Đồ án Thiết kế Nhà máy điện với số liệu cho trước

ện cưỡng bức qua dây dẫn là khi bị hỏng 1 đường dây: Icb1 = kA Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc TN1 và TN2: Công suất qua phía cao của máy biến áp liên lạc: - Chế độ thường: SCmax = 24.375 MVA - Chế độ sự cố hỏng máy biến áp bộ: SCcb = 16.275 MVA - Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: SCcb = 63.25 MVA Icb2 = = = 0.166 kA Vậy dòng cưỡng bức phía cao áp là Icb220 = max{Icb1, Icb2} = max{0.357, 0.166} = 0.357 kA. C¸c m¹ch cÊp ®iÖn ¸p 110 kV Đường dây phụ tải trung áp: Gồm 1 dây kép và 4 dây đơn, trong tính toán coi tương đương 6 dây đơn. PUTmax = 85 MW ; cosj = 0.8 ; SUTmax= 106.25 MVA Ibt = = = 0.093 kA Icb3 = 2Ibt = 20.093 = 0.186 kA Bộ máy phát điện - máy biến áp hai dây quấn: Icb5 = = 0.344 kA Phía trung áp các máy biến áp liên lạc TN1 và TN2: - Chế độ thường: SCTmax = 19.00625 MVA - Chế độ sự cố hỏng máy biến áp bộ: STcb = 53.125 MVA. - Chế độ sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc: STcb = 48.75 MVA Icb4 = = = 0.279 kA Vậy dòng cưỡng bức ở cấp điện áp trung áp lấy là Icb110 = max{Icb3, Icb4, Icb5} = max{0.186, 0.279, 0.344}= 0.344 kA. Các mạch cấp điện áp 10 kV Mạch hạ áp máy biến áp liên lạc: Icb7 = KqtSC.a = 1.4 0.5 = 8.798 kA Mạch máy phát: Icb6 = 1.05 = 1.05 = 3.61 (kA) Mạch qua các kháng phân đoạn: Dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn Icb8 được xét theo 2 trường hợp Trường hợp 1: Khi sự cố hỏng 1 máy biến áp liên lạc (TN1 hoặc TN2) Công suất truyền tải qua máy biến áp tự ngẫu: SquaTN = KqtSC.a. STNđm = 1.40.5160 = 112 MVA Công suất qua kháng: SquaK = SquaTN + Std +-SFđm= = 112+ 20+- 62.5= 61.875 MVA Trường hợp 2: Khi sự cố một máy phát (MF1 hoặc MF3) Công suất truyền tải qua máy biến áp tự ngẫu: SquaTN = (2SFđm -Std - SUF )= (262.5- 20-22)= 46.5 MVA Công suất qua kháng: SquaK = SquaTN-= 46.5-= 39.125 MVA Vậy dòng cưỡng bức qua kháng được xét khi sự cố máy biến ápTN1 (hoặc TN2) Icb8 = = 3.57 kA Chọn kháng điện phân đoạn Chọn kháng điện phân đoạn theo điều kiện sau: UKđm ³ Umạng = 10 kV. IKđm ³ IcbK = 3.57 kA. Tra sổ tay “Lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV” (Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2002), bảng7.7, trang 368, chọn kháng điện bê tông có cuộn dây bằng nhôm loại PБA -10-4000-10. Các thông số kỹ thuật của kháng điện này: Uđm =10 kV. IKđm = 4 kA. XK% = 10% Từ các tính toán cụ thể ở trên, lập bảng tính dòng điện cưỡng bức cho các phương án. Bảng 2.8. Dòng điện cưỡng bức đi qua các mạch điện của phương án 2. Dòng cưỡng bức , kA , kA , kA , kA , kA Phương án 1 0.353 0.344 4.81 3.61 2.32 Phương án 2 0.357 0.344 8.798 3.61 3.57 : dòng cưỡng bức cấp điện áp cao (220 kV) : dòng cưỡng bức cấp điện áp trung (110 kV) : dòng cưỡng bức qua phía hạ áp máy biến áp liên lạc(10.5 kV). : dòng cưỡng bức qua máy phát (10.5 kV). : dòng cưỡng bức qua kháng (10.5 kV). CHƯƠNG III TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện của nhà máy đảm bảo các tiêu chuẩn ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch dùng để tính toán, lựa chọn các khí cụ điện và dây dẫn là dòng ngắn mạch ba pha. 3.1. CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN Để thuận tiện cho việc tính toán ta dùng phương pháp gần đúng với đơn vị tương đối cơ bản. Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 100 MVA Ucb = Utb các cấp điện áp. Cụ thể: đối với cấp điện áp máy phát (10 kV) là Ucb = U= 10.5 kV đối với cấp điện áp trung (110 kV) là Ucb = U = 115 kV đối với cấp điện áp cao (220 kV) là Ucb = U = 230 kV Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp 10 kV I = = 5.499 kA Dòng điện cơ bản cấp điện áp 110 kV I = = 0.502 kA Dòng điện cơ bản cấp điện áp 220 kV I = = 0.251 kA 3.2. TÍNH CÁC DÒNG NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN 1 3.2.1. Chọn các điểm tính toán ngắn mạch Như đã đề cập ở trên, việc tính toán các dòng ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện, dây dẫn...Vì vậy trong sơ đồ nối điện của nhà máy cần phải lựa chọn các điểm cụ thể để tính dòng ngắn mạch phục vụ cho lựa chọn các thiết bị điện mà dòng ngắn mạch đi qua.Trong sơ đồ này phải chọn 7 điểm để tính ngắn mạch. Điểm N1: Chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N3: Chọn máy cắt điện cho mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu. Nguồn cung cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu TN1 nghỉ. Điểm N4: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát. Nguồn cung cấp là máy phát điện F1. Điểm N4’: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống trừ máy phát MF1. Điểm N5: Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn điện áp 10 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và máy phát MF1 nghỉ. Điểm N6: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng IN6 = IN4 + IN4’ 3.2.2. Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản Điện kháng của hệ thống là: XHT = XHTđm = 0.0283 Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống: Đường dây nối nhà máy với hệ thống là đường dây quan trọng nhất, điện kháng của dây dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km. XD = x0.L = *0.486 = 0.0325 Điện kháng của mỗi máy phát điện: XF = X’’d = 0.1336 = 0.2138 Điện kháng của kháng điện: XK = = 0.1833 Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn: XB = = 0.1313 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2 Điện kháng cuộn cao: XC = (UN(C-T) + UN(C-H) – UN(T-H) ) = (11 + 32 - 20) = 0.092 Điện kháng cuộn hạ: XH = (UN(C-H) + UN(T-H) - UN(C-T) ) = (20 + 32 - 11) = 0.164 Điện kháng cuộn trung: XT = (UN(C-T) + UN(T-H) - UN(C-H) ) = (11 + 20 - 32) = - 0.004 < 0 Vì XT = - 0,004 < 0 và có giá trị tuyệt đối không đáng kể so với XC và XH Þ để đơn giản trong tính toán có thể bỏ qua điện kháng cuộn trung. 3.2.3. Lập sơ đồ thay thế tính ngắn mạch Sơ đồ thay thế tổng quát để tính ngắn mạch như hình dưới đây. X1 = XHT + XD = 0.0283+0.0325 = 0.0608 X2 = X3 = XC = 0.092 X4 = X5 = XH = 0.164 X6 = XK = 0.1833 X7 = X8 = XB = 0.1313 X9 = X10 = X11 = X12 = XF = 0.2138 X13 = (X7 + X11) // (X8 + X12 ) = = 0.1726 Sơ đồ rút gọn. Tính dòng ngắn mạch tại N1. Ngắn mạch tại N1 , sơ đồ có tính chất đối xứng nên dòng ngắn mạch không đi qua kháng điện. Vậy trong sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1 có thể bỏ qua kháng điện. X14 = X2 // X3 = = 0.046 X15 = X4 // X5 = = 0.082 X16 = X9 // X10 = = 0.1069 Sơ đồ rút gọn Ghép các nguồn E1,2 và E3,4: X17 = X15 + X16 = 0.082 + 0.1069 = 0.1889 X18 = X17 // X13 = = 0.0902 X19 = X18 + X14 = 0.0902 + 0.046 = 0.1362 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X1 = 0.0608 = 1.4603 Tra đường cong tính toán được : K(0) = 0.685 ; K (¥) = 0.75 Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống: I”HT(0) = K(0) = 0.685 = 4.127 kA I”HT(¥) = K (¥) = 0.75 = 4.518 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy quy đổi về hệ tương đối định mức: XttNM.đm= X19 = 0.1362 = 0.3405 Tra đường cong tính toán được: K(0) = 2.95 ; K (¥) = 2.15 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) = 2.95 = 1.851 kA I”NM(¥) = K(¥ ) = 2.15 = 1.349 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.127 + 1.851= 5.978 kA I”N1(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 4.518 + 1.349 = 5.868 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1 là: ixk = KxkI”N1(0) Trong đó: Kxk : hệ số xung kích, lấy Kxk= 1.8 ixk= 1.85.978 = 15.218 kA Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ rút gọn cho điểm ngắn mạch N2 X20 = X1 + X14 = 0.0608 + 0.046 = 0.1068 Ghép các nguồn E1,2 và E3,4 : X21 = X13 // X17 = = 0.0902 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X20 = 0.1608 = 3.8592 Do XttHT.đm = 3.8592 > 3 nên điểm ngắn mạch được coi là xa nguồn và dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(¥) = = = 3.122 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X21 = 0.0902 = 0.2255 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 4.6; K¥ = 2.45 -Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) = 4.6 = 5.774 kA I”NM(¥) = K(¥ ) = 2.45 = 3.075 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2 là: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.122 + 5.774 = 8.896 kA I”N2(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 3.122 + 3.075 = 6.197 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2 là: ixk = Kxk I”N2(0) = 1.88.896 = 22.645 kA Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Nguồn cung cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu TN1 nghỉ. Sơ đồ thay thế X22 = X1 + X3 = 0.0608+ 0.092= 0.1528 Sơ đồ sau khi đã biến đổi: Biến đổi Y( X22, X5, X13) sang D thiếu (X23, X24) X23 = X22 + X5 + = 0.1528 + 0.164 + = 0.4621 X24 = X5 + X13 + = 0.164 + 0.1726 + = 0.5217 Sơ đồ rút gọn: Ghép E2 vào E3,4: X25 = X10 // X24 = = = 0.1517 Biến đổi Y( X25, X23, X6) sang D thiếu (X26, X27): X26 = X6 + X23 + = 0.1833 + 0.4621 + = 1.204 X27 = X6 + X25 + = 0.1833 + 1.204 + = 0.3951 Ghép E1 vào E2,3,4 X28 = X9 // X27 = = = 0.1387 Ta có sơ đồ rút gọn sau cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X26 = 1.204* = 28.896 Do XttHT.đm = 28.896 > 3 nên được coi là ngắn mạch xa nguồn và dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(¥) = = = 4.567 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X28 = 0.1387 = 0.3468 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 2.85 ;K(¥ )= 2.17 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) = 2.85 = 39.177 kA I”NM(¥) = = K(¥ ) = 2.17 = 29.83 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.567+ 39.177 = 43.744 kA I”N3(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 4.567+ 29.83 = 34.397 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*43.744 = 111.355 kA Tính dòng ngắn mạch tại N4 Vì nguồn cung cấp chỉ có máy phát F1 nên sơ đồ thay thế: - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X9 = 0.2138 = 0.1336 Tra đường cong tính toán được: K(0) = 7.5 ; K(¥) = 2.7 Dòng ngắn mạch tại N4 I”NM(0) = K(0) = 7.5 = 25.775 kA I”NM(¥) = = K(¥ ) = 2.7 = 9.279 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4 là: ixk = KxkI”N4(0) =*1.8*25.775 =65.612 kA Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4’ Từ sơ đồ trên, rút gọn X29 = X1 + X2 // X3 = X1 + = 0.0608 + = 0.1068 Biến đổi D(X4, X5, X6) thành sao Y (X30, X31, X32) X30 = = 0.0526 X31 = = 0.0588 X32 = = 0.0588 Sơ đồ rút gọn X33 = X32 + X10 = 0.0588+ 0.2138 = 0.2726 Biến đổi sao Y (X29, X30, X13) thành D thiếu (X34, X35) X34 = X29 + X30 + = 0.1068 + 0.0526 + = 0.192 X35 = X30 + X13 + = 0.0526 + 0.1726 + = 0.3101 Ghép E2 vào E3,4: X36 = X33 // X35 = = 0.1451 Sơ đồ còn lại Biến đổi sao Y (X31, X34, X36) thành D thiếu (X37, X38) X37 = X31 + X34 + = 0.0588 + 0.192 + = 0.3286 X38 = X31 + X36 + = 0.0588 + 0.1451+ = 0.2483 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X37 = 0.3286* = 7.8864 Do XttHT.