Đồ án Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - Vũ Văn Thiết

// (XHB2 + XF2) = = 0,16 X4 = Ghép các nguồn E12 và E34 ta có: X5 = X3 // X4 = = 0,08 X6 = X2 + X5 = 0,036 + 0,08 = 0,116 Sơ đồ rút gọn: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XTTHT = X1. = 0,063. = 1,575 Tra đường cong tính toán ta có: I*(0) = 0,64 I*(Ơ) = 0,7 + Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp I”HT(0) = I*(0). = 0,64. = 4 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,7. = 4,39 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X6. = 0,116. = 0,348 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,8 I* (Ơ) = 2,15 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 2,8. = 2,1 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 + 2,1 = 6,1 KA I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4,39 + 1,62 = 6,01 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = .kxk.I”N1(0) = .1,8.6,1 = 15,528 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. Ngắn 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 = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XCB1 // XCB2 = = 0,036 X3 = (XHB1 + XF1) // (XHB2 + XF2) = = 0,0,16 X4 = (XB3 + XF3) // (XB4 + XF4) = = 0,63 Ghép các nguồn E12 và E34 ta có: X5 = X1 + X2 = 0,063 + 0,036 = 0,099 X6 = X3 // X4 = = 0,08 Sơ đồ rút gọn: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X5. = 0,099. = 2,475 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,4 I* (Ơ) = 0,42 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”HT(0) = I*(0). = 0,4. = 5,02 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,42. = 5,27 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X6. = 0,08. = 0,24 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 4,2 I* (Ơ) = 2,4 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 4,2. = 6,325 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,4. = 3,615 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5,02 + 6,325 = 11,345 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 5,27 + 3,615 = 8,885 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = .kxk.I”N2 = .1,8.11,345 = 28,88 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 Các điện kháng được tính toán như sau: X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XCB1 // XCB2 = = 0,036 X3 = X3 = XH = 0,128 X4 = XH + XF = 0,128 + 0,195 = 0,323 X5 = = 0,163 Sơ đồ thay thế Ta có: X6 = X1 + X2 = 0,063 + 0,036 = 0,099 Ghép E2 với E34 ta có: X7 = X4 // X5 = = 0,108 Biến đổi Y(X3, X6, X7) đ (X8, X9) bỏ nhánh cân bằng X8 = X6 + X3 + = 0,099 + 0,128 + = 0,344 X9 = X3 + X7 + = 0,128 + 0,108 + = 0,375 Sơ đồ đơn giản Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X8. = 0,344. = 8,6 > 3 nên: + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(Ơ) = = 15,984 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X9. = 0,375. = 0,843 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 1,15 I* (Ơ) = 1,3 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 1,15. = 14,227 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 1,3. = 16,08 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 15,984 + 14,227 = 30,211 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 15,984 + 16,08 = 32,064 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = .kxk.I”N3 = .1,8.30,211 = 76,9 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Â Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F1 Sơ đồ thay thế E X F N' 3 1 0,195 - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM = XF. = 0,195. = 0,146 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 6,8 I* (Ơ) = 2,7 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 6,8. = 28,04 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,7. = 11,135 KA + Dòng điện xung kích ixkN’3 = .kxk.I”N3 = .1,8.28,04 = 71,37 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’ = 30,211 + 28,04 = 58,251 KA I”N4(Ơ) = I”N3 + I”N3’ = 32,064 + 11,135 = 43,2 KA + Dòng điện xung kích ixkN4 = .kxk.I”N4 = .1,8.58,251 = 148,28 KA Vậy ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2. Dòng điện Điểm ngắn mạch N1 I”(0) KA