›
›

Đồ án Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

pdf 69 trang ngocly 2220
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_phan_dien_nha_may_nhiet_dien.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

  1. ĐỒ ÁN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
  2. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1. Chọn máy phát điện: Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy công suất mỗi máy là 100 MW. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại: Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau: S P U I Loại máy Cosϕ Xd’’ Xd’ Xd MVA MW kV kA 0,26 TBφ-100-2 117,5 100 10,5 6,475 0,85 0,183 1,79 3 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất: Từ bảng biến thiên phụ tải ngày ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức: P% P(t) P(t) = .P S(t) = 100 max Cosϕ Trong đó: S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t. P(t): Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. Cosϕ : Hệ số công suất phụ tải. 1.2.1. Phụ tải các cấp điện áp: + Phụ tải cấp điện áp máy phát(địa phương): Uđm = 10,5 (kV); Pmax = 14 (MW); Cosϕ = 0,85 P% P(t) P(t) = .P S(t) = 100 max Cosϕ Sau khi tính toán ta có bảng số liệu: t(h) 0 - 8 8 - 12 12 -14 14 -16 16 - 18 18 - 22 22 - 24 P% 80 70 80 90 100 90 80 P(MW) 11.2 9.8 11.2 12.6 14 12.6 11.2 S(MVA) 13,2 11.5 13,2 14.8 16.5 14.8 13,2 1
  3. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Đồ thị phụ tải địa phương: S(M VA) 20 16,5 14,8 14,8 15 13,2 13,2 13,2 11,5 10 t (h) 0812 14 16 18 22 24 + Phụ tải trung áp: Uđm = 110 (kV); Pmax = 160 (MW); Cosϕ = 0,88 P% P(t) P(t) = .P S(t) = 100 max Cosϕ Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp Thời gian 0 - 6 6 -10 10 -14 14 -16 16 - 20 20 - 24 P% 90 80 90 100 90 80 P(MW) 144 128 144 160 144 128 S(MVA) 163.6 145.5 163.6 181.8 163.6 145.8 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp: S(MVA) 200 181.8 163.6 163.6 163.6 150 145.5 145.8 100 t(h) 0 61014 16 20 24 2
  4. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN + Phụ tải cao áp: Uđm = 220 (kV); Pmax = 200 (MW); Cosϕ = 0,9 P% P(t) P(t) = .P S(t) = 100 max Cosϕ Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải cao áp Thời gian 0 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 24 P% 90 100 90 80 P(MW) 180 200 180 160 S(MVA) 200 222.2 200 177.8 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao áp: S(MVA) 222.2 200 200 200 177.8 150 100 t(h) 0 8 12 16 24 + Phụ tải toàn nhà máy: Pmax= 500 (MW); cosϕ = 0,85 P% P(t) P(t) = P S(t) = 100 max Cosϕ Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy Thời gian 0 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 22 22 - 24 P% 80 90 100 90 80 P(MW) 400 450 500 450 400 S(MVA) 470.6 529.4 588 529.4 470.6 3
  5. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Đồ thị phụ tải: S(MVA) 600 588 529.4 529.4 470.6 470.6 450 300 t(h) 0101418 22 24 1.2.2. Phụ tải tự dùng: Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 6% công suất định mức của toàn nhà máy, cosϕ = 0,83. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau: α P ⎛ S (t) ⎞ dmΣF ⎜ TNM ⎟ Std (t) = . ⎜0,4 + 0,6 ⎟ 100 cosφtd ⎝ SdmΣF ⎠ Trong đó: Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t SNM : Công suất đặt của toàn nhà máy S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t α : Số phần trăm lượng điện tự dùng Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0 - 10 10 - 14 14 - 18 18 - 22 22 - 24 SNM (MVA) 470.6 529.4 588 529.4 470.6 Std (MVA) 31.8 33.9 36.1 33.9 31.8 4
  6. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Đồ thị phụ tải tự dùng: S(MVA) 40 36.1 33.9 33.9 31.8 31.8 30 20 t(h) 0101418 22 24 1.2.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát về hệ thống: Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy: Stnm(t) = Sđp(t) + ST(t) + SC(t) + Std(t) + SVHT(t) Công suất của nhà máy phát về hệ thống được tính theo công thức: SVHT(t) = Stnm(t) - [Sđp(t) + ST(t) + SC(t) + Std(t)] Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0 - 6 6 - 8 8 - 10 10 -12 12 -14 14 -16 16 -18 18 -20 20 -22 20 -22 Công suất SNM(t) 470.6 470.6 470.6 529.4 529.4 588 588 529.4 529.4 470.6 SĐP(t) 13 2 13.2 11.5 11.5 13. 2 14.8 16.5 14.8 14.8 13. 2 SC(t) 200 200 222.2 222.2 200 200 177.8 177.8 177.8 177.8 ST(t) 163.6 145.5 145.5 163.6 163.6 181.8 163.6 163.6 145.5 145.5 Std(t) 31.8 31.8 31.8 33.9 33.9 36.1 36.1 33.9 33.9 31.8 SVHT(t) 62 80.1 59.6 98.2 118.7 155.3 194 139.3 157.4 102.3 5
  7. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy : S(MVA) 250 200 194 155.3 157.4 150 139.3 118.7 102.3 100 98.2 80.1 62 59.6 t(h) 0 6108 12 14 16 18 20 22 24 1.3. Lựa chọn các phương án nối dây: 1.3.1 Đề xuất các phương án: Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế. Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất, đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy. Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ta có: + Phụ tải địa phương : Pmax = 14 MW, cosϕ = 0.86 ⇒ Smax = 16.3MVA S max 16,5 Ta có: DP .100 = .100 = 7% < 15% ⇒ Không cần thanh góp điện áp 2SdmF 2.117,6 máy phát. + Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) được trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp. + Phụ tải trung áp: Smax = 181.8 (MVA) Smin = 145.5 (MVA) 6
  8. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện - máy biến áp hai dây cuốn lên thanh góp trung áp. + Phụ tải cao áp: Smax = 222.2 (MVA) Smin = 177.8 (MVA) Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện - máy biến áp hai dây cuốn lên thanh góp cao áp. + Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: 1.3.2. Phương án 1: B1 B2 B3 B4 B5 F1 F2 F3 F4 F5 Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp. Nhược điểm của phương án là khi STmin có 1 lượng công suất phải tải qua 2 lần MBA làm tăng tổn thất công suất . 7
  9. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.3.3. Phương án 2: B1 B4 B2 B3 B5 F1 F4 F2 F3 F5 Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp, lượng công suất thiếu ở phía trung áp được lấy từ MBATN cung cấp sang. Nhựơc điểm của phương án là MBA 2 dây quấn phía cao áp nhiều hơn phương án 1 nên giá thành đắt hơn. 1.3.4. Phương án 3: 8
  10. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN B2 B3 B1 B4 B5 F2 F3 F1 F4 F5 Phương án này có ưu điểm là MBA chỉ có 2 loại nên chọn thiết bị phân phối đơn giản hơn và giá thành hạ. Nhựơc điểm của phương án là lượng công suất phía trung áp lớn hơn nhiều công suất của phụ tải nên lượng công suất chuyển sang phía cao áp phải qua 2 lần MBA gây tăng tổn thất. Nhận xét: Qua phân tích sơ bộ các phương án đưa ra ta nhận thấy phương án 1 và ph- ương án 2 có nhiều ưu điểm hơn. Vì vậy ta giữ lại hai phương án này để tính toán kinh tế, kỹ thuật từ đó chọn một phương án tối ưu nhất cho nhà máy thiết kế. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MBA 2.1. Phương án 1: 2.1.1. Chọn loại và công suất máy biến áp: a. Chọn biến áp bộ B4, B5 Công suất của máy biến áp bộ B4, B5 chọn theo điều kiện (1) 36.1 SB4 = SB5 ≥ SđmF - S tdmax= 117,6 - = 110,38 (MVA) 5 Tra bảng chọn máy biến áp ta chọn máy biến áp loại: TP ДцH 125/110 có các thông số chính sau: Sđm UC UH ΔP0 ΔPn Un% I0% Loại (MVA) (kV) (kV) (kW) (kW) 9
  11. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TP ДцH 125 115 10,5 100 400 10,5 0,55 125/110 b. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B2, B3 Công suất của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện: 1 S = S ≥ ⋅ S dmB 2 dmB 3 α th ⎛ min max ⎞ Sth = ⎜∑SdmF − SuF − Std ⎟ ⎝ ⎠ Trong đó: α: Hệ số có lợi của MBATN U −U 220 −110 α = C T = = 0,5 U C 220 Thay số ta có: ⎛ 11,5 1 ⎞ Sth = ⎜117 ,6 − − ⋅ 36,1⎟ = 104 ,63(MVA) ⎝ 2 5 ⎠ 1 1 ị SdmB 2 = SdmB 3 ≥ ⋅ Sth = ⋅104,63 = 209,26(MVA) α 0,5 Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện” ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH có Sđm = 250 (MVA), với các thông số cơ bản sau: UC UT UH ΔP0 ΔPN (kW) UN% I0% (kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H (kV) (kV) (kV) (kW ) 230 121 11 120 520 - - 11 32 20 0,5 c. Chọn biến áp bộ B1: Công suất của máy biến áp bộ B1 chọn theo điều kiện: (1) 36.1 SB1 ≥ SđmF - S tdmax= 117,6 - = 110,38 (MVA) 5 10