đm = 7.8864 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(¥) = = * = 16.733 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X38 = 0.2483 = 0.8208 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1.21 ; K(¥ )= 1.32 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) = 1.21 = 12.475 kA I”NM(¥) = = K(¥ ) = 1.32 = 13.609 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4’ là: I”N4’(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 16.733 + 12.475 = 29.208 kA I”N4’(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 16.733 + 13.609 = 30.342 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4’ là: ixk = KxkI”N4’(0) =*1.8*29.208 = 74.352 kA Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và máy phát MF1 nghỉ. Dựa vào kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ tính cho điểm ngắn mạch N3 bỏ đi máy phát MF1, được sơ đồ: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X26 = 1.204* = 28.896 Do XttHT.đm = 28.896 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(¥) = = * = 4.567 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X27 = 0.3951 = 0.9878 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1 ;K(¥ )= 1.15 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) = 1 = 10.31 kA I”NM(¥) = = K(¥ ) = 1.15 = 11.856 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N5 là: I”N5(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.567 + 10.31 = 14.877 kA I”N5(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 4.567 + 11.856 = 16.423 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5 là: ixk = KxkI”N5(0) =*1.8*14.877 = 37.87 kA Tính toán điểm ngắn mạch N6 I’’N6(0) = I’’N4(0) + I’’N4’(0) = 25.775 + 29.208 = 54.983 kA I’’N6(¥) = I’’N4(¥) + I’’N4’(¥) = 9.279 + 30.342 = 39.621 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N6 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*54.983 = 139.964 kA Kết quả tính toán ngắn mạch của phương án 1 được tổng hợp trong bảng dưới đây: Bảng 2.6. Tính toán ngắn mạch cho phương án 1. Cấp điện áp, kV Điểm ngắn mạch I”(0), kA I”(¥) , kA ixk , kA 220 N1 6.189 5.868 15.754 110 N2 8.896 6.197 22.645 10 N3 43.744 34.397 111.355 N4 25.775 9.279 65.612 N4’ 29.208 30.342 74.352 N5 14.877 16.423 37.87 N6 54.983 39.621 139.964 Qua các số liệu đã tính toán được trong bảng trên ta thấy, dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đầu cực máy phát là I”F = max{I”N4; I”N4’ }= I”N4’= 29.208 kA . 3.3. TÍNH CÁC DÒNG NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN 2 3.3.1. Chọn các điểm tính toán ngắn mạch Trong sơ đồ này phải chọn 7 điểm để tính ngắn mạch. Điểm N1: Chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N3: Chọn máy cắt điện cho mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu. Nguồn cung cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu TN1 nghỉ. Điểm N4: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát. Nguồn cung cấp là máy phát điện F1. Điểm N4’: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống trừ máy phát MF1. Điểm N5: Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn điện áp 10 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và máy phát MF1 nghỉ. Điểm N6: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng IN6 = IN4 + IN4’ 3.3.2. Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản Điện kháng của hệ thống: XHT = XHTđm = 0.0283 Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống: Đường dây nối nhà máy với hệ thống là đường dây quan trọng nhất, điện kháng của dây dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km. XD = x0.L = *0.4*86 = 0.0325 Điện kháng của máy phát điện: XF = X’’d = 0.1336 = 0.2138 Điện kháng của kháng điện: XK = = 0.1375 Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn: XB = = 0.1313 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2 Điện kháng cuộn cao: XC = (UN(C-T) + UN(C-H) – UN(T-H) ) = (11 + 32 - 20) = 0.0719 Điện kháng cuộn hạ: XH = (UN(C-H) + UN(T-H) - UN(C-T) ) = (20 + 32 - 11) = 0.1281 Điện kháng cuộn trung: XT = (UN(C-T) + UN(T-H) - UN(C-H) ) = (11 + 20 - 32) = - 0.003 < 0 Vì XT = - 0.003 < 0 và có giá trị tuyệt đối không đáng kể so với XC và XH Þ để đơn giản trong tính toán có thể bỏ qua điện kháng cuộn trung. 3.2.3. Lập sơ đồ thay thế tính ngắn mạch Sơ đồ thay thế tổng quát để tính ngắn mạch như hình dưới đây. X1 = XHT + XD = 0.0283+0.0325 = 0.0608 X2 = X3 = XC = 0.0719 X4 = X5 = XH = 0.1281 X6 = X7 = XK = 0.1375 X8 = XB = 0.1312 X9 = X10 = X11 = X12 = XF = 0.2138 Tính dòng ngắn mạch tại N1. Vì ngắn mạch tại điểm N1 sơ đồ có tính chất đối xứng nên dòng ngắn mạch không đi qua kháng điện. Vậy trong sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1có thể bỏ qua kháng điện. X13 = X2 // X3 = = 0.036 X14 = X4 // X5 = = 0.0641 X15 = X6 // X7 = = 0.0688 X16 = X9 // X11 = = 0.1069 X17 = X8 + X12 = 0.1312+ 0.2138 = 0.3451 Sơ đồ rút gọn Ghép các nguồn E1,3 và E2 được: X18 = X15 + X10 = 0.0688 + 0.2138 = 0.2826 X19 = X16 // X18 = = 0.0776 X20 = X14 + X19 = 0.0641 + 0.0776 = 0.1416 Ghép các nguồn E1,2,3 và E4 ta có: X21 = X20 // X17 = = 0.1004 X22 = X21 + X13 = 0.1004 + 0.036 = 0.1364 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X1 = 0.0608 = 1.4603 Tra đường cong tính toán được : K(0) = 0.685 ; K (¥) = 0.75 Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống: I”HT(0) = K(0) = 0.685 = 4.127 kA I”HT(¥) = K (¥) = 0.75 = 4.518 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy quy đổi về hệ tương đối định mức: XttNM.đm= X19 = 0.1364 = 0.341 Tra đường cong tính toán ta được: K(0) = 2.9 ; K (¥) = 2.17 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) = 2.9 = 1.82 kA I”NM(¥) = K(¥ ) = 2.17 = 1.362 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.127 + 1.82 = 5.947 kA I”N1(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 4.518 + 1.362 = 5.88 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1 là: ixk = KxkI”N1(0) = *1.8*5.947 = 15.138 kA Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của điểm N1 ta được sơ đồ rút gọn cho điểm N2 X23 = X1 + X13 = 0.0608 + 0.036 = 0.0968 Ghép các nguồn E1,3 và E2: X24 = X15 + X10 = 0.1069+ 0.2138= 0.2826 X25 = X16 // X24 = = 0.0776 X26 = X25 + X14 = 0.0776 + 0.0641 = 0.1416 Ghép các nguồn E1,2,3 và E4 ta có: X27 = X17 // X26 = = 0.1004 Sơ đồ rút gọn - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X23 = 0.0968 = 2.3232 Tra đường cong tính toán được : K(0) = 0.42 ; K (¥) = 0.445 Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống: I”HT(0) = K(0) = 0.42 = 5.061 kA I”HT(¥) = K (¥) = 0.445 = 5.362 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X27 = 0.1004 = 0.251 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 2.97; K¥ = 2.37 -Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) = 2.97 = 3.728 kA I”NM(¥) = K(¥ ) = 2.37 = 2.975 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2 là: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5.061 + 3.728 = 8.788 kA I”N2(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 5.362 + 2.975 = 8.336 