Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

rõ thực trạng như vậy, chúng em những sinh viên nghành Hệ Thống Điện đã và đang tích luỹ những kiến thức cơ bản trong quá trình học tập tại nhà trường, đấy chính là nền tảng là cơ sở để làm việc, công tác khi trở thành kĩ sư sau này. Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng mà sinh viên cần phải hoàn thành tốt, nó giúp sinh viên cũng cố lại những kiến thức đã học. Với đề tài : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện , bản đồ án của em đã được hoàn thành đúng thời hạn và khối lượng . Trong quá trình thực hiện đồ án em cũng đã cố gắng tham khảo nhiều tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học nhưng do nhiều điều kiện khác nhau mà bản đồ án của em chắc chắn còn gặp những sai sót. Nên em rất mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em được đầy đủ hơn. PHầN 1: Thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi công suất 400mw. Chương1: Chọn máy phát điện –tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Khi tính toán thiết kế nhà máy điện thì điều đầu tiên cần chú ý đó là sự cân bằng công suất giữa lượng điện năng phát ra với lượng điện năng tiêu thụ và lượng điện năng tổn thất . Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi . Vì vậy phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên sơ đồ phụ tải để từ đó lựa chọn phương thức vận hành , sơ đồ nối điện hợp lý để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật . 1.1. Chọn máy phát điện Máy phát điện là thiết bị quan trọng nhất của nhà máy điện. Khi lựa chọn máy phát điên cần chú các điểm sau : - Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điên năng và phí tổn vận hành hằng năm càng bé. - Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau nên chọn các máy phát cùng loại. - Chọn điện áp định mức của máy phát thì dòng điện định mức và dòng điện ngắn mạch ở cấp này sẽ bé do đó dễ chọn được khí cụ điện hơn. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi công suất 400MW, gồm 4 tổ máy 100MW.Ta chọn các máy phát cùng loại : TBF-100-2. Các thông số kĩ thuật : Sdm (MVA) P (MW) N (v/p) U (KV) Cosj I (KA) Xd” Xd’ Xd 117,5 100 3000 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Nhà máy có 4 cấp phụ tải : Phụ tải phía hệ thống , phụ tải phía trung , phụ tải địa phương và phụ tải tự dùng. Việc cân bằng công suất được thực hiện theo công suất biểu kiến . Công suất biểu kiến được tính từ công suất bởi các công thức : P(t) = .Pmax (1-1) S(t) = (1-2) Trong đó : - S(t) : Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t. - P(t) : Là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. - Cosj : Là hệ số công suất của phụ tải. 1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát Phụ tải cấp này có : Pmax = 24MW , cosj =0,85 Bao gồm các đường dây : 3kép x 4MW x 4km , 4đơn x 3MW x 3km , P% cho trong bảng Tính toán theo công thức (1-1) và (1-2) tacó: Thời gian từ 0-6(h) :P%=50% Theo công thức (1-1) : P(t) = = 0,5 . 24 =12 (MW) Theo (1-2): S(t) = Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng tổng kết: Thời gian 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24 PUF% 50 80 100 85 70 PUF(MW) 12 19,2 24 20,4 16,8 SUF(MVA) 14,12 22,59 28,24 24 19,76 Đồ thị quan hệ: t(h) 24 16 14 8 6 5 10 15 20 25 30 S UF (MVA) 1.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp 110 KV Phụ tải phía trung có: Pmax = 250MW , cosj = 0,8 Phụ tải bao gồm các đường dây 2kép+ 3đơn , và P% cho trong bảng Tính theo (1-1) và (1-2) có bảng : Thời gian 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 P% 70 80 90 100 70 PT(MW) 175 200 225 250 175 ST(MVA) 218,75 250 281,25 312,5 218,75 Đồ thị quan hệ : 300 250 200 150 100 50 4 10 14 18 24 t(h) S T (MVA) 1.2.3. Tính toán công suất phát của nhà máy Nhà máy có Pmax =400 MW , cosj =0,85 Tính toán theo (1-1) , (1-2) có bảng: Thời gian 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P% 70 85 100 90 80 PNM(MW) 280 340 400 360 320 SNM(MVA) 329,41 400 470,59 423,53 376,47 Đồ thị quan hệ: 8 14 12 20 24 t(h) 100 200 300 400 500 S NM (MVA) 1.2.4. Tính toán phụ tải tự dùng: Với nhà máy nhiệt điện thì điện năng tự dùng rất quan trong. Đó là điện năng dùng để chuẩn bị nhiên liệu , vận chuyển nhiên liệu vào lò đốt , bơm nước tuần hoàn …v.v. Điện năng tự dùng chiếm khoảng từ (5-8)% tổng điện năng phát ra của toàn nhà máy . Điện năng tự dùng được tính theo công thức : Std = a . SNM (0,4 + 0,6. ) (MVA) (1-3) Trong đó: a : Là phần lượng điện năng sản xuất của nhà máy dùng cho tự dùng , yêu cầu thiết kế lấy a = 8%. SNM : Là tổng công suất lắp đặt của nhà máy. SNM(t) : Là tổng công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t. SNM = = =470,59(MVA) Tính toán theo (1-3): Trong khoảng thời gian từ 0-8(h) STD= 0,08. 470,59 (0,4 + 0,6. ) = 30,87(MVA) Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng: Thời gian 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 STD(t) 30,87 34,26 37,65 35,39 33,13 Đồ thị quan hệ: t(h) 24 20 14 12 8 31 33 35 37 S TD (MVA) 1.2.5. Tính toán phụ tải phát về hệ thống Nhà máy phải đảm cân bằng công suất nghĩa là: SHT = SNM(t) – ST(t) –SUF(t) –STD(t) (1-3) Trong đó : SNM(t) : Là công suất phát của nhà máy tại thời điêm t. SHT(t) : Là công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. ST(t) : Là công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t. STD(t) : Là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t Tính toán theo công thức (1-3) ta có bảng kết quả tính toán như sau: t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 SNM(t) 329,41 329,41 329,41 400 400 470,59 423,53 423,53 376,47 ST(t) 218,75 250 250 250 281,25 281,25 312,5 218,75 218,75 SUF(t) 14,12 14,12 22,59 22,59 28,24 28,24 24 19,76 19,76 STD(t) 30,87 30,87 30,87 34,26 34,26 37,765 35,39 35,39 33,13 SHT(t) 65,67 34,42 25,95 93,15 56,25 123,45 51,64 149,63 104,83 Đồ thị quan hệ: t(h) 24 20 18 14 12 10 8 6 4 20 40 60 80 100 120 140 160 S HT (MVA) Biểu đồ công suất toàn nhà máy: 300 250 500 450 400 350 S (MVA) S UF +S TD +S T S NM 8 50 200 150 100 6 4 12 10 14 20 18 S UF +S TD S UF 24 t(h) 1.2.6. Nhận xét: Nhà máy cung cấp đủ điện năng cho các loại phụ tải. Phụ tải phía trung là lớn nhất và quan trong nên ưu tiên cung cấp đủ điên năng cho bên trung rồi mới đưa vào hệ thống. Phụ tải địa phương lớn nhất P = 24 (MW) còn nhỏ hơn 30% công suất của một tổ máy là P = 30%.100 = 30 (MW) nên phụ tải địa phương có thể được cung cấp điện bằng cách lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát. Hai cấp điện áp cao và trung đều là mạng trung tính trực tiếp nối đất nên có thể dùng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc. Chương 2 Chọn sơ đồ nối điện của nhà máy Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện . Vì vậy cần phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết kế , nắm vững các số liệu ban đầu , dựa bảng cân bằng công suất và các nhận xét để tiến hành vạch các phương án nối dây có thể . Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điện áp , về số lượng dung lượng các máy biến áp , về số lượng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát , số máy phát ghép bộ với máy biến áp . Sơ đồ nối diện giữa các cấp điện áp cần thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật sau: Số lượng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoả mãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất thì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung ( trừ phần phụ tải do các nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp được). Công suất mỗi bộ máy phát điện – máy biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. Chỉ được ghép bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này ,có như vậy mới tránh được trường hợp lúc phụ tải cực tiểu bộ này không phát hết công suất hoặc công chuyển qua hai lần biến sẽ làm tăng tổn hao và gây quá tải cho máy biến áp hai cuộn dây. Đối với máy biến áp tự ngẫu thì không cần dùng điều kiện này. Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ , để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát – máy biến áp ,nhưng công suất lấy rẽ nhánh không được vượt quá 15% công suất của bộ. Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc máy biến áp tự ngẫu để liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phức tạp hơn. Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phải đặt ít nhất hai máy biến áp. Sau khi đã chọn được một số phương án , cần phân tích sơ bộ các phương án về mặt kĩ thuât và kinh tế để loại trừ một số phương án rõ ràng bất hợp lý và chỉ giữ lại các phương án hợp lý. Qua các nguyên tắc trên ta đưa ra các phương án nối điện như sau: 2.1 Phương án 1 Để liên lạc giữa ba cấp điện áp : 220KV;110KV; 10,5KV ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu. Một bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây được nối vào thanh góp trung áp và một bộ được nối vào thanh góp cao áp. *Sơ đồ: F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 B 4 220KV 110KV HT Nhận xét: Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản , dòng ngắn mạch nhỏ hơn nên chọn được các thiết bị dễ dàng. Nhược điểm: Nhiều chủng loại máy biến áp nên vốn đầu tư tăng. Số mạch nối bên cao nhiều gây tổn thất lớn. 2.2. Phương án 2 Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc , 2 bộ máyphát-máybiến áp ghép vào thanh cái trung áp. * Sơ đồ : F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 B 4 220KV 110KV HT Nhận xét: Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản, sử dụng ít chủng loại máy biến áp nên vốn đầu tư giảm , đảm bảo tin cậy. Nhược điểm: Số lượng máy phát nối vào thanh cái trung áp nhiều nên công suất thừa bên trung truyền vào hệ thống qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất công suất. 2.3 Phương án 3 Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp. Để cung cấp cho hệ thống dùng 2 bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây. Phía trung được cung cấp bởi 2 máy biến áp liên lạc. * Sơ đồ: F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 B 4 220KV 110KV HT Nhận xét: Ưu điểm : Sơ đồ nối dây đơn giản, ít chủng loại máy biến áp . Nhược điểm : Có bốn bộ nối vào thanh góp cao áp nên dòng ngắn mạch ởphía cao lớn, vốn đầu tư lớn hơn 2 phương án 1,2 .Khi một máy biến áp tự ngẫu sự cố thì máy còn lại làm việc nặng nề. 2.4 Phương án 4: Để cung cấp cho hệ thống dùng 2 bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu . Phía trung được cung cấp bởi cuộn trung của máy biến áp liên lạc. * Sơ đồ: F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 220KV 110KV HT Nhận xét : Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản ít chủng loại máy biến áp nhất ,vốn đầu tư nhỏ hơn so với các phương án đã vạch ra. Nhược điểm : Độ tin cậy cung cấp điện không cao , khi một máy biến áp sự cố thì nhà máy mất một nửa công suất phát, dòng ngắn mạch lớn hơn. Kết luận : Từ các nhận xét ở các phương án về cả vấn đề kinh tế và kĩ thuật ta thấy phương án 1 và phương án 2 là hợp lý hơn cả nên giữ lại để so sánh về mặt kinh tế để đưa ra phương án tối ưu nhất. Chương 3 Chọn máy biến áp và tính tổn thất công suất , tổn thất điện năng cho các phương án. 3.1 Chọn máy biến áp Máy biến áp là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện , tổng công suất các máy biến áp rất lớn bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phát điện . Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều . Người ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ . Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại, số lượng công suất định mức và hệ số biến áp. Công suất định mức của máy biến áp là công suất liên tục truyền qua máy biến áp với điều kiện làm việc định mức ( điện áp , tần số và nhiệt độ môi trường làm mát định mức ) trong suốt thời hạn làm việc của nó . Người ta quy định thời gian làm việc tiêu chuẩn khoảng gần bằng thời gian già hoá tiêu chuẩn . Còn thời gian gian làm việc thực tế của máy biến áp được xác định bởi quá trình già hoá cách điện cuộn dây, nói khác đi nó phụ thuộc vào nhiệt độ cuộn dây . Đối với giấy cách điện tẩm dầu thời gian làm việc định mức được đảm bảo khi làm việc với nhiệt độ không thay đổi và bằng 980C .Bởi vậy máy biến áp có thời gian làm việc định mức ứng vời trường hợp nhiệt độ cao nhất của cuộn dây không thay đổi và bằng 980C. Trong điều kiện như vậy cách điện của máy biến áp chịu sự hao mòn định mức . Độ tăng nhiệt độ của cuộn dây máy biến áp so với nhiệt độ không khí xung quanh phụ thuộc vào công suất phụ tải. Công suất định mức của máy biến áp được quyết định phù hợp với độ tăng nhiệt độ định mức cuộn dây so với nhiệt độ không khí . Mặt khác khi chọn công suất định mức của máy biến áp còn phải tính đến khả năng quá tải của chúng : quá tải thường xuyên và quá tải sự cố. Quá tải thường xuyên của máy biến áp là một phần thời gian làm việc phụ tải của máy biến áp vượt quá công suất định mức của chúng , phần thời gian còn lại của chu kì khảo sát (ngày , năm ) phụ tải của máy biến áp thấp hơn công suất định mức của chúng . Quá tải sự cố là sự cho phép làm việc của máy biến áp trong điều kiện sự cố mà không gây hư hỏng chúng . Máy biến áp được chọn phải đảm khả năng tải hết công suất phát từ nhà máy , đồng thời khi một máy một máy biến áp ngừng làm việc thì các máy biến áp còn lại vẫn phải cung cấp đủ công suất cần thiết cho phụ tải . Để chọn máy biến áp cho các phương án ta dựa vào sơ đồ nối dây đã thiết kế ở chương 2 để biết được số lượng và cách mắc các máy biến áp , từ đó tiến hành chọn chủng loại , công suất và thông số kĩ thuật khác của máy biến áp . ã Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mắc theo sơ đồ bộ MF- MBA thì công suất được chọn theo công thức sau: Trong đó : SdmB : Là công suất định mức của máy biến áp . SdmF : Là công suất định mức của máy phát . ã Máy biến áp tự ngẫuthì công suất định mức được chọn theo biểu thức: a: Là hệ số có lợi của máy biến áp ở đây khi chọn máy biến áp cho các phương án ta giả thiết rằng các máy biến áp đã được chế tạo tại nơi lắp đặt nên không hiệu chỉnh lại công suất định mức của nó theo nhiệt độ nữa . Sau khi chọn xong công suất định mức của máy biến áp ta cần kiểm tra lại khả năng tải của máy biến áp trong các điều kiện sự cố xem có thoả mãn hay không , nếu không thoả mãn thì phải chọn lại công suất định mức của máy biến áp. 3.1.1. Chọn máy biến áp cho phương án 1 F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 B 4 220KV 110KV HT ã Chọn máy biến áp B1 Theo điều kiện : Chọn máy biến áp loại : ТДЦ-125 Có các thông số kĩ thuật: SdmB (MVA) Điện áp (KV) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) UN% I0% Giá 