Đồ án thiết kế môn học nhà máy điện

phải đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng làm việc bình thường tương ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều làm việc. Mặt khác khi có một máy biến áp bất kỳ nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sửa chữa thì các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo tải đủ công suất cần thiết G1 G2 G3 G4 G5 S220max= 57,47 MVA S220min= 45,98 MVA S110max= 80,46 MVA S110min= 64,37 MVA B1 B2 B3 B4 B5 I. Chọn công suất cho máy biến áp : 1) Chọn các máy biến áp nối bộ B4, B5: Công suất máy biến áp nối bộ 2 cuộn dây được lựa chọn theo điều kiện : SđmB ³ SđmF SđmF = 48 (MVA) Trong đó : SđmF là công suất định mức máy phát SđmB là công suất định mức của máy biến áp chọn. Máy biến áp đã chọn có mã hiệu và tham số trong bảng sau: Tham số Mã hiệu SđmMVA UckV UhkV PokW PnkW Un% Io% TPДЦH 63 115 10,5 59 245 10,5 0,6 2) Chọn máy biến áp nối bộ B1: Công suất máy biến áp nối bộ 2 cuộn dây được lựa chọn theo điều kiện : SđmB ³ SđmF SđmF = 48 (MVA) Trong đó : SđmF là công suất định mức máy phát SđmB là công suất định mức của máy biến áp chọn. Máy biến áp đã chọn có mã hiệu và tham số trong bảng sau: Tham số Mã hiệu SđmMVA UckV UhkV PokW PnkW Un% Io% TPДЦH 63 230 11 67 300 12 0,8 3) Chọn máy biến áp liên lạc B2, B3 : Với nhận xét như ở phần trên ta chọn máy biến áp liên lạc B2 và B3 là máy biến áp tự ngẫu theo điều kiện sau : SđmB ³ Trong đó : a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu a = = 0,5 - SđmB là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu được chọn: SđmB ³ SđmB ³ 96 (MVA) Ta chọn được máy biến áp tự ngẫu ba pha có tham số ghi ở bảng sau : Tham số Sđm(MVA) U (kV) Po (Kw) Pn (kW) Un% IO% Mã hiệu C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H ATДЦTH 125 230 121 11 75 290 - - 11 31 19 0,6 II. Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thường : a) Phân bố công suất cho các máy biến áp nối bộ B4 và B5 : Đối với bộ máy phát điện - máy biến áp ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là bộ này làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua máy biến áp mỗi bộ được tính : SB4 = SB5 = SđmF - = 47,4 (MVA) Tổng phụ tải của 2 máy biến áp B4 và B5 là : SB4 + SB5 = 2. 47,4= 94,8 (MVA) b) Phân bố công suất cho máy biến áp nối bộ B1 : SB5 = SđmF - = 47,4 (MVA) c) Phân bố công suất cho các cuộn dây của hai máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 : Phía điện áp cao 220kV : Công suất của cuộn dây điện áp cao được phân bố theo biểu thức sau : Sc(B2) = Sc(B3) = (S220TG -) Phía điện áp trung 110kV : Công suất của cuộn dây điện áp trung được phân bố theo biểu thức sau : ST(B2) = ST(B3) = Phía điện áp hạ của máy biến áp : Công suất được phân bố theo biểu thức sau: SH(B2) = SH(B3) = SC(B2) + ST(B2) = SC(B3) + ST(B3) Kết quả tính toán phân bổ công suất cho các cuộn dây của B2, B3 được ghi trong bảng: t(h) 0-4 4_6 6_8 8_10 10_12 12_14 14_16 16_18 18_20 20_22 22_24 SC(MVA)mưa 56,80 56,80 60,82 61,11 57,09 56,80 52,48 56,21 56,51 60,53 