Đồ án Thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy công suất mỗi máy là 100 MW

.T ΔAB1 = ΔAB4 = 8760 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + 2 2 125 38,110 380115 = 3603,063.103 KWh ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 24 ΔAB5 = 8760 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + 2 2 125 38,110 400100 = 3608,277.103 KWh ã Máy biến áp tự ngẫu: Ta có: ΔPNC = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 22 5,0 260 5,0 260 520 = 260 KW ΔPNT = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 22 5,0 260 5,0 260 520 = 260 KW ΔPNH = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 520 5,0 260 5,0 260 22 = 780 KW Từ đó ta có: ΔA = ΔP0T + ( )iHiNHiTiNTiCiNC dm tSPtSPtSP S ..... 365 222 2 Δ+Δ+ΣΔ ΔATN = 120.8760 + 2250 365 {(260.(20,62)2 + 260.(26,61)2 + 780.47,232).6 + (260.29,672 + 260.(17,56)2 + 780.47,232).2 + (260.30,522 + 260.(17,56)2 + 780.48,082).2 + (260.49,822 + 260.26,612 + 780.76,432).2 + (260.48,972 + 260.26,612 + 780.75,582).2 + (260.67,272 + 260.35,712 + 780.102,982).2 + (260.75,522 + 260.26,612 + 780.102,132).2 + (260.48,172 + 260.26,612 + 780.74,782).2 + (260.57,222 + 260.17,562 + 780.74,782).2 + (260.29,672 + 260.17,562 + 780.47,232).2} = 1670,256.103 KWh Nh vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4+ ΔAB5 = 2.3603,063.103 + 2. 1670,256.103 + 3608,227.103 = 14154,915. 103 KWh 2.5. Tính toán dòng cưỡng bức phương án II: 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 = 194 MVA Icb = 220.3 194 .3 max = dm HT U S = 0,509 KA - Phụ tải phía 220KV: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 25 + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA U P dm 292,0 220.9,0.3 100 .cos.3.2 .2 max ==ϕ - MBA tự ngẫu: + Khi bình thường: SCmax = 75,52 MVA + Khi sự cố B5: SCmax = 25,33 MVA + Khi sự cố B2: SCmax = 24,16 MVA Icb = 220.3 52,75 .3 max = dm C U S = 0,198 KA - Bộ máy phát điện - máy biến áp B1,B4: Icb = 1,05 220.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 0,324 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KV là: 0,509 KA ã Các mạch phía 110 KV: - Bộ máy phát điện - máy biến áp B5: Icb = 1,05 110.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 0,648 KA - Trung áp máy biến áp B2 (B3): + Khi bình thường: STmax = 35,71 MVA + Khi sự cố B4: ST = 77,65 MVA + Khi sự cố B2: ST = 71,42 MVA Icb = 110.3 65,77 .3 max = dmU S = 0,408 KA - Phụ tải phía 110KV: + Đường dây đơn: Icb = Ibt = KA U P dm 239,0 110.88,0.3 40 .cos.3 max ==ϕ + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA U P dm 477,0 110.88,0.3 80 .cos.3.2 .2 max ==ϕ Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,648 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV: Icb = 1,05 5,10.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 6,789 KA ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 26 Vậy dòng cưỡng bức của phương án I là: U 220KV 110KV 10,5KV Icb (KA) 0,509 0,648 6,789 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI U 3.1. Chọn sơ bộ máy cắt và dao cách ly: 3.1.1. Chọn sơ bộ máy cắt: Các MC khí SF6 với ưu điểm gọn nhẹ, làm việc tin cậy nên được dùng khá phổ biến. Tuy nhiên các MC loại này có nhược điểm là giá thành cao, việc sửa chữa khó khăn. Ta chọn sơ bộ MC theo các điều kiện sau: UđmMC ≥ Ulưới IđmMC ≥ Icbmax - Phía cao áp: Uđm = 220KV, Icbmax = 0,509KA. Chọn loại MC SF6 có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp (kV) Điện áp xung (kV) I cắt định mức (kA) I ổn định lực điện động (kA) 3AQ1 245 4000 460 1050 40 100 - Phía trung áp: Uđm = 110KV, Icbmax = 0,648KA. Chọn loại MC SF6 có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp (kV) Điện áp xung (kV) I cắt định mức (kA) I ổn định lực điện động (kA) 3AQ1 123 4000 230 550 40 100 - Phía hạ áp: Uđm = 10,5KV, Icbmax = 6,789KA. Chọn loại MC không khí có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp (kV) Điện áp xung (kV) I cắt định mức (kA) I ổn định lực điện động (kA) 8FG10 12 12500 75 80 225 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 27 3.1.2. Chọn sơ bộ DCL: Ta chọn sơ bộ DCL theo các điều kiện sau: UđmCL ≥ Ulưới IđmCL ≥ Icbmax - Phía cao áp: Uđm = 220KV, Icbmax = 0,509KA. Chọn loại DCL có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) ixk (kA) ilđđ (kA) SGCT-245/800 245 800 31,5 80 - Phía trung áp: Uđm = 110KV, Icbmax = 0,648KA. Chọn loại DCL có các thông số sau: Loại Uđm (kV) Iđm (A) ixk (kA) ilđđ (kA) SGCPT-123/800 123 800 31,5 80 - Phía hạ áp: Dùng MC hợp bộ do đó không cần chọn DCL. 3.2. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối: Việc lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện là một khâu rất quan trọng, nó phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải. - Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố. - An toàn lúc vận hành và lúc sửa chữa. - Hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Trong thực tế khi lựa chọn khó đảm bảo toàn bộ các yêu cầu trên. Do vậy khi có mâu thuẫn ta phải đánh giá một cách toàn diện trên quan điểm lợi ích lâu dài và lợi ích chung của toàn nhà máy. A. Phương án 1: - Phía 220KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. - Phía 110 KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp như phía cao áp. - Phía 10,5 KV: không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. Sơ đồ nối điện phương án 1. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 28 B. Phương án 2 ã Phía 220KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. ã Phía 110 KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp nh phía cao áp. ã Phía 10,5 KV: không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. Sơ đồ nối điện phương án 2. 3.3. Tính toán kinh tế kỹ thuật. Chọn phương án tối ưu: Mục đích của phần này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế. Từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 29 Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu tư của 1 phương án chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính. Một cách gần đúng ta có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối. Mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng chủ yếu do máy cắt quyết định. Ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện. Do đó, vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt. - Vốn đầu tư: Vi = VBi + VTBPPi Trong đó: + Vốn đầu t máy biến áp: VB = kB.vB kBi: hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp MBA thứ i. Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của MBA. vB: tiền mua máy biến áp. + Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối: VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + … + Trong đó: n1, n2, n3: số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp VTBPP1, VTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối. - Phí tổn vận hàng năm P: Pi = Pki + PPi + Pti Trong đó: Pki = 100 V.a i : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm. a%: định mức khấu hao (%) PPi: tiền chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ. Có thể bỏ qua vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít khác nhau giữa các phương án. Pti = β.ΔA: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra. β = 500đồng/KWh Về mặt kỹ thuật thì một phương án chấp nhận được phải đảm bảo các điều kiện: • Tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố. • Tính linh hoạt trong vận hành. • Tính an toàn cho người và thiết bị. 1. PHƯƠNG ÁN I. - Tính vốn đầu tư cho thiết bị. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 30 Ta có: V1 = VB1 + VTBPP1 + Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 11400.106 đồng; KB = 1,3. - Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA + Với cấp điện áp 110KV có 110BV = 4800.10 6 đồng; 110BK = 1,5. + Với cấp điện áp 220KV có 220BV = 6480.10 6 đồng; 220BK = 1,4. Vậy tiền đầu tư máy biến áp phương án I là: VB1 = 1,4.6480.106 + 2.1,3.11400.106 + 2.1,5.4800.106 = 53112.106 đ Theo sơ đồ nối điện phương án I: - Bên phía 220KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 2,8.109 đồng. - Bên phía 110KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,3.109 đồng. - Bên phía 220KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,6.109 đồng. Do đó: VTBPP1 =(4.2,8 + 5.1,3 + 2.0,6).109 = 18,9.109 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án I: V1 = (53,112 + 18,9).109 = 72,012.109 đồng - Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. Pkh1 = 100 10.012,72.4,8 100 . 91 =Va = 6,049.109 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 500.14761764 = 7,381.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án I: P = Pkh1 + Ptt1 =6,049.109 +7,381.109 = 13,429.109 đồng 2. PHƯƠNG ÁN II. - Tính vốn đầu tư cho thiết bị. Ta có: V2 = VB2+ VTBPP2 + Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 11400.106 đồng; KB = 1,3. + Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 31 + Với cấp điện áp 110KV có 110BV = 4800.10 6 đồng; 110BK = 1,5. + Với cấp điện áp 220KV có 220BV = 6480.10 6 đồng; 220BK = 1,4. Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án 2 là: VB2 = 1,4.2.6480.106 + 2.1,3.11400.106 + 1,5.4800.106 = 54984.106 đ Theo sơ đồ nối điện phương án 2: - Bên phía 220KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 2,8.109 đồng. - Bên phía 110KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,3.109 đồng. - Bên phía 10,5KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,6.109 đồng. Do đó: VTBPP2 = (5.2,8 + 4.1,3 + 2.0,6).109 = 20,4.109 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án II: V2 = 54,984.109 + 20,4.109 = 75,384.109 đồng - Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. Pkh2 = 100 10.384,75.4,8 100 . 92 =Va = 6,332.109 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 500.14158506 = 7,079.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án II: P = Pkh2 + Ptt2 = 6,332.109 + 7,079.109 = 13,441.109 đồng ™ So sánh các phương án để chọn phương án tối u: -Về mặt kinh tế Phương án Vốn đầu tư (109 đồng) Phí tổn vận hành (109 đồng) 1 72,012 13,420 2 75,384 13,409 Nhận xét: Ta thấy VI PII 409,13420,13 012,72384,75 − −=− −= III III PP VV T =306 > Ttc Vì vậy chọn phương án 1 tối ưu làm phương án thiết kế nhà máy nhiệt điện. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 32 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 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 4.1. 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. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 33 Lập sơ đồ thay thế. Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 100MVA Ucb = Utb(230 -115 -10,5 KV) 4.2. Tính điện kháng các phần tử. - Điện kháng của hệ thống XHT = 2500 100= N cb S S = 0,04 XD = 220 230 100 .120.4,0. 2 1 . 2 1 = tb cb U S lx = 0,045 - Điện kháng máy phát. XF = X’d. dmF cb S S = 0,263. 6,117 100 = 0,22 - Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây: + MBA B4, B5: HT XHT XD XC XH XC XH XF XF XT XT E2 E3 N1 N4 N'3 N3 XF XB1 E1 XB5 XF E5 XB4 XF E4 N2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 34 084,0 125 100 . 100 5,10 . 100 %110 === dmB cN B S SU X + MBA B1: 088,0 125 100 . 100 11 . 