Đồ án Thiết kế phần điện của nhà máy thuỷ điện gồm 4 tổ máy x100 MW

ax = 117,7 - 1/2. 16,09 -1/4.4,71 = 108,43 MVA Vậy công suất qua cuộn cao áp mba tự ngẫu SCC = SCH - SCT = 108,43 - 116,28 = - 7,85 MVA Công suất thiếu về hệ thống Sthiếu = SVHT -( Sbộ + 2.SCC ) = 217,34 -( 116,52 + 2.(- 7,85) ) = 116,52 MVA ta có Sdụ trữ quay = 8% Sht = 8%.2750 = 220 MVA vậy Sthiếu < Sdụ trữ quay Sự cố một máy biến áp liên lạc Tính công suất thiếu về bên trung Công suất có thể chuyển qua phụ tải phía trung qua cuộn trung mba liên lạc SCT = kqtsc.a.SđmB = 1,4.0,5.250 = 175 MVA Công suất bên trung thiếu STthiếu= STmax - Sbộ = 232,56 – 116,52 = 116,04 MVA vậy STthiếu < SCT đảm bảo phụ tải bên trung Tính công suất thiếu về hệ thống Công suất qua cuộn trung mba tự ngẫu STthiếu= STmax - Sbộ = 232,56 – 116,52 = 116,04 MVA Công suất qua cuộn hạ mba tự ngẫu SCH = SđmF - SuFmin -1/3.Stdmax = 117,7 - 16,09 -1/3.4,71 = 100,04 MVA Vậy công suất qua cuộn cao áp mba tự ngẫu SCC = SCH - SCT = 100,04 - 116,04 = -16 MVA dấu trừ chứng tỏ biến áp lấy công suất từ hệ thống để truyền sang bên trung áp Công suất thiếu về hệ thống Sthiếu = SVHT -( Sbộ + SCC ) = 217,34- ( 116,52 +(-16) ) = 116,82 MVA ta có Sdụ trữ quay = 8% Sht = 8%.2750 = 220 MVA vậy Sthiếu < Sdụ trữ quay kết luận : Như vậy mba đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nặng nề nhất Chương 2 Tính toán tổn thất điện năng I./ Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp. A/ Phương án 1. 1/ Phân bố công suất cho các máy biến áp. a./ Máy biến áp hai cuộn dây Ta giữ công suất qua bộ là không thay đổi, còn cân bằng công suất sẽ do máy biến áp liên lạc đảm nhận theo luật cân bằng công suất. b./ Máy biến áp tự ngẫu Phân bố công suất trong mba tự ngẫu là phân bố công suất cho các cuộn cao , cuộn trung , cuộn hạ Trong thời gian t = 0 h á 7 h ta có : Công suất qua cuộn dây trung Dấu (-) có nghĩa là công suất truyền từ bên trung sang cao. Công suất qua cuộn hạ Công suất qua cuộn cao SiC = SiH - SiT = 108,48 - (-23,50) = 131,98 MVA Tính tương tự cho các thời điểm khác ta được kết quả ở bảng sau. Si t (h) 0 - 7 7 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24 SiC 131,98 108,72 107,57 125,02 122,72 140,16 142,46 SiT - 23,50 - 0,24 - 0,24 -17,69 -17,69 -35,13 -35,13 SiH 108,48 108,48 107,33 107,33 105,03 105,03 107,33 2/ Tính tổn thất điện năng DA trong máy biến áp Tổn thất công suất trong máy biến áp gồm hai phần là : + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào công suất phụ tải và bằng tổn thất không tải của máy biến áp. + Tổn thất đồng phụ thuộc vào công suất phụ tải , khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắt mạch. a./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây Khi có n máy biến áp vận hành song song thì ta có công thức tính tổn thất điện năng: Trong đó: SdmB: Công suất định mức của máy biến áp Sbộ : Công suất qua máy biến áp DP0 : Tổn thất công suất không tải DPn : Tổn thất công suất ngắt mạch của máy biến áp Vậy = 3274,35 Mw.h b./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu Với DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất công suất ngẵn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung , hạ của máy biến áp tự ngẫu. Ta có: a = 0,5 là hệ số lợi dụng của máy biến áp tự ngẫu. Do thông số mba chỉ cho DPnCT nên ta có thể coi DPnCH = DPnTH = Thay số ta được: DPnCH = DPnTH = = = 260 Kw Vậy Thay số vào công thức ta tính được : cho DP0 = 120 KW n DP0t = 2.120.8760 = 2102.400 KW.h = 2102,4 MW.h + t = 0h á 7h DA0-7 = KWh Tính toán tương tự cho các thời điểm khác ta được kết quả + t = 7h á 8h DA7-8 = 196,04 KWh + t = 8h á 12h DA8-12 = 767,61 KWh + t = 12h á 14h DA12-14 = 420,180 KWh + t = 14h á 18h DA14-18 = 806,49 KWh + t = 18h á 20h DA18-20 = 224,527.2 = 449,05 KWh +./ t = 20h á 24h DA20-24 = 233,33.4 = 933,31 KWh Từ đó tính được KWh KWh = 1870,27 MWh Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu = 3037,54 MWh ị Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp DA1 = DAtn + DA2cd = 3274,35 + 3037,54 = 6311,89 MWh B./ Phươngán 2 1/ Phân bố công suất cho các máy biến áp. a./ Máy biến áp hai cuộn dây Ta giữ công suất qua bộ là không thay đổi, còn cân bằng công suất sẽ do máy biến áp liên lạc đảm nhận theo luật cân bằng công suất. b./ Máy biến áp tự ngẫu Phân bố công suất trong mba tự ngẫu là phân bố công suất cho các cuộn cao , cuộn trung , cuộn hạ Trong thời gian t = 0 h á 7 h ta có : Công suất qua cuộn dây trung Công suất qua cuộn hạ Công suất qua cuộn cao SiC = SiH - SiT = 108,48 - 34,77 = 73,71 MVA Tính tương tự cho các thời điểm khác ta được kết quả ở bảng sau. Si t (h) 0 - 7 7 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24 SiC 73,71 50,46 49,31 67,58 65,45 81,89 84,19 SiT 34,77 58,02 58,02 39,58 39,58 23,14 23,14 SiH 108,48 108,48 107,33 107,33 105,03 105,03 107,33 2/ Tính tổn thất điện năng DA trong máy biến áp Tính toán tương tự như phương án 1 a./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây + Cấp điện áp 110 kv Trong đó: n : Số máy biến áp làm việc song song SdmB: Công suất định mức của máy biến áp Sbộ : Công suất qua máy biến áp DP0 : Tổn thất công suất không tải DPn : Tổn thất công suất ngắt mạch của máy biến áp Vậy = 3920,7 Mw.h + Cấp điện áp 220 kv = 3899,87 MWh b./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu Với DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất công suất ngẵn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung , hạ của máy biến áp tự ngẫu. SiC , SiT , SiH là công suất qua cuộn cao áp , trung áp , hạ áp trong thời điểm t Ta có: a = 0,5 là hệ số lợi dụng của máy biến áp tự ngẫu. Do thông số mba chỉ cho DPnCT nên ta có thể coi DPnCH = DPnTH = Thay số ta được: DPnCH = DPnTH = = = 260 Kw Vậy Thay số vào công thức ta được: cho DP0 = 120 KW n DP0t = 2.120.8760 = 2102.400 KW.h = 2102,4 MW.h + t = 0h á 7h DA0-7 = KWh Tính toán tương tự ta được kết quả t = 7h á 8h DA7-8 = 171,46 KWh t = 8h á 12h DA8-12 = 671,54 KWh t = 12h á 14h DA12-14 = 338,56 KWh t = 14h á 18h DA14-18 = 648,03 KWh t = 18h á 20h DA18-20 = 335,56 KWh t = 20h á 24h DA20-24 = 701,92 KWh Vậy KWh KWh = 1492,32 MWh Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu = 2848,56 MWh ị Tổng tổn thất công suất trong mba trong