Đồ án môn học nhà máy điện

h với điều kiện một đường dây bị đứt . Khi đó KA - Thanh góp cao áp 220kV Công suất tải lớn nhất khi sự cố đường dây kép tại thời điểm công suất phụ tải cao áp lớn nhất: kA -Mạch máy biến áp tự ngẫu B3(B4) Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là : KA Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cưỡng bức là KA Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là KA Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án I này là : Icbcao = 0,62 KA b) Cấp điện áp 110 KV: Mạch đường dây: Phụ tải trung áp được cấp bởi 2 đường dây kép x 60MW và 1 đường dây đơn 30MW Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố là : KA -Bộ máy phát điện, máy biến áp hai dây quấn : Icb -Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là : KA Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cưỡng bức là KA Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là KA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV được lấy là : Icbtrung = 0,97 KA c) Cấp điện áp 18 kV Mạch hạ áp máy biến áp liên lạc Icb Mạch máy phát Icb -Mạch tự dùng : Icb = Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức cuả phương án II là Cấp điện áp 220 kV 110 kV 18 kV Icb (kA) 0,62 0,97 7,18 2. Xác định dòng điện cưỡng bức phương án 3 Cấp điện áp 220 KV. - Mạch đường dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là SVHTmax = 209,24 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được tính với điều kiện một đường dây bị đứt . Khi đó KA - Thanh góp cao áp 220kV Công suất tải lớn nhất khi sự cố đường dây kép tại thời điểm công suất phụ tải cao áp lớn nhất: kA -Mạch máy biến áp tự ngẫu B3(B4) : Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là : KA Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là KA Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án I này là : Icbcao = 0,549 kA b)Cấp điện áp 110 KV: - Mạch đường dây: Phụ tải trung áp được cấp bởi 2 đường dây kép x 60MW và 1 đường dây đơn*30MW Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố là : KA - Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là : KA Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là KA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV được lấy là : Icbtrung = 0,926 KA c) Cấp điện áp 18 kV Mạch hạ áp máy biến áp liên lạc Icb Mạch máy phát Icb Mạch tự dùng: Icb = Mạch phân đoạn điện áp máy phát: Icb Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức cuả phương án II là Cấp điện áp 220 kV 110 kV 18 kV Icb (kA) 0,549 0,926 8,91 B. Tính toán ngắn mạch. Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế. Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Chọn các đại lượng cơ bản. Scb = 100MVA Ucb = Utb(230 -115 -18 KV) 3.2. Phương án 2 3.2.1. Chọn điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho dòng ngắn mạch lớn nhất có thể có, tất cả các nguồn phát cùng làm việc tương tự như phương án 1. Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán. Lập sơ đồ thay thế. 3.2.2. Tính điện kháng các phần tử. ã Điện kháng của hệ thống - Điện kháng của dây nối với hệ thống: XD = = 0,038 X1= XHT + XD=0,04 + 0,038 = 0,044 ã Điện kháng máy phát. XF = X’d.= 0,304. = 0,172 ã Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây = 0,058 ã Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2: Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = = = 0,039 + Điện kháng cuộn trung áp XT = = = 0,001 = 0 + Điện kháng cuộn hạ áp XH = = = 0,036 3.2.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm a. Tính dòng ngắn mạch tại N1 Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế, ta chọn kháng điện thanh góp sao cho: Sơ đồ thay thế: Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X2 = XCB1 // XCB2 = = 0,0195 X3 = (XHB1 + XF1) // (XHB2 + XF2) = = 0,104 X4 = (XB3 + XF3) = 0,058 + 0,172 = 0,23 Ghép các nguồn E3 E1,2 ta có: X6 = X5+ X2/2 = 0,072 +0,0098 =0,082 Sơ đồ rút gọn: 6 1 511341,STD (MVA) 187,5 3 X 0 ST (MVA) 0 7 12 18 24 t (h) 10 14 20 24 104,65 t (h) HT E 51,6 16,74 13,6 N 13,65 131,25 1 1234 E X - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XTTHT = X1. = 0,044. = 1,1 Tra đường cong tính toán ta có: I*(0) = 0,88 I*(Ơ) = 0,85 + Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp I”HT(0) = I*(0). = 0,88. = 5,52 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,85 = 5,2 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X6. = 0,082 = 0,434 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,36 I* (Ơ) = 1,97 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 2,36 = 3,13 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 1,97 = 2,62 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5,52 + 3,13 = 8,65 KA I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 5,2 + 2,62 = 7,78 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = .kxk.I”N1(0) = .1,8.9,08 = 23,11 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. Ta có sơ đồ thay thế rút gọn : Ngắn mạch tại điểm N2 có tính chất đối xứng, các điện kháng được tính toán như khi ngắn mạch tại điểm N1. Từ đó ta có sơ đồ : E 3 X X E X 1 HT 6 3 2 X 12 E Ghép các nguồn E12 và E3 ta có: X10 = X1 + X2 = 0,044 + 0,0195 = 0,0635 X11 = X3 // X6 = 0,046 Sơ đồ rút gọn: 11 X E HT X N 2 10 123 E - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X10. = 0,0635. = 1,59 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,66 I* (Ơ) = 0,718 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”HT(0) = I*(0). = 0,66 = 8,28 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,718 = 9,01 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X11. = 0,046. = 0,24 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 4,4 I* (Ơ) = 2,45 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 4,4. = 11,69 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,45. = 6,51 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 8,28 + 11,69 = 19,97 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 9,01 + 6,51 = 15,52 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = .kxk.I”N2 = .1,8.19,97 = 50,8 KA c. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Tính ngắn mạch tại điểm N3 nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát. Nguồn cung cấp gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy thiết kế trừ máy phát F1 Ta có sơ đồ thay thế Các điện kháng được tính toán như sau: (Tính toán phần trên) X1 = XHT + XD =0,044 X2 = XCB1 + XCB2 = = 0,0195 X3 = XHB1 + XFB1 = 0,104 X4 = XB + XF = 0,23 X6 = X1 +X2 = 0,082 Ghép E2 với E3 ta có: X7 = X4 // X3 = = 0,072 X6 HT E 3 N 23 E XH X7 0,188 Biến đổi Y(6, H, 7) đ (8, 9) ta được: X8 = X6 + XH + = 0,082+ 0,036 + = 0,159 X9 = XH + X7 + = 0,036 + 0,072 + = 0,14 Sơ đồ đơn giản EHT E23 X8 3 N X9 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X8. = 0,159. = 3,97 > 3 nên: + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(Ơ) = = 20,2 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X9 = 0,14. =0,49 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2 I* (Ơ) = 1,81 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 2x = 22,64 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 1,81 = 20,49 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 20,2 + 22,64 = 42,84 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 20,2 + 20,49 = 40,69 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = .kxk.I”N3 = x1,8x42,84 = 109,05 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N’3 Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F1 Sơ đồ thay thế E X F N' 3 1 0,172 - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM = XF. = 0,172x = 0,303 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,4 I* (Ơ) = 2,31 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,4. = 19,25 kA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,31x = 13 kA + Dòng điện xung kích ixkN3’ = .kxk.I”N3’ = .1,8.19,25 = 49 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’ = 42,84 + 19,25 = 62,09 KA I”N4(Ơ) = I”N3 + I”N3’ = 40,69 + 13 = 53,69 KA + Dòng điện xung kích ixkN4 = .kxk.I”N4 = .1,8.62,09 = 158,05 KA Vậy ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2. Dòng điện Điểm ngắn mạch I”(0) KA I”(Ơ) KA ixk KA N1 8,65 7,78 23,11 N2 19,97 15,52 50,8 N3 42,84 40,69 109,05 N3’ 19,25 13 49 N4 62,09 53,69 158,05 3.3 Phương án III 3.2.2. Tính điện kháng các phần tử. ã Điện kháng của hệ thống - Điện kháng của dây nối với hệ thống: XD = = 0,038 X1= XHT + XD=0,04 + 0,038 = 0,044 ã Điện kháng máy phát. XF = X’d.