  12. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện” ta chọn máy biến áp: TДц 125/110 có các thông số chính sau: Sđm UC UH ΔP0 ΔPn Un% I0% Loại (MVA) (kV) (kV) (kW) (kW) 125 242 10,5 115 380 11 0,5 T Дц 125/220 2.1.2a. Phân bố công suất cho các máy biến áp: a. Phân bố công suất cho các MBA B1 , B4 , B5: Để đảm bảo vận hành kinh tế các máy biến áp ta cho các MBA bộ B1 , B4 và B5 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm như sau: 36,1 Std max SB1 = SB4 = SB5 = SđmF - = 117,6 - = 110,38 5 5 (MVA) Đồ thị phụ tải của B3 và B4 S(MVA) 110,38 0 8760 t(h) Ta thấy SB1 = SB4 = SB5 = 110,38 MVA < SđmB1,4,5 = 125 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc bình thường máy biến áp B1 , B4 và B5 không bị quá tải. b. Phân bố công suất cho các MBATN B2 , B3: 11
  13. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Đối với các máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính theo công thức sau: + Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là: 1 SCB2 = SCB3 = (SVHT + SC - SB1) 2 + Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là: S110 − (SB4 + SB5 ) STB2 = STB3 = 2 + Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy: SHB2 = SHB3 = SCB2 + STB2 = SCB3 +STB3 Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy ta tính được công suất truyền tải lên các cấp điện áp cho từng thời điểm, theo các công thức trên ta có: SMVA 0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 -10 10 -12 12 -14 14 -16 16 - 18 18 -20 20 -22 22 -24 SB4=SB5 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 SC(B2,B3) 75,81 75,81 84,86 85,71 105,01 104,16 122,46 130,71 103,36 112,41 84,86 ST(B2,B3) -28,58 -28,58 -37,63 -37,63 -28,58 -28,58 -19,48 -28,58 -28,58 -37,63 -37,63 SH(B2,B3) 47,23 47,23 47,23 48,08 76,43 75,58 102,98 102,13 74,78 74,78 47,23 Dấu (-) thể hiện công suất truyền từ cuộn trung sang cuộn cao. Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy: SCmax = 131,71 MVA < Sđm B2,B3 = 250 MVA STmax = 37,63 MVA < SM = α.SđmB2 = 250 . 0,5 = 125 MVA SHmax = 102,98 MVA < SM = α.SđmB2 = 125 MVA Vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp B2, B3 không bị quá tải. 2.1.2b. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện qúa tải bình thường. Kiểm tra sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là khi ST = STmax = 181,8 MVA Khi đó SVHT = 155,3 MVA SUF = 14,8 MVA Ta xét các sự cố sau: a. Sự cố B4 (hoặc B5): 12
  14. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN - Điều kiện kiểm tra sự cố: + Khi sự cố máy biến áp B4 (hoặc B5) mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một lượng công suất là: (S - S ) 181,8 −110,38 S = Tmax B5 = = 35,71 MVA 2 2 + Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.250 = 125 MVA Ta thấy: SđmB2 = 125 MVA > 35,71MVA ị Do vậy máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B4: Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng công suất: 1 STB2(B3) = (STmax - Sbô) = 0,5.(181,8 - 110.38) = 35,71 MVA 2 + Lượng công suất từ máy phát F2 (F3) cấp lên phía hạ của B2 (B3) là: 1 1 SHB2(B3) = SđmF - SDP - Stdmax 2 5 1 1 = 117,6 - .14,8 - .36,1 = 102,98 MVA 2 5 + Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B2 (B3) SCB2(B3) = SHB2(B3) - STB2(B3) = 102,98 - 35,71 = 67,27 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = [SVHT +SC -SB1 - (SCB2 + SCB3)] = 155,3 + 200 - 110,38 -( 2×67,27) = 110,38 MVA Ta thấy: SdtHT = 150MVA > Sthiếu = 110,38 MVA ị thoả mãn điều kiện. b. Sự cố B2 (hoặc B3): 13
  15. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN sc - Điều kiện kiểm tra sự cố: K qt .α.SđmTN +2Sbộ ≥ STmax Khi có sự cố máy biến áp B2 (hoặc B3) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải 1 lượng công suất bên trung là: ST = STmax - SB4 - SB5 = 181,8 – (110,38×2) = - 38,96 MVA Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được 1 lượng công suất là: SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.250 = 125 MVA Ta thấy: SB2(B3) = 125 > 38,96 MVA Công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất thực cần phải tải khi sự cố. ị Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố MBA B2: + Công suất trên cuộn trung của B3 là: STB3 = STmax - SB4 - SB5 = 181,8 – (110,38×2) = - 38,96 MVA + Lượng công suất từ máy phát F3 cấp lên phía hạ của B3 là: 1 1 SHB3 = SđmF - SĐP - Stdmax = 117,6 - 14,8 - .36,1 = 95,58 5 5 MVA + Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B3: SCB3 = SHB3 - STB3 = 95,58 - (-38,96) = 134,54 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = (SVHT + SC) - (Sbộ1 + SCB3) = (153,3 + 200) - (110,38 + 134,54) = 108,38 MVA Ta thấy: SdtHT = 150MVA> Sthiếu = 108,38MVAị Thoả mãn điều kiện 14
  16. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải. 2.2. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp: Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó. - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: 2 ⎛ S b ⎞ ΔA2cd = [ΔP0 + ΔPN ⎜ ⎟ ].8760 ⎝ S dm ⎠ Đối với máy biến áp tự ngẫu: 365 ΣΔP .S 2 .t + ΔP .S 2 .t + ΔP .S 2 .t ΔATN = ΔP0.t + 2 ( NC Ci i NT ti i NH Hi i ) SdmB Trong đó: SCi, Sti’ SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu trong khoảng thời gian ti. Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti. ⎛ ΔP ΔP ⎞ ⎛ 260 − 260 ⎞ NC−H NT−H 520 + ΔPNC = 0,5⎜ΔPNC−T + − ⎟ = 0,5⎜ 2 ⎟ = 260 ⎝ α 2 α 2 ⎠ ⎝ 0,5 ⎠ ⎛ ΔP ΔP ⎞ ⎛ 260 − 260 ⎞ NT−H NC−H ⎜520 + ⎟ ΔPNT = 0,5⎜ΔPNC−T + − ⎟ = 0,5 2 = 260 ⎝ α 2 α 2 ⎠ ⎝ 0,5 ⎠ ⎛ ΔP ΔP ⎞ ⎛ 260 + 260 ⎞ NT−H NC−H ⎜ − 520⎟ ΔPNH = 0,5⎜ + − ΔPNC−T ⎟ = 0,5 2 = 780 ⎝ α 2 α 2 ⎠ ⎝ 0,5 ⎠ Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp nh sau: + Máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Máy biến áp B1 , B4 và B5 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó Sb = 110,38 MVA trong cả năm. Do đó: 15
  17. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2 ⎛110,38⎞ ΔA = 8760 [115+ 380⎜ ⎟ ]= 3603,063.103 KWh. B1 ⎝ 125 ⎠ 2 ⎛110,38⎞ ΔA = ΔA = 8760 [100+ 400⎜ ⎟ ]= 3608,277.103 KWh. B4 B5 ⎝ 125 ⎠ + Máy biến áp tự ngẫu: Từ đó ta có: 365 2 2 2 ΔA = ΔP0.8760 + 2 Σ(ΔPNC .SCi .ti + ΔPNT .STi .ti + ΔPNH .SHi .ti ) Sdm 365 ΔA = 120.8760 + [((260.75,812 + 260.(-28,58)2 + 780.47,232)).6 250 2 + + (260.84,862 + 260.(-37,63)2 + 780.47,232).2 + + (260.85,712 + 260.(-37,63)2 + 780.48,082).2 + + (260.105,012 + 260.(-28,58)2 + 780.76,432).2 + + (260.104,162 + 260.(-28,58)2 + 780.75,582).2 + + (260.122,462 + 260.(-19,48)2 + 780.102,982).2 + + (260.130,712 + 260.(-28,58)2 + 780.102,132).2 + + (260.112,412 + 260.(-37,63)2 + 780.74,782).2+ + (260.103,362 + 260.(-28,58)2 + 780.74,782).2 + + (260.84,862 + 260.(-37,63)2 + 780.47,232).2] =1961,462.103 KWh Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 + ΔAB5 = 3603,063.103 + 2. 1961,462.103 + 2. 3608,277.103 3 = 14742,541.10 KWh. 2.3. Tính toán dòng cưỡng bức phương án I: ã Các mạch phía 220KV - Đường dây kép nối với hệ thống: Dòng cưỡng bức được xét khi phụ tải hệ thống cực đại: SHTmax = 194 MVA SHT max 194 Icb = = = 0,509 KA 3.Udm 3.220 - Phụ tải phía 220KV: 16
  18. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Pmax 100 + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = 2. = = 0,292KA 2. 3.cosϕ.Udm 3.0,9.220 - MBA tự ngẫu: + Khi bình thường: SCmax = 130,71 MVA + Khi sự cố B4: SCmax = 67,27 MVA + Khi sự cố B2: SCmax = 134,54 MVA SC max 134,54 Icb = = = 0,353 KA 3.Udm 3.220 - Bộ máy phát điện - máy biến áp B1: SdmF 1,05.117,6 Icb = 1,05 = = 0,324 KA 3.Udm 3.220 Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KV là: 0,509 KA ã Các mạch phía 110 KV: - Bộ máy phát điện - máy biến áp B4, B5: SdmF 1,05.117,6 Icb = 1,05 = = 0,648 KA 3.Udm 3.110 - Trung áp máy biến áp B2 (B3): + Khi bình thường: STmax = 37,63 MVA + Khi sự cố B4: ST = 35,71 MVA + Khi sự cố B2: ST = - 38,96 MVA Smax 38,96 Icb = = = 0,204 KA 3.Udm 3.110 - Phụ tải phía 110KV: Pmax 80 + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = 2. = = 0,477KA 2. 3.cosϕ.Udm 3.0,88.110 Pmax 40 + Đường dây đơn: Icb = Ibt = = = 0,239KA 3.cosϕ.Udm 3.0,88.110 Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,648 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV: SdmF 1,05.117,6 Icb = 1,05 = = 6,789 KA 3.U dm 3.10,5 17
  19. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Vậy dòng cưỡng bức của phương án I là: U 220KV 110KV 10,5KV Icb (KA) 0,509 0,648 6,789 2.2. Phương án II: 2.2.1. Chọn loại và công suất máy biến áp: a. Chọn máy biến áp bộ B1, B4, B5: Tương tự như ở phương án I. (1) 36.1 Ta có: SB1 = SB4 = SB5 ≥ SđmF - S tdmax= 117,6 - = 110,38 (MVA) 5 b. Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 , B3: 1 SđmB2 = SđmB3 ≥ Sthừa max 0,5 ⎛ 11,5 1 ⎞ S th = ⎜ 117 ,6 − − ⋅ 36 ,1 ⎟ = 104 ,63 ( MVA ) ⎝ 2 5 ⎠ 1 1 SdmB 2 = SdmB 3 ≥ ⋅ Sth = ⋅104,63 = 209,26(MVA) α 0,5 Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phương án 1 như sau: Cấp Điện áp Tổn thất (KW) UN% S điện áp Loại đm cuộn dây (KV) ΔP ΔP I % MVA 0 N C-T C-H T-H 0 khu vực C T H C-T C-H T-H 18
