Thiết kế phần điện trạm biến áp 180-10/0,4 KV

c chọn để tính toán ngắn mạch trong khuôn khổ phạm vi đồ án là: - Công suất cơ bản : SCb = 100MVA. - Điện áp cơ bản : Ta chọn theo từng cấp điện áp và chọn như sau: UCb = UTb ứng với mỗi cấp điện áp là 230kV; 115kV; 10,5kV. + Từ hai đại lượng cơ bản đã chọn ta xác định được dòng điện cơ bản ở mỗi cấp điện áp theo biểu thức sau: Cấp điện áp 220kV có: ICB = = 0,25 kA. Cấp điện áp 110kV có: ICB = = 0,5 kA. Cấp điện áp 10,5kV có: ICB = = 5,5 kA. Việc xác định các điểm ngắn mạch để tính toán dòng điện tại các điểm ngắn mạch theo sơ đồ và sơ đồ thay thế cần phải phù hợp với các khí cụ điện và các thiết bị khác có dòng điện qua đối với phụ tải yêu cầu. * Chọn các điểm ngắn mạch. - Chọn điểm ngắn mạch N1: Để chọn khí cụ điện phía 220kV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. - Chọn điểm ngắn mạch N2: Để chọn khí cụ điện cho mạch 110kV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. - Chọn điểm ngắn mạch N'3: Chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc có nguồn cung cấp là nhà máy điện (trừ máy phát 2) và hệ thống. - Chọn điểm ngắn mạch N3: Để tính toán và lựa chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện, nguồn cung cấp chỉ là máy phát F2. - Chọn điểm ngắn mạch N4: Để lựa chọn các khí cụ điện cho mạch tự dùng và phụ tải cấp điện áp máy phát, nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống. 3.2.b. Lập sơ đồ thay thế - tính điện kháng các phần tử. Số liệu của các phần tử đã cho như sau: - Hệ thống: Công suất của hệ thống SHT = 3600 MVA. Công suất ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống: SN = 4000 MVA. - Đường dây nối với hệ thống. Đường dây kép: Chiều dài: l = 122km Điện kháng x0 = 0,4W/km (đối với ĐDK ta lấy bằng 0,4W/km). - Máy phát. Công suất định mức : Sđm = 68,75 MVA. Điện áp định mức : UFđm = 10,5kV. Điện kháng siêu quá độ dọc trục: X"d = 0,136 - Máy biến áp hai dây quấn phía 110kV. Công suất định mức : SđmB = 80 MVA. Điện áp cuộn dây : UđmC = 115kV. UđmH = 10,5kV. Điện áp ngắn mạch : UN% = 10,5. - Máy biến áp hai dây quấn phía 220kV. Công suất định mức : SđmB = 80 MVA. Điện áp cuộn dây : UđmC = 242kV. UđmH = 10,5kV. Điện áp ngắn mạch : UN% = 11 - Máy biến áp tự ngẫu. Công suất định mức : SđmB = 160 MVA. Điện áp cuộn dây : UđmC = 230kV. UđmT = 121kV. UđmH = 11kV. Điện áp ngắn mạch % : UNC-T = 11. UNC-H = 32. UNT-H = 20. 1. Tính điện kháng của phần tử trung hệ đơn vị tương đối. + Điện kháng của hệ thống. XHT = = 0,025 + Điện kháng đường dây. Xd = = 0,046 đ X1 = XHT + Xd = 0,025 + 0,046 = 0,071 + Điện kháng máy phát. XF = = 0,197 XF = X5 = X6 = X7 = X8 = 0,197. + Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn phía 110kV. XB = = 0,13 = X9 = 0,13. + Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn phía 220kV. XB = = 0,137 = X10 = 0,137. + Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu. - Điện kháng cuộn cao. XC = (UNC-T +UNC-H - UNT-H) . = (11 + 32 - 20) . = 0,072 đ XC = X2 = 0,072 + Điện kháng cuộn hạ áp. XH = (UNC-H +UNT-H - UNC-T) . = (32 + 20 - 11) . = 0,128 đ XH = X3 = 0,128 + Điện kháng cuộn trung. XT = (UNC-T +UNT-H - UNC-H) . = (11 + 20 - 32) . = 0 2. Lập sơ đồ thay thế. Theo kết quả tính toán điện kháng ở trên, ta có sơ đồ thay thế như sau: X1 = 0,071 ; X2= 0,072 ; X3 = 0,128 X5 = X6 = X7 = X8 = 0,197 ; X9 =0,13 ; X10 = 0,137 EHT E4 E1 X10 X5 X9 X8 X1 E3 X2 X3 X7 E2 X2 X3 X6 N1 N2 N3 3.3.b. Tính toán dòng điện ngắn mạch. 1. Xác định dòng điện ngắn mạch tại điểm N1. - Lợi dụng tính chất đối xứng của sơ đồ so với điểm ngắn mạch ta có thể gập sơ đồ trên nên ta có: X11 = X8 + X9 = 0,197 + 0,13 = 0,327 X12 = X13 = (X3 + X6) //= (X3 + X7) = = = 0,162 X14 = X10 + X5 = 0,137 + 0,197 = 0,334 E23 EHT E4 X1 X12 X13 X11 N1 X14 E1 Biến đổi tiếp, ta ghép song song X11 với X13 rồi ghép nối tiếp với X12 được sơ đồ: X15 = X13 // X11 = = = 0,109 X16 = X12 + X15 = 0,036 + 0,109 = 0,145 Ghép song song X16 với X14 ta có: X17 = E234 EHT E1 X1 X16 X14 N1 đ X17 = 0,1 E1234 EHT N1 X1 0,1 X17 0,071 Vậy sơ đồ rút gọn cuối cùng là: + Điện kháng tính toán nhánh hệ thống là: XTTHT = X1 . = 0,071 . = 2,55 - Tra đường cong tính toán ta có: = 0,39 ; = 0,41 Theo công thức: IN = Ta tính được trị số tương ứng của dòng điện ngắn mạch do hệ thống cung cấp cho điểm ngắn mạch N1. INHT (0) = 0,39 . = 3,52 kA. INHT (Ơ) = 0,41 . = 3,7 kA. + Điện kháng tính toán nhà máy là. XTTNM = X17 . = 0,1 . = 0,275 - Tra đường cong tính toán ta có: = 3,8 ; = 2,35 Theo công thức: IN = Ta tính được trị số tương ứng của dòng điện ngắn mạch do các máy phát điện cung cấp cho điểm N1 như sau: INNM (0) = 3,8 . = 2,62 kA. INNM (Ơ) = 2,35 . = 1,62 kA. + Dòng ngắn mạch tổng tại N1 là: ICKN1 (0) = INHT (0) + INNM (0) = 3,52 + 2,62 = 6,14 kA. ICKN1 (Ơ) = INHT (Ơ) + INNM (Ơ) = 3,7 + 1,62 = 5,32 kA. + Dòng xung kích tại N1 là: IXKN1 = 1,8 . . 6,14 = 15,62 kA 2. Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm N2. E23 EHT E4 X1 X12 X13 X11 N2 X14 E1 Tương tự như trên ta có sơ đồ sau: Biến đổi Y(X1, X12, X14) đ D thiếu (X18, X19). X18 = X1 + X12 + = 0,071 + 0,036 + X18 = 0,114 X18 = X1 + X14 + = 0,071 + 0,334 + đ X19 = 1,06 EHT X18 N2 X13 X19 E1 E4 X11 E23 Ta có sơ đồ sau: Biến đổi tiếp ta có: X20 = X13 // X19 = = 0,14 X21 = X20 // X11 = = 0,098 + Sơ đồ rút gọn cuối cùng. E1234 EHT N2 X18 0,098 X21 0,114 + Điện kháng tính toán nhánh hệ thống là: XTTHT = X18 . = 0,114 . = 4,1 Vì XTTHT > 3 nên ta có biểu thức: INHT = đ INHT = = 4,4 kA + Điện kháng tính toán nhà máy là: XTTNM = X21 . = 0,098 . = 0,269 - Tra đường cong tính toán ta có: = 3,42 ; = 2,36 đ INNM (0) = 3,42 . = 4,72 kA. INNM (Ơ) = 2,69 . = 3,25 kA. + Dòng ngắn mạch tổng tại N2 là: ICKN2 (0) = INHT (0) + INNM (0) = 4,4 + 4,72 = 9,12 kA. ICKN2 (Ơ) = INHT (Ơ) + INNM (Ơ) = 4,4 + 3,52 = 7,65 kA. + Dòng xung kích tại N2 là: IXKN2 = . 1,8 . 9,12 = 23,21 kA 3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3. Để tính toán và lựa chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện, nguồn cung cấp chỉ là máy phát F3. - Ta có sơ đồ tính toán ngắn mạch. E3 N3 X7 0,197 + Điện kháng tính toán nhà máy là: XTTNM = X7 . = 0,197 . = 0,135 - Tra đường cong tính toán ta có: = 7,5 ; = 2,7 + Dòng ngắn mạch tổng tại N3 là: ICKN3(0) = 7,5 . = 28,36 kA. ICKN3(Ơ) = 2,7 . = 10,21 kA.