Mục đích tính ngắn mạch là để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện ( MC , DCL ) và các phần có dòng điện chạy qua ( cáp , dây dẫn ) theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch .
Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng điện ngắn mạch ba pha . Để tính toán dòng ngắn mạch trong đồ án thiết kế này ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình Ucb = Utb các cấp . Công suất cơ bản Scb = 100 MVA.
58 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 4892 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế phần điện của nhà máy thuỷ điện gồm 4 tổ máy x100 MW, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ax
= 117,7 - 1/2. 16,09 -1/4.4,71 = 108,43 MVA
Vậy công suất qua cuộn cao áp mba tự ngẫu
SCC = SCH - SCT = 108,43 - 116,28 = - 7,85 MVA
Công suất thiếu về hệ thống
Sthiếu = SVHT -( Sbộ + 2.SCC ) = 217,34 -( 116,52 + 2.(- 7,85) ) = 116,52 MVA
ta có Sdụ trữ quay = 8% Sht = 8%.2750 = 220 MVA
vậy Sthiếu < Sdụ trữ quay
Sự cố một máy biến áp liên lạc
Tính công suất thiếu về bên trung
Công suất có thể chuyển qua phụ tải phía trung qua cuộn trung mba liên lạc
SCT = kqtsc.a.SđmB = 1,4.0,5.250 = 175 MVA
Công suất bên trung thiếu
STthiếu= STmax - Sbộ = 232,56 – 116,52 = 116,04 MVA
vậy STthiếu < SCT đảm bảo phụ tải bên trung
Tính công suất thiếu về hệ thống
Công suất qua cuộn trung mba tự ngẫu
STthiếu= STmax - Sbộ = 232,56 – 116,52 = 116,04 MVA
Công suất qua cuộn hạ mba tự ngẫu
SCH = SđmF - SuFmin -1/3.Stdmax
= 117,7 - 16,09 -1/3.4,71 = 100,04 MVA
Vậy công suất qua cuộn cao áp mba tự ngẫu
SCC = SCH - SCT = 100,04 - 116,04 = -16 MVA
dấu trừ chứng tỏ biến áp lấy công suất từ hệ thống để truyền sang bên trung áp
Công suất thiếu về hệ thống
Sthiếu = SVHT -( Sbộ + SCC ) = 217,34- ( 116,52 +(-16) ) = 116,82 MVA
ta có Sdụ trữ quay = 8% Sht = 8%.2750 = 220 MVA
vậy Sthiếu < Sdụ trữ quay
kết luận : Như vậy mba đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nặng nề nhất
Chương 2
Tính toán tổn thất điện năng
I./ Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.
A/ Phương án 1.
1/ Phân bố công suất cho các máy biến áp.
a./ Máy biến áp hai cuộn dây
Ta giữ công suất qua bộ là không thay đổi, còn cân bằng công suất sẽ do máy biến áp liên lạc đảm nhận theo luật cân bằng công suất.
b./ Máy biến áp tự ngẫu
Phân bố công suất trong mba tự ngẫu là phân bố công suất cho các cuộn cao , cuộn trung , cuộn hạ
Trong thời gian t = 0 h á 7 h ta có :
Công suất qua cuộn dây trung
Dấu (-) có nghĩa là công suất truyền từ bên trung sang cao.
Công suất qua cuộn hạ
Công suất qua cuộn cao
SiC = SiH - SiT = 108,48 - (-23,50) = 131,98 MVA
Tính tương tự cho các thời điểm khác ta được kết quả ở bảng sau.
Si
t (h)
0 - 7
7 - 8
8 - 12
12 - 14
14 - 18
18 - 20
20 - 24
SiC
131,98
108,72
107,57
125,02
122,72
140,16
142,46
SiT
- 23,50
- 0,24
- 0,24
-17,69
-17,69
-35,13
-35,13
SiH
108,48
108,48
107,33
107,33
105,03
105,03
107,33
2/ Tính tổn thất điện năng DA trong máy biến áp
Tổn thất công suất trong máy biến áp gồm hai phần là :
+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào công suất phụ tải và bằng tổn thất không tải của máy biến áp.
