Đồ án Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện

ồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Sơ đồ thay thế: Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT + .XD = 0,053 + 0,0264 = 0,0794 X2 = XC(B1) // XC(B2) = = 0,036 X3 = (XH(B1) + XF1) // (XH(B2) + XF2)= = 0,161 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 từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 là: XTTHT = X1. = 0,0794. = 1,191 Tra đường cong tính toán ta có: I*(0) = 0,85 I*(¥) = 0,925 + Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I”HT(0) = I*(0). = 0,85. = 3,2 kA I”HT(¥) = I*(¥). = 0,925. = 3,48 kA - Điện kháng tính toán phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N1 là: XTTNM = X6. = 0,116. = 0,365 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 2,8 I* (¥) = 2,1 + Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I”NM(0) = I*(0). = 2,8. = 2,214 kA I”NM(¥) = I*(¥). = 2,1. = 1,6 kA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3,2 + 2,214 = 5,414 kA I”N1(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 3,48 + 1,66 = 5,14 kA + Dòng điện xung kích ixkN1 = .kxk.I”N1(0) = .1,8.5,14 = 13,78 kA 2. 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. Sử dụng lại các kết quả tính toán điểm N1 ta có Ghép các nguồn F12 và F34 ta có: X7 = X1 + X2 = 0,0794 + 0,036 = 0,1154 Sơ đồ rút gọn: - Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N2 là: XttHT = X7. = 0,1154. = 1,731 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,56 I* (¥) = 0,62 + Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I”HT(0) = I*(0). = 0,56. = 4,22 kA I”HT(¥) = I*(¥). = 0,62. = 4,67 kA - Điện kháng tính toán phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N2 là: XTTNM = X5. = 0,08. = 0,252 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 4 I* (¥) = 2,4 + Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I”NM(0) = I*(0). = 4. = 6,325 kA I”NM(¥) = I*(¥). = 2,4. = 3,795 kA * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4,22 + 6,325 = 10,545 kA I”N2(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 4,67 + 3,795 = 8,465 kA + Dòng điện xung kích ixkN2 = .kxk.I”N2 = .1,8.10,545 = 16,84 kA 3. 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 Sơ đồ thay thế Ta có: X8 = X4 // (XH1 nt XF) = Biến đổi Y(X7, X8, XH1) ® (X9, X10) bỏ nhánh cân bằng X9 = X7 + XH1 + = 0,1154 + 0,128 + = 0,381 X10 = X8 + XH1 + = 0,107 + 0,128 + = 0,353 Sơ đồ đơn giản Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X9. = 0,381. = 5,715 > 3 Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(¥) = = 14,43 kA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X10. = 0,353. = 0,83 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 1,21 I* (¥) = 1,32 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 1,21. = 15,72 kA I”NM(¥) = I*(¥). = 1,32. = 17,14 kA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 14,43 + 15,72 = 30,15 kA I”N3(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 14,43 + 17,14 = 31,57 kA + Dòng điện xung kích ixkN3 = .kxk.I”N3 = .1,8.30,15 = 76,75 kA 4. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 ¢ Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F1 Sơ đồ thay thế - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM = XF. = 0,194. = 0,153 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 6,8 I* (¥) = 2,68 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 6,8. = 29,44 kA I”NM(¥) = I*(¥). = 2,68. = 11,6 kA + Dòng điện xung kích:ngắn mạch đầu cực máy phát lấy kxk=1,9 ixkN’3 = .kxk.I”N3 = .1,9.29,44 = 79,1 kA 5. 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’ = 30,15 + 29,44 = 59,59 kA I”N4(¥) = I”N3 + I”N3’ = 31,57 + 11,6 = 43,17 kA + Dòng điện xung kích ixkN4 = .kxk.I”N4 = .1,9.59,59 = 160,12 kA Vậy ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 1. Cấp đ/a(kV) điểm n.m I0” (kA) I (¥)” (kA) ixk (kA) 220 N1 5,414 5,14 13,78 110 N2 10,545 8,465 26,84 10,5 N3 30,15 31,57 76,75 N3’ 29,44 11,6 79,1 N4 59,59 43,17 160,12 4.2.Phương án 2 4.2.1. 