phương án này là DA2 = 3920,7 + 3899,87 + 2848,56 = 10669,13 MWh Chương 3 Tính toán lựa chọn phuơng án tối ưu Việc quyết định chọn một phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật . Về mặt kinh tế đó chính là tổng vốn đầu tư cho phương án , phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện .Nếu việc tính toán thiệt hại hàng năm do mất điện khó khăn thì ta có thể so sánh các phương án theo phương thức rút gọn , bỏ qua thành phần thiệt hại Về mặt kĩ thuật dể đánh giá một phương án có thể dựa vào các điểm sau : + Tính đảm bảo cung cấp điện khi làm việc bình thường cũng như khi sự cố + Tính linh hoạt trong vận hành , mức độ tự động hoá + Tính an toàn cho người và thiết bị Trong các phương án tính toán kinh tế thường dùng thì thì phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch so với phí tổn vân hành hàng năm được coi là phương pháp cơ bản để đành giá về mặt kinh tế của phương án . Vốn đầu tư cho phương án bao gồm vốn đầu tư cho mba và vốn đầu tư cho thiết bị phân phối . Và thực tế , vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào giá tiền của máy cắt , vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phương án phải chọn sơ bộ loại máy cắt . Để chọn sơ bộ loại máy cắt ta phải tính dòng cưỡng bức cho từng cấp điện áp I./ Xác định dòng cưỡng bức 1./ Xác định điểm tính dòng cưỡng bức TN2 G3 G2 T1 110 kv 220 KV VHT G1 TN1 I(1)cb I(4)cb I(5)cb I(6)cb I(7)cb I(2)cb I(3)cb I(8)cb Đơn Kép t2 G4 Ta tính dòng cưỡng bức tại các điểm sau như hình vẽ 2./ Các mạch phía điện áp cao 220 kV a./ Mạch đường dây Phụ tải cực đại về hệ thống là SVHTmax = 284,81 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được tính với điều kiện một đường dây bị đứt . Khi đó KA b./ Mạch cao áp máy biến áp tự ngẫu Dòng cưỡng bức đuợc chọn là max của ba chế độ : khi hoạt động bình thường , khi sự cố một mba liên lạc và khi sự cố bộ bên trung . Ta thấy trường hợp sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu còn lại phải đưa vào hệ thống một lượng công suất lớn nhất : SCCmax = 100,86 MVA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch này là : kA c./ Thanh góp cao áp kA Như vậy dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án này là Icbmax = 0,7474 KA 3./ Cấp điện áp 110 kV. a./ Mạch đường dây kép Phụ tải trung áp được cấp bởi 2 đường dây kép x 40 MW, giả thiết phụ tải các đường dây như nhau ta có : kA b./ Mạch đường dây đơn Dòng điện làm việc cưỡng bức là : kA c./ Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây kA d./ Mạch trung áp máy biến áp tự ngẫu Dòng cưỡng bức được tính khi có sự cố + Sự cố một bộ máy phát – mba hai cuộn đây + Sự cố một mba tự ngẫu kA Dấu (-) có nghĩa là công suất truyền từ phía trung áp sang bên cao áp Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV là Icbmax = 0,6487 kA 4./ Cấp điện áp 13,8 kV. Dòng điện làm việc cưỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cưỡng bức của máy phát điện nên ta có : kA Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức cuả phương án này Cấp điện áp 220 kV 110 kV 13,8 kV Icbmax kA 0,7474 0,6487 5,1704 II./ Chọn máy cắt