\ + Dòng xung kích tại N3 là: IXKN3 = . 1,91 . 28,36 = 76,6 kA 4. Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm N'3. Đối với điểm ngắn mạch N'3 thì nguồn cung cấp gồm hệ thống và các máy phát F1, F2, F4. Tương tự như trên ta có sơ đồ thay thế sau: X1 = 0,071 ; X2= 0,072 ; X3 = 0,128 X5 = X6 = X7 = X8 = 0,197 ; X9 =0,13 ; X10 = 0,137 EHT E4 E1 X10 X5 X9 X8 X1 X2 X3 E2 X2 X3 X6 N'3 Biến đổi sơ đồ ta có: X12 = = 0,036 X13 = X3 + X6 = 0,128 + 0,197 = 0,325 X14 = X8 + X9 = 0,197 + 0,13 = 0,327 X15 = X5 + X10 = 0,197 + 0,137 = 0,334 EHT E2 X13 X1 X3 E4 X14 N'3 X12 X15 E1 Biến đổi Y(X1, X12, X15) thành D thiếu (X16, X17). X16 = X1 + X12 + = 0,071 + 0,036 + X16 = 0,144 X17 = X15 + X12 + = 0,334 + 0,036 + X17 = 0,539 Ghép song song X17 với X13 ta có: X18 = X17 // X13 = = 0,202 Ghép song song X18 với X14 ta có: X19 = X18 // X14 = = 0,124 Ta có sơ đồ. EHT X16 N'3 X19 X3 E124 Tiếp tục biến đổi Y (X16, X3, X19) thành D thiếu (X20, X21). X20 = X16 + X3 + =0,114 + 0,128 + X20 = 0,359 X21 = X19 + X3 + =0,124 + 0,128 + đ X21 = 0,391 Ta được sơ đồ rút gọn cuối cùng là: E124 EHT N'3 X20 0,391 X21 0,359 + Điện kháng tính toán nhánh hệ thống là: XTTHT = X20 . = 0,359 . = 12,92 Vì XTTHT > 3 nên chúng ta sử dụng biểu thức: INHT = INHT = = 15,32 kA + Điện kháng tính toán nhà máy là: XTTNM = X21 . = 0,391 . = 0,806 - Tra đường cong tính toán ta có: = 1,24 ; = 1,34 INNM (0) = 1,24 . = 14,06kA. INNM (Ơ) = 1,34 . = 15,2 kA. + Dòng ngắn mạch tổng tại N'3 là: ICKN'3 (0) = INHT (0) + INNM (0) = 15,32 + 14,06 = 29,38 kA. ICKN'3 (Ơ) = INHT (Ơ) + INNM (Ơ) = 15,32 + 15,2 = 30,52 kA. + Dòng xung kích tại N'3 là: IXKN'3 = . 1,8 . 29,38 = 74,78 kA 5. Xác định dòng điện ngắn mạch tại điểm N4. Dòng điện ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N4 bằng tổng dòng điện ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N3 và N'3 (theo nguyên lý xếp chồng). Ta có: ICKN4 (0) = ICKN3 (0) + ICKN'3(0) = 28,36 + 29,38 = 57,74 kA. ICKN4 (Ơ) = ICKN3 (0) + ICKN'3(0) = 10,21 + 30,52 = 40,73 kA. + Dòng xung kích tại N4 là: IXKN4 = . 1,8 . 57,74 = 146,98 kA Bảng kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch của cả hai phương án. Cấp điện áp kV Điểm ngắn mạch Phương án I Phương án II I" (kA) iXK (kA) I" (kA) iXK (kA) 220 N1 5,72 14,56 6,14 15,62 110 N2 11,31 28,79 9,12 23,21 10,5 N3 28,36 76,6 28,36 76,6 10,5 N'3 30,08 76,57 29,38 74,78 10,5 N4 58,44 148,76 57,74 146,98 Chương IV:tính toán kinh tế - kỹ thuật so sánh lựa chọn phương án tối ưu Trong chương này ta tính toán cac chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật giữa hai phương án đã xét ở hai chương đầu. Vì các thiết bị khác như máy biến dòng, máy biến điện áp, bảo vệ rơ le... có giá trị nhỏ và đồng thời bố trí các thiết bị coi là tương đương giữa hai phương án nên việc tính toán vốn đầu tư cho hai phương án dựa trên cơ sở đầu tư các thiết bị chính là máy biến áp, máy cắt và dao cách ly. Các phương pháp tính toán kinh tế thường dùng là phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch so với phí tổn vận hành hàng năm. Các chỉ tiêu kinh tế của các phương án được viết dưới dạng sau: + Một là: Vốn đầu tư: V = VB + VTBPP VB: Là vốn đầu tư về máy biến áp. VTBPP: Là vốn đầu tư về thiết bị phân phối. + Hai là: Chi phí vận hành hàng năm P gồm: - Pt : Là phí tổn vận hành hàng năm do tổn thát điện năng trong các máy biến áp. - PK : Là số tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư. Khi so sánh ta thấy phương án nào có vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm nhỏ hơn là phương án tối ưu. 4.1. Chọn máy CắT và dao cách ly. A. Phương án I. 1a. Chọn máy cắt điện phía 220kV. Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau: UđmMC ³ Umạng UđmMC ³ UIbcmax tnh ³ BN (Nếu IđmMC > 1000A không cần kiểm tra điều kiện này). Iôđđ ³ ixk Icắt MC ³ I" Để đơn giản và công tác vận hành được thuận lợi sau này, ta chọn loại máy cắt giống nhau. Ta đã có: Umạng = 220kV. IcbCmax = 330A Từ số liệu đã cho tra bảng chọn máy cắt SF6 : 3AQ2 có các thông số sau: Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Umaxf50 (kV) Điện áp xung (kA) Icắtđm (kA) Iôđđ (kA) Đơn giá 109đ 3AQ2 245 4000 460 1050 50 125 2,86 + Kiểm tra máy cắt: - Điện áp: UđmMC = 245 kV > Umạng = 220kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmMC = 4000 A > ICbCmax = 330A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmMC = 4000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđMC = 125kA > ixkN1 = 14,56 kA - Kiểm tra điều kiện cắt: IcắtđmMC = 50 kA > I"N1 = 5,72 kA + Kết luận: Máy cắt đã chọn đạt yêu cầu. 1b. Chọn dao cách ly phía 220kV. Tương tự như chọn máy cắt điện ta chọn dao cách ly theo các điều kiện sau: UđmDCL ³ Umạng UđmDCL ³ UIbmax tnh ³ BN Iôđđ ³ ixk Đối với dao cách ly có dòng điện định mức IđmDCL > 1000A thì không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Và để đơn giản và công tác vận hành được thuận lợi sau này, ta chọn dao cách ly giống nhau. Loại dao cách ly Uđm (kV) Iđm (A) Iođđ (kA) Inh (kA) tnh (s) Đơn giá 109đ PKHE-2-220p/1000 220 1000 80 15 10 0,3 + Kiểm tra dao cách ly. - Điện áp: UđmDCL = 220 kV = Umạng = 220kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmDCL = 1000 A > ICbCmax = 330A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmDCL = 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđDCL = 80kA > ixkN1 = 14,56 kA + Kết luận: Dao cách ly đã chọn đạt yêu cầu. 2a. Chọn máy cắt điện phía 110kV. Tương tự việc lựa chọn máy cắt điện phía 220kV ta có: Umạng = 110kV. IcbCmax = 370A Từ số liệu đã cho tra bảng chọn máy cắt SF6 : 3AQ1 có các thông số sau: Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Umaxf50 (kV) Điện áp xung (kA) Icắtđm (kA) Iôđđ (kA) Đơn giá 109đ 3AQ1 123 4000 230 550 40 100 1,24 + Kiểm tra máy cắt: - Điện áp: UđmMC = 123 kV > Umạng = 110kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmMC = 4000 A > ICbTmax = 370A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmMC = 4000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđMC = 100kA > ixkN2 = 28,79 