Đề tài Thiết kế nhà máy điện có tổng công suất đặt là 400 MW

ột vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp. I Phương án I (Hình 2-1). Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 3-4 Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp T3. Công thức tính toán: Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h. Si: phụ tải của máy biến theo thời gian và được lấy theo đồ thị phụ tải hằng ngày. t: số ngày làm việc trong năm, t = 365 ngày. Ta có T3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125-/121/10,5 có : DP0 = 100 kW, DPN = 400 kW, Si = 101,5 MVA = hằng số. Suy ra : DAT3 = 100. 8760 + 400 . = 3490,7 MWh. 2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp T4. Tương tự như tính DAT3, T4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ -125-242/10,5 có: DP0 = 115 kW, DPN = 380 kW, Si = 101,5 MVA = hằng số . Suy ra : DAT4 = 115. 8760 + 380 . = 3491,4 MWh. 3.Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu. Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ta coi máy biến áp tự ngẫu như máy biến áp ba cuộn dây. Khi đó cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu tương ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ của máy biến áp ba dây cuốn. Tổn thất công suất trong các cuộn được tính như sau: Máy biến áp tự ngẫu loại : TДЦTHA-250 có DP0=105 kW và DPNC-T =520 kW , DPNC-H = 260 MW, DPNT-H = 260 MW Từ đó ta tính được : MW MW MW Từ các kết quả bảng 3-4 và công thức tính ở trên ta có công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu như sau : DAT1=DAT2= ở đây: SiC , SiT , SiH là phụ tải phía cao áp , trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti ghi trong bảng 3-4 đã tính ở trên . t = 365 ngày và T = 8760 h. DPN , DPo , STđm : là của một máy biến áp tự ngẫu. Viết gọn lại: SiC.ti = 59,42.6 + 61,12.6 + 69,82.6 + 35,82 .6 =80562,849 MVA2.h. SiT.ti = 19,82.6 + 38,52.6 + 29,42.6 + 19,82.6 = 18784,14 MVA2.h. SiH.ti =79,42.6+99,62.6 +99,22.6+55,62.6 = 174939,12 MVA2.h. Do đó: DAT1 = DAT2 = 2.0,12.8760+[0,26.80562,84+0,26.18784,4+0,78.174939,12] = 2105,7 MWh. Như vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án I là: DAS = DAT1+DAT2+DAT3+DAT4 = = 2.2015,7 + 3490,7 + 3491,4 = 11193,5 MWh. * Tính % tổn thất điện năng: Với AS :là tổng điện năng qua các máy biến áp cho phụ tải chính là lượng điện năng tiêu thụ ở trung áp và cao áp . Dựa vào đồ thị phụ tải đã tính ở bảng 1-6 ta tính AS như sau : = 365[( 116,93.4 +38,18.2+37,1.2+132,3.2 +174,09. 2 + 269,29. 2 +225,36.4+297,15.2+154,35.4).0,8+(146,25.4+225.2+225.2+225.2 + 180. 2 + 180. 2 + 225. 4 +157,5.2+ 157,5. 4).0,8] = 2447770,3 MWh. Vậy: II-Phương án II (hình 2-2). Tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp T3 và T4. Theo công thức như ở phương án I : DAT3 = DAT4= Máy biến áp T3 và T4 đã chọn là máy biến áp kiểu TДЦ-125-121/10,5 có thông số như ở bảng 3-2 do đó tổn thất điện năng của máy biến áp T3 và T4 ở phương án này bằng nhau và đúng bằng tổn thất trong máy biến áp T3 ở phương án I trên: DAT3 = DAT4 = 3490,7 MWh Tính tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp tự ngẫu T1 và T2. Tương tự ta phương án I, ta có: DAT1= DAT2= Viết gọn lại: S2iC.ti = 114,82.6 + 116,32.6 + 125,052.6 + 91,052.6 = 303794,01 MVA2h S2iT.ti = (- 26,5)2.6 + (- 7,75)2.6 + (- 17,1)2.6 + (- 26,5)2.6 = 10541,84 MVA2h S2iH.ti =88,32.6 + 108,552.6 + 107,952.6 + 64,552.6 = 212399,4 MVA2h. Suy ra: DAT1 = DAT2 = 