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2 là: ixk = Kxk I”N2(0) = *1.8*8.788 = 22.371 kA Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Biến đổi sơ đồ: X28 = X1 + X3 = 0.0608 + 0.0719 = 0.1327 X29 = X8 + X12 = 0.1313 + 0.2138 = 0.3451 Nhập E2 và E3 rồi biến đổi D ( X10, X7, X11) sang Y (X30, X31, X32 ) ta có: X30 = = 0.052 X31 = = 0.052 X32 = = 0.0809 Sơ đồ rút gọn Biến đổi tiếp: X33 = X5 + X31 = 0.1281 + 0.052 = 0.1801 X34 = X6 + X30 = 0.1375+ 0.052 = 0.1895 Biến đổi Y( X28, X29, X33) thành D thiếu (X35, X36) ta có: X35 = X28 + X33 + = 0.1327 + 0.1801 + = 0.3822 X36 = X29 + X33 + = 0.3451 + 0.1801 + = 0.9935 Sơ đồ còn lại: X37 = X32 // X36 = = = 0.0748 Biến đổi Y( X34, X35, X37) thành D thiếu (X38, X39) ta có: X38 = X34 + X35 + = 0.1895+ 0.3822 + = 1.54 X39 = X34 + X37 + = 0.1895 + 0.0748 + = 0.3014 Ghép các nguồn E1 và E2,3,4: X40 = X39 // X9 = = = 0.1251 Sơ đồ rút gọn cuối cùng - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X38 = 1.54* = 36.26 Do XttHT.đm = 36.26 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(¥) = = =3.639 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM.đm= X40 = 0.1251 = 0.3123 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 3.2 ;K(¥ )= 2.23 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy: I”NM(0) = K(0) = 3.2 = 3.639 kA I”NM(¥) = = K(¥ ) = 2.23 = 30.655 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.639 + 35.741 = 47.627 kA I”N3(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 3.639 + 30.655 = 34.293 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*47.627 = 121.24 kA Tính dòng ngắn mạch tại N4 Víi nguån cung cÊp chỉ cã m¸y ph¸t MF1, ta ®· cã kÕt qu¶ tÝnh to¸n nh­ ë ph­¬ng ¸n 1 Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4 là: I”N4(0) = 25.775 kA I”N4(¥) = 9.279 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4 là: ixk = 65.612 kA Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4’ Áp dụng các kết quả tính toán và biến đổi trên, nhập E2 và E3 rồi biến đổi D ( X10, X7, X11) sang Y (X30, X31, X32 ) ta đã có: X30 = X31 = 0.052 X32 = 0.0809 Biến đổi tiếp: X40’ = X6 + X30 = 0.1375+ 0.052 = 0.1895 X41 = X5 + X31 = 0.1281 + 0.052 = 0.1801 X42 = X1 + X2 // X3 = X1 + = 0.0608 + = 0.0968 Vậy sơ đồ còn lại: Biến đổi D(X4, X40’, X41) thành Y(X43, X44, X45) X43 = = 0.0488 X44 = = 0.0464 X45==0.0686 X46 = X45 + X32 = 0.0686 + 0.0809 = 0.1495 Sơ đồ rút gọn: Biến đổi sao Y(X42, X17, X44) thành D thiếu (X47, X48) X47 = X42 + X44 + = 0.0968 + 0.0464 + = 0.1562 X48 = X44 + X17 + = 0.0464 + 0.3451+ = 0.5567 X49 = X46 // X48 = = 0.1178 Sơ đồ còn lại: Biến đổi Y(X43, X47, X49) thành D thiếu (X50, X51): X50 = X43 + X47 + = 0.0488 + 0.1562 + = 0.2696 X51 = X43 + X49 + = 0.0488 + 0.1178 + = 0.2034 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XttHT.đm = X50 = 0.2696* = 6.4584 Do XttHT.đm = 7.8864 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(¥) = = * = 20.433 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM.đm= X51 = 0.2034 = 0.5083 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1.96 ; K(¥ )= 1.8. Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy: I”NM(0) = K(0) = 1.96 = 20.207 kA I”NM(¥) = = K(¥ ) = 1.8 = 18.558 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4’ là: I”N4’(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 20.433 + 20.207 = 40.64 kA I”N4’(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 20.433 + 18.558 = 38.991 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4’ là: ixk = KxkI”N4’(0) =*1.8*40.64 = 103.454 kA Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và máy phát MF1 nghỉ. Dựa vào kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ tính cho điểm ngắn mạch N3 bỏ đi máy phát MF1, được sơ đồ: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT.đm = X38 = 1.54* = 36.26 Do XttHT.đm = 36.2664> 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức: I”HT(0) = I”HT(¥) = = = 3.639 kA - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM.đm= X39 = 0.3014 = 0.7808 Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1.26 ;K(¥ )= 1.37 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(0) = K(0) = 1.26 = 12.99 kA I”NM(¥) = = K(¥ ) = 1.37 = 14.124 kA Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N5(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.639 + 12.99 = 16.629 kA I”N5(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 3.639 + 14.124 = 17.763 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*16.629 = 42.331 kA Tính toán điểm ngắn mạch N6 I’’N6(0) = I’’N4(0) + I’’N4’(0) = 25.775 + 40.64 = 56.181 kA I’’N6(¥) = I’’N4(¥) + I’’N4’(¥) = 9.279 + 31.127 = 40.406 kA Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N6 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*56.181 = 143.013 kA Bảng 3.7. Tính toán ngắn mạch cho phương án 2 Cấp điện áp, kV Điểm ngắn mạch I”(0), kA I”(¥) , kA ixk , kA 220 N1 5.947 5.88 15.138 110 N2 8.788 8.336 22.371 10 N3 47.627 34.293 121.24 N4 25.775 9.279 65.612 N4’ 40.64 38.991 103.454 N5 16.629 17.763 42.331 N6 56.181 40.406 143.013 Qua các số liệu đã tính toán được trong bảng trên ta thấy, dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đầu cực máy phát là I”F = max{I”N4; I”N4’ }= I”N4’= 40.64 kA .CHƯƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế, kỹ thuật từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điêù kiện kỹ thuật, các chỉ tiêu kinh tế cao. Thực tế, chênh lệch vốn đầu tư vào thiết bị giữa các phương án chủ yếu phụ thuộc chênh lệch vốn đầu tư vào các máy biến áp và các mạch của thiết bị phân phối mà vốn đầu tư cho thiết bị phân phối chủ yếu là máy cắt điện và dao cách ly. Nhưng do số lượng dao cách ly của 2 phương án khác nhau không nhiều và giá dao cách ly là không đáng kể so với máy biến áp và máy cắt điện. Vì thế để tính toán vốn đầu tư cho thiết bị phân phối trước hết ta chọn máy cắt điện cho từng phương án. 4.1. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN. Chủng loại máy cắt điện được chọn phù hợp với nơi đặt và nhiệm vụ của nó. Thông thường các máy cắt cùng cấp điện áp được chọn cùng chủng loại. Các máy cắt điện được chọn theo những điều kiện sau: Điện áp định mức của máy cắt UđmMC phải lớn hơn hoặc bằng điện áp của mạng điện UđmMC ≥ Uđm.lưới Dòng điện định mức của máy cắt IđmMC phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc cưỡng bức đi qua máy cắt Icb IđmMC ≥ Icb Dòng ngắn mạch tính toán IN không được vượt quá dòng điện cắt định mức của máy cắt Icđm Icđm ≥ IN Dòng điện ổn định lực động điện: Iđ.đm ≥ ixk Ngoài ra các máy cắt được chọn cần thoả mãn điều kiện về ổn định nhiệt. Tuy nhiên các máy cắt nói chung khả năng ổn định nhiệt khá lớn, đặc biệt với những loại máy cắt có dòng điện định mức lớn hơn 1000A. Khi đó không cần xét đến điều kiện ổn định nhiệt của máy cắt. 4.1.1. Phương án 1 Phía điện áp cao (220 kV) Trong phương án này cần phải chọn 5 máy cắt ở cấp điện áp 220 kV: 2 máy cho đường dây kép nối nhà máy với hệ thống, 2 máy cho phía cao của máy biến áp liên lạc, 1 máy cắt liên lạc giữa 2 thanh góp 220 kV . Từ kết quả tính toán dòng điện cưỡng bức (cho ở bảng 2.7, trang 40) và dòng ngắn mạch phía ca