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 N3¢: 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’. 4.2.2. Tính điện kháng các phần tử · Điện kháng của hệ thống XHT = X*HT. = 0,053 .XD = = 0,0264 · Điện kháng máy phát. XF = X’d.= 0,153. = 0,194 · Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây = 0,131 = 0,1375 · Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = = = 0,0718 + Điện kháng cuộn trung áp XT = = = -0,003 » 0 + Điện kháng cuộn hạ áp XH = = = 0,128 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch. 4.2.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm 1. Tính dòng ngắn mạch tại N1 Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT +. XD = 0,053 + 0,0264 = 0,0794 X2 = = = 0,036 X3 = (XF1 nt XH1)//(XH2 nt XF2) = = 0,161 X4 = XB4 + XF4 = X5 = XB3 + XF3 = 0,131 + 0,194 = 0,325 Ghép // F1,2; F3 rồi nt X2 ta có sơ đồ rút gọn: X F4 F 1,2 2 X 4 3 1 X X X 5 HT F 3 X6 = (X5 // X3 ) nt X2= + 0,036= 0,143 Ghép // X4 ta được sơ đồ rút gọn: X7 = X6 // X4 = = 0,1 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XNHT = X1.= 0,0794 . = 1,191 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 0,77 I* (¥) = 0,925 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”HT(0) = I*(0). = 0,77. = 2,9 kA I”HT(¥) = I*(¥). = 0,925. = 3,48 kA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X7. = 0,1. = 0,315 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,25 I* (¥) = 2,25 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,25. = 2,57 kA I”NM(¥) = I*(¥). = 2,3 = 1,78 kA * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 2,57 + 2,9 = 5,47 kA I”N1(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 1,78 + 3,48 = 5,26 kA + Dòng điện xung kích ixkN1 = .kxk.I”N1(0) = .1,8.5,47 = 13,92 kA 2. 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: Ghép F1,2 // F3 ta có: X8 = X3 // X5 = = 0,107 Biến đổi Y(X1, X2, X4) ® (X9, X10) bỏ qua điện kháng cân bằng ta được: X9 = X1 + X2 + = 0,0794 + 0,036 + = 0,124 X10 = X2 + X4 + = 0,325 + 0,036 + = 0,508 Ghép F123 // F4: X11 = X10 // X8 = = 0,088 Vậy ta có sơ đồ rút gọn sau cùng: Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XttHT = X9. = 0,124. = 1,86 Tra đường cong tính toán: I* (0) = 0,525 I* (¥) = 0,578 + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 0,525. = 3,95 kA I”NM(¥) = I*(¥). = 0,578. = 4,35 kA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X11. = 0,088. = 0,277 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 3,65 I* (¥) = 2,33 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 3,65. = 5,77 kA I”NM(¥) = I*(¥). = 2,33. = 3,68 kA * Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3,95 + 5,77 = 9,72 kA I”N2(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 4,35 + 3,68 = 8,03 kA + Dòng điện xung kích ixkN2 = .kxk.I”N2 = .1,8.9,72 = 24,74 kA 3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Lúc này nhà máy chỉ còn 3 máy phát. Vậy công suất tổng là: åSMFdm = 3.SMFdm = 3.78,75= 236,25 (MVA) Sử dụng các giá trị điện kháng đã tính ở trên với các phép biến đổi nối tiếp và song song ta có sơ đồ rút gọn mới như hình vẽ: trong đó X12=(XH1 nt XF1) // (XB3 nt XF3) = =0,162 biến đổi sơ đồ tam giác X4; X2; X12 thành sơ đồ sao X13; X14; X15 ta được sơ đồ rút gọn mới: Biến đổi (X4; X2; X12) ® Y(X13; X14; X15) X14 = = 0,011 X13 = = 0,022 X15 = =0,1 Sơ đồ rút gọn: Ghép nt các điện kháng ta có: X16 = X1 + X13 = 0,0794 + 0,022 = 0,1014 X17 = X14 + XH2 = 0,011 + 0,128 = 0,139 Biến đổi Y(X16, X17, X15) ® (X18, X19) bỏ qua điện kháng cân bằng ta có: X18 = X16 + X17 + =0,1014 + 0,139 + = 0,38 X19 = X15 + X17 + = 0,1 + 0,139 + = 0,37 Vậy ta có sơ đồ rút gọn sau cùng: Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X18. = 0,38. = 5,7 > 3 nên + Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: I”N3(0) = I”N3(¥) = = 14,43 kA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: XTTNM = X19. = 0,37. = 0,874 Tra đường cong tính toán ta có: I* (0) = 1,13 I* (¥) = 1,28 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: I”NM(0) = I*(0). = 1,13. = 14,68 kA I”NM(¥) = I*(¥). = 1,28. = 16,63 kA * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 14,68 + 14,43 = 29,11 kA I”N3(¥) = I”HT(¥) + I”NM(¥) = 16,63 + 14,43 = 31,06 kA + Dòng điện xung kích ixkN3 = .kxk.I”N3 = .1,8.29,11 = 74,10 kA 4. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3¢ Chính là dòng ngắn mạch đầu cực máy phát Sơ đồ thay thế Tính toán tương tự phương án 1 ta có: I”N3’(0) = 29,44 kA I”N3’(¥) = 11,6 kA + Dòng điện xung kích ixkN’3 = 79,1 kA 5. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 I”N4(0) = I”N3 + I”N3’ = 29,11 + 29,44 = 58,55 kA I”N4(¥) = I”N3 + I”N3’ = 31,06 + 11,6 = 42,66 kA + Dòng điện xung kích ixkN4 = ixkN3 +ixkN’3 = 74,10 + 79,1 = 153,2 kA Ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2. Cấp Đ/A (kV) Điểm n.m I”(0) (kA) I” (¥) (kA) ixk (kA) 220 N1 5,47 5,26 13,92 110 N2 9,72 8,03 24,74 10,5 N3 29,11 31,06 74,10 N3’ 29,44 11,6 79,10 N4 58,55 42,66 153,2 CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN KINH TẾ – KỸ THUẬT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Khi thiết kế bất kỳ nhà máy nào cũng phải tiến hành so sánh để chọn một phương án hợp lý nhất. Khi chọn phương án tối ưu phải dựa trên các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm độ tin cậy cung cấp điện, sự thuận tiện trong vận hành, độ bền vũng của công trình, khối lượng sửa chữa định kỳ và đại tu, mức độ tự động hoá, chất lượng điện năng. Các chỉ tiêu về kinh tế cơ bản là vốn đầu tư và phí tổn vận hành hàng năm. So sánh và phân tích các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đặc trưng của từng phương án cho phép ta tìm được phương án hợp lý nhất. Khi tính vốn đầu tư chỉ kể đến phần khác nhau của các phương án. Trên thực tế vốn đầu tư vào thiết bị chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu tư máy biến áp và các mạch thiết bị phân phối. Vốn đầu tư vào các mạch thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào máy cắt, vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phương án phải chọn các máy cắt. 5.1. Chọn máy cắt điện Máy cắt điện là một phần tử rất quan trọng trong hệ thống điện lực. Với ưu điểm loại trừ nhanh các sự cố nó hoàn toàn đảm bảo được các chỉ tiêu về điều kiện làm việc ổn định của hệ thống. Máy căt được chọn theo điều kiện: - Loại máy cắt khí SF6 hoặc máy cắt không khí. - Điện áp : UđmMC > Uđm - Dòng điện : IđmMC > Ilvcb - Điều kiện cắt : Icđm > I” - Điều kiện ổn định động : ilđđ > ixk - Điều kiện ổn định nhiệt : .tnhđm > BN 5.1.1.Phương án 1 · Các mạch phía 220 kV + Mạch đường dây: phụ tải cực đại của hệ thống là SVHTmax = 165,892 MVA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức: Ilvcb = = 0,435 kA + Mạch MBA tự ngẫu: khi sự cố 1 MBA tự ngẫu, MBA tự ngẫu còn lại phải đưa lên hệ thống một lượng công suất: Smax =SVHTmax = 165,892 MVA Icb = = 0,435 kA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 kV là: Ilvcb = 0,435 kA · Các mạch phía 110 kV + Mạch đường dây: phụ tải trung áp được cấp bởi 2 đường dây kép. Giả thiết phụ tải các đường dây là như nhau ta có: Smax = = = 58,82 (MVA) Dòng điện làm việc cưỡng bức: Ilvcb = = = 0,308 kA + Mạch MBA 3 pha 2 cuộn dây: Ilvcb = 1,05 = 0,434 kA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 kV là: 0,434 kA · Cấp điện áp 10,5 kV Ilvcb = 1,05 = 4,55 kA Vậy dòng cưỡng bức của phương án 1 là: Cấp Đ/A (kV) 220 110 10,5 Ilvcb (kA) 0,435 0,434 4,55 Vậy 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 Ilvcb kA I” kA ixk kA UđmMC kV IđmMC kA Icđm kA ilđđ kA N1 Cao 220 0,435 5,414 13,78 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,434 10,545 26,84 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 4,55 30,15 76,75 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. 