2.0,12.8760+[0,26.303794,01+0,26.10541,84+0,78.212399,4] =2824,8 MWh. Từ các kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở trên ta có tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phương án II là : DAS = DAT1 + DAT2 + DAT3 + DAT4 =2DAT1 + 2DAT3 = =2.2824,8 + 2.3490,7 = 12631 MWh. * Tính % tổn thất điện năng : Như ở phương án I ta đã tính được AS = 2447770,3 MWh. Vậy DAS % của phương án II là: Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa hai phương án: Bảng 3-6: Tổn thất điện năng DAS(MWh) DAS% Phương án I 11193,5 0,51 Phương án II 12631 0,52 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, thanh dẫn của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch tính toán là dòng điện ngắn mạch ba pha. Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình của mạng. Chọn các lượng cơ bản: Công suất cơ bản: Scb =100 MVA; Các điện áp cơ bản: Ucb1 = 230kV; Ucb2 =115kV; Ucb3 =10,5kV 4-1. Tính các điện kháng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản. Điện kháng của hệ thống điện . Nhiệm vụ thiết kế đã cho điện kháng tương đối định mức của hệ thống thứ tự thuận của hệ thống là XHT1 = 0,5 và công suất định mức của hệ thống SHTđm =3000MVA. Do đó điện kháng của hệ thống qui đổi về lượng cơ bản là: XHT = XHT1. Điện kháng của nhà máy phát điện. Các máy phát điện đã cho là loại TBF-100-2 cực ẩn và có điện kháng siêu quá độ dọc trục là Xd’’ =0,183. Do đó điện kháng qui đổi về lượng cơ bản là : XG = X’’d. Điện kháng của đường dây 220kV. Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy được nối với hệ thống qua hai lộ đường dây có chiều dài 150km. Để đơn giản khi tính toán tính ngắn mạch ta bỏ qua điện dung của đường dây (trong tính toán chính xác phải kể đến), bỏ qua điện trở và giả thiết đường đây không có bù nối tiếp. Như vậy trên sơ đồ thay thế đường đây 220kV với thông số tập trung chỉ còn điện kháng. Trị số điện kháng này qui đổi về lượng cơ bản là: XD = X0 .l. Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây. Loại ΤДЦ - 125-242/10,5 : Đã cho UN% = 11, STđm = 125MVA XB4 = Loại ΤДЦ - 125-121/10,5 : Đã cho UN% = 10,5, STđm = 125MVA XB3 = Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu. Nhà chế tạo đã cho điện áp ngắn mặch giữa các phía điện áp của máy biến áp tự ngẫu. Từ đó ta có: UNC% = 0,5.( UNC-T + UNC-H - UNT-H ) = 0,5.( 11 + 32 - 20 ) = 11,5 UNT% = 0,5.( UNC-T + UNC-H - UNT-H ) = 0,5.( 11 + 20 - 32 ) = -0,5 ằ 0 UNH% = 0,5.( - UNC-T + UNC-H + UNT-H ) = 0,5.( -11 + 32 + 20 ) = 20,5 Từ đây tính được điện kháng qui đổi của máy biến áp tự ngẫu về lượng cơ bản: XC = = = 0,046 XT = 0 XH == = 0,082 4-2. Tính toán dòng điện ngắn mạch. Hệ thống đã cho có công suất tương đối lớn, do đó các tính toán ngắn mạch coi hệ thống như một nguồn đẳng trị. Hơn nữa trong tính toán, biến đổi sơ đồ không nhập hệ thống với các máy phát điện . I. Phương án I Sơ đồ nối điện (Hình 4-1). g1 t1 t2 g4 g3 t4 n1 n2 ht n3' n3 g2 n4 t3 Hình 4-1 Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy 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 ). Công suất cơ bản là: Scb = 100 MVA. Để chọn khí cụ điện cho mạch 220kV,ta chọn diểm ngắn mạch N1 với nguồn cung cấp là toàn bộ hệ thống và các máy phát điện. Đối với mạch 110kV,điểm ngắn mạch tính toán là N2 với nguồn cung cấp gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống.Tuy nhiên với mạch máy phát điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch là N3 và N’3. Điểm ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát(trừ máy phát G1) và hệ thống . Điểm ngắn mạch N’3 có nguồn cung cấp chỉ có máy phát G1. So sánh trị số của dòng điện ngắn mạch tại hai điểm này và chọn khí cụ điện theo dòng điện có trị số lớn hơn. Để chọn thiết bị cho mach tự dùng ta có điểm ngắn mạch tính toán N4. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống điện. Dòng ngắn mạch tại N4 có thể xác định theo dòng ngắnmạch tại N3 và N’3 Sơ đồ thay thế (Hình 4-2) . XHT XD XB4 XG XG XG XH XC XC XH XB3 XG N2 N1 HT G4 G1 G2 G3 Hình 4-2 N3’ N3 N4 Tính toán ngắn mạch. Điểm ngắn mạch N1 Từ sơ đồ thay thế hình 4-2 ta có sơ đồ tính toán điểm nhắn mạch N1 như hình 4-3 Đặt các điện kháng như sau: X1 = XHT + XD = 0,057 + 0,057 = 0,114 X2 = X5 = XC = 0,046 X3 = X6 = XH = 0,082 X4 = X7 = X9 = X11= XG = 0,156 X8 = XB3 = 0,084 X10= XB4 = 0,088 X1 X10 X11 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 N1 HT G3 G2 G1 G4 Hình 4-3 Dùng các biến đổi nối tiếp và song song ta được sơ đồ hình 4-4 như sau : HT G4 G1,2 G3 X1 X12 X13 X14 X15 N1 Hình 4-4 Trong đó : X12 = X10 + X11 = 0,088 + 0,156 = 0,244 X13 = X14 = X15 = X8 + X9 = 0,084 + 0,156 = 0,24 Ghép song song G1,G2 với G3 rồi nối tiếp với X13 ta có sơ đồ như hình 4-5: X16 = Ht X1 X16 X12 N1 G4 G123 Hình 4-5 Hình 4-6 G1234 N1 Ht X1 X17 Tiếp tục ghép G1, G2, G3 với G4 ta có sơ đồ chỉ có hai nguồn cung cấp như hình 4-6 X17 = Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 là : Vì XttHT > 3 nên áp dụng công thức tính : I*" = I*Ơ = Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được : I" = IƠ = KA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N1 là : Với ồSGđm = 4SGđm = 4.117,5 = 470 MVA Tra đường cong tính toán ta được : I”* = 3,7 ; I*Ơ = 3,0 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có I" = KA IƠ = KA Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N1 là : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ: IN1" = 2,2 + 4,365 = 6,565 KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN1 = 2,2 + 3,539 = 5,739 KA - Dòng điện xung kích : ixkN1 = .kxk.I"N1 = .1,8.6,565= 16,72 KA .(lấy kxk = 1,8 ) Điểm ngắn mạch N2. Để tính toán điểm ngắn mạch tại N2 ta có thể lợi dụng kết quả tính toán, biến đổi sơ đồ ở một số bước của phương án I. Từ sơ đồ hình 4-4 ta có hình 4-7: HT HT X1 X1 X13 X16 X12 X12 X13 X14 X15 N2 N2 G4 G12 G4 G123 G3 Hình 4-7 Hình 4-8 Ghép song song nguồn G1,G2 với G3 được sơ đồ hình 4-8: X16 = Biến đổi sơ đồ sao X1 , X12 , X13 về sơ đồ tam giác X17 , X18 trong đó điện kháng cân bằng nối hệ thống với nguồn G4 bỏ qua (Hình 4-9): X17 = X1 + X13 + = 0,114 + 0,023 + = = 0,148 X18 = X12 + X13 + = 0,244 + 0,023 + = = 0,316 Ghép song song nguồn G1, G2, G3 với nguồn G4 được sơ đồ tối giản chỉ có hai nguồn cung cấp (Hình 4-10) : NM HT HT G123 G4 N2 N2 X17 X16 X17 X19 X18 Hình 4-9 Hình 4-10 Ta lại biến đổi từ sơ đồ hình 4-9 thành sơ đồ hình 4-10 ta có : X19 = Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N2 là : Vì XttHT > 3 nên áp dụng công thức tính : I*" = I*Ơ = Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được : I" = IƠ = KA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N2 là : Tra đường cong tính toán ta được : I”* = 3, 4 ; I*Ơ = 2,27 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có I" = KA IƠ = KA Trị số dòng điện ngắn mạch tại điểm N2 là : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ : IN2" = 3,39 + 8,02 = 11,41 KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN2 = 