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: Loại máy TBφ-100-2 S MVA 117,5 P MW 100 U kV 10,5 I kA 6,475 Cosϕ 0,85 Xd’’ 0,183 Xd’ 0,26 3 Xd 1,79
68 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 3514 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy công suất mỗi máy là 100 MW, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ung, 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 = 0,5. ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
α
Δ−α
Δ+Δ −−− 2 HNT2 HNCTNC PPP
ΔPNT = 0,5. ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
α
Δ−α
Δ+Δ −−− 2 HNC2 HNTTNC PPP
ΔPNH = 0,5. ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ Δ−α
Δ−α
Δ
−
−−
TNC2
HNC
2
HNT P
PP
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.
Ta có: ΔA = ΔP0.T + ΔPN
2
dm
b
S
S
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
α
.T
ΔAB1 = ΔAB4 = 8760 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +
2
2
125
38,110
380115 = 3603,063.103 KWh
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
24
ΔAB5 = 8760 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +
2
2
125
38,110
400100 = 3608,277.103 KWh
ã Máy biến áp tự ngẫu:
Ta có: ΔPNC = 0,5 ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −+
22 5,0
260
5,0
260
520 = 260 KW
ΔPNT = 0,5 ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −+
22 5,0
260
5,0
260
520 = 260 KW
ΔPNH = 0,5 ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −+ 520
5,0
260
5,0
260
22 = 780 KW
Từ đó ta có: ΔA = ΔP0T + ( )iHiNHiTiNTiCiNC
dm
tSPtSPtSP
S
.....
365 222
2
Δ+Δ+ΣΔ
ΔATN = 120.8760 + 2250
365
{(260.(20,62)2 + 260.(26,61)2 + 780.47,232).6
+ (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
Icb =
220.3
194
.3
max =
dm
HT
U
S
= 0,509 KA
- Phụ tải phía 220KV:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
25
+ Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA
U
P
dm
292,0
220.9,0.3
100
.cos.3.2
.2 max ==ϕ
- 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
Icb =
220.3
52,75
.3
max =
dm
C
U
S
= 0,198 KA
- Bộ máy phát điện - máy biến áp B1,B4:
Icb = 1,05 220.3
6,117.05,1
.3
=
dm
dmF
U
S
= 0,324 KA
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:
Icb = 1,05 110.3
6,117.05,1
.3
=
dm
dmF
U
S
= 0,648 KA
- 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
Icb =
110.3
65,77
.3
max =
dmU
S
= 0,408 KA
- Phụ tải phía 110KV:
+ Đường dây đơn: Icb = Ibt = KA
U
P
dm
239,0
110.88,0.3
40
.cos.3
max ==ϕ
+ Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA
U
P
dm
477,0
110.88,0.3
80
.cos.3.2
.2 max ==ϕ
Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,648 KA
ã Cấp điện áp 10,5 KV:
Icb = 1,05
5,10.3
6,117.05,1
.3
=
dm
dmF
U
S
= 6,789 KA
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
26
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
(kV)
Iđm
(A)
Điện áp chịu
đựng ở tần số
công nghiệp
(kV)
Điện áp
xung
(kV)
I cắt định
mức
(kA)
I ổn định
lực điện
động
(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
(kV)
Iđm
(A)
Điện áp chịu
đựng ở tần số
công nghiệp
(kV)
Điện áp
xung
(kV)
I cắt định
mức
(kA)
I ổn định
lực điện
động
(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
(kV)
Iđm
(A)
Điện áp chịu
đựng ở tần số
công nghiệp
(kV)
Điện áp
xung
(kV)
I cắt định
mức
(kA)
I ổn định
lực điện
động
(kA)
8FG10 12 12500 75 80 225
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
27
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
(kV)
Iđm
(A)
ixk
(kA)
ilđđ
(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
(kV)
Iđm
(A)
ixk
(kA)
ilđđ
(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.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
28
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.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
29
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:
Pki =
100
V.a i : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm.
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.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
30
Ta có: V1 = VB1 + VTBPP1
+ Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220KV
có giá thành: VB = 11400.106 đồng; KB = 1,3.
- Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA
+ Với cấp điện áp 110KV có 110BV = 4800.10
6 đồng; 110BK = 1,5.
+ Với cấp điện áp 220KV có 220BV = 6480.10
6 đồng; 220BK = 1,4.
Vậy tiền đầu tư máy biến áp phương án I là:
VB1 = 1,4.6480.106 + 2.1,3.11400.106 + 2.1,5.4800.106 = 53112.106 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.
Do đó: VTBPP1 =(4.2,8 + 5.1,3 + 2.0,6).109 = 18,9.109 đồng
Vậy vốn đầu tư cho phương án I:
V1 = (53,112 + 18,9).109 = 72,012.109 đồng
- Tính phí tổn vận hành hàng năm:
Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%.
Pkh1 = 100
10.012,72.4,8
100
. 91 =Va = 6,049.109 đồng
Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra:
Ptt1 = 500.14761764 = 7,381.109 đồng
Phí tổn vận hành hàng năm của phương án I:
P = Pkh1 + Ptt1 =6,049.109 +7,381.109 = 13,429.109 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
có giá thành: VB = 11400.106 đồng; KB = 1,3.
+ Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
31
+ Với cấp điện áp 110KV có 110BV = 4800.10
6 đồng; 110BK = 1,5.
+ Với cấp điện áp 220KV có 220BV = 6480.10
6 đồng; 220BK = 1,4.
Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án 2 là:
VB2 = 1,4.2.6480.106 + 2.1,3.11400.106 + 1,5.4800.106 = 54984.106 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.
Do đó: VTBPP2 = (5.2,8 + 4.1,3 + 2.0,6).109 = 20,4.109 đồng
Vậy vốn đầu tư cho phương án II:
V2 = 54,984.109 + 20,4.109 = 75,384.109 đồng
- Tính phí tổn vận hành hàng năm:
Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%.
Pkh2 = 100
10.384,75.4,8
100
. 92 =Va = 6,332.109 đồng
Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra:
Ptt1 = 500.14158506 = 7,079.109 đồng
Phí tổn vận hành hàng năm của phương án II:
P = Pkh2 + Ptt2 = 6,332.109 + 7,079.109 = 13,441.109 đồng
So sánh các phương án để chọn phương án tối u:
-Về mặt kinh tế
Phương án Vốn đầu tư (109 đồng)
Phí tổn vận hành
(109 đồng)
1 72,012 13,420
2 75,384 13,409
Nhận xét: Ta thấy VI PII
409,13420,13
012,72384,75
−
−=−
−=
III
III
PP
VV
T =306 > Ttc
Vì vậy chọn phương án 1 tối ưu làm phương án thiết kế nhà máy nhiệt
điện.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
32
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.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
33
Lập sơ đồ thay thế.
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
XHT = 2500
100=
N
cb
S
S
= 0,04
XD = 220 230
100
.120.4,0.
2
1
.
2
1 =
tb
cb
U
S
lx = 0,045
- Điện kháng máy phát.
XF = X’d.
dmF
cb
S
S = 0,263.
6,117
100
= 0,22
- Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây:
+ MBA B4, B5:
HT
XHT
XD
XC
XH
XC
XH
XF XF
XT
XT
E2 E3
N1
N4
N'3
N3
XF
XB1
E1
XB5
XF
E5
XB4
XF
E4
N2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
34
084,0
125
100
.
100
5,10
.
100
%110 ===
dmB
cN
B S
SU
X
+ MBA B1:
088,0
125
100
.
100
11
.
100
%220 ===
dmB
cbN
B S
SU
X
- 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:
XC = ( )
dmB
cb
HNTHNCTNC S
S
UUU .
