So sánh kinh tế - Kỹ thuật các phương án, lựa chọn phương án tối ưu

ớa cao của mỏy biến ỏp liờn lạc: - Chế độ thường: SCmax = 24.375 MVA - Chế độ sự cố hỏng mỏy biến ỏp bộ: SCcb = 16.275 MVA - Chế độ sự cố hỏng 1 mỏy biến ỏp tự ngẫu: SCcb = 63.25 MVA Icb2 = = = 0.166 kA Vậy dũng cưỡng bức phớa cao ỏp là Icb220 = max{Icb1, Icb2} = max{0.357, 0.166} = 0.357 kA. Các mạch cấp điện áp 110 kV Đường dõy phụ tải trung ỏp: Gồm 1 dõy kộp và 4 dõy đơn, trong tớnh toỏn coi tương đương 6 dõy đơn. PUTmax = 85 MW ; cosj = 0.8 ; SUTmax= 106.25 MVA Ibt = = = 0.093 kA Icb3 = 2Ibt = 20.093 = 0.186 kA Bộ mỏy phỏt điện - mỏy biến ỏp hai dõy quấn: Icb5 = = 0.344 kA Phớa trung ỏp cỏc mỏy biến ỏp liờn lạc TN1 và TN2: - Chế độ thường: SCTmax = 19.00625 MVA - Chế độ sự cố hỏng mỏy biến ỏp bộ: STcb = 53.125 MVA. - Chế độ sự cố hỏng một mỏy biến ỏp liờn lạc: STcb = 48.75 MVA Icb4 = = = 0.279 kA Vậy dũng cưỡng bức ở cấp điện ỏp trung ỏp lấy là Icb110 = max{Icb3, Icb4, Icb5} = max{0.186, 0.279, 0.344}= 0.344 kA. Cỏc mạch cấp điện ỏp 10 kV Mạch hạ ỏp mỏy biến ỏp liờn lạc: Icb7 = KqtSC.a = 1.4 0.5 = 8.798 kA Mạch mỏy phỏt: Icb6 = 1.05 = 1.05 = 3.61 (kA) Mạch qua cỏc khỏng phõn đoạn: Dũng cưỡng bức qua khỏng phõn đoạn Icb8 được xột theo 2 trường hợp Trường hợp 1: Khi sự cố hỏng 1 mỏy biến ỏp liờn lạc (TN1 hoặc TN2) Cụng suất truyền tải qua mỏy biến ỏp tự ngẫu: SquaTN = KqtSC.a. STNđm = 1.40.5160 = 112 MVA Cụng suất qua khỏng: SquaK = SquaTN + Std +-SFđm= = 112+ 20+- 62.5= 61.875 MVA Trường hợp 2: Khi sự cố một mỏy phỏt (MF1 hoặc MF3) Cụng suất truyền tải qua mỏy biến ỏp tự ngẫu: SquaTN = (2SFđm -Std - SUF )= (262.5- 20-22)= 46.5 MVA Cụng suất qua khỏng: SquaK = SquaTN-= 46.5-= 39.125 MVA Vậy dũng cưỡng bức qua khỏng được xột khi sự cố mỏy biến ỏpTN1 (hoặc TN2) Icb8 = = 3.57 kA Chọn khỏng điện phõn đoạn Chọn khỏng điện phõn đoạn theo điều kiện sau: UKđm ³ Umạng = 10 kV. IKđm ³ IcbK = 3.57 kA. Tra sổ tay “Lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV” (Ngụ Hồng Quang, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2002), bảng7.7, trang 368, chọn khỏng điện bờ tụng cú cuộn dõy bằng nhụm loại PБA -10-4000-10. Cỏc thụng số kỹ thuật của khỏng điện này: Uđm =10 kV. IKđm = 4 kA. XK% = 10% Từ cỏc tớnh toỏn cụ thể ở trờn, lập bảng tớnh dũng điện cưỡng bức cho cỏc phương ỏn. Bảng 2.8. Dũng điện cưỡng bức đi qua cỏc mạch điện của phương ỏn 2. Dũng cưỡng bức , kA , kA , kA , kA , kA Phương ỏn 1 0.353 0.344 4.81 3.61 2.32 Phương ỏn 2 0.357 0.344 8.798 3.61 3.57 : dũng cưỡng bức cấp điện ỏp cao (220 kV) : dũng cưỡng bức cấp điện ỏp trung (110 kV) : dũng cưỡng bức qua phớa hạ ỏp mỏy biến ỏp liờn lạc(10.5 kV). : dũng cưỡng bức qua mỏy phỏt (10.5 kV). : dũng cưỡng bức qua khỏng (10.5 kV). CHƯƠNG III TÍNH DềNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Mục đớch của việc tớnh toỏn ngắn mạch là để chọn cỏc khớ cụ điện của nhà mỏy đảm bảo cỏc tiờu chuẩn ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Dũng điện ngắn mạch dựng để tớnh toỏn, lựa chọn cỏc khớ cụ điện và dõy dẫn là dũng ngắn mạch ba pha. 3.1. CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN Để thuận tiện cho việc tớnh toỏn ta dựng phương phỏp gần đỳng với đơn vị tương đối cơ bản. Chọn cỏc đại lượng cơ bản: Scb = 100 MVA Ucb = Utb cỏc cấp điện ỏp. Cụ thể: đối với cấp điện ỏp mỏy phỏt (10 kV) là Ucb = U= 10.5 kV đối