Tính toán thiết kế nhà máy điện

ch N3' ở phương án 1. N3’ XF /0,2 E1 Dòng ngắn mạch tại N3' I”0N’3 = 28,46 (kA). IƠN3'= 11,13 (kA). Dòng xung kích tại N3' là; IXK = 76,47 (kA). 3.3.7. Tính dòng ngắn mạch tại N4: Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng và mạch phụ tải điện áp máy phát. Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có: I”0N4 = I”0N3 + I”0N3’ = 15,75 + 28,46 = 44,21 (kA). IƠN4 = I”ƠN3 + I”ƠN3’ = 16,12 + 11,13 = 27,25 (kA). Dòng điện xung kích tại N4: iXK = iXKN3 + iXKN’3 = 40,09 + 76,47 = 116,56 (kA). Vậy ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2: Dòng điện Điểm ngắn mạch I”0 (kA) IƠ (kA) iXK (kA) N1 6,1 5,93 15,53 N2 9,39 7,88 23,9 N3 15,75 16,12 40,09 N’3 28,46 11,13 76,47 N4 44,21 27,25 116,56 ~ ~ ~ ~ HT B2 Std B1 B3 SĐP Std B4 Std 2 đường dây kép 2 đường dây đơn F1 F2 F3 F4 220 KV 110 KV 3.4. Tính toán dòng cưỡng bức phương án 1 : Các khí cụ điện và dây dẫn có 2 trạng thái làm việc bình thường và cưỡng bức. ứng với hai trạng thái làm việc trên có dòng bình thường Ibt và dòng cưỡng bức Icb. Tình trạng làm việc bình thường là tình trạng mà không có phần tử nào của khu vực xét bị cắt. Dòng điện làm việc bình thường Ibt là dòng lớn nhất có thể ở trạng thái này. Dòng điện làm việc bình thường dùng để chọn thiết bị điện của dây dẫn và cáp theo điều kiện kinh tế. Tình trạng làm việc cưỡng bức là tình trạng nếu một phần tử của khu vực xét bị cắt. Dòng cưỡng bức lớn hơn dòng bình thường. Dòng cưỡng bức cực đại Icb max dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài. Các mạch phía 220kV: Hệ thống bằng 2 lộ đường dây Đường dây dài 100 (km) Icb = = 0,4 (kA) Bộ máy phát điện - máy biến áp B1 Icb = = 0,207 (kA) Máy biến áp tự ngẫu: B2 (B3) Khi bình thường : SC max = 56 (MVA) Khi sự cố B4 : Sc = 1,145 (MVA) Khi sự cố B2 : Sc = 2,29 (MVA) Icb = = 0,29 (kA) Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 kV là 0,4 (kA) Các mạch phía 110 kV * Mạch đường dây kép phía 110 kV Icb = = 0,218 (kA) Smax = = = 33,3 (MVA) Trong đó : n là số đường dây. * Đối với đường dây mạch đơn phía 110 (kV) Icb = = 0,09 (kA) (MVA) Icb = = 0,41 (kA) * Trung áp máy biến áp liên lạc B2 (B3) theo bảng phân bổ công suất. Khi bình thường : ST max = 28 (MVA) Khi sự cố B4 : ST = 62,5 (MVA) Khi sự cố B2 : ST = 5,6 (MVA) Icb = = 0,32 (kA) Vậy cấp điện áp 110 (kV) có dòng cưỡng bức là 0,41 (kA) - Cấp điện áp 10,5 kV Icb = = 4,33 (kA) Vậy dòng cưỡng bức của phương án 1 là: U Icb 220 (kV) 110 (kV) 10,5 (kV) Icb (kA) 0,4 0,41 4,33 ~ B2 Std HT B1 B3 ~ SĐP ~ Std B4 Std 2 đường dây kép ~ Std F1 F2 F3 F4 2 đường dây đơn 3.5. Tính toán dòng cưỡng bức phương án 2 : Các khí cụ điện và dây dẫn có 2 trạng thái làm việc bình thường và cưỡng bức. ứng với hai trạng thái làm việc trên có dòng bình thường là tình trạng mà không phần tử nào của khu vực xét bị cắt. Dòng làm việc bình thường Ibt là dòng lớn nhất có thể ở trạng thái này. Dòng điện làm việc bình thường dùng để chọn thiết bị điện của