và dao cách ly ( sơ bộ ) Điều kiện chọn sơ bộ là UđmMC ≥ Uđmlưới ; IđmMC-CL ≥ Icbmax Từ điều kiện chọn máy cắt ta chọn được loại máy cắt từ đó xác định được giá tiền mạch thiết bị phân phối theo dòng định mức . Nhưng để đơn giản ta có thể chọn giá tiền thiết bị phân phối lớn nhất ứng với từng cấp là Mạch điện áp cao 220kv : vC = 71,5.103.40.103 VNĐ Mạch điện áp trung 110 kv : vT = 31.103.40.103 VNĐ Mạch hạ áp 13,8 kv ( trong nhà ) : + không kháng vH = 15.103.40.103 VNĐ + có kể cả kháng vH = 21.103.40.103 VNĐ III./ Tính toán kinh tế - kĩ thuật 1./ Chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho các cấp + Phương án 1 Việc chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho cấp điện áp cao và trung là tuỳ thuộc vào số mạch nối vào thanh góp sao cho vừa đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện vừa kể đến tính kinh tế . Ta thấy về phía điện áp cao, số mạch nối vào thanh góp là 4 do đó ta có thể chọn hệ hai thanh góp có thanh góp vòng . Phía điện áp trung gồm : 2 đường dây kép và 5 đường dây đơn~ ~ ~ ~ kể cả 4 mạch cung cấp ta có số mạch là 13 mạch do đó ta cũng chọn hệ hai thanh góp có thanh góp vòng cho thiết bị phân phối trung áp + Phương án 2 Tương tự ta cũng chọn thiết bị phân phối hệ hai thanh góp có thanh góp vòng cho thiết bị phân phối cao và trung áp ~ ~ ~ ~ 2./ Tính toán kinh tế - kỹ thuật Chỉ tiêu kinh tế của phương án gồm vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện Một phương án được gọi là hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất. Hàm chi phí tính toán của một phương án là : Ci = Pi + ađm.Vi + Yi Trong đó : Ci : Hàm chi phí tính toán của phương án i , VNĐ Pi : Phí tổn vận hành hàng năm của phương án i , VNĐ/năm Vi : Vốn đầu tư của phương án i , VNĐ Yi : Thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i VNĐ/năm ađm : Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế 1/năm Đối với tính toán trong năng lượng lấy ađm = 0,15 ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện, không có kháng điện phân đoạn do đó vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối . + Vốn đầu tư cho một phương án là : Vi = VTi + VTBPPi Trong đó : Vốn đầu tư cho máy biến áp VT = kT. vT kT : Hệ số tính đến chuyên trở và xây lắp. vT : giá tiền máy biến áp. Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối VTBPP = n1VTBPP1 + n2VTBPP2 + n3VTBPP3 +... n1 , n2 , n3 ... : Số mạch phân phối. VTBPP1 ,VTBPP2,... :Giá tiền mỗi mạch phân phối. + Phí tổn vận hành hàng năm của một phương án được xác định như sau Pi = Pkhi + Pli + Pti Trong đó: Pkhi = : Khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn , VNĐ/năm a : định mức khấu hao (%) , lấy a = 8,4% Pli : Chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ. Vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít thay đổi giữa các phương án nên bỏ qua. Pti = b.DA : Chi phí do tổn thất hàng năm gây ra , VNĐ/năm b : là giá 1 kWh điện năng lấy b = 400 VNĐ/kWh DA : là tổn thất điện năng hàng năm , Kwh Tuy nhiên nếu việc tính toán xác xuất thiệt hại do mất điện rất khó khăn thì để so sánh giữa các phương án có thể tiến