Đồ án Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi máy là 100 MW Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải

0KV) = 0,648 kA 3.Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp6kV Tổng hợp kết quả ta có bảng sau: Cấp điện áp 220 KV 110 KV 6 KV Dòng điện 0,646 KA 0,648 KA 11,87 KA Icb (kA) II. Phương án II : 1. Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp 220KV Icb max = max{Icb1 , Icb2 , Icb3} Icb1 là dòng điện cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp liên lạc: Icb2 là dòng điện cưỡng bức trên đường dây nối nhà máy với hệ thống Icb3 là dòng điện cưỡng bức phía cao áp sơ đồ bộ máy biến áp + máy phát Vậy : Icb max (220KV) = 0,646 kA 2.Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp 110KV Icb max = max{Icb4 , Icb5 } Icb4 là dòng điện cưỡng bức phía trung áp máy biến áp liên lạc Icb5 là dòng điện cưỡng bức trên đường dây trung áp Vậy : Icb max (110KV) = 0,313 kA 3.Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp 6KV Tổng hợp kết quả ta có bảng sau: Cấp điện áp 220 KV 110 KV 6 KV Dòng điện 0,646 KA 0,313 KA 11,87 KA Icb (kA) CHƯƠNG III TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH I - Mục đích : Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử khi có dòng điện chạy qua, những thiết bị đó phải thoả mãn điều kiện làm việc bình thường và có tính ổn định khi có dòng điện ngắn mạch. Do vậy việc tính toán ngắn mạch chính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua,đường cong tính toán dùng để tính dòng điện tại điểm ngắn mạch, biểu thị quan hệ giữa độ lớn tương đối của dòng điện ngắn mạch và điện kháng tính toán của mạch điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau. Để tính được dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế, chọn các đại lượng cơ bản như : công suất cơ bản và điện áp cơ bản, tính điện kháng các phần tử. Ta chọn : Scb =100 MVA Ucb = Utb = Uđmtb. Cấp điện áp 220 KV có Utb = 230 KV Cấp điện áp 110 KV có Utb = 115 KV Cấp điện áp 6 KV có Utb = 6,3KV 3.1. Xác định tham số : - Điện kháng của hệ thống : XHT*cb = xHT*đm . == - Điện kháng của đường dây kép : XD = . - Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây : XB = = - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu ba pha : XC =.(UNC-T% + UNC-H% - UNT-H%). = .(11 + 32 – 20). = 0,046. XT =.(UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%). = .(11 + 20 – 32). < 0. XH =.(UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%). = .(32 + 20 – 11). = 0,082. Điện kháng máy phát Xf=0.183.100/117.5=0.156 3.2. Phương án I : 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế *Tính ngắn mạch tại điểm N1 Ta thấy trong trường hợp ngắn mạch tại N1 các nguồn cung cấp hoàn toàn đối xứng nên có thể dùng phép gập hình: X15 = X2 + X11 = 0,084+0,156=0,24 Ta được sơ đồ sau: X16 = X13 + X14 = 0,041 + 0,078 = 0,119 X18 = X12 + X17 = 0,023 + 0,0796 = 0,1025 : 2. Tính dòng ngắn mạch tại N1 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.1. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,55 0,54 0,51 0,52 ICKHT 3,45 3,39 3,20 3,26 I*CKMF (kA) 2,75 2,35 2,14 2,05 ICKMF (kA) 2,43 2,08 1,89 1,81 IN1(kA) 5,88 5,47 5,09 5,07 3. Dòng xung kích tại điểm N1 *Tính ngắn mạch tại điểm N2 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Ta thấy các nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N2 hoàn toàn đối xứng. Tương tự ngắn mạch tại N1 ta có sơ đồ thay thế rút gọn như sau: X19 = X1 + X12 = 0,072 + 0,023 = 0,095 Ta có sơ đồ rút gọn như sau: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N2 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.2. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N2 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0.405 0.403 0.395 0.39 ICKHT 5,08 5,05 4,95 4,89 I*CKMF (kA) 3,6 2,9 2,62 2,41 ICKMF (kA) 6,36 5,04 4,63 4,26 IN2(kA) 11,44 10,09 9,58 9,15 3. Dòng xung kích tại điểm N2 *Tính ngắn mạch tại điểm N3 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Điểm ngắn mạch được cung cấp bởi máy phát F1. Sơ đồ thay thế: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N3 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.3. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N3 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKMF (kA) 5,32 4,08 3,58 3,03 ICKMF (kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 IN3(kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 3. Dòng xung kích tại điểm N3 *Tính ngắn mạch tại điểm N4 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Điểm ngắn mạch N4 có nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy trong đó máy phát F1 nghỉ. X20= X8+ X10= 0,082 + 0,156 = 0,238 Nhập E2 với E3,4: Biến đổi Y 19, 21, 7thành Ð 22, 23 Ta có sơ đồ rút gọn: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N4 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát (E234): Do XttHT > 3 nên Bảng 4.4. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N4 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,165 0,165 0,165 0,165 ICKHT 37,802 37.802 37.802 37.802 I*CKMF (kA) 1.38 1,25 1,19 1,16 ICKMF (kA) 29,719 26,92 25,628 24,982 IN4(kA) 67,521 64,722 63,43 62,784 3.Dòng xung kích tại điểm N4 *Tính ngắn mạch tại điểm N5 :IN5 = IN3 + IN4 Bảng 4.5. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N5 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 IN3 (kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 IN4 (kA) 67,521 64,722 63,43 62,784 IN5(kA) 124,806 108,655 101,979 95,303 ng xung kích tại điểm N5: Bảng 4.6. Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch của phương án 1 Điểm ngắn mạch Nguồn cung cấp I” kA ixk kA Mục đích N-1 Hệ thống và nhà máy 5,88 14,968 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch 220 kV N-2 Hệ thống và nhà máy 11,44 29,12 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch 110 kV N-3 Máy phát F1 57,285 145,82 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch máy phát N-4 Hệ thống và nhà máy trong đó F1 nghỉ 67,521 171,88 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch máy phát N-5 Hệ thống và nhà máy 124,806 317,704 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch tự dùng II. PHương án 2 *Tính ngắn mạch tại điểm N1 1, Sơ đồ thay thế Ta thấy trong trường hợp ngắn mạch tại N1 các nguồn cung cấp hoàn toàn đối xứng nên có thể dùng phép gập hình: X15 = X2 + X11 = 0,084+0,156=0,24 Ta được sơ đồ sau: X16 = X12+ X13 + X14 = 0,023+0,041 + 0,078 = 0,142 Ta có sơ đồ rút gọn như sau: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N1 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.1. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,55 0,54 0,51 0,52 ICKHT 3,45 3,39 3,20 3,26 I*CKMF (kA) 3,21 2,65 2,41 2,25 ICKMF (kA) 2,840 2,345 2,133 1,991 IN1(kA) 6,290 5,735 5,333 5,251 3. Dòng xung kích tại điểm N1 *Tính ngắn mạch tại điểm N2 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Ta thấy các nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N2 hoàn toàn đối xứng. Tương tự ngắn mạch tại N1 ta có sơ đồ thay thế rút gọn như sau: X15= X13+ X14= 0,041+ 0,078 = 0,119 X16=X1+X12+=0,102 X17=X15+X12+=0,339 X18= X15+X12 X19=X18//X17=0,263 Ta có sơ đồ rút gọn như sau: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N2 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.2. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N2 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,39 0,395 0,37 0,375 ICKHT 4,895 4,957 4,645 4,706 I*CKMF (kA) 1,06 0,99 0,98 0,98 ICKMF (kA) 1,875 1,751 1,734 1,733 IN2(kA) 6,77 6,708 6,409 4,639 3. Dòng xung kích tại điểm N2 *Tính ngắn mạch tại điểm N3 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Điểm ngắn mạch được cung cấp bởi máy phát F1. Sơ đồ thay thế: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N3 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía nhánh máy phát: Trong đó: Bảng 4.3. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N3 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKMF (kA) 5,32 4,08 3,58 3,03 ICKMF (kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 IN3(kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 3. Dòng xung kích tại điểm N3 *Tính ngắn mạch tại điểm N4 1. Lập và biến đổi sơ đồ thay thế Điểm ngắn mạch N4 có nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy trong đó máy phát F1 nghỉ. X16= X8+ X10= 0,156 + 0,082=0,238 Nhập E2 với E3,4: Biến đổi Y X1, X12 , X15 thành ÐX18, X19 X20=X16//X19=0,139 Ta có sơ đồ rút gọn: 2. Tính dòng ngắn mạch tại N4 ở các thời điểm: t = 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s - Phía hệ thống có SHT = 2500 MVA với giả thiết hệ thống mang tính nhiệt điện ta có: - Phía nhánh máy phát (E234): Bảng 4.4. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N4 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 I*CKHT (kA) 0,39 0,372 0,37 0,371 ICKHT 89,349 85,255 84,767 84,996 I*CKMF (kA) 3,01 2,52 2,32 2,21 ICKMF (kA) 64,823 54,271 49,963 47,594 IN4(kA) 154,172 139,496 134,73 132,59 3.Dòng xung kích tại điểm N4 *Tính ngắn mạch tại điểm N5 :IN5 = IN3 + IN4 Bảng 4.5. Kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch tại điểm N5 T(s) 0 0,1 0,2 0,5 IN3 (kA) 57,285 43,933 38,549 32,519 IN4 (kA) 154,172 139,496 134,73 132,59 IN5(kA) 211,457 183,429 173,279 165,109 Dòng xung kích tại điểm N5: Bảng 4.6. Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch của phươ Điểm ngắn mạch Nguồn cung cấp I” kA ixk kA Mục đích N-1 Hệ thống và nhà máy 6,29 16,012 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch 220 kV N-2 Hệ thống và nhà máy 6,77 17,234 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch 110 kV N-3 Máy phát F1 57,285 145,823 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch máy phát N-4 Hệ thống và nhà máy trong đó F1 nghỉ 154,172 392,457 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch máy phát N-5 Hệ thống và nhà máy 211,457 538,282 Chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch tự dùng CHƯƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU I. Chọn máy cắt điện : Cả hai phương án các máy cắt điện được chọn sơ bộ theo điều kiện sau : + Loại máy cắt điện. + Điện áp định mức : UđmMC Umạng + Dòng điện định mức : IđmMC Ic + Kiểm tra ổn định nhiệt : I2nh .tnh BN + Kiểm tra ổn định động : Ilđđ Ixk + Điều kiện cắt :IcắtMC I’’ Dựa vào kết quả tính toán dòng cưỡng bức và dòng điện ngắn mạch ta có thể lựa chọn máy cắt cho các cấp điện áp như trong bảng sau đây : - Chọn máy cắt điện cho phương án I : Điểm ngắn mạch Uđm kV Thông số tính toán Loại MC điện Thông số định mức Icb kA I” kA ixk kA Uđm kV Iđm kA Icắt kA idd kA N1 220 0,646 5,88 14,968 3AQ1 245 4 40 100 N2 110 0,648 11,44 29,12 3AQ1- FG 123 3,15 31,5 80 N3 6,3 11,87 57,285 145,82 8FG10 7,2 12,5 80 225 N4 67,521 171,88 8FG10 7,2 12,5 80 - N5 124,81 317,71 8FG10 7,2 12,5 80 - - Chọn máy cắt điện cho phương án II : Điểm ngắn mạch Uđm kV Thông số tính toán Loại MC điện Thông số định mức Icb kA I” kA ixk kA Uđm kV Iđm kA Icắt kA idd kA N1 220 0,646 6,29 16,012 3AQ1 245 4 40 100 N2 110 0,313 6,77 17,234 3AQ1- FG 123 3,15 31,5 80 N3 6,3 11,87 57,285 145,82 8FG10 7.2 12,5 80 225 N4 154,172 392,457 8FG10 7,2 12,5 80 - N5 211,457 538,282 8FG10 7,2 12,5 80 - Các máy cắt ở trên có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt . II. Chọn sơ đồ thanh góp : - Phía 220 KV ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp . - Phía 110 KV ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp . - Phía 6,3 ta không cần dùng thanh góp điện áp máy phát. II. Tính toán kinh tế : - Để tính toán kinh tế, kỹ thuật cho một phương án ta cần tính đến vốn đầu tư và phí tổn vận hành hàng năm của nó. Khi so sánh giữa các phương án về vốn đầu tư và phí tổn vận hành do sửa chữa thay thế, ta chỉ xét đến những phần tử khác nhau trong phương án, cụ thể là máy biến áp, máy cắt. - Như vậy, vốn đầu tư của một phương án được xác định theo công thức : V = VB + VTBPP . Trong đó : +Vốn đầu tư máy biến áp : VB = å kBi .VBi kBi là hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp. + Vốn đầu tư thiết bị phân phối : VTB = å ni .VTBi (VTBi = VMCi) - Chi phí vận hành : P =Pkh + PDA + Tiền khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) + Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA (b =500 đ/KWh) Để so sánh kinh tế các phương án ta so sánh hai chỉ tiêu về vốn và chi phí vận hành hàng năm. 4.1. Phương án I : 1. Vốn đầu tư : a.Vốn đầu tư cho máy biến áp : (VB) - Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 KV, giá một máy là : 265.103 R. Vậy chi phí là: 2.265.103.40.103 = 21200.106 (VNĐ) Máy biến áp hai dây quấn bên 110 KV giá một máy là :130.103 R Vậy chi phí là :.130.103.40.103 = 5200.106 (VNĐ) Ta lấy : - Phía 220 KV: kB = 1,3 cho MBA tự ngẫu ; - Phía 110 KV: kB = 1,5 cho MBA hai dây quấn ; VB = (1,3.21200+1,5.5200).106 = 35360.106 (VNĐ) VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 : là số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 .Trong sơ đồ đã chọn : VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua ,chuyên chở và xây lắp. Từ sơ đồ trên ta thấy - Phía 220 KV có 2 mạch đường dây cùng 2 mạch máy biến áp với 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 75.103 $ = 75.103.15.103 (VNĐ) - Phía 110 KV có 6 mạch đường dây và 3 mạch máy biến áp với 10 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là : 45.103 $ = 45.103.15.103 (VNĐ) - Phía 6 KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 20.103 $ = 20.103.15.103 (VNĐ) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là : VTBPP = (5.75 + 10.45 +2.20).15.106 = 12975.106 (VNĐ). * Tổng vốn đầu tư của phương án I là: V1 = VB + VTB = 35360.106 + 12975.106 = 48355.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành hàng năm : P =Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) Þ PK = 6,4%. 48355.106 = 3094,72.106 (VNĐ) - Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA = 500. = 1355.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án I: P1 =Pkh + PDA = 3094,72.106 + 1355.106 = 4449,72.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án I là : (ađm = 0,15) C1 = P1 + ađm .V1 = 4449,72.106 + 0,15.48355.106 =11702,97.106 (VNĐ) 4.2. Phương án II : 1. Vốn đầu tư : a.Vốn đầu tư cho máy biến áp : (VB) - Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 KV, giá một máy là : 265.103 R. Vậy chi phí là: 2.265.103.40.103 = 21200.106 (VNĐ) Máy biến áp hai dây quấn phía 220 KV, giá một máy là :162.103 R Vậy chi phí là : 162.103.40.103 = 6480.106(VNĐ) - Phía 220 KV : kB = 1,3 cho MBA tự ngẫu; kB = 1,4 cho MBA hai dây quấn . VB = (1,3.21200 + 1,4.6480).106 = 36632.106 (VNĐ). VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 : là số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 .Trong sơ đồ đã chọn : VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua ,chuyên chở và xây lắp. - Phía 220 KV có 2 mạch đường dây cùng 3 mạch máy biến áp với 6 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 75.103 $ = 75.103.15.103 (VNĐ) - Phía 110 KV có 6 mạch đường dây và 2 mạch máy biến áp với 9 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là : 45.103 $ = 45.103.15.103 (VNĐ) - Phía 6 KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 20.103 $ = 20.103.15.103 (VNĐ) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là : VTBPP = (6.75 + 9.45 +2.20).15.106 = 13425.106 (VNĐ). Tổng vốn đầu tư của phương án II là: V2 = VB + VTB = 36632.106 + 13425.106 = 50057.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành năm : P =Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) Þ PK = 6,4%. 50057.106 =3203,648.106 (VNĐ) Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA = 500. 2,60.10 = 1300.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án II: P2 =Pkh + PDA = 3203,648.106 + 1300.106 = 4503,648.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án II là : (ađm = 0,15) C2 = P2 + ađm .V2 = 4503,648.106 + 0,15. 50057.106 = 12012,198.106 (VNĐ) Từ kết quả tính toán kinh tế cho hai phương án trên ta lập được bảng kết quả để so sánh về mặt kinh tế : Phương án Vốn đầu tư (V) .106 (VNĐ) Chi phí vận hành (P) .106 (VNĐ) Chi phí tính toán (C) .106 (VNĐ) I 48355 4449,72 111702,97 II 500,57 4503,648 12012,198 * Nhận xét : + Vốn đầu tư phương án II > phương án I . + Chi phí vận hành phương án II >phương án I . + Chi phí tính toán phương án II>phương án I. Do đó , lựa chọn phương án I là tối ưu. CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN I. Chọn thanh dẫn : Những thiết bị chính trong nhà máy điện ( máy phát, máy biến áp ) cùng với các khí cụ điện ( máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện ...) được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Thanh dẫn, thanh góp có hai loại chính: thanh dẫn cứng, thanh dẫn mềm. Thanh dẫn cứng thường làm bằng đồng hoặc nhôm, và thường được dùng từ đầu cực máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, đoạn từ cấp điện áp máy phát đến máy biến áp tự dùng ... Còn thanh dẫn mềm dùng để làm thanh góp, thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời có điện áp từ 35 KV trở lên. 5.1. Chọn thanh dẫn cho mạch máy phát (thanh dẫn cứng): Chọn tiết diện : Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép : Icp > Icb . Trong đó dòng điện cho phép cần phải được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (khi mà nhiệt độ môi trường xung quanh khác với nhiệt độ định mức) . Với giả thiết là dùng thanh dẫn đồng có nhiệt độ lâu dài cho phép là 70 0C , nhiệt độ môi trường xung quanh là 35 0C nhiệt độ môi trường tính toán đã qui định là 25 0C , ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ sẽ là : khc = - Vậy ta có : Icp.Khc Icb Þ Icp (KA). Ta biết rằng khi dòng nhỏ thì có thể dùng thanh dẫn cứng hình chữ nhật, nhưng khi dòng điện trên 3000 (A) thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời cũng là tăng khả năng làm mát cho chúng. Do đó căn cứ vào dòng cho phép đã tính được ở trên ta chọn thanh dẫn hình máng bằng đồng, có các thông số cho như trong bảng 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 Một thanh Hai thanh Một thanh Hai thanh 250 115 125 16 5450 Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo 360 81 824 4500 660 10300 - Thông số như hình vẽ Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Bởi vì thanh dẫn có dòng cho phép lớn hơn 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Kiểm tra ổn định động : Theo tiêu chuẩn độ bền cơ, ứng suất của vật liệu thanh dẫn không được lớn hơn ứng suất cho phép của nó, có nghĩa là : stt scp - Đối với nhôm thì ứng suất cho phép là 700 KG/cm2,còn đối với đồng thì ứng suất cho phép là 1400 KG/cm2. Đối với thanh dẫn ghép thì ứng suất trong vật liệu thanh dẫn bao gồm có hai thành phần : ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây ra, và ứng suất do lực tương tác của các thanh trong cùng một pha gây nên. + Xác định lực tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt theo công thức : Ftt =1,76.10 –8.i2xk (KG). Trong đó : - ixk: dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha (A) - l1 : khoảng cách hai sứ liền nhau của một pha (cm) - a : khoảng cách giữa các pha (cm) Với cấp điện áp máy phát là : 6kV, có thể chọn l1 =120 (cm) và khoảng cách giữa các pha a = 60 (cm), vậy lực tác dụng lên thanh dẫn khi đó sẽ là : Ftt =1,76.10 –8..(317,704.103)2 = 3552,94(KG). - Xác định mômen uốn tác dụng lên một nhịp của thanh dẫn : M1 = = 42635,28KG.cm) Vậy ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây nên: s1 = 51,74 (KG/cm2) + Lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong một pha trên chiều dài l2 giữa các miếng đệm sẽ là : F2 = 0,51.10 –8.i2xk Vì vậy ta có lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh cùng một pha gây nên trên 1 cm chiều dài là: F2 = 0,51.10 –8.i2xk = 0,51.10-8..(317,704103)2 = 20,59KG/cm) - Khi đó mômen uốn do lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong cùng một pha gây nên : M2 = = 1,71 (KG.cm) + Cuối cùng ta có điều kiện để đảm bảo ổn định động của thanh dẫn sẽ là : stt = s1 + s2 = s1 + scp. Trong đó giá trị scp đã biết và được lấy bằng 1400 KG/cm2 .Do đó ta có thể xác định được khoảng cách lớn nhất giữa hai miếng đệm là : l2max = Với giả thiết chọn khoảng cách giữa hai miếng đệm gần nhau đúng bằng khoảng cách giữa hai sứ thì để đảm bảo ổn định động ,giá trị l2max tính được phải thỏa mãn : l2max l1 Thay số vào ta tính được : l2max =252,28(cm) > l1 = 120 (cm) + Khi xét đến dao động riêng của thanh dẫn thì điều kiện để ổn định động cho thanh dẫn là dao động riêng của thanh dẫn phải nằm ngoài giới hạn 45- 55 Hz và 90- 110 Hz để tránh cộng hưởng tần số , tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức : Wr = Trong đó : - l : chiều dài thanh dẫn giữa hai sứ (l = 120 cm) - E : mô men đàn hồi của vật liệu (ECU = 1,1.106 KG/cm2) - : mô men quán tính (=10300 cm4) - S : tiết diện thanh dẫn 2.54,50= 109 cm2 - g : khối lượng riêng của vật liệu (gcu = 8,93 g/cm3 ) Þ Wr = = 866,23 (Hz) Tần số này nằm ngoài giới hạn, do đó thỏa mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động riêng của thanh dẫn . 5.2. Chọn sứ đỡ : Sứ đỡ được chọn theo các điều kiện sau : - Loại sứ . - Điện áp : Uđm S Uđm mg. - Kiểm tra ổn định động : Điều kiện độ bền của sứ là : F’tt Fcp = 0,6.Fph Trong đó : Fcp : lực cho phép tác dụng lên đầu sứ (KG) Fph : lực phá hoại định mức của sứ (KG) F’tt = Ftt. Ftt : lực tính toán trên khoảng vượt của thanh dẫn. Chọn loại sứ đặt trong nhà có các thông số: Loại sứ Điện áp định mức (KV) Điện áp duy trì ở trạng thái khô (KV) Lực phá hoại nhỏ nhất Fph (KG) Chiều cao H (mm) -thông số 6.3 47 15000 450 Thanh dan Sứ Ftt H h F1 H’= 250/2+450=575 mm H=450 mm Suy ra : F’tt = Ftt.