= 0,304. = 0,172 ã Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây = 0,058 ã Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2: Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = = = 0,039 + Điện kháng cuộn trung áp XT = = = 0,001 = 0 + Điện kháng cuộn hạ áp XH = = = 0,036 a) Xét ngắn mạch tại N1 Từ đó ta có sơ đồ thay thế: Trong đó : X1= XHT + XD=0,04 + 0,038 = 0,044 X2 = XCB1 // XCB2 = = 0,0195 X3 = XHB1 // XHB2 = = 0,018 X4= XF1// XF2 // XF3 = 0,172/3 = 0,0573 N1 Ta có sơ đồ rút gọn : X1 X6 SHT E123 Trong đó : X6= X2 + X3 + X4 = 0,095 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XTTHT = X1. = 0,044. = 1,1 Tra đường cong tính toán ta có: I*(0) = 0,92 I*(Ơ) = 1,02 + Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp I”HT(0) = I*(0). = 0,92. = 5,77 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 1,02. = 6,4 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X6. = 0,095. = 0,5 Tra đường cong tính toán ta có: I*(0) = 2,3 I* (Ơ) = 1,81 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 2,3 = 3,05 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 1,81. = 2,4 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5,77 + 3,05 = 8,82 KA I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 6,4 + 2,4 =8,8 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = .kxk.I”N3 = .1,8.8,82 = 22,4 KA Tính ngắn mạch tại N2. Ta có sơ đồ thay thế như sau: Trong đó các điện kháng được tính toán hoàn toàn như khi tính ngắn mạch tại N1.Ta có sơ đồ thay thế X12 X34 SHT E123 X12 = x1+X2 = 0,044 +0,0195 = 0,0635 X34 = X3 +X4 =0,018 +0,0573 =0,0753 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XTTHT = X12. = 0,0635. = 1,59 Tra đường cong tính toán ta có: I*(0) = 0,62 I*(Ơ) = 0,682 + Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp I”HT(0) = I*(0). = 0,62. = 7,78 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,682. = 8,55 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X34. = 0,0753. = 0,398 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,5 I* (Ơ) = 2,04 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 2,5. = 6,65 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,04. = 5,43 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 7,78 + 6,65 = 14,43 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 8,55 + 5,43 = 13,98 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = .kxk.I”N2 = .1,8.14,43= 36,7 KA Xét ngắn mạch tại N3. Ta có sơ đồ thay thế Rút gọn sơ đồ ta có : Trong đó X1= 0,044 , X2 = XC = 0,039 , X3 = XH =0,036 X4=0,172/3= 0,0573 X5 X6 SHT 46,41,075 37,33 0 7 10 1SHT (MVA) 51,11 46,92 15 13,65 12,3 12,3 0 10 14 20 24 t (h) 24 t (h) 1 E123 16,7 34,19 Từ đó ta có sơ đồ rút gọn : N3 Trong đó X5 = X1 + X2+ X3 = 0,044 + 0,039 + 0,036 = 0,119 X6 = X4= 0,0573 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X5. = 0,119. = 2,975 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,345 I* (Ơ) = 0,56 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 0,345. = 27,66 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 0,56. = 44,9 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X6. = 0,0573. =0,303 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,12 I* (Ơ) = 2,18 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,12. = 52,99 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,18. = 37 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 27,66 + 52,99 = 80,65 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 44,9 + 37 = 80,57 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = .kxk.I”N3 = .1,8.80,65 = 205,6 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N’5 Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F1 Sơ đồ thay thế E X F N' 3 1 0,172 - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM = XF. = 0,172. = 0,303 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,4 I* (Ơ) = 2,31 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,4. = 19,25 kA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,31x = 13 kA + Dòng điện xung kích ixkN5’ = .kxk.I”N5 = .1,8.19,25 = 49 KA e) Xét ngắn mạch tại N5 ta có sơ đồ sau : Ta có sơ đồ rút gọn sau : Trong đó X1= 0,044 , X2 = XC/2 = 0,0195 , X3 = XH/2 =0,018 X4=0,172/2= 0,086 X5 SUF+S159,375 187,5 131,25 SHT 13,6 X6 SUF+STD+ST+SHT=SNM 131,25 SHT E23 Từ đó ta có sơ đồ rút gọn : N5 Trong đó X5 = X1 + X2+ X3 = 0,044 + 0,0195 + 0,018 = 0,0815 X6 = X4= 0,086 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X5. = 0,0815. = 2,03 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,5 I* (Ơ) = 0,52 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”HT(0) = I*(0). = 0,5. = 40 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,52. = 41,7 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X6. = 0,086. =0,303 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,4 I* (Ơ) = 2,31 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,4. = 38,5 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,31. = 26,15 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N5: I”N5(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 40+ 38,5 = 78,5 KA I”N5(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 41,7 + 26,15 = 67,85 KA + Dòng điện xung kích ixkN5 = .kxk.I”N3 = .1,8.78,5 = 141,3 KA f) Tính dòng ngắn mạch tại điểm N6 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”N6(0) = I”N5 + I”N5’ = 78,5 + 19,25= 97,75 KA I”N6(Ơ) = I”N5 + I”N5’ = 67,85 + 13 = 80,85 KA Dòng điện xung kích ixkN6 = .kxk.I”N4 = .1,8.97,75 = 248,8 KA g) Xét ngắn mạch tại N4. Ta có sơ đồ thay thế : Từ đó ta có đồ thay thế sau : Trong đó : X1= 0,044 ; X4= XF/2 = 0,172/2 = 0,086 ; XC= 0,039; XH= 0,036 Rút gọn về sơ đồ đơn giản nhất ta có : N4 X5 X4 SHT E23 Trong đó : X5= X1 + XC + XH = 0,044 +0,039+0,036 = 0,119 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XTTHT = X5. = 0,119. =2,975 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,345 I* (Ơ) = 0,4 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”HT(0) = I*(0). = 0,345. = 27,66 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,4. = 32 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X4. = 0,086. = 0,303 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,4 I* (Ơ) = 2,31 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,4. =38,5 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,31. =26,15 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N4: I”N4(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 27,66 + 38,5 = 66,16 KA I”N4(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 32 + 26,15 = 58,22 KA + Dòng điện xung kích ixkN4 = .kxk.I”N4 = .1,8.66,16 = 168,4 KA Ta có bảng tổng kết : Dòng điện Điểm ngắn mạch I”(0) KA I”(Ơ) KA ixk KA N1 8,82 8,8 22,4 N2 14,43 13,98 36,7 N3 80,65 80,57 205,6 N5’ 19,25 13 49 N5 78,5 67,25 141,3 N6 97,75 80,85 248,8 N4 66,16 58,22 168,4 *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>= Icb - Điều kiện cắt : Icđm>=I” - Điều kiện ổn định động : ilđđ>= ixk - Điều kiện ổn định nhiệt : .tnhđm >= BN Từ các số liệu tính toán ta chọn được máy cắt cho các phương án như sau: Phương án II Tên mạch Điểm ngắn mạch Uđm mạngKV Đại lượng tính toán Ký hiệu loại máy cắt Icb KA I’’KA ixkKA 220 N1 220 0,62 8,65 23,11 3AQ-1 110 N2 110 0,97 19,97 50,8 3AQ-1 Mạch máyphát N3’ 18 5,94 19,25 49 8FG-10 Mạch tự dùng N4 18 0,535 62,09 108,05 8FG-10 Phương án III : Tên mạch Điểm ngắn mạch Uđm mạngKV Đại lượng tính toán Ký hiệu loại máy cắt Icb KA I’’KA ixkKA 220 N1 220 0,549 8,82 22,4 3AQ-1 110 N2 110 0,926 14,43 36,7 3AQ-1 Mạch hạ áp MBA liên lạc N3 18 7,8 80,65 205,6 8FG-10 Mạch phân đoạn điện áp máy phát N4 18 8,91 66,16 168,4 8FG-10 Mạch MF N5 18 5,94 78,5 141,3 8FG-10 Mạch tự dùng N6 18 0,535 97,75 248,8 8FG-10 Nhận xét : các máy cắt được chọn đều có Idm>1000A . Do đó không cần phải kiển tra ổn định nhiệt . -Phương án II +Phía cao áp 220 KV : có 5 máy cắt +Phía trung áp 110 KV : có 6 máy cắt +Phía hạ áp 10,5 KV : có 5 máy cắt -Phương án III +Phía cao áp 220 KV : có 5 máy cắt +Phía trung áp 110 KV : có 5 máy cắt +Phía hạ áp 10,5 KV : có 3 máy cắt 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 II. + Tính vốn đầu tư cho thiết bị. Ta có: V1 = VB1 + VTBPP1 - Máy biến áp tự ngẫu có công suất 320 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 18.109 đồng; KB = 1,4. - Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 180 MVA, có: + Với cấp điện áp 110 KV có = 12.109 đồng; = 1,5. Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án II là: VB1 = 2.1,4.18.109 + 1,5.12.109 =68,4.109 đồng Theo sơ đồ nối điện phương án II: - Bên phía 220KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,24.109 đồng. - Bên phía 110KV có 6 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,24.109 đồng. - Bên phía 10,5KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,54.109 đồng. Do đó: VTBPP1 = (5.1,24 + 6.1,24 + 5.0,54).109 = 16,34.109 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án II: V1 = 68,4.109 + 16,34.109 = 84,74.109 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 = = 7,12.109 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 600.4381,54.103 = 2,63.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án II: P = Pkh1 + Ptt1 = 2,63.109 + 7,12.109 = 9,75.109 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 9,75.109 + 0,15.84,74.109 = 22,46.109 đồng/năm. 2. Phương án III. + Tính vốn đầu tư cho thiết bị. Ta có: V2 = VB2+VTBPP2 - Máy biến áp tự ngẫu 1 pha có công suất 160 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 9,8.109 đồng; KB = 1,4. Vậy tiền đầu tư máy biến áp phương án 2 là: VB1 = 6.1,4.9,8.109 = 82,4.109 đồng Theo sơ đồ nối điện phương án 2: - Bên phía 220KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,24.109 đồng. - Bên phía 110KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,24.109 đồng. - Bên phía 10,5KV có 3 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,54.109 đồng. Do đó: VTBPP2 = (5.1,24 + 5.1,24 + 3.0,54).109 = 14,02.109 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án 3: V1 = 82,4.109 + 14,02.109 = 96,42.109 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 = = 8,1.109 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 600.3412.103 = 2,05.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2: P = Pkh2 + Ptt2 = 8,1.109 + 2,05.109 = 10,15.109 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 10,15.109 + 0,15.96,42.109 = 24,613.109 đồng/năm So sánh các phương án để chọn phương án tối ưu: Về mặt kinh tế Phương án Vốn đầu tư (109 đồng) Phí tổn vận hành (109 đồng) Hàm chi phí (109 đồng/năm) 2 84,74 9,75 22,46 3 94,42 10,15 24,613 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 3. Mặt khác sơ đồ đơn giản dễ vận hành và sửa chữa .Vì vậy chọn phương án 2 là phương án tối ưu làm phương án thiết kế nhà máy nhiệt điện. Ta có sơ đồ nhà máy với các máy cắt : F 3 B 3 2 B 1 B 2 1 220 KV 110 KV F F Chương 4 Lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm điện nh: máy phát, máy biến áp, máy bù cùng các khí cụ điện nh 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 thờng dùng thanh hình chữ nhật còn khi có dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ 2 hay 3 thanh hình chữ nhật 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 tất cả các yêu cầu kỹ thuật sau đồng thời đạt hiệu quả kinh tế hợp lý nhất. 4.1. 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 cỡng bức ở những phần trước ta đã chọn được các máy cắt ở phần trước 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 cỡng bức ra chọn được dao cách ly cho các cấp điện áp nh 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 A ilđđ KA Inh/tnh KA/S N1 Cao 220 0,62 8,65 23,11 SGC-245/80 245 800 80 N2 Trung 110 0,97 19,97 50,8 SGCP-123/1250 123 1250 80 N3’ Hạ 18 5,94 19,25 49 SGCP-36/12,5 36 1250 320 N4 Tự dùng 18 0,535 62,09 108,05 SGCP-36/12,5 36 1250 320 Với các dao cách ly đã chọn có dòng điện mức lớn hơn 1000A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 4.2. 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 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. 4.2.1. Chọn tiết diện Điều kiện: I’CP >Ilvcb Trong đó Ilvcb là dòng làm việc cưỡng bức của mạch máy phát đã tính ở phần trên. Ta có: Ilvcb = 5,94 KA Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trờng. qmt = 250C, nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt thanh dẫn 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 = 5,94 KA hay ICp = = 6,75 KA Tra bảng 3 (trang 285 - 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 thớc (mm) Tiết diện một cực mm2 Mô men trở kháng cm3 Mô men quán tính cm4 Dòng đ