dây dẫn và cáp theo điều kiện kinh tế. Tình trạng làm việc cưỡng bức là tình trạng nếu 1 phần tử của khu vực bị cắt. Dòng cưỡng bức lớn hơn dòng bình thường. Dòng cưỡng bức cực đại Icb max dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài. Các mạch phía 220 KV: Bằng 2 lộ đường dây Đường dây dài 100 km Icb = = 0,4 (kA) Mạch hạ của MBA từ ngẫu B1, B2: Icb = = 0,207 (kA) Máy biến áp tự ngẫu B1 (B2) Khi bình thường : SC max = 90,5 (MVA) Khi sự cố B4 : SC = 33,45 (MVA) Khi sự cố B2 : SC = 71,29 (MVA) Icb = = 0,23 (kA) Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 (kV) là 0,4 (kA) Mạch phía 110 (kV): Mạch đường dây kép phía 110 (kV) Icb = ( KA) Smax = . 2 = 33,3 (MVA) Trong đó: 2 tính cho đường dây kép n: Số đường dây = 6 ị Icb = (KA) Mạch đường dây đơn phía 110 (kV) Icb = = 0,09 (KA) Smax = = 16,66 (MVA) * Bộ máy phát điện - máy biến áp B3, B4 Icb = = 0,41 (KA) Trung áp MBA liên lạc B1 (B2) theo bảng phân bố công suất. Khi bình thường : ST max = - 6,5 (MVA) Khi sự cố B3 : ST = 28 (MVA) Khi sự cố B2 : ST = -13 (MVA) Icb = = 0,14 (kA) Cấp 10,5 kV Icb = = 4,33 (kA) Vậy dòng cưỡng bức của phương án 2 là U Icb 220 (kV) 110 (kV) 10,5 (kV) Icb (kA) 0,4 0,41 4,33 3.6. Lựa Chọn các thiết bị của sơ đồ nối đIện chính 3.6.1. Chọn máy cắt điện * Chọn máy cắt cho mạng điện: Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn máy cắt theo các điều kiện sau: - Loại máy cắt khí SF6 hoặc máy cắt không khí. Điện áp: U đm MC ³ Uđm mạng Dòng điện: IđmMC ³ Icbức Điều kiện cắt : I c đm ³ I” - Điều kiện ổn định động : ilđđ ³ ixk - Điều kiện ổn định nhiệt : I2nh đm . tnh đm ³ BN Phương án 1 Bảng thông số máy cắt cho phương án 1 Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Cấp điện áp (kV) Ilvcb (kA) I” (kA) ixk (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Icắt đm (kA) ilđđ (kA) N1 Cao 220 0,4 6,54 16,65 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,41 12,349 31,43 3AQ1 123 4 40 100 N4 Hạ 10,5 4,33 43,48 115,37 8FG10 12 12,5 80 225 Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Phương án 2 Bảng thông số máy cắt cho phương án 2 Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Cấp điện áp (kV) Ilvcb (kA) I” (kA) ixk (kA) Uđm (kV) Iđm (kA) Icắt đm (kA) ilđđ (kA) N1 Cao 220 0,4 6,1 15,53 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,41 9,39 23,9 3AQ1 123 4 40 100 N4 Hạ 10,5 4,33 44,21 116,56 8FG10 12 12,5 80 225 Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 3.6.2. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối. Việc chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện là 1 khâu rất quan trọng nó phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải . - Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong việc vận hành và xử lý sự cố - An toàn lúc vận hành và lúc sửa chữa. - Hợp lý kinh tế trên yêu cầu đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật. Trong thực tế khi lựa chọn khó đảm bảo toàn bộ các yêu cầu trên do vậy khi có mâu thuẫn