3,39 + 5,35 =8,74 KA - Dòng điện xung kích : ixkN2 = .kxk.IN2" = .1,8.11,41 = 29,05 KA Điểm ngắn mạch N3 Từ sơ đồ hình 4-2 , ta có sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N3 như hình 4-11 HT X1 X10 X11 X2 X3 X4 X5 X6 X8 X9 N3 Hình 4-11 G4 G1 G3 Lúc này nhà máy chỉ có 3 máy phát nên ồSGđm = 3SGđm = 3.117,5 = 352,5 MVA Để tính N3 ta sử dụng các giá trị điện kháng tương đối đã tính ở phần trên và dùng các biến đổi nối tiếp và song song ta có sơ đồ thay thế hình 4-12 HT G4 X1 X5 X14 G13 X13 X12 N3 Hình 4-12 Với : X12 = X10 + X11 = 0,088 + 0,156 = 0,244 X13 = X14 = Ghép song song nguồn G1,G3 với G4 và biến đổi sơ đồ tam giác X12 , X13 , X14 thành sơ đồ sao X15 , X16 , X17 (Hình 4-13) HT G234 X1 X15 X16 X6 N3 X17 Hình 4-13 X15 = = = 0,015 X16 = = = 0,007 X17 = = = 0,076 Ghép nối tiếp các điện kháng: X18 = X1 + X15 =0,114 + 0,015 = 0,129 X19 = X6 + X16 =0,007 +0,082 =0,089 Biến đổi sơ đồ sao X17 , X18 X19 thành sơ đồ tam giác X20 X21, trong đó nhánh cân bằng bỏ qua (Hình 4-14) X20 = X18 + X19 + = 0,129 + 0,089+ = 0,369 X21 = X17 + X19 + = 0,076 + 0,089+ = 0,217 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N3 là : Vì XttHT > 3 nên áp dụng công thức tính : I*" = I*Ơ = Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được : I" = IƠ = KA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N3 là : Tra đường cong tính toán ta được : I"* = 1,33 ; I*Ơ = 1,4 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có I" = KA IƠ = KA Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N3 là : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ: IN3" = 14,81 + 25,77 = 40,58 KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN3 = 14,81 + 27,14 = 41,95 KA - Dòng điện xung kích : ixkN3 = .kxk.IN3" = .1,8.40,58 = 103,3 KA d) Điểm ngắn mạch N3’ Điểm ngắn mạch N3’ chính là ngắn mạch đầu cực máy phát điện G2 nên nguồn cung cấp chỉ gồm có một máy phát G2 và có sơ đồ thay thế như hình 4-15 G2 X7 N3’ Hình 4-15 Điện kháng tính toán: Xtt = X7 = Xd" = 0,156 Tra đường cong tính toán ta được : I”* =6,8 ; I*Ơ = 2,7 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ: IN3’" = KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN3’ = KA - Dòng điện xung kích : ixkN3’ = .kxk.IN3’" = .1,9.43,93 = 118,04 KA (Ngắn mạch đầu cực lấy kxk =1,9) e) Điểm ngắn mạch N4 Từ sơ đồ thay thế hình 4-2 ta thấy : IN4 = IN3 + IN3' từ đó ta có : I"N4 = I"N3 + I"N3' = 40,58 + 43,93 = 84,51 KA IƠN4 = IƠN3 + IƠN3' = 41,95 + 17,44 = 59,39 KA Dòng điện xung kích : ixkN4 = ixkN3 + ixkN3’ =103,3 + 118,04 =221,34 kA Kết quả tính toán ngắn mạch của phương án : Bảng 4-1 Cấp điện áp ( kV ) Điểm ngắn mạch I" (KA) IƠ (KA) ixk (KA) 220 N1 6,565 5,739 16,72 110 N2 11,41 8,74 29,05 10,5 N3 40,58 41,95 103,3 N3' 43,93 17,44 118,04 N4 84,51 59,39 221,34 II.Phương án II. Sơ đồ nối điện (Hình 4-16) g1 t1 ht n4 n3 g3 g2 g4 t2 n3' n1 t4 t3 n2 Hình 4-16 Tương tự như phương án I, để chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV điểm tính toán ngắn mạch là N1 với nguồn cung cấp là hệ thống và toàn bộ các máy phát điện của nhà máy. Mạch 110 kV điểm tính toán ngắn mạch là N2 và nguồn cung cấp cũng là hệ thống cùng toàn bộ các máy phát điện. Đối với mạch tự dùng thì điểm tính toán ngắn mạch là N4 còn nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát và hệ thống. Đối với mạch máy phát điện cần phải so sánh dòng điện ngắn mạch tại N3 và N3' . Khi ngắn mạch tại N3 nguồn cung cấp là hệ thống và các máy