100 %220 === dmB cbN B S SU X - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B2, B3: Do UN% ≥ 25% nên ta bỏ qua hệ số α Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = ( ) dmB cb HNTHNCTNC S S UUU . 200 1 −−− −+ = ( ) 046,0 250 100 .203211 200 1 =−+ + Điện kháng cuộn trung áp: XT = ( ) dmB cb HNTHNCTNC S S .UUU 200 1 −−− −+ = ( ) 0002,0 250 100 .322011 200 1 ≈−=−+ + Điện kháng cuộn hạ áp: XH = ( ) dmB cb HNTHNCTNC S S .UUU 200 1 −−− −+ = ( ) 082,0 250 100 .112032 200 1 =−+ 4.3. 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: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 35 Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,045 = 0,085 X2 = XCB2 // XCB3 = 023,0 2 046,0 2 ==CX X3 = (XHB2 + XF2) // (XHB3 + XF3) = 151,0 2 22,0082,0 =+ X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308 X5 = 152,0 2 22,0084,0 2 44 =+=+ FB XX HT XHT XD XC XH XC XH XB1 XF XF XF E1 E2 E3 N1 XT XT E4 E5 XF XF XB4 XB5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 36 Ghép các nguồn E23 và E45 ta có: X6 = X3 // X5 = 152,0151,0 152,0.151,0 + = 0,076 X7 = X2 + X6 = 0,023 + 0,076 = 0,099 X8 = X4 // X7 = 099,0308,0 099,0.308,0 + = 0,075 N1 EHT X1 X2 X3 E23 E45 X5 X4 E1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 37 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XTTHT = X1. cb HT S S = 0,085. 55,2 100 3000 = Tra đường cong tính toán ta có: I*(0) = 0,41 ; I*(0.1) = 0,38 ; I*(0,2) = 0,37; I*(0,5) = 0,37 ; I*(Ơ) = 0,41 + Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp I”HT(0) = I*(0). tb HT U.3 S = 0,41. 230.3 3000 = 3,09 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). tb HT U.3 S = 0,41. 230.3 3000 = 3,09 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X8. cb NM S S = 0,75. 44,0 100 6,117.5 = Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,4; I*(0.1) = 2,05 ; I*(0,2) = 1,9; I*(0,5) = 1,85; I* (Ơ) = 1,97 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). tb NM U.3 S = 2,4. 230.3 6,117.5 = 3,7 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). tb NM U.3 S = 1,97. 230.3 6,117.5 = 3,04 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3,09 + 3,7 = 6,79 KA E1 X4 X7 E2345 N1 EHT X1 EHT X1 E12345 X8 N1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 38 I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 3,09 + 3,04 = 6,13 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = 2 .kxk.I”N1(0) = 2 .1,8.6,79 = 17,28 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 = 0,04 + 0,057 = 0,085 X2 = XCB2 // XCB3 = 023,0 2 046,0 2 ==CX X3 = (XHB2 + XF2) // (XHB3 + XF3) = 151,0 2 22,0082,0 =+ X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308 X5 = 152,0 2 22,0084,0 2 44 =+=+ FB XX HT XHT XD XB1 XC XC XF XH XH XT XT XFXF E1 E2 E3 N2 XB4 XB5 XFXF E4 E5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 39 Ghép các nguồn E23 và E45 ta có: X9 = X3 // X5 = 152,0151,0 152,0.151,0 + = 0,076 Biến đổi Y(1,2,4) → Δ thiếu (10,11) ta có: X10 = X1 + X2 + 4 21 . X XX = 0,085 + 0,023 + 308,0 023,0.085,0 = 0,114 X11 = X2 + X4 + 1 42 . X XX = 0,023 + 0,308 + 085,0 308,0.023,0 = 0,404 X12 = X11 // X9 = 076,0414,0 076,0.414,0 + = 0,064 Sơ đồ rút gọn: HT E X N 2 10 12345 X E 12 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X10. cb HT S S = 0,114. 100 3000 = 3,42 > 3 ⇒ I* (0) = I* (Ơ) = 29,0 42,3 11 == ttHTX Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: E1 X4 X1 EHT X2 N2 X3 E23 X5 E45 E2345 X9 X8 N2 X7 EHT E1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 40 I”HT(0) = I”HT(Ơ) = I*(0). tb HT U.3 S = 0,29. KA37,4 115.3 3000 = - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X12. cb NM S S = 0,064. 