I”(Ơ) KA ixk KA 6,1 6,01 15,528 N2 11,345 8,885 28,88 N3 30,211 32,064 76,9 N3’ 28,04 11,135 71,37 N4 58,251 43,2 148,28 3.2.Phương án II 3.2.1. Chọn các điểm ngắn mạch. Chọn điểm ngắn mạch N1: Để chọn khí cụ điện phía 220KV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Chọn điểm ngắn mạch N2: để chọn khí cụ điện cho mạch 110KV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Chọn điểm ngắn mạch N3: để chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc coi như F2 nghỉ, nguồn cung cấp là các máy phát điện khác và hệ thống. Chọn điểm ngắn mạch N3Â: Khi tính toán chỉ kể thành phần do F2 cung cấp. Điểm ngắn mạch N4 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, thực ra có thể lấy IN4 = IN3 + IN3’. SuF B1 B2 B3 B4 F1 F2 F3 F4 220KV 110KV N1 N2 3.2.2. Tính điện kháng các phần tử. ã Điện kháng của hệ thống XHT = X*HT. = 0,026 XD = = 0,037 ã Điện kháng máy phát. XF = X’d.= 0,146. = 0,195 ã Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây = 0,131 = 0,1375 ã Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2: Do UN% ³ 25% nên ta bỏ qua hệ số a Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = = = 0,0718 + Điện kháng cuộn trung áp XT = = = -0,003 ằ 0 + Điện kháng cuộn hạ áp XH = = = 0,128 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch. 3.2.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm a. Tính dòng ngắn mạch tại N1: Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XF + = 0,195 + 0,1375 = 0,3325 X3 = = = 0,036 X4 = = = 0,16 X5 = XF + = 0,195 + 0,131= 0,326 X E1 E 2,3 3 X 2 H X 4 1 X X X 5 HT E E 4 Nhập hai nguồn E23 và E4 X6 = X5 // X4 = = 0,107 X7 = X3 + X6 = 0,036 + 0,107 = 0,143 Nhập hai nguồn E234 và E1 X8 = X2 // X7 = = 0,1 Sơ đồ rút gọn - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XNHT = X1.= 0,063. = 1,575 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,64 I* (Ơ) = 0,7 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”HT(0) = I*(0). = 0,64. = 4 KA I”HT(Ơ) = I*(Ơ). = 0,7. = 4,39 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X8. = 0,1. = 0,3 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,3 I* (Ơ) = 2,3 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,3. = 2,485 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,3 = 1,732 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4 + 2,485 = 6,485 KA I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4,39 + 1,732 = 6,122 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = .kxk.I”N1(0) = .1,8.6,485 = 16,5 KA b. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 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 sau: X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XF + = 0,195 + 0,1375 = 0,3325 X3 = = = 0,036 X4 = = = 0,16 X5 = XF + = 0,195 + 0,131= 0,326 Biến đổi Y(X1, X2, X3) đ (X6, X7) X6 = X1 + X3 + = 0,063 + 0,036 + = 0,105 X7 = X2 + X3 + = 0,3325 + 0,036 + = 0,5585 Ghép E23 với E4: X8 = X4 // X5 = = 0,107 Ghép E234 với E1: X9 = X7 // X8 = = 0,089 Vậy ta có sơ đồ rút gọn sau cùng: Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XttHT = X6. = 0,105. = 2,625 Tra đường cong tính toán: I* (0) = 0,38 I* (Ơ) = 0,4 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 0,38. = 4,77 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 0,4. = 5,02 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X9. = 0,089. = 0,267 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,9 I* (Ơ) = 2,35 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,9. = 5,87 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,35. = 3,54 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4,77 + 5,87 = 10,64 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 5,02 + 3,54 = 8,56 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = .kxk.I”N2 = .1,8.10,64 = 27,08 KA c. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Sơ đồ thay thế E 1 F X E 3 F X 31 X HT X X 31 X H D X C X T H X 31 X T X C X E X HT 4 F F X B4 X N3 X1 = XHT + XD = 0,026 + 0,037 = 0,063 X2 = XF + = 0,195 + 0,1375 = 0,3325 X3 = = = 0,036 X4 = XH = 0,128 X5 = XF + = 0,195 + 0,131 = 0,326 X6 = XF + XH = 0,195 + 0,128 = 0,323 2 X 4 E 2 E X 3 5 X E 3 1 X X4 X6 HT Ghép E2 với E3 X7 = X5 // X6 = = 0,162 Biến đổi Y(X1, X2, X3) đ (X8, X9) X8 = X1 + X3 + = 0,063 + 0,036 + = 0,1058 X9 = X2 + X3 + = 0,3325 + 0,036 + = 0,5585 X7 4 X 8 X9 X E HT E23 E4 X10 = X7 // X9 = = 0,125 Biến đổi Y(X4, X8, X10) đ (X11, X12) X11 = X8 + X4 + = = 0,1058 + 0,128 + = 0,342 X12 = X10 + X4 + = 0,125 + 0,128 + = 0,4 Vậy ta có sơ đồ rút gọn sau cùng: Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X11. = 0,342. = 8,55 > 3 nên + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(Ơ) = = 16,07 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X12. = 0,4. = 0,9 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 1,1 I* (Ơ) = 1,24 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 1,1. = 13,6 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 1,24. = 15,34 KA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 16,07 + 13,6 = 29,67 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 16,07 + 15,34 = 31,41 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = .kxk.I”N3 = .1,8.29,67 = 75,527 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3Â Sơ đồ thay thế E X F N3' 2 0,195 Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: Xtt = XF. = 0,195. = 0,146 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 6,8 I* (Ơ) = 2,66 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 6,8. = 28,04 KA I”NM(Ơ) = I*(Ơ). = 2,66. = 6,53 KA + Dòng điện xung kích ixkN’3 = .kxk.I”N3 = .1,8.28,04 = 71,378 KA e. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 I”N4(0) = I”N3 + I”N3’ = 29,67 + 28,04 = 57,71 KA I”N4(Ơ) = I”N3 + I”N3’ = 31,41 + 6,53 = 37,94 KA + Dòng điện xung kích ixkN4 = .kxk.I”N4 = .1,8.57,71 = 146,9 KA Vậy bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2. Dòng điện Điểm ngắn mạch N1 I”(0) KA I”(Ơ) KA ixk KA 6,485 6,122 16,5 N2 10,64 8,56 27,08 N3 29,67 31,41 75,527 N3’ 28,04 6,53 71,378 N4 57,71 37,94 146,9 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. Tính toán dòng cưỡng bức 2.1.Phương án 1: 4 đơn 1kép B2 SuF B1 HT B4 B3 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 = 200,475 MVA Icb = = 0,526 KA + MBA tự ngẫu: Khi bình thường: SCmax = 100,238 MVA Khi sự cố B4: SC = 48,55 MVA Khi sự cố B1: SC = 97,1 MVA Icb = = 0,263 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KA là: 0,526 KA ã Các mạch phía 110 KV +Bộ máy phát điện - máy biến áp B3: Icb = 1,05 = 0,413 KA Trung áp máy biến áp B1 (B2) Khi bình thường: STmax = -36,55 MVA Khi sự cố B3: ST = 14,225 MVA Khi sự cố B1: ST = -43,1 MVA Icb = = 0,226 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,413 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV Icb = 1,05 = 4,33 KA Vậy dòng cưỡng bức của phương án I là: U Icb 220KV 110KV 10,5KV Icb (KA) 0,526 0,413 4,33 ã Phương án I: 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 KA Icđm KA ilđđ KA N1 Cao 220 0,526 6,1 15,528 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,413 11,345 28,88 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 4,33 30,211 76,9 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. 2.2.Phương án II: SuF B1 B2 B3 HT B4 1 đường dây kép 4 đường dây đơn 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 = 200,475 MVA Icb = = 0,526 KA + Bộ máy phát điện - máy biến áp B4 Icb = 1,05. = 0,2 KA + MBA tự ngẫu Khi bình thường SCmax = 64,46 MVA Khi sự cố B3: SC = 7,55 MVA Khi sự cố B1: SC = 25,55 MVA Icb = = 0,169 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KV là: 0,526 KA ã Các mạch phía 110KV Bộ máy phát điện - máy biến áp B4 Icb = 1,05. = 0,413 KA Trung áp máy biến áp liên lạc B2 (B3) Khi bình thường: STmax = 28,45 MVA Khi sự cố B3: ST = 50 MVA Khi sự cố B1: ST =28,45 MVA Icb = = 0,262 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110KV là: 0,413 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 220 KV 110 KV 10,5 KV Icb (KA) 0,526 0,413 4,33 ã Phương án II: Bảng thông số máy cắt cho phương án II: 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 KVA Icđm KA ilđđ KA N1 Cao 220 0,526 6,485 16,5 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,413 10,64 27,08 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 4,33 29,67 75,527 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. 