phát G1,G3, G4. Khi ngắn mạch tại N3' nguồn cung cấp chỉ có máy phát G2 . Sơ đồ thay thế (Hình 4-17) . XHT XD XC XH XG XC XH XB4 XG N1 N2 N3’ N3 N4 G1 G2 G3 G4 HT Hình 4-17 XB3 XG XG Tính toán ngắn mạch Ngắn mạch điểm N1 Sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N1(Hình 4-18): X8 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X9 X11 N1 G1 G2 G3 G4 HT Hình 4-18 Từ sơ đồ hình 4-17 ta có sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N1 như hình 4-18 có các thông số như sau : X1 = XHT + XD= 0,114 X2 = X5 = XC = 0,046 X3 = X6 = XH = 0,082 X4 = X7 = X9 = X11 = XG = 0,156 X8 = X10= XB4 = 0,084 Bằng cách ghép nối tiếp và song song các điện kháng ta được hình 4-19: X12 = X1 N1 X13 X14 X12 G12 G34 Hình 4-19 HT X13 = X14 = Ghép song song G1,G2 với G3,G4 rồi nối tiếp với X2 ta có X15 = X16 = X13 + X15 = 0,023 + 0,06 = 0,83 Sơ đồ hình 4-20 là sơ đồ tối giản có hai đầu cung cấp điện cho N1 N1 X1 X16 HT NM Hình 4-20 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 là : Vì XttHT > 3 nên áp dụng công thức tính : I*" = I*Ơ = Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được : I" = IƠ = KA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N1 là : Tra đường cong tính toán ta được : I”* = 2,6 ; I*Ơ = 2,1 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có I" = KA IƠ = KA Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N1 là : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ: IN1" = 2,2 + 3,06 = 5,26 KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN1 = 2,2 + 2,48 = 4,68 KA - Dòng điện xung kích : ixkN1 = .kxk.IN1" = .1,8.5,26 = 13,39 KA Điểm ngắn mạch N2 Để tính toán điểm ngắn mạch N2 có thể lợi dụng kết quả khi tính toán ,biến đổi sơ đồ của điểm N1 ở trên. Từ hình 4-19 ta có: HT G34 X1 X13 X14 X12 N2 G12 Hình 4-21 N2 X15 X16 HT NM Hình 4-22 Cũng như đối với điểm N1 ta cũng ghép G1,G2 và G3,G4 ta có sơ đồ hình 4-21 X15 = X1 + X13 = 0,114 + 0,023 = 0,137 X16 = Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N2 là : XttHT > 3 nên áp dụng công thức tính : I*" = I*Ơ = Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được : I" = IƠ = KA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N2 là : Tra đường cong tính toán ta được : I”* = 4,4 ; I*Ơ = 2, 5 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có I" = KA IƠ = KA Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N2 là : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ: IN2" = 10,38 + 3,65 = 14,03 KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN2 = 5, 9 + 3,65 = 9,55 KA - Dòng điện xung kích : ixkN2 = .kxk.IN2" = .1,8.14,03 = 35,74 KA Điểm ngắn mạch N3 Ta đã biết điểm ngắn mạch N3 được cung cấp bởi hệ thống và nhà máy (trừ máy phát G2) .Tồng công suất của nhà máy cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là ồSGđm = 3SGđm Từ sơ đồ hình 4-17 ta có sơ đồ thay thế hình 4-22 X8 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X10 X9 X11 N3 G1 G3 G4 HT Hình 4-23 Biến đổi tương đương ta có sơ đồ hình 4-24 như sau : HT X1 X12 X14 X6 NM N3 Hình 4-24 Ta có: X12 = X13 = X14 = Ghép G1 với G3,G4 ta có sơ đồ hình 4-24. Ta có: X15 =X1 +X12 =0,114 + ,0,023 = 0,137 Biến đổi sơ đồ sao X6 , X14 , X15 thành sơ đồ tam giác X16 , X17 , trong đó nhánh cân bằng bỏ qua: X16 = X6 + X15 + = 0,082 + 0,137 + = 0,359 X17 = X6 + X14 + = 0,082 + 0,08 + = 0,21 HT NM X16 X17 Hình 4-25 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N3 là : Vì XttHT > 3 nên áp dụng công thức tính : I*” = I*Ơ = Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được : I” = IƠ = KA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N3 là : Tra đường cong tính toán ta được : I”* = 1,35 ; I*Ơ = 1,45 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có IƠ = KA I” = KA Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N3 là : Dòng ngắn mạch siêu quá độ: IN3” = 15,32 + 26,16 = 41,48 KA Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN3 = 15,32 + 28,1 = 43,42 KA Dòng điện xung kích : ixkN3 = .kxk.IN3” = .1,8.41,48 = 105,59 KA Điểm ngắn mạch N3’. Tính toán tương tự như ở phương án I ta có kết quả : Dòng ngắn mạch siêu quá độ : I" = 43,93 KA Dòng ngắn mạch duy trì : IƠ = 17,44 KA Dòng điện xung kích : ixk =118,04 KA Điểm ngắn mạch N4. Từ sơ đồ thay thế hình 4-16 ta thấy : IN4 = IN3 + IN3' Từ đó ta có : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I"N4 = I"N3 + I"N3' = 43,93+41,48 = 85,41KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN4 = IƠN3 + IƠN3' = 17,44+43,42=60,86 KA - Dòng điện xung kích : ixkN4 = ixkN3 + ixkN3’ = 105,59+118,04 = 223,63 kA Kết quả tính toán ngắn mạch của phương án :  Bảng 4-2 Cấp điện áp ( kV ) Điểm ngắn mạch I" (KA) IƠ (KA) ixk (KA) 220 N1 5,26 4,68 13,39 110 N2 14,03 9,55 35,74 10,5 N3 24,11 24,73 61,37 N3' 43,93 17,44 118,04 N4 85,41 60,86 223,63 Chương 5 : so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án - chọn phương án tối ưu 5.1.phương pháp đánh giá hiệu quả các phương án Một phương án về thiết bị điện được gọi là có hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất : Ci = Pi + ađm.Vi + Yi Ci : Hàm chi phí tinh toán của phương án i (đồng ) Pi : Phí tổn vận hành hàng năm của phương án i ( đồng/năm ) Vi : Vốn đầu tư của phương án i ( đồng ) Yi : Thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i ( đồng/năm ) ađm : Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế = 0,15 ( 1/năm ) 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 là máy cắt. Vốn đầu tư : Vi = VBi + VTBPPi Trong đó : Vốn đầu tư máy biến áp VB = kB.vB kB : Hệ số tính đến chuyên chở và xây lắp. vB : Tiền mua máy biến áp. Vốn đầu tư máy cắt VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + . . . n1 , n2 , . . .: Số mạch phân phối. VTBPP1 ,VTBPP2, . . . : Giá tiền mỗi mạch phân phối. Phí tổn vận hành hàng năm : Pi = Pki + Ppi + Pti Pki = : Khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn. a _ Định mức khấu hao ( % ) . Ppi : Chi phí lương công nhân và sủa 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 = b.DA : Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra. b = 500 đồng/kWh. 5.2.tính toán các phương án để chọn phương án tối ưu 5.2.1.Phương án 1 5.2.1.1.Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối Phía 220 kV : Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp. Phía 110 kV : Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp đường vòng vì số nhánh vào ra nhiều. Phía 10,5 kV : Không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm không quá 15% công suất bộ. Sơ đồ nối điện phương án 1: T4 T1 T2 T3 ~ ~ ~ ~ 220 kV 110kV G4 G1 G2 G3 Chọn máy cắt cho các mạch điện : Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch Bảng 4.1 và dòng điện cưỡng bức Bảng 3-4ata chọn máy cắt theo các điều kiện sau : Loại máy cắt khí SF6 hoặc máy cắt không khí . Điện áp : UđmMC ³ Uđm . Dòng điện : IđmMC³ Icb . Điều kiện cắt : ICđm ³ I” . Điều kiện ổn định động : ilđđ ³ ixk . Điều kiện ổn định nhiệt : I2nh.tnh ³ BN . Bảng thông số máy cắt cho phương án 1 : Bảng 5.1 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 0,63 6,565 16,72 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,826 11,41 29,05 3AQ1 123 4 40 100 N4 Hạ 10,5 6,78 84,51 221,3 8FG10 24 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. 5.2.1.2.Tính chi phí tính toán Vốn đầu tư cho phương án 1 : V1 = VB1 + VTBPP1 Máy biến áp tự ngẫu công suất 250 MVA cấp điện áp cao 220 kV có giá thành vB = 106.16000 đồng ; kB = 1,3 . Máy biến áp hai cuộn dây công suất 125 MVA có : vB110 = 400.103.16000 đồng ; vB220 = 600.103.16000 đồng ; kB110 = 1,5 ; kB220 = 1,3 . Vậy tiền đầu tư máy biến áp cho phương án 1 là : VB1 = 2 .1,3. 106.16000 + 1,3 . 600.103.16000 + 1,5 .400.103.16000 = 63,68.109 đồng . Theo sơ đồ nối điện Phương án 1: - Bên phía 220 kV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 75.103.16000 đồng . - Bên phía 110 kV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 45.103.16000 đồng . - Bên phía 10,5 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 30.103.16000 đồng . Do đó : VTBPP1 = ( 4.75 + 5.45 +2.30 ).103.16000 = 9,36.109 đồng . Vậy vốn đầu tư cho phương án 1 : V1 = 63,68.109 + 9,36.109 = 73,04.109 đồng . Phí tổn vận hành hàng năm cho phương án 1 : Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 6,6% : Pk1 = = = 4,821.109 đồng . Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra : Pt1 = 500.11193,5.103 = 5,597.109 đồng . Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1: P1 = Pk1 + Pt1 = 4,821.109 + 5,597.109 = 10,418.109 đồng . Chi phí tính toán của phương án 1: C1 = P1 + ađm.V1 = 10,418.109 + 0,15. 73,04.109 = 21,427.109 đồng. 5.2.2.Phương án 2 5.2.2.1.Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối Phía 220 kV : Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp. Phía 110 kV : Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp đường vòng vì số nhánh vào ra nhiều. Phía 10,5 kV : Không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm không quá 15% công suất bộ. B1 T1 T2 T4 ~ ~ ~ ~ T3 Sơ đồ nối điện phương án 2: 220 kV 110kV G1 G2 G3 G4 Chọn máy cắt cho các mạch điện : Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch Bảng 4.2 và dòng điện cưỡng bức Bảng 3-4b ta chọn máy cắt theo các điều kiện sau : Loại máy cắt khí SF6 hoặc máy cắt không khí . Điện áp : UđmMC ³ Uđm . Dòng điện : IđmMC³ Icb . Điều kiện cắt : ICđm ³ I” . Điều kiện ổn định động : ilđđ ³ ixk . Điều kiện ổn định nhiệt : I2nh.tnh ³BN . Bảng thông số máy cắt cho Phương 2 : Bảng 5.2 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 0,63 5,26 13,39 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,826 14,03 35,74 3AQ1 123 4 40 100 N4 Hạ 10,5 6,78 85,41 223,6 8FG10 24 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. 5.2.2.2.Tính chi phí tính toán Vốn đầu tư cho phương án 2 : V2 = VB2 + VTBPP2 Máy biến áp tự ngẫu công suất 250 MVA cấp điện áp cao 220 kV có giá thành vB = 106.16000 đồng ; kB = 1,3 . Máy biến áp hai cuộn dây công suất 125 MVA cấp điện áp 110 kV có giá thành vB110 = 400.103.16000 đồng ; kB110 = 1,5 Vậy tiền đầu tư máy biến áp cho phương án 2 là : VB2 = 2 .1,3. 106.16000 + 2 .1,5 . 400.103.16000 = 60,8.109 đồng . Theo sơ đồ nối điện Phương án 2: - Bên phía 220 kV có 3 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 75.103.16000 đồng . - Bên phía 110 kV có 6 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 45.1