Đề tài Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

B2 ~ B3 ~ ~ 110kV ~ B1 F1 F2 F3 F4 220KV v B4 Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu B2 thì MBA tự ngẫu B3 phải tại một lượng công suất là : S = STmax – SB4 = 118,75 – 58,2,5 = 60,55 (MVA) Công suất thực tế : SB3 = a.SđmB = 0,5 . 125 = 62,5 (MVA) Mà MBA cho phép quá tải với hệ số Kqtsc = 1,4 (hệ số quá tải cho phép) Kqtsc = = = 0,97< 1,4 Vậy máy biến áp thoả mãn điều kiện kiểm tra. - Xét phân bố công suất khi B2 bị sự cố : * Công suất truyền tải quả cuộn hạ áp của MBA tự ngẫu B3 : SH B3 = SđmF – ( Stdmax – SUF) = 63,38(MVA) * Công suất truyền tải qua cuộn trung áp của MBA tự ngẫu B3 : ST B3 = STmax – SB4 = 118,75 – 58,2 = 60,55 (MVA) * Công suất truyền tải qua cuộn cao áp của MBA tự ngẫu B3 là: SC B3 = SH B3 – ST B3 = 63,38 – 60,55 = 2,83 (MVA) Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên hệ thống là: SB1 + SC B3 = 58,2 + 2,83 = 61,03(MVA) So với bình thường lượng công suất phát vào hệ thống còn thiếu: Sthiếu = 67,65 – 61,03 = 6,62 (MVA) Sthiếu = 6,62 (MVA) < Sdt =420 MVA thoả mãn điều kiện. Kết luận : Các máy biến áp đã chọn trong phương án II hoàn toàn hợp lý đảm bảo kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có máy biến áp nào làm việc trong tình trạng quá tải. IV. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp cho phương án II. 1. Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1 Theo công thức: t Trong đó: - DP0, DPN: tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch trong MBA. - Smax: phụ tải lớn nhất qua MBA. - T : Số giờ trong một năm. - t : thời gian tổn thất công suất lớn nhất (trong trường hợp này t = T) DP0 = 67 kW DPN = 300 kW Ta có: DAB1 = 67 . 8760 + 300 . .8760 = 2829,72.103 (kWh) 2. Tổn thất điện năng trong MBA B4 Tương tự như cách tính tổn thất điện năng trong máy biến ap B1 ta có : DP0 = 59 kW DPN = 245 kW 3. Tổn thất điện năng trong 2 MBA tự ngẫu B2 và B3 là: Tương tự như cách tính tổn thất điện năng trong phương án I ta có : DATN = 1044,25 . 103(kWh) Như vậy tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp của phương án II là: DA2 = 2.DATN +DAB1 + DAB4 DA2 = 2 . 1044,25.103 + 2829,72.103 + 2377,9.103 =7296,12.103(kWh) V. Tính dòng cưỡng bức cho phương án 2 1. Cấp điện 220 kV a. Mạch đường dây Dòng cưỡng bức được xét khi phụ tải hệ thống cực đại. Icb = = 0,28 (kA) Icb = 0.28 (kA) b. Mạch máy biến áp tự ngẫu Dòng cưỡng bức ở mạch này là dòng điện khi bị sự cố một máy phát MBA tự ngẫu được xác định như sau: Icb = == 0,13(kA) c.Mạch máy biến áp B1 MBA B1 nối bộ với máy phát điện nên dòng điện cưỡng bức được xác định theo quá tải cuộn dây phần tĩnh máy phát điện. Icb = 1,05.IđmF = 1,05. = 0,164 (kA) Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 kV là: 0,28 (kA) . 2. Cấp điện áp 110kV a. Mạch đường dây kép Phụ tải trung áp gồm 1 đường dây kép và 4 đường dây đơn STmax=118,75 (MVA) công suất các mạch như nhau nên ta có công suất đường dây kép là: 2.