ta phải đánh giá một cách toàn diện trên quan điểm lợi ích lâu dài và lợi ích chung của toàn nhà máy. Phương án 1 Phía điện áp 220 kV: Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. - Phía điện áp 110 kV: Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp như phía cao áp. - Phía điện áp 10,5 kV: Không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. ~ B3 F2 F4 ~ ~ B1 F1 ~ B4 B2 F3 220 kV 110 kV Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1Phương án 2 Phía điện áp 220 kV: Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. - Phía điện áp 110 kV: Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp như phía cao áp. - Phía điện áp 10,5 kV: Không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy pháp chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. ~ B2 F1 F3 ~ ~ B3 B1 F2 220 kV 110 kV F4 ~ B4 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2  tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu Mục đích chương này là so sánh, đánh giá các phương án về mặt kinh tế. Từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. Về mặt kinh tế khi tính vốn đầu tư của 1 phương án, chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính. Một cách gần đúng ta có thể chỉ tính vốn đầu tư cho MBA và các thiết bị phân phối (bao gồm tiền mua, vận chuyển và xây lắp). Tiền chi phí để xây dựng các thiết bị phân phối dựa vào số mạch của TBPP ở các cấp điện áp tương ứng, chủ yếu do loại máy cắt quyết định. Một phương án được gọi là có hiệu quả kinh tế cao nhất nếu đạt chi phí tính toán thấp nhất và đảm bảo được chỉ tiêu kỹ thuật cao nhất. Ci = Pi + ađm .Vi + Yi Trong đó: Ci : Hàm chi phí tính toán của phương án i (đồng) Pi : Phí tổn vận hành hàng năm của phương án i (đồng/năm) Vi: Vốn đầu tư của phương án i (đồng) Yi: Thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i (đồng/năm) ađm: Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế = 0,15 (1/năm) ở đây phương án giống nhau về máy phát điện. Do đó vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp MBA và thiết bị phân phối là máy cắt. Vốn đầu tư của một phương án như sau: Vi = VBi + VTBPPi Trong đó: VBi : Vốn đầu tư MBA, được xác định theo biểu thức VBi = KB . VB Trong đó: VB : Tiền mua MBA KB: Là hệ số tính đến chuyên chở và xây lắp MBA thứ i Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của MBA. VTBPPi: Là vốn đầu tư xây dựng TBPP (đồng) được xác định như sau: VTBPPi = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ... + ni. VTBPPi n1, n2, n3 , ..., ni là số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 ,... Ui trong sơ đồ đã chọn VTBPP1, VTBPP2, VTBPP3, ..., VTBPPi : Giá tiền mỗi mạch của TBPP Phí tổn vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định theo biểu thức sau đây. Pi = PK + PP + PT Trong đó: PK: Là tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn (đơn vị đồng/năm) PK = ở đây: V: Là vốn đầu tư của một phương án a: Định mức khấu hao tổng 8,4% PP: Chi phí phục vụ thiết bị (Sửa chữa thường xuyên và tiền lương công nhân ( đồng/năm). Có thể bỏ qua vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít khác nhau giữa các phương án. PT: Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong thiết bị điện PT = b . DA. b: là giá thành trung bình điện năng hàng năm trong hệ thống điện. (đồng/năm) DA: Là tổn thất điện năng trong thiết bị (kWh) chủ yếu do tổn thất trong MBA quyết định. So sánh hiệu quả kinh tế của 2 phương án thiết bị điện nếu về mức độ tin cậy cung cấp điện như nhau thì các phương án có V1 > V2 > và P1 < P2 thì có thể tính thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch. T = ở đây T: Là thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch (năm) Nếu T < Tđm thì phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn lớn. Nếu T > Tđm thì phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư thấp hơn. Tđm = là thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn. 4.1. Phương án 1. Chi phí tính toán phương án 1 được tính. C1 = P1 + ađm V1 + Y1 Vì trong phạm vi có hạn, không thể xác định được tổn thất kinh tế do mất điện gây nên, do vậy ta bỏ qua thiệt hại do mất điện gây nên Y1 Cho nên biểu thức còn lại: C1 = P1 + ađm . V1 4.1.1. Vốn đầu tư cho phương án 1: V1 = VB1 + VTBPP1 Máy biến áp tự ngẫu : ATДЦTH - 160 giá mỗi máy là : VB = 8000.106 đ ; kB = 1,4 Máy biến áp 3 pha 2 dây quấn phía 220 (KV) loại TДЦ- 80 Giá 1 máy là : VB220 = 5080.106 đồng ; kB220 = 1,5. Máy biến áp 3 pha 2 dây quấn phía 110 (KV) loại TДЦ H – 80 giá mỗi máy là : VB110 = 4160 . 106 đồng ; kB = 1,5 Vậy tiền đầu tư mua máy biến áp của phương án 1 là: VB1 = 2. 1,4. 8000 .106 + 1,4. 5080.106 + 1,5 . 4160.106 = 35752.106 đ. Theo sơ đồ nối điện phương án 1 - Bên phía 220 kV gồm 4 máy cắt loại, giá mỗi máy là: 2860.106 đồng. - Bên phía 110 kV gồm 4 máy cắt, giá mỗi máy là: 1240.106 đồng. - Bên phía 10,5 kV gồm 2 máy cắt, giá mỗi máy là: 540.106 đồng. Do đó vốn mua thiết bị phân phối của phương án 1 là: VTBPP1 = (4.286 0+ 4.1240 + 2.54 0).106 = 174800.106 đồng. - Vốn đầu tư của phương án 1 là : V1 = VB1 + VTBPP1 = 35752.106 + 17480.106 =53232.106 đồng. 4.1.2.Tính phí tổn vận hành hàng năm : P1 = P1K + P1T Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao: a = 8,4% P1K = == 4471,488.106 (đồng) Tính P1T : Chi phí tổn thất điện năng hàng năm P1T = A = 700 ( đồng / 1 KWh) P1T = 700 .9217,583 .103 = 6452,308 . 106 (đồng). Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1 là: P = P1K + P1T = 4471,488.106 + 6452,308.106 = 10923,691.106 (đồng). 4.1.3. Chi phí tính toán hàng năm sẽ là: C1 = P1 + ađm . V1 C1 = 10923,696.106 + 0,15.53232.106 = 18908,496.106 (đồng) ađm = 0,15: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế (1/năm) 4.2. Phương án II : 4.2.1. Tính vốn đầu tư của phương án : V2 = VB2 + VTBPP2 Giá máy biến áp như phương án 1 ta có; Máy biến áp giá mỗi máy là 8000.106 đồng. Máy biến áp 3 pha 2 dây quấn, giá 1 máy là : 4160.106 đồng Vậy tiền đầu tư mua máy biến áp của phương án 2 là: VB2 = 2. 