Đồ án Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

= 138,436 MVA A. 5.2 c. Phía các bộ máy phát - máy biến áp 2 dây cuốn: + Dòng cưỡng bức tương ứng với dòng phía cao áp các máy biến áp B3, B4, B5 ở chế độ các máy phát F3, F4, F5 làm việc ở chế độ quá tải. So sánh các dòng điện cưỡng bức ở các phía đã tính, ta chọn dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở mạch 110KV là: Icb = 727,46 A A.5.3. Đối với mạch hạ áp 10,5 KV: + Dòng cưỡng bức trong mạch tương ứng dòng làm việc khi các máy phát làm việc ở chế độ quá tải: = 4552,023 A B.1. Chọn mát biến áp * Máy biến áp 3 pha hai cuộn dây B3 của bộ F3 - B3 - Điều kiện chọn: SđmB ³ SđmF = 75MVA - Căn cứ điều kiện ta chọn các máy biến áp B3 loại TÄệ 80 -242.10,5 có các thông số kỹ thuật sau: Sđm (MVA) Uc (KV) UH (KV) DP0 (KW) DPN (KW) UN% I0% Giá thành 109VNĐ 80 242 10,5 115 380 11 0,5 9 * Máy biến áp 3 pha hai cuộn dây B4, B5 của bộ F4 - B5. - Điều kiện chọn: SđmB ³ SđmF = 75MVA - Căn cứ điều kiện ta chọn các máy biến áp B4, B5 cùng một loại TÄệ80-242/10,5 có các thông số kỹ thuật sau: Sđm (MVA) Uc (KV) UH (KV) DP0 (KW) DPN (KW) UN% I0% Giá thành 109VNĐ 80 212 10,5 100 400 10,5 0,5 7 * Máy biến áp liên lạc B1 và B2 - Điều kiện chọn: SđmB2 = SđmB2 ³ SđmF Với SđmF = 75 MVA = 0,5 MVA Vậy SđmB2 = SđmB3 ³ = 150 MVA Ta chọn loại ATÄệTH 160-242/10,5 có các thông số kỹ thuật sau: Bảng B.1.c Sđm MVA Điện áp cuộn dây (KV) Tổn thất (KW) UN% I% C T H DP0 DPNC-T C - T C - H T - H 160 242 121 10,5 120 520 11 32 20 0,5 B.2. Phân bố công suất tải cho các máy biến áp: Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho các bộ F3 - B3; 3 LVA F4 - B4 và F5 - B5 vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm tức là các bộ này phát công suất định mức suốt năm. Lượng công suất thừa thì thanh góp 110KV được truyền tải qua các biến áp tự ngẫu liên lạc B1 và B2 lên thanh góp 220KV. Phân bố lượng công suất như sau: SB3 = SB4 = SB5 = SđmF - STDmax = 75 - =70,814 MVA + Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1 và B2 công suất truyền qua các cuộn dây ở từng thời điểm như nhau: Cuộn cao: SCB1(t) = SCB2(t) = Cuộn trung: STB1(t) = STB2(t) = Cuộn hạ: SHB1(t) = SHB2(t) = ST(t) + SC(t) Ta có bảng phân bố công suất Bảng B.2.a: MBA S (MVA) Thời gian (t) 0 - 6 6 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 18 18 - 20 20 - 24 B3B4B5 SC = SH 40,814 70,814 70,814 70,814 70,814 70,814 70,814 B1B2 SC 43,185 48,13 46,496 80,406 80,406 74,346 43,185 ST -22,51 -10,47 -10,47 -28,58 -28,58 -28,58 -34,61 SH 28,66 37,66 36,026 51,826 51,826 51,826 8,56 Từ kết quả trong bảng, ta thấy rằng phụ tải của cuộn trung áp của các máy biến áp liên lạc ở các thời điểm đều mang dấu âm. Điều này có nghĩa rằng trong tình trạng làm việc bình thường thì các máy liên lạc này phải làm nhiệm vụ truyền tải công suất từ thanh góp trung áp lên cao áp. Một phần công suất từ các máy phát F1, F2 ghép bộ với các máy biến áp được truyền từ cuộn hạ lên cao áp. Ta có: SđmB1.B2 = 160 MVA và SttB1.B2 = 80 MVA Như vậy ở tất