với cấp điện ỏp trung (110 kV) là Ucb = U = 115 kV đối với cấp điện ỏp cao (220 kV) là Ucb = U = 230 kV Dũng điện cơ bản ở cấp điện ỏp 10 kV I = = 5.499 kA Dũng điện cơ bản cấp điện ỏp 110 kV I = = 0.502 kA Dũng điện cơ bản cấp điện ỏp 220 kV I = = 0.251 kA 3.2. TÍNH CÁC DềNG NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN 1 3.2.1. Chọn cỏc điểm tớnh toỏn ngắn mạch Như đó đề cập ở trờn, việc tớnh toỏn cỏc dũng ngắn mạch là để lựa chọn cỏc khớ cụ điện, dõy dẫn...Vỡ vậy trong sơ đồ nối điện của nhà mỏy cần phải lựa chọn cỏc điểm cụ thể để tớnh dũng ngắn mạch phục vụ cho lựa chọn cỏc thiết bị điện mà dũng ngắn mạch đi qua.Trong sơ đồ này phải chọn 7 điểm để tớnh ngắn mạch. Điểm N1: Chọn khớ cụ điện cho mạch 220 kV. Nguồn cung cấp là nhà mỏy điện và hệ thống. Điểm N2: Chọn khớ cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp là nhà mỏy điện và hệ thống. Điểm N3: Chọn mỏy cắt điện cho mạch hạ ỏp mỏy biến ỏp tự ngẫu. Nguồn cung cấp là nhà mỏy và hệ thống khi mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1 nghỉ. Điểm N4: Chọn mỏy cắt điện cho mạch mỏy phỏt. Nguồn cung cấp là mỏy phỏt điện F1. Điểm N4’: Chọn mỏy cắt điện cho mạch mỏy phỏt, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà mỏy và hệ thống trừ mỏy phỏt MF1. Điểm N5: Chọn khớ cụ điện cho mạch phõn đoạn điện ỏp 10 kV. Nguồn cung cấp là nhà mỏy điện và hệ thống điện khi mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1 và mỏy phỏt MF1 nghỉ. Điểm N6: Chọn khớ cụ điện cho mạch tự dựng IN6 = IN4 + IN4’ 3.2.2. Tớnh điện khỏng cỏc phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản Điện khỏng của hệ thống là: XHT = XHTđm = 0.0283 Điện khỏng của đường dõy kộp nối với hệ thống: Đường dõy nối nhà mỏy với hệ thống là đường dõy quan trọng nhất, điện khỏng của dõy dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km. XD = x0.L = *0.486 = 0.0325 Điện khỏng của mỗi mỏy phỏt điện: XF = X’’d = 0.1336 = 0.2138 Điện khỏng của khỏng điện: XK = = 0.1833 Điện khỏng của mỏy biến ỏp hai dõy quấn: XB = = 0.1313 Điện khỏng của mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1, TN2 Điện khỏng cuộn cao: XC = (UN(C-T) + UN(C-H) – UN(T-H) ) = (11 + 32 - 20) = 0.092 Điện khỏng cuộn hạ: XH = (UN(C-H) + UN(T-H) - UN(C-T) ) = (20 + 32 - 11) = 0.164 Điện khỏng cuộn trung: XT = (UN(C-T) + UN(T-H) - UN(C-H) ) = (11 + 20 - 32) = - 0.004 < 0 Vỡ XT = - 0,004 < 0 và cú giỏ trị tuyệt đối khụng đỏng kể so với XC và XH ị để đơn giản trong tớnh toỏn cú thể bỏ qua điện khỏng cuộn trung. 3.2.3. Lập sơ đồ thay thế tớnh ngắn mạch Sơ đồ thay thế tổng quỏt để tớnh ngắn mạch như hỡnh dưới đõy. X1 = XHT + XD = 0.0283+0.0325 = 0.0608 X2 = X3 = XC = 0.092 X4 = X5 = XH = 0.164 X6 = XK = 0.1833 X7 = X8 = XB = 0.1313 X9 = X10 = X11 = X12 = XF = 0.2138 X13 = (X7 + X11) // (X8 + X12 ) = = 0.1726 Sơ đồ rỳt gọn. Tớnh dũng ngắn mạch tại N1. Ngắn mạch tại N1 , sơ đồ cú tớnh chất đối xứng nờn dũng ngắn mạch khụng đi qua khỏng điện. Vậy trong sơ đồ thay thế tớnh ngắn mạch tại N1 cú thể bỏ qua khỏng điện. X14 = X2 // X3 = = 0.046 X15 = X4 // X5 = = 0.082 X16 = X9 // X10 = = 0.1069 Sơ đồ rỳt gọn Ghộp cỏc nguồn E1,2 và E3,4: X17 = X15 + X16 = 0.082 + 0.1069 = 0.1889 X18 = X17 // X13 = = 0.0902 X19 = X18 + X14 = 0.0902 + 0.046 = 0.1362 Sơ đồ rỳt gọn cuối cựng: - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống quy đổi về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X1 = 0.0608 = 1.4603 Tra đường cong tớnh toỏn được : K(0) = 0.685 ; K (Ơ) = 0.75 Dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống: I”HT(0) = K(0) = 0.685 = 4.127 kA I”HT(Ơ) = K (Ơ) = 0.75 = 4.518 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy quy đổi về hệ tương đối định mức: XttNM.đm= X19 = 0.1362 = 0.3405 Tra đường cong tớnh toỏn được: K(0) = 2.95 ; K (Ơ) = 2.15 Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy I”NM(0) = K(0) = 2.95 = 1.851 kA I”NM(Ơ) = K(Ơ ) = 2.15 = 1.349 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.127 + 1.851= 5.978 kA I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4.518 + 1.349 = 5.868 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N1 là: ixk = KxkI”N1(0) Trong đú: Kxk : hệ số xung kớch, lấy Kxk= 1.8 ixk= 1.85.978 = 15.218 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại điểm N2 Theo kết quả tớnh toỏn và biến đổi sơ đồ của điểm ngắn mạch N1 ta cú sơ đồ rỳt gọn cho điểm ngắn mạch N2 X20 = X1 + X14 = 0.0608 + 0.046 = 0.1068 Ghộp cỏc nguồn E1,2 và E3,4 : X21 = X13 // X17 = = 0.0902 Sơ đồ rỳt gọn cuối cựng: - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống quy về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X20 = 0.1608 = 3.8592 Do XttHT.đm = 3.8592 > 3 nờn điểm ngắn mạch được coi là xa nguồn và dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống được tớnh theo cụng thức: I”HT(0) = I”HT(Ơ) = = = 3.122 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy XttNM.đm= X21 = 0.0902 = 0.2255 Tra đường cong tớnh toỏn ta được: K0 = 4.6; KƠ = 2.45 -Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy I”NM(0) = K(0) = 4.6 = 5.774 kA I”NM(Ơ) = K(Ơ ) = 2.45 = 3.075 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N2 là: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.122 + 5.774 = 8.896 kA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 3.122 + 3.075 = 6.197 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N2 là: ixk = Kxk I”N2(0) = 1.88.896 = 22.645 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại điểm N3 Nguồn cung cấp là nhà mỏy và hệ thống khi mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1 nghỉ. Sơ đồ thay thế X22 = X1 + X3 = 0.0608+ 0.092= 0.1528 Sơ đồ sau khi đó biến đổi: Biến đổi Y( X22, X5, X13) sang D thiếu (X23, X24) X23 = X22 + X5 + = 0.1528 + 0.164 + = 0.4621 X24 = X5 + X13 + = 0.164 + 0.1726 + = 0.5217 Sơ đồ rỳt gọn: Ghộp E2 vào E3,4: X25 = X10 // X24 = = = 0.1517 Biến đổi Y( X25, X23, X6) sang D thiếu (X26, X27): X26 = X6 + X23 + = 0.1833 + 0.4621 + = 1.204 X27 = X6 + X25 + = 0.1833 + 1.204 + = 0.3951 Ghộp E1 vào E2,3,4 X28 = X9 // X27 = = = 0.1387 Ta cú sơ đồ rỳt gọn sau cựng: - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống XttHT.đm = X26 = 1.204* = 28.896 Do XttHT.đm = 28.896 > 3 nờn được coi là ngắn mạch xa nguồn và dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống được tớnh theo cụng thức: I”HT(0) = I”HT(Ơ) = = = 4.567 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy XttNM.đm= X28 = 0.1387 = 0.3468 Tra đường cong tớnh toỏn được: K(0)= 2.85 ;K(Ơ )= 2.17 Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy I”NM(0) = K(0) = 2.85 = 39.177 kA I”NM(Ơ) = = K(Ơ ) = 2.17 = 29.83 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.567+ 39.177 = 43.744 kA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4.567+ 29.83 = 34.397 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N3 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*43.744 = 111.355 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại N4 Vỡ nguồn cung cấp chỉ cú mỏy phỏt F1 nờn sơ đồ thay thế: - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy XttNM.đm= X9 = 0.2138 = 0.1336 Tra đường cong tớnh toỏn được: K(0) = 7.5 ; K(Ơ) = 2.7 Dũng ngắn mạch tại N4 I”NM(0) = K(0) = 7.5 = 25.775 kA I”NM(Ơ) = = K(Ơ ) = 2.7 = 9.279 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N4 là: ixk = KxkI”N4(0) =*1.8*25.775 =65.612 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại điểm N4’ Từ sơ đồ trờn, rỳt gọn X29 = X1 + X2 // X3 = X1 + = 0.0608 + = 0.1068 Biến đổi D(X4, X5, X6) thành sao Y (X30, X31, X32) X30 = = 0.0526 X31 = = 0.0588 X32 = = 0.0588 Sơ đồ rỳt gọn X33 = X32 + X10 = 0.0588+ 0.2138 = 0.2726 Biến đổi sao Y (X29, X30, X13) thành D thiếu (X34, X35) X34 = X29 + X30 + = 0.1068 + 0.0526 + = 0.192 X35 = X30 + X13 + = 0.0526 + 0.1726 + = 0.3101 Ghộp E2 vào E3,4: X36 = X33 // X35 = = 0.1451 Sơ đồ cũn lại Biến đổi sao Y (X31, X34, X36) thành D thiếu (X37, X38) X37 = X31 + X34 + = 0.0588 + 0.192 + = 0.3286 X38 = X31 + X36 + = 0.0588 + 0.1451+ = 0.2483 Sơ đồ rỳt gọn cuối cựng: - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống XttHT.đm = X37 = 0.3286* = 7.8864 Do XttHT.đm = 7.8864 > 3 nờn dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống được tớnh theo cụng thức: I”HT(0) = I”HT(Ơ) = = * = 16.733 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy XttNM.đm= X38 = 0.2483 = 0.8208 Tra đường cong tớnh toỏn được: K(0)= 1.21 ; K(Ơ )= 1.32 Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy I”NM(0) = K(0) = 1.21 = 12.475 kA I”NM(Ơ) = = K(Ơ ) = 1.32 = 13.609 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N4’ là: I”N4’(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 16.733 + 12.475 = 29.208 kA I”N4’(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 16.733 + 13.609 = 30.342 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N4’ là: ixk = KxkI”N4’(0) =*1.8*29.208 = 74.352 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại điểm N5 Nguồn cung cấp là nhà mỏy điện và hệ thống điện khi mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1 và mỏy phỏt MF1 nghỉ. Dựa vào kết quả tớnh toỏn và biến đổi sơ đồ tớnh cho điểm ngắn mạch N3 bỏ đi mỏy phỏt MF1, được sơ đồ: - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống XttHT.đm = X26 = 1.204* = 28.896 Do XttHT.đm = 28.896 > 3 nờn dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống được tớnh theo cụng thức: I”HT(0) = I”HT(Ơ) = = * = 4.567 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy XttNM.đm= X27 = 0.3951 = 0.9878 Tra đường cong tớnh toỏn được: K(0)= 1 ;K(Ơ )= 1.15 Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy I”NM(0) = K(0) = 1 = 10.31 kA I”NM(Ơ) = = K(Ơ ) = 1.15 = 11.856 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N5 là: I”N5(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.567 + 10.31 = 14.877 kA I”N5(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4.567 + 11.856 = 16.423 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N5 là: ixk = KxkI”N5(0) =*1.8*14.877 = 37.87 kA Tớnh toỏn điểm ngắn mạch N6 I’’N6(0) = I’’N4(0) + I’’N4’(0) = 25.775 + 29.208 = 54.983 kA I’’N6(Ơ) = I’’N4(Ơ) + I’’N4’(Ơ) = 9.279 + 30.342 = 39.621 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N6 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*54.983 = 139.964 kA Kết quả tớnh toỏn ngắn mạch của phương ỏn 1 được tổng hợp trong bảng dưới đõy: Bảng 2.6. Tớnh toỏn ngắn mạch cho phương ỏn 1. Cấp điện ỏp, kV Điểm ngắn mạch I”(0), kA I”(Ơ) , kA ixk , kA 220 N1 6.189 5.868 15.754 110 N2 8.896 6.197 22.645 10 N3 43.744 34.397 111.355 N4 25.775 9.279 65.612 N4’ 29.208 30.342 74.352 N5 14.877 16.423 37.87 N6 54.983 39.621 139.964 Qua cỏc số liệu đó tớnh toỏn được trong bảng trờn ta thấy, dũng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đầu cực mỏy phỏt là I”F = max{I”N4; I”N4’ }= I”N4’= 29.208 kA . 3.3. TÍNH CÁC DềNG NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN 2 3.3.1. Chọn cỏc điểm tớnh toỏn ngắn mạch Trong sơ đồ này phải chọn 7 điểm để tớnh ngắn mạch. Điểm N1: Chọn khớ cụ điện cho mạch 220 kV. Nguồn cung cấp là nhà mỏy điện và hệ thống. Điểm N2: Chọn khớ cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp là nhà mỏy điện và hệ thống. Điểm N3: Chọn mỏy cắt điện cho mạch hạ ỏp mỏy biến ỏp tự ngẫu. Nguồn cung cấp là nhà mỏy và hệ thống khi mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1 nghỉ. Điểm N4: Chọn mỏy cắt điện cho mạch mỏy phỏt. Nguồn cung cấp là mỏy phỏt điện F1. Điểm N4’: Chọn mỏy cắt điện cho mạch mỏy phỏt, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà mỏy và hệ thống trừ mỏy phỏt MF1. Điểm N5: Chọn khớ cụ điện cho mạch phõn đoạn điện ỏp 10 kV. Nguồn cung cấp là nhà mỏy điện và hệ thống điện khi mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1 và mỏy phỏt MF1 nghỉ. Điểm N6: Chọn khớ cụ điện cho mạch tự dựng IN6 = IN4 + IN4’ 3.3.2. Tớnh điện khỏng cỏc phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản Điện khỏng của hệ thống: XHT = XHTđm = 0.0283 Điện khỏng của đường dõy kộp nối với hệ thống: Đường dõy nối nhà mỏy với hệ thống là đường dõy quan trọng nhất, điện khỏng của dõy dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km. XD = x0.L = *0.4*86 = 0.0325 Điện khỏng của mỏy phỏt điện: XF = X’’d = 0.1336 = 0.2138 Điện khỏng của khỏng điện: XK = = 0.1375 Điện khỏng của mỏy biến ỏp hai dõy quấn: XB = = 0.1313 Điện khỏng của mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1, TN2 Điện khỏng cuộn cao: XC = (UN(C-T) + UN(C-H) – UN(T-H) ) = (11 + 32 - 20) = 0.0719 Điện khỏng cuộn hạ: XH = (UN(C-H) + UN(T-H) - UN(C-T) ) = (20 + 32 - 11) = 0.1281 Điện khỏng cuộn trung: XT = (UN(C-T) + UN(T-H) - UN(C-H) ) = (11 + 20 - 32) = - 0.003 < 0 Vỡ XT = - 0.003 < 0 và cú giỏ trị tuyệt đối khụng đỏng kể so với XC và XH ị để đơn giản trong tớnh toỏn cú thể bỏ qua điện khỏng cuộn trung. 3.2.3. Lập sơ đồ thay thế tớnh ngắn mạch Sơ đồ thay thế tổng quỏt để tớnh ngắn mạch như hỡnh dưới đõy. X1 = XHT + XD = 0.0283+0.0325 = 0.0608 X2 = X3 = XC = 0.0719 X4 = X5 = XH = 0.1281 X6 = X7 = XK = 0.1375 X8 = XB = 0.1312 X9 = X10 = X11 = X12 = XF = 0.2138 Tớnh dũng ngắn mạch tại N1. Vỡ ngắn mạch tại điểm N1 sơ đồ cú tớnh chất đối xứng nờn dũng ngắn mạch khụng đi qua khỏng điện. Vậy trong sơ đồ thay thế tớnh ngắn mạch tại N1cú thể bỏ qua khỏng điện. X13 = X2 // X3 = = 0.036 X14 = X4 // X5 = = 0.0641 X15 = X6 // X7 = = 0.0688 X16 = X9 // X11 = = 0.1069 X17 = X8 + X12 = 0.1312+ 0.2138 = 0.3451 Sơ đồ rỳt gọn Ghộp cỏc nguồn E1,3 và E2 được: X18 = X15 + X10 = 0.0688 + 0.2138 = 0.2826 X19 = X16 // X18 = = 0.0776 X20 = X14 + X19 = 0.0641 + 0.0776 = 0.1416 Ghộp cỏc nguồn E1,2,3 và E4 ta cú: X21 = X20 // X17 = = 0.1004 X22 = X21 + X13 = 0.1004 + 0.036 = 0.1364 Sơ đồ rỳt gọn cuối cựng: - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống quy đổi về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X1 = 0.0608 = 1.4603 Tra đường cong tớnh toỏn được : K(0) = 0.685 ; K (Ơ) = 0.75 Dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống: I”HT(0) = K(0) = 0.685 = 4.127 kA I”HT(Ơ) = K (Ơ) = 0.75 = 4.518 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy quy đổi về hệ tương đối định mức: XttNM.đm= X19 = 0.1364 = 0.341 Tra đường cong tớnh toỏn ta được: K(0) = 2.9 ; K (Ơ) = 2.17 Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy I”NM(0) = K(0) = 2.9 = 1.82 kA I”NM(Ơ) = K(Ơ ) = 2.17 = 1.362 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.127 + 1.82 = 5.947 kA I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4.518 + 1.362 = 5.88 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N1 là: ixk = KxkI”N1(0) = *1.8*5.947 = 15.138 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại điểm N2 Theo kết quả tớnh toỏn và biến đổi sơ đồ của điểm N1 ta được sơ đồ rỳt gọn cho điểm N2 X23 = X1 + X13 = 0.0608 + 0.036 = 0.0968 Ghộp cỏc nguồn E1,3 và E2: X24 = X15 + X10 = 0.1069+ 0.2138= 0.2826 X25 = X16 // X24 = = 0.0776 X26 = X25 + X14 = 0.0776 + 0.0641 = 0.1416 Ghộp cỏc nguồn E1,2,3 và E4 ta cú: X27 = X17 // X26 = = 0.1004 Sơ đồ rỳt gọn - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống quy về hệ tương đối định mức: XttHT.đm = X23 = 0.0968 = 2.3232 Tra đường cong tớnh toỏn được : K(0) = 0.42 ; K (Ơ) = 0.445 Dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống: I”HT(0) = K(0) = 0.42 = 5.061 kA I”HT(Ơ) = K (Ơ) = 0.445 = 5.362 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy XttNM.đm= X27 = 0.1004 = 0.251 Tra đường cong tớnh toỏn ta được: K0 = 2.97; KƠ = 2.37 -Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy I”NM(0) = K(0) = 2.97 = 3.728 kA I”NM(Ơ) = K(Ơ ) = 2.37 = 2.975 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N2 là: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5.061 + 3.728 = 8.788 kA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 5.362 + 2.975 = 8.336 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N2 là: ixk = Kxk I”N2(0) = *1.8*8.788 = 22.371 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại điểm N3 Biến đổi sơ đồ: X28 = X1 + X3 = 0.0608 + 0.0719 = 0.1327 X29 = X8 + X12 = 0.1313 + 0.2138 = 0.3451 Nhập E2 và E3 rồi biến đổi D ( X10, X7, X11) sang Y (X30, X31, X32 ) ta cú: X30 = = 0.052 X31 = = 0.052 X32 = = 0.0809 Sơ đồ rỳt gọn Biến đổi tiếp: X33 = X5 + X31 = 0.1281 + 0.052 = 0.1801 X34 = X6 + X30 = 0.1375+ 0.052 = 0.1895 Biến đổi Y( X28, X29, X33) thành D thiếu (X35, X36) ta cú: X35 = X28 + X33 + = 0.1327 + 0.1801 + = 0.3822 X36 = X29 + X33 + = 0.3451 + 0.1801 + = 0.9935 Sơ đồ cũn lại: X37 = X32 // X36 = = = 0.0748 Biến đổi Y( X34, X35, X37) thành D thiếu (X38, X39) ta cú: X38 = X34 + X35 + = 0.1895+ 0.3822 + = 1.54 X39 = X34 + X37 + = 0.1895 + 0.0748 + = 0.3014 Ghộp cỏc nguồn E1 và E2,3,4: X40 = X39 // X9 = = = 0.1251 Sơ đồ rỳt gọn cuối cựng - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống XttHT.đm = X38 = 1.54* = 36.26 Do XttHT.đm = 36.26 > 3 nờn dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống được tớnh theo cụng thức: I”HT(0) = I”HT(Ơ) = = =3.639 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy: XttNM.đm= X40 = 0.1251 = 0.3123 Tra đường cong tớnh toỏn được: K(0)= 3.2 ;K(Ơ )= 2.23 Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy: I”NM(0) = K(0) = 3.2 = 3.639 kA I”NM(Ơ) = = K(Ơ ) = 2.23 = 30.655 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.639 + 35.741 = 47.627 kA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 3.639 + 30.655 = 34.293 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N3 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*47.627 = 121.24 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại N4 Với nguồn cung cấp chỉ có máy phát MF1, ta đã có kết quả tính toán như ở phương án 1 Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N4 là: I”N4(0) = 25.775 kA I”N4(Ơ) = 9.279 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N4 là: ixk = 65.612 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại điểm N4’ Áp dụng cỏc kết quả tớnh toỏn và biến đổi trờn, nhập E2 và E3 rồi biến đổi D ( X10, X7, X11) sang Y (X30, X31, X32 ) ta đó cú: X30 = X31 = 0.052 X32 = 0.0809 Biến đổi tiếp: X40’ = X6 + X30 = 0.1375+ 0.052 = 0.1895 X41 = X5 + X31 = 0.1281 + 0.052 = 0.1801 X42 = X1 + X2 // X3 = X1 + = 0.0608 + = 0.0968 Vậy sơ đồ cũn lại: Biến đổi D(X4, X40’, X41) thành Y(X43, X44, X45) X43 = = 0.0488 X44 = = 0.0464 X45==0.0686 X46 = X45 + X32 = 0.0686 + 0.0809 = 0.1495 Sơ đồ rỳt gọn: Biến đổi sao Y(X42, X17, X44) thành D thiếu (X47, X48) X47 = X42 + X44 + = 0.0968 + 0.0464 + = 0.1562 X48 = X44 + X17 + = 0.0464 + 0.3451+ = 0.5567 X49 = X46 // X48 = = 0.1178 Sơ đồ cũn lại: Biến đổi Y(X43, X47, X49) thành D thiếu (X50, X51): X50 = X43 + X47 + = 0.0488 + 0.1562 + = 0.2696 X51 = X43 + X49 + = 0.0488 + 0.1178 + = 0.2034 Sơ đồ rỳt gọn cuối cựng: - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống: XttHT.đm = X50 = 0.2696* = 6.4584 Do XttHT.đm = 7.8864 > 3 nờn dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống được tớnh theo cụng thức: I”HT(0) = I”HT(Ơ) = = * = 20.433 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy: XttNM.đm= X51 = 0.2034 = 0.5083 Tra đường cong tớnh toỏn được: K(0)= 1.96 ; K(Ơ )= 1.8. Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy: I”NM(0) = K(0) = 1.96 = 20.207 kA I”NM(Ơ) = = K(Ơ ) = 1.8 = 18.558 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N4’ là: I”N4’(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 20.433 + 20.207 = 40.64 kA I”N4’(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 20.433 + 18.558 = 38.991 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N4’ là: ixk = KxkI”N4’(0) =*1.8*40.64 = 103.454 kA Tớnh dũng ngắn mạch tại điểm N5 Nguồn cung cấp là nhà mỏy điện và hệ thống điện khi mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1 và mỏy phỏt MF1 nghỉ. Dựa vào kết quả tớnh toỏn và biến đổi sơ đồ tớnh cho điểm ngắn mạch N3 bỏ đi mỏy phỏt MF1, được sơ đồ: - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh hệ thống XttHT.đm = X38 = 1.54* = 36.26 Do XttHT.đm = 36.2664> 3 nờn dũng ngắn mạch nhỏnh hệ thống được tớnh theo cụng thức: I”HT(0) = I”HT(Ơ) = = = 3.639 kA - Điện khỏng tớnh toỏn của nhỏnh nhà mỏy XttNM.đm= X39 = 0.3014 = 0.7808 Tra đường cong tớnh toỏn được: K(0)= 1.26 ;K(Ơ )= 1.37 Dũng ngắn mạch nhỏnh nhà mỏy I”NM(0) = K(0) = 1.26 = 12.99 kA I”NM(Ơ) = = K(Ơ ) = 1.37 = 14.124 kA Dũng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là: I”N5(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.639 + 12.99 = 16.629 kA I”N5(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 3.639 + 14.124 = 17.763 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N5 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*16.629 = 42.331 kA Tớnh toỏn điểm ngắn mạch N6 I’’N6(0) = I’’N4(0) + I’’N4’(0) = 25.775 + 40.64 = 56.181 kA I’’N6(Ơ) = I’’N4(Ơ) + I’’N4’(Ơ) = 9.279 + 31.127 = 40.406 kA Dũng ngắn mạch xung kớch tại điểm N6 là: ixk = KxkI”N3(0) =*1.8*56.181 = 143.013 kA Bảng 3.7. Tớnh toỏn ngắn mạch cho phương ỏn 2 Cấp điện ỏp, kV Điểm ngắn mạch I”(0), kA I”(Ơ) , kA ixk , kA 220 N1 5.947 5.88 15.138 110 N2 8.788 8.336 22.371 10 N3 47.627 34.293 121.24 N4 25.775 9.279 65.612 N4’ 40.64 38.991 103.454 N5 16.629 17.763 42.331 N6 56.181 40.406 143.013 Qua cỏc số liệu đó tớnh toỏn được trong bảng trờn ta thấy, dũng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đầu cực mỏy phỏt là I”F = max{I”N4; I”N4’ }= I”N4’= 40.64 kA .CHƯƠNG IV SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Mục đớch của chương này là so sỏnh đỏnh giỏ cỏc phương ỏn về mặt kinh tế, kỹ thuật từ đú lựa chọn phương ỏn tối ưu đảm bảo cỏc điờự kiện kỹ thuật, cỏc chỉ tiờu kinh tế cao. Thực tế, chờnh lệch vốn đầu tư vào thiết bị giữa cỏc phương ỏn chủ yếu phụ thuộc chờnh lệch vốn đầu tư vào cỏc mỏy biến ỏp và cỏc mạch của thiết bị phõn phối mà vốn đầu tư cho thiết bị phõn phối chủ yếu là mỏy cắt điện và dao cỏch ly. Nhưng do số lượng dao cỏch ly của 2 phương ỏn khỏc nhau khụng nhiều và giỏ dao cỏch ly là khụng đỏng kể so với mỏy biến ỏp và mỏy cắt điện. Vỡ thế để tớnh toỏn vốn đầu tư cho thiết bị phõn phối trước hết ta chọn mỏy cắt điện cho từng phương ỏn. 4.1. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN. Chủng loại mỏy cắt điện được chọn phự hợp với nơi đặt và nhiệm vụ của nú. Thụng thường cỏc mỏy cắt cựng cấp điện ỏp được chọn cựng chủng loại. Cỏc mỏy cắt điện được chọn theo những điều kiện sau: Điện ỏp định mức của mỏy cắt UđmMC phải lớn hơn hoặc bằng điện ỏp của mạng điện UđmMC ≥ Uđm.lưới Dũng điện định mức của mỏy cắt IđmMC phải lớn hơn hoặc bằng dũng điện làm việc cưỡng bức đi qua mỏy cắt Icb IđmMC ≥ Icb Dũng ngắn mạch tớnh toỏn IN khụng được vượt quỏ dũng điện cắt định mức của mỏy cắt Icđm Icđm ≥ IN Dũng điện ổn định lực động điện: Iđ.đm ≥ ixk Ngoài ra cỏc mỏy cắt được chọn cần thoả món điều kiện về ổn định nhiệt. Tuy nhiờn cỏc mỏy cắt núi chung khả năng ổn định nhiệt khỏ lớn, đặc biệt với những loại mỏy cắt cú dũng điện định mức lớn hơn 1000A. Khi đú khụng cần xột đến điều kiện ổn định nhiệt của mỏy cắt. 4.1.1. Phương ỏn 1 Phớa điện ỏp cao (220 kV) Trong phương ỏn này cần phải chọn 5 mỏy cắt ở cấp điện ỏp 220 kV: 2 mỏy cho đường dõy kộp nối nhà mỏy với hệ thống, 2 mỏy cho phớa cao của mỏy biến ỏp liờn lạc, 1 mỏy cắt liờn lạc giữa 2 thanh gúp 220 kV . Từ kết quả tớnh toỏn dũng điện cưỡng bức (cho ở bảng 2.7, trang 40) và dũng ngắn mạch phớa cao ỏp (bảng 3.1, trang ): = 0.353 kA; = 6.189 kA; ixk = 15.754 kA Tra sỏch “Thiết kế Nhà mỏy điện và Trạm biến ỏp” (Nguyễn Hữu Khỏi, NX