200
1
−−− −+
= ( ) 046,0
250
100
.203211
200
1 =−+
+ Điện kháng cuộn trung áp:
XT = ( )
dmB
cb
HNTHNCTNC S
S
.UUU
200
1
−−− −+
= ( ) 0002,0
250
100
.322011
200
1 ≈−=−+
+ Điện kháng cuộn hạ áp:
XH = ( )
dmB
cb
HNTHNCTNC S
S
.UUU
200
1
−−− −+
= ( ) 082,0
250
100
.112032
200
1 =−+
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:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
35
Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có:
X1 = XHT + XD = 0,04 + 0,045 = 0,085
X2 = XCB2 // XCB3 = 023,0
2
046,0
2
==CX
X3 = (XHB2 + XF2) // (XHB3 + XF3) = 151,0
2
22,0082,0 =+
X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308
X5 = 152,0
2
22,0084,0
2
44 =+=+ FB XX
HT
XHT
XD
XC
XH
XC
XH
XB1
XF
XF XF
E1
E2 E3
N1
XT
XT
E4 E5
XF XF
XB4 XB5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
36
Ghép các nguồn E23 và E45 ta có:
X6 = X3 // X5 = 152,0151,0
152,0.151,0
+ = 0,076
X7 = X2 + X6 = 0,023 + 0,076 = 0,099
X8 = X4 // X7 = 099,0308,0
099,0.308,0
+ = 0,075
N1
EHT
X1
X2
X3
E23
E45
X5
X4
E1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
37
- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống:
XTTHT = X1.
cb
HT
S
S = 0,085. 55,2
100
3000 =
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
I”HT(0) = I*(0).
tb
HT
U.3
S
= 0,41.
230.3
3000
= 3,09 KA
I”HT(Ơ) = I*(Ơ).
tb
HT
U.3
S
= 0,41.
230.3
3000
= 3,09 KA
- Điện kháng tính toán phía nhà máy:
XTTNM = X8.
cb
NM
S
S = 0,75. 44,0
100
6,117.5 =
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:
I”NM(0) = I*(0).
tb
NM
U.3
S
= 2,4.
230.3
6,117.5 = 3,7 KA
I”NM(Ơ) = I*(Ơ).
tb
NM
U.3
S
= 1,97.
230.3
6,117.5 = 3,04 KA
* Dòng ngắn mạch tổng tại N1:
I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3,09 + 3,7 = 6,79 KA
E1
X4
X7
E2345
N1
EHT
X1
EHT
X1
E12345
X8
N1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
38
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.
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
X2 = XCB2 // XCB3 = 023,0
2
046,0
2
==CX
X3 = (XHB2 + XF2) // (XHB3 + XF3) = 151,0
2
22,0082,0 =+
X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308
X5 = 152,0
2
22,0084,0
2
44 =+=+ FB XX
HT
XHT
XD
XB1 XC XC
XF XH XH
XT
XT
XFXF
E1
E2 E3
N2
XB4 XB5
XFXF
E4 E5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
39
Ghép các nguồn E23 và E45 ta có:
X9 = X3 // X5 =
152,0151,0
152,0.151,0
+ = 0,076
Biến đổi Y(1,2,4) → Δ thiếu (10,11) ta có:
X10 = X1 + X2 +
4
21 .
X
XX = 0,085 + 0,023 +
308,0
023,0.085,0 = 0,114
X11 = X2 + X4 +
1
42 .
X
XX = 0,023 + 0,308 +
085,0
308,0.023,0 = 0,404
X12 = X11 // X9 =
076,0414,0
076,0.414,0
+ = 0,064
Sơ đồ rút gọn:
HT E
X
N
2
10
12345
X
E
12
- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống
XttHT = X10.
cb
HT
S
S = 0,114.
