Đồ án Thiết kế Nhà máy điện gồm 4 máy phát, công suất mỗi máy là 50 MW

ngắn mạch như hình dưới đây. X1 = XHT + XD = 0.0283+0.0325 = 0.0608 X2 = X3 = XC = 0.092 X4 = X5 = XH = 0.164 X6 = XK = 0.1833 X7 = X8 = XB = 0.1313 X9 = X10 = X11 = X12 = XF = 0.2138 X13 = (X7 + X11) // (X8 + X12 ) = 7 11 0.1313 0.2138 2 2 X X+ += = 0.1726 Sơ đồ rút gọn. 1. Tính dòng ngắn mạch tại N1. Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 37 --- Ngắn mạch tại N1 , sơ đồ có tính chất đối xứng nên dòng ngắn mạch không đi qua kháng điện. Vậy trong sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1 có thể bỏ qua kháng điện. X14 = X2 // X3 = 2 0.092 2 2 X = = 0.046 X15 = X4 // X5 = 2 164.0 2 4 =X = 0.082 X16 = X9 // X10 = 2 2138.0 2 9 =X = 0.1069 Sơ đồ rút gọn Ghép các nguồn E1,2 và E3,4: X17 = X15 + X16 = 0.082 + 0.1069 = 0.1889 X18 = X17 // X13 = 17 13 17 13 X 0.1889 0.1726 0.1889 0.1726 X X X × ×=+ + = 0.0902 X19 = X18 + X14 = 0.0902 + 0.046 = 0.1362 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 38 --- Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X1 cb HT S S = 0.0608 100 2400 = 1.4603 Tra đường cong tính toán được : K(0) = 0.685 ; K (∞) = 0.75 Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống: I”HT(0) = K(0) tb HT U S 3 = 0.685 2400 3 230× = 4.127 kA I”HT(∞) = K (∞) tb HT U S 3 = 0.75 2400 3 230× = 4.518 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy quy đổi về hệ tương đối định mức: XttNM.đm= X19 cb NM S S = 0.1362 4 62.5 100 × = 0.3405 Tra đường cong tính toán được: K(0) = 2.95 ; K (∞) = 2.15 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) tb NM U S 3 = 2.95 4 62.5 3 230 × × = 1.851 kA I”NM(∞) = K(∞ ) tb NM U S 3 = 2.15 4 62.5 3 230 × × = 1.349 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.127 + 1.851= 5.978 kA I”N1(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 4.518 + 1.349 = 5.868 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1 là: ixk = Kxk 2 I”N1(0) Trong đó: Kxk : hệ số xung kích, lấy Kxk= 1.8 ixk= 2 ×1.8×5.978 = 15.218 kA 2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 39 --- Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ rút gọn cho điểm ngắn mạch N2 X20 = X1 + X14 = 0.0608 + 0.046 = 0.1068 Ghép các nguồn E1,2 và E3,4 : X21 = X13 // X17 = 17 13 17 13 X 0.1889 0.1725 0.1889 0.1725 X X X × ×=+ + = 0.0902 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X20 cb HT S S = 0.1608 100 2400 = 3.8592 Do XttHT.đm = 3.8592 > 3 nên điểm ngắn mạch được coi là xa nguồn và dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(∞) = 1 3 HT ttHTdm tb S X U × = 1 2400 3.8592 3 115 × × = 3.122 kA Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 40 --- - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X21 cb NM S S = 0.0902 4 62.5 100 × = 0.2255 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 4.6; K∞ = 2.45 -Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) tb NM U S .3 = 4.6 4 62.5 3 115 × × = 5.774 kA I”NM(∞) = K(∞ ) tb NM U S .3 = 2.45 4 62.5 3 115 × × = 3.075 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2 là: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.122 + 5.774 = 8.896 kA I”N2(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 3.122 + 3.075 = 6.197 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2 là: ixk = Kxk 2 I”N2(0) = 2 ×1.8×8.896 = 22.645 kA 3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Nguồn cung cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu TN1 nghỉ. Sơ đồ thay thế X22 = X1 + X3 = 0.0608+ 0.092= 0.1528 Sơ đồ sau khi đã biến đổi: Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 41 --- Biến đổi Y( X22, X5, X13) sang Δ thiếu (X23, X24) X23 = X22 + X5 + 22 5 13 X X X × = 0.1528 + 0.164 + 0.1528 0.164 0.1726 × = 0.4621 X24 = X5 + X13 + 5 13 22 X X X × = 0.164 + 0.1726 + 0.164 0.1726 0.1528 × = 0.5217 Sơ đồ rút gọn: Ghép E2 vào E3,4: X25 = X10 // X24 = 10 24 10 24 X X X X × + = 0.2138 0.5217 0.2138 0.5217 × + = 0.1517 Biến đổi Y( X25, X23, X6) sang Δ thiếu (X26, X27): X26 = X6 + X23 + 6 23 25 X X X × = 0.1833 + 0.4621 + 0.1833 0.4621 0.1517 × = 1.204 X27 = X6 + X25 + 6 25 23 X X X × = 0.1833 + 1.204 + 0.1833 0.1517 0.4621 × = 0.3951 Ghép E1 vào E2,3,4 X28 = X9 // X27 = 9 27 9 27 X X X X × + = 0.2138 0.3951 0.2138 0.3951 × + = 0.1387 Ta có sơ đồ rút gọn sau cùng: Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 42 --- - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X26 cb HT S S = 1.204× 100 2400 = 28.896 Do XttHT.đm = 28.896 > 3 nên được coi là ngắn mạch xa nguồn và dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(∞) = 1 3. HT ttHTdm tb S X U × = 1 240028.896 3 10.5× × = 4.567 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X28 cb NM S S = 0.1387 4 62.5 100 × = 0.3468 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 2.85 ;K(∞ )= 2.17 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) tb NM U S .3 = 2.85 4 62.5 3 10.5 × × = 39.177 kA I”NM(∞) = = K(∞ ) tb NM U S .3 = 2.17 4 62.5 3 10.5 × × = 29.83 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.567+ 39.177 = 43.744 kA I”N3(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 4.567+ 29.83 = 34.397 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3 là: ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 ×1.8×43.744 = 111.355 kA 4. Tính dòng ngắn mạch tại N4 Vì nguồn cung cấp chỉ có máy phát F1 nên sơ đồ thay thế: Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 43 --- - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X9 Fdm cb S S = 0.2138 62.5 100 = 0.1336 Tra đường cong tính toán được: K(0) = 7.5 ; K(∞) = 2.7 Dòng ngắn mạch tại N4 I”NM(0) = K(0) 3. Fdm tb S U = 7.5 62.5 3 10.5× = 25.775 kA I”NM(∞) = = K(∞ ) tb NM U S .3 = 2.7 62.5 3 10.5× = 9.279 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4 là: ixk = Kxk 2 I”N4(0) = 2 ×1.8×25.775 =65.612 kA 5. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4’ Từ sơ đồ trên, rút gọn X29 = X1 + X2 // X3 = X1 + 2 2X = 0.0608 + 0.092 2 = 0.1068 Biến đổi Δ(X4, X5, X6) thành sao Y (X30, X31, X32) X30 = 4 5 4 5 6 0.164 0.164 0.164 0.164 0.1833 X X X X X × ×=+ + + + = 0.0526 X31 = 4 6 4 5 6 0.164 0.1833 0.164 0.164 0.1833 X X X X X × ×=+ + + + = 0.0588 X32 = 5 6 4 5 6 0.164 0.1833 0.164 0.164 0.1833 X X X X X × ×=+ + + + = 0.0588 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 44 --- Sơ đồ rút gọn X33 = X32 + X10 = 0.0588+ 0.2138 = 0.2726 Biến đổi sao Y (X29, X30, X13) thành Δ thiếu (X34, X35) X34 = X29 + X30 + 29 30 13 X X X × = 0.1068 + 0.0526 + 0.1068 0.0526 01726 × = 0.192 X35 = X30 + X13 + 30 13 29 X X X × = 0.0526 + 0.1726 + 0.0526 0.1726 0.1068 × = 0.3101 Ghép E2 vào E3,4: X36 = X33 // X35 = 33 35 33 35 0.2726 0.3101 0.2726 0.3101 X X X X × ×=+ + = 0.1451 Sơ đồ còn lại Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 45 --- Biến đổi sao Y (X31, X34, X36) thành Δ thiếu (X37, X38) X37 = X31 + X34 + 31 34 36 X X X × = 0.0588 + 0.192 + 0.0588 0.192 0.1451 × = 0.3286 X38 = X31 + X36 + 31 36 34 X X X × = 0.0588 + 0.1451+ 0.0588 0.1451 0.192 × = 0.2483 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X37 cb HT S S = 0.3286× 100 2400 = 7.8864 Do XttHT.