1,4. 8000 .106 + 2.1,5. 4160.106 = 34880.106 (đồng). Theo sơ đồ nối điện phương án 2 - Bên phía 220 (kV) gồm 3 máy cắt loại, giá mỗi máy là: 2860.106 đồng. - Bên phía 110 (kV) gồm 5 máy cắt, giá mỗi máy là: 1240.106 đồng. - Bên phía 110 (kV) gồm 4 máy cắt, giá mỗi máy là: 1240.106đồng. - Bên phía 10,5 (kV) gồm 2 máy cắt, giá mỗi máy là: 540.106 đồng. Do đó vốn mua thiết bị phân phối của phương án 1 là: VTBPP2 = (3.2860 + 5.1240 + 2.54 0).106 = 15680.106 (đồng). Vốn đầu tư của phương án 2 là : V2 = VB2 + VTBPP2 = 34880.106 + 15680.106 = 50560.106 (đồng). 4.2.2. Tính phí tổn vận hành hàng năm : P2 = P2K + P2T Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao: a = 8,4% P2K = == 4247,04.106 (đồng) Tính P2T : Chi phí tổn thất điện năng hàng năm b = 700 ( đồng / 1 KWh) P2T = b . A2 = 700 .8084,447.103 = 5659,112 . 106 (đồng). Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2 là: P2 = P2K + P2T = 4247,04.106 + 5659,112.106 = 9906,152.106 (đồng). 4.2.3. Chi phí tính toán hàng năm sẽ là: C2 = P2 + ađm . V2 C2 = 9906,152.106 + 0,15.50560.106 = 17490,152.106 (đồng) ađm = 0,15: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế (1/năm) So sánh các phương án để chọn phương án tối ưu: + Về mặt kinh tế : Ta so sánh qua bảng số liệu sau : Phương án Vốn đầu tư 106 (VNĐ) Phí tổn vận hành 106 (VNĐ) Chi phí hàng năm 106 (VNĐ) 1 53232 10923,696 18908,496 2 50560 9906,152 17490,152 Qua bảng trên ta nhận thấy: Chi phí tính toán của phương án 1 cao hơn phương án 2 . Về mặt kinh tế ta chọn phương án 2. + Xét về mặt kỹ thuật: Độ an toàn kỹ thuật của hai phương án là như nhau. - Tại phương án 1 vì do cả MFĐ - MBA 3 pha hai dây quấn nằm ở hai cấp điện áp khác nhau do đó phía cao 220 kV hai loại MBA vậy trong khi vận hành phức tạp hơn phương án 2, sự an toàn của người và thiết bị thấp hơn phương án 2 và tốn kém hơn. - Tại phương án 2 do cả hai MFĐ - MBATN giống nhau, cùng một thông số, nằm một phía và cả hai MFĐ - MBA hai cuộn dây giống nhau cùng thông số kỹ thuật nằm một phía 110 kV. Do đó trong xây dựng, sửa chữa, vận hành dễ dàng hơn phương án 1 có vốn đầu tư thấp hơn. Tóm lại: Qua phân tích ta chọn phương án 2 dùng làm thiết kế cho nhà máy nhiệt điện. Lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm điện như máy phát, MBA, máy bù cùng các khí cụ điện như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Để nối từ đầu cực máy phát đến gian máy ta dùng thành dẫn cứng. Thanh dẫn cứng khi dòng điện nhỏ thường dùng thanh hình chữ nhất. Còn khi có dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ 2 hay 3 thành hình chữ nhật đơn. Còn khi dòng >3000 (A) thì dùng thanh dẫn hình máng (để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát chúng). Tất cả các dây dẫn từ MBA lên thanh góp 220kV và 110kV ta dùng dây dẫn mềm. Nó là dây xoắn đồng hay nhôm lõi thép. Khi dùng một sợi dây không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm các dây dẫn mềm. Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba trạng thái cơ bản sau: - Chế độ làm việc lâu dài. - Chế độ quá tải. - Chế độ ngắn mạch. Ta phải lựa chọn các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sao cho thoả mãn tất cả các yêu cầu kỹ thuật sau đồng thời đạt hiệu quả kinh tế hợp lý nhất. Chọn máy cắt điện và dao cách ly * Chọn máy cắt cho các mạch điện: Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để đóng, cắt dòng điện phụ tải và cắt dòng ngắn mạch, Đó là loại thiết bị đóng, cắt làm việc tin cậy, song giá thành cao nên chỉ dùng ở những nơi quan trọng. Máy cắt được chọn theo các điều kiện sau: - Loại máy cắt khi SF6 hoặc máy cắt không khí - Điện áp: Uđnmc ³ Uđmmạng - Dòng điện: Iđmmc ³ Icbức - Điều kiện cắt: Icđm ³ I” - Điều kiện ổn định động: ilđđ ³ ixk - Điều kiện ổn định nhiệt: Inh2.tnh ³ BN BN: Xung lượng nhiệt Dựa và kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn được máy cắt có các thông số sau.Loại máy cắt khí SF6 . Bảng thông số máy cắt cho phương án 2: Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Uđm (kV) Icb (kA) I” (kA) ixk (kA) Uđmmc (kV) Iđmmc (kA) Icđm (kA) ilđđ (kA) N1 Cao 220 0,4 6,1 15,53 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,41 9,39 23,9 3AQ1 123 4 40 100 N4 Hạ 10,5 4,33 44,21 116,56 8FG10 12 12,5 80 225 Dựa vào kết quả tính toán dòng điện cưỡng bức và kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch ta chọn được dao cách ly cho các cấp điện áp như sau: Bảng thông số dao cách ly Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại dao cách ly Thông số định mức Uđm (kV) Icb (kA) I” (kA) ixk (kA) Uđmcl (kV) Iđmcl (A) Ilđđ (kA) itnh (kA) N1 Cao 220 0,4 6,1 15,53 SGC-245/1250 245 1250 80 125 N2 Trung 110 0,41 9,39 23,9 SGC-145/1600 145 1600 100 100 N4 Hạ 10,5 4,33 44,21 116,56 PBK-20/6000 20 6000 250 75/10 Không cần kiểm tra ổn định nhiệt với dao cách ly có dòng điện định mức lớn hơn 1000 (A). Chọn thanh dẫn cứng Thanh dẫn cứng dùng nối từ máy phát điện tới cuộn hạ MBA tự ngẫu và MBA hai cuộn dây. Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài như đối với thanh dẫn mềm. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích thước và khoảng cách giữa các pha. 5.2.1. Chọn tiết diện: Điều kiện : I’cp ³ Ilvcb Ta có : Ilvcb = 4,33 (kA) Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trường qMT = 250C, nhiệt độ xung quanh nơi đặt thanh dẫn là qxq = 350C, nhiệt độ xung quanh cho phép vận hành lâu dài của thanh dẫn qcf = 700C. Khc = = = 0,88 Do đó: I”cf ³ 4,33 (kA) hay Icf ³ = 4,92 (kA) Ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình máng có các thông số sau: Kích thước (mm) Tiết diện 1 cực mm2 Mô men trở kháng cm3 Mô men quán tính cm4 Dòng điện cho phép (A) h b c r 1 thanh 2 thanh 1 thanh 2 thanh WXX WYY WY0Y0 JXX JY-\Y JY0Y0 125 55 6,5 10 1370 50 9,5 100 290,3 36,7 625 5500 Y H = 125 b=55 H = 125 Y Y Y0 r = 10mm X X c = 6,5 Y0 Thanh dẫn đã chọn có: Icfg > 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. 