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 lợi 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. F 1 F 2 B 1 B 2 F 4 B 4 220 KV 110 KV F 3 B 3 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 xây dựng thiết bị phân phối: 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 P: Pi = Pki + PPi + Pti Trong đó: Pki = : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm. a%: định mức khấu hao (%) PPi: 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 = 600đồng/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 i. + 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 + Với cấp điện áp 110KV có = 416.107 đồng; = 1,5. Vậy tiền đầu tư máy biến áp phương án I là: VB1 = 2.1,4.800.107 + 2.1,5.416.107 = 3488.107 đồng Theo sơ đồ nối điện phương án I: - Bên phía 220KV có 3 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 112,5.107 đồng. - Bên phía 110KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 67,5.107 đồng. - Bên phía 220KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 45.107 đồng. Do đó: VTBPP2 = (3.112,5 + 5.67,5 + 2.45).107 = 7650.106 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án I: V1 = 34880.106 + 7650.106 = 42530.106 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 = = 3572,52.106 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 600.8868,292.103 = 5320,975.106 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án I: P = Pkh2 + Ptt2 =3572,52.106 +5320,975.106 = 8893,495.106 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 8893,495.106 + 0,15. 42530.106 =15273.106 đồng/năm 2. Phương án II. + 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 2 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 2: - Bên phía 220KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 112,5.107 đồng. - Bên phía 110KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 67,5.107 đồng. - Bên phía 220KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 45.107 đồng. Do đó: VTBPP1 = (4.112,5 + 4.67,5 + 2.45).107 = 810.107 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án II: V1 = 35752.106 + 8100.106 = 43852.106 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 = = 3683,57.106 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 600.8714,212.103 = 5228,5.106 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án II: P = Pkh1 + Ptt1 = 3683,57.106 + 5228,5.106 = 8912,07.106 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 8912,07.106 + 0,15. 43852.106 =15489,87.106 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 42530 8893,495 15273 2 43852 8912,07 15489,87 Ta thấy phương án 1 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 2. Vì vậy chọn phương án 1 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 dòng 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 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 thoả mãn tất 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 : IđmMC 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 1: Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Uđm KV Icb KA I” KA ixk KA UđmMC KV IđmMC KA Icđm KA ilđđ KA N1 Cao 220 0,526 6,1 15,52 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,413 11,34 28,88 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 4,33 30,21 76,9 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 ta 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 KA ilđđ KA Inh/tnh KA/S N1 Cao 220 0,526 6,1 15,528 SGC-245/1250 245 1250 80 125 N2 Trung 110 0,413 11,345 28,88 SQCPT-123/1250 123 1250 80 100 N4 Hạ 10,5 4,33 58,251 148,28 PBK - 20/5000 20 5000 200 70/10 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..148,282 = 773,94 KG - Mômen chống uốn tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn là: M = = 13930,92 KG.cm - ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha: d1 = = 139,3092 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..148,282 = 8,97 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.