Trungdung Nmd

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU Đất nước Việt Nam ta đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ trên mọi mặt của đời sống xã hội. Trong quá trình ấy, có phần đóng góp không thể thiếu của ngành Điện với nhiệm vụ phải đảm bảo cung cấp điện đủ và tốt cho khách hàng cả nước. Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện. Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế – kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã được học, em đã được giao thực hiện Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW. Đây là cơ hội tốt để em có thể tìm hiểu sâu hơn kiến thức tổng hợp đã được học và cũng là dịp may để em vận dụng chúng vào một bài toán thiết kế cụ thể. Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của các thày giáo trong bộ môn và các bạn trong lớp cùng với nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành được bản đồ án này. Tuy nhiên, do trình độ chuyên môn cũng như thời gian hạn hẹp nên bản đồ án không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn các thầy trong Bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt là cô Nguyễn Thị Thu và thầy GS.TS Lã Văn Út đã giúp em hoàn thành bản thiết kế đồ án môn học này. Hà nội, tháng 11 năm 2008 Sinh viên

Lê Trung Dũng

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

1

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

MỤC LỤC 1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN.......................................................................5 2.TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT .......................5 2..1 Phụ tải cấp điện áp máy phát............................................................5 2..2 Phụ tải cấp điện áp trung 110kV.......................................................6 2..3 Công suất phát của nhà máy.............................................................7 2..4 Phụ tải tự dùng của nhà máy.............................................................8 2..5 Công suất phát về hệ thống...............................................................9 3.MỘT SỐ NHẬN XÉT CHUNG.............................................................11 I.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN.......................................................................13 1. Phương án 1 ......................................................................................13 2. Phương án 2.......................................................................................14 3. Phương án 3.......................................................................................15 4. Phương án 4.......................................................................................15 5. Kết luận .............................................................................................16 II.TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN........16 1. Phương án 1.......................................................................................16 1.1. Chọn Máy Biến Áp.........................................................................17 1.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA................................................18 1.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA.................................................18 1.4. Tính Tổn Thất Điện Năng...............................................................20 1.5. Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch..................................22 2. Phương án 2.......................................................................................24 2.1.1. Chọn máy biến áp........................................................................24 2.1.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA.............................................25 2.1.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA...............................................26 2.1.4. Tính Tổn Thất Điện Năng............................................................28 2.1.5. Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch...............................30 I.PHƯƠNG ÁN 1......................................................................................33 1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán..................................................33 2. Xác định điện kháng của các phần tử. ..............................................34 3. Xác định dòng ngắn mạch.................................................................35 3..1 Ngắn mạch tại N-1..........................................................................35 3..2 Ngắn mạch tại N-2..........................................................................37 3..3 Ngắn Mạch Tại N-3........................................................................38 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

2

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

3..4 Ngắn mạch tại N-3’........................................................................39 3..5 Ngắn Mạch Tại N-4........................................................................41 4. Chọn máy cắt điện.............................................................................41 II.PHƯƠNG ÁN 2.....................................................................................42 1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán..................................................42 2. Xác định điện kháng của các phần tử. ..............................................42 3. Xác định dòng ngắn mạch.................................................................42 3..1 Ngắn mạch tại N-1..........................................................................42 3..2 Ngắn mạch tại N-2..........................................................................45 3..3 Ngắn Mạch Tại N-3........................................................................46 3..4 Ngắn mạch tại N-3’........................................................................47 3..5 Ngắn Mạch Tại N-4........................................................................49 4. Chọn máy cắt điện.............................................................................49 I.PHƯƠNG ÁN 1......................................................................................52 1. Tính vốn đầu tư của thiết bị...............................................................52 1..1 Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp.....................................................53 1..2 Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối..................53 2. Tính phí tổn vận hành háng năm.......................................................53 3. Chí phí tính toán của phương án:.......................................................54 II.PHƯƠNG ÁN 2.....................................................................................54 1. Tính vốn đầu tư của thiết bị...............................................................54 1..1 Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp.....................................................55 1..2 Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối..................55 2. Tính phí tổn vận hành hang năm.......................................................55 3. Chi phí tính toán của phương án........................................................56 III.SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU. 56 1. Kết luận về tính toán kinh tế..............................................................56 2. So sánh về mặt kĩ thuật......................................................................56 3. Kết luận..............................................................................................56 1.CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY................................................57 1..1 Chọn máy cắt điện : .......................................................................57 1..2 Chọn dao cách ly.............................................................................57 2.CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP....................................................58 2.2. Chọn thanh dẫn cứng : ...................................................................58 2.2.5. Chọn dây dẫn mềm......................................................................61 3.CHỌN THIẾT BỊ CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG. ..............................67 3.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương. .................................................67 3.2. Chọn kháng điện :...........................................................................69 4.CHỌN CHỐNG SÉT VAN:....................................................................72 4.1. Chọn chống sét van cho thanh góp :...............................................72 4.2. Chọn chống sét van cho máy biến áp :...........................................72 5.CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN..............73 5.1. Cấp điện áp 220 kV.........................................................................73 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

3

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

5.2. Cấp điện áp 110 kV.........................................................................74 5.2.1. Máy biến điện áp:........................................................................74 5.2.2. Máy biến dòng điện.....................................................................74 5.3. Cấp điện áp máy phát 10,5 kV .......................................................75 1.SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG..................................................79 2.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG:......................................................80 2..1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp I :...................................................80 2..2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp II :.................................................81 3.CHỌN MÁY CẮT..................................................................................82 3.1. Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng : ..............................................82 3.2. Máy cắt hạ áp MBA tự dùng :........................................................82

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

4

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lượng điện năng. Công suất do nhà máy điện phát ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải. Trong thực tế lượng điện năng luôn thay đổi do vậy người ta phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phương pháp vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp ... 1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 240MW, gồm 4 máy phát điện 4 x 60MW, cos ϕ = 0,8 , Uđm = 10,5kV. Chọn máy phát điện loại TB − 50 − 2 có các thông số : Bảng 1.1

Thông số định mức

Loại máy phát

n v/ph

TBΦ-60-2

3000

S MVA 75

P MW U KV cosϕ 60

10,5

0,8

Điện kháng tương đối I KA

X”d

X’d

Xd

4,125

0,146

0,22

1,691

2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công suất tác dụng cực đại Pmax và hệ số công suất cosϕ của phụ tải tương ứng, ta xây dựng được đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến. 2..1Phụ tải cấp điện áp máy phát. Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm: 3 đường dây kép x 3 MW x 4 km 3 đường dây đơn x 1,2 MW x 3 km Phụ tải cấp điện áp máy phát có PUFmax= 12,6 MW, cosϕ = 0,8.Ta có:

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

5

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

P

12,6

UFmax = = 15,75( MW ) SUFmax = cos ϕ 0,8

Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày: PUF ( t ) = p( t ).PUF max S UF ( t ) = p( t ).S UF max Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.2

Thời gian, h 0-6

6 - 10

10 - 14

14 -18

18 - 24

65 8,19 10,2375

100 12,6 15,75

95 11,97 14,9625

80 10,08 12,6

75 9,45 11,8125

Công suất p, % PUF , MW SUF , MVA

Đồ thị phụ tải điện áp máy phát: 15,75

16

14,9625

14

12,6

12

11,8125

10,2375

10 8 6 4 2 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hình 1.1

2..2Phụ tải cấp điện áp trung 110kV Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đường dây kép và 4 đường dây đơn với công suất các mạch như nhau. Phụ tải cấp điện áp trung có PUTmax= 110MW, cosϕ = 0,8. Suy ra: P 110 S UT max = UT max = = 137,5MW cos ϕ UT 0,8 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

6

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày: PUT ( t ) = p( t ).PUT max S UT ( t ) = p( t ).S UT max Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.3

Thời gian, h 0-6

6 - 10

10 - 14

14 -18

18 - 24

75 82,5 103,125

90 99 123,75

100 110 137,5

85 93,5 116,875

70 77 96,25

Công suất p, % PUT , MW SUT , MVA

Đồ thị phụ tải điện áp trung 137,5

140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

123,125

116,875

103,125

0

2

4

96,25

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hình 1.2

2..3Công suất phát của nhà máy. Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có : PF = 60 MW, cosϕ = 0,8. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là : P

60

SF = cosFϕ = 0,8 = 75( MVA) Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

7

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

PNM = 4PF = 4.60 = 240 MW SNM = 4SF = 4.75 = 300 MW Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính được công suất phát ra của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày: PNM ( t ) = p( t ).PNM S NM ( t ) = p( t ).S NM Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất phát của nhà máy: bảng 1.4

Thời gian, h Công suất p, % PNM , MW SNM , MVA

0–8

8 – 12

12 – 14

14 -20

20 – 24

75 180 225

100 240 300

90 216 270

100 240 300

75 180 225

Đồ thị phát công suất của nhà máy:

320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

300

300

270 225

0

2

4

225

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hình 1.3

2..4Phụ tải tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 8% điện năng phát ra của nhà máy. Như vậy lượng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày:

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

8

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

 S (t )  STD = α.S NM . 0,4 + 0,6. NM  S NM   trong đó: SNM : công suất đặt của nhà máy, SNM = 300 MVA Hệ số tự dùng nhà máy: α = 8% Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất tự dùng của nhà máy: bảng 1.5

Thời gian, h Công suất SNM , MVA STD , MVA

0–8

8 – 12

12 – 14

14 -20

20 – 24

225 20.4

300 24

270 22.56

300 24

225 20.4

Đồ thị phụ tải tự dùng: 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

24

22.56

24

20.4

0

2

4

20.4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Hình 1.4

2..5Công suất phát về hệ thống. Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ 90km. Công suất phát về hệ thống được xác định bằng biểu thức: SVHT = S NM − ( S UF + S UT + STD ) trong đó: S NM : công suất đặt của toàn nhà máy.

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

9

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ thống của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày. Kết quả tính ở trong bảng 1.6 bảng 1.6

Thời gian, h SNM , MVA SUF , MVA SUT , MVA STD , MVA SVHT , MVA

0–6

6–8

8 - 10

10 - 12

12 - 14

14 - 18

18 - 20

20 - 24

225 10,237 5 103,12 5

225

300

300

300

300

225

15,75 123,7 5

15,75 123,7 5

14,9625

270 14,962 5

12,6

11,8125

11,8125

137,5

137,5

116,875

96,25

96,25

20,4

24 136,5

22,56 94,977 5

24 146,52 5

24 167,937 5

20,4

65,1

24 123,537 5

20,4 91,237 5

96,5375

Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy:

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

10

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

320 300 280 260 240 220 200 180

167.9375

160 146.525

140

136.5 123.5375

120 100

94.9775

91.2375

96.5375

80 65.1

60 40 20 0 0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.5

3. MỘT SỐ NHẬN XÉT CHUNG • Về tính chất phụ tải ở các cấp điện áp: Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp: SUFmax = 15,75 MVA SUTmax = 137,5 MVA Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

11

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

SUF / 2 15,75 / 2 .100 = .100 = 10,5% S Fdm 75 Phụ tải ở cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của một tổ máy. Nhà máy không có phụ tải ở cấp điện áp cao. Nhà máy có đủ khả năng cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp. • Về vai trò của nhà máy đối với hệ thống: Công suất đặt của nhà máy: 4 x 60MW Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): SHT=3200 MVA Dự trữ công suất hệ thống là 10%, tức: SDT= 0,1.SHT=320 MVA Công suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là: SVHTmax=167,9375 MVA 167,9375 .100 = 52,48% công suất dự trữ quay của hệ thống và 320 167,9375 .100 = 5,25% công suất toàn hệ thống. chiếm 3200

tức là chiếm

• Khả năng phát triển của nhà máy trong tương lai Nhà máy có khả năng mở rộng trong tương lai và tăng lượng công suất phát về hệ thống và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải.

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

12

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG II CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong việc tính toán thiết kế nhà máy điện. Các phương án đề xuất phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy cho các phụ tải, thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế. I.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN Từ kết quả tính toán ở chương I ta có một số nhận xét sau: • Đây là nhà máy nhiệt điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của nhà máy điện, nên không dùng thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực máy phát. •

Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ số có lợi α = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.

•

STmax = 137,5 MVA, STmax = 96,25 MVA mà SFđm = 75 MVA, cho nên ghép 1 đến 2 bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây bên trung áp.

Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau: 1. Phương án 1

220kV

B2

B1

F1

F2

110kV

B3

B4

F3

F4

• Nhận xét: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

13

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV. Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2. Ưu điểm: - Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ hơn giá máy biến áp 220kV. - Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục. Nhược điểm: - Tổn thất công suất lớn khi STmin. 2. Phương án 2

• Nhận xét: Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV. Như vậy ở phía thanh góp 220 kV có đấu thêm một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây. Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2. Ưu điểm: - Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ. - Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

14

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

- Vận hành đơn giản Nhược điểm: - Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn. 3. Phương án 3

110kV

220kV

B5 B1

B2

B3

B4

B6 10,5kV F1

F2

F3

F4

• Nhận xét: Nhà máy dùng bốn bộ máy phát- máy biến áp: hai bộ nối với thanh góp 220kV, hai bộ nối với thanh góp 110kV. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giưa thanh góp UC và thanh góp UT đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát UF . Ưu điểm: - Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn. - Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất của nó. 4. Phương án 4

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

15

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN 220kV

B5

B6

110kV

B1

B2

B3

B4

10,5kV F1

F2

F3

F4

• Nhận xét Nhà máy dùng bốn bộ máy phát – máy biến áp nối vào thanh góp 110kV và dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát. Ưu điểm: - Đảm bảo cung cấp điện liên tục - Do tất cả các máy biến áp đều nối về phía 110kV nên giảm được vốn đầu tư so với phương án 1. Nhược điểm: - Do tất cả các máy biến áp đều nối vào phía 220kV, nên để đảm bảo cung cấp điện cho phía 110 kV công suất của máy biến áp tự ngẫu có thể phải lớn hơn so với các phương án khác. Khi có ngắn mạch xẩy ra ở thanh góp hệ thống thì dòng điện ngắn mạch lớn gây nguy hiểm cho thiết bị. - Tổn thất công suất lớn. 5. Kết luận Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại. Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện. II.TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 1. Phương án 1.

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

16

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN 220kV

B2

B1

F1

1.1.

110kV

B3

B4

F3

F2

F4

Chọn Máy Biến Áp

Chọn MBA 2 cuộn dây B3, B4 Máy biến áp hai dây quấn B3, B4 được chọn theo điều kiện: SB3dm = SB 4 dm ≥ SFdm Các máy phát F3 và F4 có công suất phát định mức: SF3dm = SF4dm = SFdm = 75 MVA Do đó ta có thể chọn được MBA B3 và B4 có các thông số kĩ thuật: bảng 2.1

Loại MBA

Sđm MVA

TP ДцH

80

ĐA cuộn dây, kV C H

Tổn thất, kW ∆P0 ∆PN

UN%

I0%

115

70

10,5

0,55

10,5

310

Chọn MBA tự ngẫu B1, B2 Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện: 1 SB1 = SB 2 ≥ S dm dm α th Với α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: U − U T 220 − 110 α= C = = 0,5 UC 220 Và Sth là công suất thừa từ máy phát đến cuộn hạ áp: 1 1 SUFmin – Stdmax 2 4 1 1 = 75 – .10,2375 – .24 = 63,88125 MVA 4 2 1  SB1dm = SB2dm = .63,88125 = 127,7625 MVA 0,5

Sth = SFdm –

Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy biến áp B1, B2:

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

17

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN ĐA cuộn dây, kV

Loại MBA

Sđm MVA

C

T

H

∆P0

ATДцTH

160

230

121

11

85

1.2.

Tổn thất, kW ∆PN C-T C-H T-H 380

190

190

bảng 2.2 UN% I0% CC-T T-H H 11

32

20

0,5

Phân Bố Công Suất Cho Các MBA

a) Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4 Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng: Sb = SFdm –

1 Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA 4

b) Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 - Công suất phía cao được phân bố theo biểu thức sau : 1 SB.C = Sht 2 - Công suất phía trung được phân bố theo biểu thức sau : 1 SB.T = ( S UT − Sb3 − Sb 4 ) 2 - Công suất qua cuộn dây điện áp hạ được phân bố theo biểu thức sau : SB.H = SB.C + SB.T Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 được ghi trong bảng: bảng 2.3 SB.C , MVA

45,61875

32,55

68,25

61,76875

47,48875

73,2625

83,96875

48,26875

SB.T , MVA

-17,4375

-7,125

-7,125

-0,25

-0,25

-10,5625

-20,875

-20,875

SB.H , MVA

28,18125

25,425

61,125

61,51875

47,23875

62,7

63,09375

27,39375

Dấu “ - ” trước công suất của cuộn dây trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ cuộn trung sang cuộn cao áp. 1.3. a)

Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA Các máy biến áp nối bộ B3 và B4

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

18

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Vì 2 máy biến áp này đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0 đến 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải. b) Các máy biến áp liên lạc B1 và B2 Quá tải bình thường - Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong cả ngày ( từ 0 đến 24h) chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ TA & HA → CA , phụ tải phía cao là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là: Snt ≤ k bt S tt Công suất tính toán của máy biến áp tự ngẫu: Stt = αSB1dm = 0,5.160 = 80 MVA Hệ số quá tải bình thường: kbt = 1,3 → kbtStt = 1,3. 80 = 104 MVA Do hệ số công suất cos ϕ H = cos ϕ T nên công suất qua cuộn dây nối tiếp: Snt = α( SH + ST ) Do đó: Snt.max = α.(SH + ST)max = 0,5.SCmax = 0,5. 83,96875 = 41,98438 MVA < kbtStt = 104 MVA

nên khi làm việc bình thường máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải. Quá tải sự cố o Xét trường hợp sự cố máy biến áp nối bộ B4 Khi đó do Sb 3 < S UT. min nên lượng công suất lớn nhất tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu để đưa sang trung áp là: 1 2

1 2

STmax= ( SUTmax- Sb3) = ( 137,5- 69)= 34,25 MVA Công suất tải qua cuộn hạ cực đại là: 1 1 STDmax- SUFmin 4 2 1 1 =75– .24 – .10,2375 = 63,88125 MVA > 34,25 MVA 4 2

SHmax= SFdm -

Suy ra lượng công suất cực đại truyền qua mỗi máy biến áp lên cao áp: SCmax = SHmax - STmax =63,88125 - 34,25 = 29,63125 MVA Như vậy máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ truyền công suất HA → TA & CA , phụ tải phía hạ là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn hạ là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

19

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

S H ≤ k scS tt trong đó: Hệ số quá tải sự cố: ksc = 1,4  ksc.Stt = 1,4.80 = 112 MVA Ta nhận thấy SHmax < ksc.Stt nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải sự cố. o Xét trường hợp sự cố máy biến áp liên lạc B2. - Trong khoảng thời gian từ 0 → 24h: ΣSbT > S UT , chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ HA & TA → CA , phụ tải phía cao là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là: S nt ≤ k scS tt Công suất qua cuộn dây nối tiếp: Snt = α( ST + SH ) Lượng công suất thừa cực đại bên trung áp là: STmax = ΣSbT – SUTmax = 2.69 – 96,25 = 41,75 MVA Công suất tải từ máy phát qua cuộn hạ của tự ngẫu cực đại đã tính ở phần trước bằng: SHmax = 63,88125 MVA Suy ra công suất lớn nhất tải qua cuộn hạ: Snt.max = α(STmax + SHmax) = 0,5.( 41,75 + 63,88125) = 52,81563 MVA Ta thấy: Snt.max< ksc.Stt = 112 MVA nên máy biến áp không bị quá tải sự cố. Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải bình thường lẫn quá tải sự cố. 1.4.

Tính Tổn Thất Điện Năng

Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B3 và B4 Do bộ máy biến áp - máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm Sb = 69 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai dây cuốn có hai cuộn dây phân chia điện áp là: 2 2  C S   H  S H . max  C. max  + ∆PN .  .8760 ∆A = ∆P0 .8760 + ∆PN .   SBdm   SBdm   trong đó: ∆P0 : tổn thất không tải của máy biến áp, kW ∆PN : tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW SC. max : công suất cuộn cao cực đại, SC. max = Sb SH. max : công suất cuộn hạ cực đại, S H. max = S b Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

20

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Sb SBdm ∆PNC ∆PNH

: công suất của bộ máy biến áp – máy phát, kVA : công suất định mức của máy biến áp, kVA : tổn thất ngắn mạch cuộn cao, ∆PNC = 0,5∆PN : tổn thất ngắn mạch cuộn hạ, ∆PNH = 0,5∆PN 2

 S  ⇒ ∆A = ∆P0 .8760 + ∆PN . b  .8760  SBdm  Thay số ta có: ΔAB3 = ΔAB4 = 70.8760 + 310.(69/80)2.8760 = 2633352 kWh = 2633,352 MWh

Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là: ΔAb = ΔAB3 + ΔAB4 = 2. 2633,352 = 5266,704 MWh

Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:  S2 S2 S2  ∆A = ∆P0 .T + 365.∑  ∆PNC . 2iC + ∆PNT . 2iT + ∆PNH . 2iH .t i SBdm SBdm SBdm   trong đó: - ∆PNC , ∆PNT , ∆PNH : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu, kW - SiC , SiT , SiH : công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu vận hành với thời gian ti trong ngày, MVA Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây - Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao  C−T ∆PNC−H ∆PNT −H  C  ∆PN = 0,5 ∆PN + − 2 2 α α   190 190   ∆PNC = 0,5. 380 + −  = 190kW 0,5 2 0,5 2   - Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung  ∆P T −H ∆P C−H  ∆PNT = 0,5 ∆PNC−T + N2 − N2  α α   190 190   ∆PNT = 0,5. 380 + − = 190kW 2 2  0 , 5 0 , 5   - Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

21

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

 ∆PNC−H ∆PNT −H  ∆P = 0,5 + − ∆PNC−T  2 2 α  α   190 190  ∆PNH = 0,5. 2 + − 380  = 570kW 2 0,5  0,5  H N

Thời gian SB.C , MVA SB.T , MVA SB.H , MVA ∆AN , kWh

0–6 6–8 8 - 10 45,61 9 32,55 68,25

10 - 12 61,7687 5

12 - 14 47,4887 5

14 18

bảng 2.4

18 20

20 - 24

73,263 83,969 48,269

-17,44 28,18 1

-7,125 25,42 5

-7,125 61,12 5

-0,25 61,5187 5

-0,25 47,2387 5

-10,56

-20,88

-20,88

62,7 63,094

27,394

212,3 1

45,26 7

236,2 8

225,166 5

132,847 7 512,79

288,4

148,94

Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày: ΔAN24 = ΣΔAiN = 1802 kWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu: ΔAB1= ΔAB2= 85.8760 + 365.1802 = 1402328 kWh = 1402,328 MWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc: ΔATN= ΔAB1 + ΔAB2= 2.1402,328 = 2804,656 MWh Tổn thất điện năng của phương án 1 Tổn thất điện năng của phương án 1 bằng: ΔA1= ΔAb + ΔATN= 5266,704 + 2804,656 = 8071,360 MWh 1.5.

Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

22

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN d© y kÐp d© y® ¬n

HT§

(1)

(3)

220kV (2)

110kV (4)

(5)

B2

B1

B3

B4

(6) (7)

F1

F3

F2

F4

Các mạch phía điện áp cao 220kV Đường dây nối với hệ thống: I

(1)

cb

=

S max VHT

=

3U C

167,9375 3 * 220

= 0,441 kA

Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc: I ( 2 ) cb =

S ( 2 ) cb 3U C

=

1,4S B 2 dm 3U C

=

1,4.160 3 * 220

= 0,588 kA

Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở phía điện áp cao là: ICcb = max{ I(1)cb, I(2)cb} = 0,588 kA Các mạch phía điện áp trung 110kV Đường dây tải: I ( 3) cb =

S T max / 3 3U T

= 0,241 kV

Bộ máy phát – máy biến áp B3: I ( 4) cb =

1,05 * S Fdm 1,05 * 75 = = 0,413 kV 3 *UT 3 * 110

Trung áp máy biến áp liên lạc: ScbT 3U T Khi B4 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 5 là: I (cb5) =

1 ST max − Sb 4 1 137,5 - 69 * = * = 0.18 kA 2 2 3U T 3 * 110

Khi B2 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 5 là: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

23

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

S T min − S b 3 − S b 4

=

96.25 - 2 * 69

= - 0.2191 kA 3U T 3 *110 Dấu “-“ chỉ rằng dòng cưỡng bức chảy từ phía trung sang phía cao áp của tự ngẫu.

