Thiết kế nhà máy điện kiểu Thuỷ điện

ên sơ đồ tương ứng với tình trạng vận hành, phù hợp với điều kiện thực tế nguy hiểm nhất. 3.1.2. Tính toán ngắn mạch cho phương án 2: 3.1.2.1. Sơ đồ nối điện có vị trí điểm ngắn mạch tính toán : HT N2 N1 N3 N6 Hình 3.1 N5 N4 a. Điểm ngắn mạch N1 : - Mục đích : Chọn các khí cụ điện phía cao áp (220 KV). - Tình trạng sơ đồ : Tất cả các máy phát và hệ thống đều làm việc. b. Điểm ngắn mạch N2: - Mục đích : Chọn các khí cụ điện phía trung áp (110 KV). - Tình trạng sơ đồ : Tất cả các máy phát và hệ thống đều làm việc. c. Điểm ngắn mạch N3: - Mục đích : Chọn các khí cụ điện cho mạch hạ áp máy biến áp liên lạc. - Tình trạng sơ đồ : Chỉ máy phát F1 làm việc,tất cả các máy phát khác và hệ thống đều nghỉ . d. Điểm ngắn mạch N4: - Mục đích: Chọn các khí cụ điện cho mạch hạ áp máy biến áp liên lạc. - Tình trạng sơ đồ: Tất cả các máy phát và hệ thống đều làm việc, trừ máy phát F1 nghỉ. e. Điểm ngắn mạch N5,N6: - Mục đích: Chọn khí cụ điện cho mạch nối bộ, mạch phụ tải cấp điện áp máy phát và tự dùng. - Tình trạng sơ đồ: + Đối với điểm N5 thì tình trạng sơ đồ là hệ thống và các máy phát đều làm việc bình thường, có thể xác định IN5=IN3+IN4. + Đối với điểm N6 thì tình trạng sơ đồ là hệ thống và các máy phát đều làm việc bình thường. * Kết luận: Sau khi đã xác định được dòng ngắn mạch tính toán của các điểm ta lấy giá trị như sau: Itt = max(IN5,IN6 ) 3.1.2.2. Sơ đồ thay thế tính toán : F1 F3 F4 F2 X12 X10 X6 X11 X5 X4 X2 X3 X1 HT X14 X13 X9 X7 X8 N3 N2 N1 N4 N6 N5 Từ sơ đồ nối điện có điểm ngắn mạch ta thành lập được sơ đồ thay thế tính toán như hình 3.2: Hình 3.2 3.1.2.3. Tính toán các thông số của sơ đồ thay thế trong hệ đơn vị tương đối: 1. Xác định đại lượng tính toán: * Chọn các đại lượng cơ bản (cb): Chọn * Dòng điện cơ bản ở các cấp điện áp: * Điện kháng của các phần tử: - Điện kháng của các máy phát F1, F2, F3, F4: - Điện kháng của máy biến áp B3,B4: - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2: - Điện kháng của đường dây liên lạc với hệ thống: Đối với đường dây truyền tải ta có: X0 = 0,4 (Ώ/Km) Suy ra: - Điện kháng của hệ thống: 3.1.2.4. Tính dòng ngắn mạch tại các điểm: 1)Điểm ngắn mạch N1: *Sơ đồ thay thế tính toán và biến đổi: X19 E3 E1 E4 E2 HT X8 X7 X9 X10 X16 X15 X18 X17 N1 HT X19 E12 E34 E4 X21 X22 X23 X20 N1 a) b) E12 HT X19 E34 X21 X22 X24 N1 c) d) E1234 X19 X26 N7 HT Hình 3.3 Từ sơ đồ hình trên ta biến đổi: X15 = X1 +X6 = 0,1416 + 0,0611 = 0,2027 X16 = X3 +X11 = 0,1416 + 0,0585 = 0,1966 X17 = X4 +X12 = 0,1416 + 0,0585 = 0,1966 X18 = X2 +X5 = 0,1416 + 0,0611 = 0,2027 X19 = X13 +X14 = 0,0945 + 0,0031 = 0,0976 Tiếp tục biến đổi: X20 =X7 // X8 = . = = 0,0138 X21 =X9 // X10 = = X22 =X15 // X18 = = X23 =X16 // X17 = = X24 = X20 +X23 = 0,0138 + 0,0999 = 0,1134 Tiếp tục biến đổi : X25 = X22 // X24 = X26 =X21 +X25 = 0,0027+0,0535=0,0562 * Tính dòng ngắn mạch: - Qui đổi điện kháng do các máy phát cung cấp: - Đối với máy phát có cuộn cản Xt= Xtt +0,07 = 0,3967 + 0,07 = 0,4667 Tra đường cong tính toán trên hình 3-6, trang 35, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái – NXB Hà Nội . Ta được bội số dòng ngắn mạch: I*0 = 2,53 ; I*∞ = 2,58 - Dòng ngắn mạch do các máy phát cung cấp: (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp: (KA) - Dòng ngắn mạch tổng: (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch xung kích: -Trong đó: Kxk=1,8 và q=1,52 trang 39 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái - NXB Hà Nội. 2) Điểm ngắn mạch N2: Sơ đồ thay thế tính toán và biến đổi : X19 E3 E1 E4 E2 HT X8 X7 X9 X10 X16 X15 X18 X17 N2 a) b) HT X19 E12 E34 E4 X21 X22 X23 X20 N2 HT X23 E12 E34 X24 X22 X20 N2 c) d) E1234 X19 X26 N7 HT Hình 3.4 Từ sơ đồ hình trên ta biến đổi: X15 = X1 +X6 = 0,1416 + 0,0611 = 0,2027 X16 = X3 +X11 = 0,1416 + 0,0585 = 0,1966 X17 = X4 +X12 = 0,1416 + 0,0585 = 0,1966 X18 = X2 +X5 = 0,1416 + 0,0611 = 0,2027 X19 = X13 +X14 = 0,0945 + 0,0031 = 0,0976 Tiếp tục biến đổi : X20 =X7 // X8 = . = = 0,0138 X21 =X9 // X10 = = X22 =X15 // X18 = = X23 =X16 // X17 = = X24 = X19 +X21 = 0,0976 + 0,0027 = 0,1003 Áp dụng phép biến đổi sao lưới: Biến đổi sao ( X20,X22,X24) thành lưới (X25,X26,X30). Do coi 2 đầu X30 là đẳng áp nên không tính toán và đưa X30 tham gia vào sơ đồ. X25= X26= X27 = X23 // X25 = * Tính dòng ngắn mạch: - Qui đổi điện kháng do các máy phát cung cấp: Đối với máy phát có cuộn cản Xt= Xtt +0,07 = 0,396 + 0,07 = 0,466 Tra đường cong tính toán trên hình 3-6, trang 35, sách “thiẾt kẾ nhà máy điỆn và trẠm biẾn áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái – NXB Hà Nội . Ta được bội số dòng ngắn mạch:I*0 = 2,54 ; I*∞ = 2,59 - Dòng ngắn mạch do các máy phát cung cấp: (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp: (KA) - Dòng ngắn mạch tổng : (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch xung kích : -Trong đó: Kxk=1,8 và q=1,52 trang 39 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái - NXB Hà Nội. 3) Điểm ngắn mạch N3: Sơ đồ tính toán : E1 X1 N3 Hình 3.5 Ta có: X2 = 0,1416 * Tính dòng ngắn mạch : - Qui đổi điện kháng do máy phát cung cấp: Đối với máy phát có cuộn cản Xt= Xtt +0,07 = 0,2419 + 0,07 = 0,32 Tra đường cong tính toán trên hình 3-6, trang 35, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái – NXB Hà Nội . Ta được bội số dòng ngắn mạch: I*0 = 3,7 ; I*∞ = 3,1 - Dòng ngắn mạch do các máy phát cung cấp: (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch xung kích: -Trong đó: Kxk=1,93 và q =1,65 trang 39 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái - NXB Hà Nội. 4) Điểm ngắn mạch N4: Sơ đồ thay thế tính toán và biến đổi : X18 E34 E34 HT X20 X9 X10 X22 X6 X17 N4 X21 E2 X18 E34 E2 HT X8 X7 X9 X10 X19 X6 X17 N2 a) b) N4 X24 X23 E234 X26 X25 X18 HT E34 X6 X22 N4 X22 X6 X26 X27 X28 HT E234 E34 c) d) N4 X6 X31 X30 HT E234 E234 X32 X33 N4 HT e) g) Hình 3.6 X15 = X3 +X11 = 0,1416 + 0,0585 = 0,1966 X16 = X4 +X12 = 0,1416 + 0,0585 = 0,1966 X17 = X2 +X5 = 0,1416 + 0,0611 = 0,2027 X18 = X13 +X14 = 0,0945 + 0,0031 = 0,0976 Tiếp tục biến đổi : X19 =X15 // X16 = . = = 0,0983 Biến đổi U (X7, X8, X19) thành D (X20, X21, X22). . X23 = X17 // X21 = Biến đổi D (X9, X10, X20) thành U (X24, X25, X26). X27 = X23 +X24 = 0,4486 + 0,0046 = 0,4532 X28 = X18 +X25 = 0,0976 + 0,0004 = 0,098 Biến đổi U ( X15,X18,X23) thành D (X27,X28,X35). Do coi 2 đầu X35 là đẳng áp nên không tính toán và đưa X35 tham gia vào sơ đồ. X29= X30= X31 = X22 // X29 = Tiếp tục biến đổi U ( X25,X28,X29) thành D (X30,X31,X36). Do coi 2 đầu X36 là đẳng áp nên không tính toán và đưa X36 tham gia vào sơ đồ. X30= X31= X32 = X21 // X31 = Tiếp tục biến đổi U ( X6,X30,X31) thành D (X32,X33,X36). Do coi 2 đầu X36 là đẳng áp nên không tính toán và đưa X36 tham gia vào sơ đồ. X32= X33= * Tính dòng ngắn mạch: Đối với máy phát có cuộn cản Xt= Xtt +0,07 = 0,9827 + 0,07 = 1,0527 Tra đường cong tính toán trên hình 3-6, trang 35, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái – NXB Hà Nội. Ta được bội số dòng ngắn mạch: I*0 = 0,98 ; I*∞ = 1,25 - Dòng ngắn mạch do các máy phát cung cấp: (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp: (KA) - Dòng ngắn mạch tổng: (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch xung kích: -Trong đó: Kxk=1,8 và q=1,52 trang 39 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái - NXB Hà Nội. 5) Điểm ngắn mạch N5: Dòng ngắn mạch tại N5 bằng tổng 2 dòng ngắn mạch tại N3 vàN4 như vậy: * Tính dòng ngắn mạch : (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch xung kích: (KA) (KA) 6) Điểm ngắn mạch N6: Sơ đồ thay thế tính toán và biến đổi : X19 E3 E1 E4 E2 HT X8 X7 X9 X10 X16 X15 X17 X12 N6 X4 HT X18 E12 E3 E4 X20 X21 X16 X19 N6 X4 X12 a) b) E1234 X19 X26 N7 HT HT X23 E12 E34 X24 X22 X20 N2 c) d) HT X16 E12 E3 X22 X21 X19 N6 X12 X4 E4 HT X4 E123 E4 X24 X25 X12 N6 E1234 X26 X28 N6 HT e) Hình 3.7 X15 = X1 +X6 = 0,1416 + 0,0611 = 0,2027 X16 = X3 +X11 = 0,1416 + 0,0583 = 0,1999 X17 = X2 +X5 = 0,1416 + 0,0611 = 0,2027 X18 = X13 +X14 = 0,0945 + 0,0031 = 0,0976 X19 = X7 // X8 = = X20 = X9 // X10 = = = 0,0027 X21 = X15 // X17 = = = 0,1013 X22 = X18 +X20 = 0,0976 + 0,0027 = 0,1003 Tiếp tục biến đổi U ( X19,X21,X22) thành D (X23,X24,X30). Do coi 2 đầu X30 là đẳng áp nên không tính toán và đưa X30 tham gia vào sơ đồ. X23= X24= X25 = X16 // X23 = Tiếp tục biến đổi U ( X12,X24,X25) thành D (X26,X27,X31). Do coi 2 đầu X31 là đẳng áp nên không tính toán và đưa X31 tham gia vào sơ đồ. X26= X27= X28 = X4 // X27 = * Tính dòng ngắn mạch: Đối với máy phát có cuộn cản Xt= Xtt +0,07 = 0,5485+ 0,07 = 0,6185 Tra đường cong tính toán trên hình 3-6, trang 35, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái – NXB Hà Nội . Ta được bội số dòng ngắn mạch: I*0 = 1,73 ; I*∞ = 2 - Dòng ngắn mạch do các máy phát cung cấp: (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp: (KA) - Dòng ngắn mạch tổng : (KA) (KA) - Dòng ngắn mạch xung kích : -Trong đó: Kxk=1,8 và q =1,52 trang 39 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”- PGS Nguyễn Hữu Khái - NXB Hà Nội. Bảng 3.1. BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PA Điểm NM Mạch điện Uđm (KV) I” (KA) I∞ (KA) ixk (KA) Ixk (KA) II N1 Cao áp 220 7,02 7,144 17,87 10,67 N2 Trung áp 