Đồ án Tinh toán, thiết kế nhà máy điện

Sđm (MVA) DP0 (KW) DPN (KW) UN% I0% Giá 103 (USD) C-T C-H T-H ATДЦTH 125 75 290 11 31 19 0,6 1.700 2.2.2.2. Phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp Để để đảm bảo kinh tế cho máy biến áp T3 và T4 vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm nh­ sau: SđmT3=SđmT4=SGđm - Stự dùng = 62,5 – 8%.62,5 = 57,5 MVA. Đồ thị phụ tải nh­ hình 2 – 5 57,5 t(h) 24 0 S (MVA) H×nh 2 – 5 Với 2 máy biến áp tự ngẫu T1, T2. Công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính nh­ sau: Công suất truyền tải lên trung áp của mỗi máy là: Công suất truyền tải lên cao áp của mỗi máy là: Công suất truyền tải từ cuộn hạ áp mỗi máy là: Dựa vào bảng 1 – 6 tính công suất từng thời điểm mà máy biến áp T1 và T2 phải tải. Kết quả ghi trong bảng 2 – 7 Bảng 2 – 7 T(h) MVA 0¸4 4¸6 6¸8 8¸10 10¸12 12¸14 14¸18 18¸20 20¸24 SptT 65.63 84.38 84.38 84.38 93.75 93.75 84.38 65.63 65.63 SC 44.09 25.34 23.22 92.22 79.66 125.66 114.16 135.03 89.03 2.STT3 115 115 115 115 115 115 115 115 115 STT1= STT2 24.69 15.31 15.31 15.31 10.63 10.63 15.31 24.69 24.69 SCT1= SCT2 22.04 12.67 11.61 46.11 39.83 62.83 57.08 67.51 44.51 SHT1= SHT2 -2.65 -2.65 -3.71 30.80 29.21 52.21 41.77 42.83 19.83 Từ bảng 2 – 7 trên dễ dàng nhận thấy ở chế độ vận hành bình thường các máy biến áp T1 và T2 sẽ không bị quá tải. 2.2.2.3. Kiểm tra sự cố Sự cố xảy ra nặng nề nhất là lúc phụ tải trung áp cực đại: ST= 93,75 MVA. Tương ứng với thời điểm đó có: SC = 125,66 MVA; Sđp = 10,59 MVA. Tương tù nh­ phương án I bộ máy phát – máy biến áp (T3 và T4) không cần kiểm tra khả năng quá tải. Việc kiểm tra cần thiết cho 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và T2. Giả thiết Sự cố bộ T4: khi đó công suất tải qua máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được tính nh­ sau: Công suất tính toán của mỗi máy biến áp tự ngẫu: SttT1= SttT2= a.SđmT1= 0,5.125 = 62,5 MVA. Do đó 2 máy biến áp không bị quá tải. Công suất truyền lên từ phía hạ áp: SHT1,T2=2.SGđm –(Sdp+2.Std)=2.62,5–(10,59+2.20)= 74,41 MVA. Công suất tải lên phía cao áp: SCT1,T2= SHT1,T2- STT1,T2=74,41 – 2.18,125 = 38,16 MVA. Nh­ vậy các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 vẫn bị non tải nếu sự cố một bộ bên trung. Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lượng là: Sthiếu=SC-SCT1,T2=125,66–38,1687,5MVA<Sdt hệ thống= 360 MVA. Nên hệ thống và nhà máy vẫn làm việc bình thường. 2.2.2.4. Khi một máy biến áp liên lạc bị sự cố (máy biến áp T2 sự cố ) Công suất tải phía trung áp nh­ sau: STT1= ( ST3 + ST4) - ST = (57,5 + 57,5) – 93,75 = 21,25 MVA. Khi T2 sự cố thì công suất vẫn truyền tư trung áp sang. Công suất truyền vào từ phía hạ: SHT1 = SGđm – Stự dùng – Sđp = 62,5 – 20 – 10,59 = 31,91 MVA. Lượng công suất truyền lên cuộn cao: SCT1 = STT1 + SHT1 = 21,24 + 31,91 = 53,16 MVA. Khi máy biến áp T2 sự cố thì máy biến áp T1 làm việc vẫn non tải. Lúc đó công suất hệ thống thiếu một lượng: Sth = CC – SCT1 = 125,66 – 53,16 =72,5MVA<SdtHT=360 MVA. Vậy khi máy biến áp bị sự cố thì hệ thống và nhà máy vẫn làm việc bình thường 2.3. Tính toán tổn thất điện năng cho các phương án Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án vế kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp. Sau đây là phần tính tổn thất điện năng với từng phương án đã nêu trên. 2.3.1. Phương án 1 (Hình 2.1) 2.3.1.1. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp bộ T1 Với máy đã chọn: TPДЦTH – 63 – 242 – 10,5 có DP0=67 KW và DPN=300 KW. Từ đó dựa vào biểu thức: . T = 8760h – Thời gian làm việc của máy biến áp. ti – Thời gian làm việc của máy biến áp trong ngày. Si – Phụ tải của máy biến áp trong thời gian ti được lấy theo đồ thị phụ tải hàng ngày. t = 360 ngày- Số ngày làm việc trong năm. Thay và biểu thức trên có: 2.3.1.2. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp bộ T4 Với máy đã chọn: TPДЦTH – 63 – 121 – 10,5 có DP0=59 KW và DPN=245 KW. Tương tù nh­ máy biến áp T1 có: 2.3.1.3. Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu T2 và T3 Ở trên đã chọn 2 máy biến áp tự ngẫu T2 và T3 đã chọn: ATДЦTH – 125 – 242 – 121 – 10,5 có DP0=75 KW và DPN=290 KW. Tổn thất trong các cuộn dây của máy biến áp nh­ sau: Các máy biến áp tự ngẫu nên có DPC-TN = 290 KW. Và lấy: DPNC-H = DPNT-H = 0,5 . DPNC-T = 0,5 . 290 = 145 KW. Từ đó tính được: Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu được xác định theo biểu thức: SCi, STi, SHi – Công suất truyền qua các cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tại mỗi thời điểm ti (đã có trong bảng 2 – 7 ở trên). t = 365 ngày và T = 8760 h. n – số máy biến áp làm việc song song. DP0, DPN - Công suất ngắn mạch của các cuộn dây máy biến áp. SđmT – Công suất định mức của máy biến áp. Thay các giá trị vào biểu thức trên có: Từ các gía trị tính tổn thất điện năng trên dễ dàng tính được tổng tổn thất điện năng của phương án I: DAI = DAT1 +DAT2 +DAT3 +DAT4 = 2776,09+1167,02+2304,66 = 6247,77 MWh. 2.3.2. Phương án 2(Hình 2.2) 2.3.2.1. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp bộ T3 và T4 Vì ở trên đã chọn 2 máy biến áp T3 và T4 cùng kiểu giống máy biến áp T4 của phương án I là loại : TPДЦTH – 63 – 121 – 10,5 do đó tỏn thất điện năng của T3 và T4 cũng giống tổn thất điện năng của T4 ở phương án I và được: . DT3 = DT4 =2304,66 MWh. 2.3.2.2. Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu T2 và T3 Tính toán tương tự nh­ phương án I được: DPNC = DPNT = 145 KW. DPNH = 45 KW. Và cũng từ biểu thức tính tổn thất điện năng cho máy biến áp tự ngẫu ở phương án I kết hợp với bảng số liệu ở trên. Tổn thất điện năng cho 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 nh­ sau: Từ các gía trị tính tổn thất điện năng trên dễ dàng tính được tổng tổn thất điện năng của phương án II: DAII = DAT1 +DAT2 +2.DAT3 = 1230,79 + 2.2304,66 = 5840,11 MWh. CHƯƠNG 3 SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Mục đích của chương này là song song, đánh giá các phương án đã nêu trên về mặt kinh tế và kỹ thuật. Từ đó lựa chọn được phương án tối ưu đảm bảo điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. Trên thực tế vốn đầu tư thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào máy biến áp và máy cắt. Vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối từng phương án phải chọn máy cắt. Các máy cắt được chọn theo: Điện áp định mức: điện áp định mức của máy cắt phải lớn hơn hoặc bằng điện áp của lưới điện (thường chọn bằng). Dòng điện định mức: Dòng điện định mức của máy cắt phải lớn hơn hoặc bằng dòng cưỡng bức của mạch. Các máy cắt được chọn phải thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt. Tuy nhiên các máy cắt nói chung khả năng ổn định nhiệt khá lớn, đặc biệt với những máy cắt có dòng định mức lớn hơn 1000 A không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 3.1. Chọn sơ bộ các khí cụ điện 3.1.1. Xác địn dòng cưỡng bức của mạch 3.1.1.1 Phương án I 3.1.1.1.1. Cấp điện áp cao 220 kv. - Mạch đương dây: Phụ tải cực đại của hệ thống là SHTmax = 135,03 MVA. Vì vậy dòng làm việc cưỡng búc của mạch đường dây được tính với điều kiện một lộ bị đứt. Khi đó có: - Mạch máy biến áp 3 pha 2 dây quấn thì dòng làm việc cưỡng bức được xác định theo dòng cưỡng bức của mạch máy phát điện. - Mạch máy biến áp tự ngẫu: khi 1 máy biến áp tự ngẫu không làm việc còn phải đưa vào hệ thống một lượng công suất: Smax = SHTmax = 42,61 MVA (đã tính ở phần phân bố công suất trong cuộn dây máy biến áp). Dòng làm việc cưỡng bức của mạch này: . Nh­ vậy dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 220 kv xá định bởi dòng cưỡng bức của đường dây là: 0,3544 KA. 3.1.1.1.2. Cấp điện áp 110 kv - Mạch đường dây: Phụ tải cực đại phía trung áp là :STmax = 93,75 MVA. Giả thiết phụ tải 4 hộ có công suất bằng nhau. Nh­ vậy phụ tải cực đại ở một hộ là: - Mạch máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây: Dòng làm việc được xác định theo dòng cươngc bức của máy phát điện: - Mạch máy biến áp liên lạc: Khi sự cố bộ máy phát điện – máy biến áp thì công suất lớn nhất mà 2 máy biến áp phải tải sang bên trung áp là: STmax = 93,75 MVA từ đó dòng làm việc cưỡng bức qua 1 máy biến áp: Nh­ vậy dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 110 kv xá định bởi dòng cưỡng bức của đường dây là: 0,344 KA. 3.1.1.1.3. Cấp điện áp 10,5 kv Dòng điện cưỡng bức chính là dòng làm việc cưỡng bức của máy phát: 3.1.1.2. Phương án II 3.1.1.2.1. Cấp điện áp cao 220 kv. - Mạch đương dây: Tương tự nh­ phương án I có Ilvcb= 0,3544 KA. - Mạch máy biến áp tự ngẫu: khi 1 máy biến áp tự ngẫu không làm việc còn phải đưa vào hệ thống một lượng công suất: Smax = SHTmax = 53,61 MVA (đã tính ở phần phân bố công suất trong cuộn dây máy biến áp). Dòng làm việc cưỡng bức của mạch này: . Nh­ vậy dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 220 kv xá định bởi dòng cưỡng bức của đường dây là: 0,3544 KA. 3.1.1.2.2. Cấp điện áp 110 kv - Mạch đường dây: Tương tù nh­ phương án I có Ilvcb = 0,123 KA. - Mạch máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây: Tương tù nh­ phương án I có Ilvcb = 0,344 KA. - Mạch máy biến áp liên lạc: Khi sự cố bộ máy phát điện – máy biến áp khi phụ tải trung áp cực tiểu điểu đó có nghĩa là lúc này công suất truyền từ trung áp sang cao áplà lớn nhất: Smax = 2.ST3 – STmin = 2. 