hành theo công thức tính chi phí tính toán rút gọn, nghĩa là không có thành phần thiệt hại tham gia. Khi so sánh hai phương án thiết bị điện ( coi hai phương án có độ tin cậy cung cấp điện như nhau ) ta có thể tính thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch T Tính toán cho từng phương án Phương án 1 + Vốn đầu tư : Vốn đầu tư cho máy biến áp Phương án 1 dùng 2 loại máy biến áp là : - 2 máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH - 250 Với giá tiền : 10.000.106 VNĐ / máy ; hệ số k = 1,3 - 2 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ - 125 - 121/13,8 Với giá tiền : 6080.106 VNĐ ; hệ số k = 1,5 Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án I là : VT1 = 2.1,3.10.000.106 + 2.1,5.6080.106 = 44.240.106 VNĐ = 44,24.109 VNĐ Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Để phục vụ cho việc so sánh hai phương án không nhất thiết ta phải tính hết số mạch thực tế nối vào than góp điện áp từng cấp , ta chỉ kể những mạch trong đó có sự khác nhau giũa hai sơ đồ Từ sơ đồ thiết bị phân phối ta nhận thấy : Cấp điện áp 220 kV : số mạch n220 = 2 Giá tiền V220 = 2.71,5.40.106 = 5720.106 VNĐ = 5,72.109 VNĐ Cấp điện áp 110 kV : số mạch n110 = 4 Giá tiền V110 = 4.31.40.106 = 4960.106 VNĐ = 4,96.109 VNĐ Cấp điện áp 13,8kV : không cần tính vì ở hai sơ đồ giống nhau ị Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là : VTBPP1 = 5,72.109 + 4,96.109 = 10,68.109 VNĐ ịTừ đó tính được tổng vốn đầu tư của phương án 1 là: V1 = VT1 + VTBPP1 = 44,24.109 + 10,68.109 = 54,92.109 đồng + Phí tổn vận hành hàng năm Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: Pkh1 = 8,4%.V1 = 0,084.54,92.109 = 4,61328.109 VNĐ Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm: Pt1 = b.DA1 = 400.6311,89.103 = 2,524756.109 VNĐ Như vậy phí tổn vận hành hàng năm là: P1 = Pkh1 + Pt1 = 4,61328.109 + 2,524756.109 =7,138036.109 VNĐ Phương án 2 + Vốn đầu tư : Vốn đầu tư cho máy biến áp Phương án 2 dùng 3 loại máy biến áp là : - 2 máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH - 250 Với giá tiền : 10.000.106 VNĐ / máy ; hệ số k = 1,3 - 1 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ - 125 - 121/13,8 Với giá tiền : 6080.106 VNĐ ; hệ số k = 1,5 - 1 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ - 125 - 242/13,8 Với giá tiền : 7400.106 VNĐ ; hệ số k = 1,3 Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án I là : VT2 = 2.1,3.10.000.106 + 1,5.6080.106 + 1,3.7400.106 = 44.740.106 VNĐ = 44,74.109 VNĐ Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Từ sơ đồ thiết bị phân phối ta nhận thấy : Cấp điện áp 220 kV : số mạch n220 = 3 Giá tiền V220 = 3.71,5.40.106 = 8580.106 VNĐ = 8,58.109 VNĐ Cấp điện áp 110 kV : số mạch n110 = 3 Giá tiền V110 = 3.31.40.106 = 3720.106 VNĐ = 3,72.109 VNĐ Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là : VTBPP2 = 8,58.109 + 3,72.109 = 12,3.109 VNĐ Từ đó tính được tổng vốn đầu tư của phương án 2 là: V2 = VT2 + VTBPP2 = 44,74.109 + 12,3.109 = 57,04.109 đồng + Phí tổn vận hành hàng năm Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: Pkh2 = 8,4%.V2 = 0,084.57,04.109 = 