= 39,58 (MVA). Dòng điện cưỡng bức là dòng điện làm việc khi sự cố một mạch của lộ kép. Icb = = 0,21 (kA) b. Mạch máy biến áp B4 MBA B4 nối bộ với máy phát điện nên dòng điện cưỡng bức được xác định theo quá tải cuộn dây phần tĩnh máy phát điện. Icb = 1,05.Iđm = 1,05. = 0,344 (kA) c. Mạch trung áp máy biến áp tự ngẫu Là dòng điện làm việc khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu Icb == = 0,01(kA) Vậy dòng điện cưỡng bức của cấp 110kV là : Icb110kV = 0,344 (kA) 3. Cấp điện áp 10,5 kV Máy phát điện được phép quá tải 5% Icb = 1,05.Iđm = 1,05. = 1,05. = 3,6 (kA) Vậy dòng cưỡng bức của cấp 10,5kV là 3,6(kA) Bảng tổng hợp dòng điện cưỡng bức phương án II : U(kV) 220 110 10,5 Icb(kA) 0,28 0,344 3,6 Bảng tổng hợp tổn thất điện năng : Phương án I II Tổn thất điện năng (KWh) 6844,27.103 7296,12.103 Chương III Tính toán kinh tế - 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 chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. A. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối. I. Phương án I. 1. Chọn máy cắt điện. Với mỗi cấp điện áp ta chỉ chọn một loại máy. Máy cắt được chọn theo điều kiện sau: - Điện áp: UđmMC ³ Uđm lưới - Dòng điện: IđmMC ³ Icb - Điều kiện cắt. Icđm ³ I”N - Điều kiện ổn định động. IlđđMC ³ Ixk - Điều kiện ổn định nhiệt. I2nhđm.tnhđm ³ BN (Với BN là xung lượng nhiệt) Đối với máy cắt có Iđm ³ 1000A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Dựa vào các điều kiện trên ta chọn được các loại máy cắt sau: Cấp điện áp (kV) Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Giá tiền (103USD) Uđm (kV) Ilvcb (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Ilđđ (kA) Icắtđm (kA) 220 220 0,28 3AQ1 245 4 100 40 80 110 110 0,344 3AQ1-FG 123 3,15 80 31,5 40 10,5 10,5 3,6 8BK41 12 12,5 225 80 30 Máy cắt cấp điện áp 10,5 kV ta đã chọn là máy cắt hợp bộ. 2. Chọn dao cách ly. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện giống như chọn máy cắt, nhưng không chọn theo điều kiện cắt. Máy cắt ở cấp điện áp 10,5 kV đã chọn là máy cắt hợp bộ nên ta chỉ chọn cách ly cấp điện áp 220 kV và 110kV, dựa vào điều kiện trên ta chọn dao cách ly sau: Cấp điện áp (kV) Đại lượng tính toán Loại dao cách ly Đại lương định mức Giá tiền (103USD) Uđm (kV) Ilvcb (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Icắtđm (kA) 220 220 0,28 3DP2 245 3 50 10 110 110 0,344 3DP2 123 3 10 5 3. Chọn sơ đồ thanh góp. Việc lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy là một khâu rất quan trọng nó phải thoả mãn các yêu cầu sau : - Đảm bảo tính liên tục cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải. - Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong việc vận hành và sử lý sự cố. - An toàn trong những lúc vận hành và sửa chữa. - Hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo về kỹ thuật. Trong thực tế khi lựa chọn khó đảm bảo được các yêu cầu trên. Do đó khi có mâu thuẫn ta cần phải đánh giá một cách toàn diện trên quan điểm lợi ích lâu dài và lợi ích chung của toàn nhà máy. - Phía 220KV ta dùng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp được liên lạc bằng