Máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất

ợng công suất truyền tải qua 2 máy biến áp liên lạc là (S110 max - SbT ). Trong đó: S110 max là công suất phụ tải phía trung áp 110 KV trong chế độ cực đại (212,5MVA). SbT là công suất của bộ phía trung áp trong chế độ cực đại. Công suất mỗi bộ phía trung áp SbT = SF đm - Std max với SF đm là công suất định mức của máy phát, Std max là công suất tự dùng trong chế độ làm việc cực đại của mỗi tổ máy. SbT = (58,824 - . 18,824) = 54,118 MVA Vậy: S110 max - SbT = 212,5 - 54,118 = 158,382 MVA Mỗi cuộn trung áp mỗi máy biến áp liên lạc sẽ chịu tải là MVA. Trong khi đó công suất định mức cuộn trung áp mỗi máy biến áp liên lạc là a . SBll đm = 0,5.120 = 60 MVA 1,1 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ quá tải bình thường. Như vậy trong chế độ vận hành bình thường máy biến áp liên lạc bị quá tải. Cần chọn lại công suất định mức máy biến áp liên lạc thoả mãn: 1,1. a . SBll đm ³ 79,191 ị SBll đm ³ MVA - Chế độ quá tải sự cố: + Trường hợp sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc B2 hoặc B3: Trong chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lượng công suất thiếu cần được cung cấp từ máy biến áp liên lạc là S110 max - SbT = 212,5 - 54,118 = 158,382 MVA. Nếu lúc đó xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc thì cuộn trung áp của máy còn lại sẽ phải tải toàn bộ lượng công suất trên. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là = 2,64 > 1,4 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ sự cố. Như vậy cần phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn công suất định mức của máy đã chọn. Chọn lại theo điều kiện sau: kqtsc . a . SBll đm ³ S110 max - SbT trong đó: kqtsc là hệ số quá tải trong chế độ sự cố của máy biến áp, lấy kqtsc = 1,4. a . SBll đm là công suất định mức cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc. ta có: 1,4. 0,5. SBll đm ³ 158,382 MVA ị SBll đm ³ 226,26 MVA + Trường hợp sự cố hỏng bộ máy phát - máy biến áp phía trung áp: Trong trường hợp này, khi chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lượng công suất thiếu cần được cung cấp từ máy biến áp liên lạc là toàn bộ S110 max = 212,5 MVA. Lượng công suất thiếu này sẽ được phân bố đều cho 2 máy biến áp liên lạc, mỗi cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc sẽ chịu tải là = 106,25 MVA trong khi đó công suất định mức của cuộn dây trung áp là 60 MVA. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là = 1,77 > 1,4 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ sự cố. Phải chọn lại công suất định mức máy biến áp liên lạc thoã mãn: 2. kqtsc . a . SBll đm ³ S110 max ị 2. 1,4. 0,5. SBll đm ³ 212,5 ị SBll đm ³ 151,786 MVA Như vậy phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn giá trị lớn nhất của tập giá trị (151,786 ; 226,26 ; 143,984 ) là 226,26 MVA. Tra bảng B10 trang 101 sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được máy biến áp tự ngẫu là loại: Kiểu Sđm MVA Điện áp KV DPo KW Tổn thất ngắn mạch (KW) io% UN% Giá (Đồng) C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H T TA 240 242 121 10,5 480 730 300 380 3 13,5 12,5 18,8 6,425. 109 3) Phân bố công suất trong các máy biến áp - Phân bố công suất trong máy biến áp hai cuộn dây: Để vận hành đơn giản và kinh tế giao cho các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm. Như vậy công suất làm việc qua các máy biến áp hai cuộn dây hay công suất của mỗi bộ phía trung áp là không đổi trong ngày và được tính như sau: Sb = SF đm - Std max trong đó: Sb là công suất làm việc qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây SF đm là công suất định mức của mỗi máy phát Std max là công suất tự dùng lớn nhất của mỗi tổ máy phát. ta có: Sb = 58,824 - .18,824 = 54,118 MVA - Phân bố công suất trong máy biến áp liên lạc: + Phân bố công suất trong cuộn dây cao áp SC i : trong đó: S220(ti) là phụ tải cấp điện áp 220 KV SHT (ti) là công suất lấy từ lượng dự trữ của hệ thống để cung cấp cho phụ tải trong từng khoảng thời gian. Sb là công suất làm việc của bộ phía cao áp trong từng khoảng thời gian ti. Cụ thể: từ 0 đến 4 giờ : từ 4 đến 6 giờ : từ 6 đến 8 giờ : từ 8 đến 10 giờ : từ 10 đến 12 giờ : từ 12 đến 14 giờ : từ 14 đến 18 giờ : từ 18 đến 20 giờ : từ 20 đến 24 giờ : . + Phân bố công suất trong cuộn dây trung áp ST i : trong đó: S110(ti) là phụ tải cấp điện áp 110 KV Sb là công suất làm việc của bộ phía trung áp trong từng khoảng thời gian ti Cụ thể: từ 0 đến 4 giờ : từ 4 đến 10 giờ : từ 10 đến 18 giờ : từ 18 đến 24 giờ : + Phân bố công suất trong cuộn hạ áp SH i : SH i = SC i + ST i Cụ thể: từ 0 đến 4 giờ : từ 4 đến 8 giờ : từ 8 đến 10 giờ : từ 10 đến 12 giờ : từ 12 đến 14 giờ : từ 14 đến 18 giờ : từ 18 đến 20 giờ : từ 20 đến 24 giờ : . 4) Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp - Tổn thất trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây: + Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây B4 đã tính ở phương án 1, kết quả là: DA = 1271,683 Mwh + Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây B1là: Công thức tính: trong đó : DPo là tổn thất không tải của máy biến áp hai cuộn dây (KW). DPN là tổn thất ngắn mạch của máy biến áp hai cuộn dây (KW). SBđm là công suất định mức của máy biến áp hai cuộn dây. Sb là công suất làm việc qua máy biến áp . T là thời gian làm việc của máy biến áp trong một năm (giờ). Thay số: - Tổn thất trong mỗi máy biến áp liên lạc: Công thức tính: trong đó: SC i , ST i , SH i là công suất làm việc qua các cuộn dây của máy biến áp (MVA) DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây cao áp, trung áp và hạ áp của máy biến áp tự ngẫu (KW) DPo là tổn thất không tải của máy biến áp (KW) a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau: Ta có: Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 2 là: DAồ = 1271,683 + 1429,808 + 2. 4794,946 = 12291,383 MWh. Bảng tổng kết tổn thất điện năng trong máy biến áp của 2 phương án: Phương án 1 2 Tổn thất MWh 9641,578 12291,383 Chương 4 Tính toán ngắn mạch Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn khí cụ điện. Để tính được dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế các phần tử, tính điện kháng của chúng trong hệ đơn vị cơ bản. Xác định các điểm ngắn mạch cần tính toán, biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản rồi tiến hành tính toán theo phương pháp. 1. Tính toán ngắn mạch phương án 1 1. Xác định điểm ngắn mạch cần tính toán. Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại đó thì dòng điện đi qua khí cụ điện là lớn nhất. Sơ đồ xác định điểm ngắn mạch phương án 1 HT 220KV 110KV N1 N2 N3 N4 N5 ở cấp điện áp ³ 110 KV chọn cùng một loại khí cụ điện nên chỉ cần tính một điểm ngắn mạch có khả năng gây ra dòng ngắn mạch lớn nhất, đó là điểm ngắn mạch trên thanh góp. Chọn khí cụ điện cấp điện áp 220 KV: điểm N1 Chọn khí cụ điện cấp điện áp 110 KV: điểm N2 Chọn khí cụ điện mạch hạ áp máy biến áp liên lạc: điểm N3 và N4 Chọn khí cụ điện mạch tự dùng: điểm N5 2. Tham số của các phần tử trong hệ đơn vị tương đối và sơ đồ thay thế. 1) Điện kháng của các phần tử. Chọn hệ đơn vị tương đối: Công suất cơ bản Scb = 100 MVA Điện áp cơ bản Ucb = Utbđm với Utbđm là điện áp trung bình định mức của cấp điện áp tương ứng. a- Điện kháng của máy phát điện: trong đó: x”d là điện kháng siêu quá độ dọc trục của máy phát cho trong hệ đơn vị tương đối định mức. SF đm là công suất định mức của máy phát điện, MVA ta có: . b- Điện kháng của đường dây: trong đó: xo là điện kháng của 1 km chiều dài đường dây, W/km. (đường dây trên không xo = 0,4W/km ) l là chiều dài đường dây. ta có: . c- Điện kháng của hệ thống điện: trong đó: xHT đm là điện kháng tương đối định mức của hệ thống. SHT là công suất của hệ thống, không kể nhà máy đang thiết kế. ta có: . d- Điện kháng của máy biến áp 3 pha, 2 cuộn dây: e- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu: trong đó: SBđm là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu Trong bảng chọn máy biến áp, các giá trị điện áp ngắn mạch đã được chia cho hệ số a, ta có: N5 N3 N2 N1 E4 E3 E2 E1 EHT xD xD xC1 xC2 xH1 xH2 xF1 xF2 xF4 xF3 xHT xB3 xB4 N4 2) Sơ đồ thay thế 3. Tính toán cho từng điểm ngắn mạch 1) Điểm ngắn mạch N1: Nguồn cung cấp cho điểm N1 là hệ thống và các máy phát Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = x2 = x3 = (xH1 nt xF1) // (xH2 nt xF2) == 0,1665 x4 = (xB3 nt xF3) // (xB4 nt xF4) == 0,211 E12 = E1 = E2 E34 = E3 = E4 E34 E12 x2 x4 N1 EHT x1 x3 Ta có sơ đồ tương đương: Đặt x34 = x3 // x4 = x5 = x34 nt x2 = 0,093 + 0,0365 = 0,1295 E1234 = E12 = E34 x1 N1 E1234 x5 EHT Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = Tra trên đường cong xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 0,522 và kƠ = 0,549 - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch là ko = 3,15 và kƠ = 2,2 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Io” = ko.IđmHT = IƠ” = kƠ.IđmHT = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: I0” = k0.IF đm ồ = IƠ” = kƠ.IF đm ồ = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N1 là: I”N1(0) = 2,621 + 1,861 = 4,482 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N1(0) = .1,8.4,482 = 11,409 KA. 2) Điểm ngắn mạch N2 : Nguồn cung cấp cho điểm N2 là hệ thống và các máy phát Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = xHT nt (xD//xD) nt (xC1//xC2) = 0,035 + + = 0,132 x2 = (xH1 nt xF1) // (xH2 nt xF2) == 0,1665 x3 = (xB3 nt xF3) // (xB4 nt xF4) == 0,211 E12 = E1 = E2 E34 = E3 = E4 EHT N2 x1 E12 x2 E34 x3 Ta có sơ đồ tương đương: Đặt x23 = x3 // x2 = E1234 = E12 = E34 EHT x1 N2 E1234 x23 Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = Tra trên đường cong xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 0,378 và kƠ = 0,396 - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 4,66 và kƠ = 2,48 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Io” = ko.IđmHT = IƠ” = kƠ.IđmHT = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm ồ = IƠ” = kƠ.IF đm ồ = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N2 là: I”N2(0) = 3,796 + 5,505 = 9,301 KA I”N2(Ơ) = 3,976 + 2,93 = 6,906 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N2(0) = .1,8.9,301 = 23,677 KA. 3) Điểm ngắn mạch N3: Nguồn cung cấp cho điểm N3 là máy phát F2 N3 E2 xF2 Sơ đồ thay thế: Điện kháng tính toán: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 7,5 và kƠ = 2,74 Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N3 là: I”N3 (0)= ko.IF đm = I”N3 (Ơ)= kƠ.IF đm = Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N3(0) = .1,91.24,259 = 65,527 KA. 4) Điểm ngắn mạch N4: Nguồn cung cấp cho điểm N4 là hệ thống và các máy phát, trừ máy phát F2 Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = xHT nt (xD//xD) nt (xC1//xC2) = 0,035 + + = 0,132 x2 = xH1 nt xF1 = 0,103 + 0,23 = 0,333 x3 = (xB3 nt xF3) // (xB4 nt xF4) == 0,211 EHT N4 x1 E134 x23 xH2 x23 = x2 // x3 = E134 = E1 Ta có sơ đồ tương đương: Biến đổi UđD và bỏ nhánh cân bằng ta có sơ đồ: EHT N4 x4 E134 x5 trong đó: x4 = x1 + xH2 + = 0,132 + 0,103 + = 0,34 x5 = x23 + xH2 + = 0,129 + 0,103 + = 0,333 Tính toán dòng ngắn mạch : - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 1,68 và kƠ = 1,66 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Do xtt = 6,8 > 3 nên: Io” = IƠ” = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm ồ = IƠ” = kƠ.IF đm ồ = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N4 là: I”N4(0) = 16,172 + 16,302 = 32,474 KA I”N4(Ơ) = 16,172 + 16,108 = 32,28 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N4(0) = .1,8.32,474 = 82,665 KA. 5) Điểm ngắn mạch N5: Nguồn cung cấp cho điểm N5 là hệ thống và các máy phát và dòng ngắn mạch tại N5 bằng tổng hai dòng ngắn mạch tại N3 và N4. Ta có: I”N5(0) = I”N3(0) + I”N4(0) = 24,259 + 32,474 = 56,733 KA I”N5(Ơ) = I”N3(Ơ) + I”N4(Ơ) = 8,863 + 32,28 = 41,143 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = 65,527 + 82,665 = 148,192 KA Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch của phương án 1: Điểm ngắn mạch Dòng I”o (KA) Dòng I”Ơ (KA) Dòng ixk (KA) N1 4,482 4,055 11,409 N2 9,301 6,906 23,677 N3 24,259 8,863 65,527 N4 32,474 32,280 82,665 N5 56,733 41,143 148,192 2. Tính toán ngắn mạch phương án 2 1. Xác định điểm ngắn mạch cần tính toán. Sơ đồ xác định điểm ngắn mạch phương án 2 HT 220KV 110KV N1 N2 N3 N4 N5 Chọn khí cụ điện cấp điện áp 220 KV: điểm N1 Chọn khí cụ điện cấp điện áp 110 KV: điểm N2 Chọn khí cụ điện mạch hạ áp máy biến áp liên lạc: điểm N3 và N4 Chọn khí cụ điện mạch tự dùng: điểm N5 2. Tham số của các phần tử trong hệ đơn vị tương đối và sơ đồ thay thế. 1) Điện kháng của các phần tử. Chọn hệ đơn vị tương đối: Công suất cơ bản Scb = 100 MVA Điện áp cơ bản Ucb = Utbđm với Utbđm là điện áp trung bình định mức của cấp điện áp tương ứng. a- Điện kháng của máy phát điện: xF = 0,23 b- Điện kháng của đường dây: xD = 0,121 c- Điện kháng của hệ thống điện: xHT = 0,035 d- Điện kháng của máy biến áp 3 pha, 2 cuộn dây: -Điện kháng của máy biến áp B1: - Điện kháng của máy biến áp B4: xB = 0,192 e- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu: N5 N3 N2 E4 E3 E2 EHT xD xD xC2 xC3 xH2 xH3 xF3 xF4 xHT xB4 E1 xF1 xB1 N1 N4 xF2 2) Sơ đồ thay thế: 3. Tính toán cho từng điểm ngắn mạch . 1)Điểm ngắn mạch N1: Nguồn cung cấp cho điểm N1 là hệ thống và các máy phát Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = x2 = x3 = (xB1 nt xF1) = 0,233 + 0,23 = 0,463 x4 = (xB4 nt xF4) // [(xH2 nt xF2) // (xH3 nt xF3)] = E1 E234 x2 x3 N1 EHT x1 x4 = E234 = E2 = E3 = E4 Ta có sơ đồ tương đương: Đặt x5 = (x2 nt x4) // x3 = E1234 = E234 = E1 x1 N1 E1234 x5 EHT Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = Tra trên đường cong xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 0,522 và kƠ = 0,549 - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 3,95 và kƠ = 2,37 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Io” = ko.IđmHT = IƠ” = kƠ.IđmHT = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm ồ = IƠ” = kƠ.IF đm ồ = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N1 là: I”N1(0) = 2,621 + 2,333 = 4,954 KA I”N1(Ơ) = 2,756 + 1,4 = 4,156 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N1(0) = .1,8.4,954 = 12,611 KA. 2) Điểm ngắn mạch N2 : Nguồn cung cấp cho điểm N2 là hệ thống và các máy phát Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = x2 = x3 = (xB1 nt xF1) = 0,233 + 0,23 = 0,463 x4 = (xB4 nt xF4) // [(xH2 nt xF2) // (xH3 nt xF3)] = 0,116 E234 = E2 = E3 = E4 x2 EHT N2 x1 E1 x3 E234 x4 Ta có sơ đồ tương đương: Biến đổi UđD và bỏ nhánh cân bằng và đặt: x12 = x1 + x2 + = 0,0955 + 0,0285 + = 0,13 x23 = x2 + x3 + = 0,0285 + 0,463 + = 0,63 EHT x12 E1 x23 E234 x4 N2 ta có sơ đồ tương đương : Đặt x234 = x3 // x4 = E1234 = E1 = E234 EHT x12 N2 E1234 x234 Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = Tra trên đường cong xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 0,384 và kƠ = 0,405 - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 4,4 và kƠ = 2,45 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Io” = ko.IđmHT = IƠ” = kƠ.IđmHT = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm ồ = IƠ” = kƠ.IF đm ồ = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N2 là: I”N2(0) = 3,856 + 5,2 = 9,056 KA I”N2(Ơ) = 4,067 + 2,894 = 6,961 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N2(0) = .1,8.9,056 = 23,053 KA. 3) Điểm ngắn mạch N3 : Nguồn cung cấp cho điểm N3 là máy phát F2 N3 E2 xF2 Sơ đồ thay thế: Điện kháng tính toán: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 7,5 và kƠ = 2,74 Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N3 là: I”N3 (0)= ko.IF đm = I”N3 (Ơ)= kƠ.IF đm = Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N3(0) = .1,91.24,259 = 65,527 KA. 4) Điểm ngắn mạch N4: Nguồn cung cấp cho điểm N4 là hệ thống và các máy phát, trừ máy phát F2 . Biến đổi sơ đồ: Đặt x1 = x2 = (xB1 nt xF1) = 0,233 + 0,23 = 0,463 x2 = x4 = (xB4 nt xF4) // (xH3 nt xF3) == 0,178 E34 = E3 = E4 x2 E34 E1 N4 x3 EHT x1 xH2 x4 Ta có sơ đồ tương đương: Biến đổi UđD và bỏ nhánh cân bằng và đặt: x13 = x1 + x3 + = 0,0955 + 0,0285 + = 0,13 x23 = x2 + x3 + = 0,463 + 0,0285 + = 0,63 E34 E1 N4 x23 xH2 EHT x13 x4 Sơ đồ tương đương: Đặt x234 = x23 // x4 = E134 N4 xH2 EHT x13 x234 E134 = E1 = E34 Sơ đồ tương đương: Biến đổi UđD và bỏ nhánh cân bằng và đặt: xx = x13 + xH2 + = 0,13 + 0,079 + = 0,283 xy = x234 + xH2 + = 0,139 + 0,079 + = 0,303 EHT xx N4 E134 xy Đi đến sơ đồ cuối cùng: Tính toán dòng ngắn mạch: - Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cấp: xtt = - Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cấp: xtt = xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch ko = 1,85 và kƠ = 1,75 - Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp: Do xtt = 5,66 > 3 nên: Io” = IƠ” = - Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp: Io” = ko.IF đm ồ = IƠ” = kƠ.IF đm ồ = Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N4 là: I”N4(0) = 19,43 + 17,95 = 37,38 KA I”N4(Ơ) = 19,43 + 16,981 = 36,411 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = .kxk.I”N4(0) = .1,8.37,38 = 95,154 KA. 5) Điểm ngắn mạch N5: Nguồn cung cấp cho điểm N5 là hệ thống và các máy phát và dòng ngắn mạch tại N5 bằng tổng hai dòng ngắn mạch tại N3 và N4. Ta có: I”N5(0) = I”N3(0) + I”N4(0) = 24,259 + 37,38 = 61,639 KA I”N5(Ơ) = I”N3(Ơ) + I”N4(Ơ) = 8,863 + 36,411 = 45,274 KA Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là: ixk = 65,527 + 82,665 = 160,681 KA Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch của phương án 2: Điểm ngắn mạch Dòng I”o (KA) Dòng I”Ơ (KA) Dòng ixk (KA) N1 4,954 4,156 12,611 N2 9,056 6,961 23,054 N3 24,259 8,863 65,527 N4 37,380 36,411 95,154 N5 61,639 45,274 160,681 chương 5 chọn sơ đồ, thiết bị cho các phương án so sánh kinh tế - kĩ thuật chọn phương án tối ưu 1. Chọn sơ đồ thiết bị cho các phương án Các thiết bị điện của nhà máy điện được nối lại với nhau tạo thành sơ đồ nối điện. Do yêu cầu nhiệm vụ thiết kế, phụ tải phía 220KV và 110KV đều là các hộ tiêu thụ quan trọng cho nên sơ đồ nối điện của nhà máy phải đảm bảo làm việc chắc chắn, tin cậy ngoài ra sơ đồ còn phải đạt được các yêu cầu khác như: đơn giản, kinh tế, vận hành linh hoạt, an toàn … Các ưu điểm của sơ đồ được quyết định bởi hình thức thanh góp, số lượng và loai khí cụ dùng cho sơ đồ. 1- Chọn sơ đồ, thiết bị cho phương án 1 1) Chọn sơ đồ Thanh góp phía 220KV sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có 3 máy cắt trên hai mạch - sơ đồ một rưỡi. Tính đảm bảo của sơ đồ rất cao. Trong điều kiện vận hành bình thường các máy cắt đều đóng. Khi ngắn mạch trên thanh góp hoặc sửa chữa bất kì máy cắt nào cũng không gây mất điện trên các mạch. Thanh góp phía 110KV sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng. Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện liên tục nhưng tốn nhiều dao cách li . (Sơ đồ kèm theo trang sau) 2) Chọn máy cắt Điều kiện chọn: - Nơi đặt máy cắt - Điện áp định mức của máy cắt UđmMC ³ Umạng - Dòng định mức máy cắt IđmMC ³ Icb max - Dòng cắt định mức ICđm ³ I”N1 - Kiểm tra ổ định động và ổn định nhiệt. Đối với cấp điện áp từ 35KV trở lên chọn cùng một loại máy cắt nên cần tính toán tìm ra dòng làm việc cưỡng bức lớn nhất và chọn máy cắt theo dòng điện đó. a) Chọn máy cắt phía 220KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max trong các mạch : - Mạch đường dây: + Đường dây đơn Icb = + Đường dây kép Icb = + Đường dây nối nhà máy với hệ thống Icb = - Mạch máy biến áp liên lạc Icb = Ta có dòng Icb max = 0,661KA Vậy máy cắt cần chọn là loại: - đặt ngoài trời - UđmMC ³ 220KV - IđmMC ³ 661A - ICđm ³ 4,482 KA Tra bảng MC - 3 trang128 sách HDTK-Nhà máy điện - xb1968 chọn được loại: Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) BBH-220/1000-7000 220 1000 55 12 10 7000 18,4 900.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 55KA ³ ixk N1 = 11,409KA ( thoả mãn ) . - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: yêu cầu I2nh.tnh > BN Tính xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BN: Máy phát điện có công suất 50MW do đó có thể tính theo phương pháp thời gian đẳng trị, giá trị tđt = f( t,b’’ ). xác định b’’ = t là thời gian tồn tại ngắn mạch : t = tbv + tMC = 0,9 sec tbv là thời gian tác động của rơ le bảo vệ tMC là thời gian tác động của máy cắt với b = 1,105 và t = 0,9 sec tra đường cong đã có xác định được tđt = 0,8 sec. Ta có BN =( tđt +b’’2.Ta ) = 4,0552.( 0,8 + 1,1052.0,05 ) = 14,158 KA2.s < I2nh.tnh = 122.10 = 1440 KA2.s ( thoả mãn ) . b) Chọn máy cắt phía 110KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max trong các mạch : - Mạch đường dây: + Đường dây đơn Icb = + Đường dây kép Icb = - Mạch máy biến áp liên lạc Icb = - Bộ máy phát - máy biến áp Icb = Ta có dòng Icb max = 0,661KA Vậy máy cắt cần chọn là loại: - đặt ngoài trời - UđmMC ³ 110KV - IđmMC ³ 661A - ICđm ³ 9,301 KA Tra bảng MC - 3 trang128 sách HDTK-Nhà máy điện - xb1968 chọn được loại: Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) BBH-110/800-4000 110 800 55 15 10 4000 21 330.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 55KA ³ ixk N2 = 23,677KA ( thoả mãn ) . - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: yêu cầu I2nh.tnh > BN Tính xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BN: xác định b’’ = ; thời gian tồn tại ngắn mạch t = 0,9 sec với b = 1,347 và t = 0,9 sec tra đường cong đã có xác định được tđt = 1 sec. Ta có BN =( tđt +b’’2.Ta ) = 6,9062.( 1 + 1,3472.0,05 ) = 52,02 KA2.s < I2nh.tnh = 152.10 = 2250 KA2.s ( thoả mãn ) . c) Chọn máy cắt phía 10KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max = Vậy máy cắt cần chọn là loại: - đặt trong nhà - UđmMC ³ 10KV - IđmMC ³ 3396A - ICđm ³ 32,474 KA Tra bảng MC - 1 trang125 sách HDTK-Nhà máy điện - xb1968 chọn được loại: Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) MGG-229M 10 4000 198 85 10 1250 90 15,5.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 198 KA ³ ixk N4 = 82,665 KA ( thoả mãn ) . - Không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. Lập bảng tổng hợp chọn máy cắt điện phương án 1. Thông số tính toán Thông số định mức Điểm ngắn mạch Tên mạch Uđm KV Icb A I’’ KA ixk KA Loại máy cắt Uđm KV Iđm A Icắt đm KA ilđđ KA N1 cao áp 220 661 4,482 11,409 BBH-220/1000 -7000 220 1000 18,4 55 N2 trung áp 110 661 9,301 23,677 BBH-110/ 800 -4000 110 800 21 55 N4 máy phát 10 3396 32,474 82,665 MGG-229M 10 4000 90 198 2- Chọn sơ đồ, thiết bị cho phương án 2 1) Chọn sơ đồ: Thanh góp phía 220KV sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có 3 máy cắt trên hai mạch - sơ đồ một rưỡi. Thanh góp phía 110KV sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng. (Sơ đồ kèm theo trang sau) 2) Chọn máy cắt: a) Chọn máy cắt phía 220KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max trong các mạch - Mạch đường dây + Đường dây đơn Icb = + Đường dây kép Icb = + Đường dây nối nhà máy với hệ thống Icb = - Mạch máy biến áp liên lạc Icb = - Bộ máy phát - máy biến áp Icb = Ta có dòng Icb max = 0,882KA Vậy máy cắt cần chọn là loại - đặt ngoài trời - UđmMC ³ 220KV - IđmMC ³ 882A - ICđm ³ 4,954 KA Tra bảng MC - 3 trang128 sách HDTK-Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn được loại Kiểu Uđm (KV) Iđm (A) ilđđ (KA) Inh (KA) tnh (s) SCđm (MVA) ICđm (KA) Giá (đồng) BBH-220/1000-7000 220 1000 55 12 10 7000 18,4 900.106 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Dòng điện ổn định lực động điện ilđđ = 55KA ³ ixk N1 = 12,661KA ( thoả mãn ) . - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: yêu cầu I2nh.tnh > BN Tính xung lượng nhiệt khi ngắn mạch BN : xác định b’’ = ; thời gian tồn tại ngắn mạch t = 0,9 sec với b = 1,192 và t = 0,9 sec tra đường cong đã có xác định được tđt = 0,9 sec. Ta có BN =( tđt +b’’2.Ta ) = 4,1562.( 0,9 + 1,1922.0,05 ) = 16,772 KA2.s < I2nh.tnh = 122.10 = 1440 KA2.s ( thoả mãn ) . b) Chọn máy cắt phía 110KV Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất Icb max trong các mạch - Mạch