103R UC UH 125 242 10,5 115 380 11 0,5 162 ã Chọn máy biến áp B4 Theo điều kiện : Chọn máy biến áp loại : ТДЦ-125 Có các thông số kĩ thuật : SdmB (MVA) Điện áp (KV) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) UN% I0% Giá 103R UC UH 125 121 10,5 100 400 10,5 0,5 128 ã Chọn máy biến áp tự ngẫu B2,B3 Chọn theo điều kiện: Chọn máy biến áp loại : АТДЦТΗ-250 Có các thông số kĩ thuật : S dmB (MVA) Điện áp (KV) ΔP0 ΔPC-TN UN% I0% Giá 103R UC UT UH 250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5 268 * Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố : Xét sự cố nguy hiểm nhất : Lúc phụ tải trung lớn nhất xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp . Trong tình trạng đó thì các máy biến áp còn lại phải thoả mãn : ã Cuộn cao và cuộn chung của máy biến áp liên lạc không bị qúa tải . Cuộn cao không cần kiểm tra quá tải vì phía cao đã có hệ thống với lượng dự trữ rất lớn cung cấp cho phụ tải điện áp cao nên cuộn cao không bao giờ bị qúa tải. Do vậy ta chỉ cần kiểm tra quá tải cho cuộn chung . -Xét khi hỏng một bộ máy biến áp hai dây quấn bên trung áp. Khi đó công suất lớn nhất qua cuộn chung máy biến áp tự ngẫu là : Cuộn chung có công suất định mức là : Như vậy cuộn chung bị quá tải với hệ số quá tải là : kqtsc = 1,25 < 1,4 : Tức nằm trong giới hạn quá tải sự cố cho phép. Vậy với kqtsc = 1,25 thì hai máy biến áp liên lạc vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải bên trung max khi sự cố máy biến áp hai dây quấn bên điện áp trung. - Xét khi hỏng một máy biến áp liên lạc : Công suất lớn nhất truyền qua cuộn chung lúc này là: Như vậy cuộn chung bị quá tải với hệ số quá tải là : Máy biến áp đã chọn không thoả mãn nên ta chọn lại như sau: Chọn máy biến áp loại : АТДТН-360 Có các thống số kĩ thuật khác : SdmB (MVA) Điện áp (KV) ΔP0 ΔPN (KW) UN% I0% Giá 103R UC UT UH C-T C-H T-H C-T C-H T-H 360 230 121 11 481 900 500 650 10 32 22 2 222 Ta chỉ kiểm tra lại điều kiện khi sự cố một máy biến áp liên lạc Khi đó hệ số quá tải là : Thoả mãn nằm trong giới hạn quá tải sự cố cho phép . ã Công suất bên cao không được nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống : Ta thấy công suất phát về hệ thông lớn nhất lúc bình thường là: SHT = 149,63 (MVA) cố SdtHT = 0,12.2500 = 300 (MVA) , nên lượng công suất phát về hệ thống thiếu so với lúc bình thường chắc chắn nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống . Nên điều kiện này luôn thoả mãn không cần kiểm tra. 3.1.2. Chọn máy biến áp cho phương án 2 F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 B 4 220KV 110KV HT ã Chọn máy biến áp hai dây quấn B3 , B4 Theo điều kiện : Chọn B3 , B4 loại : ТДД-125 Có các thông số kĩ thuật: Sđm (MVA) Điện áp (KV) ΔP0 ΔPN UN% I0% Giá (103R) UC UH 125 121 10,5 100 400 10,5 0,5 128 ã Chọn máy biến áp liên lạc B1 , B2 Theo điều kiện : Có các thông số kĩ thuật : S dmB (MVA) Điện áp (KV) ΔP0 ΔPC-TN UN% I0% Giá 103R UC UT UH UC UT UH 250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5 268 * Kiểm tra quá tải cho các máy biến áp : Tương tự như phương án ta cũng chỉ kiểm tra quá tải cho máy biến áp tự ngẫu . - Xét hỏng 1 bộ máy biến áp hai dây quấn bên trung: Với phụ tải trung lớn nhất thì công suất truyền qua cuộn chung máy biến áp tự ngẫu là : Công suất định mức của cuộn chung : Sch = a . SdmTN = 0,5 . 250 = 125 (MVA) Sch < Sdmch , nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải. - Xét hỏng 1 bộ máy biến áp tự ngẫu : Công suất lớn nhất mà cuộn chung cần tải là : Ta thấy Sch < Sdmch nên máy biến áp không bị quá tải Tương tự như phương án 1 ta cũng không cần kiểm tra điều kiện công suất thiếu bên cao không được nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống . 3.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp : 3.2.1. Phương án 1 Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho máy biến áp B1, B4 vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt năm. Sự phân bố công suất trong các máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau : ã Công suất truyền qua phía trung của mỗi máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau: ã Công suất truyền qua phía cao của mỗi máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau: ã Công suất truyền qua phía hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau: Từ các thông số ở bảng cân bằng công suất toàn nhà máy trong chương 1 và các công thức trên ta tính được công suất phân phối cho các máy biến áp như sau : t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 SB1=SB4 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 SB2C=SB3C -21,29 -36,91 -41,15 -7,55 -26,00 7,61 -28,31 20,70 -1,71 SB2T=SB3T 55,26 70,88 70,88 70,88 86,51 86,51 102,13 55,26 55,26 SB2H=SB3H 33,97 33,97 29,73 63,33 60,51 94,13 73,83 75,96 53,55 3.2.2 Phương án 2 Các máy biến áp B3 ,B4 được cho làm việc với phụ tải bằng phẳng suốt năm: Sự phân bố công ở các phía cao , trung , hạ của 2 máy biến áp tự ngẫu được xác định theo các công thức: Phía cao : Phía trung : Phía hạ : Dựa vào các số liệu ở bảng cân bằng công suất toàn nhà mấy ta tính được sự phân bố công suất cho các máy biến áp như sau : t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 SB3=SB4 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 SB1C=SB2C 32,84 17,21 12,98 46,58 28,13 61,73 25,82 74,72 52,42 SB1T=SB2T 1,14 16,76 16,76 16,76 32,39 32,39 47,89 1,34 1,34 SB1H=SB2H 33,98 33,97 29,74 63,34 60,52 94,12 73,71 76,06 53,86 3.3. Tính tổn thất công suất , tổn thất điện năng Để đánh sự tôí ưu của các phương án về mặt kinh tế- kĩ thuật thì một yếu tố không thể bỏ qua được đó là tổn thất công suất và tổn thất điện năng do các máy biến áp gây ra. ã Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai dây quấn được tính theo công thức sau : Trong đó: SdmB : Công suất định mức của máy biến áp . ∆P0 : Tổn thất không tải của máy biến áp . ∆PN : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp . T : Thời gian làm việc của máy biến áp trong 1 năm. S(t) : Phụ tải của máy biến áp trong thời gian ti lấy theo đồ thị phụ tải ngày . ã Tổn thất điện năng trtong máy biến áp tự ngẫu được tính như sau : Trong đó : ΔPNC-T : Tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn chung. ΔPNC-H : Tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn hạ. ΔPNT-H : Tổn thất ngắn mạch giữa cuộn chung và cuộn hạ. Tổn thất điện năng được tính theo công thức : Trong đó : SC(t) : Phụ tải cao áp tại thời điểm ti. ST(t) : Phụ tải trung áp tại thời điểm ti. SH(t) : Phụ tải hạ áp tại thời điểm ti. 3.3.1 Phương án 1 ã Tổn thất điện năng của máy biến áp B1 ã Tổn thất điện năng trong máy biến áp B4 ã Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu : ΔAB2 = ΔAB3 Tính tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu : Vậy: Vậy tổng tổn thất của phương án 1 là : 3.3.2. Phương án 2 ã Tổn thất điện năng của máy biến áp B3 , B4 ã Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu B1 , B2 : ΔAB1 = ΔAB2 Ta có : ΔPNC-H = ΔPNT-H = 0,5. ΔPNC-T = 0,5 . 