Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW

n phụ tải và cân bằng công suất: Từ bảng biến thiên phụ tải ngày ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức: Trong đó: S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t P(t): Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t Cosj : Hệ số công suất phụ tải 1.2.1. Phụ tải các cấp điện áp: + Phụ tải cấp điện áp máy phát(địa phương): Uđm = 10,5 (kV); Pmax = 15.6 (MW); Cosj = 0,8 Sau khi tính toán ta có bảng số liệu: t(h) 0--6 6--10 10--14 14--18 18--24 P% 60 95 90 100 55 P(MW) 9.36 14.82 14.04 15.6 8.58 S(MVA) 11.7 18.53 17.55 19.5 10.73 Đồ thị phụ tải địa phương: + Phụ tải trung áp: Uđm = 110 (kV); Pmax = 80 (MW); Cosj = 0,8 Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp Thời gian 0--4 4--10 10--14 14--18 18--24 P% 70 90 100 85 75 P(MW) 56 72 80 68 60 S(MVA) 70 90 100 85 75 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp: + Phụ tải toàn nhà máy: Pmax= 240 (MW); cosj = 0,8 Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy Thời gian 0--8 8--12 12--14 14--20 20--24 P% 80 100 90 100 70 P(MW) 192 240 216 240 168 S(MVA) 240 300 270 300 210 Đồ thị phụ tải: 1.2.2. Phụ tải tự dùng: Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% công suất định mức của toàn nhà máy. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau: Trong đó: Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t SNM : Công suất đặt của toàn nhà máy S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t a : Số phần trăm lượng điện tự dùng Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0--8 8--12 12--14 14--20 20--24 Công suất St 240 300 270 300 210 Stdt 12 13.8 12.9 13.8 11.1 Đồ thị phụ tải tự dùng: 1.2.3. Công suất phát về hệ thống: Công suất của nhà máy phát về hệ thống được tính theo công thức SVHT(t) = Stnm(t) - (Sđp(t) + ST(t) + Std(t)) Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0--4 4--6 6--8 8--10 10--12 12--14 14--18 18--20 20--24 Công suất Snm 240 240 240 300 300 270 300 300 210 Suf 11.7 11.7 18.525 18.525 17.55 17.55 19.5 10.725 10.725 Sut 70 90 90 90 100 100 85 75 75 Std 12 12 12 13.8 13.8 12.9 13.8 13.8 11.1 Sht 146.3 126.3 119.475 177.675 168.65 139.55 181.7 200.475 113.175 Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy : chương 2: chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện 2.1. Đề xuất các phương án: Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế. Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy. Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ở chương 1 ta có: + Phụ tải địa phương: Smax = 19,5 (MVA) Smin = 10,725 (MVA) + Phụ tải trung áp: STmax = 100 (MVA) STmin = 70 (MVA) + Công suất phát vào hệ thống: SHTmax = 200,475 (MVA) SHTmin = 113,175 (MVA) Theo đề ra ta nhận thấy: + Dự trữ quay của hệ thống: SDT = 13%´2500 = 325 (MVA) + Phụ tải địa phương : Pmax = 15,6 MW. + Công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát điện _ một máy biến áp. + Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) được trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp. + Phụ tải trung áp: Smax = 100 (MVA) Smin = 70 (MVA) Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện _ máy biến áp hai dây cuốn lên thanh góp trung áp. + Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: 2.1.1. Phương án 1: Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp, công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng nhỏ. 2.1.2. Phương án 2: Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp. Nhược điểm của phương án là so với phương án 1 thì bộ máy biến áp - máy phát điện có B4 phải chọn với cấp điện áp cao 220 (kV). 2.1.3. Phương án 3: Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp. Nhược điểm của phương án là điện áp bên cao và bên trung không chênh nhau nhiều nên việc sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc không có hiệu quả là bao .Trong khi đó bên cao dùng 2 bộ MF-MBA là tốn kém ,số lượng máy biến áp nhiều. Nhận xét: Qua phân tích sơ bộ các phương án đưa ra ta nhận thấy phương án 1và phương án 2 có nhiều ưu điểm hơn. Vì vậy ta giữ lại hai phương án này để tính toán kinh tế, kỹ thuật từ đó chọn một phương án tối ưu nhất cho nhà máy thiết kế. 2.2. Tính toán chọn MBA: 2.2.1. Phương án 1: 1. Chọn máy biến áp: a. Chọn biến áp bộ B3, B4 Công suất của máy biến áp bộ B3, B4 chọn theo điều kiện SB3 = SB4 ³ SđmF = 75 (MVA) Tra bảng chọn máy biến áp ta chọn máy biến áp loại: TP ДцH 80000/110 có các thông số chính sau: Sđm (MVA) UC (kV) UH (kV) DP0 (kW) DPn (kW) Un% I0% Loại 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55 TP ДцH 80000/110 b. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B1, B2 Công suất của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện: Trong đó: a: Hệ số có lợi của MBATN Thay số ta có: ị Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện” ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH có Sđm = 160 (MVA), với các thông số cơ bản sau: UC UT UH DP0 DPN (kW) UN% I0% (kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H (kV) (kV) (kV) (kW) 230 121 11 85 380 11 32 20 0,5 2. Phân bố công suất cho các máy biến áp: Để đảm bảo vận hành kinh tế các máy biến áp ta cho hai MBA bộ B3 và B4 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm như sau: SB3 = SB4 = SđmF - = 75 - = 71,55 (MVA) Đồ thị phụ tải của B3 và B4 S(MVA) t(h) 0 71,5557,9 24 Ta thấy SB3 = SB4 = 71,55 < SđmB3 = 80 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc bình thường máy biến áp B3 và B4 không bị quá tải Đối với các máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính theo công thức sau: + Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là: SCB1 = SCB2 = (SHT) + Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là: + Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy: SHB1 = SHB2 = SCB1 + STB1 = SCB2 +STB2 Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy ta tính được công suất truyền tải lên các cấp điện áp cho từng thời điểm, theo các công thức trên ta có: SMVA 0--4 4--6 6--8 8--10 10--12 12--14 14--18 18--20 20--24 SB3=SB4 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 SC(B1,B2) 73.15 63.15 59.7375 88.8375 84.325 69.775 90.85 100.238 56.5875 ST(B1,B2) -36.55 -26.55 -26.55 -26.55 -21.55 -21.55 -29.05 -34.05 -34.05 SH(B1,B2) 36.6 36.6 33.1875 62.2875 62.775 48.225 61.8 66.1875 22.5375 Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy: SCmax = 100,238 < Sđm B1,B2 = 160 (MVA) STmax = 36,55 < SM = a.SđmB1 = 160 . 0,5 = 80 (MVA) SHmax = 66,1875 < SM = a.SđmB1 = 80 (MVA) Vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp B1, B2 không bị quá tải. 3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện qúa tải bình thường. Kiểm tra sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là khi ST = STmax = 100 MVA Khi đó SHT = 168,65 MVA SUF = 17,55 MVA Ta xét các sự cố sau: - Sự cố B4 (hoặc B3) - Điều kiện kiểm tra sự cố: Khi sự cố máy biến áp B4 (hoặc B3) mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một lượng công suất là: S = = 14,225 MVA - Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB1(B2) = a.SđmB = 0,5.160 = 80 MVA Ta thấy: SđmB2 = 80 > 14,225 MVA ị Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B4: Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng công suất: STB1(B2) = (STmax - Sbô) = 0,5.(100 - 71,55) = 14,225 MVA ã Lượng công suất từ máy phát F1 (F2) cấp bên phía hạ của B1 (B2): SHB1(B2) = SđmF - SUF - Stdmax = 75 - .17,55 - .13,8 = 62,775 MVA ã Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B1 (B2) SCB1(B2) = SHB1(B2) - STB1(B2) = 62,775 - 14,225 = 48,55 MVA ã Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao cấp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = - (SCB1 + CCB2) = 168,65 – 2´48,55 = 71,55 MVA Ta thấy: SdtHT > Sthiếu ị thoả mãn điều kiện. - Sự cố B1 (hoặc B2) - Điều kiện kiểm tra sự cố Khi có sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải 1 lượng công suất bên trung là: ST = STmax - SB3 - SB4 = 100 – (71,55´2) = -43,1 MVA Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được 1 lượng công suất là: SB1(B2) = a.SđmB = 