cả các thời điểm trong ngày thì: SCmax < Sđm và STmax < Stt. Tức là các máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1, B2 làm việc bình thường. B.3. Kiểm tra khả năng tải của máy biến áp khi sự cố Với sơ đồ này ta thấy rằng bất kỳ một máy biến áp nào hỏng cũng đều không ảnh hưởng đến hệ thống vì dự trữ quay hệ thống lớn hơn nhiều so với công suất của một bộ máy phát. Do vậy ta thấy rằng nếu bộ F3 - B3 có hỏng thì cũng không ảnh hưởng gì đến các máy biến áp còn lại vì bộ này nối với thanh góp 220KV nên công suất dự trữ quay của hệ thống sẽ bù đắp đủ. B.3.1. Xét trường hợp hỏng một trong các máy B4 hoặc B5: Giả sử hỏng B4 trong thời điểm phụ tải trung áp 110kV đạt giá trị cực đại. + Công suất phát lên thanh góp 110kV của bộ F5 - B5 lúc này là: ST =SđmF5 - STĐ = 75 - = 70,814 MVA. + Phụ tải trung áp: SUTmax = 120,68 MVA. + Lượng công suất còn thiếu cho phụ tải trung áp cần cung cấp là: Sthiếu = 120,68 - 70,814 = 49,866 MVA. + Lượng công suất này được lấy từ cuộn trung của các máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1, B2. Như vậy lượng công suất truyền tải qua cuộn trung của mỗi máy là: Sthiếu 49,866 STTN = ¾¾¾ = ¾¾¾ = 24,933 MVA. 2 2 + Đồng thời lúc này B1, B2 còn nhận một lượng công suất do các máy phát F1 và F2 phát lên là: SHB1 = SHB2 = SđmF - (SUF + STD) = 75 - = 66,128 MVA + Công suất truyền qua cuộn cao áp của B1, B2 lên thanh góp 220kV. SCB1 = SCB2 = =SH - STTN = 66,12 - 24,933 = 41,187 MVA. - Như vậy với công suất đã chọn cho B1, B2 là SđmBTN =160MVA, SttB=80MVA, với trường hợp sự cố này không có cuộn dây nào của máy bị quá tải. B.3.2. Xét trường hợp hỏng một trong các máy BA tự ngẫu B1 hoặc B2 Theo bảng phân phối phụ tải thì các máy B1, B2 vừa nhận công suất phát lên của F1, F2 vừa truyền tải công suất thừa từ thanh góp trung áp 110kV lên cao áp. Ta xét trường hợp hỏng máy B1 trong thời điểm SUTmin, các máy phát F4, F5 phát công suất định mức, kiểm tra khả năng tải của B2: + Công suất phát lên thanh góp 110kV của các máy phát F4, F5: SST = SSđmF - SSTD = (2 x 75) - (2 x ) = 141,628 MVA. + Lượng công suất thừa sẽ truyền tải qua cuộn trung của B2 sang cuộn cao lên thanh góp 220kV. Sthừa = SST - SUTđm = 141,628 - 72,41 = 69,218 MVA. + Đồng thời cuộn cao của B2 còn phải truyền tải một lượng công suất từ F2 phát lên thanh góp 220KV là: = 66,12 MVA Vậy tổng công suất truyền qua cuộn cao của B2 là: SSCB2 = Sthừa + SF2 = 69,218 + 66,12 = 135,338 MVA + Khả năng tải của B2 khi xét đến hệ số quá tải 1,4 sẽ là: SqtB2 = SđmB2 x 1,4 = 160 x 14 = 224 MVA Ta thấy rằng SSCB2 < SqtB2. Như vậy B2 có đủ khả năng làm việc khi có sự cố hỏng B1. Vậy các máy B1, B2 đã chọn phù hợp. Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án II hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng MBA bị quá tải. B.4. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp: Tương tự như đã trình bày với phương án I. Ta có: + Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp pha hai cuộn dây trong một năm. DA2cd = DP0 x T + DPN. + Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu: DAtn=DP0.T+ Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp như sau: B.4.1. Máy biến áp ba pha 2 dây quấn cuộn B4, B5: + Máy biến áp B4, B5 loại Tọử 80 - 121/10,5 có các thông số kỹ thuật sau: DP0 = 100 KW DPN = 400 KW T = 8760 giờ. + Các máy này luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó là: SB = 70,814 MVA trong cả năm. = 1405,69 MWh. B.4.2. Máy biến áp ba pha hai cuộn dây B3: + Máy biến áp B3 loại ũọử 80-121/10,5, có các thông số kỹ thuật sau: DP0 = 115 KW DPN = 380 KW T = 8760 giờ. + Các máy này luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó là: SB = 70,814 MVA trong cả năm. = 1391,642 MWh. SDBbộ = 2. 1391,642 + 1405,69 = 4188,974 MWh B.4.3. Máy biến áp ba pha hai cuộn dây B1, B2: + Máy biến áp B1, B3 chọn loại AũọửTH 160-242/12/10,5 có các thông số kỹ thuật sau: DP0 = 120 KW = 0,12MW DPNC-T = 520 KW = 0,52 MW DPNC-H = DPNT-H = a. DPNC-T = 0,5. 520 = 260 KW Ta có: = 260 KW = 0,26MW = 260 KW = 0,26MW = 780 KW = 0,78MW Căn cứ bảng phân bố công suất các cuộn dây B1, B2ta có: DPNC. S = 0,26 . [91,0352 . 6 + 106,1782. 2 +106,2532. 4 + + 14,4132. 2 + 124,3682 . 4 + 124,3862. 2 + 92,1912. 4] = 0,26. 275221,605 = 71557,671 MW DPNT. S = 0,26 . [-34,0672 . 6 + (-34,067)2. 2 + (-28,574)2. 4 + + (-10,424)2. 2 + (-22,539)2 . 4 + (-22,539)2. 2 + (-34,607)2. 4] = 5547,43 MW DPNH. S = 0,78 . [56,4282 . 6 + 71,5712. 2 + 77,6792. 4 + 113,9392. 2 + 101,8292 . 4 + 101,8292. 2 + 57,8842. 4] = 0,78. 154928,279 = 120844,052. ® = 2081,217 MWh. + Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu SDATN = 2. 2081,127 MWh = 4162,542 MWh. Như vậy tổng tổn thất điện năng trong một năm trong các máy biến áp là: DAS = SDAbộ + SDATN = 4188,974 + 4162,542 = 8351,516 MWh B.5. Tính toán dòng điện cưỡng bức trong các mạch: B.5.1. Mạch cao áp 220KV: B.5.1.a. Phía hệ thống Nhà máy được nối với hệ thống bằng một đường dây kép, nên dòng cưỡng bức tương ứng với dòng điện làm việc ở chế độ đường dây kép bị sự cố đứt một mạch vào thời điểm công suất phát lên hệ thống là SHTmax: SHTmax = 110,695.103 = 110,695.103 KVA. Dòng cưỡng bức trong mạch: = = 278,198 A B.5.1.b. Phía các phụ tải cao áp: Các phụ tải cao áp được cấp điện bằng hai đường dây kép nên dòng cưỡng bức tương ứng với dòng điện làm việc ở chế độ một đường dây kép bị sự cố, đường dây kép còn lại cung cấp cho phụ tải với công suất SUCmax: SUCmax = 151,163 MVA = 231,625.103 KVA Dòng cưỡng bức trong mạch: = = 580,95 A B.5.1.c. Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc: Dòng cưỡng bức được xét khi hỏng một máy biến áp liên lạc giả sử B1, máy B2 còn lại làm việc ở chế độ sự cố với công suất cuộn cao áp (đã tính ở phần B.3.2) là: SSCSC = Sthừa + SF2 =69,218 + 63,714 = 132,932 MVA = = 334,083 A B.5.1.d. Phía bộ máy phát - máy biến áp 2 dây quấn F3 - B3: + Dòng cưỡng bức tương ứng với dòng phía cao áp các máy biến áp B3 ở chế độ các máy phát F3 làm việc ở chế độ quá tải. =1,05. IđmF = 1,05. =1,05.