60,82 ST(MVA)mưa -11,20 -11,20 -15,22 -15,22 -11,20 -11,20 -7,17 -11,20 -11,20 -15,22 -15,22 SH(MVA)mưa 45,60 45,60 45,60 45,90 45,90 45,60 45,31 45,02 45,31 45,31 45,60 SC(MVA)khô 32,80 32,80 36,82 37,11 33,09 32,80 28,48 32,21 32,51 36,53 36,82 ST(MVA)khô -11,20 -11,20 -15,22 -15,22 -11,20 -11,20 -7,17 -11,20 -11,20 -15,22 -15,22 SH(MVA)khô 21,60 21,60 21,60 21,90 21,90 21,60 21,31 21,02 21,31 21,31 21,60 Từ trên bảng ta thấy S= 45,90 MVA < SH = .STNđm = 0,5.125 = 62,5 MVA Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường III. Kiểm tra các MBA khi bị sự cố . Coi sự cố nghiêm trọng nhất là sự cố xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại. S110max = 80,46 MVA Tương ứng với thời điểm đó ta có S220 = S220max = 51,72 MVA SUF = SUFmax = 5,29 MVA Đối với máy biến áp 2 cuộn dây B1, B2, và B5 ta không cần kiểm tra quá tải vì công suất định mức của nó chọn theo công suất định mức của máy phát. Việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét với máy biến áp B3 và B4. a. Giả thiết sự cố máy biến áp B5 Khi đó máy biến áp B2, B3 phải cung cấp công suất cho phụ tải trung áp lớn nhất là 80,46 MVA Lượng công suất tải qua phía trung mỗi máy là: ST-B2,B3 =.(S110max - SB4)= .(80,46 - 47,40)= 16,53 MVA Trong lúc sự cố, các máy phát G2, G3 phát hết công suất nên công suất của cuộn hạ mỗi máy là : SH-B2,B3 = ( 2.SGđm - SF max - .Std max ) = ( 2.48 - 5,29 - .2,89) = 44,97 MVA Công suất tải qua phía cao mỗi máy B2, B3 là : SC-B2,B3 = SH-B2,B3 - ST-B2,B3 = 44,97 - 16,53 = 28,44 MVA Lúc này các MBA B2, B3 làm việc theo chế độ truyền công suất từ hạ lên cao và trung Lượng công suất nhà máy cấp cho cao áp còn thiếu là : Sthiếu = SFHT + S220 - SB1 - 2.SC-B3,B4 = 104,64+51,72 - 47,4 - 2.28,44 = 52,08 MVA Ta thấy lượng sông suất thiếu hụt này nhỏ hơn dự trữ của hệ thống 80 MVA Do đó MBA tự ngẫu B2, B3 làm việc hoàn toàn bình thường b. Giả thiết sự cố máy biến áp B2( hoặc B3) . Khi sự cố B2 thì máy phát điện G2 ngừng làm việc ta kiểm tra quá tải B3. Công suất tải qua phía trung của B3 là: ST-B3 = S110max - SB4 - SB5= 80,46 - 47,4 - 47,4 = - 14,34 MVA Công suất tải qua phía hạ của B3 là. SH-B3= SGđm - SUFmax- .Stdmax = 48,19 - 5,29 - 2,89 = 42,32 MVA Công suất tải qua phía cao của MBA B3 là SC -B3 = SH-B3 - ST-B3 = 42,32 - (- 14,34) = 56,66 MVA Trong trường hợp này có thể coi máy biến áp B3 làm việc theo chế độ truyền công suất từ hạ và trung sang cao. Ta có : Snt-B3 = αSC-B3 = 0,5.56,66 = 28,33 MVA < Snt-B3đm = 125 MVA Vậy máy biến áp B3 không bị quá tải. Lúc đó hệ thống thiếu một lượng công suất là . Sthiếu = SFHT + S220 - SB1 - SC -B3 = 104,64 + 51,72 - 47,4 - 56,66 = 52,3 MVA Ta thấy lượng công suất thiếu hụt này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống 80 MVA . Vậy các máy biến áp đã chọn cho Phương án II đều thoả mãn điều kiện làm việc bình thường cũng như khi xảy ra sự cố 2.2. Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp : Tính tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật. Tổn thất trong MBA gồm 2 phần. Tổn thất sắt phụ thuộc vào phụ tải của MBA và bằng tổn thất không tải của nó Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của MBA . Sau dây ta tiến hành tính tổn thất điện năng hàng năm với từng phương án đã nêu. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp B4, B5 áp dụng công thức. Máy biến áp B4, B5 kiểu TPДЦH- 115/10,5 có ; Do đó tổn thất điện năng của B4, B5 cũng giống như tổn thất của B5 đã tính ở phương án I. 2. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T5 . áp dụng công thức Máy biến áp B1 kiểu TPДЦH- 230/11 có ; Do đó tổn thất điện năng của B1 cũng giống như đã tính ở phương án I. 3. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp B2, B3 . Để tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu ta coi MBA tự ngẫu như máy biến áp 3 cuộn dây. Khi đó cuộn dây nối tiếp, cuộn dây chung và cuộn dây hạ áp của máy biến áp tự ngẫu tương ứng với cuộn cao, trung và hạ của MBA 3 cuộn dây. Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu tính theo công thức sau: DAB2 = DAB3 = DP0 . T + .365 Trong đó : DA : Tổn thất điện năng trong máy biến áp (kWh) DPo : tổn thất không tải máy biến áp (kW) D, D, D : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu. - công suất cuộn cao, trung, hạ ở thời điểm t đã tính được ở phần phân bố công suất (MVA) - t : là thời gian trong ngày tính theo giờ. D= 290 kW = 0,29 MW D= D= 0,5.0,29 kW = 0,145 MW SđmB = 125 MVA DPo =75 kW a)Mùa mưa: Có 180 ngày hay 180.24 = 4320 h Ta có bảng giá trị sau: t(h) 0-4 4_6 6_8 8_10 10_12 12_14 14_16 16_18 18_20 20_22 22_24 SC(MVA)mưa 56,80 56,80 60,82 61,11 57,09 56,80 52,48 56,21 56,51 60,53 60,82 ST(MVA)mưa -11,20 -11,20 -15,22 -15,22 -11,20 -11,20 -7,17 -11,20 -11,20 -15,22 -15,22 SH(MVA)mưa 45,60 45,60 45,60 45,90 45,90 45,60 45,31 45,02 45,31 45,31 45,60 Theo công thức và bảng số liệu trên ta có : DAB3m = DAB4m = = 0,075.4320 +180. =713,37 (MWh). b)Mùa khô: Có 185 ngày hay 185.24= 4440 h Ta có bảng giá trị sau: t(h) 0-4 4_6 6_8 8_10 10_12 12_14 14_16 16_18 18_20 20_22 22_24 SC(MVA)khô 32,80 32,80 36,82 37,11 33,09 32,80 28,48 32,21 32,51 36,53 36,82 ST(MVA)khô -11,20 -11,20 -15,22 -15,22 -11,20 -11,20 -7,17 -11,20 -11,20 -15,22 -15,22 SH(MVA)khô 21,60 21,60 21,60 21,90 21,90 21,60 21,31 21,02 21,31 21,31 21,60 Theo công thức và bảng số liệu trên ta có : DAB3k = DAB4k = 0,075.4440 +185. = 441,28 (MWh). Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp của phương án 1 là: DAP1 = DAB2m + DAB3m+ DAB2k + DAB3k+ DAB1 + DAB4 + DAB5 = 2.713,37 + 2.441,28 + 2074,57 + 2.1731,75 = 7847,37 (MWh) 2.3. Tính dòng điện cưỡng bức. G1 G2 G3 G4 G5 S220max= 57,47 MVA S220min= 45,98 MVA S110max= 80,46 MVA S110min= 64,37 MVA B1 B2 B3 B4 B5 I6 I2 I5 I4 I1 I3 1. Mạch 10,5 kV : Tại cực máy phát điện : Ilvcb = 1,05 . IđmF = =1,05 = 2,887 (kA) 2. Mạch 110kV : Icbmax110 =MAX{Icbmax4, Icbmax5, Icbmax6} Ta có: Icbmax4 = = = 0,083 (kA) Icbmax5 = = = 0,238 (kA) Icbmax6 = = = 0,404 (kA) Vậy : Icbmax110 = 0,404 kA 3.Mạch 220 kV : Icbmax220=MAX{Icbmax1, Icbmax2, Icbmax3} Ta có: Icbmax1 = = = 0,119 (kA) Icbmax2 = = = 0,309 (kA) Icbmax3 = = = 0,153 (kA) Vậy : Icbmax230 = 0,309 kA Chương III Tính 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 các 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 3 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 được chọn là: Scb = 100 MVA. I. Phương án I. 1. Chọn điểm ngắn mạch : G4 G1 G2 G3 G5 N1 HT N3’ N3 N4 N2 Để chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV điểm ngắn mạch tính toán là N1. Nguồn cung cấp là toàn bộ máy phát điện và hệ thống. Đối với mạch 110 kV điểm ngắn mạch tính toán là N2. Nguồn cung cấp là máy phát và hệ thống . Đối với mạch tự dùng điểm ngắn mạch tính toán là N4. Nguồn cung cấp là toàn bộ máy phát và hệ thống. Đối với mạch máy phát cần so sánh dòng điện ngắn mạch tại N3 và N’3 Ngắn mạch tại N3. Nguồn cung cấp là toàn bộ hệ thống và nhà máy trừ máy phát G4. Ngắn mạch tại N’3 nguồn cung cấp là máy phát G4. 2. Xác định điện kháng. Điện kháng hệ thống Điện kháng đường dây. Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B5 - Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B1, B2. Ta lại có : Do đó điện kháng của MBA tự ngẫu Điện kháng máy phát điện Sơ đồ thay thế tính toán : 3. Tính toán cụ thể cho từng điểm ngắn mạch a. Điểm ngắn mạch N1 Từ sơ đồ thay thế, ta biến đổi nối tiếp ta có sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N1 : Trong đó : Dùng biến đổi song song ta được : Với : Ghép song song X6 với X9 rồi nối tiếp với X8 ta được : Ta có : Ghép song song X7 với X10 ta được : Với : Ta có điện kháng tính toán về phía hệ thống : Tra đường cong tính toán của máy phát điện tua bin hơi, ta có : I0 = 0,51 IƠ =0,52 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống : IHT(0) = IHT() = Điện kháng tính toán về phía nhà máy : Tra đường cong tính toán ta được : I0 = 3,5 I = 3,05 Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy : INM(0) = INM() = Dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N1 : IN1(0) = IHT(0) + INM(0) = 3,200 + 2,196 = 3,396 kA IN1() = IHT() + INM() = 3,263 + 1,194 = 4,457 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích : ixk = .Kxk.IN1(0) = .1,8.3,396 = 8,645 kA Với Kxk = 1,8 . Hệ số xung kích b. Điểm ngắn mạch N2 Tương tự như ngắn mạch tại N1. Nguồn cung cấp tới điểm ngắn mạch N2 là hệ thống và tất cả các máy phát điện Tương tự sơ đồ thay thế của điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ thay thế tính toán của điểm N2 : Ghép song song X6 và X9 ta được : Với : Biến đổi sơ đồ sao X1, X7, X8 về sơ đồ tam giác hở X11, X12 ta được : Với : Ghép song song X10 với X12 ta được hình 4 - 10 Ta có : Điện kháng tính toán về phía hệ thống : Do đó sự biến thiên của biên độ dòng điện theo thời gian là rất nhỏ, có thể coi nó là hằng số trong cả quá trình ngắn mạch Suy ra IHT(0) = IHT( Điện kháng tính toán về phía nhà máy Tra đường cong tính toán ta được : I0 = 2,85 I = 2,65 Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy : INM(0) = INM() = Dòng diện ngắn mạch tổng tại điểm N2 IN2(0) = IHT(0) + INM(0) = 3,560 + 3,577 = 