kA - Kiểm tra điều kiện cắt: IcắtđmMC = 40 kA > I"N2 = 11,31 kA + Kết luận: Máy cắt đã chọn đạt yêu cầu. 2b. Chọn dao cách ly phía 110kV. Dao cách ly phía 110kV được chọn tương tự như chọn dao cách ly phía 220kV. Từ số liệu đã cho tra bảng chọn dao cách ly PHEH-2-110-1000 có các thông số sau: Loại dao cách ly Uđm (kV) Iđm (A) Iođđ (kA) Inh (kA) tnh (s) Đơn giá 109đ PHEH-2-110-1000 110 1000 80 31 3 0,2 + Kiểm tra dao cách ly. - Điện áp: UđmDCL = 110 kV = Umạng = 110kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmDCL = 1000 A > ICbCmax = 370A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmDCL = 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđDCL = 80kA > ixkN1 = 28,79 kA + Kết luận: Dao cách ly đã chọn đạt yêu cầu. 3. Chọn máy cắt điện phía 10,5kV cho mạch máy phát và máy biến áp tự ngẫu. Tương tự như chọn máy cắt phía 220kV và 110kV ta có: Umạng = 10,5kV. IcbCmax = 3970A Từ số liệu đã cho tra bảng chọn máy cắt không khí có các thông số sau: Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Điện áp xung (kA) Icắtđm (kA) Iôđđ (kA) Đơn giá 109đ 8FG10-12-12500 12 12500 75 80 225 0,6 + Kiểm tra máy cắt: - Điện áp: UđmMC = 12 kV > Umạng = 10,5kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmMC = 12500 A > ICbBmax = 3970A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmMC = 12500A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđMC = 225kA > ixkN'3 = 76,57 kA - Kiểm tra điều kiện cắt: IcắtđmMC = 80 kA > I"N'3 = 30,08 kA + Kết luận: Máy cắt đã chọn đạt yêu cầu. B. Phương án II. Tương tự như việc chọn máy cắt điện và dao cách ly cho các cấp dao cách ly của phương án I, ta cũng lựa chọn các loại máy cắt điện và dao cách ly cho phương án II như sau: 1a. Chọn máy cắt điện phía 220kV. Ta đã có: Umạng = 220kV. IcbCmax = 230A Từ số liệu đã cho tra bảng chọn máy cắt SF6 : 3AQ2 có các thông số sau: Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Umaxf50 (kV) Điện áp xung (kA) Icắtđm (kA) Iôđđ (kA) Đơn giá 109đ 3AQ2 245 4000 460 1050 50 125 2,86 + Kiểm tra máy cắt: - Điện áp: UđmMC = 245 kV > Umạng = 220kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmMC = 4000 A > ICbCmax = 230A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmMC = 4000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđMC = 125kA > ixkN1 = 15,62 kA - Kiểm tra điều kiện cắt: IcắtđmMC = 50 kA > I"N1 = 6,14 kA + Kết luận: Máy cắt đã chọn đạt yêu cầu. 1b. Chọn dao cách ly phía 220kV. Từ số liệu đã cho tra bảng chọn dao cách ly PHE-2-220O-1000 có các thông số sau: Loại dao cách ly Uđm (kV) Iđm (A) Iođđ (kA) Inh (kA) tnh (s) Đơn giá 109đ PKHE-2-220O/1000 220 1000 80 15 10 + Kiểm tra dao cách ly. - Điện áp: UđmDCL = 220 kV = Umạng = 220kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmDCL = 1000 A > ICbCmax = 230A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmDCL = 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđDCL = 80kA > ixkN1 = 15,62 kA + Kết luận: Dao cách ly đã chọn đạt yêu cầu. 2a. Chọn máy cắt điện phía 110kV. Ta đã có: Umạng = 110kV. IcbCmax = 370A Từ số liệu đã cho tra