4,79136.109 VNĐ Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm: Pt2 = b.DA2 = 400.10669,13.103 = 4,267652.109 VNĐ Như vậy phí tổn vận hành hàng năm là: P2 = Pkh2 + Pt2 = 4,79136.109 + 4,267652.109 =9,059012.109 VNĐ Ta có kết quả tính toán kinh tế của hai phương án ở bảng sau Phương án Vốn đẩu tư V 109 VNĐ Phí tổn vận hành P 109 VNĐ 1 54,92 7,138036 2 57,04 9,059012 Dễ thấy rằng phương án 1 là phương án có chỉ tiêu kinh tế tốt hơn . Đồng thời nó cũng có các chỉ tiêu kĩ thuật tôt hơn như đã phân tích do đó ta chọn phương án 1 là phương án đưa vào tính toán thiết kế . Chương 4 tính toán ngắn mạch chọn khí cụ điện bảo vệ I./ Tính toán ngắn mạch Mục đích tính ngắn mạch là để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện ( MC , DCL ) và các phần có dòng điện chạy qua ( cáp , dây dẫn ) theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch . Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng điện ngắn mạch ba pha . Để tính toán dòng ngắn mạch trong đồ án thiết kế này ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình Ucb = Utb các cấp . Công suất cơ bản Scb = 100 MVA. 1/ Chọn điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch ở từng cấp điện áp sao cho dòng ngắn mạch tại đó là cực đại ứng với cấp đó . Điểm mà tại đó có dòng ngắn mạch lớn nhất gọi là điểm ngắn mạch tính toán. + Phía điện áp cao 220kv Do ta chỉ chọn một loại MC, DLC cho cấp điện áp 220 kv nên chỉ cần tính dòng ngắn mạch tại N1 là dòng ngắn mạch có giá trị cực đại . Nguồn cung cấp gồm mọi máy phát điện và hệ thống. + Phía trung áp 110 kv Điểm ngắn mạch tính toán là N2 có nguồn cung cấp là hệ thống và mọi máy phát + Phía hạ áp Phía hạ máy biến áp liên lạc , điểm ngắn mạch tính toán là N'3 có nguồn cung cấp là máy phát 1 G1 Đầu cực máy phát , ta tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 có nguồn cung cấp là mọi máy phát cộng hệ thống trừ máy phát G1 + Tự dùng Điểm ngắn mạch tính toán là N4 có nguồn cung cấp là hệ thống và mọi máy phát Ta có sơ đồ các điểm ngắn mạch tính toán cho ở hình sau g1 tN1 ht n4 n3 g3 g2 g4 tN2 n3’ n1 T2 T1 n2 XHT XD XC XH XF XC XH XB XF N1 N2 N3’ N3 N4 G1 G2 G3 G4 HT XB XF XF Sơ đồ thay thế Với các điện kháng có giá trị bằng : Ta có : từ đó ta tính được 2./ Tính toán dòng ngắn mạch Ta lần lượt tính cho từng điểm ngắn mạch a./ Điểm ngắn mạch N1 X8 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X9 X11 N1 G1 G2 G3 G4 HT Sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N1 Với các thông số X1 = XHT + XD = 0,0189 + 0,031 = 0,0499 X2 = X5 = XC = 0,046 X3 = X6 = XH = 0,082 X4 = X7 = X9 = X11 = XF = 0,1784 X8 = X10 = XB = 0,084 Biến đổi tương đương X12 = X13 = X1 N1 X13 X14 X12 G1,2 G3,4 HT X14 = Ghép song song G1,G2 với G3,G4 rồi nối tiếp với X2 ta có X15 = X16 = X13 + X15 = 0,023 + 0,0653 = 0,0883 N1 Sơ đồ hình sau là sơ đồ tối giản có hai đầu cung cấp điện cho N1 NM HT X16 X1 Xác định dòng ngắn mạch: +/ Nhánh hệ thống Điện kháng tính toán dạng tương đối định mức Tra đồ thị hệ đường cong tính toán ta được: Vậy giá trị dòng ngắn mạch dạng tương đối định mức nhánh hệ thống +/ Nhánh máy phát Tra đồ thị