5.2.2. Kiểm tra ổn định động Ta lập khoảng cách giữa các pha và khoảng cách giữa hai sứ liền nhau của một pha ứng với: U = 10,5 (kV) a = 90 cm l1 = 180 cm * Khi đó lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt là: Ftt = 1,75.10-8. (kg) Ftt = 1,76.10-8. = 1,76 . 10-2 . 180 . 116,562 = 478,23 ( kg) 90 * Mômen chống vốn: M = (kg/cm) * ứng suất do ngắn mạch giữa các pha: d1 = (kg/cm2) * 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 = 0,51.10-8. (kg/cm) f2 = 0,51.10-8. . 116,562.106 (kg/cm) f2 = 0,51.10-2.. 116,562 = 5,54 (kg/cm) * ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra d2 = (kg/cm2) Điều kiện ổn định của thanh dẫn khi không xét đến dao động là: dcf ³ d1 + d2 Hay d2 Ê dcf - d1 l2 Ê Với thanh dẫn đồng dcf = 1400 kg/cm2. Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là: l2max Ê = 164,4 (cm) l2max < l = 180 cm Do đó cần đặt số miếng đệm trên khoảng cách vượt giữa hai sứ là: n = Vậy cần đặt thêm 1 miếng đệm trên khoảng vượt giữa 2 sứ. Khi xét đến dao động, tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức sau: wr = Trong đó: E: môđun đàn hồi của vật liệu Ecu = 1,1.106 (kg/cm2) Jy0y0: mômen quán tính Jy0y0 = 625 (cm4) S: tiết diện thanh dẫn S = 2.13,70 = 27,4 (cm2) g: khối lượng riêng của vật liệu gcu = 8,93 (g/cm3 ) wr = = 188,8 (Hz) Vậy wr nằm ngoài khoảng 45 á 50 Hz và 90 á 110Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động. Chọn sứ cách điện Ta chọn loại sứ đặt trong nhà 0f - 20 - 3000Y3 Cấp điện áp : Uđms = 20 (kV) Lực phá hoại : Fph = 3000 (kg) Chiều cao : H = 206 (mm) Ta có: Ftt’ = Ftt = = 478,23. = 623,3 (kg) 0,6.Fph = 0,6 . 3000 = 1800 (kg) H’ = 271,5 H = 206 Ftt F'tt = 623,3 Sứ Chọn dây dẫn và thanh góp mềm Dây dẫn được dùng nối từ cuộn cao, cuộn trung MBA liên lạc và cuộn cao MBA 2 cuộn dây đến thanh góp 220 (kV) và 110 (kV) tương ứng. Thanh góp ở các cấp điện áp này cũng được chọn là thanh dẫn mềm. Tiết diện dây dẫn mềm được chọn theo điều kiện nhiệt độ cho phép trong chế độ làm việc lâu dài. ở đây ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép lâu dài Vcf = 700C Nhiệt độ định mức của môi trường V0đm = 250C Ta coi nhiệt độ của môi trường xung quanh V0 = 350C khi đó dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ. I’cf = Khc.Icf Với Khc = = 0,88 5.4.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm Điều kiện chọn là: Icf’ ³ Icb với Icb là dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch được chọn, hay Icf’ ³ .Icb * Mạch điện áp 220 kV Dòng điện cưỡng bức là Icb = 0,4 (kA) Icb’ = (kA) = 45 (A) * Mạch điện áp 110 kV Dòng điện cưỡng bức: Icb = 0,41 (kA) Icf’ = (kA) = 460 (A) Ta có bảng thông số dây dẫn loại AC như sau: Bảng 5. 