= 3552,94. (KG) Fcp = 0,6.Fph = 0,6.15000 =9000(KG) > 572,28 (KG) Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định 5.3. Chọn thanh góp mềm phía cao áp : (220 KV) a. Chọn tiết diện: Tiết diện của thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài : I’cp = Icp.khc Icb. Theo tính toán từ các phần trước ta có :dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là :Icb = 0,646KA ; khc = 0,88. Vậy dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc Icb ® Icp (KA). Vậy với dòng cho phép734 (A) ta có thể chọn loại dây y AC400/22có các thông số sau Tiết diện chuẩn nhôm/thép tiết diện (mm2) đường kính (mm) Icp (A) nhôm thép dây dẫn lõi thép 400/22 394 22 26,6 6 835 b. Kiểm tra ổn định nhiệt : · Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt Điều kiện đảm bảo ổn định nhiệt : qN qNcp. Hay : Schọn Smin = -Trong đó : BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch. C : hằng số tùy thuộc vào loại vật liệu dây dẫn .Với dây AC có C = 79. * Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là t = 0,5 s Tính các giá trị hiệu dụng thành phần chu kỳ ở các thời điểm: t = 0s; t = 0,1s; t = 0,2s … là I(0); I(0,1); I(0,2) … Bình phương các giá trị này ta có: … Nếu biểu diễn trên đồ thị (I2ck - t) thì phần diện tích giới hạn bởi đường cong này với các trục tọa độ chính là BNCK. Một cách gần đúng diện tích này được xác định theo các đường bậc thang hoá với diện tích mỗi bậc là: là khoảng chia thời gian Trong chương ngắn mạch ta đã tính được các giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch 3 pha thành phần chu kỳ của điểm ngắn mạch N1 tại các thời điểm: I(0) = 5,88 kA ® I2(0) = 34,57 kA2. I(0,1) =5,47 kA ® I2(0,1) = 29,92 kA2. I(0,2) = 5,09 kA ® I2(0,2) = 25,91kA2. I(0,5) = 5,07 kA ® I2(0,5) = 25,70 kA2. Từ đó ta tính các giá trị trung bình bình phương của dòng ngắn mạch như sau: Vậy xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ được tính là: c. Tính BNKCK: Ta có tcắt = 0,5 s nên BNKCK được tính theo biểu thức sau: BNKCK = I”2.Ta Ta là hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Lưới điện có điện áp từ 1000 V trở nên có thể lấy Ta = 0,05 s. ®BNKCK = I”2.Ta = 5,882.106. 0,05 = 1,73. 106 A2s Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch trên thanh cái 220 kV là: BN = BNCK + BNKCK = (13,76 + 1,73).106 = 15,49. 106 A2s Để đảm bảo ổn định nhiệt thì dây dẫn đã chọn phải có tiết diện nhỏ nhất là: Với dây nhôm lõi thép thì C = 79 A2s/ mm2 Với dây dẫn đã chọn là AC- 400 ta thấy: Schọn = 400 mm2 > Smin = 49,81 mm2 c. Kiểm tra điều kiện vầng quang : Điều kiện :UvqUđm Trong đó Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang.Nếu như dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì điện áp vầng quang được tính như sau : Uvq = 84.m.r.lg (KV) m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn. (m = 0,85) r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm) a : khoảng cách giữa các pha của dây dẫn. Với loại dây dẫn đã chọn : r = 1,33(cm) ; a = 300 (cm), ta có : Uvq = 84.m.r.lg = 84.0,85.1,33.lg= 223,47(KV) > Uđm=220 (KV) Dây AC- 400/22 thỏa mãn điều kiện vầng quang Vì vậy , thanh dẫn mềm và thanh góp của mạch cao áp được chọn là loại dây AC-400/22. 5.4. Chọn thanh góp mềm phía trung áp :(110 KV) a. Chọn tiết diện: Tiết diện của thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài : I’cp = Icp.khc Icb. Theo