= 197,914A. So sánh giá trị dòng cưỡng bức ở các phia, ta chọn giá trị dòng điện cưỡng bức ở mạch cao áp 220KV là: Icbức220 = IcbứcCTN = 334,083 A B.5.2. Mạch Trung áp 110KV B.5.2.a. Phía đường dây phụ tỉ 110KV: + Các phụ tải được cấp điện bằng 2 đường dây kép mỗi đường có công suất: =34,482MA và 2 đường dây đơn mỗi đường có công suất: =28,736MVA + Dòng cưỡng bức lớn nhất là dòng làm việc ở chế độ dây kép bị đứt một mạch vào thời điểm phụ tải lớn nhất. =181,198A B.5.2.b. Phía trung áp máy biến áp liên lạc; + Dòng cưỡng bức tương ứng dòng làm việc ở chế độ sự cố một máy, máy còn lại có nhiệm vụ truyền tải công suất từ thanh góp 110KV về hệ thống là lớn nhất. Sthừamax = STmax = 69,218 MVA = 363,73A B.5.2.c. Phía các bộ máy phát - máy biến áp 2 dây quấn B4, B5 + Dòng cưỡng bức trong tương ứng với dòng phía cao áp các máy B4, B5 ở chế độ các máy phát F4, F5 làm việc ở chế độ quá tải. = 413,820A So sánh các dòng điện cưỡng bức ở các phía đã tính, ta chọn dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở mạch 110KV là: Icbức110 = 413,820A B.5.3. Đối với mạch hạ áp 10,5KV: + Dòng cưỡng bức trong mạch tương ứng dòng làm việc khi các máy phát làm việc ở chế độ quá tải. = 4335,260A CHƯƠNG III TÍN TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 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 một chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực thế. Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. 3.1. Tính toán ngắn mạch cho phương án I: 3.1.1. Chọn các điểm ngắn mạch: Chọn điểm ngắn mạch N1: Để chọn khí cụ điện phía 220KV có nguồn cung cấp là các máy phát của nhà máy điện và hệ thống. Chọn điểm ngắn mạch N2: Để chọn khí cụ điện cho mạch 110KV có nguồn cung cấp là các máy phát của nhà máy điện và hệ thống thông qua máy biến áp tự ngẫu liên lạc. Chọn điểm ngắn mạch N3 và N3' để chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc và máy phát. Với N3 thì coi như F2 nghỉ, nguồn cung cấp là các máy điện khác và hệ thống. Với điểm N3' thì nguồn chỉ kể thành phần do F2 cung cấp. Ta cần so sánh 2 giá trị dòng ngắn mạch IN3 và IN3' chỉ chọn dòng giá trị lớn hơn. Điểm ngắn mạch N4 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống. Thực ra có thể lấy IN4 = IN3 + IN3' * Sơ đồ chọn các điểm ngắn mạch, xem hình 3.1.1. Hình 3.1.1. Sơ đồ chọn điểm ngắn mạch 3.1.2. Chọn các điểm đại lượng cơ bản: Scb = 60MVA Ucb = Utb = 10,5KV; 115KV; 230KV Ta có: nên = 0,150KA. = 0,301KA = 3,303KA 3.1.3. Tính điện kháng các phần tử trong hệ tương đối cơ bản và thành lập sơ đồ thay thế: 3.1.3.a. Tính điện kháng các phần tử + Điện kháng của hệ thống [X1] =1,2; SHT = 3500 MVA = 0,02 + Đường dây kép từ hệ thống về thanh góp 220KV [X2]. L = 130 Km; X0 = 0,4W/Km = 0,048 + Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B2, B3. Các đại lượng đã cho theo cơ sở định mức của máy biến áp SđmB = 160MVA. UNC-T = 11%; UNC-H = 32%; UNT-H = 20% - Điện kháng cuộn cao áp: [X3]; [X4] = 0,028 - Điện kháng cuộn trung áp: [X5]; [X4] = 0,0001 » 0 - Điện kháng cuộn trung áp: [X7]; [X8] = 0,0492 + Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây B3, B4, B5: [X9]; [X10]; [X11] =0,0504 + Điện kháng của máy phát F1- F5: [X12]; [X13]; [X14];[X15]; [X16] =0,146 3.1.3.b. Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch Sơ đồ thay thế điện kháng toàn nhà máy. HT Hình 3.1.2. Sơ đồ thay điện kháng toàn mạng 3.1.4.Tính toán ngắn mạch theo điểm đã chọn 3.1.4.1.Tính dòng ngắn mạch tại N1 trên thanh góp 220KV: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1. E2 E1 E5 E4 E3 HT N1 Hình 3.1.3. Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại điểm N1. 3.1.4.2. Biến đổi sơ đồ và các điện kháng tương đương: Điểm ngắn mạch N1 có tính đối (hình 3.1.3) ta được sơ đồ biến đổi tương đương ở hình 3.1.4. với các điện kháng tương đương. X17 = X1+ X2 = 0,02 + 0,048 = 0,068 = 0,014 = 0,0975 HT N1 HT E1, E2 E3, E4, E5 E1, 2, 3, 4, 5 Hình 3.1.4 Từ sơ đồ hình 3.1.4 ta nhập các nguồn E1, E2, E3, E4, E5 lại ta được sơ đồ biến đổi tương đương như hình 3.1.5 với điện kháng biến đổi tương đương. = 0,039 Từ sơ đồ hình 3.1.5 biến đổi tiếp tục ta được sơ đồ rút gọn hình 3.1.6 EHT E1, 2, 3, 4, 5 Hình 3.1.6 X17 = 0,068 X22 = X18 + X21 = 0,014 + 0,039 = 0,053 - Đối với nhánh hệ thống + Điện kháng tính toán: = 3,96 > 3. Xác định dòng ngắn mạch bằng phương pháp đường cong tính toán các máy phát có tự đồng điều chỉnh kích từ. Tra đường cong tính toán ta được bội số của thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch (vì >3 ta không tra được) + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp. IN1HT(O) =  IN1HT(¥) = * Đối với nhánh máy phát: + Điện kháng tính toán: XttMF = X22 . = 0,33 Tra đường cong tính toán: = 2,4. ICKMF(¥) = 2,0. + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: = 2,362 kA. = 1,97 kA. ISN1(O) = IN1HT(O) + IN1MF(O) = 2,32 + 2,362 = 4,682 kA ISN1(¥) = IN1HT(¥) + IN1MF(¥) = 2,32 + 1,97 = 4,29 kA Dòng ngắn mạch xung kích. iXKN1 = . KXK. ISN1(O) = . 1,8 . 4,682 = 14, 579 kA. 3.1.4.3. Tính dòng ngắn mạch tại N2 trên thanh góp 110kV. Sơ đồ thay thế điện kháng tính ngắn mạch tại N2. E5 E4 E3 E2 E1 HT N1 N2 Hình 3.17. Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại điểm N2 3.1.4.2.a. Biến đổi sơ đồ và các điện kháng tương đương. Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ ứng với điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ rút gọn với điểm N2 như hình 3.1.8 và hình 3.1.9. X23 = X17 + X18 = 0,068 + 0,014 = 0,082 X24 = X19 // X20 = = 0,039 HT N2 HT Hình 3.1.8 Hình 3.1.9 3.1.4.2.b. Tính toán dòng ngắn mạch và dòng xung kích tại t = 0; t = ¥. * Đối với nhánh hệ thống: + Điện kháng tính toán. XttHT = X23 . . Vì XttHT > 3 nên ta tính dòng ngắn mạch theo phương pháp trực tiếp đơn giản: IN2HT(O) = IN2HT(¥) = * Đối với nhánh máy phát: + Điện kháng tính toán. XttMF = X24 . = 0,243 Tra đường cong tính toán ta có: = 3,5 . ICKMF(¥) = 2,3. = 6,597 kA. = 4,34 kA. * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: ISN2(O) = IN2HT(O) + IN2MF(O) = 3,67 + 6,579 = 10,267 kA ISN2(¥) = IN2HT(¥) + IN2MF(¥) = 3,67 + 3,43 = 8,01 kA * Dòng ngắn mạch xung kích. iXKN2 = . KXK. ISN2(O) = . 