máy cắt liên lạc. - Phía 110KV dùng như phía 220KV. II. Phương án II. Theo tính toán ở trên ta có ILVcb của 2 phương án ở các cấp điện áp là như nhau cho nên việc chọn máy cắt, dao cách ly và sơ đồ thanh góp cho phương án II cũng giống phương án I * Sơ đồ nối điện của phương án I 220kV 110kV B1 B2 B3 B4 F1 F2 F3 F4 * Sơ đồ nối điện phương án II : 220KV 110KV B1 B2 B3 B4 F1 F2 F3 F4 B. Tính toán kinh tế - xác định phương án tối ưu. Để so sánh chỉ tiêu kinh tế của các phương án ta cần tính vốn đầu tư thiết bị và phí tổn vận hành hàng năm của mỗi phương án. Khi tính toán vốn đầu tư của mối phương án một cách gần đúng, có thể tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối (bao gồm tiền mua, vận chuyển và xây lắp). Tiền chi phí để xây dựng các thiết bị phân phối dựa vào số mạch của các thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng. * Vốn đầu tư của mỗi phương án được xác định theo. V = VB + VTBPP Trong đó: - VB: Vốn đầu tư máy biến áp, được tính như sau: VB = ồVBi.kBi + VBi: Tiền mua biến áp thứ i. + kBi: hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp. Hệ số này phụ thuộc vào điện áp của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp. (Trên bảng 4 - 1 tài liệu thiết kế nhà máy điện). - VTBPP: Vốn đầu tư thiết bị phân phối, được tính như sau: TTBPP = ồni.VTBPPi.kTBPPi Với: +ni: Số thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp i. + VTBPPi: ứng với số tiền mua thiết bị phân phối thứ i. + kTBPPi: Hệ số ứng với tiền chuyên chở và xây lắp. Lấy kTBPPi = 1,1. * Phí tổn vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định như sau: P = Pk + PP + Pt Trong đó: + Pk: Tiền khấu hao hàng năm về tiền vốn đầu tư và sửa chữa. Với: Pk = Với V: Vốn đầu tư của phương án. a: Định mức khấu hao phần trăm (tra bảng). - 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 về các phương án. - Pti = b.DA : Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra Trong đó: b: Giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện (b =0,045 USD/kWh). DA: Tổn thất điện năng trong thiết bị. I. Tính toán kinh tế cho phương án I. 1. Tính vốn đầu tư cho phương án I. V = VB + VTBPP a. Vốn đầu tư máy biến áp. Căn cứ vào loại máy biến áp của phương án I, ta có: - 2 MBA tự ngẫu công suất 125 MVA, Uc = 220kV: giá 650.103(USD), có kB = 1,4. - 2 máy biến áp 2 cuộn dây có công suất 63 MVA: Uc = 110kV đơn giá 450.103(USD), có kB = 1,5. - Vậy : VB = 2.650.103.1,4 + 2.450.103.1,5 = 3170.103 (USD) b. Vốn đầu tư thiết bị phân phối. Theo sơ đồ nối điện của phương án I. + Bên phía 220kV có 3 máy cắt giá mỗi máy cắt 80.103 (USD). + Bên phía 110kV có 5 máy cắt giá mỗi máy cắt 40.103 (USD) Bên phía 10,5kV có 2 máy cắt giá mỗi máy cắt 30.103 (USD). Vậy VITBPP = 3.80.103 + 5.40.103 + 2.30.103 = 500.103 (USD). Vậy vốn đầu tư của phương án I là : V = VB + VTBPP = (3170 + 500).103 = 3670.103 (USD) 2. Tính toán phí tổn vận hành hàng năm cho phương án I. P = Pk +Pp + Pt - Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn.(a = 8,4%) 8,4.3670.103 100 Pk = = = 308,28.103 (USD) ; - Chi phí phục vụ thiết bị: Ta bỏ qua chi phí này: (PP = 0) - Chi phí tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp Pt = b.DA Pt = 0,045 . 6844,27 . 103 = 307,99.103 (USD). Phí tổn vận hành hàng năm của phương án I là: P = Pk + Pt = (308,28 + 307,99).103 = 616,27.103 (USD) * Vậy tính toán kinh tế cho phương án I ta được: V = 3670.103 USD. P = 616,27.103 USD. II. Tính toán kinh tế cho phương án II. 1. Tính vốn đầu tư cho phương án II. V = VB + VTBPP a. Vốn đầu tư máy biến áp. VB = ồVBi.kBi Căn cứ vào loại máy biến áp của phương án II, ta có: - 2 MBA tự ngẫu công suất 125 MVA, Uc = 220kV: giá 650.103(USD), có kB = 1,4. - 1 máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây có công suất 63 MVA: Uc = 220kV đơn giá 650.103(USD), có kB = 1,4. - 1 máy biến áp 3 pha 2 dây quấn công suất 63 MVA: Uc = 110kV đơn giá 450.103(USD), có kB = 1,5. - Vậy : VB = 2.650.103.1,4 + 1.650.103.1,4 +1.450.103.1,5 = 3405.103 (USD) b. Vốn đầu tư thiết bị phân phối. Theo sơ đồ nối điện của phương án II thì : + Bên phía 220kV có 4 máy cắt giá mỗi máy cắt 80.103 (USD) + Bên phía 110kV có 4 máy cắt giá mỗi máy cắt 40.103 (USD) + Bên phía 10,5kV có 2 máy cắt giá mỗi máy cắt 30.103 (USD) Vậy : VTBPP = (4.80 + 4.40 + 30.2).103 = 540.103 (USD) Tổng vốn đầu tư cho phương án II là: VII = VB +VTBPP VII = (3405 + 540).103 = 3945.103 (USD) 2. Tính toán phí tổn vận hành hàng năm cho phương án II. P = Pk +Pp + Pt 8,4. 3945.103 100 - Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn (a = 8,4%) Pk = = = 331,38.103 (USD) ; - Chi phí phục vụ thiết bị: Ta bỏ qua chi phí này: (PP = 0) - Chi phí tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp Pt = b.DA Pt = 0,045 . 7296,12 . 103 = 328,33 . 103 (USD). Phí tổn vận hành hàng năm của phương án II là: P = Pk + Pt = (331,38 + 328,33).103 = 659,71.103 (USD) * Vậy tính toán kinh tế cho phương án II ta được: V = 3945.103 USD. P = 659,71.103 USD. III. Xác định phương án tối ưu. Từ kết quả tính toán ở trên ta có bảng số liệu so sánh về mặt kinh tế giữa 2 phương án. Phương án Vốn đầu tư 103 (USD) Phí tổn vận hành 103 (USD) I 3670 616,27 II 3945 659,71 Để xác định được phương án hợp lý nhất trong các phương án đề ra ta phân tích tổng hợp cả về mặt kinh tế và mặt kỹ thuật: - Về mặt kỹ thuật ta thấy cả 2 phương án đều đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện, mức độ an toàn cho người và thiết bị, các yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế. - Về mặt kinh tế: Căn cứ vào bảng số liệu ta có: VI < VII PI < PII Vậy phương án I là phương án tối ưu - ta chọn làm phương án thiết kế.  Chương IV Tính toán dòng điện ngắn mạch * Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy theo điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi xảy ra ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng ngắn mạch ba pha nó được tính toán gần đúng theo phương án đường cong tính toán. A - Chọn các đại lượng cơ bản: - Công suất cơ bản : Scb = 100 MVA - Điện áp cơ bản : Ucb = Utb. - Điện áp cơ bản phía cao áp: Ucb = Utb = 230kV - Điện áp cơ bản phía trung áp: Ucb = Utb = 115kV - Điện áp cơ bản phía hạ áp: Ucb3 = Utb = 10,5kV * Các điểm thực hiện tính ngắn mạch N1: chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 220 kV N2: chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 110 kV N3, N4, N5: chọn khí cụ điện cho mạch 10,5 kV B. Tính toán ngắn mạch cho phương án tối ưu I. Chọn điểm ngắn mạch. 1. Điểm N1: Nguồn cung cấp là hệ thống và toàn bộ 4 tổ máy phát điện 2. Điểm N2 : Nguồn cung cấp là hệ thống và toàn bộ 4 tổ máy phát điện. 3. Điểm N3 : Nguồn cung cấp là hệ thống và các máy phát F2, F3, F4 còn máy phát F1 nghỉ làm việc. 4. Điểm N4 : Nguồn cung cấp là máy phát F1 5. Điểm N5 : Nguồn cung cấp là hệ thống và toàn bộ 4 tổ máy phát điện * Sơ đồ nối điện và điểm ngắn mạch : HT N1 220kV 110kV N2 B1 B2 B3 B4 N3 N5 N4 F1 F2 F3 F4 * Sơ đồ thay thế . XHT II - Tính điện kháng các phần tử : 100 2800 Scb SHT - Điện kháng của hệ thống là: XHT = X*HT . = 0,7. = 0,025 100 2302 1 2 Scb U2tb 1 2 Xd = Xo. l . = . 0,4. 78. = 0,03 - Điện kháng của máy phát điện là: x1 = x2 = x3 = x4 = - Điện kháng của máy biến áp 2 cuộn dõy - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 là: III. Tính các dòng ngắn mạch: 1. Điểm ngắn mạch N1: Sơ đồ thay thế: Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT + Xd = 0,025 + 0,03 = 0,06 X2 = = = 0,046 X3 = ( XH + XF ) = (0,156 + 0,216) = 0,186 X4 = ( XB + XF ) = (0,17 + 0,216) = 0,193 Sơ đồ tính toán ngắn mạch tại điểm N1: Ghép các nguồn F1,3 và F3,4 ta được: 0,186 . 0,193 0,186 + 0,193 X3 . X4 X3 + X4 X5 = = = 0,095 X6 = X2 + X5 = 0,046+ 0,095 = 0,141 Ta có sơ đồ rút gọn: * Điện kháng tính toán của cấp hệ thống: 2800 100 XHT Xcb XttHT = X1 . = 0,06 . = 1,68 * Điện kháng tính toán của nhà máy : 250 100 SNM Scb XttNM = X6 . = 0,141 . = 0,353 Tra đường cong tính toán ta được: Với XttHT = 1,68 ị I”(0) = 0,6 ; I”(Ơ) = 0,64 Với XttNM = 0,353 ị I”(0) = 2,75 ; I”(Ơ) = 2,13 Đổi sang hệ đơn vị có tên ta có : Dòng ngắn mạch phía hệ thống : Dòng ngắn mạch phía nhà máy : Vậy dòng ngắn mạch tổng tại N1: = 4,217 + 1,726 = 5,943 kA. = 4,498 + 1,337 = 5,835 kA. Dòng xung kích: ixk(N1) = . kxk . = . 1,8 . 5,943 = 15,128 (kA) 2. Điểm ngắn mạch N2: Sơ đồ thay thế: Tương tự như tính toán tại điểm ngắn mạch N1 ta có : X1 = XHT + Xd = 0,25 + 0,03 = 0,06 X2 = .XC = .0,092 = 0,046 X3 = . ( XH + XF ) = . (0,156 + 0,216) = 0,186 X4 = .( XB + XF ) = . (0,17 + 0,216) = 0,193 Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N2: Ghép các nguồn F1,2 và F3,4 ta được: X5 = X1 + X2 = 0,06 + 0,046 = 0,106 X3 . X4 X3 + X4 0,186 . 0,193 0,186 + 0,193 X5 = = = 0,095 Ta có sơ đồ rút gọn: * Điện kháng tính toán của cấp hệ thống: 2800 100 SHT Scb XttHT = X1 . = 0,106 . = 2,968 * Điện kháng tính toán của nhà máy : 250 100 SNM SCB XttNM = X6 . = 0,095 . = 0,238 Tra đường cong tính toán ta được: Với XttHT = 2,968ị I”(0) = 0,33 ; I”(Ơ) = 0,355 Với XttNM = 0,238 ị I”(0) = 4,4 ; I”(Ơ) = 2,4 Đổi sang hệ đơn vị có tên ta có : Dòng ngắn mạch phía hệ thống : Dòng ngắn mạch phía nhà máy : Vậy dòng ngắn mạch tổng tại N2: = 4,64 + 5,52 = 10,16 (kA). = 4,99 + 3,01 = 8 (kA). Dòng xung kích: ixk(N2) = . kxk . = . 1,8 . 10,16= 25,86(kA) 3. Dòng ngắn mạch tại N3: Tính dòng ngắn mạch tại N3 nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát. Nguồn cung cấp là hệ thống và các máy phát của nhà máy thiết kế trừ máy phát F1. Sơ đồ thay thế: Các điện kháng được tính toán như sau: X1 = XHT + Xd = 0,06 ; X2 = = 0,046 X3 =XH =0,156 ; X4=(XH + XF )=(0,156 + 0,216) = 0,372 XB + XF 2 X5 = = 0,193 Sơ đồ tính toán điểm nhắn mạch N3: Ta có: X6 = X1 + X2 = 0,06 + 0,046 = 0,106. Ghép F2 với F3, F4 X4 . X5 X4 + X5 0,372 . 0,193 0,372 + 0,193 X7 = = = 0,127 Biến đổi Uđ D bỏ qua X3.X6 X7 Nhánh cân bằng ta có X8 = X3 + X6 + 0,156 . 0,106 0,127 X8 = 0,156 + 0,106 + = 0,392 X3.X7 X6 X9 = X3 + X7 + 0,156 . 0,127 0,106 X9 = 0,156 + 0,127 + = 0,47 Ta có sơ đồ đơn giản: * Điện kháng tính toán của cấp hệ thống: 2800 100 XHT Xcb XttHT = X5 . = 0,106 = 10,98 > 3 Nên dòng ngắn mạch của hệ thống cung cấp là: * Điện kháng tính toán của nhà máy: 3 . 62,5 100 SNM Scb XttNM = X9 . = 0,47. = 0,881 Tra đường cong tính toán ta được: = 1,15 ; = 1,25 Dòng ngắn mạch phía nhà máy : Vậy dòng ngắn mạch tổng tại N3: = 14,022 + 11,856 = 25,88 (kA). = 14,022 + 12,887 = 26,91(kA). Dòng xung kích: ixk(N3) = . kxk . = . 1,8 . 26,91 = 68,5(kA) 4.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4’: Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F1: Điện kháng tính toán của nhà máy là: 62,5 100 SNM Scb XttNM = XF . = 0,216 = 0,135 Tra đường cong tính toán ta được: = 7 ; = 2,7 Dòng ngắn mạch phía nhà máy : Dòng xung kích: ixk(N4) = . kxk . = . 1,8 . 24,056 = 61,24(kA) 5. Tính dòng nhắn mạch N5: 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. I”N5(0) = I”N3(0) + I”N4(0) = 25,88 + 24,056 = 49,94kA. I”N5(Ơ) = I”N3(Ơ) + I”N4(Ơ) = 26,91 + 9,279 = 36,19 kA. Dòng xung kích tại điểm N5 : ixk(N5) = . kxk . I”N5(0) = . 1,8 . 49,94 = 127,126 kA. Bảng tổng hợp tính dòng ngắn mạch Dòng điện Điểm ngắn mạch I”(0) (kA) I”() (kA) ixk (kA) N1 5,943 5,835 15,128 N2 10,16 8,0 25,86 N3 25,88 26,91 68,5 N4’ 24,056 9,28 61,24 N5 49,94 36,19 127,126 Chương V: Lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn Những thiết bị chính trong nhà máy điện như : máy phát, máy biến áp, máy bù đồng bộ, cùng các khí cụ điện như : máy cắt, 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 dòng điện lớn hơn 3000A thì dùng thanh hình máng (để giảm hiệu ứng mặt ngoài, hiệu ứng gần đồng thới tăng khả năng làm mát). 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 khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sao cho thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đồng thời đạt hiệu quả kinh tế hợp lý nhất. I. Chọn máy cắt (MC) và dao cách ly (DCL) * Chọn máy cắt : Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để đóng, cắt dòng điện phụ tải và đóng cắt mạch. Đó là thiết bị đóng cắt làm việc tin cậy, song giá thành cao nên chỉ dùng ở nơi quan trọng. Máy cắt điện chọn theo các điều kiện sau: + Điện áp: UđmMC ³ UđmMạng + Dòng điện: IđmMC ³ Icb + Điều kiện cắt: Icđm ³ I” + Điều kiện ổn định động: ilđd ³ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt: . tnh ³ BN. Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở các phần trước ta chọn được các máy cắt có thông số sau: Loại Tên mạng điện Uđm (kV) Iđm (kA) Icđm (kA) ilđd (kA) 3AQ1 Cao 245 4 40 100 3AQ1-FG Trung 123 3,15 31,5 80 8BK41 Hạ 12 12,5 80 225 * Chọn Dao cách ly: Nhiệm vụ chủ yếu của DCL là tạo ra khoảng hở cách điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang điện và bộ phận cách điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho việc sửa chữa thiết bị. DCL được chọn theo các điều kiện giống như chọn máy cắt, nhưng không chọn theo điều kiện cắt. Dựa vào bảng kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ta chọn DCL cho các cấp điện áp như sau : Tên mạch điện Thông số tính toán Loại DCL Thông số định mức Uđm (kV) Icb (kA) I” (kA) ixk (kA) Uđm (kV) Iđm (A) ilđd (kA) Cao 220 0,28 5,94 15,128 RpH Д - 220p/600 220 600 60 Trung 110 0,344 10,16 25,86 RpH Д - 110/1000 110 1000 80 Hạ 10,5 3,6 49,94 127,26 PBK-20/5000 20 5000 200 Máy cắt và dao cách ly vừa chọn có dòng định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. II. Chọn thanh dẫn thanh góp : Thanh dẫn cứng thường làm bằng đồng, nhôm, nó được dùng để nối từ đầu cực máy phát điện đến các máy biến áp. Thanh dẫn mềm dùng làm thanh dẫn, thanh góp cho thiết bị thường đặt ngoài trời được nối từ máy biến áp lên thanh góp cao và trung áp với điện áp ³ 35kV nó có thể là dây vặn xoắn bằng đồng hay nhôm lõi thép. Thanh dẫn thanh góp của 3 pha thường được bố trí từ trên mặt phẳng nằm ngang, thẳng đứng hay trên các đỉnh D. 1. Chọn thanh dẫn cứng : a – Chọn tiết diện thanh dẫn : Chon tiết diện thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép : I’cp = Icp .Khd³ Ilvcb Ilvcb : Dòng làm việc cưỡng bức ở mạch máy phát 10,5kV. Ilvcb = 3,6 (kA) = 3600(A) I’cp : Dòng điện cho phép làm việc lâu dài của thanh dẫn đã được hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Khd : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh. Icp : Dòng làm việc cho phép ở thanh dẫn. Ta có: Khd = Ilvcb Khd 3600 0,88 Vậy ta chọn thanh dẫn đồng có dòng điện cho phép thoả mãn điều kiện Icp ³ = = 4090,9A Tra bảng III trang 285 TKNMĐ ta chọn được thanh dẫn đồng có tiết diện hình máng có các thông số sau: Kích thước (mm) Tiết diện một cực (mm) Mô men trở kháng (cm3) Mô men quán tính (cm4) Dòng điện cho phép cả 2 thanh (A) đồng Một thanh Hai thanh Wy0-y0 Một thanh Hai thanh Jg0-y0 h b c r Wx-x Wy-y Jx-x Jy-y 100 45 6 8 1010 27 5,9 58 135 18,5 290 4300 b – Kiểm tra ổn định nhiệt : Vì thanh dẫn được chọn có Icp = 4300A > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. c. Kiểm tra ổn định động: Ta lấy khoảng cách giữa các pha và khoảng cách giữa hai sứ liền nhau của một pha ứng với U = 10,5 kV là: a = 90 cm; l = 180 cm Khi đó lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn pha giữa, trên chiều dài khoảng vượt được tính theo công thức : Ftt = 1,76 . 