57,5 – 65,63 = 49,37 MVA. Nh­ vậy dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 110 kv xá định bởi dòng cưỡng bức của đường dây là: 0,344 KA. 3.1.1.2.3. Cấp điện áp 10,5 kv Dòng điện cưỡng bức chính là dòng làm việc cưỡng bức của máy phát: 3.1.2 Chọn sơ bộ máy cắt điện Hiện nay hầu hết trong các nhà máy điện và trạm biến áp đều dùng máy cắt SF6 là loại máy cắt làm việc rất đảm bảo, kích thước gọn nhẹ. Vì vậy trong bản thiết kế này chọn loại máy cắt SF6 để thiết kế Dựa vào cấp điện áp và dòng điện cưỡng bức của các mạch để chọn sơ bộ máy cắt cho các mạch nh­ trong bảng 3 – 1 : Bảng 3 – 1 Phương án Cấp điện áp Ilvcb KA Loại máy cắt Đại lượng định mức Giá 103 USD Uđm kv Iđm kA Icắtđm kA Ilđđ KA Phương án I 220 0.35 3AQ1 245 4 40 100 60 110 0.34 3AQ1 123 4 40 100 30 10,5 3.61 8BK41 12 12,5 80 225 20 Phương án II 220 0.35 3AQ1 245 4 40 100 60 110 0.34 3AQ1 123 4 40 100 30 10,5 3.61 8BK41 12 12,5 80 225 20 3.2. Chọn sơ đồ thanh góp ở các cấp điện áp 3.2.1. Thanh góp trung áp và cao áp Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy phải cung cấp công suất cho phụ tải trung áp 110 kv với 2 đường dây kép và 2 đường dây đơn và thanh góp cao áp nối với hệ thống nên trong nhiện vụ thiết kế này chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp (như hình vẽ dưới) 3.2.2. Mạch máy phát Mạch máy phát có mức điện áp thấp (10 KV) nên ta chọn tất cảc các máy cắt là máy cắt hợp bộ nh­ hình vẽ dưới: 3.2.3. Phương án I 3.2.3.1. Tính vốn đầu tư - Hai tổ hợp máy biến áp tự ngẫu kiểu ATДЦTH 125/242/121/10,5 với giá tiền 1700.103 USD mối máy. giá tiền đầu tư cho máy biến áp tự ngầu là: VB = n.vB.kB. Trong đó: n – số máy biến áp tự ngẫu. vB – giá tiền một máy biến áp. kB- hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp. VB = n.vB.kB.= 2.1700.103 . 1,4= 4760.103 USD. - Máy biến áp hai cuộn dây kiểu TPДЦH 63/242/10,5 với giá tiền 800.103 USD mối máy. VB = vB.kB = 800 . 103 . 1,4 = 1120 . 103 USD. - Máy biến áp hai cuộn dây kiểu TДЦH 63/121/10,5 với giá tiền 700.103 USD mối máy. VB = vB.kB = 700 . 103 . 1,4 = 980 . 103 USD. Tổng vốn đầu tư cho máy biến áp: VBA = SVBi = (4760 + 1120 + 980).103 = 6860.103 USD. - Giá tiền đầu tư cho các thiết bị phân phối. Với mạch 220 KV mỗi máy cắt giá 60.103 USD mối máy. giá tiền đầu tư cho mạch 220 KV: VMC = n.vMC. Trong đó: n – số máy cắt. vMC – giá tiền một máy cắt. VMC220 = 4.vMC220 = 4.60.103 = 240.103 USD. - Mạch bên 110 KV: VMC110 = 4.vMC110 = 4.30.103 = 120.103 USD. - Mạch máy phát 10,5 KV: VMC10,5 = 2.vMC10,5 = 2.20.103 = 40.103 USD. Tổng vốn đầu tư cho máy cắt: VTBPP = SVMCi = (240 + 120 + 40).103 = 440.103 USD. Từ kết quả trên tính được vốn đầu tư cho các thiết bị là: VI = VBA + VTBPP = (6860 + 440).103 = 7300.103 USD. 3.2.3.2. Phí tổn vận hành hàng năm (P) - Chi phí cho tổn thất điện năng(Pt) ở chương II đã tính giá trị tổn thất điện năng DA của phương án I là: 6247,77 MWh và lấy b = 0,07 USD/KWh. Như vậy: Pt = b.DA=0,07.6247,77.103 = 437,34.103 USD. 3.2.3.3. Chi phí khấu hao hàng năm (PK) TÝnh Pk theo biểu thức: Pk = 0,01(aB.VB + aTB.VTBPP) a- định mức khấu hao % (xác định theo bảng 4-4 sách thiết kế nhà máy điện) lấy ab = 6%, aTBPP=8%. Vậy: Pk = 0,01(6. 6860 + 8.440).103 =446,8.103 USD. Vậy tổng phí tổn hàng năm (P): PI = Pt + Pk = (437,34 + 446,8).103= 884,14.103 USD. 3.2.3.4. Chi phí tính toán hàng năm (C) Tdm – thời gian thu hồi vốn định mức Tdm = 8 năm. 3.2.4. Phương án II 3.2.4.1. Tính vốn đầu tư - Hai tổ hợp máy biến áp tự ngẫu tương tự nh­ phương án I có VB = 4760.103 USD. - Máy biến áp hai cuộn dây kiểu TДЦH 63/121/10,5 với giá tiền 700.103 USD mối máy. VB = n.vB.kB = 2.700 . 103 . 1,4 = 1960 . 103 USD. Tổng vốn đầu tư cho máy biến áp: VBA = SVBi = (4760 + 1960).103 = 6720.103 USD. - Giá tiền đầu tư cho các thiết bị phân phối. Với mạch 220 KV mỗi máy cắt giá 60.103 USD mối máy. giá tiền đầu tư cho mạch 220 KV: VMC = n.vMC. Trong đó: n – số máy cắt. vMC – giá tiền một máy cắt. VMC220 = 3.vMC220 = 3.60.103 = 180.103 USD. - Mạch bên 110 KV: VMC110 = 5.vMC110 = 54.30.103 = 150.103 USD. - Mạch máy phát 10,5 KV: VMC10,5 = 2.vMC10,5 = 2.20.103 = 40.103 USD. Tổng vốn đầu tư cho máy cắt: VTBPP = SVMCi = (180 + 150 + 40).103 = 370.103 USD. Từ kết quả trên tính được vốn đầu tư cho các thiết bị là: VII = VBA + VTBPP = (6720 + 370).103 = 7090.103 USD. 3.2.4.2. Phí tổn vận hành hàng năm (P) Chi phí cho tổn thất điện năng(Pt) Tổn thất điện năng DA của phương án II là: 5840,11 MWh và lấy b = 0,07 USD/KWh. Như vậy: Pt = b.DA=0,07. 5840,11.103 = 408,81.103 USD. 3.2.4.2. Chi phí khấu hao hàng năm (PK) TÝnh Pk theo biểu thức: Pk = 0,01(6. 6720 + 8.370).103 =432,8.103 USD. Vậy Tổng phí tổn vận hành hàng năm(P) P = Pt + Pk = (408,81 + 432,8).103= 841,61.103 USD. 3.2.4.3 Chi phí tính toán hàng năm (C) 3.2.5. Nhận xét chung Từ các kết quả tính toán trên có bảng 3.2.5 Bảng 3.2.5 Phương án Vồn đầu tư (V)103 USD Phí tổn vận hành hàng năm (P) 103 USD Chi phí tính toán hàng năm (C) 103 USD I 7300 884,14 1796,64 II 7090 841,61 1727,85 Từ các kết quả tính toán được ở trên cho thấy rằng: Về mặt kỹ thuật cả 2 phương án đã nêu trên đều đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải theo yêu cầu thiết kế. Về mặt kinh tế thì phương án II thấp hơn so với phương án I: . . . Nh­ vậy về mặt kinh tế 2 phương án là tương đương nhau còn về nặt kỹ thuật thì phương án I có đến 3 chủng loại máy biến áp do đó vận hành phức tạp, xây dựng không thuận lợi. Từ các nhận xét đó chọn phương án I là phương án tối ưu cho nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện này. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy, theo các điều kiện đảm bảo các tiêu chuẩn 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 ngắn mạch 3 pha. Để tính toán dòng điện ngắn mạch trong thiết kế, dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình tức là chọn Ucb = Utb. Công suất cơ bản được chọn là Scb = 100 MVA. Trước hết cần tính điện kháng tương đối cơ bản của hệ thống. Nhiệm vụ thiết kế cho: Xhệ thống =0,7Với Shệ thống= 1500 MVA. Vậy Ở đây hệ thống có công suất tương đối lớn, nhưng vẫn là hệ thống có công suất hữu hạn với điện kháng tương đối định mức tương đối lớn. Do đó các tính toán ngắn mạch dưới đây coi hệ thống nh­ 1 máy phát đẳng trị. Trong tính toán gần đùng khi biến đổi sơ đồ có thể nhập hệ thống với các máy phát điện không bị ngắn mạch đầu cực. Sau đây là phần tính toán ngắn mạch cho nhiệm vụ htiết kế cụ thể: Để chọn khí cụ điện cho mạch 220 KV tính toán ngắn mạch tại điểm N1. Nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát và hệ thống. Đối với mạch 110 KV điểm ngắn mạch tính toán là điểm N2. Nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát và hệ thống. Đối với mạch máy phát tính toán ngắn mạch tại N3 4.1. Xác định điện kháng Điện kháng đẳng trị của hệ thống đã tính ở trên x1=xhệ thống= 0,027 Điện kháng đường dây: x0 = 0,4 W/km. Do đó: x3=. Điện kháng máy biến áp tự ngẫu: ATДЦTH –125 – 242 – 115 – 10,5 Có : UNC-T=11 ; UNC-H=31 ; UNT-H=19 Từ đó có: . . . Điện kháng tương đối của máy biến áp tự ngẫu: . x4 = xCT1 =x5 = xCT2. xT = 0 do UNT » 0. . x6 = xHT1= x7 = xHT2. Điện kháng máy biến áp 2 dây quấn T3 = T4 loại TДЦH –115-10,5 có SđmT3 = SđmT4 = 63 MVA, UN = 10,5%. . x8 = xT3=x9=xT4. Điện kháng máy phát: TB – 50 – 2 có x”d= 0,135. . X10 = x11=x12=x13 = xG. 4.2. Sơ đồ thay thế 4.3. Tính toán dòng điện ngắn mạch 4.3.1. Điểm ngắn mạch N1 Từ sơ đồ hình 4-2 với điểm ngắn mạch N1 biến đổi đẳng trị được sơ đồ được x14 = x1+(x2//x3)= 0,027 + 0,5 . 0,034 = 0,044. x15 = x18 = x6 + x10 = 0,156 + 0,216 = 0,372. x16 = x17 = x8 + x11 = 0,167 + 0,216 = 0,383. Dùng phép biến đổi ghép song song EG1, EG2, EG3, EG4 và x4, x5 được: x19 = x4//x5 = 0,5 x4 = 0,5 . 0,092 = 0,046. x20 = x15 // x16 // x17 // x18 = 0,5.x15 // 0,5.x16 Có x20 nối tiếp với x19: x21 = x20+x19 = 0,094 + 0,046 = 0,14. Sơ đồ có dạng sau: Do hệ thống có công suất vô cùng lớn nên không thể ghép song song hệ thống với các máy phát được và để sơ đồ hai biến đối nh­ hình 4 - 4. Tính ngắn mạch bằng đường cong tính toán, tính xtt theo biểu thức: . åSđm1 = 4.SđmF =4.62,5 = 250 MVA. . åSđm2 = SHT = 3000 MVA. . Tra đường cong tính toán được: I”*1 = 2,88; I¥*1 = 2,15. I”*2 = 0,74; I¥*2 = 0,82. Đổi ra đơn vị có tên được . . . Dòng điện ngắn mạch tổng của điểm N1: I”= I”1 + I”2 = 1,807 + 5,573 = 7,38 KA. I¥= I¥1 + I¥2 = 1,35 + 6,175 = 7,525 KA. ixk= ixk1 + ixk2 = 4,6 + 14,186 = 18,786 KA. 4.3.2. Điểm ngắn mạch N2 Tương tù nh­ điểm N1 có sơ đồ thay thế hình 4 - 5 x14 = x1+(x2//x3)= 0,027 + 0,5 . 0,034 = 0,044. x15 = x18 = x6 + x10 = 0,156 + 0,216 = 0,372. x16 = x17 = x8 + x11 = 0,167 + 0,216 = 0,383. Dùng phép biến đổi ghép song song EG1, EG2, EG3, EG4 và x4, x5 được: x19 = x4//x5 = 0,5 x4 = 0,5 . 0,092 = 0,046. x20 = x15 // x16 // x17 // x18 = 0,5.x15 // 0,5.x16 Có x20 nối tiếp với x19: x21 = x14+x19 = 0,044 + 0,046 = 0,09. Sơ đồ có dạng sau: Tính xtính toán theo biểu thức: . åSđm1 = 4.SđmF =4.62,5 = 250 MVA. . åSđm2 = SHT = 3000 MVA. . Tra đường cong tính toán được: I”*1 = 4,4; I¥*1 = 2,5. I”*2 = 0,37; I¥*2 = 0,39. Đổi ra đơn vị có tên được . . . Dòng điện ngắn mạch tổng của điểm N2: I”= I”1 + I”2 = 5,52 + 5,573 = 11,093 KA. I¥= I¥1 + I¥2 = 3,14 + 5,874 = 9.012 KA. ixk= ixk1 + ixk2 = 14,05 + 14,0186 = 28,236 KA. 4.3.3. Điểm ngắn mạch N3 Khi ngắn mạch đầu cực máy phát tại điểm N3 có sơ đồ thay thế nh­ sau: Biến đổi đẳng trị sơ đồ x14= x1+(x2//x3)+(x4//x5) x14= 0,027+ 0,5( 0,034+ 0,092) x14= 0,0585 x15= x6 + x10=0,156+0,216 x15= 0,372 x16= x17= x8 + x11 x16= x17= 0,167 + 0,216 = 0,383 Sau khi biến đổi ta được sơ đồ sau: Biếm đổi tiếp có: x18= x15//x16//x17 Được sơ đồ sau: Biến đổi sao x18, x14, x7 Thành sao x19, x20, x21 Đưa sơ đồ về dạng 3 biến đổi sau: xtt1 = x19; xtt2 = x20; xtt3 = x13. åSđm1=3.SđmF=3.62,5=187,5 MVA. . åSđm2 = SHT = 3000 MVA. . åSđm3 = SFđm = 62,5 MVA. . Tra đường cong tính toán được: I”*1 = 0,97; I¥*1 = 0,84. Do xtt2 >3 nên dòng điện ngắn mạch được tính nh­ sau: I”*3 = 8; I¥*3 = 2,75. Đổi ra đơn vị có tên được . . . Dòng điện ngắn mạch tổng của điểm N3: I”= I”1 + I”2+ I”3 = 10 + 21,44 + 27,49 = 58,93 KA. I¥= I¥1 + I¥2 + I¥3 = 8,66 + 21,44 + 9,45 = 39,55 KA. ixk= ixk1 + ixk2+ ixk3 = 25,456 + 54,58 + 70 = 150,36 KA. Kết quả tính toán ngắn mạch được tổng kết trong bảng 4 – 1 Bảng 4 – 1 Cấp điện áp Điểm ngắn mạch I”(KA) I¥ (KA) ixk (KA) 230 N1 7,38 7,525 18,786 115 N2 11,093 8,924 28,236 10,5 N3 58,93 39,55 150,36 CHƯƠNG 5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 5.1. Chọn máy cắt Các máy cắt đã chọn ở chương 3 thoả mãn các điều kiện làm việc với dòng cưỡng bức cũng nh­ đảm bảo cắt dòng ngắn mạch và dòng điện ổn định động của mạch IđmMC > Icb. ICđm > I”. Iôđđ > ixk. Do tất cả các máy cắt có dòng điện định mức lớn hơm 1000A nên không phải kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của máy cắt. 5.2.Chọn thanh dẫn 5.2.1. Chọn thanh dẫn cứng. 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. 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. 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 £ Icp.Khc Do đó ta có : Icp ³ kA Nh­ 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 5 – 1 : Bảng 5 – 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 100 55 6,5 10 1370 50 9,5 100 290,3 36,7 625 5500 h x c b y y0 y H×nh 6-1 AДЦ-400 AOДЦTH-267 AДЦ-400 3AF2 ~ ~ ~ ~ G4 G1 G2 H×nh 5-1 G3 h y y y y y0 yo x x b h c H×nh 5 – 1 5.2.1.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi nhắn 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. 5.2.1.3. Kiểm tra ổn định động Lấy khoảng cách giữa các pha là a = 60 cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ là l = 150 cm. * Tính ứng suất giữa các pha: Lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt là: F1 = 1,76.10-2..ixk2 kG. ( khd = 1 ) = 1,76.10-2..150,362 = 1139,71 kG. Môment uốn tác dụng lên chiều dài nhịp : M1 = = =17905,65 kG.cm. Và ứng suất do lực động điện giữa các pha là : s1 = = = 197,056 kG/cm2. với Wyoyo =100 cm3 là mô men chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn. Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm : Lực tác dụng lên 1 cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng pha gây ra: f2 = 0,255.10-2. .ixk2 kG/cm = 0,255.10-2. .150,362 = 4,61 kG/cm Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra : s2 = = kG/cm2 . Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là : scpCu ³ s1 + s2 . hay s2 £ scpCu - s1. l2 £ . Với thanh dẫn đồng scpCu = 1400 kG/cm2. Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là : l2max = = 172,47 cm. Giá trị này nhỏ hơn khoảng cách của khoảng vượt l = 180 cm. Do đó chỉ cần đặt miếng đệm tại hai đầu sứ mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động. Khi xét đến dao động: Tần số riêng của dao động thanh dẫn dược xác định theo công thức sau : fr = . Trong đó : E : Mô đun đàn hồi của vật liệu ECu = 1,1.106 kG/cm2 Jyoyo: Mô men quán tính Jyoyo= 290 cm4 S : Tiết diện thanh dẫn S = 2.13,7 = 27,4 cm2 g : Khối lượng riêng của vật liệu gCu = 8,93 g/cm3 Suy ra: fr = = 125,458 Hz. Với tấn số tính được nằm ngoài khoảng cộng hưởng (45 - 55) Hz và (90 - 110) Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động. 5.2.2. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện sau: Loại sứ: Sứ đặt trong nhà. Điện áp: USđm ³ Uđm = 10,5 kV. Điều kiện ổn định động. Ta chọn sứ OF- 10-4250KB.Y3 có: Uđm = 10 kV ; Fph = 4250 kG ; HS=230 mm. Kiểm tra ổn định động: Sứ được chọn cần thoả mãn điều kiện : F’tt £ 0.6 Fph. trong đó: Fph- Lực phá hoại cho phép của sứ. F’tt- Lực động điện đặt trên đầu sứ khi có ngắn mạch. F’tt = F1. Với: F1 – Lực động điện tác động lên thanh dẫn khi có ngắn mạch H – Chiều cao của sứ. H’ – Chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn. Thanh dẫn đã chọn có chiều cao h = 100 mm. Do đó: H’= H + 0,5.h =230 + 0,5.100 = 280 mm. Lực phá hoại tính toán của sứ : kG. Lực này nhỏ hơn lực phá hoại cho phép của sứ. Vậy sứ đã chọn hoàn toàn thoả mãn. H=230 mm H'=280 mm Thanh dÉn Sø F1 Ftt H×nh 5.2 5.3. Chọn dây dẫn và thanh góp mềm phía điện áp cao và trung áp. 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 thanh góp 220 kV và 110 kV tương ứng. Thanh góp ở các cấp điện áp này cũng được chọn là thanh dẫn mềm. Tiết diện dây dẫn mềm được chọn theo điều kiện nhiệt độ cho phép tronqg chế độ làm việc lâu dài. Ở đây ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép lâu dài qcp = 700C. Nhiệt độ định mức của môi trường qođm = 250C và ta coi nhiệt độ môi trường xung quanh q0 = 350C. Khi đó dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ: Icp' = Khc. Icp. Với Khc = = 0,88. 5.3.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm. Điều kiện chọn: Icp' ³ Icb với Icb là dòng điện l