115 12,969 13,129 33,014 19,713 N3 Hạ áp MBA liên lạc 15,75 23,938 20,057 65,938 39,497 N4 Hạ áp MBA liên lạc 15,75 33,687 38,927 85,753 51,204 N5 Mạch phụ tải SUF, tự dùng 15,75 57,302 58,984 150,198 90,148 N6 Mạch nối bộ phía trung 15,75 57,852 64,839 157,9 95,455 3.2. XÁC ĐỊNH XUNG LƯỢNG NHIỆT CỦA DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 3.2.1. Nguyên tắc chung: Xung lượng nhiệt đặc trưng cho lượng nhiệt toả ra trong khí cụ điện ứng với thời gian tác động của dòng điện ngắn mạch, được xác định theo biểu thức : BN = BNCK + BNKCK (3.1) Trong đó : * BNCK = (I∞N)2.ttd: Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần chu kì. + ttd: Thời gian tương đương thành phần chu kì của dòng ngắn mạch : ;t là thời gian tồn tại ngắn mạch, gần đúng lấy : t = 0,12 (s). + I∞N: Dòng điện ngắn mạch ổn định. + I”N: Dòng ngắn mạch siêu quá độ. * BNKCK = (I”N)2. Ta.(): Xung lương nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần không chu kì. + Ta = : Hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Trong lưới điện lớn hơn 1000(V) thì Ta = 0,05 (s). + Vì t = 0,12 (s) nên Suy ra : BNKCK = (I”N)2.Ta (3.2) 3.2.2. Tính xung lượng nhiệt cho phương án 2: a) Điểm ngắn mạch N1 : Ta có : Tra đường cong tính toán hình 3-2, trang 30 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái – NXB Hà Nội, ta được : ttd = f(0,9;0,12) = 0,07(s) Vậy : BN1 = (7,144)2.0,07 + (7,02)2.0,05 = 6,036 (KA2.s) b) Điểm ngắn mạch N2: Ta có: Tra đường cong tính toán hình 3-2, trang 30 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái – NXB Hà Nội, ta được: ttd =f(0,99;0,12) = 0,08(s) Vậy: BN2 = (13,129)2.0,08 + (12,969)2.0,05 = 22,2 (KA2.s) c) Điểm ngắn mạch N3: Ta có: Tra đường cong tính toán hình 3-2, trang 30 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái –NXB Hà Nội, ta được: ttd = f(1,18;0,12) = 0,12 (s) Vậy : BN3 = (20,057)2.0,12+ (23,615)2.0,05 = 76,157 (KA2.s) d) Điểm ngắn mạch N4: Ta có: Tra đường cong tính toán hình 3-2, trang 30 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái – NBX Hà Nội, ta được : ttd = f(0,87;0,12) = 0,06(s) Vậy: BN4 = (38,972)2.0,06 + (33,687)2.0,05 = 147,659 (KA2.s) e) Điểm ngắn mạch N5: Ta có: Tra đường cong tính toán hình 3-2, trang 30 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái – NXB Hà Nội, ta được : ttd = f(0,97;0,12) = 0,07 (s) Vậy: BN5 = (58,984)2.0,07 + (57,302)2.0,05 = 407,714(KA2.s) f) Điểm ngắn mạch N6: Ta có: Tra đường cong tính toán hình 3-2, trang 30 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái – NXB Hà Nội, ta được : ttd = f(0,89;0,12) = 0,07(s) Vậy: BN6 = (64,839)2. 0,07 + (57,852)2.0,05 = 461,629 (KA2.s) Bảng 3.2. BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN XUNG NHIỆT PA Điểm NM Tính xung lượng nhiệt cho mạch Uđm (KV) ixk (KA) Ixk (KA) BN (KA2.s) II N1 Cao áp 220 17,87 10,67 6,036 N2 Trung áp 115 33,014 19,713 22,2 N3 Hạ áp MBA liên lạc 15,75 65,938 39,497 76,157 N4 Hạ áp MBA liên lạc 15,75 85,753 51,204 147,659 N5 Mạch phụ tải SUF, tự dùng 15,75 150,198 90,148 407,714 N6 Mạch nối bộ phía trung 15,75 