bảng chọn máy cắt SF6 : 3AQ1 có các thông số sau: Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Umaxf50 (kV) Điện áp xung (kA) Icắtđm (kA) Iôđđ (kA) Đơn giá 109đ 3AQ1 123 4000 230 550 40 100 1,24 + Kiểm tra máy cắt: - Điện áp: UđmMC = 123 kV > Umạng = 110kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmMC = 4000 A > ICbTmax = 370A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmMC = 4000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđMC = 100kA > ixkN2 = 23,21 kA - Kiểm tra điều kiện cắt: IcắtđmMC = 40 kA > I"N2 = 9,12 kA + Kết luận: Máy cắt đã chọn đạt yêu cầu. 2b. Chọn dao cách ly phía 110kV. Từ số liệu đã cho tra bảng chọn dao cách ly PHEH-2-110-1000 có các thông số sau: Loại dao cách ly Uđm (kV) Iđm (A) Iođđ (kA) Inh (kA) tnh (s) Đơn giá 109đ PHEH-2-110-1000 110 1000 80 31 3 + Kiểm tra dao cách ly. - Điện áp: UđmDCL = 110 kV = Umạng = 110kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmDCL = 1000 A > ICbCmax = 370A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmDCL = 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđDCL = 80kA > ixkN1 = 23,21 kA + Kết luận: Dao cách ly đã chọn đạt yêu cầu. 3. Chọn máy cắt điện phía 10,5kV cho mạch máy phát và máy biến áp tự ngẫu. Ta đã có: Umạng = 10,5kV. IcbCmax = 3970A Từ số liệu đã cho tra bảng chọn máy cắt không khí có các thông số sau: Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Điện áp xung (kA) Icắtđm (kA) Iôđđ (kA) Đơn giá 109đ 8FG10-12-12500 12 12500 75 80 225 0,6 + Kiểm tra máy cắt: - Điện áp: UđmMC = 12 kV > Umạng = 10,5kV. - Dòng điện làm việc định mức: IđmMC = 12500 A > ICbHmax = 3970A. - Kiểm tra ổn định nhiệt: Do IđmMC = 12500A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. - Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: IôđđMC = 225kA > ixkN'3 = 74,78 kA - Kiểm tra điều kiện cắt: IcắtđmMC = 80 kA > I"N'3 = 29,38 kA + Kết luận: Máy cắt đã chọn đạt yêu cầu. 4.2. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối. A. Phương án I. Dựa vào phụ tải của nhà máy điện và cách bố trí các máy phát điện ta dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp có máy cắt liên lạc giữa hai thanh góp cho phía điện áp cao 220kV và phía điện áp trung 110kV. Đối với phía dao cách ly máy phát ta sử dụng sơ đồ 1 hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt và kháng điện. Sơ đồ được bố trí như hình vẽ sau: 110 kV 220 kV ~ ~ B1 ~ B2 ~ B3 B4 HT PTải 220kV F1 F2 F3 F4 B. Phương án II. Dựa vào phụ tải của nhà máy điện và cách bố trí các máy phát điện ta dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp bên phía điện áp cao 220kV và bên phía điện áp trung ta cũng sử dụng sơ đồ hệ thống hai thanh góp. Đối với phía điện áp máy phát ta sử dụng sơ đồ 1 hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt và kháng điện. Sơ đồ được bố trí như hình vẽ sau: 110 kV ~ B2 ~ B3 ~ B4 HT PTải 220kV F1 F2 F3 ~ F4 B1 4.3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu. 4.3.a. Xác định chi phí tính toán của phương án I. 1. Tính vốn đầu tư của phương án I. Ta tính theo công thức: V1 = V1B + V1TBPP V1B là vốn đầu tư về máy biến áp của phương án I được xác định theo biểu thức: V1B = ồ (VB - KB) Trong đó: VB: Là giá tiền mua máy biến áp. KB: Là hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp. Tra bảng ta được KB của máy biến áp tự ngẫu cấp điện áp 220kV là 1,3 của máy biến áp 2 cuộn dây ở cấp điện áp 110kV là 1,5. Như vậy ta tính được vốn đầu tư về máy biến áp của phương án I là: V1B = 2 (V220kVTN . K220kVTN) + 2 (V110kVTN . K110kVTN) = 2 (8 . 109 . 1,3) + 2 . (2,56 . 109 . 1,5) = 28,48 . 109 đ. V1BPP: là vốn đầu tư về thiết bị phân phối của phương án I được tính như sau: V1BPP = n1 . V1BPP1 + n2 . V1BPP2 + n3 . V1BPP3 n1, n2, n3 là số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U1 = 220kV; U2 = 110kV ; U3 = 10,5kV trong sơ đồ đã chọn (ở đây ta có n1 = 6; n2 = 8; n3 = 2). - VTBPP1, VTBPP2, VTBPP3 là giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp U1, U2, U3 bao gồm cả tiền mua, chuyên chở và xây lắp. ở đây ta có: VTBPP1 = VMC = 2,86 . 109 VTBPP2 = VMC = 1,24 . 109 VTBPP3 = 0,6 . 109 Thay số vào ta tính được vốn đầu tư về thiết bị phân phối của phương án I là: VTBPP1 = 6 . 2,86 . 109 + 8 . 1,24 . 109 + 2 . 0,6 . 109 = 28,28 . 109đ Tổng số vốn đầu tư của phương án I là: V1 = V1B + V1TBPP = 28,48 . 109 + 28,28 . 109 = 56,76 . 109đ 2. Tính phí tổn vận hành hàng năm của phương án I. Ta tính theo công thức. P1 = PK1 + Pt1 Trong đó: Pt1: Là tiền phí tổn do tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp của phương án I. Pt1 = b . DA1 = 500 . 8277,92 . 103 = 4,14 . 109đ. b: Là giá 1kWh điện năng tổn thất (500đ/kWh). PK1 = = 6,811 . 109đ PK1 : Là tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư. a: Là hệ số định mức khấu hao và chi phí vận hành (tra được a = 12%). Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án I là: P1 = PK1 + Pt1 = 6,811 . 109 + 4,14 . 109 = 10,95 . 109đ 4.3.b. Xác định chi phí tính toán của phương án II. 1. Tính vốn đầu tư của phương án II. Ta tính theo công thức: V2 = V2B + V2TBPP V2B là vốn đầu tư về máy biến áp của phương án II được xác định theo biểu thức: V2B = ồ (VB - KB) Trong đó: VB: Là giá tiền mua máy biến áp. KB: Là hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp. Tra bảng ta được KB của máy biến áp tự ngẫu cấp điện áp 220kV là 1,3 của máy biến áp 2 cuộn dây ở cấp điện áp 220kV là 1,4 và của cấp 110kV là 1,5. Như vậy ta tính được vốn đầu tư về máy biến áp của phương án II là: V2B = 2 (V220kVTN . K220kVTN) + (V220kV . K220kV) +(V110kV . K110kV) = 2 (8 . 109 . 1,3) + (3,6 . 109 . 1,4) + (2,56 . 109 . 1,5) = 29,68 . 109 đ. V2BPP: là vốn đầu tư về thiết bị phân phối của phương án II được tính như sau: V2BPP = n1 . V1BPP1 + n2 . V1BPP2 + n3 . V1BPP3 n1, n2, n3 là số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U1 = 220kV; U2 = 110kV ; U3 = 10,5kV trong sơ đồ đã chọn (ở đây ta có n1 = 7; n2 = 7; n3 = 2). - VTBPP1, VTBPP2, VTBPP3 là giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp U1, U2, U3 bao gồm cả tiền mua, chuyên chở và xây lắp. ở đây ta có: VTBPP1 = VMC = 2,86 . 109 VTBPP2 = VMC = 1,24 . 