7,137 kA IN2() = IHT() + INM() = 3,560 + 3,326 = 6,886 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích : ixk = KxkIN2(0) = .1,8.7,137 = 18,168 kA c. Điểm ngắn mạch N3 Nguồn cung cấp là hệ thống và tất cả các máy phát trừ máy phát G4 Từ sơ đồ thay thế, biến đổi nối tiếp ta có sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N3 : Trong đó : Biến đổi song song ta được : Với : Biến đổi sao X5,, X8, X9 thành tam giác hở X10, X11 được : Trong đó : Biến đổi sao X1, X7, X10 thành tam giác hở X12, X13 được hình 4 - 14 Trongđó : Ghép song song X11 và X13 ta được : Với : Ta có điện kháng tính toán về phía hệ thống : Do đó sự biến thiên của biên độ dòng điện theo thời gian là rất nhỏ, có thể coi nó là hằng số trong cả quá trình ngắn mạch. Suy ra : IHT(0) = IHT() = Điện kháng tính toán về phía nhà máy : Tra đường cong tính toán ta được : I0 = 0,74 I = 0,88 Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy : INM(0) = INM() = Dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N3 : IN3(0) = IHT(0) + INM(0) = 14,78 + 8,138 = 22,918 kA IN3() = IHT() + INM() = 14,78 + 9,677 = 24,457 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích : ixk = .Kxk.IN3(0) = .1,8.22,918 = 58,339 kA d. Điểm ngắn mạch N3’ Nguồn cung cấp chỉ có máy phát G4. Sơ đồ thay thế tính toán : Ta có : X1 = XG4 = 0,4 Điện kháng tính toán về phía nhà máy Dòng ngắn mạch phía máy phát : INM(0) = INM() = Dòng điện ngắn mạch tại điểm N3’ : IN3’(0) = INM(0) = 13,746 kA IN3’() = INM() = 13,746 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích ixk = .Kxk.IN3’(0) = .1,8.13,746 = 34,992 kA e. Điểm ngắn mạch N4 Dòng ngắn mạch tại điểm N4 được tính theo N3 và N3’ như sau: IN4(0) = IN3(0) + IN3’(0) = 22,918 + 13,746 = 36,664 kA IN4() = IN3() + IN3’() = 24,457 + 13,746 = 38,203 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích : ixk = .Kxk.IN4(0) = .1,8.36,664 = 93,331 kA Từ tính toán ngắn mạch ở trên ta được kết quả ghi trong bảng : N1 N2 N3 N3’ N4 I(0) (kA) 3,396 7,137 22,918 13,746 36,664 I() (kA) 4,457 6,886 24,457 13,746 38,203 ixk (kA) 8,645 18,168 58,339 34,992 93,331 II. Phương án II. 1. Chọn điểm ngắn mạch. Tương tự như phương án I ta chọn được điểm ngắn mạch như hình vẽ : G5 G1 G2 G3 G4 N1 N3’ N3 N4 N2 HT 2. Sơ đồ thay thế tính toán. Như đã tính trong phương án I ta có : Điện kháng hệ thống : XHT = 0,052 Điện kháng đường dây : Xd = 0,0302 Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B4, B5 : XB4 = XB5 = 0,167 Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B1 : XB1 = 0,190 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu T1, T2 : XC = 0,092 XT = 0 XH = 0,156 Điện kháng máy phát điện : XG = 0,4 3. Tính toán cụ thể cho từng điểm ngắn mạch. a. Điểm ngắn mạch N1 Từ sơ đồ biến đổi nối tiếp ta được sơ đồ thay thế tính toán : Trong đó : Biến đổi song song ta được : Với : Ghép song song X8 với X9 rồi nối tiếp với X7 ta được : Ta có : Ghép song song X2 với X10 ta được : Với : Ta có điện kháng tính toán về phía hệ thống . Do đó sự biến thiên của biên độ dòng điện theo