0,5.160 = 80 MVA Ta thấy: SB1(B2) = 80 > 43,1 MVA Công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất thực cần phải tải khi sự cố: ị Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố MBA B1: ã Công suất trên cuộn trung của B1 (B2) là: STB1(B2) = 100 - (2´71,55) = -43,1 MVA ã Lượng công suất từ máy phát F2 cấp lên phía hạ của B2 là: SHB2 = SđmF - SUF - Stdmax = 75 - 17,55 - .13,8 = 54 MVA ã Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B2 SCB2 = SHB2 - STB2 = 54 - (-43,1) = 97,1 MVA ã Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = - SCB2 = 168,65 – 97,1 = 71,55 MVA Ta thấy SdtHT > Sthiếu ị thoả mãn điều kiện Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải. 4. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp. Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải không tải của nó. - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: DA2cd = DP0.t + DPN.t Đối với máy biến áp tự ngẫu: DATN = DP0.t + Trong đó: SCi, Sti’ SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu trong khoảng thời gian ti. Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti. DPNC = 0,5 = 0,5=190 DPNT = 0,5 = 0,5=190 DPNH = 0,5 = 0,5= 570 Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp như sau: ã Máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó Sb = 71,55 MVA trong cả năm. Do đó DAB3 = DAB4 = 8760 (70+ 310) = 2785,426.103 KWh. ã Máy biến áp tự ngẫu: Từ đó ta có: DA = DP0.T + DA = 85.8760 + { (190.73,152 + 190.(-36,55)2 + 570.36,62).4 + + (190.63,152 + 190.(-26,55)2 + 570.36,62).2 + + (190.59,73752 + 190.(-26,55)2 + 570.33,18752).2 + + (190.88,83752 + 190.(-26,55)2 + 570.62,28752).2 + + (190.84,3252 + 190.(-21,55)2 + 570.62,7752).2 + + (190.69,7752 + 190.(-21,55)2 + 570.48,2252).2 + + (190.90,852 + 190.(-29,05)2 + 570.61,82).4 + + (190.100,2382 + 190.(-34,05)2 + 570.66,18752).2+ + (190.56,58752 + 190.(-34,05)2 + 570.22,53752).4} =1648,72.103 KWh Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: DAS = DAB1 + DAB2 + DAB3 + DAB4 = 2. 1648,72.103 + 2. 2785,426.103 = 8868,292.103 KWh. 2.2.2. Phương án II 1. Chọn máy biến áp ã Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây SđmB3, B4 ³ SđmF = 75 MVA ã Máy biến áp tự ngẫu SđmB2 = SđmB3 ³ Sthừa max Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phương án 1 như sau: Cấp điện áp khu vực Loại Sđm MVA Điện áp cuộn dây KV Tổn thất KW UN% I% P0 PN C-T C-H T-H C T H A C-T C-H T-H 220 T Дц 80 242 - 10,5 80 - 320 - - 11 - 0,6 110 TP ДцH 80 115 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 15 0,55 220 AT ДцTH 160 230 121 11 85 380 - - 11 32 20 0,5 2. Phân bố tải cho các máy biến áp Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B4 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm. SB3 = SB4 = SđmF - = 75 - = 71,55 (MVA) Đồ thị phụ tải các phía của MBA tự ngẫu B1, B2 theo thời gian t Phía trung: ST(t) = (ST - SB3) Phía cao: SC(t) = (SHT - SB4) Phía hạ: SH(t) = ST(t) + SC(t) Ta có bảng phân bổ công suất: MBA S (MVA) Thời gian (t) 0--4 4--6 6--8 8--10 10--12 12--14 14--18 18--20 20--24 B3, B4 SC = SH 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 71.55 B1, B2 SC 37.38 27.38 23.96 53.06 48.55 34 55.08 64.46 20.81 ST -1.55 18.45 18.45 18.45 28.45 28.45 13.45 3.45 3.45 SH 35.83 45.83 42.41 71.51 77 62.45 68.53 67.91 24.26 3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp ã Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thường. ã Kiểm tra sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là khi ST = ST max = 100 MVA Khi đó ta có SHT = 168,65 MVA SUF = 17,55 MVA Ta xét các sự cố sau: ã Sự cố B3 ã Khi sự cố máy biến áp B4 mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một lượng công suất là: S = = 50 MVA Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = a SđmB = 0,5.160= 80 MVA Ta thấy: SđmB2 = 80 > 50 MVA ị Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B3 ã Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lượng công suất là: STB1(B2) = STmax = 0,5.100 = 50 MVA ã Lượng công suất từ máy phát F1 (F2) cấp lên phía hạ của B1 (B2): SHB2(B3) = SđmF - SUF - Stdmax = 75 – 0,5.17,55 - 0,25.13,8 = 57,775 MVA ã Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2) SCB1(B2) = SHB1(B2) - STB1(B2) = 57,55 - 50 = 7,55 MVA ã Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là: SB4 + (SCB1 + SCB2) = 71,55 + 2.