1,8 . 10,267 = 25,872 kA. 3.1.4.4. Tính dòng ngắn mạch tại N. Sơ đồ thay thế điện kháng. Tính ngắn mạch tại N3. E5 E4 E3 E1 HT N3 Hình 3.1.10. Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại điểm N3 3.1.4.3.a. Biến đổi sơ đồ và các điện kháng tương đương. Khi ngắn mạch tại N3, ta không xét đến F2 tham gia cấp công suất ngắn mạch. Từ 3.1.10 ta biến đổi sơ đồ thành hình 3.1.11 và hình 3.1.12. HT HT Hình 3.1.11 Hình 3.1.12 N3 N1,3,4,5 Các giá trị điện kháng tương đương ở các sơ đồ hình 3.1.11 và hình 3.1.12: X25 = X7 + X12 = 0,049 + 0,014 = 0,195 X26 = X25 // X20 = = 0,048 EHT N3 Ta tiếp tục biến đổi sao - Tam giác thiếu sơ đồ hình 3.1.12 thành hình 3.1.13: Hình 3.1.1.3 + Điện kháng tính toán. XttHT = X"d = 0,132 < 3. Tính dòng ngắn mạch theo phương pháp họ đường cong tính toán: + Tra đường cong tính toán ta có: và = 2,6. + Dòng ngắn mạch do F2 cung cấp: IN3'MF2(O) = I*CKMF2(O) = IN3'MF2(¥) = I*CKMF2(¥) = Dòng ngắt mạch xung kích: iXKN3' = . KXK. IN3'MF2(O) = . 1,9 . 22,296 = 59,307 kA. 3.1.4.5. Tính dòng ngắn mạch tại N4: ISN4(O) = ISN3(O) + ISN3'(O) = 33,789 + 22,29 = 56,079 kA ISN4(¥) = ISN3(¥) + ISN3'(¥) = 35,396 + 10,734 = 46,67 kA * Dòng điện xung kích. iXKN4 = . KXK. ISN4(O) = . 1,8 . 56,085 = 141,334 kA. 3.1.5. Bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án I: Điểm ngắn mạch Điện áp (kV) Dòng điện kA ISN(O) ISN(¥) iXK N1 230 4,682 4,29 14,579 N2 115 10,267 8,01 25,872 N3 10,5 33,789 35,936 85,148 N3' 10,5 22,29 10,734 59,037 N4 10,5 56,079 46,67 141,334 3.2. Tính điện kháng các phần tử trong hệ tương đối cơ bản và thành lập sơ đồ thay thế. 3.2.1. Tính điện kháng các phần tử: + Điện kháng của hệ thống: [X1]: + Đường dây kép từ hệ thống về thanh góp 220kV: [X2]: L = 130Km; X0 = 0,4 ohm/Km. XD = + Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B2; B3: - Điện kháng cuộn cao áp: [X3]; [X4]: XCB1 = XCB2 = . - Điện kháng cuộn trung áp [X5]; [X6]: XTB1 = XTB2 = . - Điện kháng cuộn hạ áp [X7]; [X8]. XCB1 = XCB2 = . - Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây B3: [X9]: XB3 = - Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây B4, B5: [X10]; [X11]: XB4 = XB5 = 3.2.2. Tính toán ngắn mạch theo điểm đã chọn; 3.2.2.1. Tính dòng ngắn mạch tại N1 trên thanh góp 220kV: Sơ đồ thay thế điện kháng tính ngắn mạch tại N1. HT N1 E3 E1 E2 E4 E5 Hình 3.2.3. Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại điểm N1 3.2.2.1.a. Biến đổi sơ đồ và các điện kháng tương đương: X17 = X1 + X2 = 0,02 + 0,048 = 0,068 X18 = X3 // X4 = = 0,014 X19 = (X7 + X12)// (X8 + X13) = X20 = (X10 + X15)// (X11 + X16) = X21 = X9 + X14 = 0,05 + 0,146 = 0,196. X22 = (X19 // X21) + X18 = . HT N1 HT E1 E4 E2 E5 E3 Hình 3.2.5 Hình 3.2.4 Từ sơ đồ 3.2.5 ta nhập các nguồn E1, E2, E4, E5 lại ta được sơ đồ biến đổi rút gọn tương đương như hình 3.2.6. với điện kháng biến đổi tương đương: X23 = X21 // X22 = = 0,062. EHT N1 E1,2,3,4,5 Hình 3.2.6. 