100
3000 = 3,42 > 3
⇒ I* (0) = I* (Ơ) = 29,0
42,3
11 ==
ttHTX
Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp:
E1
X4
X1
EHT
X2
N2
X3
E23
X5
E45
E2345
X9
X8
N2
X7
EHT
E1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
40
I”HT(0) = I”HT(Ơ) = I*(0).
tb
HT
U.3
S
= 0,29. KA37,4
115.3
3000 =
- Điện kháng tính toán phía nhà máy:
XTTNM = X12.
cb
NM
S
S = 0,064. 338,0
100
6,117.5 <=
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:
I”NM(0) = I*(0).
tb
NM
U.3
S
= 2,65. KA82,7
115.3
6,117.5 =
I”NM(Ơ) = I*(Ơ).
tb
NM
U.3
S
= 2,05. KA05,6
115.3
6,117.5 =
+ 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
X2 = XCB2 // XCB3 = 023,0
2
046,0
2
==CX
X4 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,22 = 0,308
X5 = 152,0
2
22,0084,0
2
44 =+=+ FB XX
X13 = XHB2 = 0,082
X14 = XHB3 + XF3 = 0,082 + 0,22 = 0,302
Sơ đồ thay thế
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
41
Biến đổi Y(1,2,6) → Δ thiếu (15,16) ta có:
X15 = X1 + X2 +
4
21 .
X
XX = 0,085 + 0,023 +
308,0
023,0.085,0 = 0,114
X16 = X2 + X4 +
1
42 .
X
XX = 0,023 + 0,308 +
085,0
308,0.023,0 = 0,414
X17 = X14 // X5 =
152,0302,0
152,0.302,0
+ = 0,101
X18 = X16 // X17 =
101,0404,0
101,0.404,0
+ = 0,081
EHT
X1
X2
X4
E1
X5
E45
X13 X14
E3N3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
42
Biến đổi Y(X13, X15, X18) đ ∠ (X19, X20) bỏ nhánh cân bằng
X19 = X13 + X15 +
18
1513 .
X
XX = 0,082 + 0,114 +
081,0
114,0.082,0 =
0,311
X20 = X13 + X18 +
15
1813 .
X
XX = 0,082 + 0,081 +
114,0
081,0.082,0 =
0,221
Sơ đồ đơn giản:
19
X
HTE 3N
20
X
1345E
Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống
XttHT = X19.
cb
HT
S
S = 0,311.
100
3000 = 9,33 > 3 nên:
Dòng ngắn mạch phía hệ thống cung cấp:
I”N3(0) = I”N3(Ơ) = KAU
S
X
tb
HT
ttHT
65,17
5,10.3
3000
.
33,9
1
.3
.
1 ==
- Điện kháng tính toán phía nhà máy:
XTTNM = X20.
cb
NM
S
S = 0,221.
100
6,117.4 = 1,04
Tra đường cong tính toán ta có:
I* (0) = 0,97
EHT
E1
N3
X13
X15
X16 X17
E345
N3
X13
X18X15
E1345EHT
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
43
I* (Ơ) = 1,12
+ Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp:
I”NM(0) = I*(0).
tb
NM
U.3
S
= 0,987
5,10.3
6,117.4 = 25,09 KA
I”NM(Ơ) = I*(Ơ).
tb
NM
U.3
S
= 1,12.
5,10.3
6,117.4 = 28,97 KA
* 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
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy:
XttNM = XF.
cb
NM
S
S = 0,22.
100
6,117 = 0,259
Tra đường cong tính toán ta có:
I* (0) = 3,9
I* (Ơ) = 2,38
Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp:
I”NM(0) = I*(0).
tb
NM
U.3
S
= 3,9.
5,10.3
6,117 = 25,22 KA
I”NM(Ơ) = I*(Ơ).
tb
NM
U.3
S
= 2,38.
5,10.3
6,117 = 15,39 KA
+ 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
E
X
F
N'
32
0,22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
44
+ 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
Điểm ngắn mạch
N1
I”(0)
KA
I”(Ơ)
KA
ixk
KA
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
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
45
+ Dòng điện : IđmMC ≥ Icb
+ Điều kiện cắt : Icđm ≥ I”
+ Điều kiện ổn định động : ilđđ ≥ ixk
+ Điều kiện ổn định nhiệt : nhdm
2
nhdm t.I ≥ 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
ngắn
mạch
Tên
mạch
điện
Thông số tính toán Loại
máy
cắt
Thông số định mức
Uđm
KV
Icb
KA
I”
KA
ixk
KA
UđmMC
KV
IđmMC
KA
Icđm
KA
ilđđ
KA
N1 Cao 220 0,509 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
+ Điều kiện ổn định nhiệt : nhdm
2
nhdm t.I ≥ 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
ngắn
mạch
Tên
mạch
điện
Thông số tính toán Loại dao
cách ly
Thông số định mức
Uđm
KV
Icb
KA
I”
KA
ixk
KA
UđmMC
KV
IđmLC
KA
ilđđ
KA
Inh/tnh
KA/S
N1 Cao 220 0,509 6,64 16,9 SGCT-245/1250 245 1,25 80
N2 Trung 110 0,648 12,19 31,03 SGCPT-123/800 123 0,8 80
N4 Hạ 10,5 6,789 67,96 172,98 PBK - 20/7000 20 7 250
Các dao cách ly đã chọn có dòng điện mức lớn hơn 1000A nên không
cần kiểm tra ổn định nhiệt.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
46
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.
θmt = 250C, nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt thanhd ẫn là: θxq =
350C, nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn: θcp = 700C.
Ta có: KHC =
2570
3570
mtcp
xqcp
−
−=θ−θ
θ−θ
= 0,88
Do đó: I’cb = 6,789KA hay ICp =
88,0
789,6 = 7,71 KA
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:
Kích thớc (mm) Tiết diện
một cực
mm2
Mô men trở kháng
cm3 Mô men quán tính cm
4 Dòng
điện cho
phép (A)h b c r
Một thanh Hai
thanh
Wg0y0
Một thanh Hai
thanh
Jg0y0
Wxx Wyy Jxx Jyy
175 80 8 12 2440 122 25 250 1070 114 2190 8550
175
175
12mm
80
8mm
X y0 y
y0 y
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
47
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:
Ftt = 1,76.10-2. 2xki.a
l KG (với khd = 1)
Ftt = 1,76.10-2.
90
180 .172,982 = 1053,26 KG
- Mômen chống uốn tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn là:
M = cmKGlFtt .68,18958
10
180.26,1053
10
. ==
- Ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha:
δtt =
250
68,18958
00
=
yyW
M = 75,83 KG/cm2
* 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:
f2 =1,68.10-8. 22382 /73,28)10.98,172.(
5,17
1
.10.68,1.
1
cmKGi
h xk
== −
- Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra.
Wyy.12
l.f
W
M 222
yy
2
2 ==σ KG/cm2
Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là:
δCP > δ1 + δ2
hay δ2 Ê δϕ + δ1
l1 Ê
( )
2
.12
f
W ttCPyy δδ −
Với thanh dẫn đồng: δq = 1400 KG/cm2. Vậy khoảng cách lớn giữa
miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là:
l1max =
( )
73,28
83,75140025.12 −
= 117,59 cm
l1max < l = 180 cm
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
48
Do đó cần đặt số miếng đệm trên khoảng vợt giữa tai sứ là:
n =
59,117
180
max1
=
l
l
= 1,53
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:
ωr =
Y.S
10.J.E
.
l
365
6
0y0y
2
Trong đó:
E: Môđun đàn hồi của vật liệu, ECu = 1,1.106 KG/cm2
Jy0y0: mô men quán tính, Jy0y0 = 2190 cm4
S: tiết diện thanh dẫn, S = 2.24,4 = 48,8 cm4
γ: khối lượng riêng của vật liệu, γCu = 8,93 g/cm3
ωr =
93,8.8,48
10.2190.10.1,1
.
180
65,3 66
2
= 264,9 Hz
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’ = H +
2
h = 154 +
2
175 = 241,5
Ta có: F’H = Ftt.
H
'H = 1020,87.
154
5,241 = 1600,91 KG
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
H
H'
Ftt
F'tt
thanh dÉn
Sø
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
49
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.
Ở đây ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép lâu dài θcp = 70 0C.
Ta coi nhiệt độ của môi trờng xung quanh θ 0 = 35 0C.
Khi đó dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh theo nhiệt
độ.
I’cp = Khc.Icp
với Khc =
2570
3570
0
0
−
−=−
−
dmcp
cp
θθ
θθ
= 0,88
5.4.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm:
Điều kiện chọn là max' cbcp II ≥ với maxcbI là dòng điện làm việc cưỡng bức
của mạch
được chọn.
hay 'cpI =
hck
1 .Icb
- Mạch điện áp 220KV:
Dòng điện cưỡng bức là Icb = 0,509 KA
'
cpI = 88,0
509,0 = 0,578 KA
-Mạch điện áp 110 KV
Dòng điện cưỡng bức là Icb = 0,648 KA
'
cpI = 88,0
648,0 = 0,736 KA
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:
Điện áp Mạch điện
Tiết diện
chuẩn
nhôm/thép
Tiết diện mm2 Đường kính mm
Icp (A) Nhôm Thép Nhôm Lõi thép
220 KV Phía cao MBA và thanh góp 300/39 301 38 24 8 690
110 KV
Phía trung
MBA và thanh
góp
400/22 394 22 26,6 6 835
5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
50
Tiết diện nhỏ nhất để dây dẫn ổn định nhiệt là Smin =
C
B N
Trong đó
BN: xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch (A2.S)
C: Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
2mm
S.A
Với dây dẫn AC có C = 88.
2mm
S.A
- 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.
BNKCK1 =
2"
1NI .Ta = (6,64.10
3)2.0,05 = 2,2.106 A2S
BNKCK2 =
2"
2NI .Ta = (12,19.10
3)2.0,05 = 7,43.106 A2S
Thành phần xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch chu
kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị.
BNCK = ∑
=
Δn
1i
ti
2
tbi .I
ã Điểm N1
Ở phần tính toán ngắn mạch tại điểm N1 ta có:
XX
1
HT E
8
N
1 E12345
- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống
XTTHT = X1.
cb
HT
S
S = 0,085.
100
3000 = 2,55
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
I0,1 = I.
230.3
S HT = 0,38.
230.3
3000 = 2,86 KA
Tương tự ta có:
I0,2 = 2,79 KA
I0,5 = 2,79 KA
- Điện kháng tính toán phía nhà máy:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
51
XTTNM = X8.
cb
NM
S
S = 0,075.
100
6,117.5 = 0,44
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:
I0,1 = I.
230.3
NMS = 2,05.
230.3
6,117.5 = 3,03 KA
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
2
89,564,6
2
222
1,0
2
02
1
+=+= IIItb = 39,39 KA2
2
59,589,5
2
222
2,0
2
1,02
2
+=+= IIItb = 32,97 KA2
2
52,559,5
2
222
5,0
2
2,02
3
+=+= IIItb = 30,86 KA2
- Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ:
BNCK = ∑ Δ4
1
i
2
tbi t.I = 39,39.0,1 + 32,97.0,1 + 30,86.0,3 = 16,494 KA
2S
Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N1:
BN1 = BNCK1 + BNKCK1 = 16,494 + 2,2 = 18,694 KA2S
ã Điểm N2:
Theo phần tính toán ngắn mạch.
XX
10
HT E
12
N
2 E12345
4
- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống
XttHT = X10.
cb
HT
S
S = 0,114.
100
3000 = 3,42>3
I0 = I∞ = 29,0
42,3
11 ==
ttHTX
Dòng ngắn mạch tại các điểm
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
52
I0,1 = I0,2= I0,5 = I.
tb
HT
U.3
S
= 0,29.
115.3
3000
= 4,37 KA
- Điện kháng tính toán phía nhà máy:
XTTNM = X12.
cb
NM
S
S = 0,064.
100
6,117.5 = 0,38
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:
I0,1 = I. 115.3
NMS = 2,23.
115.3
6,117.5 = 6,58 KA
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
2
95,1019,12
2
222
1,0
2
02
1
+=+= IIItb = 134,25 KA2
2
42,1095,10
2
222
2,0
2
1,02
2
+=+= IIItb = 114,24 KA2
2
04,1042,10
2
222
5,0
2
2,02
3
+=+= IIItb = 104,69 KA2
- Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ:
BNCK =134,25.0,1 + 114,24.0,1 + 104,69.0,3 = 56,25 KA2S
Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N2:
BN2 = BNCK2 + BNKCK2 = 56,25 + 7,43 = 63,68 KA2S
Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở các cấp điện áp
220KV và 110KV là:
Smin1 = 88
10.23,34 61 =
C
BN = 66,48 mm2
Smin2 = 88
10.34,113 62 =
C
BN = 120,98 mm2
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.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
53
Điều kiện: Uvq = 84.m.r.lg
r
D
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.
Uvq = 0,96.84.0,85.1,2.lg
2,1
700 = 227,5 KV > 220KV
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.
Uvq = 0,96.84.0,85.1,33.lg
33,1
400 = 214 KV > 110KV
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.
+ Uđm =
3
220 KV -
3
100 V - 100 V
+ 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
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
54
+ 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.
+ Uđm =
3
110 KV -
3
100 V - 100 V
+ 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:
+ Uđmsc =
3
10000 V
+ 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
Tên đồng hồ Ký hiệu
Phụ tải biến điện áp
AB
Phụ tải biến điện áp
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
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
55
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
Stc = 22 24,342,20 + = 20,7 VA
cosϕ =
7,20
42,20 = 0,99
- Biến điện áp BC
Stc = 22 24,372,19 + = 19,98 VA
cosϕ =
9,19
72,19 = 0,99
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:
Ia =
100
7,20
U
S
ab
ab = = 0,207 A
Ic =
100
98,19
U
S
bc
bc = = 0,199 A
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
ΔU = (Ia + Ib).
S
l.ρ
Giả sử khoảng cách từ biến điện áp đến đồng hồ là l = 60m. Mạch điện
có công tơ nên ΔU% Ê 0,5%.
Do đó: S = ( ) ( )
5,0
60.0175,0.36,0207,0. +=Δ
+
U
lII ba ρ = 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 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:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
56
Bảng 5.6.
Tên đồng hồ Ký hiệu Phụ tải (VA) 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:
ZΣdc = 22 5
26=
dmtcI
S
= 1,04Ω
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:
S =
04,12,1
0175,0.50.
−=− Σdcdm
tt
ZZ
l ρ
= 5,47 mm2
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.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
57
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.
Fcáp =
kt
lvbt
J
I
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:
Ilvbt =
85,0.5,10.3
10.2
cos..3
3
=ϕdmU
P
= 129,38 A
- Các đường cáp kép có P = 2 MW nên dòng điện làm việc bình thường
là:
Ilvbt =
85,0.5,10.32
10.3
cos..3.2
3
=ϕdmU
P
= 97,03 A
A A A W V AR
W W h
V A R h
2.H O M -10
v f
F
c
a
b
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
58
Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực
đại.
Tmax = 5,16
2.5,166.8,144.5,1112.2,13
.365365.
.
max
24
0 +++=
∑
S
TS ii
= 7215,94(h)
Tra bảng 43 sách mạng lưới điện ta chọn cáp bọc giấy cách điện có
Jkt = 1,2A/mm2
Tiết diện cáp đơn là:
Fcáp =
2,1
38,129 = 107,82 mm2
Tiết diện cáp kép là:
Fcáp =
2,1
03,97 = 80,86 mm2
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.
+ Đường dây cáp đơn: F = 120 mm2; Uđm = 10,5 KV; ICP = 185A
+ Đường dây cáp kép: F = 95 mm2; 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.
K1 =
0cp
0cp '
θ−θ
θ−θ
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 tính toán tiêu chuẩn θ0 = 15 0C
K1 =
1560
2560
−
− = 0,88
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:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
59
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
Không đảm bảo, ta phải chọn lại cáp có tiết diện 150mm2 có Icp =
210A.
Khi đó: I’cp = Kqt.K1.K2.Icp = 1,3.0,88.0,9.210 = 216,22 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
+ nhdmnhdmN tIB ≤
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
60
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:
Icbk = 85,0.5,10.3
14
cos..3
max§ =ϕdm
P
U
P
= 0,91 KA
Ta chọn kháng điện PbA-10-1000
ã Xác định Xk% của kháng:
XX
HT
HTE
K
N
4
c2
X
6
N
c1
X
5
N
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
61
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:
XHT =
96,67.5,10.3
100
= 0,081
+ Điện kháng của cáp 1 là:
Xc1 = x0.l 2
tb
cb
U
S
= 0,076.3.
25,10
100 = 0,207
+ Dòng ổn định nhiệt của cáp 1 là:
InhS1 =
1
11
t
C.S
Trong đó:
S1: tiết diện cáp = 120mm2
C1: hệ số cáp nhôm , C = 90 A2/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
ị InhS1 = 1
90.120.
1
1 =
t
CS
= 10,8 KA
InhS2 =
7,0
90.95.
2
2 =
t
CS
= 10,22 KA
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:
XΣ =
22,10.5,10.3
100
min
=
nh
cb
I
I
= 0,54
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
62
Ta có XΣ = XHT + Xk + Xc1
ị Xk = XΣ - XHT - Xc1 = 0,54 - 0,082 - 0,207 = 0,251
Vậy Xk% = Xk.
5,10.3
100
100.1.251,0
100. =
cb
dmk
I
I
= 2,76%
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 =
1.5,10.3
100
.
100
8
.
100
% =
dmKI
cbK
I
Ix = 0,44
+ Dòng ngắn mạch tại N5:
I”N5 =
5,10.3)44,0082,0(
100
+=+ KHT
cb
XX
I
= 10,54 KA
Thoả mãn điều kiện.
I”N5 Ê Icắtđm1 = 21 KA
I”N5 Ê InhS1 = 10,8 KA
+ Dòng ngắn mạch tại N6:
I”N6 =
5,10.3)207,044,0082,0(
100
1 ++
=++ cKHT
cb
XXX
I
= 7,54 KA
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
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
63
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.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
64
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.
Sđm ≥ ΣP1. 22
11
1 KS
cos.n
K Σ+ϕ
Hệ số
11
1
cos.n
K
ϕ lúc làm việc bình thường chiếm khoảng 0,9.
Hệ số đồng thời K2 cũng bằng 0,9.
Nên ta có Sđm ≥(ΣP1 + ΣS2).0,9
Trong đó:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
65
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:
SđmB ≥
5
1 Stdmax =
5
1 .36,1 = 7,22MVA
Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số như sau:
Loại Sđm MVA
Điện áp (KV Tổn thất KW UN% I0% 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:
SđmB ≥ (10 á 20)%.
5
max
tdS
SđmB ≥
5
1,36
.
100
15 = 1083 (kVA)
Tra bảng chọn loại máy biến áp TM- 1600 có thông số:
Sđm
(kVA)
Uđm
cao (kV)
Uđm
hạ (kV)
ΔP0
(kW)
ΔPN
(kW)
Un% I0%
1600 6 0,4 2,8 18 6,5 1,5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
66
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: KAIN 9,66
''
4 =
Vậy điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch tại N4 là:
XHT = ''
4N
cb
I
I
= ''
4.3 Ndm
cb
IU
S
=
9,66.5,10.3
100
= 0,082
- Điện kháng máy biến áp tự dùng.
XB = 4,110
100
.
100
14
.
100
%
m
==
d
cbN
S
SU
- Dòng điện ngắn mạch tại điểm N7
KA
XX
I
I
BHT
cb
N 18,6
)4,1082,0.(3,6.3
100''
7 =+=+=
- 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:
Loại máy cắt
Uđm
(kV)
Iđm
(A)
Icđm
(kA)
Iiđđ
(kA)
8DA10 7,2 3150 40 110
XHT XBE®t
N4 N7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
67
sơ đồ nối điện tự dùng toàn nhà máy
B1 B2 B3 B4
6,3KV
Dù phßng
F1 F2 F3 F4
0,4 KV
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
68
TàI LIỆU THAM KHẢO
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- a1.PDF