đm = 7.8864 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(∞) = 1 3. HT ttHTdm tb S X U × = 1 7.8864 × 2400 3 10.5× = 16.733 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X38 cb NM S S = 0.2483 3 62.5 100 × = 0.8208 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1.21 ; K(∞ )= 1.32 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 46 --- I”NM(0) = K(0) 3 3. Fdm tb S U × = 1.21 3 62.5 3 10.5 × × = 12.475 kA I”NM(∞) = = K(∞ ) 3 3. Fdm tb S U × = 1.32 3 62.5 3 10.5 × × = 13.609 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4’ là: I”N4’(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 16.733 + 12.475 = 29.208 kA I”N4’(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 16.733 + 13.609 = 30.342 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4’ là: ixk = Kxk 2 I”N4’(0) = 2 ×1.8×29.208 = 74.352 kA 6. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và máy phát MF1 nghỉ. Dựa vào kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ tính cho điểm ngắn mạch N3 bỏ đi máy phát MF1, được sơ đồ: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X26 cb HT S S = 1.204× 100 2400 = 28.896 Do XttHT.đm = 28.896 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(∞) = 1 3. HT ttHTdm tb S X U × = 1 28.896 × 2400 3 10.5× = 4.567 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 47 --- XttNM.đm= X27 3 Fdm cb S S × = 0.3951 3*62.5 100 = 0.9878 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1 ;K(∞ )= 1.15 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) 3* 3. Fdm tb S U = 1 3 62.5 3 10.5 × × = 10.31 kA I”NM(∞) = = K(∞ ) tb NM U S .3 = 1.15 3 62.5 3 10.5 × × = 11.856 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N5 là: I”N5(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.567 + 10.31 = 14.877 kA I”N5(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 4.567 + 11.856 = 16.423 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5 là: ixk = Kxk 2 I”N5(0) = 2 ×1.8×14.877 = 37.87 kA 7. Tính toán điểm ngắn mạch N6 I’’N6(0) = I’’N4(0) + I’’N4’(0) = 25.775 + 29.208 = 54.983 kA I’’N6(∞) = I’’N4(∞) + I’’N4’(∞) = 9.279 + 30.342 = 39.621 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N6 là: ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 ×1.8×54.983 = 139.964 kA Kết quả tính toán ngắn mạch của phương án 1 được tổng hợp trong bảng dưới đây: Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 48 --- Bảng 2.6. Tính toán ngắn mạch cho phương án 1. Cấp điện áp, kV Điểm ngắn mạch I”(0), kA I”(∞) , kA ixk , kA 220 N1 6.189 5.868 15.754 110 N2 8.896 6.197 22.645 10 N3 43.744 34.397 111.355 N4 25.775 9.279 65.612 N4’ 29.208 30.342 74.352 N5 14.877 16.423 37.87 N6 54.983 39.621 139.964 Qua các số liệu đã tính toán được trong bảng trên ta thấy, dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đầu cực máy phát là I”F = max{I”N4; I”N4’ }= I”N4’= 29.208 kA . 3.3. TÍNH CÁC DÒNG NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN 2 3.3.1. Chọn các điểm tính toán ngắn mạch Trong sơ đồ này phải chọn 7 điểm để tính ngắn mạch. 1. Điểm N1: Chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. 2. Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. 