+ Tổn thất đồng phụ thuộc vào công suất phụ tải , khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắt mạch.
a./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây
Khi có n máy biến áp vận hành song song thì ta có công thức tính tổn thất điện năng:
Trong đó:
SdmB: Công suất định mức của máy biến áp
Sbộ : Công suất qua máy biến áp
DP0 : Tổn thất công suất không tải
DPn : Tổn thất công suất ngắt mạch của máy biến áp Vậy
= 3274,35 Mw.h
b./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu
Với DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất công suất ngẵn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung , hạ của máy biến áp tự ngẫu.
Ta có:
a = 0,5 là hệ số lợi dụng của máy biến áp tự ngẫu.
Do thông số mba chỉ cho DPnCT nên ta có thể coi DPnCH = DPnTH =
Thay số ta được:
DPnCH = DPnTH = = = 260 Kw
Vậy
Thay số vào công thức ta tính được :
cho DP0 = 120 KW
n DP0t = 2.120.8760 = 2102.400 KW.h = 2102,4 MW.h
+ t = 0h á 7h
DA0-7 =
KWh
Tính toán tương tự cho các thời điểm khác ta được kết quả
+ t = 7h á 8h DA7-8 = 196,04 KWh
+ t = 8h á 12h DA8-12 = 767,61 KWh
+ t = 12h á 14h DA12-14 = 420,180 KWh
+ t = 14h á 18h DA14-18 = 806,49 KWh
+ t = 18h á 20h DA18-20 = 224,527.2 = 449,05 KWh
+./ t = 20h á 24h DA20-24 = 233,33.4 = 933,31 KWh
Từ đó tính được KWh
KWh = 1870,27 MWh
Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu
= 3037,54 MWh
ị Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp
DA1 = DAtn + DA2cd = 3274,35 + 3037,54 = 6311,89 MWh
B./ Phươngán 2
1/ Phân bố công suất cho các máy biến áp.
a./ Máy biến áp hai cuộn dây
Ta giữ công suất qua bộ là không thay đổi, còn cân bằng công suất sẽ do máy biến áp liên lạc đảm nhận theo luật cân bằng công suất.
b./ Máy biến áp tự ngẫu
Phân bố công suất trong mba tự ngẫu là phân bố công suất cho các cuộn cao , cuộn trung , cuộn hạ
Trong thời gian t = 0 h á 7 h ta có :
Công suất qua cuộn dây trung
Công suất qua cuộn hạ
Công suất qua cuộn cao
SiC = SiH - SiT = 108,48 - 34,77 = 73,71 MVA
Tính tương tự cho các thời điểm khác ta được kết quả ở bảng sau.
Si
t (h)
0 - 7
7 - 8
8 - 12
12 - 14
14 - 18
18 - 20
20 - 24
SiC
73,71
50,46
49,31
67,58
65,45
81,89
84,19
SiT
34,77
58,02
58,02
39,58
39,58
23,14
23,14
SiH
108,48
108,48
107,33
107,33
105,03
105,03
107,33
2/ Tính tổn thất điện năng DA trong máy biến áp
Tính toán tương tự như phương án 1
a./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây
+ Cấp điện áp 110 kv
Trong đó:
n : Số máy biến áp làm việc song song
SdmB: Công suất định mức của máy biến áp
Sbộ : Công suất qua máy biến áp
DP0 : Tổn thất công suất không tải
DPn : Tổn thất công suất ngắt mạch của máy biến áp Vậy
= 3920,7 Mw.h
+ Cấp điện áp 220 kv
= 3899,87 MWh
b./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu
Với DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất công suất ngẵn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung , hạ của máy biến áp tự ngẫu.
SiC , SiT , SiH là công suất qua cuộn cao áp , trung áp , hạ áp trong thời điểm t
Ta có:
a = 0,5 là hệ số lợi dụng của máy biến áp tự ngẫu.
Do thông số mba chỉ cho DPnCT nên ta có thể coi DPnCH = DPnTH =
Thay số ta được:
DPnCH = DPnTH = = = 260 Kw
Vậy
Thay số vào công thức ta được:
cho DP0 = 120 KW
n DP0t = 2.120.8760 = 2102.400 KW.h = 2102,4 MW.h
+ t = 0h á 7h
DA0-7 =
KWh
Tính toán tương tự ta được kết quả
t = 7h á 8h DA7-8 = 171,46 KWh
t = 8h á 12h DA8-12 = 671,54 KWh
t = 12h á 14h DA12-14 = 338,56 KWh
t = 14h á 18h DA14-18 = 648,03 KWh
t = 18h á 20h DA18-20 = 335,56 KWh
t = 20h á 24h DA20-24 = 701,92 KWh
Vậy KWh
KWh = 1492,32 MWh
Tổng tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu
= 2848,56 MWh
ị Tổng tổn thất công suất trong mba trong phương án này là
DA2 = 3920,7 + 3899,87 + 2848,56 = 10669,13 MWh
Chương 3
Tính toán lựa chọn phuơng án tối ưu
Việc quyết định chọn một phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật . Về mặt kinh tế đó chính là tổng vốn đầu tư cho phương án , phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện .Nếu việc tính toán thiệt hại hàng năm do mất điện khó khăn thì ta có thể so sánh các phương án theo phương thức rút gọn , bỏ qua thành phần thiệt hại Về mặt kĩ thuật dể đánh giá một phương án có thể dựa vào các điểm sau :
+ Tính đảm bảo cung cấp điện khi làm việc bình thường cũng như khi sự cố
+ Tính linh hoạt trong vận hành , mức độ tự động hoá
+ Tính an toàn cho người và thiết bị
Trong các phương án tính toán kinh tế thường dùng thì thì phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch so với phí tổn vân hành hàng năm được coi là phương pháp cơ bản để đành giá về mặt kinh tế của phương án . Vốn đầu tư cho phương án bao gồm vốn đầu tư cho mba và vốn đầu tư cho thiết bị phân phối . Và thực tế , vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào giá tiền của máy cắt , vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phương án phải chọn sơ bộ loại máy cắt . Để chọn sơ bộ loại máy cắt ta phải tính dòng cưỡng bức cho từng cấp điện áp
I./ Xác định dòng cưỡng bức
1./ Xác định điểm tính dòng cưỡng bức
TN2
G3
G2
T1
110 kv
220 KV
VHT
G1
TN1
I(1)cb
I(4)cb
I(5)cb
I(6)cb
I(7)cb
I(2)cb
I(3)cb
I(8)cb
Đơn
Kép
t2
G4
Ta tính dòng cưỡng bức tại các điểm sau như hình vẽ
2./ Các mạch phía điện áp cao 220 kV
a./ Mạch đường dây
Phụ tải cực đại về hệ thống là SVHTmax = 284,81 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được tính với điều kiện một đường dây bị đứt . Khi đó
KA
b./ Mạch cao áp máy biến áp tự ngẫu
Dòng cưỡng bức đuợc chọn là max của ba chế độ : khi hoạt động bình thường , khi sự cố một mba liên lạc và khi sự cố bộ bên trung . Ta thấy trường hợp sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu còn lại phải đưa vào hệ thống một lượng công suất lớn nhất :
SCCmax = 100,86 MVA
Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch này là :
kA
c./ Thanh góp cao áp
kA
Như vậy dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án này là
Icbmax = 0,7474 KA
3./ Cấp điện áp 110 kV.
a./ Mạch đường dây kép
Phụ tải trung áp được cấp bởi 2 đường dây kép x 40 MW, giả thiết phụ tải các đường dây như nhau ta có :
kA
b./ Mạch đường dây đơn
Dòng điện làm việc cưỡng bức là :
kA
c./ Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây
kA
d./ Mạch trung áp máy biến áp tự ngẫu
Dòng cưỡng bức được tính khi có sự cố
+ Sự cố một bộ máy phát – mba hai cuộn đây
+ Sự cố một mba tự ngẫu
kA
Dấu (-) có nghĩa là công suất truyền từ phía trung áp sang bên cao áp
Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV là
Icbmax = 0,6487 kA
4./ Cấp điện áp 13,8 kV.
Dòng điện làm việc cưỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cưỡng bức của máy phát điện nên ta có :
kA
Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức cuả phương án này
Cấp điện áp
220 kV
110 kV
13,8 kV
Icbmax kA
0,7474
0,6487
5,1704
II./ Chọn máy cắt và dao cách ly ( sơ bộ )
Điều kiện chọn sơ bộ là
UđmMC ≥ Uđmlưới ; IđmMC-CL ≥ Icbmax
Từ điều kiện chọn máy cắt ta chọn được loại máy cắt từ đó xác định được giá tiền mạch thiết bị phân phối theo dòng định mức . Nhưng để đơn giản ta có thể chọn giá tiền thiết bị phân phối lớn nhất ứng với từng cấp là
Mạch điện áp cao 220kv : vC = 71,5.103.40.103 VNĐ
Mạch điện áp trung 110 kv : vT = 31.103.40.103 VNĐ
Mạch hạ áp 13,8 kv ( trong nhà ) :
+ không kháng vH = 15.103.40.103 VNĐ
+ có kể cả kháng vH = 21.103.40.103 VNĐ
III./ Tính toán kinh tế - kĩ thuật
1./ Chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho các cấp
+ Phương án 1
Việc chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho cấp điện áp cao và trung là tuỳ thuộc vào số mạch nối vào thanh góp sao cho vừa đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện vừa kể đến tính kinh tế . Ta thấy về phía điện áp cao, số mạch nối vào thanh góp là 4 do đó ta có thể chọn hệ hai thanh góp có thanh góp vòng .
Phía điện áp trung gồm : 2 đường dây kép và 5 đường dây đơn~
~
~
~
kể cả 4 mạch cung cấp ta có số mạch là 13 mạch do đó ta cũng chọn hệ hai thanh góp có thanh góp vòng cho thiết bị phân phối trung áp
+ Phương án 2
Tương tự ta cũng chọn thiết bị phân phối hệ hai thanh góp có thanh góp vòng cho thiết bị phân phối cao và trung áp
~
~
~
~
2./ Tính toán kinh tế - kỹ thuật
Chỉ tiêu kinh tế của phương án gồm vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện
Một phương án được gọi là hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất.
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 , VNĐ
Pi : Phí tổn vận hành hàng năm của phương án i , VNĐ/năm
Vi : Vốn đầu tư của phương án i , VNĐ
Yi : Thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i VNĐ/năm
ađm : Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế 1/năm
Đối với tính toán trong năng lượng lấy ađm = 0,15
ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện, không có kháng điện phân đoạn do đó vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối .
+ Vốn đầu tư cho một phương án là :
Vi = VTi + VTBPPi
Trong đó :
Vốn đầu tư cho máy biến áp VT = kT. vT
kT : Hệ số tính đến chuyên trở và xây lắp.
vT : giá tiền máy biến áp.
Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối
VTBPP = n1VTBPP1 + n2VTBPP2 + n3VTBPP3 +...
n1 , n2 , n3 ... : Số mạch phân phối.
VTBPP1 ,VTBPP2,... :Giá tiền mỗi mạch phân phối.
+ Phí tổn vận hành hàng năm của một phương án được xác định như sau
Pi = Pkhi + Pli + Pti
Trong đó:
Pkhi = : Khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn , VNĐ/năm
a : định mức khấu hao (%) , lấy a = 8,4%
Pli : Chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ. Vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít thay đổi giữa các phương án nên bỏ qua.
Pti
= b.DA : Chi phí do tổn thất hàng năm gây ra , VNĐ/năm
b : là giá 1 kWh điện năng lấy b = 400 VNĐ/kWh
DA : là tổn thất điện năng hàng năm , Kwh
Tuy nhiên nếu việc tính toán xác xuất thiệt hại do mất điện rất khó khăn thì để so sánh giữa các phương án có thể tiến hành theo công thức tính chi phí tính toán rút gọn, nghĩa là không có thành phần thiệt hại tham gia.
Khi so sánh hai phương án thiết bị điện ( coi hai phương án có độ tin cậy cung cấp điện như nhau ) ta có thể tính thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch T
Tính toán cho từng phương án
Phương án 1
+ Vốn đầu tư :
Vốn đầu tư cho máy biến áp
Phương án 1 dùng 2 loại máy biến áp là :
- 2 máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH - 250
Với giá tiền : 10.000.106 VNĐ / máy ; hệ số k = 1,3
- 2 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ - 125 - 121/13,8
Với giá tiền : 6080.106 VNĐ ; hệ số k = 1,5
Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án I là :
VT1 = 2.1,3.10.000.106 + 2.1,5.6080.106 = 44.240.106 VNĐ
= 44,24.109 VNĐ
Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:
Để phục vụ cho việc so sánh hai phương án không nhất thiết ta phải tính hết số mạch thực tế nối vào than góp điện áp từng cấp , ta chỉ kể những mạch trong đó có sự khác nhau giũa hai sơ đồ
Từ sơ đồ thiết bị phân phối ta nhận thấy :
Cấp điện áp 220 kV : số mạch n220 = 2
Giá tiền V220 = 2.71,5.40.106 = 5720.106 VNĐ = 5,72.109 VNĐ
Cấp điện áp 110 kV : số mạch n110 = 4
Giá tiền V110 = 4.31.40.106 = 4960.106 VNĐ = 4,96.109 VNĐ
Cấp điện áp 13,8kV : không cần tính vì ở hai sơ đồ giống nhau
ị Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là :
VTBPP1 = 5,72.109 + 4,96.109 = 10,68.109 VNĐ
ịTừ đó tính được tổng vốn đầu tư của phương án 1 là:
V1 = VT1 + VTBPP1 = 44,24.109 + 10,68.109 = 54,92.109 đồng
+ Phí tổn vận hành hàng năm
Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn:
Pkh1 = 8,4%.V1 = 0,084.54,92.109 = 4,61328.109 VNĐ
Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm:
Pt1
= b.DA1 = 400.6311,89.103 = 2,524756.109 VNĐ
Như vậy phí tổn vận hành hàng năm là:
P1 = Pkh1 + Pt1 = 4,61328.109 + 2,524756.109 =7,138036.109 VNĐ
Phương án 2
+ Vốn đầu tư :
Vốn đầu tư cho máy biến áp
Phương án 2 dùng 3 loại máy biến áp là :
- 2 máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH - 250
Với giá tiền : 10.000.106 VNĐ / máy ; hệ số k = 1,3
- 1 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ - 125 - 121/13,8
Với giá tiền : 6080.106 VNĐ ; hệ số k = 1,5
- 1 máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ - 125 - 242/13,8
Với giá tiền : 7400.106 VNĐ ; hệ số k = 1,3
Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án I là :
VT2 = 2.1,3.10.000.106 + 1,5.6080.106 + 1,3.7400.106 = 44.740.106 VNĐ
= 44,74.109 VNĐ
Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:
Từ sơ đồ thiết bị phân phối ta nhận thấy :
Cấp điện áp 220 kV : số mạch n220 = 3
Giá tiền V220 = 3.71,5.40.106 = 8580.106 VNĐ = 8,58.109 VNĐ
Cấp điện áp 110 kV : số mạch n110 = 3
Giá tiền V110 = 3.31.40.106 = 3720.106 VNĐ = 3,72.109 VNĐ
Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là :
VTBPP2 = 8,58.109 + 3,72.109 = 12,3.109 VNĐ
Từ đó tính được tổng vốn đầu tư của phương án 2 là:
V2 = VT2 + VTBPP2 = 44,74.109 + 12,3.109 = 57,04.109 đồng
+ Phí tổn vận hành hàng năm
Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn:
Pkh2 = 8,4%.V2 = 0,084.57,04.109 = 4,79136.109 VNĐ
Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm:
Pt2
= b.DA2 = 400.10669,13.103 = 4,267652.109 VNĐ
Như vậy phí tổn vận hành hàng năm là:
P2 = Pkh2 + Pt2 = 4,79136.109 + 4,267652.109 =9,059012.109 VNĐ
Ta có kết quả tính toán kinh tế của hai phương án ở bảng sau
Phương án
Vốn đẩu tư V
109 VNĐ
Phí tổn vận hành P
109 VNĐ
1
54,92
7,138036
2
57,04
9,059012
Dễ thấy rằng phương án 1 là phương án có chỉ tiêu kinh tế tốt hơn . Đồng thời nó cũng có các chỉ tiêu kĩ thuật tôt hơn như đã phân tích do đó ta chọn phương án 1 là phương án đưa vào tính toán thiết kế .
Chương 4
tính toán ngắn mạch chọn khí cụ điện bảo vệ
I./ Tính toán ngắn mạch
Mục đích tính ngắn mạch là để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện ( MC , DCL ) và các phần có dòng điện chạy qua ( cáp , dây dẫn ) theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch .
Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng điện ngắn mạch ba pha . Để tính toán dòng ngắn mạch trong đồ án thiết kế này ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình Ucb = Utb các cấp . Công suất cơ bản Scb = 100 MVA.
1/ Chọn điểm ngắn mạch
Chọn điểm ngắn mạch ở từng cấp điện áp sao cho dòng ngắn mạch tại đó là cực đại ứng với cấp đó . Điểm mà tại đó có dòng ngắn mạch lớn nhất gọi là điểm ngắn mạch tính toán.
+ Phía điện áp cao 220kv
Do ta chỉ chọn một loại MC, DLC cho cấp điện áp 220 kv nên chỉ cần tính dòng ngắn mạch tại N1 là dòng ngắn mạch có giá trị cực đại . Nguồn cung cấp gồm mọi máy phát điện và hệ thống.
+ Phía trung áp 110 kv
Điểm ngắn mạch tính toán là N2 có nguồn cung cấp là hệ thống và mọi máy phát
+ Phía hạ áp
Phía hạ máy biến áp liên lạc , điểm ngắn mạch tính toán là N'3 có nguồn cung cấp là máy phát 1 G1
Đầu cực máy phát , ta tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 có nguồn cung cấp là mọi máy phát cộng hệ thống trừ máy phát G1
+ Tự dùng
Điểm ngắn mạch tính toán là N4 có nguồn cung cấp là hệ thống và mọi máy phát
Ta có sơ đồ các điểm ngắn mạch tính toán cho ở hình sau
g1
tN1
ht
n4
n3
g3
g2
g4
tN2
n3’
n1
T2
T1
n2
XHT
XD
XC
XH
XF
XC
XH
XB
XF
N1
N2
N3’
N3
N4
G1
G2
G3
G4
HT
XB
XF
XF
Sơ đồ thay thế
Với các điện kháng có giá trị bằng :
Ta có :
từ đó ta tính được
2./ Tính toán dòng ngắn mạch
Ta lần lượt tính cho từng điểm ngắn mạch
a./ Điểm ngắn mạch N1
X8
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X10
X9
X11
N1
G1
G2
G3
G4
HT
Sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N1
Với các thông số
X1 = XHT + XD = 0,0189 + 0,031 = 0,0499
X2 = X5 = XC = 0,046
X3 = X6 = XH = 0,082
X4 = X7 = X9 = X11 = XF = 0,1784
X8 = X10 = XB = 0,084
Biến đổi tương đương
X12 =
X13 =
X1
N1
X13
X14
X12
G1,2
G3,4
HT
X14 =
Ghép song song G1,G2 với G3,G4 rồi nối tiếp với X2 ta có
X15 =
X16 = X13 + X15 = 0,023 + 0,0653 = 0,0883
N1
Sơ đồ hình sau là sơ đồ tối giản có hai đầu cung cấp điện cho N1
NM
HT
X16
X1
Xác định dòng ngắn mạch:
+/ Nhánh hệ thống
Điện kháng tính toán dạng tương đối định mức
Tra đồ thị hệ đường cong tính toán ta được:
Vậy giá trị dòng ngắn mạch dạng tương đối định mức nhánh hệ thống
+/ Nhánh máy phát
Tra đồ thị họ đường cong tính toán ta được:
Vậy giá trị dòng ngắn mạch nhánh NM.
Từ đó ta có dòng ngắn mạch tổng hợp
b./ Điểm ngắn mạch N2
HT
G3,4
X1
X13
X14
X12
N2
G1,2
Để tính toán điểm ngắn mạch N2 có thể sử dụng kết quả khi tính toán ,biến đổi sơ đồ của điểm N1 ở trên .
Cũng như đối với điểm N1 ta cũng ghép G1,G2 và G3,G4 ta có sơ đồ
NM
HT
X16
XHT
N2
X15 =XHT = X1 + X13 = 0,0499 + 0,023 = 0,0729
X16 = XNM =
Tính toán dòng ngắn mạch
+/ Nhánh hệ thống
- Điện kháng tính toán dạng tương đối định mức
Tra đồ thị đường cong tính toán ta được.
Vậy dòng ngắn mạch nhánh hệ thống:
+/ Nhánh máy phát
Tra đồ thị đường cong tính toán ta được
Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy
Vậy dòng ngắn mạch tổng hợp tại điểm ngắn mạch N2
c./ Điểm ngắn mạch N3.
Biến đổi sơ đồ : ta có sơ đồ thay thế hình sau
X8
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X10
X9
X11
N3
G1
G3
G4
HT
Biến đổi tương đương ta được
HT
X1
X12
X14
X6
NM
N3
Ta có:
X12 =
X13 =
X14=
Ta có:
X15 =X1 +X12 = 0,0499 + 0,023 = 0,0729
Biến đổi sơ đồ sao X6 , X14 , X15 thành sơ đồ tam giác X16 , X17 , trong đó nhánh cân bằng bỏ qua:
X16 = XHT =X6 + X15 + = 0,082 + 0,0729 + = 0,2235
X17 = XNM = X6 + X14 + = 0,082 + 0,0872 + = 0,2673
HT
NM
X16
X17
Tính toán dòng ngắn mạch
+/ Nhánh hệ thống.
Ta thấy xtt1>3 do đó có thể coi hệ thống là nguồn là nguồn công suất vô cùng lớn.
Do đó
+/ Nhánh máy phát
Vậy dòng ngắt mạch nhánh nhà máy
KA
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại chỗ ngắn mạch N3
d./ Điểm ngắn mạch N'3
Nguồn cung cấp chỉ là máy phát G1
XF
N’3
E1
Điện kháng tính toán
Tra đồ thị đường cong tính toán ta có
Vậy dòng ngắn mạch tại chỗ ngắn mạch N3 '
KA
e./ Điểm ngắn mạch N4
Dòng ngắn mạch tại N4 được tính
Từ giá trị dòng ngắn mạch siêu quá độ IN'' ta tính được dòng ngắn mạch xung kích ixk theo công thức sau:
Với điểm ngắn mạch N1, N2 : Kxk=1,80
N3, N3', N4 : Kxk=1,93
Tính toán cho từng điểm ta được kết quả:
Điểm NM
I" kA
IƠ kA
iXK kA
N1
9,4391
8,7134
24,0280
N2
16,3973
15,3348
41,7407
N3
36,0521
38,4157
98,4018
N'3
29,5453
18,712
80,6419
N4
65,5974
57,1277
179,0437
Chương 5
Chọn khí cụ điện và dây dẫn
I/ Chọn máy cắt và dao cách ly
1/ Chọn máy cắt
Khi chọn máy cắt ta nên chú ý một số điểm sau:
- Nên chọn cùng một loại máy cắt trên cùng một cấp điện áp nhất là đối với TBPP trên 35 KV
- Trên các đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát nên dùng máy cắt hợp bộ ở phía TBPP điện áp 35 KV trở nên nếu dùng máy cắt không khí thì dùng đồng loạt cho tất cả các mạch để tận dụng máy nén không khí.
Máy cắt được chọn theo 6 điều kiện sau:
Điều kiện 1: Loại máy cắt.
Với cấp điện áp 220KV và 110KV ta chọn cùng một loại máy cắt khí để tận dụng máy nén không khí . Chọn máy cắt khí SF- 6 cho hai mạch. Với mạch hạ áp ta chọn máy cắt điện ít dầu.
Điều kiện 2:
Uđm³ Ulưới
Điêu kiện 3:
Iđm³ Icb max
Điều kiện 4:
I cắt đm³ I"
Điều kiện 5 :
I động đm³ iXK
Điều kiện 6:
Inh2.tnh³ BN
Điều kiện này chỉ xét khi Iđm < 1000A.
2./ Chọn dao cách ly
Dao cách ly cũng được chọn với các điều kiện trên nhưng trừ điều kiện cắt.
Từ đó ta chọn được các loại MC và DCL sau
Các thông số tính toán và định mức của máy cắt và CL được cho trong bảng sau:
Mạch
Thông số tính toán
Loại MC DLC
Thông số định mức
Uđm
KV
Icb
KA
I "
KA
I XK
KA
Uđm
KV
Iđm
KA
Ic đm
KA
Iđ đm
KA
Cao áp
220
0,7474
9,439
24,028
3AQ2
245
4
50
125
220
24,028
SGC 245/1600
245
1,6
100
Tr.
áp
110
0,6487
16,397
41,7407
3AQ1
145
4
40
100
110
41,7047
SGCP 123/1250
123
1,25
80
MF
13,8
5,1704
65,597
179,044
BTM- 2a-90/11200 Y3
20
11,2
90
300
13,8
179,044
PBK- 20/6000
20
6
250
II/ Chọn thanh dẫn , thanh góp.
Những thiết bị điện chính trong nhà máy điện như máy phát, máy biến áp, máy bù cùng với các khí cụ điện như máy cắt, dao cách ly, khám được nối với nhau bằng dây dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Thanh dẫn, thanh góp có hai loại chính: thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm.
Thanh dẫn cứng thường làm đồng hoặc nhôm, thường được dùng nối từ cực máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, thanh góp từ 6 - 10 kv ở các trạm biến áp, đoạn từ TBPP cấp điện áp máy phát đến mba tự dùng... Thanh dẫn cứng có hình dạng khác nhau tùy vào dòng phải tải. Khi dòng tải nhỏ thì thường dùng thanh cứng hình chữ nhật . Khi dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ hai hay ba thanh dẫn hình chữ nhật trên mỗi pha .Còn với dòng điện trên 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần , đồng thời tăng khả năng làm mát cho chúng . Khi dòng lớn hơn nữa thì dùng thanh dẫn cứng thiết diện hình ống .
Thanh dẫn mêm dùng để làm thanh góp , thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời điện áp 35 kv trở lên Nó là dây vặn xoắn bằng đồng hay nhôm lõi thép . Khi dùng một sợi dây không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm các dây dẫn mềm . Chùm dây bao gồm nhiều dây phân bố đều và kẹp chặt trên vòng kim loại thường có dạng vòng tròn.
1/ Chọn thanh dẫn cứng
Thanh dẫn cứng được chọn theo các tiêu chuẩn sau:
+Chọn tiết diện thanh dẫn .
Tiết diện của thanh dẫn được được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép
Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là qcp = 70oC, nhiệt độ môi trường xung quanh là q0 = 35oC và nhiệt độ tính toán định mức là qđm = 250C.
ICP ³ I lvcb
Trong đó
Ilvcb: dòng làm việc cưỡng bức Ilvcb = 1,05 IđmF
Ilvcb= 1,05 IđmF = 1,05 . 4,92 = 5,166 KA
ICP là giá trị dòng cho phép lâu dài đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ.
Vậy
Vậy phải chọn thanh dẫn cứng có dòng ICP ³ 5,67 kA
Ta có :
Ilvcb = 5,166 KA >3 kA vậy ta phải chọn thanh dẫn hình máng.
Có các thông số như sau:
h = 175mm ; b = 80mm ; d = 8mm ; l = 12mm ; h1=h
S = 2.2440mm2 ; Wx = 122cm3 ; Wy = 25cm3 ; W = 250 cm3
Jx = 1070cm4 ; Jy = 114cm4 ;JY = 2190cm4 ; ICPbt = 6430A ở 250C
b
h
h
y
y
y
y
Y
x
d
x
l
l1
l1
l1
Sứ đỡ
Miếng đệm
+ Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép Icp > 1000 A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
+ Kiểm tra ổn định động
Phương pháp đơn giản hoá:
- Xác định(d1) ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha cực đại.
Lực động điện tác động lên pha giữa
với Im(3): Biên độ dòng ngắn mạch 3 pha(A)
= 363,9977 KG
Mô men uốn trên độ dài l
Vậy ứng suất
-Xác định khoảng cách l1 sao cho:
stt =s1+
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- A7.doc