3.2.2.1.b. Tính toán dòng ngắn mạch và dòng xung kích tại t = 0; t = ¥; * Đối với hệ thống: + Điện kháng tính toán: XttHT = X17 . . Xác định dòng ngắn mạch bằng phương pháp đường cong tính toán các máy phát sử dụng TDK. Tra đường cong tính toán ta được bội số của thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch (không tra được). + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: IN1HT(O) = = 2,22 kA. IN1HT(¥) = 2,22 kA. * Đối với nhánh máy phát: + Điện kháng tính toán: XttmF = X23 . = 0,387. Tra đường cong tính toán ta có: và = 2,12 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: IN1MF(O) = I*CKMF2(O) = IN1MF(¥) = Dòng ngắn mạch tổng tại N1: ISN1(O) = IN1HT(O) + IN1MF(O) = 2,903 + 2,639 = 5,542 kA ISN1(¥) = IN1HT(¥) + IN1MF'(¥) = 2,22 + 2,126 = 5,206 kA * Dòng điện ngắn xung kích. iXKN1= . KXK. ISN1(O) = . 1,8 . 5,542 = 7,257 kA. X24 = X19// X20 = = 0,049. Từ sơ đồ hình 3.2.9 ta tiến hành biến đổi sao (X17, X18, X21). - Tam giác thiếu (X25, X26) như sơ đồ hình 3.2.10. với các điện kháng. X25 = X17 + X18 = X26 = X21 + X18 = HT N2 HT E1,E2 E3 E3 E1,2,4,5 E2,E5 Hình 3.2.9 Hình 3.2.8 N2 N2 N2,2,3,4,5 EHT E3 Hình 3.2.10 3.2.2.1.c. Tính toán dòng ngắn mạch và dòng xung kích tại t = 0; t = ¥ * Đối với nhánh hệ thống: + Điện kháng tính toán: XttHT = X25 . = 4,9. Vì XttHT > 3 nên ta tính dòng ngắn mạch theo phương pháp trực tiếp đơn giản. IN2HT(O) = IN2HT(¥) = . 0,301 = 3,583 kA * Đối với máy phát F2: + Điện kháng tính toán: XttMF3 = X26 . = 0,314 Tra đường cong tính toán ta có: và = 2,02 + Dòng ngắn mạch do F3 cung cấp: IN2MF3(O) = = 0,946 kA. IN2MF3(¥) = = 0,761 kA. * Đối với nhánh máy phát còn lại: + Điện kháng tính toán: XttmF = X24 . = 0,245 Tra đường cong tính toán ta có: và = 2,3 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: IN2MF(O) = I*CKMF(O) = IN2MF(¥) = I*CKMF(¥) = Dòng ngắn mạch tổng tại N2: ISN2(O) = 3,583 + 0,946 + 5,278 = 9,807 kA ISN2(¥) = 3,583 + 0,761 + 3,468 = 7,812 kA CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 4.1. LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH: 4.1.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối: Việc lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy là một khâu rất quan trọng, nó phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo 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 liên tục 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 lợi ích chung của toàn nhà máy. Nhà máy nối với hệ thống 01 đường dây mạch kép đến thanh góp 220KV. Thanh góp 220KV cung cấp cho phụ tải cao áp bằng 01 đường dây mạch kép và một đường dây đơn. Máy biến áp nối vào thanh góp 220KV của phương án I là 2 mạch và phương án II là 3 mạch. Như vậy số mạch nối vào thanh góp 220KV không nhiều, nên hệ thống phân phối ở cấp 220KV của cả 2 phương án ta đều dùng hệ thống 2 thanh góp có máy cắt liên lạc giữa 2 thanh góp. Trung áp 110KV thì số mạch vào là 2 đường dây đơn và 2 đường dây kép và 2 đường dây đơn cho các phụ tải cùng 3 mạch của phương án I và 2 mạch của phương án II. Các bộ máy phát - máy biến áp nối vào, ngoài ra còn có các mạch nối với các máy biến áp liên lạc. Do đó để đảm bảo tính cung cấp điện liên tục, tin cậy ở cả 2 phương án ta đều sử dụng sơ đồ 2 hệ thống thanh góp có thanh góp vòng. Các sơ đồ sẽ được trình bày cụ thể cho các phương án ở phần 4.2. 