109 VTBPP3 = 0,6 . 109đ Thay số vào ta tính được: V2TBPP = 6 . 2,86 . 109 + 7 . 1,24 . 109 + 2 . 0,6 . 109 = 29,9 . 109đ Tổng số vốn đầu tư của phương án II là: V2 = V2B + V2TBPP = 29,68 . 109 + 29,9 . 109 = 59,58 . 109đ 2. Tính phí tổn vận hành hàng năm của phương án II. Ta tính theo công thức. P2 = PK2 + Pt2 Trong đó: Pt2: Là tiền phí tổn do tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp của phương án II. Pt2 = b . DA2 = 500 . 7912,58 . 103 = 3,95 . 109đ. b: Là giá 1kWh điện năng tổn thất (500đ/kWh). PK2 = = 7,15 . 109đ PK2 : Là tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư. a: Là hệ số định mức khấu hao và chi phí vận hành (tra được a = 12%). Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án II là: P2 = PK2 + Pt2 = 7,15 . 109 + 3,95 . 109 = 11,1 . 109đ 4.3.c. So sánh kinh tế các phương án. Từ những kết quả đã tính toán của hai phương án trên ta thấy: V1 = 56,76 . 109đ < V2 = 59,58 . 109 đ P1 = 10,95 . 109đ < P2 = 11,1 . 109 đ Qua so sánh ta thấy phương án I là phương án có hiệu quả kinh tế cao hơn. Kết luận: Xét về mặt kỹ thuật đảm bảo thì hai phương án là gần như nhau nhưng xét theo điều kiện kinh tế thì phương án I hợp lý hơn so với phương án II. Vì vậy, ta chọn phương án I là phương án thiết kế cho nhà máy điện. CHương V: Lựa chọn dây dẫn và khí cụ điện Trong các chương trước ta đã tiến hành tính toán lựa chọn ra được phương án nói dây chính cho nhà máy. Trong chương này ta sẽ tính toán cụ thể chọn lựa các khí cụ điện chính cho nhà máy cũng như chọn các thanh dẫn, thanh góp ở các cấp điện áp. Các khí cụ điện chính phải chọn là máy cắt, dao cách ly, biến áp điện, chống sét và các thanh góp, các dây dẫn nối các thiết bị chính với nhau (như máy biến áp, máy phát, thanh góp). 5.1. Chọn thanh cứng đầu cực máy phát điện. 1. Chọn tiết diện. Thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài, theo đó dòng điện cho phép của thanh góp đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ phải lớn hơn dòng điện cưỡng bức của thanh góp. Icp . Khc ³ ICb hay Icp ³ Trong đó: Icp : Là dòng điện cho phép làm việc lâu dài của thanh góp. ICb: Là dòng điện cưỡng bức của thanh góp. Khc: Là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường làm việc. Trong đó: qcp là nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh góp (với thanh góp bằng đồng qcp = 700C). qđm là nhiệt độ môi trường làm việc tiêu chuẩn theo nhà sản xuất (thường qđm = 250C). q'0 là nhiệt độ môi trường làm việc thực tế (thường q'0 = 420C). Ta chọn thanh dẫn là thanh dẫn hình máng bằng đồng có nhiệt độ môi trường của nhà sản xuất là 250C. Vì vậy, hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ được tính như sau: = 0,789 Dòng điện cưỡng bức của thanh dẫn được tính bằng dòng điện cưỡng bức chạy qua mạch máy phát đã tính ở chương trước. ICb = 3,97kA. Khi đó điều kiện chọn thanh dẫn là: Icp ³ = 5,03 kA Dùng thanh dẫn có dòng điện cho phép là 7kA có các thông số sau: Kích thước (mm) Tiết diện một cực mm2 Mô men trở kháng cm3 Mô men quán tính cm4 Dòng điện cho phép cả hai thanh A h b c r Một thanh Ha