng của phương án 2 là: DA2 = DA1-2 + DA3-4 = 1863,5 + 4683 = 6546,6 (MWh. * Tính tổn thất điện năng của phương án 3: a/ Tính tổn thất điẹn năng cho máy biến áp B3: Tương tự như phương án 2: DA3 = DPOT + DPN . ()2. T = 0,059.8760 + 0,245. . 8760 = 2341,5 MWh. b/ Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp liên lạc B1 và B2. Căn cứ vào bảng (II-2) ta có công suất tải qua hai máy biến áp B1 và B2 tổng một ngày đêm như sau: T(h) 0 á 7 7 á 12 12 á 14 14 á 20 20 á 24 SCi 72,04 67,36 81,42 88,87 72,04 STi 24,26 47,72 24,26 59,52 24,26 SHi 96,3 115,08 105,68 148,4 96,3 Vì 2 máy biến áp B1 và B2 vận hành song song nên tổn thất điện năng được tính theo công thức: DA1-2 = 2DPOT + . ồ (DPNC. Sic2 + DPNT . SiT2 + DPNH . SiH2) t Với máy biến áp đã chọn có a = 0,5; (DPNC-T =380 KW; SđmB =160 (MVA) Ta có: DPNT-H = DPNC-H = DPNC-T .380 = 190 (KW) Vậy: DPNC = ( DPNC-T + ) = (380 + ) = 190 (KW) DPNT = ( DPNC-T + ) = (380 + ) = 190 (KW) DPNH = ( DPNC-H + DPNC-T ) = (- 380) = 570 (KW) Thay các số liệu vào công thức (2) t a có: DA1-2 = 2.0.085 + x[(0,19 .72.042 + 0,19.24,262 + 0,57.96.32).7 + + (0,19.67,362 + 0,19.47,722 + 0,57.115,082).5 + + (0,19.81,422 + 0,19.24,262 + 0,57.105,682).2 + + (0,19.72,042 + 0,19.24,262 + 0,57.96,32).4 + (0,19.88,872 + 0,19. 59,522 + 0,57. 148,22).6] DA1-2 = 3020 MWh. Tổn thất điện năng phương án 3 là: DA3 = DA1-2 + DA3-4 = 3020 + 2341,5 = 5361,5 (MWh) Chương III xác định dòng làm việc cưỡng bức. Trong vận hành nhà máy điện nói riêng và vận hành hệ thông điện nói chung, các khí cụ điện và dây dẫn không những làm việc ở chế độ bình thường mà đôi khi còn phải vận hành trong chế độ cưỡng bức (sự cố). mục đích của ciệc xác định dòng làm việc cưỡng bức là để phục vụ cho việc lựa chọn thiết bị điện và dây dẫn sao cho đảm bảo cung cấp điện an toàn lúc làm việc bình thường cũng như khi có sự cố. Dòng cưỡng bức của mạch điện được xác định như sau: + Mạch máy phát: Icb = 1,05 IđmF + Mạch máy biến áp và đường dây vận hành song song: Dòng điện cưỡng bức được xác định khi một phần tử bị sự cố phần tử còn lại phải tải hết công suất cực đại. + Mạch kháng điện: Dòng cưỡng bức được xác định khi tính đối xứng của sơ đồ bị phá vỡ cụ thể xét khi 1 máy biến áp liên lạc hỏng và khi 1 máy phát điện bị hỏng. I/ Tính dòng cưỡng bức của phương án II. 1. Phía cao áp 220 kV : + Dòng cưỡng bức phía đường dây là: Icb = = 0,23 (kA) + Dòng cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp liên lạc được xác định tương tự như phía đường dây Icb = 0,23 (KA) 2. Phía trung áp 110 KV: Mạch đường dây: Ta có 1 đường dây kép và 1 đường dây đơn,. Pmax = 100MW ị Pmax = = 33,3 (MW) Cosj = 0,85 ị Smax = 39,18 (MVA) Tương tự trên Icb được xác định khi đứt 1 mạch của đường dây kép. Icb = = 0,42 (kA) - Mạch máy phát và máy biến áp liên lạc: Đối với mạch này Icb được xác định khi sự cố một máy B1 hoặc B2: Icb = [ STmax - ( SB3 + SB4 ) .= (117,6 - 2.58,09). = 0,01 (kA) Mạch máy biến áp bộ B4: Icb = 1,05 . = 0,34 (kA) Sự cố một máy phát máy biến áp bên trung áp (B4 - F4) Icb = = = 0,16 (kA) Vậy Icb110max = 0,42 (kA) 3 Phía hạ áp 10,5kV : + Dòng cưỡng bức đầu cực máy phát: Icb = 1,05 . = 1,05. = 3,61 (kA) - Dòng cưỡng bức phía hạ áp của máy biến áp liên lạc được xác định khi một máy biến áp nghỉ làm việc, khi đó công suất tải qua cuộn hạ của máy biến áp kia sẽ là: SH = K.qtsc.à. sđmB = 1,4.0,5.100 = 70 (MVA) Icb = = 3,85 (kA) Dòng cưỡng bức qua kháng điện giả sử phụ tải địa phương được phân đều trên hai phân đoạn thanh góp điện áp máy phát. Dòng cưỡng bức qu._.a kháng phân đoạn được xét 1 trong hai trường hợp sự cố sau: * Trường hợp 1: Khi sự cố 1 máy biến áp liên lạc (B2) Như trên đã tính khi sự cố 1 máy biến áp liên lạc thì máy còn lại với khả năng quá tải cho phép tải được công suất lớn nhất là: SB1 = K.qtsc.