10-8 . . ixk2 (kg) Trong đó ixk : Dòng xung kích của ngắn mạch 3 pha (A) l : Khoảng cách giữa 2 sứ liền nhao của 1 pha (cm) a : Khoảng cách giữa các pha (cm). Ftt = 1,76 . 10-8 . . 127,1262.106 = 568,87 kg. Mô men chống uốn tác dụng lên một nhịp thanh dẫn là: Ftt . l 10 568,87 . 180 10 M = = = 10239,66 (kg.cm) ứng suất dòng ngắn mạch giữa các pha: M 10239,66 d1 = = = 176,55 kg/cm2 WY0-Y0 58 * Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm: Lực tác dụng lên 1cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng pha gây ra: f2 = 0,51 . 10-8 .. Khd Trong đó : - Khd : Hệ số hình dáng (Khd = 1) do 2 thanh gắn chặt vào nhau. - h : Bề rộng của hình máng h = 10 cm. f2 = 0,51 . 10-2 . . 127,1262 = 8,24 kg/cm ứng suất trong dòng điện cùng pha gây ra: kg/cm2 Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là: dcp ³ d1 + d2 hay d2 Ê dcp - d1 đ l2 Ê Với thanh dẫn đồng dcp = 1400 kg/cm2. Vậy khoảng cách lớn nhất giữa miếng đệm và thanh dẫn đảm bảo ổn định động là: l2 = l2 < l = 180 cm. Do đó ta phải đặt thêm tấm đệm là : l 180 n = = = 1,76 L2 102,53 ị n = 2 để thanh dẫn đảm bảo ổn định động khi có sự cố ngắn mạch. - Khi có xét đến dao đông tần số riêng của dao đông dược xác định theo công thức : Trong đó : E là mô đun đàn hồi củavật liệu, Ecu = 1,1.106kg/cm2 jyo-yo là mô men quán tính. S là tiết diện thanh dẫn g là khối lượng riêng của vật liệu. l là chiều dài thanh dẫn ị Nằm ngoài khoảng 45 – 55Hz và 90 – 110Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động riêng. III. Chọn sứ đỡ thanh dẫn: Ta chọn loại sứ đặt trong nhà Oq - 10 - 2000 KBY3. Cấp điện áp: UđmS = 10kV. Lực phá hoại: Fph = 2000 kg. 100 2 Chiều cao: H = 235 mm. H’ = H + = 235 + = 285 mm. Ta có 285 235 H’ H F’tt = Ftt . = 568,87 . = 711,74 kg. 0,6 . Fph = 0,6 . 2000 = 1200 kg Vậyđiều kiện ổn định động của sứ Ftt’ = 711,74 < 0,6 . Fph = 1200kg do đó sứ đã chọn đảm bảo được yêu cầu. h IV. Chọn dây dẫn và thanh dẫn mềm: Dây dẫn được nối từ cuộn cao, cuộn trung máy biến áp liên lạc và cuộn cao máy biến áp 2 cuộn dây đến thanh góp 220kV và 110kV tương ứng. Thanh góp của các cấp điện áp cũng được chọn là thanh dẫn mềm, tiết diện dây dẫn mềm được chọn theo điều kiện nhiệt độ cho phép trong chế độ làm việc lâu dài. ở đây ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép lâu dài Vcp = 700C, ta coi nhiệt độ của môi trường xung quanh V0 = 350C Khi đó dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ : Icp’ = Khc . Icp Với Khc = Thanh dẫn mềm được chọn theo điều kiện : a – Theo dòng điện cho phép lúc làm việc cưỡng bức : I’cp = Khc. Icp ³ Ilvcb hay Icp ³ - Mạch điện 220kV: + Dòng cưỡng bức là: Icb = 0,28 kA ị Icp = - Mạch điện 110kV: + Dòng cưỡng bức là: Icb = 0,344 kA ị Icp = Tra bảng XII trang 292 - TKNMĐ ta có : + Phía 220 kV : Ta chọn dây dẫn AC- 400 có Icp = 835(A) > 318(A). + Phía 110kV : Ta chọn dây dẫn AC-150 có Icp = 445(A) > 391(A) Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng lâu dài. b - Kiểm tra ổn