157,9 95,455 461,629 CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA 4.1. GIỚI THIỆU CHUNG: Trong các thiết bị phân phối điện người ta dùng các loại khí cụ điện khác nhau để đóng mở mạch điện, đo lường Chúng được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp theo sơ đồ nối điện nhất định. Tùy theo chức năng đảm nhận, khí cụ điện được phân thành các nhóm sau: 1. Khí cụ điện chuyển mạch như máy cắt điện, dao cách ly. 2. Khí cụ điện bảo vệ khi có quá dòng hay quá áp như cầu chì, thiết bị chống sét. 3. Khí cụ điện hạn chế dòng ngắn mạch như điện trở phụ, kháng điện. 4. Khí cụ điện đo lường như biến dòng, biến điện áp. Các khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp tuy có khác nhau về chức năng nhưng đều có yêu cầu chung là chúng phải được ổn định nhiệt, ổn định động khi có dòng ngắn mạch đi qua. HT 4.2. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN: TBPP 110 KV TBPP 220 KV B1 B2 B3 B4 F1 F2 15,75 KV F4 F3 K1 K2 K3 K4 6 MW 6 MW 10 MW 6 MW 10 MW 10 MW 10 MW Hình 5.1 4.3. TÍNH DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC CƯỠNG BỨC PHƯƠNG ÁN 2: 4.3.1 Mạch cao áp phía 220 KV: a. Nhánh đường dây liên lạc với hệ thống: [KA] Với Sthmax căn cứ vào bảng 1.6 Icb = 2.Ibt = 2.0,275 = 0,55 [KA] b. Đường dây kép của phụ tải 220 KV : [KA] Icb = 2.Ibt = 2.0,077 = 0,154 [KA] c. Đường dây đơn của phụ tải 220KV: [KA] d. Phía cao áp MBA liên lạc B1, B2 : [KA] e. Thanh góp cao áp 220 KV : [KA] So sánh dòng cưỡng bức trong các trường hợp trên ta chọn Icb = 1,13[KA] để tính chọn khí cụ điện cho mạch 220KV. 4.3.2 Mạch trung áp 110 KV: a. Đường dây kép của phụ tải 110KV: [KA] Icb = 2.Ibt = 2.0,246 = 0,49 [KA] b. Đường dây đơn của phụ tải 110KV: [KA] c. Cuộn trung áp MBA liên lạc B3, B4: - Trường hợp sự cố MF-MBA B3(B4), công suất lớn nhất có thể truyền qua cuộn trung là: = [MVA ] - Trường hợp sự cố 1 MBA liên lạc công suất lớn nhất có thể truyền qua phía trung là: ST2max = SUTmax - 2.(SđmF4 - StdmaxF4) = 447 - 2.(176,5 - ) = 101,06 [MVA] So sánh ta chọn ST1max để tính dòng cưỡng bức [KA] d. Mạch nối bộ MBA B3, B4: [KA] Icb = 1,05.0,92 = 0,97 So sánh các dòng cưỡng bức trong các trường hợp trên ta lấy Icb = 1,43[KA] để tính lựa chọn khí cụ điện cho mạch 110 KV. e. Thanh góp: [KA] 4.3.3 Mạch hạ áp 15,75 KV: + Phụ tải cấp điện áp máy phát: a. Đường dây kép: [KA] Icb = 2.Ibt = 2.0,23 = 0,46 [KA] b. Đường dây đơn: [KA] c. Mạch tự dùng: [KA] d. Mạch nối MF đến MBA: [KA] Icb = 1,05.Ibt = 1,05.6,472 = 6,8 [KA] So sánh các dòng cưỡng bức trên ta chọn Icb = 6,8 [KA] để tính chọn khí cụ điện cho mạch cấp điện áp máy phát. f. Bảng số liệu kết quả tính dòng cưỡng bức để chọn khí cụ điện theo bảng 4.1 Bảng 4.1. Mạch ở cấp điện áp 220 [KV] 110 [KV] MF - MBA 15,75 [KV] Tự dùng Icb [KA] 0,55 1,43 6,8 0,13 4.4. TÍNH CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA CHO CÁC MẠCH CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT 4.4.1. Chọn máy cắt và dao cách ly: Máy cắt được dùng để đóng, cắt mạch điện khi có dòng phụ tải và cả khi có dòng ngắn mạch, yêu cầu là cắt nhanh, khi