à. sđmB1 = 1,4.0,5.100 = 70 (MVA) Ta suy ra công suất qua kháng là ( Sqk) Sqk = SqB - ( SđmF - std - .Sđpmax ) = 70 - (62,5 - 4,41 - .25,88) = 24,85 (MVA) ị Icb = = 1,37 (kA) * Trường hợp 2: Khi sự cố 1 máy phát (F1) Tính công suất truyền tải qua 1 máy biến áp: (qua B1) Khi Sđpmin = 18,12 (MVA) SqB = ( SđmF - sđpmin -.Std ) = (62,5 - 18,12 - 4,41) = 19,9 (MVA) Công suất qua kháng là: Sqk = SqB + Sđpmin = 19,9 + .18,12 = 28,96 (MVA) Khi Sđpmax = 25,88 (MVA) SqB = ( SđmF - Sđpmax - Std ) = (62,5 - 25,88 - 4,41 ) = = 16,11 (MVA) Khi đó Sqk là: Sqk = SqB + Sdpmax = 16,11 + .25,88 = 29,05 (MVA) ị Icb = = 1,6 (kA) Như vậy dòng cưỡng bức lớn nhất qua kháng điện là Icb = 1,6 (kA) 4 - Chọn kháng điện phân đoạn: Căn cứ vào dòng cưỡng bức lớn nhất qua kháng điện và điẹn áp định mức ta chọn kháng điện theo điều kiện sau: UđmK ³ Uđmmạng = 10,5 KV IđmK ³ Iđmmạng = 1,6 kA Tra tài liệu " thiết kế nhà máy điện" ta chọn kháng điện bê tông có cuộn dây bằng nhôm kiểu: PbA-10-2000 có các thông số sau: UđmK = 10,5 KV; IđmK = 2000A; XK% = 10% II - Tính dòng cưỡng bức cho phương án 3 1- Dòng cưỡng bức cấp điện áp 220 KV: - Tương tự như phương án 2:: Icb = = 0,23 (kA) 2- Dòng cưỡng bức cấp điện áp 110 KV: - Phía đường dây: Icb = = 0,42 (kA) Mạch máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây: Icb = 10,5. = 0,345 (kA). Mạch trung áp của máy biến áp liên lạc: Dòng cưỡng bức của mạch này được xét khi sự cố 1 trong 2 máy biến áp liên lạc ta có: Smax = STmax - SB3 = 117,6 - 58,09 = 59,51 (MVA) Icb = = 0,31 (kA) Vậy Icb110max =0,42 kA. + Sơ đồ nối dây cho phương án 3: 3/ Xác định dòng cưỡng bức phía 10,5 KV: - Dòng cưỡng bức phía đầu cực máy biến áp: Icb = 10,5 . = 3,6 (kA) - Dòng cưỡng bức phía hạ áp liên lạc: Tương tự như phương án 2: Icb = K.qtsc.à. = 1,4.0,5. = 6,16 (kA) - Dòng cưỡng bức qua kháng điện được xác định bởi hai tình trạng sự cố: + Trường hợp 1: Khi sự cố 1 trong 3 máy phát đấu nối vào thanh góp điện áp máy phát (giả sử hỏng F1) PFI = 3+ 2,5 = 5,5 MW = PđIII PFII = 1,5.4 + 2,5.2 = 11 MW SF1 = SFIII = = 6,47 MVA SFII = = 12,94 MVA SF1min = SF3min = 0,7.6,47 = 4,529 MVA SqB = [2.62,5 - 2.4,41 - 18,120] = 49,03 MVA Sqk = SqB + SF1min = 49,03 + 4,529 = 53,559 MVA + Trường hợp 2: Khi sự cố 1 trong 2 máy biến áp liên lạc (B2) Khi sự cố máy biến áp B2 thì lượng công suất qua cuộn hạ của máy biến áp liên lạc có thể tải được là: SqB = K.qtsc.à. SđmB1 = 1,4.0,5.160 = 112 (MVA) Công suất qua kháng là: Sqk = SqB-SB +Std + SF1 = 112 - 62,5 + 4,41 + 6,47 = 60,38 MVA Icb = = 3,324 (kA) 4/ Chọn kháng điện phân đoạn: Căn cứ vào dòng cưỡng bức lớn nhất qua kháng và điện áp định mức chỗ đặt kháng, ta chọn theo điều kiện: UđmK ³ Uđmmạng = 10,5 KV IđmK ³ Icbmax = 3,324 (kA) Chọn loại kháng bê tông có cuộn dây bằng nhôm kiểu: PbA-10-4000-12 có các thông số sau: UđmK = 10,5 KV; IđmK = 4000A; XK% = 12% Ilđđ = 67 kA; Iôđn = 53 kA. Chương IV: Tính toán ngắn mạch Trong hệ thống điện nói chung và nhà máy điện nói riêng, các thiết bị điện, khí cụ điện cần làm việc đảm bảo an toàn ở chế độ bình thường đồng thời chịu được những tác động của lực và nhiệt lớn khi có sự cố, đặc biệt sự cố ngắn mạch. Mục đích tính toán ngắn mạch là để xác định dòng điện lớn nhất qua chỗ đặt thiết bị có sự cố nguy hiểm nhất xảy ra và trên cơ sở đó lựa chọn thiết bị sao cho đảm bảo an toàn. Để đáp ứng được yêu cầu đó cần phải chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho phù hợp. Trong cả 2 phương án, các khí cụ điện ở mỗi cấp điện áp đều được chọn cùng chủng loại. Do đó chỉ cần xác định dòng ngắn mạch tại các điểm sau: 1.Chọn khí cụ điện phía 220 KV: Điểm ngắn mạch tính toán là N1: Nguồn cung cấp tới điểm ngắn mạch là toàn bộ các máy phát điện và hệ thống điện. 2. Chọn khí cụ điện phía 110 KV: Điểm ngắn mạch tính toán là N2: Nguồn cung cấp tới điểm ngắn mạch là các máy phát điện và hệ thống điện. 3. Chọn khí cụ điện phía hạ áp của máy biến áp liên lạc: Điểm ngắn mạch tính toán là N3: Nguồn cung cấp tới điểm ngắn mạch là các máy phát điện và hệ thống điện, trong đó máy biến áp B1 nghỉ làm việc (nghĩa là máy cắt điện phía cao áp và trung áp của máy biến áp B1 được cắt ra) 4. Chọn khí cụ điện trên mạch phân đoạn thanh góp điện áp máy phát: Điểm ngắn mạch tính toán là N4: Nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống điện (Trừ máy phát F1 và máy biến áp B1 nghỉ làm việc) 5. Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện: Trường hợp này cần tính toán ngắn mạch tại hai điểm N5 và N5' nguồn cung cấp cho N5 gồm các máy phát và hệ thống (trừ máy phát F1) nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tính toán là N5: Chỉ có máy phát F1. 6. Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng của nhà máy điện: Điểm ngắn mạch tính toán là N6: Nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống. (hoặc IN6 = IN5 + IN5') I/ Tính toán ngắn mạch cho phương án II. 1. Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 100 MVA Ucb = UTB các cấp điện áp. - Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp máy phát; (Ucb = 10,5 KV) Icb2 = = 5,5 (kA) - Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp 110 KV; (Ucb2 = 115 KV) Icb2 = = 0,52 (kA) - Dòng điện cơ bản ở cấp điẹn áp 220 KV; (Ucb3= 230 KV) Icb = = 0,26 (kA) Sơ đồ chọn các điểm ngắn mạch phương án II. 1.Tính kháng điện các phần tử: a. Điện kháng và đường dây nối nhà máy với hệ thống: - Công suất tổng của hệ thống - không kể nhà máy thiết kế: SHT = 4500 (MVA) - Điện kháng tính đến thanh cái hệ thống là: X*đmHT = 1,2 Ta có : XHT = X*đmHT. = 0,028 - Điện kháng đường dây: Xd = .0,4.65. = 0,017 Đặt X1 = XHT + Xd = 0,028 + 0,017 = 0,045 b. Điện kháng của máy bién áp hai dây quấn: Ta có: SđmB = 63 MVA; UN% = 10,5% X9 = X11 = = 0,167 C. Điện kháng của máy biến áp liên lạc: - Điện kháng cuộn dây cao áp: XC = X2 = X3 X2 = X3 = (11+ 19 - 31) = 0,115 - Điện kháng cuộn dây trung áp: XT = = (11 + 19 - 31) . =- 0,005 ằ 0 Vì XT = - 0,005 nhỏ do vậy trong sơ đồ thay thế ta bỏ qua điện kháng cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc. - Điện kháng cuộn dây hạ áp: XH = (UNC-H + UNT-H - UNC-T) . = X4 = X5 = (31 + 19 – 11) . = 0,195 = X4 = X5 - Điện kháng của máy phát điện : SđmF = 62,5 MVA; Xd" = 0,135 Ta có: XF = X7 = X8 = X10 = X12 = Xđ" = 0,135. = 0,216 e. Điện kháng của kháng điện: XK% = 10%; IKđm = 2000A = 2kA. XK = X6 = = 0,275 Tính ngắn mạch tại N1: Lợi dụng tính chất đối xứng của sơ đồ so với điểm ngắn mạch ta có: X13 = X2 // X3 = = 0,0575 X14 = X4 // X5 = = 0,0975 X15 = X7 // X8 = = 0,108 X16 = (X10 + X9 ) // (X11 + X12) = = = 0,1915 Ta có sơ đồ mới như sau: X17 = X14 + X15 = 0,2055 X18 = X16 // X17 = = 0,099 ị X19 = X18 + X13 = 0,157 Sơ đồ rút gọn tính ngẵn mạch tại điểm N1 như sau: Ta tính tại các thời điểm: t = 0s; t = 0,1s; t = 0,2s. Điện kháng tính toán phía hệ thống: Xtt1 = X1 . = 2,03 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK1(0) = 0,50; I*CK1(0,1) = 0,61; I*CK(0,2) = 0,59 Đổi sang hệ đơn vị có tên: ICK1 = ICK1 . ; ICK1(0) = 0,50 . = 5,65 (kA) ICK1(0,1) = 0,61 . = 6,9 (kA) ICK1(0,2) = 0,59 . = 6,67 (kA) Điện kháng tính toán phía nhà máy: Ta có: Xtt 2 = X19 . = 0,157. = 0,4 (kA) Tra đường cong tính toán ta được: I*CK(0) = 2,53; I*CK(0,1) = 2,35; I*CK(0,2) = 2,06, đổi sang hệ dơn vị có tên: ICK2 = I*CK2. = I*CK2 . = I*CK2. 0,627 ICK1(0) = 2,53.0,627 = 1,59 (kA) ICK1(0,1) = 2,35.0,627 = 1,47 (kA) ICK1(0,2) = 2,06.0.267 = 1,29 (kA) Vậy dòng ngắn mạch tại N1là: IN1 = ICK1 + ICK2 IN1(0) = 5,65 + 1,59 = 7,24 (kA) IN1(0,1) = 6,9 + 1,47 = 8,37 (kA) IN1(0,2) = 6,67 + 1,29 = 7,96 (kA) C. Dòng xung kích khi ngắn mạch tại N - 1: IXK = KXK. . IN1(0) = 1,8 . .7,24 (kA) = 18,4 (kA) B Tính toán ngắn mạch tại điểm N2: a. Sơ đồ thay thế và điện kháng các phần tử tương tự như ở phần sơ đồ tính toán ngắn mạch tại điểm N1, chỉ khác là điểm ngắn mạch bây giờ là điểm N2 phía trung áp. Vận dụng kết quả biến đổi sơ đồ khi ngắn mạch tại N1 ta có sơ đồ tính ngắn mạch tại N2 như hình sau: Biến đổi tiếp ta có: X18 = X1 + X13 = 0,045 + 0,0575 = 0,1025 X19 = X17 // X16 = = 0,09913 Ta có sơ đồ rút gọn tính ngắn mạch tại điểm N2 là: b – Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2: Ta tính tại các thời điểm: t = 0; t = 0,1s; t = 0,2s - Nhánh phía hệ thống: Xtt1 = X18 . = 4,16 > 3 Nên ta có: ICK1(0) = ICK1(0,1) = ICK1(0,2) = Icb . = 4,9 (kA) - Nhánh phía nhà máy. Xtt2 = X19 = = 0,25 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK2(0) = 4,1; I*CK2(0,1) = 3,5; I*CK2(0,2) = 2,8 Đổi sang đơn vị có tên: ICK2 = I*CK2. I*CK2 . = 1,255.I*CK2 ICK2(0) = 4,1.1,255 = 5,14 (kA) ICK2(0,1) = 3,5.1,255 = 4,39 (kA) ICK2(0,2) = 2,8.1,255 = 3,51 (kA) Vậy dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N2 là: IN2 = ICK1 + ICK2 IN2(0) = 4,9 + 5,14 = 10,04 (kA) IN2(0,1) = 4,9 + 4,39 = 9,29 (kA) IN2(0,2) = 4,9 + 3,51 = 8,41 (kA) c- Dòng xung kích khi xảy ra ngắn mạch tại N2 là: iXK = 1,8..10,04 = 25,5 (kA) C- Tính toán ngắn mạch tại điểm N3 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là các máy phát điện và hệ thống, trong đó máy biến áp B1 nghỉ làm việc. Sơ đồ như sau: X17 = X1 + X3 = 0,045 + 0,114 = 0,16 Biến Y (X17, X16, X5) đ é (X19, X18) X18 = X17 + X5 + = 0,16 + 0,195 + = 0,518 X19 = X16 + X5 + = 0,1915 + 0,195 + = 0,62. X20 = X19 // X8 = = = 0,16 Ta được sơ đồ rút gọn: Biến Y (X18, X6, X20) đ é (X21, X22) X21 = X6 + X20 + = 0,275 + 0,16 + = 0,52 X22 = X6 + X18 + = 0,275 + 0,518 + = 1,683 Sơ đồ rút gọn như sau: b. Tính dòng ngắn mạch tại N3: - Nhánh phía hệ thống: Xtt1 = X22 . = 1,683. = 75,74 >3 Nên ICK1(0) = ICK1(Ơ) = . = 3,267 (kA) - Nhánh phía máy phát 2,3,4 (E2,3,4) Xtt2 = X21. = 0,975 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK2(0) = 1,03 Đổi sang hệ đơn vị có tên được: I*CK2(0) 1,03. = 10,62 (kA) - Nhánh máy phát F1 (E1) ta có: Xtt3 = X”d = 0,135 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK3(0) = 7,5 Đổi sang hệ đơn vị có tên ta được: ICK3(0) = 7,5 . = 25,77 (kA) Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N3 là: I”N3 = 3,27 + 10,62 + 25,77 = 39,66 (kA) c. Dòng xung kích khi sảy ra ngắn mạch tại N3 là: iXK = 1,8 .39,66 = 100,96 (kA) D. Tính toán ngắn mạch tại điểm N4: Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tại N4 bao gồm hệ thống và các máy phát, trong đó máy phát F1 và máy biến áp B1 nghỉ làm việc.a. Lập và rút gọn sơ đồ ta có sơ đồ như sau: X17 = X1 + X3 = 0,16 X18 = X17 = + X5 + = 0,518 X19 = X16 + X5 + = 0,62 X20 = X19 // X8 = 0,16 Ta được sơ đồ rút gọn: Biến đổi sơ đồ tiếp: X21 = X6 + X18 + = 0,275 + 0,518 + = 1,683 X22 = X6 + X20 + = 0,275 + 0,16 + = 0,52 Ta được sơ đồ rút gọn: b. Tính ngắn mạch tại N4: - Nhánh hệ thống: Xtt1 = X21. = 75,74 >3 Nên: Itt1 = XCK1(Ơ) = = 3,267 (kA) - Nhánh máy phát: Itt2 = X22 = = 0,975 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK2(0) = 1,03 Đổi sng hệ đơn vị có tên ta được: ICK2(0) = 1,03. = 10,62 (kA) Vậy dòng ngắn mạch tại N4 là: I’N4 = 3,267 + 10,62 = 13,887 (kA) IXK = 1,8. .13,887 = 35,345 (kA) E. Tính toán ngắn mạch tại N5: Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tại N5 là máy phát F1 ta có sơ đồ thay thế: Tính dòng ngắn mạch tại I'''N5: Xtt = X''d = 0,135 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK(0) = 7,5 đổi sang hệ đơn vị có tên ta có: I''N5 = 7,5 . = 25,77 (kA) Dòng xung kích khi xảy ra ngắn mạch tại N5: iXK = 1,9..25,77 = 69,2 (kA) KXK = 1,9 vì ngắn mạch ở đầu cực máy phát điện. F: Tính dòng ngắn mạch tại điểm N'5, nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N'5 là hệ thống và nhà máy, trừ máy phát F1 nghỉ. Lập sơ đồ thay thế và rút gọn ta có sơ đồ sau: Biến đổi tiếp: X17 = X1 + (X2 // X3) = X1 + = 0,045 + = 0,1025 Biến D (X4, X5, X6) đ Y (X19, X20, X18) X18 = = 0,0806 X19 = = 0,0572 X20 = = X18 = 0,0806 X21 = X18 + X8 = 0,0806 + 0,216 = 0,2966 Ta có sơ đồ thay thế: Nhập nguồn E2 với nguồn E34, biến đổi D (16,19,21) thành Y (22,23,24) X22 = = 0,031 X23 = = 0,02 X24 = = 0,104 X25 = X23 + X17 = 0,02 + 0,1025 = 0,1225 X26 = X22 + X20 = 0,031 + 0,0806 = 0,1116 Ta được sơ đồ như sau: Biến Y (X24, X25, X26) đ é ( X27, X28) X27 = X25 + X26 + = 0,1225 + 0.1116 + = 0,365 X28 = X26 + X24 + = 0,31 Sơ đồ rút gọn như hình vẽ: b. Tính dòng ngắn mạch I''N5': - Nhánh phía hệ thống: Xtt1 = X27. = 16,43 >3 Ta có: ICK1(0) = ICK(Ơ) = = 15,06 (kA) - Nhánh nhà máy phát: Xtt2 = X28 .  = 0,58 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK2(0) = 1,7 Đổi sang hệ đơn vị có tên: I*CK2(0) = 1,7 . = 17,5 (kA) Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N5': I''N5 = 15,06 + 17,5 = 32,56 (kA) c. Dòng xung kích khi ngắn mạch tại N5': I*CK2(0) = 1,8. .32,56 = 82,88 (kA) So sánh dòng ngắn mạch tại điểm N5 và N5' ta thấy: I''N5 = 32,56 KA > I''N5 = 25,77 (kA) Nên ta lấy dòng I''N5' để chọn khí cụ điện cho máy phát điện. G/ Tính toán ngắn mạch tại điểm N6: Dòng ngắn mạch tại điểm N6 được tính: I''N6 = I''N5 + I''N5' I''N6 = 25,77 + 32,56 = 58,33 (kA) Dòng xung kích khi ngắn mạch tại N6: iXK = 1,8.58,33 = 148,48 (kA) H. Bảng kết quả tính toán ngắn mạch phương án 2: Cấp điện áp (KV) Điểm ngắn mạch I''N (kA) iXK (kA) 220 N1 7,24 18,4 110 N2 10,04 25,5 10,5 N3 39,66 100,96 10,5 N4 13,887 35,345 10,5 N5 25,77 69,2 10,5 N5' 32,56 82,88 10,5 N6 58,33 148,48 II. Tính toán ngắn mạch cho phương án 3: 1. Chọn các điểm tính toán ngắn mạch: Các điểm chọn để tính toán ngắn mạch tương tự như phương án 2, ta có các điểm tính ngắn mạch như sơ đồ trên: 2. Chọn các đại lượng cơ bản: Như phương án 2: Scb = 100 MVA; Ucb = Utb; Icb = 3. Tính điện kháng các phần tử: Tương tự như phương án 2: X1 = 0,045 - Điện kháng máy biến áp 2 cuộn dây: (B3) X11 = XB = 0,167 - Điện kháng của máy biến áp liên lạc B1 và B2: Máy biến áp đã chọn có: SđmB = 160; UNC-H = 32% UNC-T = 11%; UNT-H = 20% Ta có điện kháng các cuộn dây là: XC = . (UNC-T + UNC-H – UNT-H) . = (11 + 32 – 20) . = 0,0719 = X2 = X3 XT = ( UNC-T + UNT-H – UNC-H ). = ( 11 + 20 – 32 ). = - 0,003 Ta coi XT trên sơ đồ thay thế xấp xỉ bằng không. XH = (UC-H + UT-H – UNC-T) . = (32 + 20 – 11) = 0,128 = X4 = X5 Điện kháng của kháng điện phân đoạn: Với XK% = 12%; IKđm = 4000A = 4 KA Ta có: XK = = 0,165 = X6 = X7 Điện kháng máy phát: Tương tự ở phương án 2 ta có: XF = 0,216 = X8 = X9 = X10 = X12 A. Tính toán ngắn mạch tại N1: a. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế khi ngắn mạch tại N1: Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N1 bao gồm hệ thống và toàn bộ nhà máy. Ta có sơ đồ thay thế như sau: Ta nhận thấy các nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tại N1 hoàn toàn đối xứng, do vậy ta có thể biến đồ thay thế trên như sau: X13 = X2 // X3 = = 0,036 X14 = X4 // X5 = = 0,064 X15 = X6 // X7 = = 0,0825 X16 = X8 // X10 = = 0,108 X17 = X11 + X12 = 0,383 Biến đổi tiếp ta có: X18 = X9 + X15 = 0,216 + 0,0825 = 0,2985 X19 = X18 // X16 = = 0,0793 X20 = x19 + X14 = 0,0793 + 0,064 = 0,1433 X21 = x20 // X17 = = 0,1043 X22 = X21 + X13= = 0,1043 + 0,36 = 0,1403 Ta được sơ đồ rút gọn như sau: b – Tính dòng ngắn mạch IN1: Tại các thời điểm: t = 0; t = 0,1s; t = 0,2s: - Nhánh phía hệ thống: Xtt1 = X1. = 2,025 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK(0) = 0,63; I*CK1(0,1) = 0,61; I*CK(0,2) = 0,59 Đổi sang hệ đơn vị có tên: ICK1 = I*CK1. = 11,31.I*CK1 ICK1(0) = 0,63.11,31 = 7,13 (kA) ICK1(0,1) = 0,61.11,31 = 6,90 (kA) ICK1(0,2) = 0,59.11,31 = 6,67 (kA) - Nhánh phía nhà máy: Xtt2 = X22 . = 0,35 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK2(0) = 2,88; I*CK2(0,1) = 2,45; I*CK2(0,2) = 2,25 Đổi sang hệ đơn vị có tên: ICK1 = I*CK2 . = 0,62.I*CK2 ICK2(0) = 0,62.2,88 = 1,785 (kA) ICK2(0,1) = 0,62.2,45 = 1,52 (kA) ICK2(0,2) = 0,62.2,25 = 1,395 (kA) Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N1 là: IN1 = ICK1 + ICK2 IN1(0) = 7,13 + 1,785 = 8,92 (kA) IN1(0,1) = 6,9 + 1,52 = 8,42 (kA) IN1(0,2) = 6,67 + 1,395 = 8,07 (kA) c. Dòng xung kích khi ngắn mạch tại N1: IXK = 1,8. .8,92 = 22,70 (kA) B. Tính toán điểm ngắn mạch tại điểm N2: a. Lập và rút gọn sơ đồ thay thế: Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tại N2 là toàn bộ hệ thống và nhà máy. Vận dụng tính đối xứng của sơ đồ thay thế và kết quả biến đổi sơ đồ tính ngắn mạch tại điểm N1, ta có sơ đồ tính ngắn mạch tại N2 như hình vẽ sau: Biến đổi tiếp ta có: X21 = X1 + x13 = 0,081 X22 = X20 // X17 = = 0,1043 Ta được sơ đồ rút gọn như sau: b. Tính dòng ngắn mạch tại N2: Tại các thời điểm t = 0; t = 0,1s; t = 0,2s. - Nhánh phía hệ thống: Xtt1 = X21 . = 3,65 Vì Xtt > 3 nên tính ngay dòng ngắn mạch: I*(0) = I*(Ơ) = = 6,197 (kA) - Nhánh nhà máy phát: Xtt2 = X22= . = 0,26 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK2(0) = 3,9; I*CK2(0,1)3,2; I*CK2(0,2) = 2,88 Đổi sang hệ đơn vị có tên: ICK2(0) = 3,9. = 4,89 (kA) ICK2(0,1) = 3,2. = 4 (kA) ICK2(0,2) = 2,88. = 3,61 (kA) Vậy dòng ngắn mạch tại N2 là: IN2(0) = 6,197 + 4,89 (kA) = 11,087 (kA) IN2(0,1) = 6,197 + 4 (kA) = 10,197 (kA) IN2(0,2) = 6,197 + 3,61 (kA) = 9,807 (kA) c – Dòng xung kích khi ngắn mạch tại N2: iXK = 1,8..11,087 = 28,22 (kA) C – Tính toán ngắn mạch tại điểm N3: a. Lập và rút gọn sơ đồ thay thế: Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tại N3 là toàn bộ hệ thống và nhà máy, trong đó máy biến áp B1 nghỉ làm việc. Ta có sơ đồ thay thế, biến đổi tiếp ta có: X18 = X1 + X3 = 0,045 + 0,0719 = 0,117 Biến đổi Y(17;18;5) thành é (19;20) X19 = X5 + X17 + = 0,128 + 0,383 + = 0,93 X20 = X5 + X18+ = 0,128 + 0,117 + = 0,284 X21 = X19 // X10 = = 0,175 Biến đổi tiếp ta được sơ đồ sau: Biến đổi Y (20;21;7) thành é (22;23) X23 = X20 + X7 + = 0,284 + 0,165 + = 0,716 X23 = X7 + X21 + = 0,165 + 0,175 + = 0,442 X24 = 23 // X9 = = 0,145 Biến đổi Y (22;24;6) thành é (25,26) X25 = X6 + X24 + = 0,343 X26 = X6 + X22 + = 1,695 Biến đổi tiếp ta được sơ đồ rút gọn như sau: b. Tính dòng ngắn mạch tại N3: - Nhánh phía hệ thống: Xtt1 = X26. = 76,28 >3 Nên: ICK1(0) = ICK1(Ơ) = =3,24 (kA) - Nhánh phía các máy phát 2,3,4 ta có: Xtt2 = X25. = 0,643 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK2(0) = 1,54 Đổi sang hệ đơn vị có tên: ICK2(0) = I*CK2(0). = 15,87 (kA) - Nhánh máy phát F1 ta có: Xtt3 = Xd’’ = 0,135 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK3(0) = 7,5. = 25,77 (kA) Vậy dòng ngắn mạch siêu quá độ thành phần chu kỳ tại điểm N3 là: I’’N3(0) = 3,24 + 15,87 + 25,77 = 44,88 (kA) C. Dòng xung kích khi ngắn mạch tại N3 là: IXK = 1,8. .44,88 = 114,24 (kA) D - Tính toán ngắn mạch tại điểm N4: a. Lập và rút gọn sơ đồ thay thế: Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tại N4 là hệ thống và các máy phát điện của nhà máy. Trong đó máy phát F1 và máy biến áp liên lạc B1 nghỉ làm việc. Vận dụng kết quả rút gọn sơ đồ khi tính ngắn mạch tại điểm N3 ta có sơ đồ thay thế tính điểm ngắn mạch tại N4: 1/ Tính dòng ngắn mạch tại I’’N4: - Nhánh phía hệ thống: Xtt = 1,695. = 76,28 >3 Nên: ICK1(0) = ICK1(Ơ) = = 3,24 (kA) - Nhánh nhà máy phát: Xtt2 = X25. = 0,64 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK2(0) = 1,54 Đổi sang hệ đơn vị có tên: ICK2(0) = I*CK2(0). = 15,87 (kA) Vậy dòng ngắn mạch tại N4 là: I’’N4(0) = 3,24 + 15,87 = 19,11 (kA) C. Dòng xung kích tại N4 là: IXK = 1,8. .19,11 = 48,64 (kA) E. Tính toán ngắn mạch tại N5: Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tại N5 là máy phát F1 do vậy ta có sơ đồ thay thế như sau: Ta có: Xtt = X8 . = 0,135 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK(0) = 7,5 I’’N5 = 7,5. = 25,77kA. Dòng xung kích ngắn mạch tại N5 là: IXK = 1,9. .25,77 = 69,20(kA) F- Tính ngắn mạch tại N5’: a.Lập và rút gọn sơ đồ thay thế: Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tại N5’ là hệ thống và nhà máy, trừ máy phát F1 nghỉ ta có sơ đồ thay thế: Biến đổi và rút gọn sơ đồ: X18 = (X2 // X3) + X1 = X1 + = 0,081 Biến đổi: D (7; 9; 10) thành Y (19; 20; 21) X19 = = 0,06 X20 = = 0,078 X21 = = X19 = 0,06 X22 = X19 +X6 = 0,06 + 0,165 = 0,225 X23 = X21 + X5 = 0,06 + 0,128 = 0,188 Biến đổi: D (4; 22; 23) thành Y (24; 25; 26) X24 = = 0,073 X25 = = 0,0455 X26 = = 0,053 X27 = X20 + X24 = 0,156 Ta có sơ đồ sau: Biến đổi D ( 17; 25; 27) thành Y (28; 29; 30) X28 = = 0,0121 X29 = = 0,0298 X30 = = 0,1022 X31 = X26 + X28 = 0,053 + 0,0121 = 0,0651 X32 = X18 + X29 = 0,081 + 0,0298 = 0,1108 Ta biến đổi Y (30; 31; 32) thành é (33; 34) X33 = X31 + X32 + = 0,0651 + 0,1108 + = 0,245 X34 = X31 + X30 + = 0,0651 + 0,1022 + = 0,227 Ta được sơ đồ rút gọn: b. Tính dòng ngắn mạch I’’N5: - Nhánh phía hệ thống: Xtt1 = X33 - = 11,03 >3 Ta có: ICK1(0) = ICK1(Ơ) = = 22,44 (kA) - Nhánh phía nhà máy phát: Xtt2 = X34 . = 0,426 Tra đường cong tính toán ta được: I*CK2(0) = 2,35 Đổi sang hệ đơn vị có tên: ICK2(0) = 2,35. = 24,2 (kA) Vậy dòng ngắn mạch I’’N5’ là: I’’N5’ = 22,44 + 24,2 = 46,64 (kA) c. Dòng xung kích khi ngắn mạch tại N5’ là: iXK = 1,8. .46,64 = 118,7 (kA) So sánh giữa dòng ngắn mạch tại N5 và N5’ ta thấy: I’’N5’ = 46,64 kA > I’’N5 = 25,77 kA Nên ta dùng dòng I’’N5’ để chọn khí cụ điện mạch máy phát. G. Tính toán ngắn mạch tại điểm N6: I’’N6 = I’’N5 + I’’N5’ = 25,77 + 46,64 = 72,41 (kA) Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N6: IXK = 1,8. .72,41 = 184,3 (kA) Bảng tổng kết tính toán dòng ngắn mạch phương án 3: Cấp điện áp (KV) Điểm ngắn mạch I’’N (kA) IXK (kA) 220 N1 8,92 22,70 110 N2 11,087 28,22 10,5 N3 44,88 114,24 10,5 N4 19,11 48,64 10,5 N5 25,77 69,2 10,5 N5’ 46,64 118,7 10,5 N6 72,41 184,3 Chương V Tính toán kinh tế - kỹ thuật 1/ Chọn sơ đồ nối điện chính cho các phương án: - Trong nhà máy điện, các thiết bị điện và khí cụ điện được nối lại với nhau thành sơ đồ điện. Yêu cầu chung của sơ đồ nối điện là: Làm việc đảm bảo, tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và đảm bảo an toàn cho người vận hành. Tính đảm bảo của sơ đồ phụ tải thuộc vào vai trò quan trọng của hộ tiêu thụ điện. Ví dụ: Hộ tiêu thụ điện loại 1 phải được cung cấp bằng 2 đường dây lấy từ 2 nguồn độc lập. Mỗi nguồn phải cung cấp đủ công suất khi nguồn kia nghỉ làm việc. Tính linh hoạt của sơ đồ được thể hiện bởi khả năng thích ứng với nhiều trạng thái vận hành khác nhau. Kinh tế của sơ đồ được giải quyết bằng hình thức của các hệ thống thanh góp, số lượng khí cụ điện dùng cho sơ đồ. Ngoài ra cách bố trí thiết bị trong sơ đồ phải đảm bảo an toàn cho người vận hành. Căn cứ vào nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở cấp điện áp. Căn cứ vào vai trò của nhà máy đang thiết kế đối với hệ thống. Sơ đồ nối điện của các phương án được chọn theo sơ đồ: * Phía cao áp 220 KV: Dùng hệ thống hai thanh góp có máy cắt nối. * Phía 110 KV: Dùng hệ thống hai thanh góp đường vòng. * Phía hạ áp 10,5 KV: Dùng hệ thống thanh góp có máy cắt phân đoạn và kháng điện phân đoạn. II. Chọn máy cắt điện cho các phương án: Máy cắt điện dùng để đóng cắt mạch điện với dòng điện phụ tải khi làm việc bình thường và với dòng ngắn mạch khi có sự cố xảy ra. Vì để đảm bảo an toàn, các máy cắt được chọn theo điều kiện sau: - Điện áp định mức: UđmMC ³ Uđmmạng - Dòng điện định mức: IđmMC ³ Icb (Icb là dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch điện) - Dòng điện cắt định mức: ICđm ³ I''N. (I''N là dòng ngắn mạch siêu quá độ thành phần chu kỳ) Ngoài ra, sau khi chọn các máy cắt còn được kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Điều kiện kiểm tra là: - Điều kiện ổn định động : ILĐĐ ³ iXK (iXK là dòng xung kích ngắn mạch) - Điều kiện ổn định nhiệt: I2nh.tnh ³ BN (BN là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch) Các máy cắt có IđmMC ³ 1000A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Căn cứ vào kết quả tính toán ở chương "Tính toán ngắn mạch" ta chọn được các lpại máy cắt có các thông số kỹ thuật sau: Cấp đ/áp (kV) Đại lượng tính toán Loại máy cắt SF – 6 Đại lượng định mức Icb I’’ (kA) IXK (kA) Uđm (kA) Iđm (kA) ICđm (kA) ilđđ (kA) II 220 0,23 7,24 18,4 3AQ1-245/1000 245 1000 40 100 110 0,42 10,04 25,5 3AQ1-123/3150 123 3150 31,5 80 10,5 3,85 39,66 100,96 8FG - 10 12 12500 80 225 III 220 0,23 8,92 22,70 3AQ1-245/1000 245 1000 40 100 110 0,42 11,087 28,22 3AQ1-123/3150 123 3150 31,5 80 10,5 6,16 44,88 114,24 8FG - 10 12 12.500 80 225 Nhận xét: Các máy cắt chọn đều có IđmMC³ 1000A do vậy không cần phải kểm tra ổn định nhiệt. - Phương án II: Phía cao áp 220 KV có 5 máy cắt. Phía 110 KV có 9 máy cắt Phía 10,5 KV có 5 máy cắt - Phương án III: Phía cao áp 220 KV có 5 máy cắt. Phía 110 KV có 8 máy cắt Phía 10,5 KV có 7 máy cắt Các máy cắt của 2 phương án ở cùng cấp điện áp được chọn cùng loại, chỉ khác nhau về số lượng. III/ So sánh giữa các chỉ tiêu kinh tế là một vấn đề không thể thiếu được trong công việc đánh giá tính ưu việt giữa các phương án. Để tính toán chỉ tiêu kinh tế của một phương án ta cần phải tính vốn đầu tư ban đầu để mua sắm thiết bị và phí tổn vận hành hàng năm để chi phí cho bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế và vận hành thiết bị. Các tính toán trên chỉ xét đến các phần tử khác nhau trong các phương án. 1. Tính vốn đầu tư của thiết bị: Chỉ tính toán tiền mua thiết bị, vận chuyển và lắp đặt các thiết bị chính như: Máy biến áp, máy cắt và kháng điện phân đoạn. Một cách gần đúng có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối. Tiền chi phí xây dựng các thiết bị phân phối thì dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng, chủ yếu do máy cắt quyết định như vậy, vốn đầu tư của một phương án được tính như sau: V = VB + VTBPP Trong đó: VB: là vốn đầu tư cho máy biến áp, được tính: VB = VB.KB Với: VB: là tiền mua máy biến áp. KB: là hệ số có tính đến chuyên chở và lắp đặt máy biến áp. Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn dây cao áp và công suất định mức của máy biến áp. VTBPP = n1. VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3. VTBPP3 + .....