  20. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 220 T Дц 125 242 - 10,5115 - 380 - - 11 - 0,5 110 TP ДцH 125 115 - 10,5 100 - 400 - - 10,5 - 0,55 220 AT ДцTH 250 230 121 11 120 520 - - 11 32 20 0,5 2.2.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp B1, B4, B5: a. Phân bố công suất cho các máy biến áp B1, B4, B5: Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B4, B5 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm. 36,1 Std max SB1 = SB4 = SB5 = SđmF - = 117,6 - = 110,38 (MVA) 5 5 Ta thấy SB1 = SB4 = SB5 = 110,38 MVA < SđmB1,4,5 = 125 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc bình thường máy biến áp B1 , B4 và B5 không bị quá tải. b. Phân bố công suất cho các MBATN B2, B3,: Đối với các máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính theo công thức sau: + Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là: 1 SCB2 = SCB3 = (SVHT + SC - SB1- SB4) 2 + Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là: ST − SB5 STB2 = STB3 = 2 + Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy: SHB2 = SHB3 = SCB2 + STB2 = SCB3 +STB3 Ta có bảng phân bổ công suất sau: Giê 0-6 6 8 8 10 10 12 12 14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 SCC(t) MVA 20,62 29,67 30,52 49,82 48,97 67,27 75,52 48,17 57,22 29,67 SCT(t)MVA 26,61 17,56 17,56 26,61 26,61 35,71 26,61 26,61 17,56 17,56 SCH(t)MVA 47,23 47,23 48,08 76,43 75,58 102,98 102,13 74,78 74,78 47,3 Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy: SCmax = 75,52 < Sđm B2,B3 = 250 (MVA) STmax = 35,71 < SM = α.SđmB2 = 250 . 0,5 = 125 (MVA) SHmax = 102,98 < SM = α.SđmB2 = 125 (MVA) Vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp B2, B3 không bị quá tải. 19
  21. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2.2.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: ã Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thường. ã Kiểm tra sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là khi ST = ST max = 181,8 MVA Khi đó ta có: SHT = 155,3 MVA SĐP = 14,8 MVA Ta xét các sự cố sau: a. Sự cố MBAB5: 20
  22. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN - Điều kiện kiểm tra sự cố: + Khi sự cố máy biến áp B5 mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một lượng công suất là: S 181,8 S = T max = = 90,9 MVA 2 2 + Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = α SđmB = 0,5.250= 125 MVA Ta thấy: SđmB2(B3) = 125MVA > 90,9 MVA ị Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B5: + Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lượng công suất là: 1 STB2(B3) = STmax = 0,5.181,8 = 90,9 MVA 2 + Lượng công suất từ máy phát F2 (F3) cấp lên phía hạ của B2 (B3): 1 1 SHB2(B3) = SđmF - SĐP - Stdmax 2 5 = 117,6 – 0,5.14,8 - 36,1 = 102,98 MVA 5 + Lượng công suất phát lên phía cao của B2 (B3) SCB2(B3) = SHB2(B3) - STB2(B3) = 102,98 - 90,9 = 12,08 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = [SVHT + SC -(SB1 + SB4+ SCB2 + SCB3)] =[155,3 +200 - (2.110,38 + 2.12,08)] = 110,38MVA Ta thấy SdpHT = 150MVA> Sthiếu =110,38MVA ị Thoả mãn điều kiện. 21
  23. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN b. Sự cố B2 (B3): - Điều kiện kiểm tra sự cố: Khi sự cố máy biến áp B2 (hoặc B3) MBATN còn lại phải tải một lượng công suất là: S = STmax - SB5 = 181,8 - 110,38 = 71,42 MVA Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.250 = 125 MVA ị Vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B2: + Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một lượng công suất là: STB2 = STmax - SB5 = 181,8 - 110,38 = 71,42 MVA + Lượng công suất từ máy phát F3 cấp lên phía hạ của B3 là: 1 1 SHB3 = SđmF - SĐP - .Stdmax = 117,6 – 14,8 - .36,1 = 95,58 MVA 5 5 + Lượng công suất phát lên phía cao của B3: SCB3 = SHB3 - STB3 = 95,58 - 71,42 = 24,16 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là: SB1 + SB4 + SCB3 = 2.110,38 + 24,16 = 244,92 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là Sthiếu = (SVHT + SC) - (SB1 + SB4 + SCB3 ) = (155,3 + 200) - 244.92 = 110,38 MVA Ta thấy SdpHT = 150MVA > Sthiếu =110,38MVA ị Thoả mãn điều kiện. Kết luận: 22
  24. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải. 2.4. Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp. Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó. - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: 2 ⎛ S b ⎞ ΔA2cd = ΔP0.T + ΔPN ⎜ ⎟ .t ⎝ S dm ⎠ ã Đối với máy biến áp tự ngẫu 365 2 2 2 ΔAtn = ΔP0.T + 2 .Σ(ΔPNC.S Ci .ti + ΔPnt.S ti .ti + ΔPntt.S Hi .ti) S dmB Trong đó: SCi, STi. SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong tổng thời gian ti. Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti. ⎛ ΔPNC−H ΔPNT−H ⎞ ΔPNC = 0,5.⎜ΔPNC−T + − ⎟ ⎝ α 2 α 2 ⎠ ⎛ ΔPNT−H ΔPNC−H ⎞ ΔPNT = 0,5.⎜ΔPNC−T + − ⎟ ⎝ α 2 α 2 ⎠ ⎛ ΔPNT−H ΔPNC−H ⎞ ΔPNH = 0,5.⎜ − − ΔPNC−T ⎟ ⎝ α 2 α 2 ⎠ Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp nh sau: ã Máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Máy biến áp B1 ,B4 và B5 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó: Sb = 110,38 MVA trong cả năm. 2 ⎛ S b ⎞ Ta có: ΔA = ΔP0.T + ΔPN ⎜ ⎟ .T ⎝ S dmα ⎠ ⎛ 110,382 ⎞ ⎜115 + 380 ⎟ 3 ΔAB1 = ΔAB4 = 8760⎜ 2 ⎟ = 3603,063.10 KWh ⎝ 125 ⎠ 23
  25. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ⎛ 110,382 ⎞ ⎜100 + 400 ⎟ 3 ΔAB5 = 8760⎜ 2 ⎟ = 3608,277.10 KWh ⎝ 125 ⎠ ã Máy biến áp tự ngẫu: ⎛ 260 260 ⎞ Ta có: ΔPNC = 0,5⎜520 + − ⎟ = 260 KW ⎝ 0,52 0,52 ⎠ ⎛ 260 260 ⎞ ΔPNT = 0,5⎜520 + − ⎟ = 260 KW ⎝ 0,52 0,52 ⎠ ⎛ 260 260 ⎞ ΔPNH = 0,5⎜ + −520⎟ = 780 KW ⎝ 0,52 0,52 ⎠ 365 2 2 2 Từ đó ta có: ΔA = ΔP0T + 2 (ΣΔPNC SCi .ti + ΔPNT .STi .ti + ΔPNH .SHi .ti ) Sdm 365 ΔA = 120.8760 + {(260.(20,62)2 + 260.(26,61)2 + 780.47,232).6 TN 250 2 + (260.29,672 + 260.(17,56)2 + 780.47,232).2 + (260.30,522 + 260.(17,56)2 + 780.48,082).2 + (260.49,822 + 260.26,612 + 780.76,432).2 + (260.48,972 + 260.26,612 + 780.75,582).2 + (260.67,272 + 260.35,712 + 780.102,982).2 + (260.75,522 + 260.26,612 + 780.102,132).2 + (260.48,172 + 260.26,612 + 780.74,782).2 + (260.57,222 + 260.17,562 + 780.74,782).2 + (260.29,672 + 260.17,562 + 780.47,232).2} = 1670,256.103 KWh Nh vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4+ ΔAB5 = 2.3603,063.103 + 2. 1670,256.103 + 3608,227.103 = 14154,915. 103 KWh 2.5. Tính toán dòng cưỡng bức phương án II: ã Các mạch phía 220KV - Đường dây kép nối với hệ thống: Dòng cưỡng bức được xét khi phụ tải hệ thống cực đại: SHTmax = 194 MVA SHT max 194 Icb = = = 0,509 KA 3.Udm 3.220 - Phụ tải phía 220KV: 24
  26. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Pmax 100 + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = 2. = = 0,292KA 2. 3.cosϕ.Udm 3.0,9.220 - MBA tự ngẫu: + Khi bình thường: SCmax = 75,52 MVA + Khi sự cố B5: SCmax = 25,33 MVA + Khi sự cố B2: SCmax = 24,16 MVA SC max 75,52 Icb = = = 0,198 KA 3.Udm 3.220 - Bộ máy phát điện - máy biến áp B1,B4: SdmF 1,05.117,6 Icb = 1,05 = = 0,324 KA 3.Udm 3.220 Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KV là: 0,509 KA ã Các mạch phía 110 KV: - Bộ máy phát điện - máy biến áp B5: SdmF 1,05.117,6 Icb = 1,05 = = 0,648 KA 3.Udm 3.110 - Trung áp máy biến áp B2 (B3): + Khi bình thường: STmax = 35,71 MVA + Khi sự cố B4: ST = 77,65 MVA + Khi sự cố B2: ST = 71,42 MVA Smax 77,65 Icb = = = 0,408 KA 3.Udm 3.110 - Phụ tải phía 110KV: Pmax 40 + Đường dây đơn: Icb = Ibt = = = 0,239KA 3.cosϕ.Udm 3.0,88.110 Pmax 80 + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = 2. = = 0,477KA 2. 3.cosϕ.Udm 3.0,88.110 Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,648 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV: SdmF 1,05.117,6 Icb = 1,05 = = 6,789 KA 3.U dm 3.10,5 25
  27. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Vậy dòng cưỡng bức của phương án I là: U 220KV 110KV 10,5KV Icb (KA) 0,509 0,648 6,789 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI U 3.1. Chọn sơ bộ máy cắt và dao cách ly: 3.1.1. Chọn sơ bộ máy cắt: Các MC khí SF6 với ưu điểm gọn nhẹ, làm việc tin cậy nên được dùng khá phổ biến. Tuy nhiên các MC loại này có nhược điểm là giá thành cao, việc sửa chữa khó khăn. Ta chọn sơ bộ MC theo các điều kiện sau: UđmMC ≥ Ulưới IđmMC ≥ Icbmax - Phía cao áp: Uđm = 220KV, Icbmax = 0,509KA. Chọn loại MC SF6 có các thông số sau: Loại Uđm Iđm Điện áp chịu Điện áp I cắt định I ổn định (kV) (A) đựng ở tần số xung mức lực điện công nghiệp (kV) (kA) động (kV) (kA) 3AQ1 245 4000 460 1050 40 100 - Phía trung áp: Uđm = 110KV, Icbmax = 0,648KA. Chọn loại MC SF6 có các thông số sau: Loại Uđm Iđm Điện áp chịu Điện áp I cắt định I ổn định (kV) (A) đựng ở tần số xung mức lực điện công nghiệp (kV) (kA) động (kV) (kA) 3AQ1 123 4000 230 550 40 100 - Phía hạ áp: Uđm = 10,5KV, Icbmax = 6,789KA. Chọn loại MC không khí có các thông số sau: Loại Uđm Iđm Điện áp chịu Điện áp I cắt định I ổn định (kV) (A) đựng ở tần số xung mức lực điện công nghiệp (kV) (kA) động (kV) (kA) 8FG10 12 12500 75 80 225 26
  28. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3.1.2. Chọn sơ bộ DCL: Ta chọn sơ bộ DCL theo các điều kiện sau: UđmCL ≥ Ulưới IđmCL ≥ Icbmax - Phía cao áp: Uđm = 220KV, Icbmax = 0,509KA. Chọn loại DCL có các thông số sau: Loại Uđm Iđm ixk ilđđ (kV) (A) (kA) (kA) SGCT-245/800 245 800 31,5 80 - Phía trung áp: Uđm = 110KV, Icbmax = 0,648KA. Chọn loại DCL có các thông số sau: Loại Uđm Iđm ixk ilđđ (kV) (A) (kA) (kA) SGCPT-123/800 123 800 31,5 80 - Phía hạ áp: Dùng MC hợp bộ do đó không cần chọn DCL. 3.2. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối: Việc lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện là một khâu rất quan trọng, nó phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải. - Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố. - An toàn lúc vận hành và lúc sửa chữa. - Hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Trong thực tế khi lựa chọn khó đảm bảo toàn bộ các yêu cầu trên. Do vậy khi có mâu thuẫn ta phải đánh giá một cách toàn diện trên quan điểm lợi ích lâu dài và lợi ích chung của toàn nhà máy. A. Phương án 1: - Phía 220KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. - Phía 110 KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp như phía cao áp. - Phía 10,5 KV: không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. Sơ đồ nối điện phương án 1. 27
  29. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN B. Phương án 2 ã Phía 220KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc. ã Phía 110 KV: dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp nh phía cao áp. ã Phía 10,5 KV: không dùng thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phát chiếm nhỏ so với công suất toàn bộ. Sơ đồ nối điện phương án 2. 3.3. Tính toán kinh tế kỹ thuật. Chọn phương án tối ưu: Mục đích của phần này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế. Từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. 28
  30. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu tư của 1 phương án chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính. Một cách gần đúng ta có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối. Mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng chủ yếu do máy cắt quyết định. Ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện. Do đó, vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt. - Vốn đầu tư: Vi = VBi + VTBPPi Trong đó: + Vốn đầu t máy biến áp: VB = kB.vB kBi: hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp MBA thứ i. Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của MBA. vB: tiền mua máy biến áp. + Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối: VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + + Trong đó: n1, n2, n3: số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp VTBPP1, VTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối. - Phí tổn vận hàng năm P: Pi = Pki + PPi + Pti Trong đó: a.Vi Pki = : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm. 100 a%: định mức khấu hao (%) PPi: tiền chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ. Có thể bỏ qua vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít khác nhau giữa các phương án. Pti = β.ΔA: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra. β = 500đồng/KWh Về mặt kỹ thuật thì một phương án chấp nhận được phải đảm bảo các điều kiện: • Tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố. • Tính linh hoạt trong vận hành. • Tính an toàn cho người và thiết bị. 1. PHƯƠNG ÁN I. - Tính vốn đầu tư cho thiết bị. 29
  31. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Ta có: V1 = VB1 + VTBPP1 + Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220KV 6 có giá thành: VB = 11400.10 đồng; KB = 1,3. - Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA 110 6 110 + Với cấp điện áp 110KV có VB = 4800.10 đồng; K B = 1,5. 220 6 220 + Với cấp điện áp 220KV có VB = 6480.10 đồng; KB = 1,4. Vậy tiền đầu tư máy biến áp phương án I là: 6 6 6 6 VB1 = 1,4.6480.10 + 2.1,3.11400.10 + 2.1,5.4800.10 = 53112.10 đ Theo sơ đồ nối điện phương án I: - Bên phía 220KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 2,8.109 đồng. - Bên phía 110KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,3.109 đồng. - Bên phía 220KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,6.109 đồng. 9 9 Do đó: VTBPP1 =(4.2,8 + 5.1,3 + 2.0,6).10 = 18,9.10 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án I: 9 9 V1 = (53,112 + 18,9).10 = 72,012.10 đồng - Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. a.V 8,4.72,012.109 P = 1 = = 6,049.109 đồng kh1 100 100 Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: 9 Ptt1 = 500.14761764 = 7,381.10 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án I: 9 9 9 P = Pkh1 + Ptt1 =6,049.10 +7,381.10 = 13,429.10 đồng 2. PHƯƠNG ÁN II. - Tính vốn đầu tư cho thiết bị. Ta có: V2 = VB2+ VTBPP2 + Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220KV 6 có giá thành: VB = 11400.10 đồng; KB = 1,3. + Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA 30
  32. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 110 6 110 + Với cấp điện áp 110KV có VB = 4800.10 đồng; K B = 1,5. 220 6 220 + Với cấp điện áp 220KV có VB = 6480.10 đồng; KB = 1,4. Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án 2 là: 6 6 6 6 VB2 = 1,4.2.6480.10 + 2.1,3.11400.10 + 1,5.4800.10 = 54984.10 đ Theo sơ đồ nối điện phương án 2: - Bên phía 220KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 2,8.109 đồng. - Bên phía 110KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,3.109 đồng. - Bên phía 10,5KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,6.109 đồng. 9 9 Do đó: VTBPP2 = (5.2,8 + 4.1,3 + 2.0,6).10 = 20,4.10 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án II: 9 9 9 V2 = 54,984.10 + 20,4.10 = 75,384.10 đồng - Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. a.V 8,4.75,384.109 P = 2 = = 6,332.109 đồng kh2 100 100 Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: 9 Ptt1 = 500.14158506 = 7,079.10 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án II: 9 9 9 P = Pkh2 + Ptt2 = 6,332.10 + 7,079.10 = 13,441.10 đồng ™ So sánh các phương án để chọn phương án tối u: -Về mặt kinh tế Vốn đầu tư Phí tổn vận hành Phương án (109 đồng) (109 đồng) 1 72,012 13,420 2 75,384 13,409 Nhận xét: Ta thấy VI PII VII − VI 75,384 − 72,012 T = = =306 > Ttc PI − PII 13,420 −13,409 Vì vậy chọn phương án 1 tối ưu làm phương án thiết kế nhà máy nhiệt điện. 31
  33. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH A. Tính toán ngắn mạch. Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế. Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Chọn các đại lượng cơ bản. Scb = 100 MVA Ucb = Utb 4.1. Chọn điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho dòng ngắn mạch lớn nhất có thể có, tất cả các nguồn phát cùng làm việc . Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán. 32
  34. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Lập sơ đồ thay thế. HT XHT XD N1 N2 XB1 XC XC XB4 XB5 XT XF XH XH XF XF XT N'3 E1 E4 E5 N3 N4 XF XF E2 E3 Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 100MVA Ucb = Utb(230 -115 -10,5 KV) 4.2. Tính điện kháng các phần tử. - Điện kháng của hệ thống Scb 100 XHT = = = 0,04 SN 2500 1 Scb 1 100 XD = x0l. 2 = .0,4.120. 2 = 0,045 2 Utb 2 230 - Điện kháng máy phát. S 100 X = X’ . cb = 0,263. = 0,22 F d 117,6 S dmF - Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây: + MBA B4, B5: 33
  35. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 110 UN % Sc 10,5 100 XB = . = . = 0,084 100 SdmB 100 125 + MBA B1: 220 UN % Scb 11 100 XB = . = . = 0,088 100 SdmB 100 125 - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B2, B3: Do UN% ≥ 25% nên ta bỏ qua hệ số α Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: 1 Scb XC = ()U NC −T + U NC −H − U NT−H . 200 SdmB 1 100 = ()11+ 32 − 20 . = 0,046 200 250 + Điện kháng cuộn trung áp: 1 S cb XT = ()U NC−T + U NC−H − U NT−H . 200 S dmB 1 100 = ()11 + 20 − 32 . = −0,002 ≈ 0 200 250 + Điện kháng cuộn hạ áp: 1 S cb XH = ()U NC−T + U NC−H − U NT−H . 200 S dmB 1 100 = ()32 + 20 − 11 . = 0,082 200 250 4.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm: a. Tính dòng ngắn mạch tại N1: Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Sơ đồ thay thế: 34
  36. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN HT XHT XD N1 XB1 XC XC XB4 XB5 XT XF XH XH XF XF XT E1 E4 E5 XF XF E2 E3 Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có: X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,045 = 0,085 XC 0,046 X2 = XCB2 // XCB3 = = = 0,023 2 2 0,082 + 0,22 X3 = (XHB2 + XF2) // (XHB3 + XF3) = = 0,151 2 X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308 XB4 + XF 4 0,084 + 0,22 X5 = = = 0,152 2 2 35
  37. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN EHT X1 N1 X4 X2 X5 E45 E1 X3 E23 Ghép các nguồn E23 và E45 ta có: 0,151.0,152 X = X // X = = 0,076 6 3 5 0,151+ 0,152 X7 = X2 + X6 = 0,023 + 0,076 = 0,099 0,308.0,099 X = X // X = = 0,075 8 4 7 0,308+ 0,099 36
  38. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN E1 X4 X1 X1 X8 EHT EHT E12345 N1 N1 X7 E2345 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: S HT 3000 XTTHT = X1. = 0,085. = 2,55 S cb 100 Tra đường cong tính toán ta có: * * * * * I (0) = 0,41 ; I (0.1) = 0,38 ; I (0,2) = 0,37; I (0,5) = 0,37 ; I (Ơ) = 0,41 + Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống cung cấp ” * S HT 3000 I HT(0) = I (0). = 0,41. = 3,09 KA 3.U tb 3.230 ” * S HT 3000 I HT(Ơ) = I (Ơ). = 0,41. = 3,09 KA 3.U tb 3.230 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: S NM 5.117,6 XTTNM = X8. = 0,75. = 0,44 S cb 100 Tra đường cong tính toán ta có: * * * * * I (0) = 2,4; I (0.1) = 2,05 ; I (0,2) = 1,9; I (0,5) = 1,85; I (Ơ) = 1,97 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: ” * S NM 5.117,6 I NM(0) = I (0). = 2,4. = 3,7 KA 3.U tb 3.230 ” * S NM 5.117,6 I NM(Ơ) = I (Ơ). = 1,97. = 3,04 KA 3.U tb 3.230 * Dòng ngắn mạch tổng tại N1: I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3,09 + 3,7 = 6,79 KA 37
  39. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN I”N1(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 3,09 + 3,04 = 6,13 KA + Dòng điện xung kích ixkN1 = 2 .kxk.I”N1(0) = 2 .1,8.6,79 = 17,28 KA b. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2: Ở cấp điện áp 110KV, tương tự như cấp điện áp 220KV nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. Sơ đồ thay thế. HT XHT XD N2 XB1 XC XC XB4 XB5 XT XF XH XH XF XF XT E1 E4 E5 XF XF E2 E3 Ngắn mạch tại điểm N2 có tính chất đối xứng, các điện kháng được tính toán như khi ngắn mạch tại điểm N1. Ta có: X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,057 = 0,085 XC 0,046 X2 = XCB2 // XCB3 = = = 0,023 2 2 0,082 + 0,22 X3 = (XHB2 + XF2) // (XHB3 + XF3) = = 0,151 2 X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308 XB4 + XF 4 0,084 + 0,22 X5 = = = 0,152 2 2 38
  40. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN EHT EHT X1 X7 X4 E1 X8 X2 E1 X5 N2 E45 N2 X3 X9 E23 E2345 Ghép các nguồn E23 và E45 ta có: 0,151.0,152 X9 = X3 // X5 = = 0,076 0,151 + 0,152 Biến đổi Y(1,2,4) → Δ thiếu (10,11) ta có: X1 .X2 0,085.0,023 X10 = X1 + X2 + = 0,085 + 0,023 + = 0,114 X4 0,308 X2 .X4 0,023.0,308 X11 = X2 + X4 + = 0,023 + 0,308 + = 0,404 X1 0,085 0,414.0,076 X12 = X11 // X9 = = 0,064 0,414 + 0,076 Sơ đồ rút gọn: X X 10 12 E N E HT 2 12345 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống S HT 3000 XttHT = X10. = 0,114. = 3,42 > 3 S cb 100 * * 1 1 ⇒ I (0) = I (Ơ) = = = 0,29 XttHT 3,42 Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: 39
  41. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ” ” * S HT 3000 I HT(0) = I HT(Ơ) = I (0). = 0,29. = 4,37KA 3.U tb 3.115 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: S NM 5.117,6 XTTNM = X12. = 0,064. = 0,38 < 3 S cb 100 Tra đường cong tính toán ta có: * * * * * I (0) = 2,65; I (0.1) = 2,23 ; I (0,2) = 2,05; I (0,5) = 1,95; I (Ơ) = 2,05 Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: ” * S NM 5.117,6 I NM(0) = I (0). = 2,65. = 7,82KA 3.U tb 3.115 ” * S NM 5.117,6 I NM(Ơ) = I (Ơ). = 2,05. = 6,05KA 3.U tb 3.115 + Dòng ngắn mạch tổng tại N2: I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4,37 + 7,82 = 12,19 KA I”N2(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 4,37 + 6,05 = 10,42 KA + Dòng điện xung kích ixkN2 = 2 .kxk.I”N2 = 2 .1,8.12,19 = 31,03 KA c. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3: Tính ngắn mạch tại điểm N3 nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát. Nguồn cung cấp gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy thiết kế trừ máy phát F2. Các điện kháng được tính toán nh sau: X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,045 = 0,085 XC 0,046 X2 = XCB2 // XCB3 = = = 0,023 2 2 X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308 XB4 + XF 4 0,084 + 0,22 X5 = = = 0,152 2 2 X13 = XHB2 = 0,082 X14 = XHB3 + XF3 = 0,082 + 0,22 = 0,302 Sơ đồ thay thế 40
  42. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN EHT X1 X4 E1 X2 X5 E45 X13 X14 N3 E3 Biến đổi Y(1,2,6) → Δ thiếu (15,16) ta có: X1 .X2 0,085.0,023 X15 = X1 + X2 + = 0,085 + 0,023 + = 0,114 X4 0,308 X2 .X4 0,023.0,308 X16 = X2 + X4 + = 0,023 + 0,308 + = 0,414 X1 0,085 0,302.0,152 X17 = X14 // X5 = = 0,101 0,302 + 0,152 0,404.0,101 X18 = X16 // X17 = = 0,081 0,404 + 0,101 41
  43. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN EHT X15 X18 X15 EHT E1345 X16 X17 E1 E345 X13 X13 N3 N3 Biến đổi Y(X13, X15, X18) đ ∠ (X19, X20) bỏ nhánh cân bằng X13 .X15 0,082.0,114 X19 = X13 + X15 + = 0,082 + 0,114 + = X18 0,081 0,311 X13 .X18 0,082.0,081 X20 = X13 + X18 + = 0,082 + 0,081 + = X15 0,114 0,221 Sơ đồ đơn giản: X X 19 20 E N E HT 3 1345 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống S HT 3000 XttHT = X19. = 0,311. = 9,33 > 3 nên: 100 S cb Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp: 1 S 1 3000 ” ” HT I N3(0) = I N3(Ơ) = . = . = 17,65KA XttHT 3.Utb 9,33 3.10,5 - Điện kháng tính toán phía nhà máy: S NM 4.117,6 XTTNM = X20. = 0,221. = 1,04 S cb 100 Tra đường cong tính toán ta có: * I (0) = 0,97 42
  44. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN * I (Ơ) = 1,12 + Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: ” * S NM 4.117,6 I NM(0) = I (0). = 0,987 = 25,09 KA 3.U tb 3.10,5 ” * S NM 4.117,6 I NM(Ơ) = I (Ơ). = 1,12. = 28,97 KA 3.U tb 3.10,5 * Dòng ngắn mạch tổng tại N3: I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 17,65 + 25,09 = 42,74 KA I”N3(Ơ) = I”HT(Ơ) + I”NM(Ơ) = 17,65 + 28,97 = 46,62 KA + Dòng điện xung kích ixkN3 = 2 .kxk.I”N3 = 2 .1,8.42,74 = 108,8 KA d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Â Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F2 Sơ đồ thay thế X F 0,22 N' E 2 3 - Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: S NM 117,6 XttNM = XF. = 0,22. = 0,259 S cb 100 Tra đường cong tính toán ta có: * I (0) = 3,9 * I (Ơ) = 2,38 Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: ” * S NM 117,6 I NM(0) = I (0). = 3,9. = 25,22 KA 3.U tb 3.10,5 ” * S NM 117,6 I NM(Ơ) = I (Ơ). = 2,38. = 15,39 KA 3.U tb 3.10,5 + Dòng điện xung kích ixkN’3 = 2 .kxk.I”N3 = 2 .1,8.25,22 = 64,2 KA e. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng và mạch phụ tải điện áp máy phát. Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có: I”N4(0) = I”N3 + I”N3’ = 42,74 + 25,22 = 67,96 KA I”N4(Ơ) = I”N3 + I”N3’ = 46,62 + 15,39 = 62,01 KA 43
  45. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN + Dòng điện xung kích ixkN4 = 2 .kxk.I”N4 = 2 .1,8.67,96 = 172,98 KA Vậy ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 2. Dòng điện I”(0) I”(Ơ) ixk Điểm ngắn mạch KA KA KA N1 6,64 5,98 16,9 N2 12,19 10,42 31,03 N3 42,74 46,62 108,8 N3’ 25,22 15,39 64,2 N4 67,96 62,01 172,98 CHƯƠNG V: LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN, DÂY DẪN VÀ THANH GÓP Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm điện như: máy phát, máy biến áp, máy bù cùng các khí cụ điện như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Để nối từ đầu cực máy phát đến gian máy ta dùng thanh nối cứng. Khi dòng điện nhỏ thường dùng thanh hình chữ nhật còn khi có dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ 2 hay 3 thanh hình chữ nhật đơn. Còn khi có dòng lớn hơn 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng. (để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát chúng). Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba trạng thái cơ bản sau: - Chế độ làm việc lâu dài. - Chế độ quá tải. - Chế độ ngắn mạch. Ta phải lựa chọn các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sao cho thoả mãn tất cả các yêu cầu kỹ thuật sau đồng thời đạt hiệu quả kinh tế hợp lý nhất. 5.1. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN VÀ DAO CÁCH LY * Chọn máy cắt cho các mạch điện Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để đóng, cắt dòng điện phụ tải và đóng cắt ngắn mạch. Đó là thiết bị đóng cắt, làm việc tin cậy. Song giá thành cao nên chỉ dùng ở những nơi quan trọng. - Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau: + Loại máy cắt khí SF6. Hoặc máy cắt không khí + Điện áp : UđmMC ≥ Uđm 44