4.1.2. Chọn máy cắt điện: Chọn máy cắt theo các điều kiện sau: - Loại máy cắt SF6 hoặc máy cắt không khí. - Điện áp: UđmMC ³ Ulưới - Dòng điện: UđmMC ³ Icb - Điều kiện cắt: Icđm ³ I'' - Điều kiện ổn định động: iôđđ ³ ixuất khẩu - Điều kiện ổn định nhiệt: I2nhđm x tnhđm ³ BN Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch ở chương III và dòng điện cưỡng bức ở chương II. Căn cứ điều kiện chọn máy cắt ở trên ta chọn các máy cắt ở mạch điện áp của các phương án như sau: PHƯƠNG ÁN I: Bảng thông số chọn máy cắt cho phương án I: Bảng 4.11. Điểm ngắn mạch Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Uđm KV Icb A I'' KA iXK KA UđmMC KV IđmMC A Icđm KA Iitt KA N1 220 506,041 5,394 13,592 3AQ2 245 4000 40 100 N2 110 737,204 10,267 25,872 3AQ1 123 3150 31,5 80 N3 10,5 4552,023 33,789 85,148 HGF3 12 12500 80 225 Các máy cắt 220KV và 110KV đã chọn đều cùng loại SF6 của hãng SIEMENS sản xuất, các máy cắt mạch 10KV dùng loại hợp bộ của hãng ABB sản xuất. Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Yi: Thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i (đồng/năm) ađm: Hệ số định mức của hiệu qủa 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. * Vốn đầu tư: Vi = VBi + VTBPPi Trong đó: - Vốn đầu tư máy biến áp: VBi = SVBJ VBJ: Tiền đầu tư máy biến áp có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp thứ j. - Vốn đầu tư các mạch máy cắt: VTBPP = n1 x VTBPP1 + n2 x VTBPP2 + n3 x VTBPP3 + … + Trong đó: n1, n2, n3 : Số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp 1, 2, 3; VTBPP1, VTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối tương ứng. * Phí tổn hàng năm: Pi = PKi + PPi + Pti Trong đó: 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 x DA : Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra. Giá thành tổn hại tổn thất điện năng: b = 0,05 USD/KWh. 4.2. Tính toán chỉ tiêu cho từng phương án: 4.2.1. Phương án I: Tính vốn đầu tư thiết bị: Ta có: V1 + VB1 + VTBPP1 * Vốn đầu tư cho các máy biến áp: VB1 Phương án I có 2 máy biến áp tự ngẫu và 3 máy biến áp 2 dây quấn. - Máy biến áp tự ngẫu loại ATÄệTH160 - 242/121/10,5 giá thành kể cả chuyên chở và lắp đặt mỗi máy là 21,3 x 109 VNĐ. - Máy biến áp 2 cuộn dây loại TÄệ80 - 121/10,5 giá thành kể cả chuyên chở và lắp đặt mỗi máy là 7 x 109 VNĐ. Vậy tổng vốn đầu tư máy biến áp là: VB1 = 2 x 21,3 x 109 + 3 x 7 x 109 = 63,6 x 109 VNĐ * Vốn đầu tư thiết bị phân phối: + Mạch 220KV. II Mạch bao gồm 8 máy cắt loại SF6 kiểu 3AQ1 - 245/4000 giá thành mỗi máy kể cả chi phí chuyên chở và lắp đặt là 80.103 USD. Tổng giá thành các máy cắt mạch 220KV là: VTBPP1(220) = 8.80.103 = 640.103 USD. + Mạch 110KV: Sơ đồ xem trang bên. Các mạch thiết bị bao gồm: - 2 đường dây kép phân phối phụ tải trung áp - 2 đườ