520 = 260 (KW) Công suất ngắn mạch của các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu : Vậy: Vậy tổng tổn thất của phương án 2 là : 3.3.3 Tổng kết tính toán tổn thất điện năng Phương án 1 ΔA1 = 16892485 (KWh) Phương án 2 ΔA2 = 9646914 (KWh) Như vậy xét về mặt tổn thất điện năng thì phương án 2 tốt hơn phương án 1. Chương 4 Tính toán ngắn mạch- chọn máy cắt điện 4.1 Tính toán ngắn mạch Các khí cụ điện không những được chọn theo điều kiện làm việc bình thường mà còn phải thoả mãn các điều kiện khi ngắn mạch . Vì vậy ta phải tính toán ngắn mạch để từ đó chọn được khí cụ điện phù hợp . Theo quy trình thiết bị điện của Liên Xô thì sự ổn định của các khí cụ điện cần kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch ba pha N(3) . Bởi vì dòng ngắn mạch ba pha là dòng là dòng lớn nhất , chỉ trong trường hợp khi ngắn mạch 1 pha ở mạng trung tính nối đất thì dòng ngắn mạch 1 pha có thể lớn hơn dòng ngắn mạch 3 pha , khi đó ta thực hiện điều chỉnh tách trung tính của 1 số máy biến áp cho không nối đất để giảm dòng ngắn mạch 1 pha IN(1) , thường giữ dòng IN(1) gần bằng dòng ngắn mạch IN(3) . Ngoài ra mức độ khó khăn khi cắt ngắn mạch điện khi có ngắn mạch không phải chỉ trị số dòng ngắn mạch quyết định mà còn do trị số điện áp phục hồi trên đầu tiếp điểm của máy cắt điện , điện áp phục hồi khi ngắn mạch ba pha có thể bằng hoặc lớn hơn so với điện áp phục hồi khi ngắn mạch một pha. Do đây là quá trình thiết kế sơ bộ cho nên ta có thể dùng phương pháp gần đúng để tính toán ngắn mạch đó là phương pháp đường cong tính toán . Ta cần phải xác định rõ điểm ngắn mạch nặng nề nhất cho các mạch ở các cấp điện áp , đấy là điểm mà khi ngắn mạch dòng ngắn mạch qua nó là lớn nhất . 4.1.1. Phương án 1 1. Chọn điểm ngắn mạch F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 B 4 220KV 110KV HT N 1 N 2 N 4 N’ 3 N 3 Ta chọn 5 điểm ngắn mạch như hình vẽ . ã Điểm ngắn mạch N1 Để chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 220KV . Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống . ã Điểm ngắn mạch N2 Để chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 110KV . Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống . ã Điểm ngắn mạch N3 , N3’ Để chọn khí cụ điện cho cho mạch máy phát điện . Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 chỉ có máy phát F3 cung cấp , còn nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3’ là tất cả các máy phát của nhà máy (trừ máy phát F3) và hệ thống . ã Điểm ngắn mạch N4 Để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng . Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống . - Khi chọn khí cụ điện cho mạch máy phát ta phải so sánh ta phải so sánh IN3 và IN3’ , lấy dòng lớn hơn để chọn khí cụ điện . - Điểm ngắn mạch tại N4 có thể tính được dòng điện ngắn mạch qua công thức IN4 = IN3 + IN3’ 2. Sơ đồ thay thế và tính điện kháng cho các phần tử XB1 0,088 XF1 0,156 XF2 0,156 XF3 0,156 XF4 0,156 XB4 0,084 Xd1 0,091 Xd2 0,091 HT XHT 0,03 XCB2 0,088 XCB3 0,088 XHB3 0,136 XTB2 0 XHB2 0,136 XCB3 0 F1 F2 F3 F4 N1 Thực hiện tính toán trong hệ đơn vị tương đối cơ bản : Scb = 100(MVA) , Ucb = Utb ở các cấp điện áp ã Điện kháng máy điện : ã Điện kháng của hệ thống : ã Điện kháng đường dây Điện kháng trên không thường lấy : x0 = 0,4 (W/km) ã Điện kháng máy biến áp B1 ã Điện kháng máy biến áp B4 ã Điện kháng máy biến áp tự ngẫu 3 .Tính toán ngắn mạch ã Điểm ngắn mạch N1 + Biến đổi đẳng trị sơ đồ thay thế : Do XT = 0 nên có thể chập 2 đường dây nối từ máy biến áp tự ngẫu sang thanh góp 110KV với nhau . F2 F3 F4 HT X1 0,076 X2 0,244 X4 0,042 X5 0,292 X6 0,042 X7 0,292 X8 0,24 N1 F1 Ta có : X1 = XHT + = 0,03 + = 0,076 X2 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,156 = 0,244 X4 = X6 = XH + XF = 0,136 + 0,156 = 0,292 X8 = XB4 + XF4 = 0,084 + 0,156 = 0,24 X1 0,076 X2 0,244 X9 0,021 X10 0,146 X8 0,240 HT F1 F2,3 F4 N1 + Biến đổi tiếp : Ghép (X4 với X6) ; (X5 với X7) X9 = X10 = + Biến đổi tiếp : F1,2,3,4 X1 0,076 X11 0,081 HT N1 - Điện kháng tính toán về phía hệ thống : Tra đường cong tính toán ta có : K0 = 0,56 ; K0,1 = 0,497 ; K0,2 = 0,490 K0,5 = 0,490 ; K1 = 0,517 ; K∞ = 0,56 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống là : IHT(0) = K0 . IHT(0,1) = K0,1 . IHT(0,2) = K0,2 . IHT(0,5) = K0,5 . IHT(1) = K1 IHT(∞) = K∞ . Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = X11 Tra đường cong tính toán ta có : K0 = 2,67 ; K0,1 = 2,26 ; K0,2 = 2,08 K0,5 = 1,93 ; K1 = 1,88 ; K∞ = 2,06 Dòng ngắn mạch phía nhà máy là : INM(0) = K0 INM(0,1) = K0,1 INM(0,2) = K0,2 INM(0,5) = K0,5 INM(1) = K1 INM(∞) = K∞ Dòng ngắn mạch tổng tại N1 : IN1(0) = IHT(0) + INM(0) = 3,51 + 3,15 = 6,66 (KA) IN1(0,1) = IHT(0,1) + INM(0,1) = 3,12 + 2,67 = 5,79 (KA) IN1(0, 2) = IHT(0,2) + INM(0,2) = 3,08 + 2,46 = 5,54 (KA) IN1(0,5) = IHT(0,5) + INM(0,5) = 3,08 + 2,28 = 5,36 (KA) IN1(1) = IHT(1) + INM(1) = 3,24 + 2,22 = 5,46 (KA) IN1(∞) = IHT (∞) + INM(∞) = 3,51 + 2,43 = 5,74 (KA) Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N1 : iN1XK = .kXK . IN1(0) = . 1,8 . 6,66 = 16,95 (KA) ã Điểm ngắn mạch N2 + Biến đổi đẳng trị sơ đồ thay thế : F1 X1 0,076 X2 0,244 X4 0,042 X5 0,292 XB1 0,088 X7 0,292 X8 0,240 HT F2 F3 F4 N2 X1 0,244 XB1 0,244 XB1 0,021 XB1 0,146 XB1 0,240 HT F1 F2,3 F4 N2 Các giá trị điện kháng trên sơ đồ có được như đối với điểm ngắn mạch N1 , và tương tự điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ biến đổi : + Biến đổi tiếp : Ghép X8 và X10 ; chuyển Y (X1 , X2 , X3 ) thành ∆ hở (X11, X12) X11 0,104 HT X12 0,332 X13 0,091 F1 F2,3,4 N2 F1,2,3,4 HT X11 0,104 X14 0,071 N2 Ta có : X13 = X11 = X1 + X9 + X12 = X2 + X9 + + Biến đổi tiếp :Ghép X12 , X13 X14 = - Điện kháng tính toán phía hệ thống : XttHT = X11 Tra đường cong tính toán ta có : K0 = 0,405 ; K0,1 = 0,373 ; K0,2 = 0,366 K0,5 = 0,366 ; K1 = 0,390 ; K∞ = 0,405 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống là : IHT(0) = K0 . IHT(0,1) = K0,1 . IHT(0,2) = K0,2 . IHT(0,5) = K0,5 . IHT(1) = K1 . IHT(∞) = K∞ . - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = X14 Tra đường cong tính toán ta có : K0 =3,02 ; K0,1 = 2,51 ; K0,2 = 2,31 K0,5 = 2,13 ; K1 = 2,05 ; K∞ = 2,18 Dòng ngắn mạch phía nhà máy là : INM(0) = K0 INM(0,1) = K0,1 INM(0,2) = K0,2 INM(0,5) = K0,5 INM(1) = K1 INM(∞) = K∞ Dòng ngắn mạch tổng tại N2 : IN2(0) = IHT(0) + INM(0) = 5,08 + 7,13 = 12,21 (KA) IN2(0,1) = IHT(0,1) + INM(0,1) = 4,68 + 5,93 = 10,61 (KA) IN2(0, 2) = IHT(0,2) + INM(0,2) = 4,59 + 5,46 = 10,05 (KA) IN2(0,5) = IHT(0,5) + INM(0,5) = 4,59 + 5,03 = 9,62 (KA) IN2(1) = IHT(1) + INM(1) = 4,89 + 4,84 = 9,73 (KA) IN2(∞) = IHT (∞) + INM(∞) = 5,08 + 5,15 = 10,23 (KA) Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N1 iN1XK = .kXK . IN2(0) = . 1,8 . 12,21 = 31,08 (KA) ã Điểm ngắn mạch N3 + Sơ đồ biến đổi : F3 XF3 0,156 N3 - Điện kháng tính toán : XttF3 = XF3 Tra đường cong tính toán ta có K0 = 5,47 ; K0,1 = 4,28 ; K0,2 = 3,69 K0,5 = 3,13 ; K1 = 2,78 ; K∞ = 2,57 Dòng ngắn mạch tại N3 là : INM(0) = K0 INM(0,1) = K0,1 INM(0,2) = K0,2 INM(0,5) = K0,5 INM(1) = K1 INM(∞) = K∞ Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N3 iN3XK = .kXK . IN3(0) = . 1,8 . 