đóng cắt không gây cháy nổ, kích thước gọn nhẹ, giá thành hạ. Dao cách ly là một khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện chủ yếu là không có dòng điện hoặc có dòng điện rất nhỏ để tạo ra khoảng cách trông thấy an toàn cho nhân viên sửa chữa. 1. Điều kiện chọn máy cắt (MC): Loại máy cắt: Với cấp điện áp cao và trung do đặt ngoài trời nên chọn cùng 1 loại MC không khí cho tất cả các mạch để tận dụng nén khí. Với số thiết bị phân phối trong nhà, cấp điện áp MF có thể chọn một số loại khác nhau. Điều kiện chọn: Điện áp định mức : Uđmmc ³ Umạng Dòng điện định mức : Iđmmc ³ Icb Dòng điện cắt định mức : Icắt đm ³ I" Kiểm tra: Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nhđm.tnhđm ³ BN Kiểm tra ổn định lực điện động: iôđđđm ³ ixk 2. Điều kiện chọn dao cách ly: Điều kiện chọn: Điện áp định mức : Uđmdcl ³ Umạng Dòng điện định mức : Iđmdcl ³ Icb Kiểm tra: Kiểm tra ổn định nhiệt : I2nhđm.tnhđm ³ BN Kiểm tra ổn định lực điện động iôđđđm ³ ixk Dựa vào kết quả tính toán ta chọn được máy cắt và dao cách ly có thông số như các bảng sau: Bảng 4.2. Thông số kỹ thuật máy cắt Tên mạch Điểm NM Điều kiện tính toán Các thông số định mức của mặt cắt Uđm (KV) Icb (KA) I"0 (KA) Ixk (KA) Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (KA) Icđm (KA) Iôđđ Inh/tnh Hạ áp N6 15,75 6,8 90,53 137 MГ-20- 9500/3000 20 9,5 100 300 87/10 Bảng 4.3. Thông số kỹ thuật dao cách ly Tên mạch Điểm NM Điều kiện tính toán Các thông số định mức của dao cách ly Uđm (KV) Icb (KA) I"0 (KA) Ixk (KA) Dao cách ly Uđm (KV) Iđm (KA) Iôđđ (KA) Inh (KA) tnh (S) Hạ áp N6 15,75 6,8 57,852 95,455 PBK - 20/12500 20 12,5 200 70 10 4.4.2. Chọn thanh góp, thanh dẫn, cáp điện lực: Thanh góp, thanh dẫn, cáp điện lực được dùng rất nhiều trong các nhà máy điện và trạm biến áp. Thanh dẫn được dùng làm thanh góp, nối các thiết bị điện với nhau theo một sơ đồ nhất định. Tùy theo nhiệm vụ, vị trí đặt và một số điều kiện khác, người ta có thể dùng thanh dẫn mềm hoặc cứng, thanh dẫn trần hoặc có vỏ bọc với hình dáng và kích thước rất khác nhau. Yêu cầu chung đối với chúng là dẫn điện tốt, có độ bền cơ và nhiệt cao, cấu tạo đơn giản Đối với thiết bị trong nhà, để giảm kích thước của thiết bị phân phối, người ta dùng các thanh dẫn cứng. Khi không có sự hạn chế nhiều về kích thước của thiết bị phân phối, nhất là các thiết bị phân phối điện ngoài trời, người ta thường dùng nhiều các dây dẫn mềm nhiều sợi kiểu vặn xoắn bằng đồng hoặc nhôm lõi thép. 4.4.2.1. Chọn thanh dẫn từ đầu cực máy phát đến máy biến áp: A:Đoạn trong nhà: 1. Điều kiện chọn: Ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng, tiết diện hình máng. Thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài: = K1.K2.Icp ≥ Icb. Trong đó: là dòng điện cho phép của thanh dẫn sau khi đã qui đổi về điều kiện làm việc thực tế. K1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, chọn K1 = 0,90. K2 là hệ số hiệu ứng gần, chọn thanh dẫn cứng hình máng nên K2 = 0,95. = K1.K2.Icp ≥ Icb Icp ≥ . Icp ≥ = = 7,945 KA. Vậy, ta chọn thanh góp có các thông số như bảng 4.4: Bảng 4.4 