  46. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN + Dòng điện : IđmMC ≥ Icb + Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” + Điều kiện ổn định động : ilđđ ≥ ixk 2 + Điều kiện ổn định nhiệt : I nhdm .t nhdm ≥ BN Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn được các máy cắt có thông số sau: Bảng thông số máy cắt cho phương án 1: Điểm Tên Thông số tính toán Loại Thông số định mức ngắn mạch Uđm Icb I” ixk máy UđmMC IđmMC Icđm ilđđ mạch điện KV KA KA KA cắt KV KA KA KA N1 Cao 220 0,509 6,64 16,9 3AQ1 245 4 40 100 N2 Trung 110 0,648 12,19 31,03 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 6,789 42,74 108,6 8FG10 12 12,5 80 225 Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. ã Chọn dao cách ly: Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho việc sửa chữa thiết bị. - Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: + Loại dao cách ly. + Điện áp : UđmCL ≥ Uđm + Dòng điện : IđmCL ≥ Icb + Điều kiện ổn định động : ilđđ ≥ ixk 2 + Điều kiện ổn định nhiệt : I nhdm .t nhdm ≥ BN Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ta chọn được dao cách ly cho các cấp điện áp như sau: Bảng thông số dao cách ly. Điểm Tên Thông số tính toán Thông số định mức Loại dao ngắn mạch U I I” i U I i I /t đm cb xk cách ly đmMC đmLC lđđ nh nh mạch điện KV KA KA KA KV KA KA KA/S SGCT- N1 Cao 220 0,509 6,64 16,9 245 1,25 80 245/1250 SGCPT- N2 Trung 110 0,648 12,19 31,03 123 0,8 80 123/800 PBK - N4 Hạ 10,5 6,789 67,96 172,98 20 7 250 20/7000 Các dao cách ly đã chọn có dòng điện mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 45
  47. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 5.2. CHỌN THANH DẪN CỨNG Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp hai cuộn dây. Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép như đối với dây dẫn mềm. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích thước và khoảng cách giữa các pha. 5.2.1. Chọn tiết diện Điều kiện: I’CP >Ilvcb Ta có: Ilvcb = 6,789 KA Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trờng. 0 θmt = 25 C, nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt thanhd ẫn là: θxq = 0 0 35 C, nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn: θcp = 70 C. θcp − θxq 70 − 35 Ta có: KHC = = = 0,88 θcp − θmt 70 − 25 6,789 Do đó: I’cb = 6,789KA hay ICp = = 7,71 KA 0,88 Tra bảng III (trang 125 - sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - PGS. Nguyễn Hữu Khái) ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình máng có các thông số sau: Mô men trở kháng Kích thớc (mm) Mô men quán tính cm4 Tiết diện cm3 Dòng một cực Một thanh Hai Một thanh Hai điện cho h b c r mm2 thanh thanh phép (A) Wxx Wyy Jxx Jyy Wg0y0 Jg0y0 175 80 8 12 2440 122 25 250 1070 114 2190 8550 175 12mm y0 y X y0 y 175 8mm 80 46
  48. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Thanh dẫn đã chọn có Icp > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. 5.2.2. Kiểm tra ổn định động: Ta lấy khoảng cách giữa các pha và khoảng cách giữa hai sứ liền nhau của một pha ứng với U = 10,5 KV là: a = 90 cm l = 180 cm - Khi đó lực tính toán tác tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vợt là: -2 l 2 Ftt = 1,76.10 . .i KG (với khd = 1) a xk -2 180 2 Ftt = 1,76.10 . .172,98 = 1053,26 KG 90 - Mômen chống uốn tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn là: F .l 1053,26.180 M = tt = = 18958,68KG.cm 10 10 - Ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha: M 18958,68 2 δtt = = = 75,83 KG/cm Wy0y0 250 * Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm. - Lực tác dụng lên 1cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng pha gây ra: -8 1 2 −8 1 3 2 2 f2 =1,68.10 . .i = 1,68.10 . .(172,98.10 ) = 28,73KG/ cm h xk 17,5 - Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra. 2 M2 f2 .l2 2 σ2 = = KG/cm Wyy 12.Wyy Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là: δCP > δ1 + δ2 hay δ2 Ê δϕ + δ1 12.Wyy ()δ CP −δ tt l1 Ê f2 2 Với thanh dẫn đồng: δq = 1400 KG/cm . Vậy khoảng cách lớn giữa miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là: 12.25(1400 − 75,83) l = = 117,59 cm 1max 28,73 l1max < l = 180 cm 47
  49. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Do đó cần đặt số miếng đệm trên khoảng vợt giữa tai sứ là: l 180 n = = = 1,53 l1max 117,59 Vậy cần đặt thêm một miếng đệm trên khoảng vượt giữa hai sứ. {Khi xét đến dao động, tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức sau: 6 365 E.J y0y0 .10 ωr = . l2 S.Y Trong đó: 6 2 E: Môđun đàn hồi của vật liệu, ECu = 1,1.10 KG/cm 4 Jy0y0: mô men quán tính, Jy0y0 = 2190 cm S: tiết diện thanh dẫn, S = 2.24,4 = 48,8 cm4 3 γ: khối lượng riêng của vật liệu, γCu = 8,93 g/cm 3,65 1,1.10 6.2190.10 6 ωr = . = 264,9 Hz 180 2 48,8.8,93 Nằm ngoài khoảng 45-55 Hz và 90-110 Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn cũng thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động.} 5.3. CHỌN SỨ ĐỠ THANH DẪN. Ta chọn loại sứ đặt trong nhà 0Φ-10-3000 YT3 Cấp điện áp : UđmS = 10 KV Lực phá hoại : Fph = 3000 Kg Chiều cao : H = 154 mm h 175 H’ = H + = 154 + = 241,5 2 2 H' 241,5 Ta có: F’H = Ftt. = 1020,87. = 1600,91 KG H 154 0,6.Fph = 0,6.3000 = 1800 KG Vậy điều kiện ổn định động của sứ F’tt Ê 0,6.Fph được thoả mãn thanh dÉn Ftt F' tt ' H H Sø 48
  50. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 5.4. CHỌN DÂY DẪN VÀ THANH GÓP MỀN Dây dẫn được dùng nối từ cuộn cao, cuộn trung máy biến áp liên lạc và cuộn cao máy biến áp hai cuộn dây đến thanh góp 220 KV và 110KV tương ứng. Thanh góp ở các cấp điện áp này cũng được chọn là thanh dẫn mềm, tiết diện dây dẫn mềm được chọn theo điều kiện nhiệt độ cho phép trong chế độ làm việc lâu dài. 0 Ở đây ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép lâu dài θcp = 70 C. 0 Ta coi nhiệt độ của môi trờng xung quanh θ 0 = 35 C. Khi đó dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ. I’cp = Khc.Icp θ cp −θ 0 70 − 35 với Khc = = = 0,88 θ cp −θ 0dm 70 − 25 5.4.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm: ' max max Điều kiện chọn là Icp ≥ Icb với Icb là dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch được chọn. ' 1 hay Icp = .Icb k hc - Mạch điện áp 220KV: Dòng điện cưỡng bức là Icb = 0,509 KA 0,509 I ' = = 0,578 KA cp 0,88 -Mạch điện áp 110 KV Dòng điện cưỡng bức là Icb = 0,648 KA 0,648 I ' = = 0,736 KA cp 0,88 Từ đó chọn theo bảng X (trang 293 - Sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - PGS Nguyễn Hữu Khái) ta có bảng thông số dây dẫn loại AC như sau: Tiết diện Tiết diện mm2 Đường kính mm Điện áp Mạch điện chuẩn I (A) Nhôm Thép Nhôm Lõi thép cp nhôm/thép Phía cao MBA 220 KV và thanh góp 300/39 301 38 24 8 690 Phía trung 110 KV MBA và thanh 400/22 394 22 26,6 6 835 góp 5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. 49
  51. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN B N Tiết diện nhỏ nhất để dây dẫn ổn định nhiệt là Smin = C Trong đó 2 BN: xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch (A .S) ⎛ A. S ⎞ C: Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn ⎜ ⎟ ⎜ 2 ⎟ ⎝ mm ⎠ A. S Với dây dẫn AC có C = 88. mm2 - Tính xung lượng nhiệt: BN = BNCK + BNKCK Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1sec. Khi đó có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ. " 2 3 2 6 2 BNKCK1 = I N1 .Ta = (6,64.10 ) .0,05 = 2,2.10 A S " 2 3 2 6 2 BNKCK2 = I N2 .Ta = (12,19.10 ) .0,05 = 7,43.10 A S Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị. n 2 BNCK = ∑ I tbi .Δ ti i=1 ã Điểm N1 Ở phần tính toán ngắn mạch tại điểm N1 ta có: X X 1 8 E N E HT 1 12345 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống S HT 3000 XTTHT = X1. = 0,085. = 2,55 S cb 100 Tra đường cong tính toán ta có: I0 = 0,41 ; I0,1 = 0,38; I0,2 = 0,37; I0,5 = 0,37 + Dòng ngắn mạch tại các điểm S HT 3000 I0,1 = I. = 0,38. = 2,86 KA 3.230 3.230 Tương tự ta có: I0,2 = 2,79 KA I0,5 = 2,79 KA - Điện kháng tính toán phía nhà máy: 50
  52. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN S NM 5.117,6 XTTNM = X8. = 0,075. = 0,44 S cb 100 Tra đường cong tính toán ta có: I0 = 2,4; I0,1 = 2,05; I0,2 = 1,9; I0,5 = 1,85 + Dòng ngắn mạch tại các điểm: SNM 5.117,6 I0,1 = I. = 2,05. = 3,03 KA 3.230 3.230 Ta có: I0,1 = 3,03 KA I0,2 = 2,8 KA I0,5 = 2,73 KA ị Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N1 do hệ thống và nhà máy cung cấp: I0,1N1 = 2,86 + 3,03 = 5,89 KA I0,2N1 = 2,79 + 2,8 = 5,59 KA I0,5N1 = 2,79 + 2,73 = 5,52 KA Tìm các trị số trung bình bình thường I 2 + I 2 6,642 + 5,892 I 2 = 0 0,1 = = 39,39 KA2 tb1 2 2 I 2 + I 2 5,892 + 5,592 I 2 = 0,1 0,2 = = 32,97 KA2 tb2 2 2 I 2 + I 2 5,592 + 5,522 I 2 = 0,2 0,5 = = 30,86 KA2 tb3 2 2 - Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ: 4 2 2 BNCK = ∑ I tbi .Δt i = 39,39.0,1 + 32,97.0,1 + 30,86.0,3 = 16,494 KA S 1 Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N1: 2 BN1 = BNCK1 + BNKCK1 = 16,494 + 2,2 = 18,694 KA S ã Điểm N2: Theo phần tính toán ngắn mạch. X X 10 12 E N E HT 2 12345 - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống 4 S HT 3000 XttHT = X10. = 0,114. = 3,42>3 S cb 100 1 1 I0 = I∞ = = = 0,29 XttHT 3,42 Dòng ngắn mạch tại các điểm 51
  53. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN S 3000 I = I = I = I. HT = 0,29. = 4,37 KA 0,1 0,2 0,5 3.115 3.U tb - Điện kháng tính toán phía nhà máy: S NM 5.117,6 XTTNM = X12. = 0,064. = 0,38 S cb 100 Tra đường cong tính toán ta có: I0,1 = 2,23; I0,2 = 2,05; I0,5 = 1,95 + Dòng ngắn mạch tại các điểm: S NM 5.117,6 I0,1 = I. = 2,23. = 6,58 KA 3.115 3.115 Ta có: I0,1 = 6,58 KA I0,2 = 6,05 KA I0,5 = 5,76 KA ị Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N2 do hệ thống và nhà máy cung cấp: I0,1N2 = 4,37 + 6,58 = 10,95 KA I0,2N2 = 4,37 + 6,05 = 10,42 KA I05N2 = 4,37 + 5,76 = 10,04 KA Tìm các trị số trung bình bình thường I 2 + I 2 12,19 2 +10,952 I 2 = 0 0,1 = = 134,25 KA2 tb1 2 2 I 2 + I 2 10,952 +10,422 I 2 = 0,1 0,2 = = 114,24 KA2 tb2 2 2 I 2 + I 2 10,422 +10,042 I 2 = 0,2 0,5 = = 104,69 KA2 tb3 2 2 - Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ: 2 BNCK =134,25.0,1 + 114,24.0,1 + 104,69.0,3 = 56,25 KA S Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N2: 2 BN2 = BNCK2 + BNKCK2 = 56,25 + 7,43 = 63,68 KA S Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở các cấp điện áp 220KV và 110KV là: B 34,23.106 S = N1 = = 66,48 mm2 min1 C 88 B 113,34.106 S = N 2 = = 120,98 mm2 min2 C 88 Dây nhôm lõi thép nên C = 88 As1/2/mm2 Vậy Schọn > Smin thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt. 5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang. 52
  54. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN D Điều kiện: Uvq = 84.m.r.lg r Trong đó: D: khoảng cách trung bình giữa các pha của dây dẫn (cm) r: bán kính ngoài của dây dẫn (cm) m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, với dây AC: m = 0,85 Uvq : điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang. Khi ba pha bố trí trên mặt phẳng ngang thì giá trị này cần giảm đi 4%. - Đối với cấp điện áp 220KV: Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 300 mm2 có r = 1,2cm D = 700cm Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng nằm ngang. 700 Uvq = 0,96.84.0,85.1,2.lg = 227,5 KV > 220KV 1,2 ị Thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang. - Đối với cấp điện áp 110KV: Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 400 mm2 có r = 1,33cm D = 400cm Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng nằm ngang. 400 Uvq = 0,96.84.0,85.1,33.lg = 214 KV > 110KV 1,33 ị Thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang. Do đó dây dẫn AC-400 thoả mãn điều kiện này. 5.5. CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ MÁY BIẾN DÒNG. 5.5.1. Cấp điện áp 220KV Để kiểm tra cách điện và cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn biến điện áp kiểu HKΦ-220-58 một pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/Δ có các thông số kỹ thuật sau: 3xHKΦ-220-58. 220 100 + Uđm = KV - V - 100 V 3 3 + Cấp chính xác: 1 + SđmBU = 600 VA. Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle được chọn là TΦH-220-3T có các thông số kỹ thuật sau: + Dòng định mức: Iđmsc/IđmTC = 1200/5 53
  55. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN + Cấp chính xác 0,5 ứng với phụ tải định mức 2 Ω. + Điều kiện ổn định động: ilđđ = 108 KA > ixk = 16,9 KA. - Các máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 5.5.2. Cấp điện áp 110KV. Tương tự cấp điện áp 220KV, để kiểm tra cách điện và cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn biến điện áp kiểu HKΦ-110-57 một pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/Δ. + 3 x HKΦ-110-57. 110 100 + Uđm = KV - V - 100 V 3 3 + Cấp chính xác: 1 + SđmBu = 600 VA. Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle được chọn là TΦH-110M + Dòng điện định mức: Iđmsc/IđmTC = 1500/5 A + Cấp chính xác 0,5 ứng với mỗi phụ tải định mức 0,8Ω + Bộ số ổn định động: Kd = 75 + Điều kiện ổn định động: 2 .Kđ.Iscđm = 2 .75.1,5 = 159,1 KA > 31,03 KA Các máy biến dòng có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 5.5.3. Mạch máy phát. - 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: 10000 + Uđmsc = 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 5.5 Phụ tải biến điện áp Phụ tải biến điện áp Tên đồng hồ Ký hiệu AB BC W War W War Vôn kế ∋-302 7,2 Oát kế Д-341 1,8 1,8 Oát kế phản kháng Д-342/1 1,8 1,8 Oát kế tự ghi Д-33 8,3 8,3 Tần số kế Д-344 6,5 54
  56. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Công tơ tác dụng И-670 0,66 1,62 0,66 1,62 Công tơ phản kháng И T-672 0,66 1,62 0,66 1,62 Tổng 20,42 3,24 19,72 3,24 - Biến điện áp AB 2 2 Stc = 20,42 + 3,24 = 20,7 VA 20,42 cosϕ = = 0,99 20,7 - Biến điện áp BC 2 2 Stc = 19,72 + 3,24 = 19,98 VA 19,72 cosϕ = = 0,99 19,9 Vậy ta chọn hai biến điện áp 1 pha HOM-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: S ab 20,7 Ia = = = 0,207 A U ab 100 S bc 19,98 Ic = = = 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: Ib = 3 .Ia = 3 .0,207 = 0,36 A Trị số điện áp giáng trên dây dẫn pha a và pha b ρ.l ΔU = (Ia + Ib). S Giả sử khoảng cách từ biến điện áp đến đồng hồ là l = 60m. Mạch điện có công tơ nên ΔU% Ê 0,5%. ()I + I .ρl (0,207 + 0,36).0,0175.60 2 Do đó: S = a b = = 1,19 mm ΔU 0,5 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 TΠ∧-20-1 Có các thông số kỹ thuật sau: + UđmBI = 20KV + Iđmsc/Iđmtc = 10000/5A + Cấp chính xác 0,5 có phụ tải định mức 1,2Ω. Công suất tiêu thụ của các cuộn dây máy biến dòng được phân bố như sau: 55
  57. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Bảng 5.6. Phụ tải (VA) Tên đồng hồ Ký hiệu Pha A Pha B Pha C Ampe kế ∋-302 1 1 1 Oát kế tác dụng Д-341 5 0 5 Oát kế phản kháng Д -342/1 5 0 5 Oát kế tự ghi Д -33 10 0 10 Công tơ tác dụng И-670 2,5 0 2,5 Công tơ phản kháng ИT-672 2,5 5 2,5 Tổng 26 6 26 Pha A và pha C mang tải nhiều nhất: S = 26VA Tổng trở dụng cụ đo mắc vào các pha này: S 26 ZΣdc = 2 = 2 = 1,04Ω I dmtc 5 Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo là l = 50m. Do ba pha cùng có máy biến dòng nên chiều dài tính toán ltt = l = 50m. Tiết diện dây dẫn đồng: l .ρ 50.0,0175 S = tt = = 5,47 mm2 Zdm − ZΣdc 1,2 −1,04 Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện S = 6 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. Sơ đồ đấu nối các dụng cụ đo vào BU và BI. 56
  58. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Wh VARh W AA A W VAR a b c 2.HOM-10 v f F 5.6. CHỌN CÁP, KHÁNG VÀ MÁY CẮT HỢP BỘ CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG. 5.6.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương: Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5KV gồm: 2 đường dây kép P = 3 MW, cosϕ = 0,85. 4 đường dây cáp đơn P = 2 MW, cosϕ = 0,85 Tiết diện cáp được chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế Jkt. I lvbt Fcáp = J kt Trong đó: Ilvbt: dòng điện làm việc bình thường. - Các đường cáp đơn có P = 2 MW nên dòng điện làm việc bình thường là: P 2.103 Ilvbt = = = 129,38 A 3.Udm .cosϕ 3.10,5.0,85 - Các đường cáp kép có P = 2 MW nên dòng điện làm việc bình thường là: P 3.103 Ilvbt = = = 97,03 A 2. 3.Udm .cosϕ 2 3.10,5.0,85 57
