Đề tài Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, công suất 240 MW

ắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 2,8. = 2,109 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,15. = 1,62 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4,22 + 2,11 = 6,32 KA I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4,71 + 1,62 = 6,33 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = .kxk.I”N1(0) = .1,8.6,32 = 16,09 KA b. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 ở cấp điện áp 110KV, tương tự như cấp điện áp 220KV nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. Sơ đồ thay thế. Ngắm mạch tại điểm N2 có tính chất đối xứng, các điện kháng được tính toán như khi ngắn mạch tại điểm N1. Ta có: X1 = XHT + XD = 0,025 + 0,034 = 0,059 X2 = XCB1 // XCB2 = = 0,036 X3 = (XHB1 + XF1) // (XHB2 + XF2) = = 0,1615 X4 = (XB3 + XF3) // (XB4 + XF4) = = 0,163 Ghép các nguồn E12 và E34 ta có: X5 = X1 + X2 = 0,059 + 0,036 = 0,095 X6 = X3 // X4 = = 0,081 Sơ đồ rút gọn: Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X5. = 0,095. = 2,66 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,38 I* (Ơ) = 0,4 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”HT(0) = I*(0). = 0,38. = 5,34 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,4. = 5,62 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X6. = 0,081. = 0,243 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 4,0 I* (Ơ) = 2,4 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 4,0. = 6,02 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,4. = 3,61 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5,34 + 6,02 = 11,36 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 5,62 + 3,61 = 9,23 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = .kxk.I”N2 = .1,8.11,36 = 28,92 KA c. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Tính ngắn mạch tại điểm N3 nhằm chọn chí cụ điện mạch máy phát. Nguồn cugn cấp gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy thiết kế trừ máy phát F1 Các điện kháng được tính toán như sau: X1 = XHT + XD = 0,025 + 0,034 = 0,059 X2 = XCB1 + XCB2 = = 0,036 X3 = XH = 0,128 X4 = = 0,1615 X5 = = 0,163 Sơ đồ thay thế Ta có: X6 = X1 + X2 = 0,059 + 0,036 = 0,095 Ghép E2 với E34 ta có: X7 = X4 // X5 = = 0,081 Biến đổi Y(X3, X6, X7) đ D(X8, X9) bỏ nhánh cân bằng X8 = X7 + X6 + = 0,081 + 0,095 + = 0,236 X9 = X3 + X7 + = 0,128 + 0,081 + = 0,318 Sơ đồ đơn giản Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X8. = 0,236. = 6,608 > 3 nên + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(Ơ) = = 23,3 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X9. = 0,318. = 0,716 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 1,4 I* (Ơ) = 1,45 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 1,4. = 17,32 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 1,45. = 17,94 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 23,3 + 17,32 = 40,62 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 23,3 + 17,94 = 41,24 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = .kxk.I”N3 = .1,8.40,62 = 103,4 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N’3 Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F1 Sơ đồ thay thế - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttNM = XF. = 0,195. = 0,439 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,2 I* (Ơ) = 1,9 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 2,2. = 9,07KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 1,9. = 7,84 KA + Dòng điện xung kích ixkN’3 = .kxk.I”N3 = .1,8.9,07 = 23,1 KA e. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng và mạch phụ tải điện áp máy phát. Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có: I”N4(0) = I”N3’ + I”N3’ = 40,62 + 9,07 = 49,69 KA I”N4(Ơ) = I”N3 + I”N3’ = 41,24 + 7,84 = 49,08 KA + Dòng điện xung kích ixkN4 = .kxk.I”N4 = .1,8.49,69 = 126,49 KA Vậy ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2. Bảng 3.2 Dòng điện Điểm ngắn mạch I”(0) KA I”(Ơ) KA ixk KA N1 6,32 6,33 16,09 N2 11,36 9,23 28,92 N3 40,62 41,24 103,4 N3’ 9,07 7,84 23,1 N4 49,69 49,08 126,49 B. Lựa chọn các thiết bị của sơ đồ nối điện chính. 