thời gian là rất nhỏ, có thể coi nó là hằng số trong cả quá trình ngắn mạch. Suy ra : IHT(0) = IHT() = Điện kháng tính toán về phía nhà máy : Tra đường cong tính toán ta được : I0 = 3,15 I = 2,85 Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy INM(0) = INM() = Dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N1 : IN1(0) = IHT(0) + INM(0) = 1,780 + 1,977 = 3,757 kA IN1() = IHT() + INM() = 1,780 + 1,788 = 3,568 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích : ixk = .Kxk.IN1(0) = .1,8.3,757 = 9,564 kA Với Kxk = 1,8 - Hệ số xung kích. b. Điểm ngắn mạch N2 Tương tự như ngắn mạch tại N1. Nguồn cung cấp tới điểm ngắn mạch N2 là hệ thống và tất cả các máy phát điện Tương tự sơ đồ thay thế của điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ thay thế tính toán của điểm N2 : Ghép song song X8 và X9 ta được : Với : Biến đổi sơ đồ sao X1, X2, X7 về sơ đồ tam giác hở X11, X12 ta được : Với : Ghép song song X10 với X12 ta được : Ta có : Điện kháng tính toán về phía hệ thống : Do đó sự biến thiên của biên độ dòng điện theo thời gian là rất nhỏ, có thể coi nó là hằng số trong cả quá trình ngắn mạch. Suy ra: IHT(0) = IHT( Điện kháng tính toán về phía nhà máy Tra đường cong tính toán ta được I0 = 3,8 I = 3,15 Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy INM(0) = INM() = Dòng diện ngắn mạch tổng tại điểm N2 IN2(0) = IHT(0) + INM(0) = 3,719 + 4,769 = 8,488 kA IN2() = IHT() + INM() = 3,719 + 3,953 = 7,672 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích ixk = KxkIN2(0) = .1,8.8,488 = 21,607 kA c. Điểm ngắn mạch N3 Nguồn cung cấp là hệ thống và tất cả các máy phát trừ máy phát G3 Từ sơ đồ thay thế, biến đổi nối tiếp ta có sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N3 : Trong đó : Biến đổi song song ta được : Với : Biến đổi sao X4, X6, X7 thành tam giác hở X8, X9 được : Trong đó : Biến đổi sao X1, X2, X8 thành tam giác hở X10, X11 ta được : Trong đó : Ghép song song X9 và X11 ta được : Với : Ta có điện kháng tính toán về phía hệ thống : Do đó sự biến thiên của biên độ dòng điện theo thời gian là rất nhỏ, có thể coi nó là hằng số trong cả quá trình ngắn mạch. Suy ra : IHT(0) = IHT() = Điện kháng tính toán về phía nhà máy : Tra đường cong tính toán ta được : I0 = 0,73 I = 0,85 Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy : INM(0) = INM() = Dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N3 : IN3(0) = IHT(0) + INM(0) = 15,445 + 8,028 = 23,473 kA IN3() = IHT() + INM() = 15,445 + 9,348 = 24,793 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích ixk = .Kxk.IN3(0) = .1,8.23,473 = 59,753 kA d. Điểm ngắn mạch N3’ Nguồn cung cấp chỉ có máy phát G3. Ta có sơ đồ thay thế tính toán : Ta có : X1 = XG3 = 0,4 Điện kháng tính toán về phía nhà máy : Ta có dòng ngắn mạch phía máy phát : INM(0) = INM() = Dòng điện ngắn mạch tại điểm N3’: IN3’(0) = INM(0) = 13,746 kA IN3’() = INM() = 13,746 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích : ixk = .Kxk.IN3’(0) = .1,8.13,746 = 34,992 kA e. Điểm ngắn mạch N4 Dòng ngắn mạch tại điểm N4 được tính theo N3 và N3’ như sau: IN4(0) = IN3(0) + IN3’(0) = 23,473 + 13,746 = 37,219 kA IN4() = IN3() + IN3’() = 24,793 + 13,746 = 38,539 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích : ixk = .Kxk.IN4(0) = .1,8.37,219 = 94,744 kA Từ tính toán ngắn mạch ở trên ta được kết quả ghi trong bảng : N1 N2 N3 N3’ N4 I(0) kA 3,757 8,488 23,473 13,746 37,219 I() kA 3,568 7,672 24,793 13,746 38,539 ixk kA 9,564 21,607 59,753 34,992 94,744 Chương IV Tính toán kinh tế -kĩ thuật Chọn phương án tối ưu 4.1. Chọn máy cắt điện Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch đã xác định cho các phương án ở trên, kết hợp với các giá trị dòng điện ngắn mạch đã tính trong chương III, ta chọn máy cắt điện của các mạch cho các phương án Để thuận tiện cho lắp đặt, vận hành và sửa chữa ta thống nhất chọn cùng một loại máy cắt cho các mạch cùng điện áp. Các máy cắt được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp : Udm Udm luoi Dòng điện : Idm Idm luoi ổn định nhiệt : Itnh BN ổn định động : ilđđ ixk Điều kiện cắt : Icdm I’’ Khi đó ta chọn được các loại máy có thông số cho theo bảng : P/A Cấp điện áp Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Ilvcb (kA) I(0) (kA) ixk (kA) Udm (kV) Idm (kA) Icat (kA) ildd (kA) I 220 0,309 3,396 8,645 3AQ1 245 4 40 100 110 0,404 14,72 37,46 3AQ1 123 4 40 100 10,5 2,887 8,562 21,8 8FG10 12 12,5 80 225 II 220 0,309 3,757 9,564 3AQ1 245 4 40 100 110 0,404 8,488 21,61 3AQ1 123 4 40 100 10,5 2,887 23,47 59,75 8FG10 12 12,5 80 225 Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 4.2. So sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phương án. Để tính so sánh kinh tế, cần tính đến vốn đầu tư và phí tổn vận hành của các phương án. Khi tính vốn đầu tư của các phương án chỉ xét đến máy biến áp và thiết bị phân phối. Vốn đầu tư các thiết bị phân phối ở các cấp điện áp chủ yếu do máy cắt điện quyết định. Như vậy vốn đầu tư cho một phương án được xác định theo biểu thức sau V = KT.VT + VTBPP Trong đó VT : là vốn đầu tư của các máy biến áp KT : là hệ số tính đến tiền vận chuyển và xây lắp máy biến áp hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp VTBPP : Vốn đầu tư thiết bị phân phối - Chi phí vận hành hàng năm P được xác định theo công thức sau: P = Pk + PP + Pt Trong đó - Pk : Tiền khấu hao về vốn đầu tư và sửa chữa lớn. PK được xác định theo công thức Pk = V: là vốn đầu tư cho một phương án A : là % định mức khấu hao - Pt : chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện. Pt được xác định theo công thức: Pt = .A b : Giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện, lấy b = 500 đ/kwh DA : Tổn thất điện năng hàng năm trong thiết bị điện (kwh) tổn thất trong máy biến áp là chủ yếu - Chi phí phục vụ thiết bị ( sửa chữa thường xuyên, trả lương công nhân ), chi phí này không đáng kể so với chi phí sản xuất, nó cũng ít khác nhau giữa các phương án. Do đó khi đánh giá hiệu quả các phương án ta bỏ qua nó. Để so sánh kinh tế giữa các phương án ta xác định chi phí tính toán hàng năm của