  59. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại. 24 ∑ Si .Ti 0 13,2.12 +11,5.4 +14,8.6 +16,5.2 Tmax = .365 = 365. = 7215,94(h) Smax 16,5 Tra bảng 43 sách mạng lưới điện ta chọn cáp bọc giấy cách điện có 2 Jkt = 1,2A/mm Tiết diện cáp đơn là: 129,38 2 Fcáp = = 107,82 mm 1,2 Tiết diện cáp kép là: 97,03 2 Fcáp = = 80,86 mm 1,2 Tra bảng (T289- Sách TKNMĐ và TBA - PGS Nguyễn Hữu Khái) 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. 2 + Đường dây cáp đơn: F = 120 mm ; Uđm = 10,5 KV; ICP = 185A 2 + Đường dây cáp kép: F = 95 mm ; Uđm = 10,5 KV; ICP = 155A - 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. θcp − θ'0 K1 = θcp − θ0 0 θcp: nhiệt độ phát nóng cho phép θcp = 60 C 0 θ’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp θ’cp = 25 C 0 θ0: nhiệt độ tính toán tiêu chuẩn θ0 = 15 C 60 − 25 K1 = = 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 = 0,88.1.185 = 162,8 A > Ilvbt = 129,38A -Với cáp kép: I’cp = 0,88.0,9.155 = 122,76 A > Ilvbt = 97,03A - 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 dầu 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: 58
  60. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Icb = 2.Ilvbt = 2.97,03 = 194,06 A Vậy ta có: I’cp = Kqt.K1.K2.Icp = 1,3.0,88.0,9.155 = 159,59 A Icb = 194,06A Vậy điều kiện phát nóng khi sự cố thoả mãn. Kết luận: Cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 5.6.2. Chọn kháng điện: Điều kiện: + UK ≥ Uđm + IđmK ≥ Icb + xK% ≥ xKcp% + ixk ≥ Iôđđ + BN ≤ I nhdm tnhdm 59
  61. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN a. Chọn kháng điện đường dây: Kháng điện đường dây được chọn theo các tiêu chuẩn sau: + Điện áp : Uđmk = 10,5 KV + Dòng điện : Iđmk > Icb ã Xác định dòng điện cưỡng bức qua kháng: Dòng cưỡng bức qua kháng được giả thiết khi sự cố 1 kháng điện. Lúc này công suất qua kháng còn lại là: P§P max 14 Icbk = = = 0,91 KA 3.Udm.cosϕ 3.10,5.0,85 Ta chọn kháng điện PbA-10-1000 ã Xác định Xk% của kháng: X X X X HT K c1 c2 N N N EHT 4 5 6 60
  62. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Trong chương tính ngắn mạch ta tính được dòng ngắn mạch tại điểm N4: I”N4 = 67,96 KA. + Điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là: 100 XHT = = 0,081 3.10,5.67,96 + Điện kháng của cáp 1 là: S 100 X = x .l cb = 0,076.3. = 0,207 c1 0 2 2 U tb 10,5 + Dòng ổn định nhiệt của cáp 1 là: S1.C1 InhS1 = t1 Trong đó: 2 S1: tiết diện cáp = 120mm 2 C1: hệ số cáp nhôm , C = 90 A /s. t1: thời gian cắt của máy cắt 1: t1 = t2 + 0,3 = 0,7 + 0,3 =1 sec Dòng điện cắt của máy cắt hợp bộ Icđm = 21 KA S .C 120.90 1 = ị InhS1 = = 10,8 KA t1 1 S2 .C 95.90 InhS2 = = = 10,22 KA t2 0,7 Ta phải chọn được kháng có Xk% sao cho hạn chế được dòng ngắn mạch nhỏ hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt đã chọn, đồng thời đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn. I”N5 Ê (Icđm1, InhS1) I”N6 Ê (Icđm2, InhS2) Vậy ta chọn khángc ó Xk% sao cho ngắn mạch tại N5 thì có dòng ngắn mạch I”N5 Ê 8,55 KA. + Khi ngắn mạch tại N6 thì điện kháng tính đến điểm ngắn mạch là: Icb 100 XΣ = = = 0,54 Inh min 3.10,5.10,22 61
  63. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Ta có XΣ = XHT + Xk + Xc1 ị Xk = XΣ - XHT - Xc1 = 0,54 - 0,082 - 0,207 = 0,251 I 0,251.1.100 dmk .100 = Vậy Xk% = Xk. 100 = 2,76% Icb 3.10,5 Vậy ta chọn kháng đơn loại: PbA-10-1000 -4 có các thông số kỹ thuật là: Xk% = 4% Iđm = 1000 A b. Kiểm tra kháng vừa chọn. + Điện kháng tương đối của điện kháng vừa chọn: xK % Icb 8 100 XK = . = . = 0,44 100 IdmKI 100 3.10,5.1 + Dòng ngắn mạch tại N5: I cb 100 I”N5 = = = 10,54 KA XHT + XK (0,082 + 0,44) 3.10,5 Thoả mãn điều kiện. I”N5 Ê Icắtđm1 = 21 KA I”N5 Ê InhS1 = 10,8 KA + Dòng ngắn mạch tại N6: I cb 100 I”N6 = = = 7,54 KA XHT + XK + Xc1 (0,082 + 0,44 + 0,207) 3.10,5 Thoả mãn điều kiện: I”N6 < Icắtđm2 = 21 KA I”N6 Ê InhS2 =10,22 KA Kết luận: Vậy kháng điện đã chọn đảm bảo yêu cầu. 5.6.3. Kiểm tra máy cắt hợp bộ của phụ tải địa phương. + Dòng ngắn mạch tại N5: I”N5 = 10,54KA + Dòng điện xung kích tại N5 là: IXK = 2 .1,8.10,54 = 26,83 KA 62
  64. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Loại máy cắt điện ít dầu ở các trạm địa phương theo đầu bài có thông số như sau: Loại máy cắt Uđm (KV) Iđm (A) Icđm (KA) Ilđđ (KA) 8DA-10 10 3150 40 110 - Dòng điện : IđmMC ≥ Icb = 900A - Điều kiện cắt : Icđm ≥ I” = 10,54 KA - Điều kiện ổn định động : ildd > ixk = 26,83 KA Kết luận: Vậy máy cắt chọn thoả mãn điều kiện. 63
  65. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG 6 CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG Để sản xuất điện năng, các nhà máy điện tiêu thụ một phần điện năng cho các cơ cấu tự dùng đảm bảo hoạt động của máy phát điện như: chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nước tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu Điện tự dùng trong nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: dạng nhiên liệu, áp suất ban đầu, kiểu và công thức tuabin chiếm khoảng 5- 8% tổng điện năng sản xuất. Tập hợp các máy công tác truyền động bằng động cơ điện, lưới điện, thiết bị phân phối, máy biến áp, giảm áp, nguồn năng lượng độc lập, hệ thống điều khiển, tín hiệu, thắp sáng tạo thành hệ thống điện tự dùng của nhà máy điện với yêu cầu cơ bản: độ tin cậy cao, phù hợp yêu cầu kinh tế. Các máy công tác và các động cơ điện tương ứng của bất kỳ nhà máy nhiệt điện nào (ngưng hơi hay trích hơi) có thể chia làm 2 phần không đều nhau. - Những máy công tác đảm bảo sự làm việc của các lò và tuabin các tổ máy. - Những máy công tác phục vụ chung không có liên quan trực tiếp đến lò hơi và các tuabin, nhưng lại cần thiết cho sự làm việc của nhà máy. Đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng 2 cấp điện áp tự dùng 6KV và 0,4 KV nối theo sơ đồ biến áp nối tiếp, số phân đoạn cuộn hạ và phía trên máy cắt các bộ phận máy phát - máy biến áp tự ngẫu. 6.1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG. 6.1.1. Chọn máy biến áp cấp 1: Các máy biến áp cấp 1 có nhiệm vụ nhận điện từ thanh góp 10,5 KV cung cấp cho các phụ tải tự dùng cấp điện áp 6KV. Còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 0,4 KV. Từ đó công suất của chúng cần phải chọn phù hợp với phụ tải cực đại của các động cơ ở cấp điện áp 6KV và tổng công suất của các máy biến áp cấp 2 nốt tiếp với nó. K1 Sđm ≥ ΣP1. + ΣS 2 K 2 n1.cosϕ1 K Hệ số 1 lúc làm việc bình thường chiếm khoảng 0,9. n1.cosϕ1 Hệ số đồng thời K2 cũng bằng 0,9. Nên ta có Sđm ≥(ΣP1 + ΣS2).0,9 Trong đó: 64
  66. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ΣP1: tổng công suất tính toán của các máy công cụ với động cơ 6KV nối vào phân đoạn xét (KW). ΣP2: tổng công suất tính toán của các máy biến áp cấp 1 nối vào phân đoạn xét (MVA) 0,9: hệ số xét đến sự không đồng thời đầu tải của các máy công tác có động cơ 6KV và các máy biến áp cấp 2. - Trong phạm vi thiết kế, nên ta chọn công suất của máy biến áp tự dùng cấp I theo công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy. Stdmax = 36,1 MVA Bốn máy công tác có công suất: 1 1 SđmB ≥ Stdmax = .36,1 = 7,22MVA 5 5 Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số như sau: Sđm Điện áp (KV Tổn thất KW Loại UN% I0% MVA Cuộn cao Cuộn hạ ΔP0 ΔPN T Д HC 10 10,5 6,3 12,3 85 14 0,8 * Công suất của máy biến áp dự trữ cấp 1 được chọn phù hợp với chức năng của nó. May biến áp dự trữ cấp 1 không chỉ dùng thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa mà còn cung cấp cho hệ thống tự dùng trong quá trình hoạt động dừng lò. Do đó ta chọn công suất, loại của MBA dự trữ cấp 1 giống với MBA tự dùng cấp 1. 6.1.2. Chọn máy biến áp cấp 2: Công suất của máy biến áp tự dùng cấp 2 đựơc chọn như sau: max Std SđmB ≥ (10 á 20)%. 5 15 36,1 SđmB ≥ . = 1083 (kVA) 100 5 Tra bảng chọn loại máy biến áp TM- 1600 có thông số: Sđm Uđm Uđm ΔP0 ΔPN Un% I0% (kVA) cao (kV) hạ (kV) (kW) (kW) 1600 6 0,4 2,8 18 6,5 1,5 65
  67. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 6.2.Chọn khí cụ điện tự dùng. * Chọn máy cắt hợp bộ: Để chọn máy cắt hợp bộ ta tính dòng điện ngắn mạch tại N5 dới máy biến áp tự dùng cấp I, với nguồn cung cấp là cả hệ thống và các máy phát điện của nhà máy. '' Như ta đã tính ở chương ngắn mạch: IN 4 = 66,9KA E®t XHT XB N4 N7 Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch tại N4 là: I cb Scb 100 XHT = '' = '' = = 0,082 I N 4 3.U dm I N 4 3.10,5.66,9 - Điện kháng máy biến áp tự dùng. UN % Scb 14 100 XB = . = . = 1,4 100 Sdm 100 10 - Dòng điện ngắn mạch tại điểm N7 '' Icb 100 IN 7 = = = 6,18KA XHT + XB 3.6,3.(0,082 +1,4) - Dòng điện xung kích tại điểm N7: iXKN7 = 2 .kXK.I”N7 = 2 .1,8.6,18 = 15,73KA Căn cứ vào dòng ngắn mạch tại N7 ta chọn loại máy cắt SF6 của Simens 8DA10 có các thông số kỹ thuật sau: U I I I Loại máy cắt đm đm cđm iđđ (kV) (A) (kA) (kA) 8DA10 7,2 3150 40 110 66
  68. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN sơ đồ nối điện tự dùng toàn nhà máy B1 B2 B3 B4 F1 F2 F3 F4 6,3KV Dù phßng 0,4 KV 67
  69. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TàI LIỆU THAM KHẢO 68