1. Chọn máy cắt điện. Chọn máy cắt cho mạch điện Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn máy cắt theo các điều kiện sau: - Loại máy cắt khí SF6 hoặc máy cắt không khí. - Điện áp : UđmMC/Uđm - Dòng điện : IđmMC/Iđm - Điều kiện cắt : Icđm/I” - Điều kiện ổn định động : ilđđ/ixk - Điều kiện ổn định nhiệt : .tnhđm/BN 2.a. Tính toán dòng cưỡng bức ã Các mạch phía 220KV: - Đường dây kép nối với hệ thống + Dòng cưỡng bức được xét khi phụ tải hệ thống cực đại SHTmax = 147,43 MVA Icb = = 0,387 KA + Bộ máy phát điện - máy biến áp B1 Icb = 1,05. = 0,206 KA + MBA tự ngẫu Khi bình thường SCmax = 39,2 MVA Khi sự cố B4: SC = -11,35 MVA Khi sự cố B2: SC = -22,7 MVA Icb = = 0,103 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KV là: 0,387 KA ã Các mạch phía 110KV -Mạch đường dây kép Icb = = 0,252 KA -Mạch đường dây đơn: Icb = = 0,126 KA Bộ máy phát điện - máy biến áp B4 Icb = 1,05. = 0,41 KA Trung áp máy biến áp liên lạc B2 (B3) Khi bình thường: STmnax = 40,5 MVA Khi sự cố B4: ST = 75MVA Khi sự cố B2: ST = 81 MVA Icb = = 0,425 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110KV là: 0,425 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV Icb = 10,5. = 4,33 KA Vậy dòng cưỡng bức của phương án I là: U Icb 220 KV 110 KV 10,5 KV Icb (KA) 0,387 0,425 4,33 ã Phương án 1: Bảng thông số máy cắt cho phương án 1: Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Uđm KV Icb KA I” KA ixk KA UđmMC KV IđmMC KV Icđm KA ilđđ KA N1 Cao 220 0,387 6,78 17,26 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,425 11,39 28,99 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 4,33 38,62 98,31 8FG10 12 12,5 80 225 Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 2.b. Tính toán dòng cưỡng bức ã Các mạch phía 220KV -Đường dây kép nối với hệ thống +Dòng cưỡng bức được xét khi phụ tải hệ thống cực đại SHTmax = 147,43 MVA Icb = = 0,387 KA +Bộ máy phát điện - máy biến áp B1: Icb = 1,05. = 0,206 KA +MBA tự ngẫu: Khi bình thường: SCmax = 73,72 MVA Khi sự cố B3: SC = 23,15 MVA Khi sự cố B2: SC = 46,3 MVA Icb = = 0,19 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KA là: 0,387 KA ã Các mạch phía 110 KV Mạch đường dây kép: Icb = = 0,252 KA -Mạch đường dây đơn Icb = = 0,126 KA +Bộ máy phát điện - máy biến áp B3: Icb = 1,05 = 0,41 KA Trung áp máy biến áp B1 (B2) Khi bình thường: STmax = 6 MVA Khi sự cố B3: ST = 40,5 MVA Khi sự cố B1: ST = 12 MVA Icb = = 0,21 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,41 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV Icb = 1,05 = 4,33 KA Vậy dòng cưỡng bức của phương án II là: U Icb 220KV 110KV 10,5KV Icb (KA) 0,387 0,41 4,33 ã Phương án 2: Bảng thông số máy cắt cho phương án 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 KV Icđm KA ilđđ KA N1 Cao 220 0,387 6,32 16,09 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,41 11,36 28,92 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 4,33 49,69 126,49 8FG10 12 12,5 80 225 Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn đinh nhiệt. 3. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối Việc lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện là một khâu rất quan trọng, nó phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải. - Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố. - An toàn lúc vận hành và lúc sửa chữa. - Hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật Trong thực tế khi lựa chọn khó đảm bảo toàn bộ các yêu cầu trên. Do vậy khi có mâu thuẫn ta phải đánh giá một cách toàn diện trên quan điểm lợi ích lâu dài và lơị ích chung của toàn nhà máy. A. Phương án 1 ã Phía 220KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. ã Phía 110 KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp như phía cao áp. ã Phía 10,5 KV: không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. Sơ đồ nối điện phương án 1. B. Phương án 2 ã Phía 220KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. ã Phía 110 KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp như phía cao áp. ã Phía 10,5 KV: không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. Sơ đồ nối điện phương án 2. Chương 4 Tính toán kinh tế - kỹ thuật Chọn phương án tối ưu Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế. Từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu tư của 1 phương án chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính. Một cách gần đúng ta có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối. Mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng chủ yếu do máy cắt quyết định. 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 Trong đó: Ci: hàm chi phí tính 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. 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. ã Vốn đầu tư Vi = VBi + VTBPPi Trong đó: - Vốn đầu tư máy biến áp: VB = KB.VB KBi: hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp MBA thứ i. Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của MBA. VB: tiền mua máy biến áp. - Vốn đầu tư máy cắt: VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + + Trong đó: n1, n2, n3: số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp VTBPP1, VTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối. ã Phí tổn vận hàng năm: Pi = Pki + Ppi + Pti Trong đó: Pki = : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm. a%: định mức khấu hao (%) Pi: tiền chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ. Có thể bỏ qua vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít khác nhau giữa các phương án. Pti = b.DA: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra. b = 700đồng/KWh Về mặt kỹ thuật thì một phương án chấp nhận được phải đảm bảo các điều kiện: Tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố. Tính linh hoạt trong vận hành Tính an toàn cho người và thiết bị. 1. Phương án 1. + Tính vốn đầu tư cho thiết bị. Ta có: V1 = VB1.VTBPP1 - Máy biến áp tự ngẫu có công suất 160 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 800.107 đồng; KB = 1,4. - Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 80 MVA, có: + Với cấp điện áp 110 KV có = 416.107 đồng; = 1,5. + Với cấp điện áp 220 KV có = 508.107 đồng; = 1,4 Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án 1 là: VB1 = 2.1,4.800.107 + 1,4.508.107 + 1,5.416.107 = 3575,2.107 đồng Theo sơ đồ nối điện phương án 1: - Bên phía 220KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 286.107 đồng. - Bên phía 110KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 124.107 đồng. - Bên phía 10,5KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 54.107 đồng. Do đó: VTBPP1 = (4.286 + 4.124 + 2.54).107 = 17480.106 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án 1: V1 = 35752.106 + 17.480.106 = 53.232.106 đồng + Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. Pkh1 = = 4471,5.106 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 700.7860,45.103 = 5502,32.106 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1: P = Pkh1 + Ptt1 = 4471,5.106 + 5502,32.106 = 9973,82.106 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 9973,82.106 + 0,15.53232.106 = 17958,62.106 đồng/năm. 2. Phương án 2. + Tính vốn đầu tư cho thiết bị. Ta có: V2 = VB2.VTBPP2 - Máy biến áp tự ngẫu có công suất 160 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 800.107 đồng; KB = 1,4. - Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 80 MVA, có cấp điện áp 110KV có = 416.107 đồng; = 1,5. Vậy tiền đầu tư máy biến áp phương án 2 là: VB1 = 2.1,4.800.107 + 2.1,5.416.107 = 3488.107 đồng Theo sơ đồ nối điện phương án 2: - Bên phía 220KV có 3 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 286.107 đồng. - Bên phía 110KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 124.107 đồng. - Bên phía 10,5KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 54.107 đồng. Do đó: VTBPP2 = (3.286 + 5.124 + 2.54).107 = 15860.106 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án 2: V1 = 34880.106 + 15860.106 = 50740.106 đồng + Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. Pkh1 = = 4262,2.106 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 700.792,49.103 = 5549,24.106 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2: P = Pkh2 + Ptt2 = 4262,2.106 + + 5549,24.106 = 9811,44.106 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 9811,24.106 + 0,15.50740.106 = 17422.44.106 đồng/năm So sánh các phương án để chọn phương án tối ưu: Về mặt kinh tế Phương án Vốn đầu tư (106 đồng) Phí tổn vận hành (106 đồng) Hàm chi phí (106 đồng/năm) 1 53.232 9973,82 17.958,62 2 50.740 9811,44 17.422,44 Ta thấy phương án 2 có tổng vốn đầu tư thấp, chi phí vận hành hàng năm thấp và hàm chi phí hàng năm nhỏ hơn so với phương án 1. Vì vậy chọn phương án tối ưu làm phương án thiết kế nhà máy nhiệt điện. Chương 5 Lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm điện như: máy phát, máy biến áp, máy bù cùng các khí cụ điện như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Để nối từ đầu cực máy phát đến gian máy ta dùng thanh nối cứng. Khi dùng điện nhỏ thường dùng thanh hình chữ nhật còn khi có dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ 2 hay 3 thanh hình chữ nhất đơn. Còn khi có dòng lớn hơn 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng. (để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát chúng). Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba trạng thái cơ bản sau: - Chế độ làm việc lâu dài. - Chế độ quá tải. - Chế độ ngắn mạch. Ta phải lựa chọn các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sao cho thảo mãn tấy cả các yêu cầu kỹ thuật sau đồng thời đạt hiệu quả kinh tế hợp lý nhất. 5.1. Chọn máy cắt điện và dao cách ly * Chọn máy cắt cho các mạch điện Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để đóng, cắt dòng điện phụ tải và đóng cắt ngắn mạch. Đó là thiết bị đóng cắt, làm việc tin cậy. Song giá thành cao nên chỉ dùng ở những nơi quan trọng. - Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau: + Loại máy cắt khí SF6. Hoặc máy cắt không khí + Điện áp : UđmMC ³ Uđm + Dòng điện : IđmNC ³ Icb + Điều kiện cắt : Icđm ³ I” + Điều kiện ổn định động : ilđđ ³ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt : ³ BN Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọnd được các máy cắt có thông số sau: Bảng thông số máy cắt cho phương án 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 KV Icđm KA ilđđ KA N1 Cao 220 0,387 6,32 16,09 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,41 11,36 28,92 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 4,33 49,69 126,49 8FG10 12 12,5 80 225 Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. ã Chọn dao cách ly: Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho việc sửa chữa thiết bị. - Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: + Loại dao cách ly. + Điện áp : UđmCL ³ Uđm + Dòng điện : IđmCL ³ Icb + Điều kiện ổn định động : ilđđ ³ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt : ³ BN Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ra chọn được dao cách ly cho các cấp điện áp như sau: Bảng thông số dao cách ly. Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại dao cách ly Thông số định mức Uđm KV Icb KA I” KA ixk KA UđmMC KV IđmLC KV ilđđ KA Inh/tnh KA/S N1 Cao 220 0,387 6,32 16,09 SGC-245/1250 245 1250 80 125 N2 Trung 110 0,41 11,36 28,92 SQCPT-123/1250 123 1250 80 100 N4 Hạ 10,5 4,33 49,69 126,49 PBK - 20/5000 20 5000 200 75/10 Các dao cách ly đã chọn có dòng điện mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 5.2. Chọn thanh dẫn cứng Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp hai cuộn dây. Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép như đối với dây dẫn mềm. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích thước và khoảng cách giữa các pha. 5.2.1. Chọn tiết diện Điều kiện: I’CP >Ilvcb Ta có: Ilvcb = 4,33 KA Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trường. qmt = 250C, nhiệt độ môi trường xung quanh nơi đặt thanhd ẫn là: qxq = 350C, nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn: qcp = 700C. Ta có: KHC = = 0,88 Do đó: I’cb = 4,33 KA hay ICp = = 4,92 KA Tra bảng III (trang 125 - sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - PGS. Nguyễn Hữu Khái) ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình máng có các thông số sau: Kích thước (mm) Tiết diện một cực mm2 Mô men trở kháng cm3 Dòng điện cho phép (A) h b c r Một thanh Hai thanh Wg0y0 Một thanh Hai thanh Jg0y0 Wxx Wyy Jxx Jyy 125 55 6,5 10 1370 50 9,5 100 290,3 36,7 625 5500 Thanh dẫn đã chọn có Icp > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. 5.2.2. 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 tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt là: Ftt = 1,76.10-2. KG (với khd = 1) Ftt = 1,76.10-2..129,492 = 563,19 KG - Mômen chống uốn tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn là: M = = 10137,42 KG.cm - ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha: d1 = = 101,37 KG/cm2 * 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 = = 0,51.10-2..126,492 = 6,53 KG/cm2 - ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra. KG/cm2 Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là: dCP > d1 + d2 hay d2 Ê dj + d1 l2 Ê Với thanh dẫn đồng: dq = 1400 KG/cm2. Vậy khoảng cách lớn giữa miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là: l2max = = 105,6 cm l2max < l = 180 cm Do đó cần đặt số miếng đệm trên khoảng vượt giữa tai sứ là: n = = 1,2 Vậy cần đặt thêm một miếng đệm trên khoảng vượt giữa hai sứ. Khi xét đến dao động, tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức sau: wr = Trong đó: E: Môđun đàn hồi của vật liệu, ECu = 1,1.106 KG/cm2 Jy0y0: mô men quán tính, Jy0y0 = 625 cm4 S: tiết diện thanh dẫn, S = 2.13,7 = 27,4 cm4 g: khối lượng riêng của vật liệu, gCu = 8,93 g/cm3 wr = = 188,8 Hz Nằm ngoài khoảng 45-55 Hz và 90-110 Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn cũng thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động. 5.3. Chọn sứ đỡ thanh dẫn. Ta chọn loại sứ đặt trong nhà 0F-10-2000 KB.Y3 Cấp điện áp : UđmS = 10 KV Lực phá hoại : Fph = 2000 Kg Chiều cao : H = 235 MM H’ = H + = 235 + = 297,5 Ta có: F’H = FH. = 563,19. = 712,97 kg 0,6.Fph = 0,6.2000 = 1200 kg Vậy điều kiện ổn định động của sứ F’tt Ê 0,6.Fph được thoả mãn 5.4. Chọn dây dẫn và thanh góp mền Dây dẫn được dùng nối từ cuộn cao, cuộn trung máy biến áp liên lạc và cuộn cao máy biến áp hai cuộn dây đến thanh góp 220 KV và 110KV tương ứng. Thanh góp ở các cấp điện áp này cũng được chọn là thanh dẫn mền, tiết diện dây dẫn mền 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 = 70 0C. Ta coi nhiệt độ của môi trường xung quanh V0 = 35 0C. Khi đó dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ. I’cp = Khc.Icp với Khc = = 0,88 5.4.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mền Điều kiện chọn là với Icb là dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đượcc chọn. hay Icb = .Icb ãMạch điện áp 220KV +Dòng điện cưỡng bức là Icb = 0,387 KA Icp = = 0,439 KA ãMạch điện áp 110 KV +Dòng điện cưỡng bức là Icb = 0,41 KA Icp = = 0,47 KA Từ đó chọn theo bảng X (trang 130 - Sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - PGS Nguyễn Hữu Khái) ta có bảng thông số dây dẫn loại AC như sau: Bảng 5.2 Điện áp Mạch điện Tiết diện chuẩn nhôm/thép Tiết diện mm2 Đường kính mm Icp (A) Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép 220 KV Phía cao MBA và thanh góp 185/128 187 128 23.1 14.7 510 110 KV Phía trung MBA và thanh góp 240/32 244 31,7 21,6 7,2 610 5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Tiết diện nhỏ nhất để dây dẫn ổn định nhiệt là Smin = Trong đó BN: xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch (A2.S) C: Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn Với dây dẫn AC có C = 70. ã Tính xung lượng nhiệt BN = BNCK + BNKCK Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1sec. Khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ. BNKCK1 = .Ta = (6,32.103)2.0,05 = 1,997.106 A2S BNKCK2 = .Ta = (11,36.103)2.0,05 = 6,452.106 A2S Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị. BNCK = ã Điểm N1 ở phần tính toán ngắn mạch tại điểm N1 ta có: + Nhánh hệ thống XttHT = X1.= 1,65. Tra đường cong tình toán ta có: I0,1 = 0,56; I0,2 = 0,55; I0,5 = 0,54; I1 = 0,58 + Dòng ngắn mạch tại các điểm I0,1 = I. = 0,56. = 3,94 KA Ta có: I0,1 = 3,94 KA I0,2 = 3,87 KA I0,5 = 3,8 KA I1 = 4,08 KA + Nhánh máy phát điện. XttNM = X6. = 0,351 Tra đường cong tính toán ta có: I0,1 = 2,4; I0,2 = 2,2; I0,5 = 2,1; I1 = 2,0 + Dòng ngắn mạch tại các điểm: I0,1 = I. = 2,4. = 1,81 KA Ta có: I0,1 = 1,81 KA I0,2 = 1,66 KA I0,5 = 1,58 KA I1 = 1,51 KA ị Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N1 do hệ thống và nhà máy cung cấp: I0,1N1 = 3,94 + 1,81 = 5,75 KA I0,2N1 = 0,387 + 1,66 = 5,53 KA I0,5N1 = 3,8 + 1,58 = 5,38 KA I1N1 = 4,08 + 1,51 = 5,59 KA Tìm các trị số trung bình bình thường = 36,5 KA2 = 31,82 KA2 = 29,76 KA2 = 30,09 KA2 ã Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ: BNCK = = (36,5 + 31,82 + 29,76 + 30,09).0,1 = 12,817 KA2S Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N1: BN1 = BNCK1 + BNKCK1 = 12,817 + 1,997 = 14,814 KA2S ã Điểm N2 Theo phần tính toán ngắn mạch. + Nhánh hệ thống: XttHT = X5. = 2,66 Tra đường cong tình toán ta có: I0,1 = 0,35; I0,2 = 0,36; I0,5 = 0,37; I1 = 0,375 + Dòng ngắn mạch tại các điểm I0,1 = I. = 0,35. = 4,92 KA Ta có: I0,1 = 4,92 KA I0,2 = 5,06 KA I0,5 = 5,2 KA I1 = 5,27 KA + Nhánh máy phát điện. XttNM = X6. = 0,243 Tra đường cong tính toán ta có: I0,1 = 3,2; I0,2 = 2,9; I0,5 = 2,6; I1 = 2,4 + Dòng ngắn mạch tại các điểm: I0,1 = I. = 3,2. = 4,82 KA Ta có: I0,1 = 4,82 KA I0,2 = 4,37 KA I0,5 = 3,92 KA I1 = 3,61 KA ị Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N2 do hệ thống và nhà máy cung cấp: I0,1N2 = 4,92 + 4,82 = 9,74 KA I0,2N2 = 5,06 + 4,37 = 9,43 KA I05N2 = 5,2 + 3,92 = 9,12 KA I1N2 = 5,27 + 3,61 = 8,88 KA Tìm các trị số trung bình bình thường = 111,95 KA2 = 91,89 KA2 = 86,05 KA2 = 81,01 KA2 ã Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ: BNCK =(111,95 + 91,89 + 86,05 + 81,01).0,1 = 37,09 KA2S Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N2: BN2 = BNCK2 + BNKCK2 = 37,09 + 6,45 = 43,54 KA2S Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở các cấp điện áp 220KV và 110KV là: Smin1 = = 54,98 mm2 Smin2 = = 87 mm2 Vậy các dây dẫn và thanh góp mền đã chọn ở bảng 5.2 đều đảm bảo ổn định nhiệt. 5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang. Điều kiện: Uvq = 84.m.r.lg Trong đó: a: khoảng cách trung bình giữa các pha của dây dẫn (cm) r: bán kính ngoài của dây dẫn (cm) m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, với dây AC: m = 0,85 Uvq : điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang. Khi ba pha bố trí trên mặt phẳng ngang thì giá trị này cần giảm đi 4%. ã Đối với cấp điện áp 220KV Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 185 mm2 có r = 1,155cm a = 500cm Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng nằm ngang. Uvq = 0,96.84.0,85.1,155.lg = 208 KV < 220KV Không thoả mãn điều kiện vầng quang. Vì vậy ta cần chọn dây dẫn có tiết diện lớn hơn cho mạch cuộn cao máy biến áp liên lạc. Chọn dây dẫn AC-400/32 có r = 1,33 cm. Khi đó: Uvq = 0,96.84.0,85.1,33.lg = 235 KV > 220KV ị Thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang. Do đó dây dẫn AC-400 cũng thoả mãn điều kiện này. ã Đối với cấp điện áp 110KV Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 240 mm2 có r = 1,08cm a = 300cm Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng