Đồ án Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

ng suất 3-5 thấy rằng: SCCmax = 72,106 MVA < SB1,B2đm=250 MVA SCTmax = 53,085 MVA < SM = a.SB1đm = 125 MVA SCHmax = 108,13 MVA < SM = 125 MVA Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố. Cũng coi sự cố nguy hiểm nhất là xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại. Đối với các bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây không cần kiểm tra quá tải vì công suất định mức của các máy biến áp này được chọn theo công suất định mức của máy phát điện. Do đó việc kiểm tra quá tải chỉ tiến hành với các máy biến áp tự ngẫu. Khi sự cố bộ F3-B3 (hoặc F4-B4). Kiểm tra điều kiện : 2.Kqtsc. a.SB1đm ³ STmax ( 2.1,4.0,5.250 =350 > 341,463 MVA đ thoả mãn điều kiện ) Khi đó công suất tải lên các phía qua mỗi máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau: - Phía trung áp: SCT-B1 = SCT-B2 = ( STmax - SB4)= (341,463 - 117,647) = 111,908 MVA - Công suất qua cuộn hạ: SCH-B1 = SCH-B2 = SFđm - SUf/2 - Std/4 = 109,178 MVA - Công suất phát lên phía cao: SCC-B1 = SCC-B2 = SCH-B1- SCT-B1 = 109,178 - 111,908 = - 2,73 MVA Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lượng công suất là: Sthiếu = SVHT - (SCC-B1 + SCC-B2) = 110,1 - 2.(- 2,73) = 115,562 MVA Lượng công suất thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống =200MVA. Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ F3- B3 thì các máy biến áp tự ngẫu B1,B2 không bị quá tải. Khi sự cố tự ngẫu B1 (hoặc B2). Khi B1 bị sự cố thì F1 ngừng, ta kiểm tra quá tải của B2. Kiểm tra điều kiện : Kqtsc. a.SB1đm ³ STmax - 2.SB3 (1,4.0,5.250 =175 >341,463 -2.117,647=106,169 MVA đthoả mãn điều kiện ) Công suất tải qua các phía của B2 như sau: Phía trung áp: SCT-B2 = STmax - (SB3 + SB4) = 341,463 - 2.117,647 = 106,169 MVA - Phía hạ áp: SCH-B2 = SFđm - SUf - Std/4 = 101,765 MVA Phía cao áp: SCC-B2 = SCH-B2 - SCT-B2 = 106,169 - 101,765 = - 4,404 MVA Phụ tải hệ thống bị thiếu một lượng công suất là: Sthiếu = SVHT - SCC-B2 = 110,1 + 4,404= 114,504 MVA< SdtHT=200MVA Lượng này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. Do đó trong trường hợp này B2 cũng không bị quá tải. Tóm lại: Các máy biến áp đã chọn đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật khi làm việc bình thường và khi sự cố. 3-2 Tính toán tổn thất điện năng. Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp. I. Phương án I (Hình 2-1). Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 3-4 Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3. Công thức tính toán: Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h. SB3: phụ tải của máy biến theo thời gian và được lấy theo đồ thị phụ tải hằng ngày. Ta có B3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125-121/13,8 có : DP0 = 100 kW, DPN = 400 kW, SB3 = 117,647 MVA = hằng số. Suy ra : DAB3 = 0,1. 8760 + 0,4 . = 3979,9 MWh. 2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp B4. Tương tự như tính DAB3, B4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ -125-242/13,8 có: DP0 = 115kW; DPN = 380kW; SB4 = 117,647 MVA = hằng số . Suy ra : DAB4 = 0,115. 8760 + 0,38 . = 3956,1 MWh. 3.Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu. Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ta coi máy biến áp tự ngẫu như máy biến áp ba cuộn dây. Khi đó cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu tương ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ của máy biến áp ba dây cuốn. Tổn thất công suất trong các cuộn được tính như sau: Máy biến áp tự ngẫu một pha loại : AOДЦTH-120- có DP0=210 kW và DPNC-T =345 kW , DPNC-H = 220 MW, DPNT-H = 235 MW Từ đó ta tính được : MW MW MW Từ các kết quả bảng 3-4 và công thức tính ở trên ta có công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu 3 pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp một pha như sau : DAB1=DAB2 ở đây: SiC , SiT , SiH là phụ tải phía cao áp , trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti ghi trong bảng 3-4 đã tính ở trên . T = 8760 h. DPN , DPo , SBđm : là của một máy biến áp một pha. Viết gọn lại: SiC.ti= (-15,056)2.5 + (-9,423)2.3 + 13,2832.3+13,2832.3+13,2832.3+ + 12,4592.3 +(-3,774)2.2 +(-15,879)2.2=3986,19 MVA2.h SiT.ti=77,7622.5+94,8352.3+94,8352.3 +94,8352.3 +94,8352.3 +94,8352.3 + 111,912. 2 + 77,7622.2 = 202281,4 MVA2.h SiH.ti= 62,7062.5 + 85,4122.3 + 108,1182.3+ 108,1182.3+ 108,1182.3 + + 107,2942.3+ 108,1352.2+ 61,8832.2 = 212332,7 MVA2.h Do đó: DAB1=DAB2= =3.0,21.8760+[0,1425.3986,19+0,2025.202281,4+0,7375.212332,7] = 5704 MWh Như vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án I là: DAS = DAB1+DAB2+DAB3+DAB4 = = 2.5704 + 3956,1 + 3979,9 = 19345,6 MWh II-Phương án II (hình 2-2). Tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp B3 và B4. Theo công thức như ở phương án I : DAB3 = DAB4= Máy biến áp B3 và B4 đã chọn là máy biến áp kiểu TДЦ-125-121/13,8 có thông số như ở bảng 3-2 do đó tổn thất điện năng của máy biến áp B3 và B4 ở phương án này bằng nhau và đúng bằng tổn thất trong máy biến áp B3 ở phương án I trên: DAB3 = DAB4 = 3979,9 MWh Tính tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp tự ngẫu B1 và B2. Tương tự ta phương án I, ta có: Máy biến áp tự ngẫu 3 pha : ATДЦTH-250-230/121/13,8 có DP0=120 kW và DPNC-T =520 kW , DPNC-H = DPNT-H =DPNC-T/2=260 MW và dựa vào bảng 3-5 Từ đó ta tính được : MW MW MW DAB1= DAB2 Viết gọn lại: SiC.ti= 43,7682.5 + 49,42.3 + 72,1062.3+72,1062.3+72,1062.3+ + 71,2832.3 +55,12.2 +42,92.2= 88685,9 MVA2.h SiT.ti=18,942.5+36,0122.3+36,0122.3 +36,0122.3 +36,0122.3 +36,0122.3 + 53,0852. 2 + 18,942.2 = 27599,53 MVA2.h SiH.ti= 62,7062.5 + 85,4122.3 + 108,1182.3+ 108,1182.3+ 108,1182.3 + + 107,2942.3+ 108,1352.2+ 61,8832.2 = 212332,7 MVA2.h Suy ra: DAB1 = DAB2 = =0,12.8760+[0,26.88685,9+0,26.27599,53+0,78.212332,7] =2194,985 MWh Từ các kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở trên ta có tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phương án II là : DAS = DAB1 + DAB2 + DAB3 + DAB4 =2DAB1 + 2DAB3 = =2.2194,985 + 2.3979,9 = 12349,8 MWh. Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa hai phương án: Bảng 3-6: Tổn thất điện năng DAS(MWh) Phương án I 19345,6 Phương án II 12349,8 Chương IV Tính toán kt-kt Chọn phương án tối ưu Việc quyết định bất kỳ một phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật, nói khác đi là dựa trên nguyên tắc đảm bảo cung cấp điện và kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây chính cho nhà máy điện. Trên thực tế vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu tư máy biến áp và các mạch thiết bị phân phối. Nhưng vốn đầu tư của 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.Trong tính toán chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật ta chỉ cần chọn sơ bộ các máy cắt. 4-1. Chọn sơ bộ máy cắt của các phương án. I-Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch. 1-Phương án I (Hình 2-1). Cấp điện áp về hệ thống 220 KV. - Mạch đường dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là SVHTmax = 144,21 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 -Mạch máy biến áp ba pha 2 cuộn dây B4 : Dòng điện làm việc cưỡng bức được xác định theo dòng điện cưỡng bức của máy phát điện. KA -Mạch máy biến áp tự ngẫu B3(B4) : Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là : KA Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cưỡng bức là KA Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là KA Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án I này là : Icbcao = 0,3785 KA Cấp điện áp trung 110 kV. -Mạch đường dây : Phụ tải trung áp được cấp bởi 2 đường dây kép *80MW , 4 đơn*50MW, ta có : Dòng điện làm việc cưỡng bức là : KA -Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây : KA -Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là : KA Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cưỡng bức là KA Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là KA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía 220 kV được lấy là : Icbtrung = 1,175 KA 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 I là : Bảng 4-1 Cấp điện áp 220 kV 110 kV 13,8 kV Icb (kA) 0,3785 1,175 5,168 2-Phương án II (Hình 2-2). Cấp điện áp 220 kV. -Mạch đường dây cũng như phương án I ta đã có : Ilvcb = 0,3785 KA -Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là : KA Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là KA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án II là : Icbcao = 0,3785 KA Cấp điện áp 110 kV. -Mạch đường dây tương tự như phương án I ta có : Ilvcb = 0,512 KA -Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây như phương án I ta có: Ilvcb = 0,6484 KA -Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là : KA Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cưỡng bức là KA Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là KA Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 110 kV là: Ilvcb = 0,6484 KA Cấp điện áp 13,8 kV. Tương tự như phương án I ta đã có : Ilvcb = 5,168 KA Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức của phương án II là : Bảng 4-2 Cấp điện áp 220 kV 110 kV 13,8 kV Icb (kA) 0,3785 0,6484 5,168 II-Chọn máy cắt cho các phương án. Các máy cắt khí SF6 với ưu điểm gọn nhẹ, làm việc tin cậy nên được dùng khá phổ biến. Tuy nhiên các máy cắt loại này có nhược điểm là giá thành cao, việc thay thế sửa chữa thiết bị khó khăn. Với nhà máy thiết kế đều dùng các máy cắt khí SF6 ở cả ba cấp điện áp.Ta chọn sơ bộ máy cắt theo điều kiện sau: UđmMC ³ Ulưới IđmMC ³ Icbmax Các thông số kỹ thuật của máy cắt cho ở bảng 4-3. Bảng 4-3 Phương án Cấp điện áp (KV) Dòng Ilvcb (KA) Loại máy cắt Đại lượng định mức U (KV) I (KA) Icắt (KA) Ilđđ (KA) I 220 0,3785 3AQ1 245 4 40 100 110 1,175 3AQ1 145 4 40 100 13,8 5,186 8BK41 17,5 12,5 80 225 II 220 0,3785 3AQ1 245 4 40 100 110 0,6484 3AQ1 145 4 40 100 13,8 5,186 8BK41 17,5 12,5 80 225 4-2. So sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phương án. *Vốn đầu tư cho một phương án là : V = VB + VTBPP Trong đó : Vốn đầu tư cho máy biến áp : VB = Ski. vBi ki=1,4 : Hệ số tính đến chuyên trở và xây lắp. vBi: Tiền mua máy biến áp. Vốn đầu tư cho máy cắt: VTBPP = S(nC.vC + nT.vT + nH.vH) nC,nT,nH : Số mạch phân phối. vC,vT,vH :Giá tiền mỗi mạch phân phối. *Phí tổn vận hành hàng năm của một phương án được xác định như sau: P = Pkh + PDA Trong đó: Pkh = : Khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn . a=8,4: định mức khấu hao (%). PDA = b.DA : Chi phí do tổn thất hàng năm gây ra. b : là giá 1 kWh điện năng (b = 400 đồng /kWh) DA : là tổn thất điện năng hàng năm I.Phương án I. Chọn sơ đồ nối điện. Phía 220 kV : Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp. Phía 110 kV : Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp đường vòng vì số nhánh vào ra nhiều. Phía 13,8 kV : Không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm không quá 15% công suất bộ. Sơ đồ nối điện phương án 1:(hình 4-1) B4 B1 B2 B3 ~ ~ ~ ~ 220 kV 110kV F4 F1 F2 F3 2.Tính hàm chi phí tính toán. Vốn đầu tư. Vốn đầu tư cho máy biến áp : Phương án I dùng 3 loại máy biến áp là : - Hai tổ hợp của 3 máy biến áp tự ngẫu một pha kiểu AOДЦTH - 120 Với giá tiền : 161.103 R/1 pha(1R = 40.103 đồng) nên giá tiền của cả 3 pha là 3.161.103.40.103 = 19,32.109 đồng và - Một máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ-125 - 242/13,8 Với giá tiền : 162.103.40.103 = 6,48.109 đồng và k = 1,4. - Một máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ-125 - 121/13,8 Với giá tiền : 128.103.40.103 = 5,12.109 đồng và k = 1,4. Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án I là : VB1 = 2.1,4.19,32.109 + 1,4.6,84.109 + 1,4.5,12.109 = = 70,336.109 đồng. Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Từ sơ đồ hình 4-1 ta nhận thấy : Cấp điện áp 220 kV gồm có 4 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 giá tiền một mạch là : 71,5.103.40.103 = 2,86.109 đ / mạch . Vậy giá 4 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 là : 4.2,86.109 = 11,44.109 đồng Cấp điện áp 110 kV gồm có 5 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 giá tiền một mạch là 31.103.40.103 = 1,24.109 đ / mạch . Vậy giá tiền 5 mạch máy cắt 3AQ1 là : 5.1,24.109 = 6,2.109 đồng Cấp điện áp 13,8 kV gồm có 2 mạch máy cắt ,giá tiền một mạch là 15.103.40.103= 0,6.109 đ / mạch . Vậy giá tiền của 2 mạch máy cắt là : 2.0,6.109 = 1,2.109 đồng Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là : VTBPP1 = 11,44.109 + 6,2.109 + 1,2.109 = 18,84.109 đồng Từ đó tính được tổng vốn đầu tư của phương án I là: V = VB1 + VTBPP1 = 70,336.109 + 18,84.109 = 89,176.109 đồng Tính phí tổn vận hành hàng năm . *Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: Suy ra: đồng *Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm: PDA = b.DA1 = 400.19345,6.103 = 7,738.109 đồng Như vậy phí tổn vận hành hàng năm là: P1 = Pkh + PDA = 7,49.109 + 7,738.109 =15,22.109 đồng II-Phương án II. Chọn sơ đồ nối điện. Tương tự như phương án I ở cấp điện áp 220kV ta dùng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp . Cấp điện áp 110 kV dùng hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng như sơ đồ hình 4-2 . B1 B1 B2 B4 ~ ~ ~ ~ B3 Sơ đồ nối điện phương án 2: 220 kV 110kV F1 F2 F3 F4 Hình 4-2 Tính toán hàm chi phí tính toán. Vốn đầu tư. Vốn đầu tư cho máy biến áp: Phương án này gồm có : - Hai tổ hợp máy biến áp tự ngẫu 3 pha kiểu : ATДЦTH-250 với giá tiền : 250.103.40.103=10.109 đồng /3 pha - Hai máy biến áp 3 pha hai cuộn dây kiểu : TДЦ-125-121/13,8 giá 5,12.109 đồng với k = 1,4 Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp là : VB = 2.1,4.10.109 + 2.1,4.5,12.109 = 42,336.109 đồng Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối : Từ sơ đồ 4-2 ta nhận thấy : Cấp điện áp 220 kV gồm có 3 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 giá tiền một mạch là 2,86.109 đ / mạch Vậy giá 3 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 là : 3.2,86.109 = 8,58.109 đ Cấp điện áp 110 kV gồm có 6 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 giá tiền một mạch là 1,24.109 đ / mạch Vậy giá tiền 6 mạch máy cắt 3AQ1 là : 6.1,24.109 = 7,44.109 đ Cấp điện áp 13,8 kV gồm có 2 mạch máy cắt, giá tiền của 2 mạch máy cắt là : 1,2.109 đ Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là : VTBPP2 = 8,58.109 + 7,44.109 + 1,2.109 = 17,22.109 đ Từ đó tính được tổng vốn đầu tư của phương án I là: V2 = VB2 + VTBPP2 = 42,336.109 + 17,22.109 = 59,556.109 đồng Tính phí tổn vận hành hàng năm. * Chi phí do tổn thất điện năng : Từ công thức tính đã nêu ở trên và tổn thất điện năng DA đa tính được ở chương III ta có : PDA = b.DA2 = 400.12349,77.103 = 4,94.109 đồng * Khấu hao hàng năm : đồng Vậy phí tổn vận hành hàng năm là : P2 = Pkh + PDA = 5.109 + 4,94.109 = 9,94.109 đồng Bảng kết quả tính toán kinh tế của hai phương án ở bảng 4-4: Bảng 4-4 Phương án Vốn đẩu tư V ( x109 đ ) Phí tổn vận hành P ( x109 đ ) I 89,176 15,22 II 59,556 9,94 Qua trên ta chọn phương án II là phương án tối ưu cho bản đồ án thiết kế này do VII < VI và PII < PI Chương V TíNH TOáN DòNG ĐIệN NGắN MạCH Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn, thanh dẫn của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch tính toán là dòng điện ngắn mạch ba pha. Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình của mạng. Chọn các lượng cơ bản: Công suất cơ bản: Scb =100MVA; Các điện áp cơ bản: Ucb1 = 230 kV; Ucb2 =115 kV; Ucb3 =10,5 kV 5-1. Tính các điện kháng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản. Điện kháng của hệ thống điện . Nhiệm vụ thiết kế đã cho điện kháng tương đối của hệ thống thứ tự thuận của hệ thống là XHT = 1,13 và công suất định mức của hệ thống SHTđm =2800 MVA. Do đó điện kháng của hệ thống qui đổi về cơ bản là: XHT = XHT. Điện kháng của nhà máy phát điện. Các máy phát điện có điện kháng siêu quá độ dọc trục là Xd’’ =0,21. Do đó điện kháng qui đổi về lượng cơ bản là: XF = X’’d. Điện kháng của đường dây 220kV Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy được nối với hệ thống qua hai đường dây cao áp 220kV có chiều dài 150km. Có X0 = 0,4 W/km Trị số điện kháng qui đổi về lượng cơ bản là: XD = X0 .l. Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây. Loại ΤДЦ - 125-121/13,8 XB3 = XB4 = Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu. Nhà chế tạo đã cho điện áp ngắn mạch giữa các phía điện áp của máy biến áp tự ngẫu. Từ đó ta có: UNC% = 0,5.( UNC-T + UNC-H - UNT-H ) = 0,5.( 11 + 32 - 20 ) = 11,5 UNT% = 0,5.( UNC-T + UNT-H - UNC-H ) = 0,5.( 11 + 20 - 32 ) = -0,5 ằ 0 UNH% = 0,5.( - UNC-T + UNC-H + UNT-H ) = 0,5.( -11 + 32 + 20 ) = 20,5 Từ đây tính được điện kháng qui đổi của máy biến áp tự ngẫu ba pha về lượng cơ bản: XC = = = 0,046 XT = 0 XH == = 0,082 5-2. Tính toán dòng điện ngắn mạch. 1.Sơ đồ nối điện (Hình 5-1). f1 b1 ht n4 n3 f3 f2 f4 b2 n3' n1 b4 b3 n2 Hình 5-1 2.Sơ đồ thay thế (Hình 5-2) XHT XD XC XH XF XC XH XB4 XF N1 N2 N3’ N3 N4 F1 F2 F3 F4 HT Hình 5-2 XB3 XF XF 3.Tính toán ngắn mạch Để chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV,ta chọn diểm ngắn mạch N1 với nguồn cung cấp là toàn bộ hệ thống và các máy phát điện. Đối với mạch 110kV,điểm ngắn mạch tính toán là N2 với nguồn cung cấp gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống.Tuy nhiên với mạch máy phát điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch là N3 và N’3. Điểm ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát(trừ máy phát F2) và hệ thống . Điểm ngắn mạch N’3 có nguồn cung cấp chỉ có máy phát F2. So sánh trị số của dòng điện ngắn mạch tại hai điểm này và chọn khí cụ điện theo dòng điện có trị số lớn hơn. Để chọn thiết bị cho mach tự dùng ta có điểm ngắn mạch tính toán N4. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống điện. Dòng ngắn mạch tại N4 có thể xác định theo dòng ngắnmạch tại N3 và N’3 Ngắn mạch điểm N1 Sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N1(Hình 5-3): X8 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X9 X11 N1 F1 F2 F3 F4 HT Hình 5-3 Từ sơ đồ hình 5-2 ta có sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N1 như hình 5-3 có các thông số như sau : X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,057 = 0,097 X2 = X5 = XC = 0,046 X3 = X6 = XH = 0,082 X4 = X7 = X9 = X11 = XF = 0,179 X8 = X10 = XB3,B4 = 0,084 Bằng cách ghép nối tiếp và song song các điện kháng ta được hình 5-4: X12 = X13 = X1 N1 X13 X14 X12 F12 F34 Hình 5-4 HT X14 = Ghép song song F1,F2 với F3,F4 rồi nối tiếp với X13 ta có X15 = X16 = X13 + X15 = 0,023 + 0,0655 = 0,0885 N1 X1 X16 HT NM Hình 5-5 Sơ đồ hình 5-5 là sơ đồ tối giản có hai đầu cung cấp điện cho N1 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 là : Tra đường cong tính toán của nhà máy thuỷ điện tại t= 0 ses và t= : I*" = 0,37 ; I*Ơ = 0,41 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được : I" = KA IƠ = KA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N1 là : Với ồSFđm = 4SFđm = 4.117,647 = 470,588 MVA Tra đường cong tính toán của thuỷ điện ta được : I”* = 2,5 ; I*Ơ = 2,7 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có I" = KA IƠ = KA Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N1 là : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ: IN1" = 2,6 + 2,95 = 5,55 KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN1 = 2,88 + 3,19 = 6,07 KA - Dòng điện xung kích : ixkN1 = .kxk.IN1" = .1,8.5,55 = 14,12 KA Điểm ngắn mạch N2 HT F34 X1 X13 X14 X12 N2 F12 Hình 5-6 Để tính toán điểm ngắn mạch N2 có thể lợi dụng kết quả khi tính toán ,biến đổi sơ đồ của điểm N1 ở trên. Từ hình 5-3 ta có: N2 X15 X16 HT NM Hình 5-7 Cũng như đối với điểm N1 ta cũng ghép F1,F2 và F3,F4 ta có sơ đồ hình 5-7 X15 = X1 + X13 = 0,097 + 0,023 = 0,12 X16 = Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N2 là : Vì XttHT > 3 nên áp dụng công thức tính : I*" = I*Ơ = Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được : I" = IƠ = KA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N2 là : Tra đường cong tính toán của thuỷ điện ta được : I”* = 3,8 ; I*Ơ = 3,2 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có I" = KA IƠ = KA Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N2 là : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ: IN2" = 4,18 + 9 = 13,18 KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN2 = 4,18 + 7,56 = 11,74 KA - Dòng điện xung kích : ixkN2 = .kxk.IN2" = .1,8.13,39 = 34,1 KA Điểm ngắn mạch N3 Ta đã biết điểm ngắn mạch N3 được cung cấp bởi hệ thống và nhà máy (trừ máy phát F2) . Tồng công suất của nhà máy cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là ồSFđm = 3SFđm = 3.117,647 = 352,94 MVA Từ sơ đồ hình 5-3 ta có sơ đồ thay thế hình 5-8 X8 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X10 X9 X11 N3 F1 F3 F4 HT Hình 5-8 Biến đổi tương đương ta có sơ đồ hình 5-9 như sau : HT X1 X12 X14 X6 NM N3 Hình 5-9 Ta có: X12 = X13 = X14= Ghép F1 với F3,F4 ta có sơ đồ hình 5-9. Ta có: X15 =X1 +X12 =0,097 + ,0,023 = 0,12 Biến đổi sơ đồ sao X6 , X14 , X15 thành sơ đồ tam giác thiếu X16 , X17 : X16 = X6 + X15 + = 0,082 + 0,12 + = 0,315 X17= X6 + X14 + = 0,082 + 0,0874 + = 0,229 HT NM X16 X17 Hình 5-10 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N3 là : Vì XttHT > 3 nên áp dụng công thức tính : I*" = I*Ơ = Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được : I" = IƠ = KA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N3 là : Tra đường cong tính toán ta được : I”* = 1,4 ; I*Ơ = 1,6 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có I" = KA IƠ = KA Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại điểm N3 là : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ: IN3" = 17,46 + 27,17 = 44,63 KA - Dòng ngắn mạch duy trì: IƠN3 = 17,46 + 31,05 = 48,51 KA - Dòng điện xung kích : ixkN3 = .kxk.IN3" = .1,8.41,718 = 113,6 KA Điểm ngắn mạch N3' G2 X7 N3’ Hình 5-11 Điểm ngắn mạch N3’ chính là ngắn mạch đầu cực máy phát điện F2 nên nguồn cung cấp chỉ gồm có một máy phát F2 và có sơ đồ thay thế như hình 5-11 Điện kháng tính toán: Xtt = X7 = Xd" = 0,179 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có : - Dòng ngắn mạch siêu quá độ và duy trì: IN3’" = IƠN3’ = KA - Dòng điện xung kích : ixkN3’ = .kxk.IN3’" = .1,9.36,14 = 97,11 KA (Ngắn mạch đầu cực lấy kxk =1,9) e) Điểm ngắn mạch N4 Từ sơ đồ thay thế hình 5-2 ta thấy : IN4 = IN3 + IN3' từ đó ta có : -Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I"N4 = I"N3 + I"N3' = 44,63 + 36,14 = 80,77 KA -Dòng ngắn mạch duy trì : IƠN4 = IƠN3 + IƠN3' = 48,51 + 36,14 = 84,65 KA -Dòng điện xung kích : ixkN4 = 205,6 kA Kết quả tính toán ngắn mạch của phương án : Bảng 5-1 Cấp điện áp ( kV ) Điểm ngắn mạch I" (KA) IƠ (KA) ixk (KA) 220 N1 5,55 6,07 14,12 110 N2 13,18 11,74 34,1 13,8 N3 44,63 48,51 113,6 N3' 36,14 36,14 97,11 N4 80,77 84,65 205,6 4.Chọn máy cắt và dao cách ly Ta có tiêu chuẩn chọn máy cắt là : UđmMC ³ Uđmlưới IđmMC ³ Icbmax Icắtđm ³ I” iđđm ³ ixk Ta có điều kiện chọn dao cách ly là : UđmCL ³ Uđmlưới IđmCL ³ Icbmax iđđm ³ ixk Từ đó ta có bảng chọn máy cắt và dao cách ly như sau: Mạch Thông số tính toán Thông số máy cắt, dao cách ly Uđm ( KV) Icb (KA) I” (KA) Ixk (KA) Loại K.hiệu Uđm (KV) Iđm (KA) Icắtđm (KA) Iđđm (KA) Cao áp 220 0,3875 5,55 14,12 MC 3AQ1 245 4 40 100 DCL SGC 245/800 245 0,8 -- 80 Trung áp 110 0,6484 13,18 34,1 MC 3AQ1 145 4 40 100 DCL SGCP 123/800 123 0,8 -- 80 Hạ áp 13,8 5,186 44,63 113,6 MC 8BK41 17,5 12,5 80 225 DCL SGCP 36/1250 36 12,5 -- 125 Chương VI Chọn dây dẫn và khí cụ điện 6-1.Chọn thanh dẫn cứng, thanh dẫn mềm , thanh góp. Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát. Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp ba pha hai cuộn dây. Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài. Chọn tiết diện thanh dẫn . 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 = 200C. Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là : Tiết diện của thanh dẫn cứng được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép : Ilvcb Ê Icp.Khc Do đó ta có : Icp ³ kA Như vậy ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng , có tiết diện hình máng như hình 6-1, quét sơn và có các thông số như ở bảng 6-1: Bảng 6-1 Kích thước (mm) Tiết diện 1cực mm2 Mô men trở kháng (cm3) Mô men quán tính (cm4) Icp cả 2 thanh A h b c r 1 thanh 2 thanh 1 thanh 2 thanh Wxx Wyy Wyoyo Jxx Jyy Jyoyo 150 65 7 10 1785 74 14,7 167 560 68 1260 7000 h x c b y y0 y Hình 6-1 AДЦ-400 AOДЦTH-267 AДЦ-400 3AF2 ~ ~ ~ ~ G4 G1 G2 Hình 5-1 G3 h y y y y ~ c Hình 6-1 Kiểm tra ổn định nhiệt khi nhắn mạch. Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép Icp > 1000 A nên không cần kiểm