Do đó I(5)cb = 0,2191 kA Vậy dòng làm việc cưỡng bức phía 110kV là: ITcb = max{ I(3)cb, I(4)cb, I(5)cb} = 0,413 kA Các mạch phía điện áp máy phát 10,5kV Mạch máy phát: I ( 7 ) cb =

I

H cb

1,05 * S Fdm 1,05 * 75 = = 4,33013 kA 3 *U F 3 *10,5

Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức phía điện áp máy phát là: = 4,33013 kA

2. Phương án 2.

2.1.1.Chọn máy biến áp Chọn MBA 2 cuộn dây B3, B4 Máy biến áp hai dây quấn B3, B4 được chọn theo điều kiện: SB3dm = SB 4 dm ≥ SFdm Các máy phát F3 và F4 có công suất phát định mức: SF3dm = SF4dm = SFdm = 75 MVA Do đó ta có thể chọn được MBA B3 có các thông số kĩ thuật:

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

24

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN bảng 3.1

Loại MBA TДц

ĐA cuộn dây, kV C H 242 10,5

Sđm MVA 80

Tổn thất, kW ∆P0 ∆PN 80 320

UN%

I0%

11

0,6

Và MBA B4 có các thông số kĩ thuật: bảng 3.2

Loại MBA

Sđm MVA

TP ДцH

80

ĐA cuộn dây, kV C H

Tổn thất, kW ∆P0 ∆PN

UN%

I0%

115

70

10,5

0,55

10,5

310

Chọn MBA tự ngẫu B1, B2 Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn hoàn toàn tương tự phương án 1 theo điều kiện: 1 SB1 = SB 2 ≥ S dm dm α th Với α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: U − U T 220 − 110 α= C = = 0,5 UC 220 Và Sth là công suất thừa từ máy phát đến cuộn hạ áp: 1 1 SUFmin - Stdmax 2 4 1 1 = 75 – .10,2375 – .24 = 63,88125 MVA 4 2 1  SB1dm = SB2dm = .63,88125 = 127,7625 MVA 0,5

Sth = SFdm -

Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy biến áp B1, B2: bảng 3.2 ĐA cuộn dây, kV

Loại MBA

Sđm MVA

C

T

H

∆P0

ATДцTH

160

230

121

11

85

Tổn thất, kW ∆PN

UN%

C-T

C-H

T-H

380

190

190

C-T

CH

T-H

11

32

20

I0% 0,5

2.1.2.Phân Bố Công Suất Cho Các MBA a)

Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4

Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

25

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng: Sb = SFdm –

1 Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA 4

b) Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 - Công suất qua cuộn dây điện áp cao được phân bố theo biểu thức sau : S B.C =

1 ( SVHT − Sb3 ) 2

- Công suất qua cuộn dây điện trung được phân bố theo biểu thức sau : 1 SB.T = ( S UT − Sb 4 ) 2 - Công suất qua cuộn dây điện áp hạ được phân bố theo biểu thức sau : SB.H = SB.C + SB.T Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 được ghi trong bảng: bảng 3.4

Thời gian

0–6

SB.C , MVA

11,12

6–8

8 - 10

-1,95

33,75

10 - 12 27,268 8

12 - 14

14 - 18

18 - 20

20 - 24

12,988 8

38,762 5

49,47

13,77

13,63

13,63

63,09

27,39

SB.T , MVA

17,06

27,38

27,38

34,25

34,25

23,937 5

SB.H , MVA

28,18

25,43

61,13

61,518 8

47,238 8

62,7

Dấu “ - ” trước công suất của cuộn dây cao có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ cuộn cao sang cuộn trung áp. 2.1.3.Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA a)

Các máy biến áp nối bộ B3 và B4

Vì 2 máy biến áp này đã được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải. b) Các máy biến áp liên lạc B1 và B2 Quá tải bình thường

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

26

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong khoảng thời gian từ 6÷8h: chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ CA & HA → TA , phụ tải phía trung là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn chung là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là: Sch ≤ k bt S tt Do hệ số công suất cos ϕ H = cos ϕ C nên công suất qua cuộn dây chung: Sch = S H + αSC Ta có: Sch = 26,4 MVA < kbtStt = 104 MVA nên khi làm việc bình thường trong khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải. - Trong các khoảng thời gian còn lại: chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ HA → TA & CA , phụ tải phía hạ là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn hạ là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là: S H ≤ k bt S tt Ta có SHmax = 63,09375 MVA < kbtStt = 104 MVA nên khi làm việc bình thường trong những khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải Như vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện làm việc quá tải bình thường. Quá tải sự cố o Xét trường hợp sự cố máy biến áp nối bộ B4 Khi đó lượng công suất lớn nhất tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu để đưa sang trung áp là: 1 1 ST . = S . = .137,5 = 68,75 max MVA 2 UT max 2 Công suất tải qua cuộn hạ cực đại là: 1 1 STDmax- SUFmin 4 2 1 1 =75– .24 – .10,2375 = 63,88125 MVA < 68,75 MVA 4 2

SHmax= SFdm -

Suy ra lượng công suất cực đại truyền từ cao áp sang trung áp qua mỗi máy biến áp tự ngẫu là: SCmax= STmax – SHmax =68,75 - 63,88125 =4.869 MVA Như vậy máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ truyền công suất HA & CA → TA , phụ tải phía trung là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn chung là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là: Sch ≤ k scS tt Do hệ số công suất cos ϕ H = cos ϕ C nên công suất qua cuộn chung bằng: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

27

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Sch = S H + αSC Suy ra lượng công suất lớn nhất tải qua cuộn chung: S

. ch max

= (SH + αSC )

max

= 63,88125 + 0,5.4,869 = 66,32 MVA .

Ta nhận thấy Sch.max< ksc.Stt = 112 MVA nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải sự cố. o Xét trường hợp sự cố máy biến áp liên lạc B2.

- Ta thấy Sb 4 < S UT , lượng công suất lớn nhất tải qua máy biến áp tự ngẫu để đưa sang trung áp là: STmax = SUTmax - Sb4 = 137.5 - 69 = 68,5 MVA Công suất tải qua cuộn hạ cực đại đã tính trong phần trước là: SHmax = 63,88125 MVA<68,5 MVA Lượng công suất cần tải qua tự ngẫu từ cao áp sang trung áp là: SCmax= STmax – SHmax =68,5 - 63,88125 = 4.619 MVA Như vậy chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ HA & CA → TA , phụ tải phía trung là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn chung là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là: Sch ≤ k scS tt Do hệ số công suất cos ϕ H = cos ϕ C nên công suất qua cuộn chung bằng: Sch = SH + αSC Suy ra lượng công suất lớn nhất tải qua cuộn chung: S

. ch max

= (SH + αSC )

max

= 63,88125 + 0,5.4,619 = 66,19 MVA .

Ta nhận thấy Sch.max< ksc.Stt = 112 MVA nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải sự cố. Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải bình thường lẫn quá tải sự cố. 2.1.4.Tính Tổn Thất Điện Năng Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B1 và B4

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

28

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Do bộ máy biến áp – máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm Sb = 57,5MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây có hai cuộn dây phân chia điện áp thấp là: 2

 S  ∆A = ∆P0 .8760 + ∆PN . b  .8760  SBdm  Thay số ta có, tổn thất điện năng trong máy biến áp B3: ΔAB3 = 80.8760 + 320.(69/80)2.8760 = 2786118 kWh = 2786,118MWh

Tổn thất điện năng trong máy biến áp B4: ΔAB4 = 70.8760 + 310.(69/80)2.8760 = 2633352 kWh = 2633,352 MWh

Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là: ΔAb = ΔAB3 + ΔAB4 = 5419,470 MWh

Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức: 2 2 2  C SiC T SiT H SiH  ∆A = ∆P0 .T + 365.∑  ∆PN . 2 + ∆PN . 2 + ∆PN . 2 .t i SBdm SBdm SBdm   trong đó: ∆PNC , ∆PNT , ∆PNH : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu, kW SiC , SiT , SiH : công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu vận hành với thời gian ti trong ngày, MVA Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây - Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao  C−T ∆PNC−H ∆PNT −H  C  ∆PN = 0,5 ∆PN + − α2 α 2   190 190   ∆PNC = 0,5. 380 + −  = 190kW 0,5 2 0,5 2   - Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung  C−T ∆PNT −H ∆PNC−H  T  ∆PN = 0,5 ∆PN + − 2 2 α α   190 190   ∆PNT = 0,5. 380 + −  = 190kW 0,5 2 0,5 2   - Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

29

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

 ∆PNC−H ∆PNT −H  ∆P = 0,5 + − ∆PNC−T  2 2 α  α   190 190  ∆PNH = 0,5. 2 + − 380  = 570kW 2 0,5  0,5  H N

Thời gian

0–6

6–8

8 - 10

10 - 12

12 - 14

14 - 18

bảng 3.4

18 - 20 20 - 24

SB.C , MVA

11,12

-1,95

33,75

27,2688

12,9888

38,7625

49,47

13,77

SB.T , MVA

17,06

27,38

27,38

34,25

34,25

23,9375

13,63

13,63

SB.H , MVA

28,18

25,43

61,13

61,5188

47,2388

62,7

63,09

27,39

39,96 7

194,4 1

196,981 3 119,2884

411,748 216,35

77,973

∆AN , kWh

124,5 7

Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày: ΔAN24 = ΣΔAiN = 1381.289 kWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu: ΔAB1= ΔAB2= 85.8760 + 365. 1381.289 = 1248770 kWh = 1248,770 MWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc: ΔATN= ΔAB1 + ΔAB2= 2. 1248,770= 2497,541 MWh Tổn thất điện năng của phương án 2 Tổn thất điện năng của phương án 2 bằng: ΔA2= ΔAb + ΔATN= 5419,470 + 2497,541 = 7917,011MWh 2.1.5.Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

30

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN d© y kÐp d© y ®¬n

HT§

(1) (3)

(4)

220kV

(5)

B2

B1

B3

110kV

(6)

(2)

B4

(7) (8)

F3

F1

F4

F2

Các mạch phía điện áp cao 220kV Đường dây nối với hệ thống: I (1) cb =

S maxVHT 167,9375 = = 0,441 kA 3U C 3 * 220

Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc: I ( 2 ) cb =

S ( 2 ) cb 3U C

=

1,4S B 2 dm 3U C

=

1,4.160 3 * 220

= 0,588 kA

Bộ máy phát – máy phát điện: I ( 3) cb =

1,05 * Sb 3dm 1,05 * 75 = = 0,207 kA 3 *U C 3 * 220

Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở phía điện áp cao là: ICcb = max{ I(1)cb, I(2)cb, I(3)cb } = 0,588 kA Các mạch phía điện áp trung 110kV Đường dây kép: I ( 4) cb =

ST max / 3 = 0,241 kA 3U T

Bộ máy phát - máy biến áp B4: I ( 5) cb =

1.05 * S Fdm 1.05 * 75 = = 0,413 kA 3 *UT 3 * 110

Trung áp máy biến áp liên lạc: ScbT 3U T - Khi B4 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 6 là: I (cb6 ) =

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

31

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

1 ST max 1 137.5 * = * = 0,361 kA 2 3U T 2 3 * 110

- Khi B2 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 6 là:

ST max − Sb 4 137.5 - 69 = = 0,360 kA 3U T 3 * 110

Do đó I(6)cb = 0,361 kA Vậy dòng làm việc cưỡng bức phía 110kV là: IT = I ( 4 ) , I ( 5) , I ( 6 ) } = 0, cb max{ cb cb cb 413 kA Các mạch phía điện áp máy phát 10,5kV Mạch máy phát: I (8) cb =

I

H cb

1,05 * S Fdm 1,05 * 75 = = 4,33013 kA 3 *U F 3 * 10,5

Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức phía điện áp máy phát là: = 4,33013 kA

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

32

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Tính toán dòng điện ngắn mạch nhằm phục vụ cho việc lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện, thanh dẫn, thanh góp, cáp ... Để tính được dòng điện ngắn mạch, trước hết ta sẽ chọn điểm ngắn mạch tính toán, rồi lập sơ đồ thay thế, tính điện kháng các phần tử, chọn các đại lượng cơ bản. Từ đó tính được dòng ngắn mạch. I.PHƯƠNG ÁN 1 1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán Sơ đồ xác định các điểm cần tính ngắn mạch như trên hình vẽ. HT§ N-1

N-2

220kV

B2

B1

B3

110kV

B4

N-3 N-4

N-3'

F1

F2

F3

F4

Mạch điện áp 110kV và 220kV thường chỉ chọn 1 loại máy cắt điện, và dao cách ly, nên ta chỉ tính toán ngắn mạch ở một điểm cho mỗi cấp điện áp. Để xác định điểm tính toán ngắn mạch ta căn cứ vào điều kiện thực tế có thể xảy ra sự cố nặng nề nhất. - Để chọn các khí cụ điện cho mạch 220kV ta lấy điểm N1 trên thanh góp 220kV là điểm tính toán ngắn mạch. Nguồn cung cấp khi ngắn mạch tại N1 là tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống.

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

33

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

- Để chọn các khí cụ điện cho mạch 110kV ta chọn điểm N2 trên thanh góp 110 kV. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là các máy phát điện và hệ thống. - Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện: điểm ngắn mạch N3 và N3’. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là các máy phát điện và hệ thống. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3’ chỉ là máy phát điện F1. - Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng : điểm ngắn mạch N4, nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống. 2. Xác định điện kháng của các phần tử. Chọn Scb = 1000MVA và Ucb bằng điện áp trung bình các cấp, tức là: U cbI = U tbI = 230kV U cbII = U tbII = 115kV U cbIII = U tbIII = 10,5kV Các dòng điện cơ bản có thể xác định được: Scb 1000 I cbI = = = 2,51kA 3U cbI 3.230 I cbII =

Scb 1000 = = 5,02kA 3U cbII 3.115

Scb 1000 = = 54,99kA 3U cbIII 3.10,5 Áp dụng các công thức tính toán, ta xác định trị số các phần tử trên sơ đồ thay thế trong hệ đơn vị tương đối cơ bản. I cbIII =

Hệ thống. X HT =

Scb 1000 = = 0,333 S N 3000

Đường dây 220kV nối nhà máy với hệ thống. 1 S 1 1000 X D = .x0 .l. cb2 = .0,4.90. = 0,3403 2 U cb 2 2302

Máy biến áp tự ngẫu B1, B2. Tính điện áp ngắn mạch các cấp :

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

34

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

1 C −T (U N % + U CN−H % − U TN−H %)= 1 (11 + 32 − 20)= 11,5 2 2 1 1 − − − U TN % = (U CN T % + U TN H % − U CN H % )= (11 + 20 − 32)≈ 0 2 2 1 1 − − − U HN % = (U CN H % + U TN H % − U CN T % )= (32 + 20 − 11)= 19,5 2 2 Điện kháng thay thế: U CN % =

XC = XT = XH =

U CN % S 11,5 1000 cb = = 0,7811 . 100 SB1 100 160 dm

T N

U % S 0 1000 cb = =0 . 100 SB1 100 160 dm

H N

U % S 19,5 1000 cb = = 1,2813 . 100 SB1 100 160 dm

Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4. X B3 = X B 4 =

UN % S 10,5 1000 = 1,3125 . cb = . 100 SB3 100 80 dm

Máy phát điện. Điện kháng thay thế: X F = X "d .