2 Điện áp Mạch điện Tiết diện chuẩn nhôm/thép Tiết diện mm2 Đường kính mm Icf (A) Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép 220 kV Phía cao MBA và thanh góp 300/204 298,0 204 29,2 18,6 585 110 kV Phía trung MBA và thanh góp 240/32 224 31,7 21,6 7,2 610 5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch Tiết diện nhỏ nhất để dây dẫn ổn định nhiệt là Smin = BN: xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch (A2.s) C: hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn () với dây dẫn AC có C = 70. . * Tính xung lượng nhiệt BN = BNCK + BNCK Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 giây. Khi đó có thể có tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ: BNKCK1 = .Ta = (6,1.103)2.0,05 = 1,86.106.A2.S BNKCK2 = . Ta = (9,39.103)2.0,05 = 4,4.106.A2.S Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị. BNCK * Điểm N1 ở phần tính toán ngắn mạch tại điểm N1 ta có EHT X1/0,056 X6/0,153 E1234 N1 XttHT = X1.; XttNM = X6. Sử dụng đường cong tính toán ta có là: I”CK0,1* = 0,56; I”CK0,2* = 0,54 ICK0,5* = 0,54; I”CK1* = 0,58 ị Dòng ngắn mạch của hệ thống tại thời điểm 0,1 Sec là: I”Na0,1HT = I”CK0,1*.=4,21 (kA) Tương tự ta có tại các thời điểm 0,2; 0,5 ; 1 (Sec) I”N10,2HT = 4,07 (kA); I”N10,5HT = 4,07 (kA) I”N1.1HT = 4,37 (kA) - Phía các máy phát XttMH = 0,459 < 3 ị Ta sử dụng đường cong tính toán I”CK0,1* = 1,88; I”CK0,2* = 1,78 ICK0,5* = 1,7; I”CK1* = 1,68 ị Dòng ngắn mạch của nhà máy tại thời điểm 0,1 Sec là: I”N1.0,1NM = I”CK0,1*. (kA) Tương tự ta có dòng ngắn mạch tại các thời điểm 0,2; 0,5; 1 Sec I”N1 0,2NM = 1,34 (kA); I”N10,5NM = 1,28 (kA) I”N1 1NM = 1,27 (kA) Vậy ta có dòng ngắn mạch tổng tại các thời điểm là I”N1 0,1 = I”N10,1HT + I”N10,1NM = 4,21 + 1,416 = 5,625 (kA) I”N1 0,2 = 4,07 + 1,34 = 5,41 (kA) I”N1 0,5 = 4,07 + 1,28 = 5,35 (kA) I”N1 1 = 4,37 + 1,27 = 5,64 (kA) Tìm các trị số trung bình bình phương I2tb1 = (kA2) I2tb2 = (kA2) I2tb3 = (kA2) I2tb4 = (kA2) Vậy xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ BNCK1 = Dt = 34,43.0,1 + 30,46.0,1 + 28,94.0,3 + 30,2.0,5 = 30,271.106 A2S Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N1 là BN1 = BNCK1 + BNKCK1 = 1,86.106 + 30,271.106 = 32,131.106.A2S * Điểm N2 Theo phần tính toán ngắn mạch EHT X5/0,11 X6/0,099 E1234 N2 XttHT = X5. = 3,3 > 3 XttNM = X6. = 0,297 < 3 Dòng ngắn mạch phía hệ thống lúc này là I”ON2 = I”0,1N2 = I”0,2N2 = I”0,5 = I”1N2 = = 4,57 (kA) * Phía các máy phát XttNM = 0,297 < 3 I”CK0,1X = 2,75; I”CK0,2* = 2,5 I”CK0,5* = 2,3; I”CK1 = 2,2 Dòng ngắn mạch của nhà máy tại thời điểm 0,1 Sec là: I”N20,1NM = I”CK0,1* . (kA) Tương tự ta có dòng ngắn mạch tại các thời điểm 0,2; 0,5; 1 Sec I”N20,2NM = 3,77 (kA); I”N20,5NM = 3,46 (kA) I”N21NM = 3,31 (kA) Vậy ta có dòng ngắn mạch tổng tại các thời điểm là: I”N2 0,1 = I”N20,1HT + I”N20,1NM = 4,57 + 4,14 = 8,71 (kA) I”N2 0,2 = 4,57 + 3,77 = 8,34 (kA) I”N2 0,5 = 4,57 + 3,46 = 8,03 (kA) I”N2.1 = 4,57 + 3,31 = 7,88 (kA) Tính các trị số trung bình bình phương = 164 (kA2) = 72,7 (kA2) = 67,01 (kA2) = 63,29 (kA2) Vậy xung lượng nhiệt thành chu kỳ BNCK2 .Dt = 164.0,1 + 72,7.0,1+67,01.0,3 + 63,29.0,5 = 75,418.106 (A2S) Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N2 là: BN2 = BNCK2 + BNKCK2 = 75,418.106 + 4,