Kích thước, mm Tiết diện một cực, mm2 Momen trở kháng, cm3 Momem quán tính, cm4 Dòng điện cho phép cả hai thanh, A h b c r Một thanh Hai thanh Một thanh Hai thanh Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo 175 80 8 12 2440 122 25 250 1070 114 2190 8550 Hình 4.2 2. Kiểm tra ổn định nhiệt: Kiểm tra ổn định nhiệt theo điều kiện tiết diện cho phép: Schọn ³ Smin = Trong đó: Schọn là tiết diện của thanh dẫn cần kiểm tra ổn định nhiệt. Smin là tiết diện nhỏ nhất mà thanh dẫn có thể chịu đựng được khi thanh dẫn xảy ra ngắn mạch. C là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm thanh dẫn, ta chọn thanh dẫn làm bằng vật liệu đồng nên C = 171 Smin = = = 125,64 . Schọn = 2.2440 = 4880 > 125,64 Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt 3. Kiểm tra ổn định động: Kiểm tra ổn định động bằng phương pháp đơn giản hóa. Theo phương pháp này, ta coi mỗi nhịp thanh dẫn (phần thanh dẫn giữa hai sứ gần nhất) có chiều dài l1 là một dầm tĩnh, khi ngắn mạch thanh dẫn chịu tác động của một lực không đổi F1 và bằng lực cực đại khi ngắn mạch ba pha tính với pha giữa. Mỗi thanh dẫn hình máng gồm hai thanh dẫn hình chữ U ghép lại với nhau, nên ứng suất trong thanh dẫn gồm hai phần σ1 và σ2. Ta có: σtt = σ1 + σ2 (KG/cm2). Trong đó: σ1 là ứng suất do dòng điện giữa các pha tác động với nhau sinh ra. σ2 là ứng suất do dòng điện trong hai thanh dẫn cùng pha tác động với nhau sinh ra. - Xác định σ1: Lực điện động giữa các pha sinh ra: F1 = 1,8... (KG). Trong đó: là dòng điện xung kích khi ngắn mạch ba pha (tại điểm N8). = = 159,9 KA. a là khoảng cách giữa các thanh dẫn, chọn a = 60 cm. l1 là chiều dài của một nhịp thanh dẫn, chọn l1 = 130 cm. F1 = 1,8... = 988,44 KG. Mômen uốn tác dụng lên thanh dẫn khi số nhịp lớn hơn 2: M1 = = = 12849,732 KGcm. Mômen chống uốn của thanh dẫn: W1 = Wyo-yo = 250 cm3. Ứng suất trong thanh dẫn σ1 dưới tác động của mômen uốn M1: σ1 = = = 51,397 KG/cm2. - Xác định σ2: Lực tác động trên một đơn vị chiều dài của thanh dẫn (1 cm): f2 = 0,51... (KG/cm). Trong đó, h là chiều cao thanh dẫn, h = 15 cm. f2 = 0,51... = 7,45 KG/cm. Để giảm ứng suất trên thanh dẫn người ta đặt các miếng đệm cách nhau một khoảng l2 trong khoảng giữa hai sứ liền nhau của một pha. Lực tác động lên đoạn thanh dẫn giữa 2 miếng đệm liên tiếp có chiều dài l2: F2 = f2.l2. Mômen uốn tác động lên thanh dẫn: M2 = = = = 10492,083 (KG.cm). Mômen chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn: W2 = Wy-y = 25 cm3. Ứng suất trong vật liệu thanh dẫn do f2 sinh ra: σ2 = = = = 419,683 (KG/cm2). - Điều kiện ổn định động của thanh dẫn là: σtt = σ1 + σ2 ≤ σcp. σtt = 51,397 + 419,683= 471,08 < 1400 (KG/cm2). Trong đó, σcp là ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn, đối với đồng σcp = 1400 KG/cm2. σ2 ≤ σcp - σ1. ≤ σcp - σ1 l2 ≤ = l2max. l2max = = 233,037 cm. Ta thấy l2max = 233,037 cm > l1 = 130 cm. Vậy, ta không phải đặt thêm miếng đệm vào giữa hai sứ mà vẫn đảm bảo điều kiện ổn định động. 4. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn theo khả năng dao động của thanh dẫn và sứ: Tần số riêng của thanh dẫn có hình dạng bất kỳ được xác định như sau: fr = (Hz). Trong đó: l là độ dài thanh dẫn giữa hai sứ gần nhau.l = 130 (cm) E là modul đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, thanh dẫn bằng đồng J là mômen quán tính của thanh dẫn đối với trục thẳng góc với phương uốn J = Jyo-yo = 1260 cm4. γ là khối lượng riêng của vật liệu làm thanh dẫn γcu = 8,93 g/cm3. S là tiết diện ngang của 1 thanh dẫn, S = 2440 mm2 = 24,4 cm2. fr = = 495,275 Hz. Ta thấy, tần số dao động riêng fr = 495,275 Hz nằm ngoài khoảng (45 - 55)Hz và (90 - 110) Hz nên điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động riêng được thỏa mãn. Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn các điều kiện kiểm tra. B: Đoạn ngoài trời: 1. Điều kiện chọn: Ta chọn dây dẫn mềm theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: Icp ≥ = = 7,548 KA = 7548 A. Ta chọn một bó dây dẫn gồm 6 dây cho 1 pha loại AC-700/86 có Icp = 6 x 11220 = 8540 A. 2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Kiểm tra ổn định nhiệt theo điều kiện tiết diện cho phép: Schọn ³ Smin = Smin = = = 244,154 . Schọn = 700 > 120,589 Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt 3. Kiểm tra điều kiện vầng quang: Đối với cấp điện áp 15,75 KV không cần kiểm tra điều kiện vầng quang. Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn các điều kiện kiểm tra. 4.4.2.2. Chọn cáp và dây dẫn cho phụ tải cấp điện áp máy phát 15,75 KV: *Điều kiện chọn: Tiết diện của dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện làm việc kinh tế: Skt = . Trong đó, Jkt là mật độ dòng điện kinh tế, phụ thuộc vào Tmax. Tmax = = .(70.10 + 80.4 + 100.6 + 90.4) = 7227 h. Đối với cáp đồng cách điện XLPE: Jkt = 2 A/mm2. Chọn cáp: 1. Tính chọn: Đối với đường dây kép: Ibt = = = 229 A Icb = 2.229 = 458 A Skt = = = 114,5 mm2. Ta chọn cáp đồng 3 lõi, cách điện giấy, vỏ chì bọc riêng cho từng pha, có Uđm = 20 KV đặt trong đất có thông số sau: S = 3 x 120 mm2 (cho 01 pha) , Icp = 3.275 A = 825 A . Đối với đường dây đơn: Ibt = = = 275 A Skt = = = 137,5 mm2. Vậy, đối với đường dây đơn Tra “Sổ tay lựa chọn thiết bị điện 0,4 đến 500 KV” tác giả: Ngô Hồng Quang chọn 1 sợi cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, đặt trong đất có thông số sau: S = 3x150 mm2, Icp = 315A. 2. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài: a) Kiểm tra phát nóng của cáp theo dòng điện làm việc bình thường: = K1.K2.Icp ≥ Ibt. Trong đó: là dòng điện cho phép của thanh dẫn sau khi đã qui đổi về điều kiện làm việc thực tế. K1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, chọn K1 = 1. K2 là hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song; với khoảng cách 300 mm, nếu 2 sợi cáp thì K2 = 0,93. = K1.K2.Icp ≥ Ibt. - Đối với đường dây kép: = 229 A. = K1.K2.Icp = 1.0,93.3.275 = 767 A > = 229 A. - Đối với đường dây đơn: = 275A. = K1.K2.Icp = 1.1.315 = 315 A > = 275 A. Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng theo dòng điện làm việc bình thường. b) Kiểm tra phát nóng của cáp theo dòng điện làm việc cưỡng bức: