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

thường: SCmax = 51.214 (MVA) - Chế độ sự cố B3: SCB1 = SCB2 = 29.414 (MVA) - Chế độ sự cố B1 (hoặc B2):SCB2 = 15.495 (MVA) Icb = = 0.134 (kA ) Vậy dòng cưỡng bức phía cao áp để chọn khí cụ điện Icb220 = 0.269 (kA) 2. Các mạch cấp điện áp 110 (kV) + Mạch đường dây và bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây như phương án 1ta có + Phía trung áp máy biến áp liên lạc B1 và B2: - Chế độ thường: STmax = 134 (MVA) - Chế độ sự cố B3 (hoặc B4): ST = 195.12 (MVA). Chế độ sự cố B1 (hoặc B2): ST = 268.005 (MVA) Icb = = 1.407 (kA) Vậy dòng cưỡng bức ở cấp điện áp trung áp Icb lấy là 1.407 (kA) 3. Các mạch cấp điện áp 13.8 (kV) + Mạch hạ áp máy biến áp liên lạc: Icb = Kqtsc*a* = 1.4* 0.5* = 11.861 (kA) + Mạch máy phát: Icb = 1.05* = 1.05* = 5.711 (kA) 4.Mạch kháng phân đoạn ~ ~ Std Std ~ Std Sđp Sđp Sđp Sđp Sđp Sđp Phụ tải địa phương được lấy từ 6 đường dây đơn và 6 đường dây kép.Vì sơ đồ có 3 phân đoạn ta sẽ phân bố công suất nhiều hơn ở phân đoạn giữa, ta bố trí công suất như hình Dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn được xét theo 2 trường hợp ~ ~ SquaK SquaB Std Std ~ Std + Trường hợp 1: Khi sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2). SquaB = Kqtsc* a * SđmB1 = 1.4* 0.5*405 = 283.5 (MVA) SquaK = SquaB + Sđp1 +Std - sđmF Trong đó Sđp1 được cung cấp bằng 2dây kép + 1 dây đơn Sđp1 = = (MVA) SquaK = 283.5 + 9.412 + *3 1.059 – 130 = 170.677 (MVA) + Trường hợp 2: Khi sự cố một máy phát F1 (hoặc F2) SquaB = (2*SđmF - Sđp - Std) = (2*130 – 35.294 - *31.059) = 104.588 (MVA) Lúc này SquaK là: SquaK = SquaB + Sđp1 = 104.588 + 9.412 = 114 (MVA) ~ ~ SquaK SquaB Std Std Vậy dòng qua kháng được xét khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu IcbK = = 7.141 (kA) 2.4.3. Chọn sơ bộ máy cắt và chọn kháng phân đoạn Kháng điện phân đoạn và máy cắt được chọn theo điều kiện sau: UđmK ³ Umạng IđmK ³ IcbK UđmMC³ Umạng IđmMC ³ Icbmax Từ kết quả tính toán trên, tra tài liệu ‘ Thiết kế nhà máy điện ’ ta có bảng chọn kháng phân đoạn như sau Phương án Loại kháng Uđm (kV) Iđm (kA) XK% Phương án 1 PbA _13.8_3000_12 13.8 3 10 Phương án 2 PbA _13.8_4000_12 13.8 4 10 Với điện áp cấp trung và cao có U ³ 110 kV nên ta chọn máy cắt khí SF6, cấp điện áp 13.8 kV ta chọn máy cắt dầu, không khí hoặc máy cắt chân không. Ta có bảng chọn sơ bộ máy cắt của 2 phương án như sau: Phương án Cấp điện áp (KV) Dòng Ilvcbmax (KA) Loại máy cắt Lại lượng định mức U (KV) I (KA) Icắt (KA) Ilđđ (KA) Phương án 1 220 0.269 3AQ1 245 4 40 100 110 0.765 3AQ1 145 4 40 100 13.8 7.321 8BK41 15 12.5 80 225 Phương án 2 220 0.269 3AQ1 245 4 40 100 110 1.407 3AQ1 145 4 40 100 13.8 11.861 8BK41 15 12.5 80 225 Chương 3: Chọn phương án tối ưu 3.1. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối 3.1.1. Phương án 1 Phía 220 kV : dùng sơ đồ hệ thống thanh góp có máy cắt liên lạc. Phía 110 kV : dùng sơ đồ hệ thống thanh góp có thanh góp vòng vì số nhánh ra nhiều. Phía 13.8 kV : dùng sơ đồ 1 hệ thống thanh góp phân đoạn bằng máy cắt 3.1.2. Phương án 2 Phía 220 kV : dùng sơ đồ hệ thống thanh góp có máy cắt liên lạc. Phía 110 kV : dùng sơ đồ hệ thống thanh góp có thanh góp vòng vì số nhánh ra nhiều. Phía 13.8 kV : dùng sơ đồ 1 hệ thống thanh góp phân đoạn bằng máy cắt 3.2. So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật các phương án 3.2.1. Phương án 1 a, Vốn đầu tư Vốn đầu tư cho máy biến áp Phương án này dùng 2 MBA tự ngẫu ba pha Sđm = 250 MVA, tra bảng ta có kB = 1.3 với giá 256*103 rup một máy và 2 MBA hai cuộn dây 3 pha Sđm = 125 MVA tra bảng có kB = 1.5 với giá 115*103 rup 1 máy. Vậy ta có : VB = ồkB*vB =2*1.3*256*103 + 2*1.5*115*103 = 1010.6*103 (rup) Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối Cấp điện áp 220 kV : ta thấy 2 sơ đồ có hệ thống thanh góp giống nhau và số mạch giống nhau nên ta không tính giá tiền để so sánh, Cấp điện áp 110 kV : gồm 6 mạch máy cắt giá tiền 1 mạch là 31.5*103 rup. Cấp điện áp 13.8 kV : gồm 5 mạch máy cắt giá tiền 1 mạch là 21*103 rup. Vậy ta có : VTBPP = ồvTBPP*ni = 6*31.5*103 + 5*21*103 = 294*103 (rup) Vậy tổng vốn đầu tư của phương án 1 là: V1 = VB + VTBPP = 1010.6*103 + 294*103 = 1304.6*103 (rup) V1 = 1304.6*103*40*103 = 5218.4*107 (đồng) b, Phí tổn vận hành hàng năm Ta có chi phí vận hành hàng năm được tính theo công thức sau : P = Pk.hao + PDA Trong đó : Pk.hao là khấu hao hàng năm, Pk.hao = a%*V, a% = 8.4% PDA là chi phí do tổn thất điện năng, PDA = b*DA, b = 400 đồng là giá tổn thất 1KWh điện Vậy ta có : P1 = 0.084*5218.4*107 + 400*12270.242*103 = 929.15528*107 (đồng) 3.2.2. Phương án 2 a, Vốn đầu tư Vốn đầu tư cho máy biến áp Phương án này dùng 6 MBA tự ngẫu một pha Sđm = 135 MVA, tra bảng ta có kB = 1.3 với giá 140*103 rup một máy và 1 MBA hai cuộn dây 3 pha Sđm = 125 MVA tra bảng có kB = 1.5 với giá 115*103 rup 1 máy. Vậy ta có : VB = ồkB*vB =6*1.3*140*103 + 1.5*115*103 = 1264.5*103 (rup) Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối Cấp điện áp 220 kV : ta thấy 2 sơ đồ có hệ thống thanh góp giống nhau và số mạch giống nhau nên ta không tính giá tiền để so sánh, Cấp điện áp 110 kV : gồm 5 mạch máy cắt giá tiền 1 mạch là 31.5*103 rup. Cấp điện áp 13.8 kV : gồm 6 mạch máy cắt giá tiền 1 mạch là 21*103 rup. Vậy ta có : VTBPP = ồvTBPP*ni = 5*31.5*103 + 6*21*103 = 283.5*103 (rup) Vậy tổng vốn đầu tư của phương án 1 là: V2 = VB + VTBPP = 1264.5*103 + 283.5*103 = 1548*103 (rup) V2 = 1548*103*40*103 = 6192*107 (đồng) b, Phí tổn vận hành hàng năm Ta có : P2 = 0.084*6192*107 + 400*15666.434*103 = 1146.78536*107 (đồng) Ta có bảng tổng kết tính toán 2 phương án về mặt kinh tế như sau : Phương án Vốn đầu tư (107 đồng) Phí tổn vận hành (107 đồng) Phương án 1 5218.4 929.15528 Phương án 2 6192 1146.78536 Từ bảng trên ta thấy rõ ràng phương án 1 là tối ưu hơn phương án 2 do V1 < V2 và P1 < P2. Vậy ta chọn phương án 1. Chương 4 tính toán ngắn mạch 4.1. Chọn các đại lượng cơ bản: Để thuận tiện tính toán ta dùng phương pháp gần đúng với đơn vị tương đối ta chọn: Scb = 100 (MVA) Ucb = Utb + Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp 13.8 (kV) Icb1 = = 4.184 (kA) + Dòng điện cơ bản cấp điện áp 110 (kV) Icb2 = = 0.502 (kA) Dòng điện cơ bản cấp điện áp 220 (kV) Icb3 = = 0.251 (kA) 4.2. Chọn các điểm tính toán ngắn mạch B2 HT ~ B4 B3 ~ F4 F3 ~ B1 F1 N1 N2 N4 N3 N5 N5, N6 N7 Điểm N1: Chọn khí cụ điện cho mạch 220 (kV). Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho mạch 110 (kV). Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N3: Chọn máy cắt điện mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu. Nguồn cung cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu B1 nghỉ. Điểm N4: Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn điện áp 13.8 (kV). Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tạ ngẫu B1 và máy phát F1 nghỉ. Điểm N5: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát. Nguồn cung cấp là máy phát điện F1. Điểm N5’: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống trừ máy phát số 1. Điểm N6, N7: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng IN6 = IN5 + IN5’ 4.3. Tính điện kháng các phần tử + Điện kháng của hệ thống là XHT = XHTđm**1.35 = 0.054 + Điện kháng của máy phát điện XF = X’’d * = 0.125* = 0.096 + Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống XD = * X0*L* = * 0.4*50 = 0.019 + Điện kháng của kháng điện XK = = 0.139 + Điện kháng của máy biến áp hai dây cuốn XB = = 0.084 + Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2 Ta có: UNC% = a*(UN.C-T + UN.C-H - UN.T-H) = 0.5*(11 + 32 – 20) = 11.5 UNC% = a*(UN.C-T + UN.T-H - UN.C-H) = 0.5*(11 + 20 – 32) ằ 0 UNH% = a* (UN.C-H + UN.T-H - UN.C-T) = 0.5*(32 + 20 – 11) = 20.5 - Điện kháng cuộn cao XC = * = * = 0.046 - Điện kháng cuộn hạ XH = * = * = 0.082 - Điện kháng cuộn trung XT = 0 4.4. Lập sơ đồ thay thế EHT E4 E2 XC XH XF XK E1 XC XH XF XHT XD E3 XB XF XB XF 4.4.1. Tính dòng ngắn mạch tại N1. Ta có: X1 = XHT + XD = 0.054 + 0.019 = 0.073 X2 = X3 = XC = 0.046 X4 = X5 = XH = 0.082 X6 = XK = 0.139 X7 = X8 = XB = 0.084 X9 = X10 = X11 = X12 = XF = 0.096 Ngắn mạch tại N1 sơ đồ có tính chất đối xứng nên dòng ngắn mạch không đi qua kháng điện. Vậy trong sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1có thể bỏ qua kháng điện. Ta có: (X7 + X11) // (X8 + X12 ) X13 = = 0.09 EHT E4 X8 X12 E2 X3 X5 X10 X6 N1 E1 X2 X4 X9 X1 E3 X7 X11 X14 = X2 // X3 = = 0.023 X15 = X4 // X5 = = 0.041 E12 EHT X1 X14 E34 X13 X15 X16 N1 X16 = X9 // X10 = = 0.048 Sơ đồ rút gọn Ghép các nguồn E12 và E34 ta có: X17 = X15 + X16 = 0.041+ 0.048 = 0.089 X18 = X17 // X13 = = 0.045 X19 = X18 + X14 = 0.045 + 0.023 = 0.068 E1234 EHT N1 Sơ đồ rút gọn cuối cùng: Ta tính điểm ngắn mạch tại các thời điểm t = 0; 0.1; 0.2; 0.5; 1; Ơ - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X1* = 0.073* = 1.825 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 0.55 ; K0.1 = 0.52; K0.2 = 0.51; K0.5 = 0.51; K1 = 0.54; KƠ = 0.59 Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống I”HT(t) = Kt - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM = X19* = 0.068* = 0.354 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 2.8 ; K0.1 = 2.48; K0.2 = 2.2; K0.5 = 2; K1 = 2; KƠ = 2.15 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(t) = Kt* Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là: I”N1(t) = I”HT(t) + I”NM(t)) Ta có kết quả tính toán trong bảng sau : t 0 0.1 0.2 0.5 1 Ơ I”HT(t) 3.608 3.412 3.346 3.346 3.543 3.871 I”NM(t) 3.821 3.384 3.002 2.729 2.729 2.934 I”N1(t) 7.429 6.796 6.348 6.075 6.272 6.805 Dòng điện xung kích tại điểm N1 là: ixk = kxk ** I”N1(0) Với kxk: hệ số xung kích, lấy kxk = 1.8 ixk = *1.8*7.429 = 18.911 (kA) E12 X1 EHT X17 X14 E34 X13 N2 4.4.2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của điểm N1 ta có sơ đồ rút gọn cho điểm N2- Ta có: X20 = X1 + X14 = 0.073 + 0.023 = 0.096 E1234 EHT N2 Ghép các nguồn E12 và E34 ta có: Ta có sơ đồ rút gọn - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X20 = 0.096* = 2.4 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 0.42 ; K0.1 = 0.4; K0.2 = 0.39; K0.5 = 0.39; K1 = 0.42; KƠ = 0.44 Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống I”HT(t) = Kt - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM = X18* = 0.045* = 0.234 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 4.3 ; K0.1 = 3.6; K0.2 = 3; K0.5 = 2.7; K1 = 2.45; KƠ = 2.45 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(t) = Kt* Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2 là: I”N2(t) = I”HT(t) + I”NM(t)) Ta có kết quả tính toán trong bảng sau : t 0 0.1 0.2 0.5 1 Ơ I”HT(t) 5.511 5.249 5.117 5.117 5.511 5.774 I”NM(t) 11.736 9.825 8.188 7.369 6.687 6.687 I”N2(t) 17.247 15.074 13.305 12.487 12.198 12.460 Dòng điện xung kích tại điểm N2 là: ixk = kxk ** I”N2(0) = *1.8*17.247 = 43.904 (kA) EHT E4 X8 X12 E2 X3 X5 X10 X6 N3 E1 X9 X1 E3 X7 X11 4.4.3. Tính điểm ngắn mạch tại N3 E34 X13 E2 E1 EHT X5 X10 X9 N3 X6 X’13 Ta có sơ đồ rút gọn E34 X13 EHT X5 X’10 X’13 E12 X’9 N3 X’6 X’13 = X1 + X3 = 0.073 + 0.046 = 0.119 Ghép E1 và E2 và biến đổi D thành Y ta có sơ đồ D1 = X6 + X9 + X10 = 0.139 + 0.096 + 0.096 = 0.331 X’6 = = 0.04 X’9 = = 0.028 X’10 = = 0.04 X’’5 N3 X’6 EHT X’13 E1234 X’’9 X’’13 Thay X5 và X’10 bằng X’5, ghép E12 và E34 và thay thế D thành Y ta có sơ đồ thay thế X’5 = X5 + X’10 = 0.082 + 0.04 = 0.122 D2 = X’5 + X’9 + X13 = 0.122 + 0.028 + 0.09 = 0.24 X’’5 = = 0.014 X’’9 = = 0.011 X’’13 = = 0.046 Thay X’6 và X’’5 bằng X21, X12 và X’’13 bằng X22 sau đó biến đổi Y (X21, X22, X’’9) thành D thiếu (X23, X24) ta có sơ đồ E1234 EHT N3 X21 = X’6 + X’’5 = 0.04 + 0.014 = 0.054 X22 = X’13 + X’’13 = 0.119 + 0.046 = 0.165 X23 = X21 + X22 + = 0.054 + 0.165 + = 1.029 X24 = X21 + X’’9 + = 0.054 + 0.011 + = 0.069 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X23* = 1.029* = 25.725 Vì XttHT = 25.725 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính như sau: I”HT(0) = I”HT(t) = I”HT(Ơ) = = = 4.066 (kA) - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM = X24* = 0.069* = 0.359 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 2.8; K0.1 = 2.38; K0.2 = 2.2; K0.5 = 2; K1 = 2; KƠ = 2.15 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(t) = Kt* Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N3(t) = I”HT(t) + I”NM(t)) Ta có kết quả tính toán trong bảng sau : t 0 0.1 0.2 0.5 1 Ơ I”HT(t) 4.066 4.066 4.066 4.066 4.066 4.066 I”NM(t) 60.915 51.777 47.862 43.510 43.510 46.774 I”N3(t) 64.981 55.843 51.928 47.576 47.576 50.840 Dòng điện xung kích tại điểm N3 là: ixk = kxk ** I”N3(0) Với kxk: hệ số xung kích, lấy kxk = 1.91 ixk = *1.91*64.981 = 175.523 (kA) E34 X13 E2 EHT X5 X10 N4 X6 X’13 4.4.4. Xác định điểm ngắn mạch N4 X26 N3 X6 EHT X’13 E234 X27 X25 Ghép E2 và E34 và thay thế D thành Y ta có sơ đồ thay thế D3 = X5 + X10 + X13 = 0.082 + 0.096 + 0.09 = 0.268 X25 = = 0.028 X26 = = 0.029 X27 = = 0.032 Thay X6 và X26 bằng X’26, X25 và X’13 bằng X’25 sau đó biến đổi Y (X’26, X’25, X27) thành D thiếu (X28, X29) ta có sơ đồ E234 EHT N4 X’26 = X6 + X26 = 0.139 + 0.029 = 0.168 X’25 = X25 + X’13 = 0.028 + 0.119 = 0.147 X28 = X’25 + X’26 + = 0.147+ 0.168+ = 1.087 X29 = X27 + X’26 + = 0.032 + 0.168 + = 0.237 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X28* = 1.087* = 27.175 Vì XttHT = 27.175 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính như sau: I”HT(0) = I”HT(t) = I”HT(Ơ) = = = 3.849 (kA) - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM = X29* = 0.237* = 0.924 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 1.08; K0.1 = 0.98; K0.2 = 0.98; K0.5 = 0.96; K1 = 0.96; KƠ = 1.45 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(t) = Kt* Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4 là: I”N4(t) = I”HT(t) + I”NM(t)) Ta có kết quả tính toán trong bảng sau : t 0 0.1 0.2 0.5 1 Ơ I”HT(t) 3.849 3.849 3.849 3.849 3.849 3.849 I”NM(t) 17.622 15.990 15.990 15.664 15.664 23.659 I”N4(t) 21.471 19.839 19.839 19.513 19.513 27.508 Dòng điện xung kích tại điểm N4 là: ixk = kxk ** I”N4(Ơ) Với kxk: hệ số xung kích, lấy kxk = 1.91 ixk = *1.91*27.508= 74.303 (kA) 4.4.5. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 Vì nguồn cung cấp chỉ có máy phát F1 nên ta có sơ đồ thay thế: E1 N5 - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM = X9* = 0.096 * = 0.125 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 8; K0.1 = 5.6; K0.2 = 4.7; K0.5 = 3.65; K1 = 3.1; KƠ = 2.75 Dòng ngắn mạch tại N5 I”N5(t) = Kt* Ta có kết quả tính toán trong bảng sau : t 0 0.1 0.2 0.5 1 Ơ I”N5(t) 43.510 30.457 25.562 19.852 16.860 14.957 Dòng điện xung kích tại điểm N5 là: ixk = kxk I”N5(0) = *1.91*43.51 = 117.527 (kA) Với kxk: hệ số xung kích, lấy kxk = 1.91 4.4.6. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5’ áp dụng các kết quả tính toán và biến đổi trên ta có EHT E2 X3 X5 X10 X6 N5’ X2 X4 X1 E34 X13 Thay X2// X3 bằng X32, X32 và X1 bằng X’32, biến đổi D (X4, X5, X6) thành Y (X45, X56, X64) ta có sơ đồ như sau : EHT E2 X45 X56 X10 X64 N5’ X’32 E34 X13 X’32 = X1 + = 0.073 + = 0.096 D4 = X4 + X5 + X6 = 0.082 + 0.082 + 0.139 = 0.303 X45 = = 0.022 X56 = = 0.038 X64 = = 0.038 X’64 N’5 X64 EHT X’32 E234 X’’56 X’45 Ghép E2 và E34, thay X56 và X10 bằng X’56 sau đó biến đổi D (X13, X45, X'56) thành Y (X’45, X’64, X’’56) ta có sơ đồ như sau : X’56 = X56 + X10 = 0.038 + 0.096 = 0.134 D5 = X45 + X’56 + X13 = 0.022 + 0.134 + 0.09 = 0.246 X’45 = = 0.008 X’’56 = = 0.049 X’64 = = 0.012 Thay X64 và X’64 bằng X’’64, X’32 và X’45 bằng X’’45 sau đó biến đổi Y (X’’64, X’’45, X’’56) thành D thiếu (X30, X31) ta có sơ đồ X’’64 = X64 + X’64 = 0.038 + 0.012 = 0.05 X’’45 = X’45 + X’32 = 0.008 + 0.096 = 0.104 X30 = X’’45 + X’’64 + = 0.104+ 0.05+ = 0.26 E234 EHT N’5 X31 = X’’56 + X’’64 + = 0.049 + 0.05 + = 0.123 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X30* = 0.26* = 6.5 Vì XttHT = 6.5 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính như sau: I”HT(0) = I”HT(t) = I”HT(Ơ) = = = 16.091 (kA) - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM = X31* = 0.123* = 0.48 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 2.05; K0.1 = 1.75; K0.2 = 1.7; K0.5 = 1.6; K1 = 1.6; KƠ = 1.85 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(t) = Kt* Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N5’ là: I”N5’(t) = I”HT(t) + I”NM(t)) Ta có kết quả tính toán trong bảng sau : t 0 0.1 0.2 0.5 1 Ơ I”HT(t) 16.091 16.091 16.091 16.091 16.091 16.091 I”NM(t) 33.449 28.554 27.738 26.106 26.106 30.185 I”N5’(t) 49.540 32.403 31.587 29.955 29.955 34.034 Dòng điện xung kích tại điểm N5’ là: ixk = kxk ** I”N5’(0) = *1.91*49.54 = 133.815 (kA) 4.4.7. Tính toán điểm ngắn mạch N6 I’’N6(t) = N’’N5(t) + N’’N5’(t) Ta có kết quả tính toán trong bảng sau : t 0 0.1 0.2 0.5 1 Ơ I”N6(t) 93.050 62.860 57.149 49.807 46.815 48.991 Dòng ngắn mạch xung kích tại N6 i x k = x kx k x I’’N6(0) = *1.91*93.050 = 251.342 (kA) EHT E4 X8 X12 E2 X3 X5 X10 X6 N7 E1 X2 X4 X9 X1 E3 X7 X11 4.4.8. Tính toán điểm ngắn mạch N7 EHT X1 E4 X8 X12 E2 X14 X15 X16 N7 E3 X7 X11 Ngắn mạch tại N7 dòng ngắn mạch không đi qua kháng, áp dụng kết quả đã tính ở các phương án trên ta có sơ đồ thay thế sau Thay X1 và X14 bằng X33, X15 và X16 bằng X34, X7 và X11 bằng X35 ta có sơ đồ sau: EHT X33 X8 E12 X34 E3 X35 E4 X12 N7 EHT X33 E123 X36 X8 E4 X12 N7 X33 = X1 + X14 = 0.073 + 0.023 = 0.096 X34 = X15 + X16 = 0.041 + 0.048 = 0.089 X35 =X7 + X11 = 0.084 + 0.096 = 0.18 Ghép E12 và E3 ta có sơ đồ : X36 = X34// X35 X36 = = 0.06 EHT X37 E123 X38 E4 X12 N7 Biến đổi Y (X33, X36, X8) thành D thiếu (X37, X38) ta có sơ đồ X37 = X33 + X8 + = 0.096+ 0.084+ = 0.314 X38 = X33 + X8 + = 0.06 + 0.084 + = 0.197 EHT X37 0.314 E1234 X39 0.065 N7 Ghép E123 và E4 ta có sơ đồ sau : X39 = X38// X12 X39 = = 0.065 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống XttHT = X37* = 0.314* = 7.85 Vì XttHT = 7.85 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính như sau: I”HT(0) = I”HT(t) = I”HT(Ơ) = = = 13.324 (kA) - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy XttNM = X39* = 0.065* = 0.338 Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 3; K0.1 = 2.5; K0.2 = 2.3; K0.5 = 2.12; K1 = 2; KƠ = 2.2 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy I”NM(t) = Kt* Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N7 là: I”N7(t) = I”HT(t) + I”NM(t)) Ta có kết quả tính toán trong bảng sau : t 0 0.1 0.2 0.5 1 Ơ I”HT(t) 13.324 13.324 13.324 13.324 13.324 13.324 I”NM(t) 65.266 54.388 50.037 46.121 43.510 47.862 I”N7(t) 78.590 67.712 63.361 59.445 56.834 61.186 Dòng điện xung kích tại điểm N7 là: ixk = kxk ** I”N7(0) = *1.91*78.59 = 212.283 (kA) Ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch của phương án : I”(0) (kA) I”(0.1) (kA) I”(0.2) (kA) I”(0.5) (kA) I”(1) (kA) I”(Ơ) (kA) ixk (kA) N1 7.429 6.796 6.348 6.075 6.272 6.805 18.911 N2 17.247 15.074 13.305 12.487 12.198 12.460 43.904 N3 64.981 55.843 51.928 47.576 47.576 50.840 175.523 N4 21.471 19.839 19.839 19.513 19.513 27.508 74.303 N5 43.510 30.457 25.562 19.852 16.860 14.957 117.527 N5’ 49.540 32.403 31.587 29.955 29.955 34.034 133.815 N6 93.050 62.860 57.149 49.807 46.815 48.991 251.342 N7 78.590 67.712 63.361 59.445 56.834 61.186 212.283 Chương 5 Chọn khí cụ điện và dây dẫn 5.1. Chọn máy cắt và dao cách ly 5.1.1. Chọn máy cắt Máy cắt được chọn theo điều kiện sau : UđmMC ³ Uđmlưới IđmMC ³ Icbmax Icắt ³ I’’ Ilđđ ³ Ixk Inh2*tnh ³ BN (chỉ kiểm tra với máy cắt có 1000 A ³ Iđm ) Trong đó : BN là xung lượng nhiệt (đặc trưng cho nhiệt lượng toả ra trong quá trình ngắn mạch) Inh là dòng điện ổn định nhiệt tnh là thời gian ổn định nhiệt Ilđđ là dòng điện ổn định lực điện động định mức Với máy cắt đã chọn ở phần trên, ta kiểm tra các điều kiện trên (không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt vì I ³1000 A) ta có bảng kết quả sau : Mạch Thông số tính toán Thông số máy Uđm (KV) Icbmax (KA) I’’ (KA) Ixk (KA) Uđm (KV) Iđm (KA) Icắt (KA) Ilđđ (KA) 220 220 0.269 7.429 18.911 245 4 40 100 110 110 0.765 17.247 41.904 145 4 40 100 13.8 13.8 7.321 93.05 251.342 15 12.5 80 225 Vậy máy cắt cấp hạ áp đã chọn không thoả mãn. Ta chọn lại cấp hạ áp máy cắt loại MГ- 20 -9000/1800 với thông số như sau : Thông số máy Uđm (KV) Iđm (KA) Icắt (KA) Ilđđ (KA) 245 9.5 100 300 5.1.2. Chọn cách ly Cách ly được chọn theo điều kiện sau : UđmMC ³ Uđmlưới IđmMC ³ Icbmax Ilđđ ³ Ixk Inh2*tnh ³ BN Mạch Thông số tính toán Thông số dao cách ly Uđm (KV) Icbmax (KA) Ixk (KA) Loại Uđm (KV) Iđm (KA) Ilđđ (KA) 220 220 0.269 18.422 PЛHд-220/600 220 0.6 60 110 110 0.765 41.33 PЛHд-110P/1000 110 1 80 13.8 13.8 7.321 170.951 PBP-20/8000 20 8 300 Do dao cách ly ở cấp điện áp trung và hạ ta chọn có I ³ 1000 A nên ta không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. Ta chỉ kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt ở cấp cao. Ta có : BN = BNCK + BNKCK Với BNCK là xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần chu kỳ, BNKCK là xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần không chu kỳ. a, Tính BNCK Do máy phát có S > 100 MW nên ta dùng phương pháp giải tích đồ thị để tính. Tính giá trị trung bình bình phương của dòng điện ngắn mạch : kA kA kA kA 50.688*0.1 + 43.241*0.1 + 38.601*0.3 + 38.122*0.5 BNCK = 40.034 (kA2s) b, Tính BNKCK BNKCK = I02*Ta*(1 – e-2t/Ta) Khi t ³ 0.1 s thì BNKCK = I02*Ta Với U ³ 1000 V thì Ta = 0.05 s Vậy ta có BNKCK = 7.4292*0.05 = 2.756 (kA2s) BN = 40.034 + 2.756 = 42.79 (kA2s) Dao cách ly đã chọn có Inh = 12 kA, tnh = 10 s. Thay vào điều kiện ổn định nhiệt ta có 122*10 = 1440 > 42.79 thoả mãn. Vậy dao cách ly đã chọn thoả mãn. 5.2. Chọn thanh dẫn cứng Thanh dẫn cứng dùng nối từ đầu cực máy phát điện đến cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu, thanh góp điện áp phát và máy biến áp hai cuộn dây; tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài. 5.2.1.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 = 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 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 5-3: Bảng 5-3 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 175 80 12 12 2440 122 25 250 1070 114 2190 8550 h y y y0 x x b h c Hình 5-1 y y y0 5.2.2.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. 5.2.3.Kiểm tra ổn định động. ở điện áp 13.8 kV lấy khoảng cách giữa các pha là a = 50 cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ là l = 180 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*10-8**ixk2 * khd (KG) ( khd = 1 ) = 1.76*10-8**(170.951*103)2 = 1851.648 (KG) Mô men uốn tác dụng lên chiều dài nhịp : M1 = = = 33329.664 (KG.cm) Và ứng suất do lực động điện giữa các pha là : s1 = = = 133.319 (KG/cm2) với Wyoyo = 250 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* *170.9512 = 4.258 (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 Ê scpCu - s1 l2 Ê 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 = = 298.739 (cm ) Giá trị này lớn hơn khoảng cách của khoảng vượt l = 180cm. 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 = 2190 cm4 S : Tiết diện thanh dẫn S = 2*24.4 = 48.8 cm2 g : Khối lượng riêng của vật liệu gCu = 8.93 g/cm3 Suy ra: fr = = 258.34 Hz Với tấn số tính được nằm ngoài khoảng cộng hưởng (45 - 55) Hz và (90 - 110) Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn cũng thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động. 5.2.3.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 = 13.8 (kV) Điều kiện ổn định động. Ta chọn sứ OF-20- 4250KBY3 có: Uđm = 20kV ; Fcp = 4250KG ; HS = 305 mm Kiểm tra ổ