S 1000 cb = 0,146. = 1,9467 75 S Fdm

3. Xác định dòng ngắn mạch.

UHT

3..1Ngắn mạch tại N-1

XHT XD

N1

XC XB XH XF

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

XF E1

E2

E3

E4

35

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Do điểm N-1 là điểm ngắn mạch đối xứng nên ta sử dụng phép gập đôi sơ đồ và biến đổi tương đương. UHT

UH

XHT

XD

X5

N1

X1

N1

X1

X3

X2

X7

E34

X6

X4

X4 E12

E12

E34

trong đó : XC 2 XH X2 = 2 X X3 = B 2 X X4 = F 2 X1 =

0,7188 = 0,3594 2 1,2813 = = 0,6406 2 1,3125 = = 0,6563 2 1,9467 = = 0,9733 2

=

UH

Tiếp tục biến đổi ta được :

X5

UH N1

X1

N1

X5 X9

X8 E1234 E1234

X 6.X 7 = 0,8109 X6 + X7 X9 = X8 + X1 = 1,1702

X8 =

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

36

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 : X tt1 = X 9 *

S dmΣ 4.75 = 1,1702. = 0,3511 S cb 1000

Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 2,83 I1tt(∞) = 2,14 Dòng điện định mức : I1dmΣ =

S dmΣ 4.75 = = 0,7531 kA 3.U cbI 3.230

Vậy ta có : I N" −1 (0) =

I cbI 2,51 + I1tt (0).I1dmΣ = + 2,83.0,7531 = 9,584kA X5 0,3368

I N" −1 (∞) =

I cbI 2,51 + I1tt (∞).I1dmΣ = + 2,14.0,7531 = 9,064kA X5 0,3368

Trị số dòng điện xung kích: ixkN −1 = 2 .k xk .I N" −1 (0) = 2 .1,8.9,584 = 24,397 kA

3..2Ngắn mạch tại N-2 UHT

U

XHT

X N2

XD

N

X

XC

XB

XH XF E1

X

XF E2

E3

E4

X

X X

X E1

E3 U

Do điểm N-2 là điểm ngắn mạch đối xứng nên ta sử dụng phép gập đôi sơ đồ,

X5 N2

X6

E3

X7

trong đó : X1 =

X C 0,7188 = = 0,3594 2 2

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

E1

37

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

X H 1,2813 = = 0,6406 2 2 X 1,3125 X3 = B = = 0,6563 2 2 X 1,9467 X4 = F = = 0,9733 2 2

X2 =

Tiếp tục biến đổi ta được : X5 = XHT + XD+ X1 = 0,6962 X6 = X3 + X4 =1,6296 X7 = X3 + X4 =1,614 Cuối cùng ta có sơ đồ : X 6.X 7 X8 = = 0,8109 X6 + X7 Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 : X tt1 = X 8 *

UHT N2

X5 X8

S dmΣ 4.75 = 0,8109. = 0,2433 Scb 1000

E1234

Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 4,2 I1tt(∞) = 2,4 Dòng điện định mức : I1dmΣ =

S dmΣ 4.75 = = 1,5061 kA 3.U cbII 3.115

Vậy ta có : I cbII 5,0204 + I1tt (0).I1dmΣ = + 4,2.1,5061 = 13,537 kA X5 0,6962 I 5,0204 I N" − 2 (∞) = cbII + I1tt (∞).I1dmΣ = + 2,4.1,5061 = 10,826 kA X5 0,6962 I N" − 2 (0) =

Trị số dòng điện xung kích: ixkN − 2 = 2 .k xk .I N" − 2 (0) = 2 .1,8.13,537 = 34,460 kA

3..3Ngắn Mạch Tại N-3 Khi ngắn mạch tại N-3, nguồn cung cấp là máy phát F1 và hệ thống máy biến áp liên lạc B-1 nghỉ, Ta có sơ đồ thay thế như sau: E

XF

N3

1 Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1 :

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

38

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

X tt1 = X F *

S Fdm = 0,146 Scb

Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 6,95 I1tt(∞) = 2,67 Dòng điện định mức : I1dm =

S Fdm 75 = = 4,124 kA 3.U cbIII 3.10,5

Vậy ta có : I N" − 3 (0) = I1tt (0).I1dm = 28,661 kA I N" − 3 (∞) = I1tt (∞).I1dm = 11,011 kA

Trị số dòng điện xung kích: ixkN − 3 = 2 .k xk .I N" −3 (0) = 2 .1,8.28,661 = 72,959 kA

3..4Ngắn mạch tại N-3’ Sơ đồ tương đương :

UH

UHT

T

XH T

X1

XD

XC XH

XB

XC XH

N3’ XF E2

E3

X2

N3’

XF

X3

E2

E34

E4

trong đó : X1 = XHT + XD = 0,6736 X2 = XH + XF = 3,2279 1 X3 = (XB + XF) =1,6296 2 X X4 = C = 0,3594 2 X 2 .X 3 X5 = = 1,0829 X2 + X3

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

U HT

X1 X4 X H

X5

E2

N3

39

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Tiếp tục thu gọn sơ đồ : UHT X6

XH

UHT

X5

X7

N3’

E234 E234

X8

N3’

ở đây : X6 = X1 + X4 = 1,033 Biến đổi Y / ∆ đối với các nhánh X 6 , X 5 , X H ta có : X .X X 7 = X 6 + X H + 6 H = 3,5364 X5 X .X X 8 = X 5 + X H + 5 H = 3,7073 X6 Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E234 : X tt1 = X 8 *

S dmΣ = 0,8341 Scb

Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 1,18 I1tt(∞) = 1,3 Dòng điện định mức : I1dmΣ =

S dmΣ 3.75 = = 12,372 kA 3.U cbIII 3.10,5

Vậy ta có : I cbIII 54,986 + I1tt (0).I1dmΣ = + 1,18.12,372 = 30,148 kA X7 3,5364 I 54,986 I N" − 3' (∞) = cbIII + I1tt (∞).I1dmΣ = + 1,3.12,372 = 31,632 kA X7 3,5364 I N" − 3' (0) =

Trị số dòng điện xung kích: ixkN − 3' = 2 .k xk .I N" − 3' (0) = 2 .1,91.30,148 = 81,434 kA

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

40

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

3..5Ngắn Mạch Tại N-4 Tính điểm ngắn mạch N-4 với nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống, Ta có thể tính ngay được dòng điện ngắn mạch như sau: I”N-4 = I”N-3’ + I”N-3 Vậy: I”N-4(0) = I”N-3’(0) + I”N-3 (0) = 58,809 kA I”N-4(∞) = I”N-3’(∞) + I”N-3 (∞) = 42,643 kA iN-4xk = iN-3’xk + iN-3xk = 154,393 kA Như vậy ta có bảng kết quả tính ngắn mạch: bảng 3.1

Kết quả tính Điểm ngắn mạch N-1 N-2 N-3 N-3’ N-4

I” , kA

I∞ , kA

ixk , kA

9,584 13,537 28,661 30,148 58,809

9,064 10,826 11,011 31,632 42,643

24,397 34,460 72,959 81,434 154,393

4. Chọn máy cắt điện. Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau : - Loại máy cắt điện: máy cắt không khí hoặc máy cắt SF6 - Điện áp: U dmMC ≥ U mg - Dòng điện: I dmMC ≥ I cb - Ổn định nhiệt: I 2nh .t nh ≥ B N - Ổn định lực động điện: i ldd ≥ i xk - Điều kiện cắt: I Cdm ≥ I " bảng3.2

Thông số tính toán

Điểm ngắn mạch

Tên mạch điện

Uđm kV

Icb kA

I’’ kA

N1

220kV

220

0,5878

N2

110kV

110

N3’

10,5kV

0,4133 4,3301 10,5 3

Thông số định mức

ixk kA

Loại MC điện

Uđm kV

Idm kA

Icắt kA

ildd kA

9,584

24,397

3AQ2

245

4

50

125

13,537

34,460

3AQ1

123

4

40

100

30,148

81,434

8BK41

12

12,5

80

225

Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

41

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

II.PHƯƠNG ÁN 2 1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán HT§

N-1

220kV

B2

B1

B3

N-2

110kV

B4

N-3 N-4 N-3'

F3

F1

F2

F4

2. Xác định điện kháng của các phần tử. Điện kháng các phần tử tính hoàn toàn tương tự phương án 1, chỉ khác giá trị điện kháng thay thế của máy biến áp B3, Máy biến áp 2 cuộn dây B3 U % S 11 1000 = X B 3 = N . cb = . 1,375 100 SB3 100 80 dm

3. Xác định dòng ngắn mạch. UHT

3..1Ngắn mạch tại N-1 XHT XD

N1

XC XB3

XB4 XH

XF

XF E3

XF E1

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

E2

E4

42

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Sơ đồ tương đương : UHT XHT XD

N1 X1

XB3

XB4

X2 XF

X3 E3

XF E12

E4

trong đó : X C 0,92 = = 0,46 2 2 X 1,56 X2 = H = = 0,78 2 2 X 2,16 X3 = F = = 1,08 2 2 Tiếp tục biến đổi ta được : X1 =

UHT

UHT N1

X4

N1

X4 X1

X1 X6

X6 X5 E3

X8

X7 E12 E4

E3

E124

trong đó: X4 = XHT + XD = 0,6736 X5 = X2 + X3 =1,61396 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

43

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

X6 = XB3 + XF =3,32167 X7 = XB4 + XF =3,25917 X .X X 8 = 5 7 = 1,07942 X5 + X7 Tiếp tục thu gọn sơ đồ : UHT

UHT X4 X6

trong đó :

X10

X9

E3

N1

X4

N1

E1234

E124

X9 = X8 + X1 = 1,4388 X 6 .X 9 X 10 = = 1,00394 X6 + X9 Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 : X tt1 = X 10 *

S dmΣ 4.75 = 1,00394. = 0,30118 Scb 1000

Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 3,35 I1tt(∞) = 2,27 Dòng điện định mức : I1dmΣ =

S dmΣ 4.75 = = 0,7531 kA 3.U cbI 3.230

Vậy ta có : I cbI 2,5102 + I1tt (0).I1dmΣ = + 3,35.0,7531 = 6,249 kA X4 0,6736 I 2,5102 I N" −1 (∞) = cbI + I1tt (∞).I1dmΣ = + 2,27.0,7531 = 5,436 kA X4 0,6736 I N" −1 (0) =

Trị số dòng điện xung kích: ixkN −1 = 2 .k xk .I N" −1 (0) = 2 .1,8.6,249 = 15,907 kA

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

44

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

3..2Ngắn mạch tại N-2

UHT XHT XD

N2 XC

XB3

XB4

XH XF

XF

XF E3

E1

E2

E4

Biến đổi tương tự như điểm ngắn mạch N-1 ta có sơ đồ đẳng trị : UHT X4

N2 X1

X6

X7 X5 E3

E12

E4

Biến đổi Y / ∆ đối với các nhánh X1 , X 4 , X 6 ta có :

UHT

trong đó: X 8 = X 4 + X1 + X 9 = X 6 + X1 +

X 4 .X 1 = 1,1059 X6 X 6 .X 1 = 5,4532 X4

E3

X9

X8

N2

X7

E4

X5

E12

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

45

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Ghép song song các nhánh có nguồn 5, 7, 9 ta có: X8

UHT

X10 =

N2

X10

E1234

1 = 0,9011 1 1 1 + + X5 X7 X9

Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 : X tt1 = X 10 *

S dmΣ 4.75 = 0,9011. = 0,2703 Scb 1000

Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 3,78 I1tt(∞) = 2,33 Dòng điện định mức : I1dmΣ =

S dmΣ 4.75 = = 1,5061 kA 3.U cbII 3.115

Vậy ta có : I cbII 5,0204 + I1tt (0).I1dmΣ = + 3,78.1,5061 = 10,233 kA X8 1,1059 I 5,0204 I N" − 2 (∞) = cbII + I1tt (∞).I1dmΣ = + 2,33.1,5061 = 8,049 kA X8 1,1059 I N" − 2 (0) =

Trị số dòng điện xung kích: ixkN − 2 = 2 .k xk .I N" − 2 (0) = 2 .1,8.10,233 = 26,049 kA

3..3Ngắn Mạch Tại N-3 Khi ngắn mạch tại N-3, nguồn cung cấp là máy phát F1 và hệ thống máy biến áp liên lạc B-1 nghỉ, Ta có sơ đồ thay thế như sau:

E

XF

N3

Vậy điện kháng tính1 toán tổng hợp nối đến E1 : X tt1 = X F *

S Fdm = 0,146 Scb

Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 6,95 I1tt(∞) = 2,67

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

46

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Dòng điện định mức : I1dm =

S Fdm 75 = = 4,124 kA 3.U cbIII 3.10,5

Vậy ta có : I N" − 3 (0) = I1tt (0).I1dm = 28,661 kA I N" − 3 (∞) = I1tt (∞).I1dm = 11,011 kA

Trị số dòng điện xung kích: ixkN − 3 = 2 .k xk .I N" −3 (0) = 2 .1,8.28,661 = 72,959 kA

3..4Ngắn mạch tại N-3’ UHT

UHT

XHT

X1

XD XC

XB3

XH

XF

XC

X3

XH

N3’

E2

XH

XF

XF E3

XC

XB4

E4

Biến đổi tương đương như hình vẽ: trong đó : X1 = XHT + XD = 0,6736 X2 = XH + XF = 3,2279 X3 = (XB3 + XF) =3,3217 X4 = (XB4 + XF) = 3,2592 X X5 = C = 0,3594 2 X 2 .X 4 X6 = = 1,6217 X2 + X4

XC

E3

X2

E2

E4

UHT X1 X5 X3

XH

E3

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

X4

N3’

N3’ X6

E24

47

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Biến đổi Y / ∆ đối với các nhánh X1 , X 3 , X 5 ta có : X .X X 7 = X 1 + X 5 + 1 5 = 1,1059 X3 X .X X 8 = X 3 + X 5 + 3 5 = 5,4532 X1 UHT

E3

X8

X7

UHT

X6

E24

E234

X7

X9

XH

XH

N3’

N3’

ta có: X9 =

X 6 .X 8 = 1,25 X6 + X8

Biến đổi Y / ∆ đối với các nhánh X 7 , X 9 , X H ta có : X 10 = X 7 + X H +

X 11 = X 9 + X H +

UHT

X 7 .X H = 3,5206 X9 X 9 .X H = 3,9795 X7

E234

X11

X10 N3’

Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E234 : X tt1 = X 11 *

S dmΣ = 0,8954 Scb

Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 1,11 I1tt(∞) = 1,25 Dòng điện định mức : I1dmΣ =

S dmΣ 3.75 = = 12,372 kA 3.U cbIII 3.10,5

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

48

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Vậy ta có : I cbIII 54,986 + I1tt (0).I1dmΣ = + 1,11.12,372 = 29,351 kA X 10 3,5206 I 54,986 I N" − 3' (∞) = cbIII + I1tt (∞).I1dmΣ = + 1,25.12,372 = 31,083 kA X 10 3,5206 I N" − 3' (0) =

Trị số dòng điện xung kích: ixkN − 3' = 2 .k xk .I N" −3' (0) = 2 .1,91.29,351 = 79,281 kA

3..5Ngắn Mạch Tại N-4 Tính điểm ngắn mạch N-4 với nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống, Ta có thể tính ngay được dòng điện ngắn mạch như sau: I”N-4 = I”N-3’ + I”N-3 Vậy: I”N-4(0) = I”N-3’(0) + I”N-3 (0) = 58,012 kA I”N-4(∞) = I”N-3’(∞) + I”N-3 (∞) = 42,094 kA iN-4xk = iN-3’xk + iN-3xk = 152,24 kA Như vậy ta có bảng kết quả tính ngắn mạch: bảng 3.3

Kết quả tính Điểm ngắn mạch N-1 N-2 N-3 N-3’ N-4

I” , kA

I∞ , kA

ixk , kA

6,249 10,233 28,661 29,351 58,012

5,436 8,049 11,011 31,083 42,094

15,907 26,049 72,959 79,281 152,24

4. Chọn máy cắt điện. Máy cắt được chọn tương tự như phương án 1, Ta có kết quả chọn máy cắt như sau: bảng3.4

Thông số tính toán

Điểm ngắn mạch

Tên mạch điện

Uđm kV

Icb A

I’’ kA

N1

220kV

220

0,588

N2

110kV

110

N3’

10,5kV

10,5

0,413 4,3301 3

Thông số định mức

ixk kA

Loại MC điện

Uđm kV

Idm kA

Icắt kA

ildd kA

6,249

15,907

3AQ2

245

4

50

125

10,233

26,049

3AQ1

123

4

40

100

29,351

79,281

8BK41

12

12,5

80

225

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

49

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt,

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

50

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Để xác định được phương án thiết kế tối ưu, ta cần so sánh hai phương án theo chỉ tiêu kinh tế: phương án nào có chi phí tính toán thấp nhất thì sẽ là kinh tế nhất, Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản cần xét là vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hành hàng năm, Vốn đầu tư của thiết bị V = VB + VTBPP trong đó : - VB : vốn đầu tư máy biến áp, được xác định theo biểu thức: VB = v B .k B ở đây: vB : tiền mua máy biến áp kB : hệ số tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp máy biến áp - VTBPP : vốn đầu tư xây dựng các mạch thiết bị phân phối: VTBPP = n1, vTBPP1 + n2,vTBPP2 + , , , ở đây : n1, n2, ,,, : số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp U1, U2, ,,, vTPP1, vTBPP2, ,,, : giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối tương ứng với mỗi cấp điện áp U1, U2, ,,, Phí tổn vận hành hàng năm Phí tổn vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định: P = Pk + Pp + Pt trong đó: Pk : tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: a.V Pk = 100 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

51

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

ở đây: V : vốn đầu tư của phương án a : định mức khấu hao, % Pp : chi phí phục vụ thiết bị (sửa chữa thường xuyên và tiền lương công nhân), Chi phí này tạo nên một phần không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất, mặt khác nó cũng khác nhau ít giữa các phương án so sánh, Do vậy, có thể bỏ qua nó khi tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu, Pt : chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện: Pt = β.∆A ở đây: β: giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện ∆A : tổn thất điện năng hàng năm trong thiết bị, Ta sẽ lần lượt tính toán cho từng phương án, I.PHƯƠNG ÁN 1 1. Tính vốn đầu tư của thiết bị. Chọn sơ đồ hệ thống thanh góp cấp điện áp cao và trung, Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi vận hành bình thường cũng như khi sự cố hay sửa chữa thiết bị, ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp, TGI TGII MCN

B2

B1

F1

B3

B4

F3

F2

F4

Vốn đầu tư mua thiết bị của phương án: 1 V1 = VB1 + VTBPP VB1 = k B .v B Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

52

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

1..1Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp Phương án 1 sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu và hai máy biến áp hai dây quấn, Cụ thể: Hai máy biến áp tự ngẫu ATДцTH - 160MVA - 230kV, mỗi máy có giá là: vB1 = 200.103.40.103=8.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B1 = 1,4 Hai máy biến áp hai dây quấn TP ДцH - 80MVA - 115kV, mỗi máy có giá là: vB3= 104.103.40.103=4,16.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B3 = 1,5 Vậy vốn đầu tư mua máy biến áp là: V1B = 2.(kB1.vB1+ kB3.vB3) = 34,88.109 VND 1..2Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối Phương án 1 có 3 mạch máy cắt cao áp 220 kV, 5 mạch máy cắt phía trung áp 110 kV và 2 mạch máy cắt phía hạ áp 10,5 kV, Cụ thể: Ba mạch máy cắt cao áp 220 kV, mỗi mạch trị giá: 220 kV v TBPP = 71,5.10 3.40.103 = 2,86.10 9 VND Năm mạch máy cắt trung áp 110 kV, mỗi mạch trị giá: kV 3 3 9 v110 TBPP = 31.10 .40.10 = 1,24.10 VND Hai mạch máy cắt hạ áp 10,5 kV, mỗi mạch trị giá: , 5 kV 3 3 9 v10 TBPP = 15.10 .40.10 = 0,60.10 VND Do đó vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối: 1 VTBPP = 3.2,86.10 9 + 5.1,24.10 9 + 2.0,60.109 = 15,98.109 VND Vậy vốn đầu tư của phương án 1: V1 = 34,88.109 + 15,98.109= 50,86.109 VND 2. Tính phí tổn vận hành háng năm. Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1 được xác định: P1 = Pk1 + Pt1 trong đó: Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: a.V1 8,4.50,86.109 1 = = = 4,27. 9 Pk 10 VND/năm 100 100

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

53

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Chi phí do tổn thất hàng năm trong các thiết bị điện: Pt1 = β∆A1 = 600.8071.10 3 = 4,84.

9

10 VND/năm

Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1: P1 = 4,27.109 + 4,84.10 9 = 9,11. 9 10 VND/năm 3. Chí phí tính toán của phương án: Chi phí tính toán của phương án 1: Z1 = 9,11.109 + 0,15. 50,86.109= 16,739.109 VND/năm II.PHƯƠNG ÁN 2 1. Tính vốn đầu tư của thiết bị. Chọn sơ đồ hệ thống thanh góp cấp điện áp cao và trung, Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi vận hành bình thường cũng như khi sự cố hay sửa chữa thiết bị, ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp, TGI TGII MCN

B2

B1

B3

F3

F1

F2

B4

F4

Vốn đầu tư mua thiết bị của phương án: 2 V2 = VB2 + VTBPP VB2 = k B .v B

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

54

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

1..1Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp Phương án 2 sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu và hai máy biến áp hai dây quấn, Cụ thể: Hai máy biến áp tự ngẫu ATДцTH - 160MVA - 230kV, mỗi máy có giá là: vB1 = 200.103.40.103=8.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B1 = 1,4 Một máy biến áp hai dây quấn TДц - 80MVA - 242kV có giá là: vB3= 90.103.40.103=3,6.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B3 = 1,4 Một máy biến áp hai dây quấn TP ДцH - 80MVA - 115kV, có giá là: vB4= 104.103.40.103=4,16.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B 4 = 1,5 Vậy vốn đầu tư mua máy biến áp là: V2B = 2.kB1.vB1+ kB3.vB3+ kB4.vB4 = 33,68.109 VND 1..2Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối Phương án 2 có 4 mạch máy cắt cao áp 220 kV, 4 mạch máy cắt phía trung áp 110 kV và 2 mạch máy cắt phía hạ áp 10,5 kV, Cụ thể: Bốn mạch máy cắt cao áp 220 kV, mỗi mạch trị giá: 220 kV v TBPP = 71,5.10 3.40.103 = 2,86.10 9 VND Bốn mạch máy cắt trung áp 110 kV, mỗi mạch trị giá: kV 3 3 9 v110 TBPP = 31.10 .40.10 = 1,24.10 VND Hai mạch máy cắt hạ áp 10,5 kV, mỗi mạch trị giá: , 5 kV 3 3 9 v10 TBPP = 15.10 .40.10 = 0,60.10 VND Do đó vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối: 2 VTBPP = 4.2,86.10 9 + 4.1,24.10 9 + 2.0,60.109 = 17,60.109 VND Vậy vốn đầu tư của phương án 2: V2 = 33,68.10 9 + 17,60.10 9 = 51,28.10 9 VND 2. Tính phí tổn vận hành hang năm. Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2 được xác định: P2 = Pk2 + Pt2 trong đó: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

55

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: a.V2 8,4.51,28.109 2 = = 4,31. 9 Pk = 10 VND/năm 100 100 Chi phí do tổn thất hàng năm trong các thiết bị điện: Pt2 = β∆A 2 = 600.7917,0.10 3 = 4,75. 9 10 VND/năm Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2: P2 = 4,31.10 9 + 4,75.10 9 = 9,06. 9 10 VND/năm 3. Chi phí tính toán của phương án. Chi phí tính toán của phương án: Z2 = 9,06.109 + 0,15. 51,28.109= 16,752.109 VND/năm III.SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 1. Kết luận về tính toán kinh tế. Tổng kết tính toán kinh tế giữa các phương án bảng 3.1

Phương án

Vốn đầu tư V, 109 VND

1 2

50,86 51,28

Phí tổn vận hành hàng năm P, 109 VND/năm 9,11 9,06

Chi phí tính toán hàng năm C, 109 VND/năm 16,739 16,752

Kết luận Tốt

2. So sánh về mặt kĩ thuật. Về mặt kỹ thuật, độ tin cậy cung cấp điện của hai phương án là như nhau, và đều đảm bảo tính linh hoạt trong vận hành cũng như an toàn cho người và thiết bị. 3. Kết luận. Từ những so sánh về kinh tế - kỹ thuật, ta quyết định chọn phương án 1 có chi phí tính toán nhỏ hơn là phương án thiết kế,

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

56

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG V

LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN Trong chương này ta tiến hành chọn các dây dẫn và khí cụ điện như máy cắt, dao cách ly, thanh góp, thanh dẫn, sứ đỡ, các máy biến áp đo lường, Các dây dẫn và khí cụ điện được chọn theo điều kiện làm việc bình thường và được kiểm tra các điều kiện ổn định, 1. CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY. 1..1Chọn máy cắt điện : Máy cắt điện đã được chọn ở chương III: bảng5.1

Thông số tính toán

Điểm ngắn mạch

Tên mạch điện

Uđm kV

Icb kA

I’’ kA

N1

220kV

220

0,5878

N2

110kV

110

N3’