3. Điểm N3: Chọn máy cắt điện cho mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu. Nguồn cung cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu TN1 nghỉ. HTĐ Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 49 --- 4. Điểm N4: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát. Nguồn cung cấp là máy phát điện F1. 5. Điểm N4’: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống trừ máy phát MF1. 6. Điểm N5: Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn điện áp 10 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và máy phát MF1 nghỉ. 7. Điểm N6: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng IN6 = IN4 + IN4’ 3.3.2. Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản 1. Điện kháng của hệ thống: XHT = XHTđm 2400 10068.0= HT cb S S = 0.0283 2. Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống: Đường dây nối nhà máy với hệ thống là đường dây quan trọng nhất, điện kháng của dây dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km. XD = 2 1 x0.L 2 cb cb U S = 2 1 ×0.4×86 2230 100 = 0.0325 3. Điện kháng của máy phát điện: XF = X’’d Fdm cb S S = 0.1336 5.62 100 = 0.2138 4. Điện kháng của kháng điện: XK = % 10 5.499 100 100 4 cbK dmK IX I × = × = 0.1375 7. Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn: XB = % 10.5 100 100 100 80 n cb Bdm U S S ×× = × = 0.1313 8. Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2 ◊ Điện kháng cuộn cao: XC = 2 1 (UN(C-T) + UN(C-H) – UN(T-H) )100 cb TNdm S S× = 2 1 (11 + 32 - 20) 100 100 160× = 0.0719 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 50 --- ◊ Điện kháng cuộn hạ: XH = 2 1 (UN(C-H) + UN(T-H) - UN(C-T) )100 cb TNdm S S× = 2 1 (20 + 32 - 11) 100 100 160× = 0.1281 ◊ Điện kháng cuộn trung: XT = 2 1 (UN(C-T) + UN(T-H) - UN(C-H) )100 cb TNdm S S× = 2 1 (11 + 20 - 32) 100 100 160× = - 0.003 < 0 Vì XT = - 0.003 < 0 và có giá trị tuyệt đối không đáng kể so với XC và XH ⇒ để đơn giản trong tính toán có thể bỏ qua điện kháng cuộn trung. 3.2.3. Lập sơ đồ thay thế tính ngắn mạch Sơ đồ thay thế tổng quát để tính ngắn mạch như hình dưới đây. X1 = XHT + XD = 0.0283+0.0325 = 0.0608 X2 = X3 = XC = 0.0719 X4 = X5 = XH = 0.1281 X6 = X7 = XK = 0.1375 X8 = XB = 0.1312 X9 = X10 = X11 = X12 = XF = 0.2138 1. Tính dòng ngắn mạch tại N1. Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 51 --- Vì ngắn mạch tại điểm N1 sơ đồ có tính chất đối xứng nên dòng ngắn mạch không đi qua kháng điện. Vậy trong sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1có thể bỏ qua kháng điện. X13 = X2 // X3 = 2 0.0719 2 2 X = = 0.036 X14 = X4 // X5 = 4 0.1281 2 2 X = = 0.0641 X15 = X6 // X7 = 6 0.1375 2 2 X = = 0.0688 X16 = X9 // X11 = 9 0.2138 2 2 X = = 0.1069 X17 = X8 + X12 = 0.1312+ 0.2138 = 0.3451 Sơ đồ rút gọn Ghép các nguồn E1,3 và E2 được: X18 = X15 + X10 = 0.0688 + 0.2138 = 0.2826 X19 = X16 // X18 = 16 18 16 18 X 0.1069 0.2826 0.1069 0.2826 X X X × ×=+ + = 0.0776 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 52 --- X20 = X14 + X19 = 0.0641 + 0.0776 = 0.1416 Ghép các nguồn E1,2,3 và E4 ta có: X21 = X20 // X17 = 20 17 20 17 X 0.1416 0.3451 0.1416 0.3451 X X X × ×=+ + = 0.1004 X22 = X21 + X13 = 0.1004 + 0.036 = 0.1364 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X1 cb HT S S = 0.0608 100 2400 = 1.4603 Tra đường cong tính toán được : K(0) = 0.685 ; K (∞) = 0.75 Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống: I”HT(0) = K(0) tb HT U S 3 = 0.685 2400 3 230× = 4.127 kA I”HT(∞) = K (∞) tb HT U S 3 = 0.75 2400 3 230× = 4.518 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy quy đổi về hệ tương đối định mức: XttNM.đm= X19 cb NM S S = 0.1364 4 62.5 100 × = 0.341 Tra đường cong tính toán ta được: K(0) = 2.9 ; K (∞) = 2.17 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) tb NM U S 3 = 2.9 4 62.5 3 230 × × = 1.82 kA I”NM(∞) = K(∞ ) tb NM U S 3 = 2.17 4 62.5 3 230 × × = 1.362 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.127 + 1.82 = 5.947 kA I”N1(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 4.518 + 1.362 = 5.88 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1 là: ixk = Kxk 2 I”N1(0) = 2 ×1.8×5.947 = 15.138 kA Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 53 --- 2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của điểm N1 ta được sơ đồ rút gọn cho điểm N2 X23 = X1 + X13 = 0.0608 + 0.036 = 0.0968 Ghép các nguồn E1,3 và E2: X24 = X15 + X10 = 0.1069+ 0.2138= 0.2826 X25 = X16 // X24 = 16 24 16 24 X 0.1069 0.2826 0.1069 0.2826 X X X × ×=+ + = 0.0776 X26 = X25 + X14 = 0.0776 + 0.0641 = 0.1416 Ghép các nguồn E1,2,3 và E4 ta có: X27 = X17 // X26 = 17 26 17 26 X 0.3451 0.1416 0.2826 0.1416 X X X × ×=+ + = 0.1004 Sơ đồ rút gọn Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 54 --- - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X23 cb HT S S = 0.0968 100 2400 = 2.3232 Tra đường cong tính toán được : K(0) = 0.42 ; K (∞) = 0.445 Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống: I”HT(0) = K(0) tb HT U S 3 = 0.42 2400 3 115× = 5.061 kA I”HT(∞) = K (∞) tb HT U S 3 = 0.445 2400 3 115× = 5.362 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X27 cb NM S S = 0.1004 4 62.5 100 × = 0.251 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 2.97; K∞ = 2.37 -Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) tb NM U S .3 = 2.97 4 62.5 3 115 × × = 3.728 kA I”NM(∞) = K(∞ ) tb NM U S .3 = 2.37 115*3 5.62*4 = 2.975 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2 là: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5.061 + 3.728 = 8.788 kA I”N2(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 5.362 + 2.975 = 8.336 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2 là: ixk = Kxk 2 I”N2(0) = 2 ×1.8×8.788 = 22.371 kA 3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 55 --- Biến đổi sơ đồ: X28 = X1 + X3 = 0.0608 + 0.0719 = 0.1327 X29 = X8 + X12 = 0.1313 + 0.2138 = 0.3451 Nhập E2 và E3 rồi biến đổi Δ ( X10, X7, X11) sang Y (X30, X31, X32 ) ta có: X30 = 7 10 7 10 11 X 0.1313 0.2138 0.1313 0.2138 0.2138 X X X X × ×=+ + + + = 0.052 X31 = 7 11 7 10 11 X 0.1313 0.2138 .1313 0.2138 0.2138 X X X X × ×=+ + + + = 0.052 X32 = 10 11 7 10 11 X 0.2138 0.2138 0.1313 0.2138 0.2138 X X X X × ×=+ + + + = 0.0809 Sơ đồ rút gọn Biến đổi tiếp: X33 = X5 + X31 = 0.1281 + 0.052 = 0.1801 X34 = X6 + X30 = 0.1375+ 0.052 = 0.1895 Biến đổi Y( X28, X29, X33) thành Δ thiếu (X35, X36) ta có: X35 = X28 + X33 + 28 33 29 X X X × Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 56 --- = 0.1327 + 0.1801 + 0.1327 0.1801 0.3451 × = 0.3822 X36 = X29 + X33 + 29 33 28 X X X × = 0.3451 + 0.1801 + 0.3451 0.1801 0.1327 × = 0.9935 Sơ đồ còn lại: X37 = X32 // X36 = 32 36 32 36 X X X X × + = 0.0809 0.9935 0.0809 0.9935 × + = 0.0748 Biến đổi Y( X34, X35, X37) thành Δ thiếu (X38, X39) ta có: X38 = X34 + X35 + 34 35 37 X X X × = 0.1895+ 0.3822 + 0.1895 * 0.3822 0.0748 = 1.54 X39 = X34 + X37 + 34 37 35 X X X × = 0.1895 + 0.0748 + 0.1895 0.0748 0.3822 × = 0.3014 Ghép các nguồn E1 và E2,3,4: X40 = X39 // X9 = 39 9 39 9 X X X X × + = 0.3014 0.2138 0.3014 0.2138 × + = 0.1251 Sơ đồ rút gọn cuối cùng - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X38 cb HT S S = 1.54× 100 2400 = 36.26 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 57 --- Do XttHT.đm = 36.26 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(∞) = 1 3. HT ttHTdm tb S X U × = 1 240036.26 3 10.5× × =3.639 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM.đm= X40 cb NM S S = 0.1251 4 62.5 100 × = 0.3123 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 3.2 ;K(∞ )= 2.23 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy: I”NM(0) = K(0) tb NM U S .3 = 3.2 4 62.5 3 10.5 × × = 3.639 kA I”NM(∞) = = K(∞ ) tb NM U S .3 = 2.23 4 62.5 3 10.5 × × = 30.655 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.639 + 35.741 = 47.627 kA I”N3(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 3.639 + 30.655 = 34.293 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3 là: ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 ×1.8×47.627 = 121.24 kA 4. Tính dòng ngắn mạch tại N4 Víi nguån cung cÊp chỉ cã m¸y ph¸t MF1, ta ®· cã kÕt qu¶ tÝnh to¸n nh− ë ph−¬ng ¸n 1 Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4 là: I”N4(0) = 25.775 kA I”N4(∞) = 9.279 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4 là: ixk = 65.612 kA 5. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4’ Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 58 --- Áp dụng các kết quả tính toán và biến đổi trên, nhập E2 và E3 rồi biến đổi Δ ( X10, X7, X11) sang Y (X30, X31, X32 ) ta đã có: X30 = X31 = 0.052 X32 = 0.0809 Biến đổi tiếp: X40’ = X6 + X30 = 0.1375+ 0.052 = 0.1895 X41 = X5 + X31 = 0.1281 + 0.052 = 0.1801 X42 = X1 + X2 // X3 = X1 + 2 2X = 0.0608 + 0.0719 2 = 0.0968 Vậy sơ đồ còn lại: Biến đổi Δ(X4, X40’, X41) thành Y(X43, X44, X45) X43 = 4 40 ' 4 40 ' 4 1 0 .1281 0 .1895 0 .1281 0 .1895 0 .1801 X X X X X × ×=+ + + + = 0.0488 X44 = 4 4 1 4 4 0 ' 4 1 0 .1 2 8 1 0 .1 8 0 1 0 .1 2 8 1 0 .1 8 9 5 0 .1 8 0 1 X X v X X X × ×=+ + + + = 0.0464 X45= 4 0 ' 4 1 4 4 0 ' 4 1 0 .1 8 9 5 0 .1 8 0 1 0 .1 2 8 1 0 .1 8 9 5 0 .1 8 0 1 X X X X X × ×=+ + + + =0.0686 X46 = X45 + X32 = 0.0686 + 0.0809 = 0.1495 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 59 --- Sơ đồ rút gọn: Biến đổi sao Y(X42, X17, X44) thành Δ thiếu (X47, X48) X47 = X42 + X44 + 42 44 17 X X X × = 0.0968 + 0.0464 + 0.0968 0.0464 0.3451 × = 0.1562 X48 = X44 + X17 + 44 17 42 *X X X = 0.0464 + 0.3451+ 0.0464 0.3451 0.0968 × = 0.5567 X49 = X46 // X48 = 46 48 46 48 0.1495 0.5567 0.1495 0.5567 X X X X × ×=+ + = 0.1178 Sơ đồ còn lại: Biến đổi Y(X43, X47, X49) thành Δ thiếu (X50, X51): X50 = X43 + X47 + 43 47 49 X X X × = 0.0488 + 0.1562 + 0.0488 0.1562 0.1178 × = 0.2696 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 60 --- X51 = X43 + X49 + 43 49 47 X X X × = 0.0488 + 0.1178 + 0.0488 0.1178 0.1562 × = 0.2034 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XttHT.đm = X50 cb HT S S = 0.2696× 100 2400 = 6.4584 Do XttHT.đm = 7.8864 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(∞) = 1 3. HT ttHTdm tb S X U × = 1 6.4584 × 2400 3 10.5× = 20.433 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM.đm= X51 cb NM S S = 0.2034 3 62.5 100 × = 0.5083 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1.96 ; K(∞ )= 1.8. Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy: I”NM(0) = K(0) 3 3. Fdm tb S U × = 1.96 3 62.5 3 10.5 × × = 20.207 kA I”NM(∞) = = K(∞ ) 3 3. Fdm tb S U × = 1.8 3 62.5 3 10.5 × × = 18.558 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4’ là: I”N4’(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 20.433 + 20.207 = 40.64 kA I”N4’(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 20.433 + 18.558 = 38.991 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4’ là: ixk = Kxk 2 I”N4’(0) = 2 ×1.8×40.64 = 103.454 kA 6. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và máy phát MF1 nghỉ. Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 61 --- Dựa vào kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ tính cho điểm ngắn mạch N3 bỏ đi máy phát MF1, được sơ đồ: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X38 cb HT S S = 1.54× 100 2400 = 36.26 Do XttHT.đm = 36.2664> 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(∞) = 1 3. HT ttHTdm tb S X U × = 1 240036.2664 3 10.5× × = 3.639 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X39 cb NM S S = 0.3014 3 62.5 100 × = 0.7808 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1.26 ;K(∞ )= 1.37 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) tb NM U S .3 = 1.26 3 62.5 3 10.5 × × = 12.99 kA I”NM(∞) = = K(∞ ) tb NM U S .3 = 1.37 3 62.5 3 10.5 × × = 14.124 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N5(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.639 + 12.99 = 16.629 kA I”N5(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 3.639 + 14.124 = 17.763 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5 là: Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 62 --- ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 ×1.8×16.629 = 42.331 kA 8. Tính toán điểm ngắn mạch N6 I’’N6(0) = I’’N4(0) + I’’N4’(0) = 25.775 + 40.64 = 56.181 kA I’’N6(∞) = I’’N4(∞) + I’’N4’(∞) = 9.279 + 31.127 = 40.406 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N6 là: ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 ×1.8×56.181 = 143.013 kA Bảng 3.7. Tính toán ngắn mạch cho phương án 2 Cấp điện áp, kV Điểm ngắn mạch I”(0), kA I”(∞) , kA ixk , kA 220 N1 5.947 5.88 15.138 110 N2 8.788 8.336 22.371 10 N3 47.627 34.293 121.24 N4 25.775 9.279 65.612 N4’ 40.64 38.991 103.454 N5 16.629 17.763 42.331 N6 56.181 40.406 143.013 Qua các số liệu đã tính toán được trong bảng trên ta thấy, dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đầu cực máy phát là I”F = max{I”N4; I”N4’ }= I”N4’= 40.64 kA . Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện --- 63 --- CHƯƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế, kỹ thuật từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điêù kiện kỹ thuật, các chỉ tiêu kinh tế cao. Thực tế, chênh lệch vốn đầu tư vào thiết bị giữa các phương án chủ yếu phụ thuộc chênh lệch vốn đầu tư vào các máy biến áp và các mạch của thiết bị phân phối mà vốn đầu tư cho thiết bị phân phối chủ yếu là máy cắt điện và dao cách ly. Nhưng do số lượng dao cách ly của 2 phương án khác nhau không nhiều và giá dao cách ly là không đáng kể so với máy biến áp và máy cắt điện. Vì thế để tính toán vốn đầu tư cho thiết bị phân phối trước hết ta chọn máy cắt điện cho từng phương án. 4.1. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN. Chủng loại máy cắt điện được chọn phù hợp với nơi đặt và nhiệm vụ của nó. Thông thường các máy cắt cùng cấp điện áp được chọn cùng chủng loại. Các máy cắt điện được chọn theo nhữn