35,39 = 90,09 (KA) ã Điểm ngắn mạch N3’ + Biến đổi đẳng trị sơ đồ thay thế : So với điểm ngắn mạch N1 ta chỉ thay X7 = XB3H = 0,136 HT F1 F2 F3 X1 0,076 X2 0,244 X4 0,042 X6 0,042 X5 0,292 X7 0,136 X8 0,240 N3’ + Biến đổi tiếp : Ghép X4 với X6 ; X5 với X8 HT F1 F2,4 X2 0,244 X9 0,021 X10 0,132 X7 0,136 X1 0,076 F3’ X9 = X10 = Biến đổi Y(X1 , X2 , X9 ) thành ∆ hở (X11 ,X12 ) F1 F2,4 HT X11 0,103 X12 0,332 X10 0,132 X7 0,136 N3’ X11 = X1 + X9 + X12 = X2 + X9 + HT F1 N3’ X13 0,094 X7 0,136 X11 0,103 + Biến đổi ghép X12 và X10 X13 = + Biến đổi Y( X11 , X13 , X7 ) thành ∆ hở (X14 ,X15 ) X14 0,388 X15 0,354 HT F1 N3’ X14 = X11 + X7 + X15 = X13 + X7 + - Điện kháng tính toán phía hệ thống : XttHT = X14 Nên dòng ngắn mạch về phía hệ thống xem như ._.không đổi trong thời gian ngắn mạch: IHT(0) = IHT(0,1) =…= IHT(∞) = - Điện kháng tính toán phía nhà máy: X ttNM = Tra đường cong tính toán ta có K0 = 0,795 ; K0,1 = 0,739 ; K0,2 = 0,720 K0,5 = 0,720 ; K1 = 0,759 ; K∞ = 0,895 Dòng ngắn mạch về phía nhà máy : INM(0) = K0 INM(0,1) = K0,1 INM(0,2) = K0,2 INM(0,5) = K0,5 INM(1) = K1 INM(∞) = K∞ Dòng ngắn mạch tổng tại N3 : IN3’(0) = IHT(0) + INM(0) = 14,17 + 15,43 = 29,60 (KA) IN3’(0,1) = IHT(0,1) + INM(0,1) = 14,17 + 14,34 = 28,51 (KA) IN3’(0, 2) = IHT(0,2) + INM(0,2) = 14,17 + 13,97 = 28,14 (KA) IN3’(0,5) = IHT(0,5) + INM(0,5) = 14,17 + 13,97 = 28,14 (KA) IN3’(1) = IHT(1) + INM(1) = 14,17 + 14,73 = 28,90 (KA) IN3’(∞) = IHT (∞) + INM(∞) = 14,17 + 17,37 = 31,54 (KA) Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N3’ iN3’XK = .kXK . IN3’(0) = . 1,8 . 29,60 = 75,35 (KA) ã Điểm ngắn mạch N4 IN4(0) = IN3(0) + IN3’(0) = 35,39 + 29,60 = 64,99 (KA) IN4(0,1) = IN3(0,1) + IN3’(0,1) = 27,69 + 28,51 = 56,20 (KA) IN4(0,2) = IN3(0,2) + IN3’(0,2) = 23,87 + 28,14 = 52,01 (KA) IN4(0,5) = IN3(0,5) + IN3’(0,5) = 20,25 + 28,14 = 48,39 (KA) IN4(1) = IN3(1) + IN3’(1) = 17,98 + 28,90 = 46,88 (KA) IN4(∞) = IN3(∞) + IN3’(∞) = 16,63 + 31,54 = 48,17 (KA) iXKN4 = iXKN3 + iXKN3’ = 92,89 + 76,67 = 169,56 (KA) Bảng tổng kết kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 1 : Điểm ngắn mạch I(0) (KA) I(0,1) (KA) I(0,2) (KA) I(0,5) (KA) I(1) (KA) I(∞) (KA) iXK (KA) N1 6,66 5,79 5,54 5,36 5,46 5,74 16,95 N2 12,21 10,61 10,05 9,62 9,73 10,23 31,08 N3 35,39 27,69 23,87 20,25 17,98 16,63 90,09 N3’ 29,60 28,51 28,14 28,14 28,90 31,54 75,35 N4 64,99 56,02 52,01 48,39 46,88 48,17 169,56 4.1.2 Phương án 2 1. Chọn điểm ngắn mạch F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 B 4 220KV 110KV HT N 1 N 2 N 4 N 3 N’ 3 Tương tự phương án ta cũng xét 5 điểm ngắn mạch như trên. 2. Sơ đồ thay thế và tính điện kháng cho các phần tử F1 F1 F1 F1 HT XBT 0,030 Xd1 0,091 Xd2 0,091 XCB1 0,070 XH B1 0,082 XF1 0,156 XF2 0,156 XF3 0,156 XF4 0,156 XB4 0,084 XB3 0,084 XTB1 0 XB2 0,070 XTB2 0 XHB2 0,082 * Tính điện kháng cho các phần tử trong hệ đơn vị tương đối có : Scb = 100(MVA) Ucb = Utb ở các cấp điện áp Tính toán tương tự phương án 1 ta có : ã XF1 = XF2 = XF3 = XF4 = XF = 0,156 ã XHT = 0,03 ã Xd1 = Xd2 = Xd = 0,091 ã Điện kháng máy biến áp B4 ã Điện kháng máy biến áp tự ngẫu Do XT < 0 nên coi XT = 0 3.Tính toán ngắn mạch : ã Điểm ngắn mạch N1 + Biến đổi đẳng trị sơ đồ thay thế : Do XT = 0 nên đường dây nối sang phía trung được chập lại với nhau X5 0,238 HT F1 F2 F3 F4 X1 0,076 X2 0,070 X3 0,070 X4 0,238 X6 0,240 X7 0,240 N1 Ta có : X1 = XHT + X2 = X3 = XC = 0,07 X4 = X5 = XH + XF = 0,082 + 0,156 = 0,238 X6 = X7 = XB3 + XF = 0,084 + 0,156 = 0,24 + Biến đổi sơ đồ : Ghép X4 với X5 ; X6 với X7 ; X2 với X3 HT F1 F1 X1 0,076 X8 0,035 X9 0,119 X10 0,120 N1 Ta có: X8 = X9 = X10 = + Biến đổi tiếp sơ đồ : Ghép X9 , X10 , X8 HT F1,2,3,4 X1 0,076 X11 0,095 N1 Ta có : X11 = X8 + - Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT = Tra đường cong tính toán ta có K0 = 0,56 ; K0,1 = 0,497 ; K0,2 = 0,490 K0,5 = 0,490 ; K1 = 0,517 ; K∞ = 0,528 Dòng ngắn mạch về phía hệ thống IHT(0) = K0 IHT(0,1) = K0,1 IHT(0,2) = K0,2 IHT(0,5) = K0,5 IHT(1) = K1 IHT(∞) = K∞ - Điện kháng tính toán phía nhà máy: X ttNM = Tra đường cong tính toán ta có : K0 = 2,23 ; K0,1 = 1,92 ; K0,2 = 1,81 K0,5 = 1,70 ; K1 = 1,68 ; K∞ = 1,92 Dòng ngắn mạch phía nhà máy là : INM(0) = K0 INM(0,1) = K0,1 INM(0,2) = K0,2 INM(0,5) = K0,5 INM(1) = K1 INM(∞) = K∞ Dòng ngắn mạch tổng tại N1 : IN1(0) = IHT(0) + INM(0) = 3,51 + 2,63 = 6,14 (KA) IN1(0,1) = IHT(0,1) + INM(0,1) = 3,12 + 2,27 = 5,39 (KA) IN1(0, 2) = IHT(0,2) + INM(0,2) = 3,08 + 2,14 = 5,22 (KA) IN1(0,5) = IHT(0,5) + INM(0,5) = 3,08 + 2,01 = 5,09 (KA) IN1(1) = IHT(1) + INM(1) = 3,24 + 1,98 = 5,22 (KA) IN1(∞) = IHT (∞) + INM(∞) = 3,51 + 2,27 = 5,78 (KA) Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N1 : iN1XK = .kXK . IN1(0) = . 1,8 . 6,14 = 15,63 (KA) ã Điểm ngắn mạch N2 Tương tự điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ biến đổi HT F1 F2 F3 F4 N2 X3 0,070 X1 0,076 X2 0,070 X4 0,238 X5 0,238 X7 0,340 X6 0,340 HT N2 F1,2 F3,4 X1 0,076 X8 0,035 X9 0,119 X10 0,120 ị + Biến đổi tiếp : Ghép X1 với X8 ; X9 với X10 HT F1,2,3,4 X11 0,111 X12 0,060 N2 Ta có : X11 = X1 + X8 = 0,076 + 0,035 = 0,111 X12 = - Điện kháng tính toán phía hệ thống : XttHT = Tra đường cong tính toán ta có : K0 = 0,379 ; K0,1 = 0,349 ; K0,2 = 0,342 K0,5 = 0,342 ; K1 = 0,366 ; K∞ = 0,379 Dòng ngắn mạch về phía hệ thống IHT(0) = K0 IHT(0,1) = K0,1 IHT(0,2) = K0,2 IHT(0,5) = K0,5 IHT(1) = K1 IHT(∞) = K∞ - Điện kháng tính toán phía nhà máy: X ttNM = Tra đường cong tính toán ta có: K0 = 3,47 ; K0,1 = 2,88 ; K0,2 = 2,60 K0,5 = 2,39 ; K1 = 2,20 ; K∞ = 2,31 Dòng ngắn mạch phía nhà máy là : INM(0) = K0 INM(0,1) = K0,1 INM(0,2) = K0,2 INM(0,5) = K0,5 INM(1) = K1 INM(∞) = K∞ Dòng ngắn mạch tổng tại N2 : IN2(0) = IHT(0) + INM(0) = 4,76 + 8,20 = 12,96 (KA) IN2(0,1) = IHT(0,1) + INM(0,1) = 4,38 + 6,8 = 11.18 (KA) IN2(0, 2) = IHT(0,2) + INM(0,2) = 4,29 + 6,14 = 10,43 (KA) IN2(0,5) = IHT(0,5) + INM(0,5) = 4,29 + 5,65 = 9,94 (KA) IN2(1) = IHT(1) + INM(1) = 4,59 + 5,2 = 10,22 (KA) IN2(∞) = IHT (∞) + INM(∞) = 3,51 + 2,27 = 5,78 (KA) Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N2 : iN2XK = .kXK . IN2(0) = . 1,8 . 12,96 = 32,99 (KA) ã Điểm ngắn mạch N3 Do chỉ có máy phát F2 cung cấp nên ta dễ dàng xác định được dòng ngắn mạch tương tự như xác định IN3 trong phương án 1 : IN3(0) = 35,39 (KA) ; IN3(0,1) = 27,69 (KA) ; IN3(0,2) = 23,87 (KA) IN3(0,5) = 20,25 (KA) ; IN3(1) = 17,98 (KA) ; IN3(∞) = 16,63 (KA) iXKN3 = 90,09 (KA) ã Điểm ngắn mạch N3’ F1 X1 0,076 X2 0,070 X3 0,070 X4 0,238 X5 0,082 X6 0,240 X7 0,240 N3’ F3 F4 HT + Biến đổi đẳng trị sơ đồ thay thế: Tất cả các điện kháng trên sơ đồ không thay đổi so với lúc tính tính ngắn mạch tại N1 , chỉ có X5 được tính lại là : X5 = XH = 0,082 X8 0,111 X9 0,120 X4 0,238 X5 0,082 HT F1 F3,4 N3’ + Biến đổi tiếp : Ghép X1 ,X2 ,X3 và X5 với X6 Ta có : X8 = X1 + X9 = + Biến đổi : Ghép X4 với X9 HT F1,2,4 N3’ X8 0,111 X5 0,082 X10 0,080 Ta có : X10 = + Biến Y(X5 ,X8 , X10 ) thành ∆ hở (X11, X12 ) HT F1,2,3 N3’ X11 0,307 X12 0,211 Ta có : X11= X5 + X8 + X12 = X5 + X10 + - Điện kháng tính toán phía hệ thống : Nên dòng điện ngắn mạch coi như không thay đổi trong thời gian ngăn mạch và được tính : ã Điểm ngắn mạch N4 IN4(0) = IN3(0) + IN3’(0) = 35,39 + 44,11 = 79,50 (KA) IN4(0,1) = IN3(0,1) + IN3’(0,1) = 27,69 + 41,78 = 69,47 (KA) IN4(0,2) = IN3(0,2) + IN3’(0,2) = 23,87 + 40,81 = 64,68 (KA) IN4(0,5) = IN3(0,5) + IN3’(0,5) = 20,25 + 40,03 = 60,28 (KA) IN4(1) = IN3(1) + IN3’(1) = 17,98 + 40,81 = 58,79 (KA) IN4(∞) = IN3(∞) + IN3’(∞) = 6,63 + 45,66 = 62,29 (KA) iXKN4 = iXKN3 + iXKN3’ = 90,09 +112,29 = 202,38 (KA) Bảng tổng kết kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2 Điểm ngắn mạch I(0) (KA) I(0,1) (KA) I(0,2) (KA) I(0,5) (KA) I(1) (KA) I(∞) (KA) iXK (KA) N1 6,14 5,39 5,22 5,09 5,22 5,78 15,57 N2 12,96 11,18 10,43 9,94 9,79 10,22 32,99 N3 35,39 27,69 23,87 20,25 17,98 16,63 90,09 N3’ 44,11 41,78 40,81 40,03 40,81 45,66 112,29 N4 79,50 69,47 64,68 60,28 58,79 62,29 202,38 4.2. Chọn máy cắt điện Khi thực hiện tính toán kinh tế cho phương án thì vốn đầu tư cho phương án cho thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào loại máy cắt mà thiết bị phân phôisử dụng. Vì vậy ta phải chọn rõ loại máy cắt cho từng mạch ở các phương án . * Máy cắt điện đươc chọn theo các điều kiện sau : 1. Dựa vào cấp điện áp , yêu cầu của phụ tải , số lượng máy cắt . Trên cùng một cấp điện áp nên chọn cùng một loại máy cắt , riêng ở cấp điện áp máy phát thì các máy cắt đường dây có thể chọn một loại , các máy cắt trên mạch máy phát điện , máy biến áp , mạch phân đoạn , mạch máy biến áp tự dùng nên chọn cùng loại. Nếu cấp điện áp cao sử dụng máy cắt không khí thì nên cố gắng sử dụng số máy cắt không khí nhiều nhất có thể vì như thế vốn đầu tư phụ không tăng nhiêu và có thể tận dụng được được máy nén khí . 2. Điện áp : UdmMC UdmMạng 3. Dòng điện : IdmMC Ilvcb 4. ổn định nhiệt : 5. ổn định động : ilđđ ixk 6.Điều kiện cắt : Icắt MC I’’ Các máy cắt có Iđm 1000(A) thường có khả năng ổn định nhiệt cao . Vì vậy ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt với các máy cắt này . 4.2.1 Chọn máy cắt cho phương án 1 1. Tính dòng làm việc cưỡng bức ã Xét cấp điện áp cao 220KV + Mạch đường dây IcbD = + Bộ MF-MBA Được xác định theo dòng làm việc cưỡng bức của máy phát điện IcbB = + Mạch máy biến áp liên lạc Ta thấy STNmaxC = 36,91(MVA) < SHTmax = 149,63 (MVA) . Do đó dòng cưỡng bức qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu cũng luôn nhỏ hơn IcbD Vậy dòng điện cưỡng bức của cấp điện áp cao 220KV là : Icb = max( IcbD ; IcbB ; IcbTN ) = 0,393 (KA) ã Xét cho cấp điện áp 110KV + Mạch đường dây Phụ tải trung gồm các đường dây : 2 kép + 3 đơn , nên mỗi đường tải công suất là : Vậy: + Bộ MF-MBA : Dòng cưỡng bức được xác định dựa vào dòng làm việc cưỡng bức của máy phát điện + Mạch máy biến áp liên lạc : Công suất qua máy biến áp liên lạc lớn nhất khi sự cố một máy biến áp liên lạc và máy biến áp còn lại tải toàn bộ công suất truyền qua phía trung . STNmax = STmax – SBT = ( SFdm - ) = - ( 117,65 - 0,08 . 470,59 = 204,26 (MVA) IcbTN = Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 110KV là : Icb = max ( IcbD ; IcbB ; IcbTN ) = 1,072 (KA) 2. Bảng tổng hợp chọn máy cắt cho phương án 1 : Tên mạch Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Udm KV Icb KA I’’ KA ixk KA Udm KV Icb KA I’’ KA Ixk KA Cao 220 0,393 6,59 16,78 BBБ-220-31,5/2000 220 2 31,5 80 Trung 110 1,072 10,3 31,16 BBБ-110Б-31,5/2000Y1 110 2 31,5 90 Hạ 10,5 6,793 36,49 92,89 BB20-CTC 20 8 74 190 Các máy cắt đã chọn có Idm > 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt . 4.2.2 Chọn máy cắt cho phương án 2 1.Tính dòng điện làm việc cưỡng bức ã Xét cấp điện áp 220KV: Mạch đường dây có công suất lớn nhất là SHTmax = 149,63 (MVA) Mạch máy biến áp liên lạc có công suất lớn nhất là : SCTNmax = 74,72 (MVA) Vậy dòng cưỡng bức ở cấp này là : ã Xét cấp điện áp 110KV: + Tương tự như ở phương án 1thì dòng cưỡng bức ở mạch đường dây và mạch bộ MF-MBA cũng là : IcbD = 0,328 (KA) ; IcbB = 0,648 (KA) + Mạch máy biến áp liên lạc : Như đã tính toán ở chương 3 thì công suất lớn nhất mà một máy biến áp liên lạc phải tải qua phía trung là lúc hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung . Khi đó công suất qua cuộn chung máy biến áp tự ngẫu là : Dòng cưỡng bức ở mạch này : Vậy dòng cưỡng bức ở cấp điện áp này : Icb = max ( IcbD ; IcbB ; IcbTN ) = 0,648 (KA) ã Xét cấp điện áp 10,5KV: Dòng cưỡng bức ở cấp này chính là dòng cưỡng bức của máy phát : 2. Bảng tổng hợp chọn máy cắt cho phương án 2 : Tên mạch Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Udm KV Icb KA I’’ KA ixk KA Udm KV Iđm KA I’’ KA ixk KA Cao 220 0,393 6,12 15,58 BBБ-220-31,5/2000 220 2 31,5 80 Trung 110 0,648 12,89 32,81 BBБ-110Б-31,5/2000Y1 110 2 31,5 90 Hạ 10,5 6,793 43,92 111,8 BB20-CTC 20 8 74 190 Các máy cắt đã chọn có Idm > 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt Chương 5 : Tính toán kinh tế – xác định phương án tối ưu 5.1 Phương pháp tính toán Để so sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phương án ta chỉ cần so sánh phần khác nhau giữa các phương án . Phương án được gọi là kinh tế nhất nếu chi phi tính toán C là nhỏ nhất . Ci = Pi + adm.Vi + Yi Trong đó : V : Là vốn đầu tư cho phương án . adm : Là hệ số định mức của hiệu quả kinh tế , đối với tính toán trong ngành năng lượng ta lấy adm = 0,15. Y :Thiệt hại do mất điện . P : phí tổn vận hành hàng năm . i : Số thứ tự của phương án . 1. Vốn đầu tư cho thiết bị : Đó là vốn bỏ ra mua máy biến áp , tiền chuyên chở xây dựng . Đối với thiết bị phân phối thì tiền chi phí để xây dựng được dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ứng với các áp điện áp tương ứng , chủ yếu do máy cắt quyết định . Như vậy vốn đầu tư của một phương án được xác định như sau: V = VB + VTBPP Trong đó : VB  : Là vốn đầu tư cho máy biến áp được xác định theo công thức sau VB = VB . kB VB : Là tiền mua máy biến áp . kB : Hệ số tính đến chuyên chở và xây lắp máy biến áp . VTBPP : Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối , được tính như sau : VTBPP = n1 . VTBPP1 + n2 . VTBPP2 + ……. n1 , n2 …… : Số mạch của thiết bị phân phối ứng vơí cấp điện áp U1 , U2 …… VTBPP1 , VTBPP2 ……..: Giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối tương ứng với mỗi cấp điện áp U1 U2 …. 2. Phí tổn vận hành hàng năm của phương án Được xác định theo công thức sau : P = Pk + Pp + Pt Trong đó : Pk : Là tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sữa chữa lớn . Pk = Với : - V : Là vốn đầu tư của phương án . - a : Là phần trăm định mức khấu hao . Pp : Là chi phí sửa chữa phục vụ thiết bị ( sửa chữa thường xuyên , tiền lương ) . Thực tế chi phí này rất nhỏ so với tổng chi phi phí sản xuất mặt khác nó cũng khác nhau ít giữa các phương án so sánh . Vì vậy khi đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương án ta có thể bỏ qua chi phí này . Pt : Là chi phí do tổn thất điện năng của phương án . Pt = b . ∆A Với : - b : Là giá 1KWh điện năng (b = 500 VNĐ/KWh ). - ∆A : Là tổn thất điện năng hàng năm của nhà máy. 5.2. Phương án 1 5.2.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối Dựa vào yêu cầu phụ tải , vị trí của nhà máy trong hệ thống điện cũng như đặc điểm quá trình sản xuất điện năng , chế độ làm việc của nhà máy , sơ đồ phân bố công suất mà ta chọn sơ đồ nối điện của nhà máy một cách hợp lý đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật như : Tin cậy , linh hoạt , an toàn và chỉ tiêu kinh tế . Cụ thể là : + Phía 220KV : Có 3 mạch máy biến áp và 2 đường dây ta dùng hệ thống 2 thanh góp có máy cắt liên lạc . + Phía 110KV : Có 3 mạch máy biến áp và 7 mạch đường dây ta dùng hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng . + Phía 10,5KV : Không dùng hệ thống thanh góp điện áp máy phát . F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 B 4 5.2.2. Tính toán kinh tế cho phương án 1 1. Tính vốn đầu tư ã Vốn đầu tư mua máy biến áp : - Hai máy biến áp tự ngẫu ba pha loại АТДТН-360 , giá mỗi máy biến là 19550.106 (VNĐ) , kB = 1,3 . - Một máy biến áp 3 pha 2 dây quấn loại ΤДЦ-125 , có giá là 8100 .106 (VNĐ) , kB = 1,4 . - Một máy biến áp 3 pha 2 dây quấn loại ΤДЦ-125 , có giá là 6400. 106 (VNĐ) , kB = 1,5 . Vậy : VB = ( 2 . 1,3 . 19550 + 1,4 . 8100 + 1,5 . 6400 ) . 106 = 71770.106 (VNĐ) ã Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối : - Cấp 220KV gồm 6 mạch máy cắt loại BBБ-220-31,5/2000 giá mỗi mạch là : 3750 . 106 (VNĐ) . - Cấp 110KV gồm 12 mạch máy cắt loại BBБM-110Б-31,5/2000Y1, giá mỗi mạch là : 1500.106 (VNĐ) . - Cấp 10,5KV gồm 2 mạch máy cắt loại BB-20-CTC , giá mỗi mạch là 800.106 (VNĐ) . Vậy : VTBPP = ( 6 . 3750 + 12 . 1500 + 2 . 800 ) . 106 = 42100. 106 (VNĐ) . Vậy tổng vốn đầu tư cho phương án 1 là : V = VB + VTBPP = ( 71770 + 42100 ) . 106 = 113870.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành hàng năm ã Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sữa chữa lớn : ã Chí phí do tổn thất điện năng trong các thiết điện : Pt = β . ΔA = 500 . 16892485 = 8446.106 (VNĐ) Vậy phí tổn vận hành hàng năm : P = Pk + Pt = ( 10248 + 8446 ) . 106 = 18684.106 (VNĐ) 3.Tính chi phí tính toán C = P + adm . V = ( 18694 + 0,15 . 113870 ) . 106 = 35775.106 (VNĐ) 5.3. Phương án 2 5.3.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối Dựa vào yêu cầu phụ tải , vị trí của nhà máy trong hệ thống điện cũng như đặc điểm quá trình sản xuất điện năng , chế độ làm việc của nhà máy , sơ đồ phân bố công suất mà ta chọn sơ đồ nối điện của nhà máy một cách hợp lý đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật như : Tin cậy , linh hoạt , an toàn và chỉ tiêu kinh tế . Cụ thể là : + Phía 220KV : Có 2 mạch máy biến áp và 2 đường dây ta dùng hệ thống 2 thanh góp có máy cắt liên lạc . + Phía 110KV : Có 4 mạch máy biến áp và 7 mạch đường dây ta dùng hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng . + Phía 10,5KV : Không dùng hệ thống thanh góp điện áp máy phát . F 1 F 2 F 3 F 4 B 1 B 2 B 3 B 4 5.3.2. Tính toán kinh tế cho phương án 2. Tính vốn đầu tư ã Vốn đầu tư mua máy biến áp : - Hai máy biến áp tự ngẫu ba pha loại АТДЦТН-250 , giá mỗi máy biến là 13400.106 (VNĐ) , kB = 1,3 . - Hai máy biến áp 3 pha 2 dây quấn loại ΤДЦ-125 , có giá là 6400. 106 (VNĐ) , kB = 1,5 . Vậy : VB = ( 2 . 1,3 . 13400 + 2 . 1,5 . 6400 ) . 106 = 54040.106 (VNĐ) ã Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối : - Cấp 220KV gồm 5 mạch máy cắt loại BBБ-220-31,5/2000 , giá mỗi mạch là : 3750 . 106 (VNĐ) . - Cấp 110KV gồm 13 mạch máy cắt loại-110Б-31,5/2000Y1,giá mỗi mạch là : 1500.106 (VNĐ) . - Cấp 10,5KV gồm 2 mạch máy cắt loại BB-20-CTC , giá mỗi mạch là 800.106 (VNĐ) . Vậy : VTBPP = ( 5 . 3750 + 13 . 1500 + 2 . 800 ) . 106 = 39850. 106 (VNĐ) . Vậy tổng vốn đầu tư cho phương án 2 là : V = VB + VTBPP = ( 54040 + 39850 ) . 106 = 93890.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành hàng năm ã Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sữa chữa lớn : ã Chí phí do tổn thất điện năng trong các thiết bị điện : Pt = β . ΔA = 500 . 9646914 = 4823.106 (VNĐ) Vậy phí tổn vận hành hàng năm : P = Pk + Pt = ( 8450 + 4823 ) . 106 = 13273.106 (VNĐ) 3. Tính chi phí tính toán C = P + adm . V = ( 13273 + 0,15 . 95390 ) . 106 = 27582.106 (VNĐ) 5.4. So sánh các chỉ tiêu kinh tế – lựa chọn phương án tối ưu Phương án Tổng vốn đầu tư V(106 VNĐ) Phí tổn vận hành P(106VNĐ/năm) Chi phí tính toán C(106VNĐ) 1 113870 18694 35775 2 93890 13273 27582 * Kết luận : Ta thấy phương án 2 kinh tế phương án 1 , mặt khác độ tin cậy về mặt kĩ thuật cũng tốt hơn. Vậy ta chọn phương án 2 làm sơ đồ nối điện cho nhà máy . Chương 6 Chọn khí cụ điện và dây dẫn Để nhà máy làm việc an toàn tin cậy , cung cấp điện liên tục cho phụ tải thì các khí cụ điện và dây dẫn phải chọn sao cho đảm bảo các tiêu chí kĩ thuật trong điều kiện bình thường cũng như khi sự cố . 6.1. Chọn dao cách ly Dao cách li được chọn theo các điều kiện sau : - Điện áp : UdmDCL UdmMạng - Dòng điện : IdmDCL Ilvcb - Điều kiện ổn định nhiệt : - Điều kiện ổn định động : ilđđ ixk Ta chọn được dao cách li qua bảng sau : Cấp điện áp Đại lượng tính toán Loại Dao cách ly Đại lượng định mức Uđm (KV) Ilvcb (A) ixk (KA) I’’ (KA) Uđm (KV) Iđm (A) Ilđđ (KA) Inh/tnh (KA/s) Cao 220 393 15,63 6,14 ΡΛΗД-20П/600 220 600 60 12/10 Trung 110 1946 32,99 12,96 ΡΗД-110/200 110 2000 100 40/3 Hạ 10,5 6793 112,29 44,11 ΡВK-20/7000 10,5 7000 250 75/10 Dao cách ly ở cấp điện áp trung và hạ có Idm > 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt . Chỉ kiểm tra ổn định nhiệt cho dao cách ly ở cấp điện áp 220KV. ã Xác định xung lượng nhiệt : BN = BNCK + BNKCK Trong đó : BNCK : Là xung lượng nhiệt của thành ngắn mạch chu kì BKNCK : Là xung lượng nhiệt của thành ngắn mạch không chu kì + Để xác định xung lượng nhiệt của thành phần chu kì ta dụng phương pháp giải tích đồ thị . Giả sử thời gian tồn tại ngắn mạch là 0,5 (s) , chia khoảng thời gian này thành các khoảng (0 ; 0,1 ) , ( 0,1 ; 0,2 ) , ( 0,2 ; 0,5 ) . Khi đó xung lượng được tính gần đúng bởi công thức : BNCK = Ta có : Vậy : BNCK = 33,38 . 0,1 + 28,15 .0,1 + 26,58 . 0,3 = 14,127 (KA2s) + Xung lượng nhiệt của thành phần không chu kì : Do thời gian tồn tại ngắn mạch là 0,5 (s) nên BNKCK được xác định gần đúng qua công thức sau : BBKCK = (I’’)2. Ta Với Ta là hằng số thời gian của lưới điện . Do đang xét ở cấp điện áp lớn hơn 1000V nên lấy Ta = 0,05 (s) . Vậy : BNKCK = (IN1(0))2 . Ta = (6,14)2. 0,05 = 1,885 (KA2s) Vậy xung lượng nhiệt tổng: BN = BNCK + BNKCK = 14,127 + 1,885 = 16,012 (KA2s) Mặt khác ta thấy : Dễ thấy điều kiện ổn định nhiệt được thoả mãn. 6.2. Chọn dây dẫn mềm , thanh dẫn mềm Cấp điện áp 220KV , 110KV thường sử dụng dây dẫn mềm , thanh dẫn mềm . Vì trong nhà máy điện dây dẫn có chiều dài không lớn nên dây dẫn và thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép. Dây dẫn chọn thoả mãn điều kiện phát nóng lâu dài nếu có : I’cp Ilvcb Trong đó : I’cp = Icp . Khc - I’cp : Là dòng điện cho phép lâu dài đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ - Khc : Là hệ số hiệu chỉnh - θcp : Nhiệt độ cho phép làm việc lâu dài ( θcp = 70 0C ) - θ0 : Nhiệt độ môi trường lý tưởng (θ0 = 25 0C ) - θ0’ : Nhiệt độ thực tế tại nơi lắp đặt thiết bị (θ0’= 35 0C ) Sau khi chọn được dây dẫn cần phải kiểm tra lại điều kiện ổn định nhiệt và điều kiện vầng quang . 6.2.1. Chọn thanh dẫn cho phía điện áp 220KV Chọn theo điều kiện : Chọn dây AC-185 , có các thông số kĩ thuật : + Tiết diện : 187 / 128 mm2 (Nhôm / Thép) + Đường kính : 23,1 / 14,7 mm2 (Dây dẫn / Lõi thép) + Icp = 510 (A) ã Ta thấy Icp = 0,51(A) > 0,594 (A) nên điều kiện phát nóng lâu dài được thoả mãn . ã Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Tương tự như khi kiểm tra ổn định nhiệt cho dao cách ly ở cấp điện áp 220KV : Ta đã tính được xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N1 là BN = 16,012 = 16,012 (KA2s) Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây đẫn mềm chọn được phải thoả mãn điều kiện : Smin = Do dùng dây dẫn nhôm nên C = 79 A2s Smin = Ta thấy Schọn > Smin nên dây dẫn thoả mãn ổn định nhiệt . ã Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang Phải có : Với Uvq : Là điện áp tới hạn có thể phát sinh vầng quang UđmHT : Là điện áp hệ thống tại nơi lắp đặt dây dẫn - Xét dây dẫn 3 pha đặt trên 3 đỉnh của tam giác đều Trong điều kiện khô ráo , áp suất không khí 750 mmHg và nhiệt độ môi trường xung quanh là 25 0C thì điện áp vầng quang được xác định theo công thức : Uvq = 84.m.r. lg() Chọn lại dây AC-300 có các thông số kĩ thuật : + Tiết diện : 298 / 204 mm2 (Nhôm / Thép) + Đường kính : 29,2 / 18,6 mm2 (Dây dẫn / Lõi thép) + Icp = 690 (A) Dây dẫn này có : Uvq = 84.0,87. Vậy điều kiện phát sinh vầng quang được thoả mãn. - Khi 3 dây dẫn 3 pha đặt trên một mặt phẳng : Thì Uvq của 2 pha ngoài tăng lên còn Uvq của pha giữa giảm đi Uvq pha giữa = 0,96 . 260 = 249,96 (KV) > 220(KV) Nên điều kiện về vầng quang được thoả mãn. 6.2.2. Chọn thanh dẫn , thanh góp 110KV Chọn theo điều kiện : 1. Chọn dây dẫn nối từ phía trung máy biến áp tự ngẫu đến thanh góp 110KV Chọn dây AC-240 có các thông số kĩ thuật : + Tiết diện : 241 / 56,3 mm2 (Nhôm / Thép) + Đường kính : 22,4 / 9,6 mm2 (Dây dẫn / Lõi thép) + Icp = 610 (A) ã Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng lâu dài ã Kiểm tra ổn định nhiệt Xác định xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N2 BN = BNCK + BNKCK - BNKCK = (IN2(0))2. Ta = (12,96)2. 0,05 = 8,398 (KA2s) - BNCK = Giả sử thời gian tồn tại ngắn mạch là 0,5 (s) , chia khoảng thời gian này thành các khoảng (0 ; 0,1 ) , ( 0,1 ; 0,2 ) , ( 0,2 ; 0,5 ) . Ta có : Vậy : BNCK = 146,477 . 0,1 + 116,889 .0,1 + 103,794 . 0,3 = 57,475 (KA2s) Xung lượng nhiệt tại N2 : BN2 = 8,398 + 57,475 = 65,872 (KA2s) Để thoả mãn về điều kiện ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn phải có : Dễ thấy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt . ã Kiểm tra điều kiện vầng quang Xét trong điều kiện thời tiết khô , p = 1 atm , tmôi trường = 25 0C. - Khi 3 dây dẫn 3 pha đặt trên 3 đỉnh của tam giác đều : Uvq = 84. m. r. lg Với : m = 0,87 r = D = 300 (cm) Vậy Uvq = 84. 0,87. 1,12. lg = 198,72 (KV) Uvq > 110KV nên điều kiện vầng quang được thoả mãn. - Khi 3 dây dẫn 3 pha đặt trên một mặt phẳng : Thì Uvq của 2 pha ngoài tăng lên còn Uvq của pha giữa giảm đi Uvq pha giữa = 0,96 . 198,72 = 190,77 (KV) > 110(KV) Nên điều kiện về vầng quang được thoả mãn. 2. Chọn dây dẫn nối từ máy biến áp 2 dây quấn lên thanh góp 110KV và thanh góp 110KV Chọn theo điều kiện : Chọn dây AC-400 , có các thông số kĩ thuật : + Tiết diện : 400 / 93 mm2 (Nhôm / Thép) + Đường kính : 29,1 / 93 mm2 (Dây dẫn / Lõi thép) + Icp = 835 (A) Dễ thấy dây dẫn này thoả mãn điều kiện phát nóng lâu dài, ổn định nhiệt và vầng quang . Bởi dây dẫn AC-240 dùng ở mạch máy biến áp liên lạc cũng đã thoả mãn các điều kiện này . 6.3. Chọn thanh dẫn cứng Dùng làm thanh dẫn từ máy phát đến máy biến áp . Được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép : Dòng điện cho phép lớn (>3000A) nên ta dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài , đồng thời tăng khả năng làm mát . Dùng thanh dẫn đồng có các số liệu kĩ thuật : Kích thước Tiết Diện 1 cực (mm2) Mô men trở kháng (cm3) Mô men quán tính (cm4) Icp (A) 1 thanh 2 thanh 1 thanh 2 thanh h b c R Wxx Wyy Wy0y0 Jxx Jyy Jy0y0 175 80 8 12 2440 122 25 250 1070 114 2190 8550 y y y y x x y 0 y 0 h h b r ã Do dây dẫn có Icp = 8850 (A) > 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt ã Kiểm tra ổn định động + Kiểm tra ổn định động khi không xét đến dao động Thanh dẫn thoả mãn điều kiện ổn định động nếu có : σ = σ1 + σ2 σcp Trong đó : - σcp : Là ứng suất cho phép , với thanh dẫn đồng σcp = 1400 (kg/cm). - σ1 : Là ứng suất ngoài do dòng điện các pha tác dụng với nhau . - σ2 : Là ứng suất nội bộ do dòng điện trong các thanh dẫn cùng một pha tác dụng với nhau . Xét khoảng cách giữa 2 sứ đỡ là l = 120 (cm) , khoảng cách giữa các pha là a = 60 (cm) * Tính ứng suất ngoài : σ1 - Lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn là : Ftt = 1,76.10-8 = 1,76.10-8 Ftt = 443,84 (KG) - Mô men uốn tác dụng lên mỗi nhịp thanh dẫn : -ứng suất xuất hiện trên mỗi thanh dẫn : σ1 = * Tính ứng suất nội bộ: Để thoả mãn điều kiện ổn định động phải có : σ = σ1 + σ2 σcp ị σ2 = σcp - σ1 = 1400 – 21,304 = 1378,696 (KG/cm2) -Lực tác dụng lên 1(cm) chiều dài thanh dẫn : f2 = 0,51.10-8 (ixk)2 ( khd = 1 ) f2 = 0,51.10-8 (112,29)2.106 (KG/cm) Gọi l2 là khoảng cách giữa 2 miếng đệm , lực tác dụng lên thanh dẫn là : F2 = f2.l2 - Mô men tác dụng lên thanh dẫn : - ứng suất tác xuất hiện trên thanh dẫn : σ2 = Mặt khác: σ2 1378,696 (KG/cm2) ị Xét tỉ số : Như vậy giữa 2 sứ đỡ của 1 nhịp thanh dẫn cần phải đặt thêm 3 miếng đệm thì thanh dẫn mới đảm bảo ổn định động . + Kiểm tra ổn định động khi có xét đến dao động của thanh dẫn Tần số dao động riêng của thanh dẫn được xác định theo công thức : Trong đó : - E : Là mô đun đàn hồi của vật liệu thanh dẫn ECU = 1,1 . 106 (kg.cm2) - : Là mô men quán tính , = 2190 (cm4). - S : Là tiết diện ngang của thanh dẫn , S = 2 X 2440 (mm2). - Là khối lượng riêng của thanh dẫn , - l : Là chiều dài 1 nhịp thanh dẫn , l = 120 (cm). Vậy : nằm ngoài khoảng (45-55)Hz và (90-110)Hz , nên thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động của thanh dẫn Ä Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng Sứ được chọn theo các điều kiện : - Loại sứ : Chọn theo vị trí đặt - Điện áp : Udm UdmHT - Điều kiện ổn định động : Ftt’ 0,6 . Fcp F tt F cp h td H s Với : Ftt’ : Là lực điện động đặt lên đầu sứ khi ngắn mạch 3 pha Fcp : Là lực tác dụng cho phép của sứ Ftt : Là lực điện động tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha Hs : Là chiều cao của sứ htd : Là chiều cao của thanh dẫn Ta chọn sứ đặt trong nhà loại : 0φ-10-2000Y3 Có các thông số kĩ thuật chính : + Điện áp : Udm =10 KV + Lực phá hoại cho phép : Fcp = 2000 (KG) + Chiều cao sứ : Hs = 134 (mm) Với thanh dẫn hình máng đã chọn có : + Chiều cao : h = 175 (mm) + Lực tính toán : Ftt = 443,84 (KG) Vậy : Ftt’ = 443,84 . 0,6 . Fcp = 0,6 . 2000 = 1200 (KG) Ta thấy Ftt’ < 0,6 . Fcp . Vậy sứ đã chọn thoả mãn 6.4. Chọn khí cụ điện và thanh cáp cho phụ tải địa phương 1. Sơ đồ phụ tải địa phương F1 F2 K1 K2 Phụ tải địa phương gồm có 3 đường dây kép và 4 đường dây đơn Pmax = 24 (MW) , cosj = 0,85 2 . Chọn cáp Cáp được chọn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế : Trong đó : Ibt : Là dòng làm việc bình thường qua cáp Jkt : Là mật độ dòng kinh tế + Xác định Jkt Tmax = = 365 . ( 0,5 . 6 + 0,8 . 4 + 1.4 + 0,85 . 4 + 0,7 . 6 ) Tmax = 6497 (h) Ta sử dụng cáp đồng , cách điện bằng giấy, có lõi : Tra bảng có Jkt = 2. ã Chọn đường dây kép : Pmax = 4 (MW) Ta có : Ibt = Tính tiết diện cáp : Chọn cáp có : Uđm = 10 (KV) FC = 150 (mm2 ) Icp = 270 (A) - Kiểm tra điều kiện phát nóng lâu dài Ilvbt Với : Icp’ = K1 . K2 . Icp K1 = 0,88 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. K2 = 0,9 : Là hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song và khoảng cách giữa chúng. Vậy : Icp = 0,88 . 0,9 . 270 =213,84 (A) Ta thấy Ilvmax =129 (A) < 213,84 (A), nên điều kiện phát nóng lâu dài được thoả mãn. - Kiểm tra điều kiện phát nóng khi sự cố Icb = 2 . Ilvbt = 2. 0,129 = 0,258 (A) K1 . K2 . Kqt . Icp = 0,88 . 0,9 . 1,3 . 270 = 277,99 (A) Ta thấy Icb <Icp , nên điều kiện phát nóng khi sự cố được thoả mãn. ã Chọn đường dây cáp đơn Phụ tải cực đại là : Pmax = 3 (MW) Ibt = Tiết diện cáp : Chọn cáp có : Udm = 10 (KV) FC = 150 (mm2) Icp = 270 (A) - Chỉ kiểm tra cần phải kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài : Icp’ = 0,88 . 0,9 . 270 = 213,84 (A) Ta thấy Icp’ > Ibt = 194,06 (A) nê._.