các phương án : C = Trong đó : Tdm : là thời gian thu hồi vốn tiêu chuẩn, đối với Việt Nam quy định Tdm = 8 năm Y : là thiệt hại do mất điện gây ra. P : Phí tổn vận hành hàng năm. A. Phương án I. 1. Sơ đồ thiết bị phân phối: Cấp điện áp 220 (kV) có một lộ kép vào hệ thống và 1 đường dây đơn cung cấp cho phụ tải phía này, do đó để đảm bảo độ tin cậy ta sẽ sử dụng hệ thống hai thanh góp có sử dụng thanh ghóp vòng. Ta thấy rằng ở cấp điện áp 110(kV) chỉ có 1 đường dây kép cung cấp cho phụ tải, do đó ta sử dụng hệ thống hai thanh góp liên lạc với nhau bằng máy cắt. 2. Vốn đầu tư cho thiết bị. a. Vốn đầu tư cho máy biến áp Trong phương án I ta sử dụng các máy biến áp có đơn giá : Loại máy biến áp Số lượng (máy) Đơn giá (103 USD/1máy) KB Thành tiền (103 USD) ATДЦTH-230/121/11 2 499 1,4 1397,2 TPДЦH-11/230 2 294 1,4 823,2 TPДЦH-10,5/115 1 246 1,5 369 Vậy tổng vốn đầu tư mua máy biến áp ( Kể cả chuyên chở, xây lắp ) của phương án I là : VT = (21,4499 + 21,4294 + 1,5246).103 = 2589,2.103 USD b. Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối Vốn đầu tư thiết bị phân phối theo từng cấp điện áp : Cấp điện áp (kV) Kiểu máy cắt Số lượng (cái) Đơn giá 103 (USD/cái) Thành tiền (103 USD) 220 kV 3AQ1 9 80 720 110 kV 3AQ1 6 50 300 10,5 kV 8FG10 2 30 60 Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối : VTBPP = ( 720 + 300 + 60 ).103 = 1080.103 USD Tổng vốn đầu tư cho phương án I : VI = VT + VTBPP = ( 2589,2 + 1080 ).103 = 3669,2.103 USD = 55,038.109 đ c. Tính phí tổn vận hành hàng năm - Chi phí do tổn thất điện năng (Pt) : Pt = b.DA Với : b = 500đ/kWh DA = 7938,49 MWh Vậy : Pt = 5007938,49.103 = 3,969.109 đ - Khấu hao vận hành hàng năm và sửa chữa lớn (Pk) : đ Vậy chi phí vận hành hàng năm : PI = Pt + Pk = 3,969.109 + 4,623.109 = 8,592.109 đ d. Chi phí tính toán hàng năm : CI = + PI = .109 đ B. Phương án II. 1. Sơ đồ thiết bị phân phối: Cấp điện áp 220 (kV) có một lộ kép vào hệ thống và 1 đường dây đơn cung cấp cho phụ tải phía này, do đó để đảm bảo độ tin cậy ta sẽ sử dụng hệ thống hai thanh góp có sử dụng thanh ghóp vòng. Ta thấy rằng ở cấp điện áp 110(kV) chỉ có 1 đường dây kép cung cấp cho phụ tải, do đó ta sử dụng hệ thống hai thanh góp liên lạc với nhau bằng máy cắt. 2. Vốn đầu tư cho thiết bị a. Vốn đầu tư cho máy biến áp Trong phương án II sử dụng các máy biến áp có giá : Loại máy biến áp Số lượng (máy) Đơn giá (103 USD/1máy) kT Thành tiền (103 USD) ATДЦTH-230/121/11 2 499 1,4 1397,2 TPДЦH-11/230 1 294 1,4 411,6 TPДЦH-10,5/115 2 246 1,5 738 Vậy tổng vốn đầu tư mua máy biến áp ( Kể cả chuyên chở, xây lắp ) của phương án II là : VT = (21,4499 + 1,4294 + 21,5246).103 = 2546,8.103 USD b. Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối : Vốn đầu tư thiết bị phân phối theo từng cấp điện áp Cấp điện áp (kV) Kiểu máy cắt Số lượng (cái) Đơn giá (103 USD/cái) Thành tiền (103 USD) 220 kV 3AQ1 8 80 640 110 kV 3AQ1 7 50 350 10,5 kV 8FG10 2 30 60 Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối : VTBPP = ( 640 + 350 + 60 ).103 = 1050.103 USD Tổng vốn đầu tư