10,5kV

10,5

0,4133 4,3301 3

Thông số định mức

ixk kA

Loại MC điện

Uđm kV

Idm kA

Icắt kA

ildd kA

9,584

24,397

3AQ2

245

4

50

125

13,537

34,460

3AQ1

123

4

40

100

30,148

81,434

8BK41

12

12,5

80

225

Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt, 1..2Chọn dao cách ly. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau : - Điện áp: UDCLđm ≥ Uđm - Dòng điện: IDCLđm ≥ Ilvcb - Ổn định nhiệt: I 2nh .t nh ≥ B N - Ổn định lực động điện: i ldd ≥ i xk Ta có bảng tổng hợp chọn dao cách ly: bảng5.2 Thông số tính toán

Điểm ngắn mạch

Tên mạch điện

N1

220kV

Thông số định mức

Uđm kV

Icb kA

ixk kA

Loại DCL

Uđm kV

Idm kA

ildd kA

220

0,588

24,397

SGCT-245/1250

245

1,25

80

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

57

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN N2

110kV

110

0,413

34,460

SGCPT-123/1250

123

1,25

80

N3’

10,5kV

10,5

4,33013

81,434

PBK-20/5000

20

5

200

Các dao cách ly đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 2. CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP. 2.2.Chọn thanh dẫn cứng : Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp ba pha hai cuộn dây. Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài. 2.2.1.Chọn tiết diện thanh dẫn . Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là θcp = 70 C, nhiệt độ môi trường xung quanh là θ0 = 35oC và nhiệt độ tính toán định mức là θđm = 250C. Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là : o

K hc =

θ cp − θ o 70 − 35 = = 0,88 θ cp − θ dm 70 − 25

Tiết diện của thanh dẫn cứng được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép : Ilvcb ≤ Icp*Khc I

lvcb Do đó ta có : Icp ≥ K = hc

4,33013 = 4,921 kA 0,88

Như vậy ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng, có tiết diện hình máng như hình 5-1, quét sơn và có các thông số như ở bảng 5-3: bảng 5.3

Kích thước, mm h 125

b 55

c 6,5

r 10

Tiết diện một cực, mm2 1370

Mômen trở kháng, cm3 Một thanh Hai thanh Wx-x Wy-y Wy0-y0 50 9,5 100

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

Mômen quán tính, cm4 Một thanh Jx-x

Jy-y

290,3

36,7

Hai thanh Jy0-y0 625

Icp cả hai thanh, A 5500

58

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

h y0

y

y

x

x c

y

b

y0

h

y

Hình 5-1

2.2.2.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. 2.2.3.Kiểm tra ổn định động. Ở điện áp 10,5kV 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: l F1 = 1,76.10-8. .ixk2 . khd KG ( khd = 1 ) a = 1,76.10-8.

180 .( 81,434.103)2 = 420,17 KG 50

Mô men uốn tác dụng lên chiều dài nhịp : M1 =

F1.l 420,17.180 = = 7563,09 KG.cm 10 10

Và ứng suất do lực động điện giữa các pha là : M1 7563,1 σ1 = = = 75,63 KG/cm2 Wyoyo 100 với Wyoyo = 100 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:

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

59

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

f2 = 0,254.10-2.

1 2 .ixk KG/cm h 1

= 0,254.10-2. 12,5 .81,4342 = 1,35 KG/cm Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra : M2 f2.l 22 σ2 = = KG/cm2 Wyy 12.Wyy Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là : σcpCu ≥ σ1 + σ2 hay

σ2

σcpCu - σ1

12.Wyy.(σ cpCu − σ tt )

l2

f2

Với thanh dẫn đồng σcpCu = 1400 KG/cm2. Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là : l2max

=

12.9,5.(1400 - 75,63 ) = 334 cm 1,35

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 =

6 3,65 E.J yoyo.10 . l2 S.γ

Trong đó : E : Mô đun đàn hồi của vật liệu ECu = 1,1.106 KG/cm2 Jyoyo : Mô men quán tính Jyoyo = 625 cm4 S : Tiết diện thanh dẫn S = 2.13,7 = 27,4 cm2 γ : Khối lượng riêng của vật liệu γCu = 8,93 g/cm3 Suy ra: 6 3,56 1,1.10 .2190 .10 6 . fr = 48,8.8,93 1802

= 188,84 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. 2.2.4.Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng. Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện sau: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

60

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Loại sứ: Sứ đặt trong nhà. Điện áp: USđm ≥ Uđm = 10kV Điều kiện ổn định động. Ta chọn sứ OΦ-10- 4250KBY3 có: Uđm = 10kV ; Fcp = 4250KG ; HS = 230mm Kiểm tra ổn định động : Sứ được chọn cần thoả mãn điều kiện : F’tt ≤ 0,6.Fph Trong đó: Fph- Lực phá hoại cho phép của sứ. F’tt- Lực động điện đặt trên đầu sứ khi có ngắn mạch. H' F’tt = F1 H

Với : F1 – Lực động điện tác động lên thanh dẫn khi có ngắn mạch H – Chiều cao của sứ H’ – Chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn Thanh dẫn đã chọn có chiều cao h = 125mm. Do đó: H’= H + 0,5.h = 230 + 0,5.125 = 292,5mm. Lực phá hoại tính toán của sứ : Ftt = F1.

H' 292,5 = 420,17 . = 890,6 KG < 4250KG 0,6.H 0,6.230

Lực này nhỏ hơn lực phá hoại cho phép của sứ. Vậy sứ đã chọn hoàn toàn thoả mãn : Thanh dẫn F1

Ftt H’ = (230 + 62,5)mm H=230mm

SỨ

Hình 5-2

2.2.5.Chọn dây dẫn mềm. Thanh dẫn mềm được dùng để từ đầu cực phía cao, phía trung của máy biến áp tự ngẫu và cuộn cao của máy biến áp hai cuộn dây lên các thanh góp 220kV và 110kV. Tiết diện của thanh góp và thanh dẫn mềm được chọn theo điều kiện nhiệt độ lâu dài cho phép. Khi đó dòng điện cho phép đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ là: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

61

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN hc I cp ≥ Ilvcb/Khc hc

Trong đó : I cp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn đã được hiệu chỉnh theo nhiệt độ tại nơi lắp đặt. Ilvcb : dòng điện làm việc cưỡng bức. Khc: Hệ số hiệu chỉnh, Khc = 0,88 Các dây dẫn mềm này treo ngoài trời, có độ ổn định nhiệt tương đối lớn nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. 2.2.6.Chọn tiết diện. Từ kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức ở chương II tính được dòng cho phép (đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ) của các cấp điện áp. Mạch điện áp 220kV: Dòng làm việc cưỡng bức của dây dẫn trong mạch này là: Ilvcb = 0,5878kA Ta phải chọn dây dẫn có : I

0,5878

lvcb Icp ≥ K = 0,88 = 0,668 kA hc

Tra tài chọn dây nhôm lõi thép có Icp = 0,69kA D = 24mm bảng 5.4

Tiết diện chuẩn 300/39

Tiết diện, mm2 Nhôm Thép 301,0 38

Đường kính, mm Dây dẫn Lõi thép 24 8

Icp, A 690

Mạch điện áp 110 kV: Dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch: Ilvcb = 0,4133kA Ta phải chọn dây dẫn có : I

0,4133

lvcb Icp ≥ K = 0,88 = 0,47 kA hc

Như vậy chọn dây với các thông số Icp =0,51kA. D = 18,9mm bảng 5.5

Tiết diện chuẩn 185/24

2

Tiết diện, mm Nhôm Thép 187,0 24,2

Đường kính, mm Dây dẫn Lõi thép 18,9 6,3

Icp, A 510

2.2.7.Kiểm tra điều kiện vầng quang. Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

62

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Kiểm tra điều kiện vầng quang theo công thức : a r

Uvq ≥ Uđm với Uvq = 84.m.r.lg( ) kV Trong đó: Uvq là điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang m là hệ số có xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn, lấy m = 0,87 a là khoảng cách giữa các pha của dây dẫn, lấy a =500cm (với cấp 220kV) và a = 400cm (với cấp 110kV) r là bán kính ngoài của dây dẫn.  Điện áp 220 kV: 500

Uvq = 84.0,87.1,2.lg 1,2 = 229,74 kV > Uđm = 220kV Vậy dây dẫn dã chọn thoả mãn diều kiện vầng quang.  Điện áp 110 kV: Dây có : Icp = 510 A, D = 18,9 mm đặt trên mặt phẳng nằm ngang. Lấy khoảng cách giữa các pha là a = 400 cm. 400

Uvq = 84.0,87. 0,945.lg 0,945 = 181,40 kV > Uđm = 110 kV Như vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện vầng quang. 2.2.8.Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt  Điện áp 110kV Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch θ N ≤ θ N.cp hay S ≥ B N C với: : hằng số, với dây ACO thì C = 79As1 / 2 mm −1 BN : xung lượng dòng ngắn mạch, A2s B N = B N.ck + B N.kck Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s. i. Xác định xung lượng nhiệt thành phần không chu kì B N.kck Với thời gian ngắn mạch t = 1s > 0,1s , xung lượng nhiệt thành phần chu kì được tính gần đúng theo công thức: B N.ck = I"2 .Ta ở đây: - I" : dòng ngắn mạch thành phần siêu quá độ thành phần chu kì, ta đã tính được ở trong chương II,. I " = I " N −2 = 13,537 kA C

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

63

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

- Ta : hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Với lưới cao áp có thể lấy Ta = 0,05s . Vậy xung lượng nhiệt thành phần không chu kì: BN.kck = 9,16.106 kA2s Xác định xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ B N.ck Để xác định xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ B N.ck , ta sử dụng phương pháp giải tích đồ thị: + Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương III : (Ngắn mạch tại điểm N2) Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau: ii.

5,02

I’’HT = 0,6962 = 7,21(KA) +) XttNM = 0,2433 tại thời điểm t = 0 ⇒ I CK(0) = 4,2 I’’NM = I CK(0).I1dmΣ = 4,2.1,5061=6,33kA I’’N1 = I’’HT + I’’NM = 13,54 (KA). * Tính toán tương tự ta có : Tại : t = 0,1 ⇒ ICK(0,1) = 3,3 ⇒ I’’NM(0,1) = 4,97 (KA) I’’N1(0,1) = I’’HT(0,1) + I’’NM(0,1) = 12,18 (KA) Tại : t = 0,2 ⇒ ICK(0,2) = 2,37⇒ I’’NM(0,2) = 3,57(KA) I’’N1(0,2) = I’’HT(0,2) + I’’NM(0,2) = 10,78 (KA) Tại : t = 0,5 ⇒ ICK(0,5) = 2,63 ⇒ I’’NM(0,5) = 3,96(KA) I’’N1(0,5) = I’’HT(0,5) + I’’NM(0,5) =11,17 (KA) ⇒ ICK(1) = 2,41 ⇒ I’’NM(1) = 3,63(KA)

Tại : t = 1

I’’N1(1) = I’’HT(1) + I’’NM(1) = 10,84 (KA) Bảng kết quả : bảng 5.6 Thời gian (s)

0

0,1

0,2

0,5

1

13,54

12,18

10,78

11,17

10,84

Dòng điện IN2(KA)

I

2 tb1

=

I2tb3 =

I 02 + I 02,1

= 164,78 (KA )

2 + I 02,5

I 02, 2

2

2

= 120,49 (KA2)

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

; ;

I

2 tb2

=

I2tb4 =

I 02,1 + I 02, 2 I 02,5

2 + I12 2

= 132,28 (KA2) = 121,15 (KA2) 64

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Với ∆t = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5. Từ đó ta có : BN-CK = 126,53 (KA2.s) = 126,53.106 A2s Do đó, xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch: B= BN.kck+ BN.ck=135,69.106 A2s Suy ra tiết diện dây dẫn đảm bảo ổn định nhiệt: S min =

BN = 147,45mm2 C

Ta thấy tiết diện dây đã chọn S=187mm2>Smin nên dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt  Điện áp 220kV Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch θ N ≤ θ N.cp hay S ≥ B N C với: C : hằng số, với dây ACO thì C = 79As1 / 2 mm −1 BN : xung lượng dòng ngắn mạch, A2s B N = B N.ck + B N.kck Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s. i. Xác định xung lượng nhiệt thành phần không chu kì B N.kck Với thời gian ngắn mạch t = 1s > 0,1s , xung lượng nhiệt thành phần chu kì được tính gần đúng theo công thức: B N.ck = I"2 .Ta ở đây: - I" : dòng ngắn mạch thành phần siêu quá độ thành phần chu kì, ta đã tính được ở trong chương II,. I " = I " N −1 = 9,584kA - Ta : hằng số thời gian tương đương của lưới điện. Với lưới cao áp có thể lấy Ta = 0,05s . Vậy xung lượng nhiệt thành phần không chu kì: BN.kck = 4,59.106 A2s Xác định xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ B N.ck Để xác định xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ B N.ck , ta sử dụng phương pháp giải tích đồ thị: + Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương III : (Ngắn mạch tại điểm N1) Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau: ii.

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

65

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

2,51

I’’HT = 0,3368 = 7,45 (KA) +) XttNM = 0,3511 tại thời điểm t = 0 ⇒ I CK(0) = 2,83 I’’NM = I CK(0).I1dmΣ = 2,83.0,7531=2,13kA I’’N1 = I’’HT + I’’NM = 7,45 + 2,13 = 9,58 (KA). * Tính toán tương tự ta có : Tại : t = 0,1 ⇒ ICK(0,1) = 2,4 ⇒ I’’NM(0,1) = 1,81 (KA) I’’N1(0,1) = I’’HT(0,1) + I’’NM(0,1) = 9,26 (KA) Tại : t = 0,2 ⇒ ICK(0,2) = 2⇒ I’’NM(0,2) = 1,51(KA) I’’N1(0,2) = I’’HT(0,2) + I’’NM(0,2) = 8,96 (KA) Tại : t = 0,5 ⇒ ICK(0,5) = 2,1 ⇒ I’’NM(0,5) = 1,58(KA) I’’N1(0,5) = I’’HT(0,5) + I’’NM(0,5) = 9,03 (KA) Tại : t = 1

⇒ ICK(1) = 2,2 ⇒ I’’NM(1) = 1,66(KA) I’’N1(1) = I’’HT(1) + I’’NM(1) = 9,11 (KA)

Bảng kết quả : bảng 5.7

Thời gian (s) Dòng điện IN1(KA)

I

2 tb1

=

I 02 + I 02,1

0

0,1

0,2

0,5

1

9,58

9,26

8,96

9,03

9,11

6

2

= 88,75. 10 (KA ) 2 106 (KA2) I 02, 2 + I 02,5 2 I tb3 = = 80,89. 106 (KA2) 2 6 2 10 (KA )

;

I

;

2 tb2

=

I

2

I 02,1 + I 02, 2 2

tb4

=

= 82,96 .

I 02,5 + I12 2

= 82,25 .

Với ∆t = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5. Từ đó ta có : BN-CK = Σ I2tbi*Δti= 82,56. 106 (KA2.s) Do đó, xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch: B= BN.kck+ BN.ck=87,12.106 A2s Suy ra tiết diện dây dẫn đảm bảo ổn định nhiệt: S min =

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

BN = 118,15 mm2 C

66

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Ta thấy tiết diện dây đã chọn S=301,0mm2>Smin nên dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 3. CHỌN THIẾT BỊ CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG. 3.1.Chọn cáp cho phụ tải địa phương. Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5KV gồm: 3 đường dây cáp đơn Pđơn = 1,2 MW, dài 3 km, cosϕ = 0,8 Sđơn =

Pđon 1,2 = = 1,5 MVA cos ϕ 0,8

3 đường dây cáp kép Pkép = 3 MW, dài 4 km, cosϕ = 0,8. Skép =

Pkép cos ϕ

=

3 = 3,75 MVA 0,8

Tiết diện cáp được chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế Jkt. Scáp =

I lvbt J kt

Trong đó: Ilvbt: dòng điện làm việc bình thường. - Các đường cáp đơn có Sđơn = 1,5 MVA nên dòng điện làm việc bình thường là: Ilvbt.đơn =

S don 1,5.103 = = 82,45 A 3.U dm 3.10,5

- Các đường cáp kép có Skép = 3,75 MVA nên dòng điện làm việc bình thường là: Ilvbt.kép =

S kep 2 3.U dm

=

3,75.103 = 103,10 A 2 3.10,5

Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại. 24

Tmax =

∑ S .T i

0

S max

i

.365 =

10,24.6 + 15,75.4 + 14,96.4 + 12,6.4 + 11,81.6 .365 = 7081h 15,75

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

67

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Với Tmax > 5000 (h) và sử dụng cáp cách điện bằng giấy tẩm dầu lõi nhôm thì tương ứng có Jkt = 1,2 A/mm2. Tiết diện kinh tế :  Cáp đơn: I lvbt .don

= 68,7 mm2.

Skt.đơn = J kt 

Cáp kép: Skt.kép =

I lvbt .kep J kt

= 85,9 mm2

Tra bảng chọn loại cáp ba pha lõi đồng cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất. cáp đơn:S = 70mm2; ICP = 215A cáp kép: S = 95mm2 ;ICP = 265A -Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài: I’cp = K1.K2.Icp ≥ Ilvbt Trong đó: K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. K1 =

θ cp − θ'0 θ cp − θ 0

θcp: nhiệt độ phát nóng cho phép θcp = 600C θ’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp θ’cp = 25 0C θ0: nhiệt độ tínht toán tiêu chuẩn θ0 = 15 0C K1 =

60− 25 = 0,88 60− 15

K2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn có K2 = 1, với cáp kép K2 = 0,9. -Với cáp đơn: I’cp = 0,88.1.215 = 189,2 A > Ilvbt = 82,45A

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

68

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

-Với cáp kép: I’cp = 0,88.0,9.265 = 209,88 A > Ilvbt = 103,10A

-Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức. Theo quy trình thiết bị điện các cáp có cách điện bằng giấy tẩm dàu điện áp không quá 10KV trong điều kiện làm việc bình thường dòng điện qua chúng không vượt quá 80% dòng điện cho phép đã hiệu chỉnh thì khi sự cố cho phép quá tải 30% trong thời gian không vượt qúa 5 ngày đêm. Dòng điện làm việc cưỡng bức qua cáp khi đứt 1 sợi: Icb = 2.Ilvbt = 2.103,1 = 206,2 A Vậy ta có: I’cp = Kqt.K1.K2.Icp = 1,3.209,88 = 272,844 A > icb = 206,2A Vậy điều kiện phát nóng khi sự cố thoả mãn. Kết luận: Cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 3.2.Chọn kháng điện : 3.2.1.Cấp điện áp định mức của kháng : Uđm K = Ulưới = 10 KV.

3.2.2.Xác định dòng cưỡng bức lớn nhất qua kháng : Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức qua kháng. Từ sơ đồ cung cấp điện cho tới phụ tải địa phương ta có công suất qua kháng lúc bình thường và lúc sự cố một kháng như sau:

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

69

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Dòng cưỡng bức qua kháng được giả thiết khi sự cố 1 kháng điện. Lúc này công suất qua kháng còn lại là: Icbk =

SUF max 15,75 = = 0,866 KA 3.U dm 3.10,5

Ta chọn kháng đơn dây nhôm : PbA-10-1000 : Uđm = 10 (KV) ; Iđm = 1000 (A) - Tại trạm địa phương đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là : 20 (KA), thời gian cắt là : 0,6 (s). ( Thời gian cắt ngắn mạch của lưới phân phối tại hộ tiêu thụ là : t2 = 0,6 (s) ; của lưới cung cấp là : t1 = 0,6 + 0,3 = 0,9 (s)). - Dùng cáp đồng tiết diện bé nhất là : 50 mm2

- Xác định điện kháng : Xk% của kháng điện : Điện kháng của kháng điện đường dây dùng cho phụ tải địa phương được chọn sao cho đảm bảo hạn chế dòng ngắn mạch nhỏ hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt và đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn. * Sơ đồ thay thế : Khi lập sơ đồ thay thế cho tính ngắn mạch đã chọn Scb = 1000MVA và ngắn mạch tại N-4 có: I " = 58,81kA N −4

Khi lập sơ đồ thay thế cho tính ngắn mạch đã chọn Scb = 1000MVA và ngắn mạch tại N-4 có: I " = 58,81kA N −4

-

Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là :

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

70

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

I

-

54,99

= XHT = IcbIII = 0,935 " 58,81 N4 Điện kháng của cáp 1(kép,3MW ×4km) là :

XC1 = 0,08.4. -

XHT

1000 = 2,902. 10,52

N4

Dòng ổn định nhiệt của cáp S1 :

XK

S1.C 95.90 InhS1 = t = 0,9 = 9,012 kA 1 -

XC1

Dòng ổn định nhiệt của cáp S2 :

N5

N6 InhS2 =

S 2 .C 50.90 = = 5,809 kA t2 0,6

XC2

Ta có min{InhS2; Icắt2} = min{5,809 ;20} = 5,809kA. Vậy: - Điện kháng tổng tính đến điểm N-6 là : I

54,99

cbIII X∑ = I = 5,809 = 9,466kA nhS 2

- Ta có : X∑ = XHT + XK + XC1 - Điện kháng của kháng điện sẽ là : XK = X∑ – XHT - XC1 = 9,466– 0,935 – 2,902= 5,629 I dmK

1

⇒ XK% = Xk. I .100 = 5,629. 54,99 .100 = 10,237 cbIII * Ta chọn loại kháng điện đơn dây đồng : PbA-10-1000-10: UđmK =10 (KV) : IđmK = 1000 (A) : XK% = 10 %. Dòng điện ổn định động 23,5 (KA) Tổn thất định mức 1 pha : 11,5 (KW) . - Tính toán kiểm tra lại kháng điện đã chọn : * Tính toán kiểm tra lại kháng đã chọn tại điểm ngắn mạch N5 : I cbIII

XK = XK%. I

dmK

= 0,1. 54,99 = 5,499. 1

- Dòng điện ngắn mạch tại N5 là : I cbIII

54,99

I’’N5 = X + X = 0,935 + 5,499 = 8,547 (KA) HT K ICđm = 20 (KA) ; InhS1 = 9,012 (KA) ⇒ thỏa mãn điều kiện : I’’N5 ≤ (ICđm ; Inh S1 ) * Tính toán kiểm tra lại kháng đã chọn tại điểm ngắn mạch N6 : Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

71

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

- Dòng điện ngắn mạch tại N6 là : I cbIII

54,99

I’’N6 = X + X + X = 0,935 + 5,499 + 2,902 = 5,890 (KA) HT K C1 ICđm = 20 (KA) ; InhS2 = 5,809 (KA). ⇒ thỏa mãn điều kiện : I’’N6 ≤ (ICđm ; Inh S2 ) - ổn định động của kháng điện : - Dòng ổn định động : 23,5 (KA). - Kiểm tra ổn định động : ixk = kxk. 2 .IN6 = 1,8. 2 .5,890 = 14,99 (KA) < 22,2 (KA). ⇒ Thỏa mãn . 4. CHỌN CHỐNG SÉT VAN: Chống sét van là thiết bị được ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống quá điện áp khí quyển. Khi xuất hiện quá điện áp, nó sẽ phóng điện trước làm giảm trị số quá điện áp đặt trên cách điện của thiết bị và khi hết quá điện áp sẽ tự động dập hồ quang xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường. 4.1.Chọn chống sét van cho thanh góp : Trên các thanh góp 220 KV và 110 KV đặt các chống sét van với nhiệm vụ quan trọng là chống quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm. Các chống sét van này được chọn theo điện áp định mức của trạm. Trên thanh góp 110 KV ta chọn chống sét van loại PBC- 110 có U đm = 110 KV, đặt trên cả ba pha. 4.2.Chọn chống sét van cho máy biến áp : 4.2.1.Chống sét van cho máy tự ngẫu : Các máy biến áp tụ ngẫu do có sự liên hệ về điện giữa cao và trung áp nên sóng điện áp có thể truyền từ cao áp sang trung áp hoặc ngược lại. Vì vậy ,ở các đầu ra cao áp và trung áp của các máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt các chống sét van.

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

72

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

- Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-220 có Uđm = 220 KV, đặt cả ba pha. - Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 KV, đặt cả ba pha. 4.2.2.Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây : Mặc dù trên thanh góp 220 KV có đặt các chống sét van nhưng đôi khi có những đường sắt có biên độ lớn truyền vào trạm, các chống sét van ở đây phóng điện. Điện áp dư còn lại truyền tới cuộn dây của máy biến áp vẫn rất lớn có thể phá hỏng cách điện của cuộn dây,đặc biệt là phần cách điện ở gần trung tính nếu trung tính cách điện. Vì vậy tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí một chống sét van. Tuy nhiên do điện cảm của cuộn dây máy biến áp biên độ đường sét khi tới điểm trung tính sẽ giảm một phần, do đó chống sét van đặt ở trung tính được chọn có điện áp định mức giảm một cấp. Ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 KV. 5. CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN. Việc chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện phụ thuộc vào tải của nó. Điện áp định mức của chúng phải phù hợp với điện áp định mức của mạng. 5.1.Cấp điện áp 220 kV. 5.1.1.Máy biến điện áp: Để kiểm tra cách điện và cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle, đo lường đặt các máy biến điện áp trên thanh góp 220 kV. Thường chọn máy biến điện áp một pha kiểu HKΦ-220-58 nối dây theo sơ đồ Y0/Y0/∆ các thông số sau: Điện áp sơ cấp: Usđm = 220/ 3 KV Điện áp thứ cấp 1: Ut1đm = 100/ 3 V Điện áp thứ cấp 2: Ut2đm = 100 V Cấp chính xác: 0,5 Công suất định mức: STUđm = 400 VA

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

73

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

5.1.2.Máy biến dòng điện. Các máy biến dòng điện được đi kèm với các mạch máy cắt có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle. Với mục đích dó chọn máy biến dòng điện kiểu TΦH-220-3T có các thông số sau: Dòng điện sơ cấp: Iscđm = 1200 A Dòng điện thứ cấp: Itcđm = 1 A Cấp chính xác : 0,5 Phụ tải định mức: 50 Ω Điều kiện ổn định động: ilđđ = 108 KA > ixk = 24,397 KA Máy biến dòng đã chọn có dòng điện sơ cấp định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. 5.2.Cấp điện áp 110 kV. 5.2.1.Máy biến điện áp: Để kiểm tra cách điện và cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle, đo lường đặt các máy biến điện áp trên thanh góp 110 kV. Thường chọn máy biến điện áp một pha kiểu HKΦ -110 - 58 nối dây theo sơ đồ Y0/Y0/∆.có các thông số sau: Điện áp sơ cấp: Usđm = 110/ 3 KV Điện áp thứ cấp 1: Ut1đm = 100/ 3 V Điện áp thứ cấp 2: Ut2đm = 100/3 V Cấp chính xác: 0,5 Công suất định mức: STUđm = 400 VA 5.2.2.Máy biến dòng điện. Các máy biến dòng điện được đi kèm với các mạch máy cắt có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle. Với mục đích dó chọn máy biến điện kiểu TụH – 110M có các thông số sau: Dòng điện sơ cấp: Isđm = 1500 A Dòng điện thứ cấp: Itđm = 1 A Cấp chính xác : 0,5 Phụ tải định mức: 20 Ω Dòng điện ổn định động : iđđm = 145 kA > ixk = 34,460 kA Máy biến dòng đã chọn có dòng điện sơ cấp định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

74

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

5.3.Cấp điện áp máy phát 10,5 kV Mạch máy phát điện các biến điện áp và biến dòng điện nhằm cung cấp cho các dụng cụ đo lường. Theo quy định bắt buộc mạch máy phát phải có các phần tử đo lường sau: ampe kế, vôn kế, tần số kế, cosϕ kế, oát kế tác dụng, oát kế phản kháng, oát kế tác dụng tự ghi, công tơ tác dụng, công tơ phản kháng. Các dụng cụ đo được mắc như hình 5-3.

Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI W MC

AA

A

AB

AC

W

Wh

VARh

VAr

B C

a b c 2-HOM-10

F

V

f

• Chọn biến điện áp. Dụng cụ phía thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng hai biến điện áp một pha nối kiểu V/V: 2xHOM-10 có các thông số kỹ thuật sau:

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

75

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

+ Uđmsc =

10.000 V 3

+ Cấp chính xác: 0,5 Phụ tải của biến điện áp được phân bố đều cho cả hai theo cách bố trí đồng hồ phía thứ cấp như bảng sau: Bảng 5.8

Tên đồng hồ

Ký hiệu

Vôn kế Cát kế Cát kế phản kháng Cát kế tự ghi Tần số kế Công tơ Công tơ phản kháng Tổng

B-2 341 342/1 -33 -340 -670 WT-672

Phụ tải biến điện áp AB W War 7,2 1,8 1,8 8,3 0,66 0,66 20,42

1,62 1,62 3,24

Phụ tải biến điện áp BC W War 1,8 1,8 8,3 6,5 0,66 0,66 19,72

1,62 1,62 3,24

• Biến điện áp AB 20,422 + 3,242 = 20,7 VA

Stc =

cosϕ =

20,42 = 0,99 20,7

• Biến điện áp BC Stc = 19,722 + 3,242 = 19,98 VA cosϕ =

19,72 = 0,99 19,9

Vậy ta chọn hai biến điện áp loại 3HOM-10 có công suất định mức mỗi cái ứng với cấp chính xác 0,5 là 75 VA Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp tới đồng hồ đo: + Dòng điện trong các dây dẫn thứ cấp: Ia =

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

Sab 20,7 = = 0,207 A U ab 100

76

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Ic =

Sbc 19,98 = = 0,199 A U bc 100

Từ giá trị môđun và góc pha của dòng điện trong dây dẫn thứ cấp pha a và pha c ta có thể coi Ia = Ic. Do đó: Ia =

3.Ia =

3.0,207 = 0,36 A

Trị số điện áp giáng trên dây dẫn pha a và pha b ∆U = (Ia + Ib).

ρ.l S

Giả sử khoảng cách từ biến điện áp đến đồng hồ là l = 60m. Mạch điện có công tơ nên ∆U% ≤ 0,5%. Do đó: S =

( I a + I b ).ρl = ( 0,207+ 0,36).0,0175.60 ∆

0,5

= 1,19 mm2

Theo tiêu chuẩn độ bền cơ của dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết diện S = 1,5 mm2. • Chọn biến dòng điện: Biến dòng điện đặt trên cả 3 pha, mắc theo sơ đồ hình sao, ta chọn biến dòng điện kiểu thanh dẫn loại TΠЩ10 Có các thông số kỹ thuật sau: + UđmBI = 10KV + Iđmsc/Iđmtc = 3000/5A + Cấp chính xác 0,5 có phụ tải định mức 0,8Ω. Công suất tiêu thụ của các cuộn dây máy biến dòng được phân bố như sau: bảng 5.9

Tên đồng hồ Ampe kế Cát kế tác dụng Cát kế phản kháng Cát kế tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng

Ký hiệu ∋-378 Д-335 Д -3054/1 Д -33 И-675 И-673M

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

Pha A 0,1 0,5 0,5 10 2,5 2,5

Phụ tải (VA) Pha B 0,1 0 0 0 0 2,5

Pha C 0,1 0,5 0,5 10 2,5 2,5

77

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

Tổng

16,1

2,6

16,1

Pha A và pha C mang tải nhiều nhất: S = 16,1 Tổng trở dụng cụ đo mắc vào các pha này: ZΣdc =

S I 2dmtc

=

16,1 = 0,644 52

Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo là l = 30m. Do ba pha cùng có máy biến dòng nên chiều dài tính toán ltt = l = 30m. Tiết diện dây dẫn đồng: S=

l tt.ρ 30.0,0175 = = 3,37 mm2 Zdm − ZΣdc 0,8 − 0,644

Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện S = 4 mm2 Điều kiện ổn định động của máy biến dòng kiểu thanh dẫn được quyết định bởi ổn định động của thanh dẫn. Không cần kiểm tra ổn định nhiệt của máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A.

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

78

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG VI

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG

1. SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG + Điện tự dùng là một phần điện năng không lớn nhưng lại giữ một phần quan trọng trong quá trình vận hành nhà máy điện, nó đảm bảo hoạt động của nhà máy: như chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nước tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu và liên lạc ... + Điện tự dùng trong nhà máy nhiệt điện cơ bản có thể chia làm hai phần : - Một phần cung cấp cho các máy công tác đảm bảo sự làm việc của lò và tua bin các tổ máy. - Phần kia cung cấp cho các máy công tác phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò hơi và tuabin nhưng lại cần thiết cho sự làm việc của nhà máy. Ta chọn sơ đồ tự dùng theo nguyên tắc kinh tế và đảm bảo cung cấp điện liên tục,đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng hai cấp điện áp tự dùng:6 kVvà 0,4 kV.

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

79

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

110 kV

220 kV

6 kV

0,4 kV

2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG: 2..1Chọn máy biến áp tự dùng cấp I : Các máy này có nhiệm vụ nhận điện từ thanh cái 10,5 kV cung cấp cho phụ tải tự dùng cấp điện áp 6 kV còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V. Công suất định mức của máy biến áp công tác bậc một có thể xác định từ K1 biểu thức sau : SBđm ≥ ∑ P1. +∑S2.K2 η1. cos ϕ1 - Trong đó : + ∑P1 : Tổng công suất tính toán của các máy công tác tới động cơ 6 KV nối vào phân đoạn xét.(KW)

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

80

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

+ ∑S2 : Tổng công suất định mức của máy biến áp bậc hai nối vào phân đoạn xét. + K1 : hệ số đồng thời có tính đến sự không đầy tải của các máy công tác của động cơ 6 KV. + η1 và cosϕ1 : hiệu suất và hệ số công suất của động cơ 6 KV. K1 Tỷ số : thường lấy bằng 0,9. η1. cos ϕ1 Hệ số đồng thời K2 cũng lấy gần đúng bằng 0,9. Nên ta có : SBđm ≥ (∑P1 + ∑S2).0,9 Trong phạm vi thiết kế ta chọn công suất của máy biến áp tự dùng cấp I theo công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy : Stdmax = 24 MVA Vậy công suất máy biến áp tự dùng cấp I là : 1 SđmB ≥ .24 = 6 MVA. 4 Tra bảng chọn loại máy biến áp : TMHC-6300/10,5 có các thông số sau : bảng 6.1

Loại

SđmB (KVA)

TMHC

6300

Điện áp (KV) cuộn cao cuộn hạ 10,5 6,3

Tổn thất (KW) ∆ Po 8,0

∆ PN 46,5

UN%

Io%

8,0

0,9

* Máy biến áp dự trữ : được chọn phù hợp với mục đích của chúng : máy biến áp dự trữ chỉ phục vụ để thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa . - Công suất máy biến áp dự trữ : 1 1 Sđmdt ≥ 1,5. .Stdmax = 1,5. .24 = 9 MVA. 4 4 ⇒ Chọn loại máy biến áp : TДHC-10000/10,5 : bảng 6.2

Sđm Loại TДHC

Điện áp (KV)

Tổn thất (KW)

KVA

Cuộn cao

Cuộn hạ

∆ P0

∆ PN

10 000

10,5

6,3

14,5

85

UN%

I0%

14

0,8

2..2Chọn máy biến áp tự dùng cấp II : Các máy biến áp tự dùng cấp hai dùng để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V và chiếu sáng. Công suất của các loại phụ tải này thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường được chọn loại máy có công suất từ 630-1000 KVA. Loại lớn hơn thưòng không được chấp nhận vì giá thành lớn Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

81

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

và dòng ngắn mạch phía 380 (V) lớn. Công suất của máy biến áp tự dùng cấp hai được chọn như sau : SđmB 2 ≥ ( 10 ÷ 20 )%.

1 .Stdmax 4

1 .Stdmax = 0,1.6 = 0,6 MVA ⇒ 600 KVA. 4

SđmB 2 ≥ 10%.

Vậy, ta chọn loại máy biến áp TC3-630/10 có các thông số sau : bảng 6.3

Loại MBA TC3 -630/10

SđmB (KVA) 630

Điện áp (KV) cuộn cao cuộn hạ 6,3 0,4

Tổn thất (KW) ∆ Po 2

∆ PN 7,3

UN%

Io%

5,5

1,5

3. CHỌN MÁY CẮT 3.1.Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng : Máy cắt điện hạ áp được chọn theo các điều kiện sau : - Loại máy cắt điện: máy cắt không khí - Điện áp: U dmMC ≥ U mg = 10,5kV - Dòng điện: IdmMC ≥ Icb(10,5kV) = 4,33 kA - ổn định lực động điện: ildd ≥ ixk(N-4) = 154,393 kA - Điều kiện cắt: ICdm ≥ I “N-4 = 58,809 kA Ta chọn được máy cắt không khí loại 8BK41 của hãng SIEMENS với các thông số kỹ thuật chính: bảng 6.4

Loại máy cắt

Uđm , kV

Iđm , A

ICđm , kA

Ilđđ, kA

8BK41

12

12500

80

225

3.2.Máy cắt hạ áp MBA tự dùng : Để chọn máy cắt điện trong trường hợp này ta tính dòng ngắn mạch tại thanh góp phân đoạn 6 (kV) điểm N7 để chọn máy cắt : Theo kết quả tính ở phần 2,5 chương III ta có:

I"N −4 = 59,40kA . - Điện kháng hệ thống : I

54,99

= XHT = IcbIII = 0,926 " 59,40 N4

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

82

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

EHT - Điện kháng của máy biến áp tự dùng cấp I : U N % Scb

8 1000

= . XB1 = 100 . S = 12,698 100 6,3 dmB1 - Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch : X∑ = 0,926 + 12,698=13,624 - Dòng ngắn mạch tại N7 là :

XHT

I cb ( 6 kV ) 1000 I’’N7 = X = = 6,73 (KA) 3.6,3.13,624 ∑

- Dòng xung kích tại N7 : ixk = kxk. 2 .I’’N7 = 1,8. 2 .6,73= 17,123 (KA) - Dòng điện làm việc cưỡng bức : SdmB 6,3 = Icb = = 0,577 kA 3.U cb 3.6,3

N4 XB1

N7

Căn cứ vào các điều kiện chọn máy biến áp và các giá trị dòng ngắn mạch, dòng xung kích , dòng cưỡng bức vừa tính được ta chọn máy cắt đặt trong nhà : loại máy cắt ít dầu , có các thông số sau : bảng 6.5

Loại MC BM∏-10-1000-20

Uđm (KV) 10

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

Iđm (A) 1000

Icđm (KA) 20

iIdd (KA) 64

inh/tnh (kA/s) 20/8

83

THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hướng dẫn thiết kế nhà máy điện - Bộ môn Phát dẫn điện, Trường Đại

học Bách khoa Hà Nội - 1968 2. Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - Nguyễn Hữu Khái, Nhà xuất

bản Khoa học kỹ thuật - 2004 3. Phần điện trong Nhà máy điện và trạm biến áp - Trịnh Hùng Thám,

Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm Văn Hoà, Đào Kim Hoa, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật - 1996 4. Ngắn mạch trong hệ thống điện - Lã Văn Út, Trường Đại học Bách

khoa Hà Nội - 2000 5. Thiết kế hệ thống cấp điện - Ngô Hồng Quang, Nhà xuất bản Khoa

học kỹ thuật - 1997

Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49

84