+ với n1; n2;n3 ...........là số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp U1; U2; U3......trong sơ đồ nói điện đã chọn VTBPP1; VTBPP2; VTBPP3; ......là giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối tương ứng với cấp điện áp U1; U2; U3;.......bao gồm cả tiền mua, chuyên chở và lắp đặt. 2. Phí tổn vận hành hàng năm: Phí tổn vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định theo biểu thức: P = PK + Pp + Pt Trong đó: PK là khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn. PK = V : Vốn đầu tư của 1 phương án a : Định mức khấu hao phần trăm - PP : Chi phí phục vụ thiết bị (sửa chữa thường xuyên và tiền lương công nhân). Chi phí này nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố và chiếm một phần không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất nên có thể bỏ qua. - - Pt : Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện. Pt = b.DA b : Giá thành 1 KWh điện năng DA : Tổn thất điện năng của phương án Sau đây ta tính toán chỉ tiêu kinh tế cho từng phương án: A. Tính TOáN KINH Tế CHO PHƯƠNG áN ii a. Vốn đầu tư của máy biến áp: * Vốn đầu tư mua máy biến áp : - Hai máy biến áp tự ngẫu ba pha loại ATДЦTH - 100 - 242/121/10,5 có giá thành là : 10.300.106 đồng VN/chiếc; kB = 1,4. - Hai máy biến áp ba pha 2 dây quấn loại TДЦ-63- 121/10,5 có giá thành là : 6.900. 106 đ/chiếc, kB = 1,5. Vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp là: ị VB = (2 . 10.300.1,4. + 2.6900.1,5 )106 = 49.540. 106 (đồng) b. Tính vốn đầu tư cho thiết bị phân phối : Từ sơ đồ nối điện chính của các phương án ta thấy: Sơ đồ nối điện chính của cả hai phương án trên cơ bản giống nhau về số lượng máy cắt điẹn. Do đó khi tính toán vốn đầu tư cho thiết bị phân phối ta chỉ tính đến giá thành của các mạch máy cắt điện ở các cấp điện áp. - Cấp điện áp 220 KV: Gồm 5 máy cắt điện SF-6 loại 3AQ1 - 245/1000. Gía một máy cắt là 3000.106 đồng. - Cấp điện áp 110kV gồm ; 9 mạch máy cắt SF-6 loại 3AQ1 - 123/3150 có giá thành mỗi mạch là : 2270.106 (đồng) - Cấp điện áp 10,5kV gồm 5 mạch máy cắt loại 8FG-10 giá thành mỗi mạch là : 465.106 đồng. ị VTBPP = (5 x 3000 + 9. 2270 + 5. 465).106 = 37.755.106 (đồng) Vậy tổng đầu tư cho thiết bị phân phối là : V = VB + VTBPP = (49540 + 37,755) . 106 = 87295.106 (đồng) Tính phí tổn vận hành hàng năm : - Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn : PK = .(aB.VB + aTB.VTBPP) Chọn: aB = 8,1% : aTB = 6,4% ta có: PK = (8,1.49540 + 6,4.36755). 106 = 6429,06.106 (đồng) - Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện : Pt = b.DAII; trong đó: b = 800đ/KWh DAII = 6546,6 MWh = 6546,6.103 KWh Pt = 800x6546,6. 103 =5237,28.106đồng - Phí tổn vận hành hàng năm của phương án II là: P = PT + PK = (6429,06 + 5237,28). 106 = 11.666,34. 106 đồng II. Tính toán kinh tế cho phương án III. 1. Tính toán vốn đầu tư cho thiết bị : a Vốn đầu tư cho máy biến áp : - Hai máy biến áp tự ngẫu ba pha loại ATДЦTH - 160 - 242/121/10,5 có giá thành là : 11.300.106 (đồng/chiếc); kB = 1,4. - 1 máy biến áp 3 pha hai dây quấn loại TДЦ- 63 - 121/10,5 có giá là : 6900.106 (đ/c), KB = 1,5. - Tổng vốn đầu tư cho máy biến áp là: ị VB = (11.300. 2.1,4 + 6900.1,5).106 = 41.990.106(đồng) b. Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối : Tương tự như phương án II tính cho mạch máy cắt điện ở cấp điện áp: - Cấp điện áp 220kV : Gồm 5 mạch máy cắt SF-6 loại 3AQ1 - 245/1000 giá thành là : 3000. 106 (đồng/mạch). - Cấp điện áp 110kV gồm : 8 mạch máy cắt SF-6 loại 3AQ1 - 123/3150 có giá thành mỗi mạch 2270.106 (đồng/mạch). - Cấp điện áp 10,5kV gồm : 7 mạch máy cắt không khí loại 8FG - 10 giá thành là : 465.106 (đồng/mạch) Vậy tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là: ị VTBPP = (5 . 3000 + 8. 2270 + 7. 465).106 = 36415 .106(đồng) 2. Tính phí tổn vận hành hàng năm : - Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn : PK = (aB .VB + aTB . VTBPP) - Chọn: aB = (8,1%. 41990 + 6,4 . 36415) 106 = 5731,75.106 - Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện : Pt = b.DAIII; trong đó: b= 800đ/KWh DAIII = 5361,5.106 (KWh) - Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án III là: P = PK + Pt = (5731,75 + 4289,2). 106 = 10.020,95 . 106 (đồng) Vốn đầu tư của phương án III là: VP = VB + VTBPP = (41990 + 36415).106 = 78405.106 Từ các tính toán trên ta có bảng kết quả như sau: Phương án V (đồng) P (đồng) II 87295.106 11.666,34106 III 78405.106 10020,95.106 Nhận xét chung Từ các kết quả tính toán trên ta nhận thấy phương án III có vốn đầu tư nhỏ hơn phương án II, phí tổ._.