họ đường cong tính toán ta được: Vậy giá trị dòng ngắn mạch nhánh NM. Từ đó ta có dòng ngắn mạch tổng hợp b./ Điểm ngắn mạch N2 HT G3,4 X1 X13 X14 X12 N2 G1,2 Để tính toán điểm ngắn mạch N2 có thể sử dụng kết quả khi tính toán ,biến đổi sơ đồ của điểm N1 ở trên . Cũng như đối với điểm N1 ta cũng ghép G1,G2 và G3,G4 ta có sơ đồ NM HT X16 XHT N2 X15 =XHT = X1 + X13 = 0,0499 + 0,023 = 0,0729 X16 = XNM = Tính toán dòng ngắn mạch +/ Nhánh hệ thống - Điện kháng tính toán dạng tương đối định mức Tra đồ thị đường cong tính toán ta được. Vậy dòng ngắn mạch nhánh hệ thống: +/ Nhánh máy phát Tra đồ thị đường cong tính toán ta được Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy Vậy dòng ngắn mạch tổng hợp tại điểm ngắn mạch N2 c./ Điểm ngắn mạch N3. Biến đổi sơ đồ : ta có sơ đồ thay thế hình sau X8 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X10 X9 X11 N3 G1 G3 G4 HT Biến đổi tương đương ta được HT X1 X12 X14 X6 NM N3 Ta có: X12 = X13 = X14= Ta có: X15 =X1 +X12 = 0,0499 + 0,023 = 0,0729 Biến đổi sơ đồ sao X6 , X14 , X15 thành sơ đồ tam giác X16 , X17 , trong đó nhánh cân bằng bỏ qua: X16 = XHT =X6 + X15 + = 0,082 + 0,0729 + = 0,2235 X17 = XNM = X6 + X14 + = 0,082 + 0,0872 + = 0,2673 HT NM X16 X17 Tính toán dòng ngắn mạch +/ Nhánh hệ thống. Ta thấy xtt1>3 do đó có thể coi hệ thống là nguồn là nguồn công suất vô cùng lớn. Do đó +/ Nhánh máy phát Vậy dòng ngắt mạch nhánh nhà máy KA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại chỗ ngắn mạch N3 d./ Điểm ngắn mạch N'3 Nguồn cung cấp chỉ là máy phát G1 XF N’3 E1 Điện kháng tính toán Tra đồ thị đường cong tính toán ta có Vậy dòng ngắn mạch tại chỗ ngắn mạch N3 ' KA e./ Điểm ngắn mạch N4 Dòng ngắn mạch tại N4 được tính Từ giá trị dòng ngắn mạch siêu quá độ IN'' ta tính được dòng ngắn mạch xung kích ixk theo công thức sau: Với điểm ngắn mạch N1, N2 : Kxk=1,80 N3, N3', N4 : Kxk=1,93 Tính toán cho từng điểm ta được kết quả: Điểm NM I" kA IƠ kA iXK kA N1 9,4391 8,7134 24,0280 N2 16,3973 15,3348 41,7407 N3 36,0521 38,4157 98,4018 N'3 29,5453 18,712 80,6419 N4 65,5974 57,1277 179,0437 Chương 5 Chọn khí cụ điện và dây dẫn I/ Chọn máy cắt và dao cách ly 1/ Chọn máy cắt Khi chọn máy cắt ta nên chú ý một số điểm sau: - Nên chọn cùng một loại máy cắt trên cùng một cấp điện áp nhất là đối với TBPP trên 35 KV - Trên các đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát nên dùng máy cắt hợp bộ ở phía TBPP điện áp 35 KV trở nên nếu dùng máy cắt không khí thì dùng đồng loạt cho tất cả các mạch để tận dụng máy nén không khí. Máy cắt được chọn theo 6 điều kiện sau: Điều kiện 1: Loại máy cắt. Với cấp điện áp 220KV và 110KV ta chọn cùng một loại máy cắt khí để tận dụng máy nén không khí . Chọn máy cắt khí SF- 6 cho hai mạch. Với mạch hạ áp ta chọn máy cắt điện ít dầu. Điều kiện 2: Uđm³ Ulưới Điêu kiện 3: Iđm³ Icb max Điều kiện 4: I cắt đm³ I" Điều kiện 5 : I động đm³ iXK Điều kiện 6: Inh2.tnh³ BN Điều kiện này chỉ xét khi Iđm < 1000A. 2./ Chọn dao cách ly Dao cách ly cũng được chọn với các điều kiện trên nhưng trừ điều kiện cắt. Từ đó ta chọn được các loại MC và DCL sau Các thông số tính toán và định mức của máy cắt và CL được cho trong bảng sau: Mạch Thông số tính toán Loại MC DLC Thông số định mức Uđm KV Icb KA I " KA I XK KA Uđm KV Iđm KA Ic đm KA Iđ đm KA Cao áp 220 0,7474 9,439 24,028 3AQ2 245 4 50 125 220 24,028 SGC 245/1600 245 1,6 100 Tr. áp 110 0,6487 16,397 41,7407 3AQ1 145 4 40 100 110 41,7047 SGCP 123/1250 123 1,25 80 MF 13,8 5,1704 65,597 179,044 BTM- 2a-90/11200 Y3 20 11,2 90 300 13,8 179,044 PBK- 20/6000 20 6 250 II/ Chọn thanh dẫn , thanh góp. Những thiết bị điện chính trong nhà máy điện như máy phát, máy biến áp, máy bù cùng với các khí cụ điện như máy cắt, dao cách ly, khám được nối với nhau bằng dây dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Thanh dẫn, thanh góp có hai loại chính: thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm. Thanh dẫn cứng thường làm đồng hoặc nhôm, thường được dùng nối từ cực máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, thanh góp từ 6 - 10 kv ở các trạm biến áp, đoạn từ TBPP cấp điện áp máy phát đến mba tự dùng... Thanh dẫn cứng có hình dạng khác nhau tùy vào dòng phải tải. Khi dòng tải nhỏ thì thường dùng thanh cứng hình chữ nhật . Khi dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ hai hay ba thanh dẫn hình chữ nhật trên mỗi pha .Còn với dòng điện trên 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần , đồng thời tăng khả năng làm mát cho chúng . Khi dòng lớn hơn nữa thì dùng thanh dẫn cứng thiết diện hình ống . Thanh dẫn mêm dùng để làm thanh góp , thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời điện áp 35 kv trở lên Nó là dây vặn xoắn bằng đồng hay nhôm lõi thép . Khi dùng một sợi dây không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm các dây dẫn mềm . Chùm dây bao gồm nhiều dây phân bố đều và kẹp chặt trên vòng kim loại thường có dạng vòng tròn. 1/ Chọn thanh dẫn cứng Thanh dẫn cứng được chọn theo các tiêu chuẩn sau: +Chọn tiết diện thanh dẫn . Tiết diện của thanh dẫn được được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là qcp = 70oC, nhiệt độ môi trường xung quanh là q0 = 35oC và nhiệt độ tính toán định mức là qđm = 250C. ICP ³ I lvcb Trong đó Ilvcb: dòng làm việc cưỡng bức Ilvcb = 1,05 IđmF Ilvcb= 1,05 IđmF = 1,05 . 4,92 = 5,166 KA ICP là giá trị dòng cho phép lâu dài đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Vậy Vậy phải chọn thanh dẫn cứng có dòng ICP ³ 5,67 kA Ta có : Ilvcb = 5,166 KA >3 kA vậy ta phải chọn thanh dẫn hình máng. Có các thông số như sau: h = 175mm ; b = 80mm ; d = 8mm ; l = 12mm ; h1=h S = 2.2440mm2 ; Wx = 122cm3 ; Wy = 25cm3 ; W = 250 cm3 Jx = 1070cm4 ; Jy = 114cm4 ;JY = 2190cm4 ; ICPbt = 6430A ở 250C b h h y y y y Y x d x l l1 l1 l1 Sứ đỡ Miếng đệm + Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép Icp > 1000 A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. + Kiểm tra ổn định động Phương pháp đơn giản hoá: - Xác định(d1) ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha cực đại. Lực động điện tác động lên pha giữa với Im(3): Biên độ dòng ngắn mạch 3 pha(A) = 363,9977 KG Mô men uốn trên độ dài l Vậy ứng suất -Xác định khoảng cách l1 sao cho: stt =s1+