5.1.2. Phương án 2 · Các mạch phía 220 kV: + Mạch đường dây: SVHTmax = 165,892 MVA Ilvcb = = 0,435 kA + Bộ máy phát điện - máy biến áp B4 Ilvcb = 1,05. = 0,216 kA + MBA tự ngẫu Khi sự cố 1 MBA tự ngẫu thì MBA tự ngẫu còn lại phải đưa vào hệ thống một lượng c/s là: Smax = SVHT - SB4 = 165,892 – 73,24 = 92,652 MVA Dòng điện cưỡng bức: Ilvcb == 0,243 kA Dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220kV là: Ilvcb = 0,435 kA · Các mạch phía 110 kV: + Mạch đường dây: Ilvcb = 0,308 kA + Mạch MBA 3 pha 2 cuộn dây: Ilvcb = 0,434 kA Dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 110kV là: Ilvcb = 0,434 kA · Cấp điện áp 10,5 kV Ilvcb = 1,05. = 4,55 kA Dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 10,5kV là: Ilvcb = 4,55 kA Vậy dòng cưỡng bức của phương án 2 là: Cấp Đ/A (kV) 220 110 10,5 Ilvcb (kA) 0,435 0,434 4,55 Vậy bảng thông số máy cắt cho phương án 2 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 0,435 5,47 13,92 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,434 9,72 24,74 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 4,55 29,11 74,1 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. 5.2. 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. 5.2.1. Phương án 1 · Phía 220 kV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp có 3 máy cắt trên 2 mạch. · Phía 110 kV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng. · Phía 10,5 kV: không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm lượng nhỏ so với công suất toàn bộ nhà máy. Sơ đồ nối điện phương án 1. 5.2.2.Phương án 2 · Phía 220 kV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp có ba máy cắt trên hai mạch · Phía 110 kV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng. · 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. 5.3. So sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phương án Mục đích của phần 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. Ta có hàm chi phí tính toán của một phương án là: 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. · Vốn đầu tư cho một phương án: 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 máy biến áp. 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. · Phí tổn vận hàng năm P của một phương án: 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. 5.3.1. Phương án 1 + 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 + 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 220 kV có 6 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 120.107 đồng. - Bên phía 110 kV có 6 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 72.107 đồng. - Bên phía k10,5 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 48.107 đồng. Do đó: VTBPP2 = (6.120 + 6.72 + 2.48).107 = 1248.107 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án 1: V1 = 3488.107 + 1248.107 = 4736.107 đồng + Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao: aB1 = 6%; aTBPP1=8% Pkh1 = =3091,2.106 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = b.A1=600.8805,26.103=5283,174.106 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án I: P = Pkh1 + Ptt1 =(3091,2 + 5283,174).106 = 8374,374.106 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 8374,374.106 + 0,15. 47360.106 =15478,374.106 đồng/năm 5.3.2. Phương án 2 + 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, có: + Với cấp điện áp 110 kV có = 416.107 đồng; = 1,4. +Với cấp điện áp 220 kV có = 508.107 đồng; = 1,5 Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án 2 là: VB1 = 2.1,4.800.107 + 1,5.508.107 + 1,4.416.107 = 3575,2.107 đồng Theo sơ đồ nối điện phương án 2: - Bên phía 220 kV có 8 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 120.107 đồng. - Bên phía 110 kV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 72.107 đồng. - Bên phía 10,5 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 48.107 đồng. Do đó: VTBPP1 = (8.120 + 5.72 + 2.48).107 = 1416.107 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án 2: V2 = 3575,2.107 + 1416.107 = 4991,2.107 đồng + Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao aB2 = 6%; aTBPP2=8% Pkh2 = == 3277,92.106 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt2 = 600.8425,91.103 = 5055,546.106 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2: P = Pkh2 + Ptt2 = 3277,92.106 + 5055,546.106 = 9333,466.106 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 8333,466.106 + 0,15. 