(7,55) = 86,65 MVA ã Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = - 86,65 = 168,65 - 86,65 = 82 MVA - Công suất dự trữ của hệ thống 13% là SdtHT = 325 MVA Ta thấy SdtHT > Sthiếu ị thoả mãn điều kiện. ã Sự cố B1 (B2) ã Điều kiện kiểm tra sự cố: Khi sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải một lượng công suất là: S =STmax - SB3 = 100 - 71,55 = 28,45 MVA Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = a.SđmB = 0,5.160 = 80 MVA ị Vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B1: ã Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một lượng công suất STB2(B3) = STmax - SB4 = 100 – 71,55 = 28,45 MVA - Lượng công suất từ máy phát F2 cấp lên phía hạ của B2 SHB2(B3) = SđmF - SUF - .Stdmax = 75 – 17,55 - .13,8 = 54 MVA - Lượng công suất phát lên phía cao của B2: SCB2 = SHB2 - STB2 = 54 - 28,45 = 25,55 MVA - Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là: SB4 + SCB2 = 71,55 + 25,55 = 97,1 MVA - Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = - 97,1 = 168,65 - 97,1 = 71,55 MVA Ta thấy SdtHT > Sthiếu ị thoả mãn điều kiện. Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải. 4. Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp. Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất tải của nó. - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: DA2cd = DP0.T + DPN.t ã Đối với máy biến áp tự ngẫu DAtn = DP0.T + .S(DPNC..ti + DPnt..ti + DPntt..ti) Trong đó: SCi, STi. SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong tổng thời gian ti. Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti. DPNC = 0,5. DPNT = 0,5. DPNH = 0,5. Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp như sau: ã Máy biến áp ba pha hai cuộn dây Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó: Sb = 71,55 MVA trong cả năm. Ta có: DA = DP0.T + DPN.T DAB4 = 8760 = 2943,098.103 KWh DAB3 = 8760 = 2873,026.103 KWh ã Máy biến áp tự ngẫu. Ta có: DPNC = 0,5 = 190 KW DPNT = 0,5 = 190 KW DPNH = 0,5 = 570 KW Từ đó ta có: DA = DP0T + DATN = 85.8760 + {(190.(37,38)2 + 190.(-1,55)2 + 570.35,832).4 + (190.27,382 + 190.(18,45)2 + 570.45,832).2 + + (190.23,962 + 190.(18,45)2 + 570.42,412).2 + + (190.53,062 + 190.(18,45)2 + 570.71,512).2 + + (190.48,552 + 190.(28,45)2 + 570.772).2 + + (190.342 + 190.(28,45)2 + 570.62,452).2 + + (190.55,082 + 190.(13,45)2 + 570.68,532).4 + + (190.64,462 + 190.(3,45)2 + 570.67,912).2+ + (190.20,812 + 190.(3,45)2 + 570.24,262).4} = 1449,044.103 KWh Như vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: DAS = DAB1 + DAB2 + DAB3 + DAB4 = 2´1449,044.103 + 2873,026.103 + 2943,098.103 = 8714,212 KWh Chương 3 Tính toán dòng điện ngắn mạch và lựa chọn thiết bị của sơ đồ nối điện chính các phương án A. Tính toán ngắn mạch. Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế. Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Chọn các đại lượng cơ bản. Scb = 100 MVA Ucb = Utb 3.1. Phương án I. 3.1.1. Chọn điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho dòng ngắn mạch lớn nhất có thể có, tất cả các nguồn phát cùng làm việc . Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán. Lập sơ đồ thay thế. Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 100MVA Ucb = Utb(230 -115 -10,5 KV) 3.1.2. Tính điện kháng các phần tử. ã Điện kháng của hệ thống XHT = X*HT. = 0,026 XD = = 0,037 ã Điện kháng máy phát. XF = X’d.= 0,146. = 0,195 ã Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây = 0,131 ã Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2: Do UN% ³ 25% nên ta bỏ qua hệ số a Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = = = 0,0718 + Điện kháng cuộn trung áp XT = = = -0,003 ằ 0 + Điện kháng cuộn hạ áp XH = = = 0,128 3.1.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm a. Tính dòng ngắn mạch tại N1 Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Sơ đồ thay thế: Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XCB1 // XCB2 = = 0,036 X3 = (XHB1 + XF1) // (XHB2 + XF2) = = 0,16 X4 = Ghép các nguồn E12 và E34 ta có: X5 = X3 // X4 = = 0,08 X6 = X2 + X5 = 0,036 + 0,08 = 0,116 Sơ đồ rút gọn: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XTTHT = X1. = 0,063. = 1,575 Tra đường cong tính toán ta có: I*(0) = 0,64 I*(Ơ) = 0,7 + Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp I”HT(0) = I*(0). = 0,64. = 4 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,7. = 4,39 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X6. = 0,116. = 0,348 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,8 I* (Ơ) = 2,15 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 2,8. = 2,1 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,15. = 1,62 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4 + 2,1 = 6,1 KA I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4,39 + 1,62 = 6,01 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = .kxk.I”N1(0) = .1,8.6,1 = 15,528 KA b. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 ở cấp điện áp 110KV, tương tự như cấp điện áp 220KV nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. Sơ đồ thay thế. Ngắn mạch tại điểm N2 có tính chất đối xứng, các điện kháng được tính toán như khi ngắn mạch tại điểm N1. Ta có: X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XCB1 // XCB2 = = 0,036 X3 = (XHB1 + XF1) // (XHB2 + XF2) = = 0,0,16 X4 = (XB3 + XF3) // (XB4 + XF4) = = 0,63 Ghép các nguồn E12 và E34 ta có: X5 = X1 + X2 = 0,063 + 0,036 = 0,099 X6 = X3 // X4 = = 0,08 Sơ đồ rút gọn: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X5. = 0,099. = 2,475 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,4 I* (Ơ) = 0,42 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”HT(0) = I*(0). = 0,4. = 5,02 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,42. = 5,27 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X6. = 0,08. = 0,24 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 4,2 I* (Ơ) = 2,4 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 4,2. = 6,325 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,4. = 3,615 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5,02 + 6,325 = 11,345 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 5,27 + 3,615 = 8,885 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = .kxk.I”N2 = .1,8.11,345 = 28,88 KA c. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Tính ngắn mạch tại điểm N3 nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát. Nguồn cung cấp gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy thiết kế trừ máy phát F1 Các điện kháng được tính toán như sau: X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XCB1 // XCB2 = = 0,036 X3 = X3 = XH = 0,128 X4 = XH + XF = 0,128 + 0,195 = 0,323 X5 = = 0,163 Sơ đồ thay thế Ta có: X6 = X1 + X2 = 0,063 + 0,036 = 0,099 Ghép E2 với E34 ta có: X7 = X4 // X5 = = 0,108 Biến đổi Y(X3, X6, X7) đ (X8, X9) bỏ nhánh cân bằng X8 = X6 + X3 + = 0,099 + 0,128 + = 0,344 X9 = X3 + X7 + = 0,128 + 0,108 + = 0,375 Sơ đồ đơn giản Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X8. = 0,344. = 8,6 > 3 nên: + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(Ơ) = = 15,984 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X9. = 0,375. = 0,843 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 1,15 I* (Ơ) = 1,3 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 1,15. = 14,227 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 1,3. = 16,08 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 15,984 + 14,227 = 30,211 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 15,984 + 16,08 = 32,064 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = .kxk.I”N3 = .1,8.30,211 = 76,9 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Â Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F1 Sơ đồ thay thế E X F N' 3 1 0,195 - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM = XF. = 0,195. = 0,146 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 6,8 I* (Ơ) = 2,7 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 6,8. = 28,04 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,7. = 11,135 KA + Dòng điện xung kích ixkN’3 = .kxk.I”N3 = .1,8.28,04 = 71,37 KA e. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng và mạch phụ tải điện áp máy phát. Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có: I”N4(0) = I”N3 + I”N3’ = 30,211 + 28,04 = 58,251 KA I”N4(Ơ) = I”N3 + I”N3’ = 32,064 + 11,135 = 43,2 KA + Dòng điện xung kích ixkN4 = .kxk.I”N4 = .1,8.58,251 = 148,28 KA Vậy ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2. Dòng điện Điểm ngắn mạch N1 I”(0) KA I”(Ơ) KA ixk KA 6,1 6,01 15,528 N2 11,345 8,885 28,88 N3 30,211 32,064 76,9 N3’ 28,04 11,135 71,37 N4 58,251 43,2 148,28 3.2.Phương án II 3.2.1. Chọn các điểm ngắn mạch. Chọn điểm ngắn mạch N1: Để chọn khí cụ điện phía 220KV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Chọn điểm ngắn mạch N2: để chọn khí cụ điện cho mạch 110KV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Chọn điểm ngắn mạch N3: để chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc coi như F2 nghỉ, nguồn cung cấp là các máy phát điện khác và hệ thống. Chọn điểm ngắn mạch N3Â: Khi tính toán chỉ kể thành phần do F2 cung cấp. Điểm ngắn mạch N4 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, thực ra có thể lấy IN4 = IN3 + IN3’. SuF B1 B2 B3 B4 F1 F2 F3 F4 220KV 110KV N1 N2 3.2.2. Tính điện kháng các phần tử. ã Điện kháng của hệ thống XHT = X*HT. = 0,026 XD = = 0,037 ã Điện kháng máy phát. XF = X’d.= 0,146. = 0,195 ã Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây = 0,131 = 0,1375 ã Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2: Do UN% ³ 25% nên ta bỏ qua hệ số a Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = = = 0,0718 + Điện kháng cuộn trung áp XT = = = -0,003 ằ 0 + Điện kháng cuộn hạ áp XH = = = 0,128 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch. 3.2.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm a. Tính dòng ngắn mạch tại N1: Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XF + = 0,195 + 0,1375 = 0,3325 X3 = = = 0,036 X4 = = = 0,16 X5 = XF + = 0,195 + 0,131= 0,326 X E1 E 2,3 3 X 2 H X 4 1 X X X 5 HT E E 4 Nhập hai nguồn E23 và E4 X6 = X5 // X4 = = 0,107 X7 = X3 + X6 = 0,036 + 0,107 = 0,143 Nhập hai nguồn E234 và E1 X8 = X2 // X7 = = 0,1 Sơ đồ rút gọn - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XNHT = X1.= 0,063. = 1,575 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,64 I* (Ơ) = 0,7 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”HT(0) = I*(0). = 0,64. = 4 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,7. = 4,39 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X8. = 0,1. = 0,3 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,3 I* (Ơ) = 2,3 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,3. = 2,485 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,3 = 1,732 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4 + 2,485 = 6,485 KA I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4,39 + 1,732 = 6,122 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = .kxk.I”N1(0) = .1,8.6,485 = 16,5 KA b. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ ứng với điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ rút gọn với điểm N2 như sau: X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XF + = 0,195 + 0,1375 = 0,3325 X3 = = = 0,036 X4 = = = 0,16 X5 = XF + = 0,195 + 0,131= 0,326 Biến đổi Y(X1, X2, X3) đ (X6, X7) X6 = X1 + X3 + = 0,063 + 0,036 + = 0,105 X7 = X2 + X3 + = 0,3325 + 0,036 + = 0,5585 Ghép E23 với E4: X8 = X4 // X5 = = 0,107 Ghép E234 với E1: X9 = X7 // X8 = = 0,089 Vậy ta có sơ đồ rút gọn sau cùng: Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XttHT = X6. = 0,105. = 2,625 Tra đường cong tính toán: I* (0) = 0,38 I* (Ơ) = 0,4 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 0,38. = 4,77 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 0,4. = 5,02 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X9. = 0,089. = 0,267 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,9 I* (Ơ) = 2,35 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,9. = 5,87 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,35. = 3,54 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4,77 + 5,87 = 10,64 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 5,02 + 3,54 = 8,56 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = .kxk.I”N2 = .1,8.10,64 = 27,08 KA c. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Sơ đồ thay thế E 1 F X E 3 F X 31 X HT X X 31 X H D X C X T H X 31 X T X C X E X HT 4 F F X B4 X N3 X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XF + = 0,195 + 0,1375 = 0,3325 X3 = = = 0,036 X4 = XH = 0,128 X5 = XF + = 0,195 + 0,131 = 0,326 X6 = XF + XH = 0,195 + 0,128 = 0,323 2 X 4 E 2 E X 3 5 X E 3 1 X X4 X6 HT Ghép E2 với E3 X7 = X5 // X6 = = 0,162 Biến đổi Y(X1, X2, X3) đ (X8, X9) X8 = X1 + X3 + = 0,063 + 0,036 + = 0,1058 X9 = X2 + X3 + = 0,3325 + 0,036 + = 0,5585 X7 4 X 8 X9 X E HT E23 E4 X10 = X7 // X9 = = 0,125 Biến đổi Y(X4, X8, X10) đ (X11, X12) X11 = X8 + X4 + = = 0,1058 + 0,128 + = 0,342 X12 = X10 + X4 + = 0,125 + 0,128 + = 0,4 Vậy ta có sơ đồ rút gọn sau cùng: Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X11. = 0,342. = 8,55 > 3 nên + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(Ơ) = = 16,07 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X12. = 0,4. = 0,9 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 1,1 I* (Ơ) = 1,24 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 1,1. = 13,6 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 1,24. = 15,34 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 16,07 + 13,6 = 29,67 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 16,07 + 15,34 = 31,41 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = .kxk.I”N3 = .1,8.29,67 = 75,527 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3Â Sơ đồ thay thế E X F N3' 2 0,195 Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: Xtt = XF. = 0,195. = 0,146 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 6,8 I* (Ơ) = 2,66 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 6,8. = 28,04 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,66. = 6,53 KA + Dòng điện xung kích ixkN’3 = .kxk.I”N3 = .1,8.28,04 = 71,378 KA e. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 I”N4(0) = I”N3 + I”N3’ = 29,67 + 28,04 = 57,71 KA I”N4(Ơ) = I”N3 + I”N3’ = 31,41 + 6,53 = 37,94 KA + Dòng điện xung kích ixkN4 = .kxk.I”N4 = .1,8.57,71 = 146,9 KA Vậy bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2. Dòng điện Điểm ngắn mạch N1 I”(0) KA I”(Ơ) KA ixk KA 6,485 6,122 16,5 N2 10,64 8,56 27,08 N3 29,67 31,41 75,527 N3’ 28,04 6,53 71,378 N4 57,71 37,94 146,9 B. Lựa chọn các thiết bị của sơ đồ nối điện chính. 1. Chọn máy cắt điện. Chọn máy cắt cho mạch điện Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn máy cắt theo các điều kiện sau: - Loại máy cắt khí SF6 hoặc máy cắt không khí. - Điện áp : UđmMC/Uđm - Dòng điện : IđmMC/Iđm - Điều kiện cắt : Icđm/I” - Điều kiện ổn định động : ilđđ/ixk - Điều kiện ổn định nhiệt : .tnhđm/BN 2. Tính toán dòng cưỡng bức 2.1.Phương án 1: 4 đơn 1kép B2 SuF B1 HT B4 B3 ã Các mạch phía 220KV - Đường dây kép nối với hệ thống + Dòng cưỡng bức được xét khi phụ tải hệ thống cực đại SHTmax = 200,475 MVA Icb = = 0,526 KA + MBA tự ngẫu: Khi bình thường: SCmax = 100,238 MVA Khi sự cố B4: SC = 48,55 MVA Khi sự cố B1: SC = 97,1 MVA Icb = = 0,263 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KA là: 0,526 KA ã Các mạch phía 110 KV +Bộ máy phát điện - máy biến áp B3: Icb = 1,05 = 0,413 KA Trung áp máy biến áp B1 (B2) Khi bình thường: STmax = -36,55 MVA Khi sự cố B3: ST = 14,225 MVA Khi sự cố B1: ST = -43,1 MVA Icb = = 0,226 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,413 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV Icb = 1,05 = 4,33 KA Vậy dòng cưỡng bức của phương án I là: U Icb 220KV 110KV 10,5K._.