338,0 100 6,117.5 <= Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,65; I*(0.1) = 2,23 ; I*(0,2) = 2,05; I*(0,5) = 1,95; I* (Ơ) = 2,05 Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). tb NM U.3 S = 2,65. KA82,7 115.3 6,117.5 = I”NM(Ơ) = I*(Ơ). tb NM U.3 S = 2,05. KA05,6 115.3 6,117.5 = + Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4,37 + 7,82 = 12,19 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4,37 + 6,05 = 10,42 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = 2 .kxk.I”N2 = 2 .1,8.12,19 = 31,03 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 F2. Các điện kháng được tính toán nh sau: X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,045 = 0,085 X2 = XCB2 // XCB3 = 023,0 2 046,0 2 ==CX X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308 X5 = 152,0 2 22,0084,0 2 44 =+=+ FB XX X13 = XHB2 = 0,082 X14 = XHB3 + XF3 = 0,082 + 0,22 = 0,302 Sơ đồ thay thế ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 41 Biến đổi Y(1,2,6) → Δ thiếu (15,16) ta có: X15 = X1 + X2 + 4 21 . X XX = 0,085 + 0,023 + 308,0 023,0.085,0 = 0,114 X16 = X2 + X4 + 1 42 . X XX = 0,023 + 0,308 + 085,0 308,0.023,0 = 0,414 X17 = X14 // X5 = 152,0302,0 152,0.302,0 + = 0,101 X18 = X16 // X17 = 101,0404,0 101,0.404,0 + = 0,081 EHT X1 X2 X4 E1 X5 E45 X13 X14 E3N3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 42 Biến đổi Y(X13, X15, X18) đ ∠ (X19, X20) bỏ nhánh cân bằng X19 = X13 + X15 + 18 1513 . X XX = 0,082 + 0,114 + 081,0 114,0.082,0 = 0,311 X20 = X13 + X18 + 15 1813 . X XX = 0,082 + 0,081 + 114,0 081,0.082,0 = 0,221 Sơ đồ đơn giản: 19 X HTE 3N 20 X 1345E Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X19. cb HT S S = 0,311. 100 3000 = 9,33 > 3 nên: Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(Ơ) = KAU S X tb HT ttHT 65,17 5,10.3 3000 . 33,9 1 .3 . 1 == - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X20. cb NM S S = 0,221. 100 6,117.4 = 1,04 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,97 EHT E1 N3 X13 X15 X16 X17 E345 N3 X13 X18X15 E1345EHT ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 43 I* (Ơ) = 1,12 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). tb NM U.3 S = 0,987 5,10.3 6,117.4 = 25,09 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). tb NM U.3 S = 1,12. 5,10.3 6,117.4 = 28,97 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 17,65 + 25,09 = 42,74 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 17,65 + 28,97 = 46,62 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = 2 .kxk.I”N3 = 2 .1,8.42,74 = 108,8 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3  Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F2 Sơ đồ thay thế - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM = XF. cb NM S S = 0,22. 100 6,117 = 0,259 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,9 I* (Ơ) = 2,38 Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). tb NM U.3 S = 3,9. 5,10.3 6,117 = 25,22 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). tb NM U.3 S = 2,38. 5,10.3 6,117 = 15,39 KA + Dòng điện xung kích ixkN’3 = 2 .kxk.I”N3 = 2 .1,8.25,22 = 64,2 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’ = 42,74 + 25,22 = 67,96 KA I”N4(Ơ) = I”N3 + I”N3’ = 46,62 + 15,39 = 62,01 KA E X F N' 32 0,22 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 44 + Dòng điện xung kích ixkN4 = 2 .kxk.I”N4 = 2 .1,8.67,96 = 172,98 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 6,64 5,98 16,9 N2 12,19 10,42 31,03 N3 42,74 46,62 108,8 N3’ 25,22 15,39 64,2 N4 67,96 62,01 172,98 CHƯƠNG V: LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN, DÂY DẪN VÀ THANH GÓP Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm điện như: máy phát, máy biến áp, máy bù cùng các khí cụ điện như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Để nối từ đầu cực máy phát đến gian máy ta dùng thanh nối cứng. Khi dòng điện nhỏ thường dùng thanh hình chữ nhật còn khi có dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ 2 hay 3 thanh hình chữ nhật đơn. Còn khi có dòng lớn hơn 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng. (để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát chúng). Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba trạng thái cơ bản sau: - Chế độ làm việc lâu dài. - Chế độ quá tải. - Chế độ ngắn mạch. Ta phải lựa chọn các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sao cho thoả mãn tất cả các yêu cầu kỹ thuật sau đồng thời đạt hiệu quả kinh tế hợp lý nhất. 5.1. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN VÀ DAO CÁCH LY * Chọn máy cắt cho các mạch điện Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để đóng, cắt dòng điện phụ tải và đóng cắt ngắn mạch. Đó là thiết bị đóng cắt, làm việc tin cậy. Song giá thành cao nên chỉ dùng ở những nơi quan trọng. - Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau: + Loại máy cắt khí SF6. Hoặc máy cắt không khí + Điện áp : UđmMC ≥ Uđm ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 45 + Dòng điện : IđmMC ≥ Icb + Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” + Điều kiện ổn định động : ilđđ ≥ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt : nhdm 2 nhdm t.I ≥ BN Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn được các máy cắt có thông số sau: Bảng thông số máy cắt cho phương án 1: Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Uđm KV Icb KA I” KA ixk KA UđmMC KV IđmMC KA Icđm KA ilđđ KA N1 Cao 220 0,509 6,64 16,9 3AQ1 245 4 40 100 N2 Trung 110 0,648 12,19 31,03 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 6,789 42,74 108,6 8FG10 12 12,5 80 225 Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. ã Chọn dao cách ly: Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho việc sửa chữa thiết bị. - Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: + Loại dao cách ly. + Điện áp : UđmCL ≥ Uđm + Dòng điện : IđmCL ≥ Icb + Điều kiện ổn định động : ilđđ ≥ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt : nhdm 2 nhdm t.I ≥ BN Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ta chọn được dao cách ly cho các cấp điện áp như sau: Bảng thông số dao cách ly. Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại dao cách ly Thông số định mức Uđm KV Icb KA I” KA ixk KA UđmMC KV IđmLC KA ilđđ KA Inh/tnh KA/S N1 Cao 220 0,509 6,64 16,9 SGCT-245/1250 245 1,25 80 N2 Trung 110 0,648 12,19 31,03 SGCPT-123/800 123 0,8 80 N4 Hạ 10,5 6,789 67,96 172,98 PBK - 20/7000 20 7 250 Các dao cách ly đã chọn có dòng điện mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 46 5.2. CHỌN THANH DẪN CỨNG Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp hai cuộn dây. Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép như đối với dây dẫn mềm. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích thước và khoảng cách giữa các pha. 5.2.1. Chọn tiết diện Điều kiện: I’CP >Ilvcb Ta có: Ilvcb = 6,789 KA Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trờng. θmt = 250C, nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt thanhd ẫn là: θxq = 350C, nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn: θcp = 700C. Ta có: KHC = 2570 3570 mtcp xqcp − −=θ−θ θ−θ = 0,88 Do đó: I’cb = 6,789KA hay ICp = 88,0 789,6 = 7,71 KA Tra bảng III (trang 125 - sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - PGS. Nguyễn Hữu Khái) ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình máng có các thông số sau: Kích thớc (mm) Tiết diện một cực mm2 Mô men trở kháng cm3 Mô men quán tính cm 4 Dòng điện cho phép (A)h b c r Một thanh Hai thanh Wg0y0