49912.106 =15820,266.106 đồng/năm. Bảng kết quả tính toán kinh tế của hai phương án: Phương án Vốn đầu tư (106 đồng) Phí tổn vận hành hàng năm (106 đồng) Hàm chi phí tính toán hàng năm (106 đồng/năm) 1 47360 8374,374 15478,374 2 49912 8333,466 15820,266 Ta thấy phương án 1 có tổng vốn đầu tư thấp, phí tổn vận hành hàng năm lớn và hàm chi phí tính toán hàng năm nhỏ hơn so với phương án 2. Vì vậy chọn phương án 1 làm phương án tối ưu thiết kế nhà máy nhiệt điện. CHƯƠNG 6 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. 6.1. Chọn thanh dẫn, thanh góp 6.1.1. 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 3 pha hai cuộn dây. Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép. Tiết diện thanh dẫn: Chọn theo diều kiện dòng điện lâu dài cho phép: ICP .Khc ³Ilvcb trong đó: Ilvcb =4,55 kA Khc là hệ số hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trường: Khc = Với: qdm = 250C là nhiệt độ tính toán định mức. q0 = 350C là nhiệt độ môi trường xung quanh nơi đặt thanh dẫn qcp = 700C là nhiệt độ vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn Ta có: Khc = = 0,88 Vậy ta có điều kiện chọn thanh dẫn là: Icp ³= 5,17 (kA) Tra bảng III (trang 285 - sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - PGS. Nguyễn Hữu Khái) ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng tiết diện hình máng có các thông số sau: Kích thước (mm) Tiết diện một cực mm2 Mô men trở kháng cm3 Mô men quán tính(cm4) Dòng điện cho phép (A) h b c r 1 thanh 2thanh 1 thanh 2thanh Wxx Wyy Wy-y0 Jxx Jyy Jy0y0 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. 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 = 60 cm l = 180 cm - Khi đó lực tính toán tác tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt là: F1 = 1,76.10-8. .k (kG) với khd = 1; ixk = 80,36 kA ta có: F1 = 1,76.10-8..80,362 .106= 340,97 (kG) - Mômen chống uốn tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn là: M1 = = 6137,43 (kG.cm) - Ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha: d1 = = 61,37 (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 = với Khd=1 = 0,51 . 10-8 .. 80,362 . 106 =2,63 (kG) - 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 £ dcp - d1 l2 £ Với thanh dẫn đồng: dcpCu = 1400 KG/cm2. Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là: l2max = = 240,882 (cm) l2max > l = 180 cm. vậy chỉ cần đặt thêm miếng đệm tại 2 đầu sứ mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động. Khi xét đến dao động, tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức sau: fr = Trong đó: E: Môđun đàn hồi của vật liệu, ECu = 1,1.106 kG/cm2 Jy0-y0: mô men quán tính, Jy0-y0 = 625 cm4 S: tiết diện thanh dẫn, S = 2.13,7 = 27,4 cm4 g: khối lượng riêng của vật liệu, gCu = 8,93 g/cm3 fr = = 188,8 Hz Với tần số tính được nằm ngoài khoảng cộng hưởng (45-55 Hz) và (90-110 Hz). Vậy thanh dẫn đã chọn cũng thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động thanh góp. 3. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng. Ta chọn loại sứ đặt trong nhà 0F-10-2000 KB.Y3 Cấp điện áp : UđmS = 10 kV Lực phá hoại : Fphcp = 2000 kG Chiều cao : Hs = 315 mm Kiểm tra ổn định động: sứ được chọn phải thoả mãn điều kiện: F’tt £ 0,6.Fphcp với F’tt= F1. là lực điện động đặt trên đầu sứ khi có n.m 3 pha Trong đó F1 = 340,97 là lực điện động tác dụng lên thanh dẫn khi có ngắn mạch ba pha HS: chiều cao sứ H’:chiều cao tính từ đáy sứ lên đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn H’ = H + = 315 + = 377,5 (mm) Vậy: F’tt = F1. = 340,97. = 408,622 kG F’tt =408,622 kG<0,6.Fphcp=0,6.2000=1200 kG Vậy sứ đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động Sứ Thanh dẫn 6.1.2. Chọn thanh dẫn mềm Dây dẫn được dùng nối từ cuộn cao, cuộn trung máy biến áp liên lạc và cuộn cao máy biến áp hai cuộn dây đến th