Ch¬ng 4 tÝnh to¸n dßng ®iÖn ng¾n m¹ch Môc ®Ých cña viÖc tÝnh to¸n ng¾n m¹ch lµ ®Ó chän c¸c khÝ cô ®iÖn vµ d©y dÉn cña nhµ m¸y cña ph¬ng ¸n ®• chän ë ch¬ng 2 & 3 ®¶m b¶o c¸c tiªu chuÈn æn ®Þnh ®éng, æn ®Þnh nhiÖt khi ng¾n m¹ch. Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ®Ó tÝnh to¸n chän khÝ cô ®iÖn vµ d©y dÉn lµ dßng ng¾n m¹ch3 pha.
Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi Chơng 4 tính toán dòng điện ngắn mạch Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy của phơng án đã chọn ở chơng 2 & 3 đảm bảo các tiêu chuẩn ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch để tính toán chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng ngắn mạch3 pha. 4.1.Chọn các đại lợng cơ bản S cb =100 MVA U cb = U tb - Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp 10,5 kV I cb1 = 11.3 100 U3 S 3cb cb = = 5,25 kA. - Dòng điện cơ bản cấp điện áp 110 kV I cb2 = 115.3 100 U3 S 2cb cb = = 0,5 kA - Dòng điện cơ bản cấp điện áp 220 kV I cb3 = 230.3 100 U3 S 3cb cb = = 0,25 kA 4.2.Chọn các điểm tính toán ngắn mạch. Điểm N 1 : Chọn khí cụ điện 220 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống. Điểm N 2 : Chọn khí cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện là hệ thống. Điểm N 3 : Chọn máy cắt điện mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu nguồn cung cấp là nhà máy và hệ thốg khi máy biến áp tự ngẫu B 1 nghỉ. Điểm N 4 : Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát. Nguồn cung cấp là máy phát điện F 1 . Điểm N 4 : Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống,trừ máy phát số 1. Điểm N 5 : Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn điện áp 10,5 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tạ ngẫu B 1 và máy phát F 1 nghỉ. Điểm N 6 : Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng I N6 = I N4 + I N4 28 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi Sơ đồ đặt điểm ngắn mạch để chọn khí cụ điện 4.3.Tính điện kháng thay thế cho các phần tử . Điện kháng của hệ thống là: X HT = X N 2200 100 S S . NHT cb = .0,65 = 0,03 X D = X 0 .L 2 cb cb U S . = 0,43.78. 2 230 100 = 0,063. Điện kháng máy phát X F = X d dmF cb S S = 0,135. 5,62 100 = 0,216. Điện kháng của kháng điện X K = .165,0 4.5,10.3 100 . 100 12 I.U.3 S . 100 %X dmKdm cbK == Điện kháng của máy biến áp hai dây cuốn X B = 167,0 63.100 100.5,10 S S . 100 %U dmB cbn == . Điện kháng của máy biến áp B 1 , B 2 29 ~ ~~ ~ x f3 x f1 f4 x h x c x d n3 n4 n6 x h x c 220 k v x d x h t ht n2 n1 x f4 x b 110 k v f3f1 x k n4' n5 x k f2 x f2 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi + Điện kháng cuộn cao X C = 200 1 (U NC_T + %U HNC - %U HNT ) dmB cb S S = 200 1 (11 + 5,0 32 - 5,0 20 ) 200 100 = 0,088 Điện kháng cuộn hạ X H = 200 1 ( %U HNC + %U HNT - U NC_T ) dmB cb S S = 200 1 ( 5,0 32 + 5,0 20 - 11) 200 100 = 0,233 Điện kháng cuộn trung X T = 200 1 (U NC_T + %U HNT - %U HNC ) dmB cb S S = 200 1 (11 + 5,0 20 - 5,0 32 ) 200 100 = -0,0325 <0 ,nên điện kháng cuộn trung bỏ qua. Sơ đồ thay thế của mạch : 30 x f3 x f1 f4 x h x 2 x 1 ht n1 f3 f1 (h2) x k x k f2 x f2 x 3 x h f1 x f1 x h x 4 x 3 x f3 x 5 f2 f3 x h f4 x 2 x 1 n1 ht f2 x 6 (h3) Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi 4.4.Tính toán dòng điện ngắn mạch. 4.4.1.Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N 1 . Từ sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ta biến đổi tơng đơng đợc sơ đồ sau: Trong sơ đồ (H 2 ) có các thông số sau: X 1 = X HT + 2 X D = 0,03 + 2 063,0 = 0,0615 X 2 = 2 X C = 044,0 2 088,0 = X 3 = x B + X F4 = 0,167 + 0,216 = 0,383 Từ sơ đồ(H 2 ) biến đổi Y (Xk,XK,XF2) (X44,X5,X6) ta đợc sơ đồ (H 3 ) có các thông số: X 4 = X k + X k + F KK X X.X = 0,165 + 0,165 + 216,0 165,0.165,0 = 0,456 31 x14 n1 f1,2,3,4 x1 ht f1,2 f4 x 3 x8 f2,3 x1 x2 n1 ht (h4) x 9 x 11 x 10 x 7 (h5) x 3 f1,2,3 x 12 f4 x2 x1 n1 ht (h6) Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi X 5 = X 6 = X k + X F + K FK X X.X = 0,165 + 0,216 + 165,0 216,0.165,0 = 0,597 Từ sơ đồ (H 3 ) ở trên ta biến đổi thành sơ đồ sau: ở trong sơ đồ(H 4 ) có các thông số sau: X 7 = X 8 = 1586,0 597,0216,0 597,0.216,0 XX X.X 5F 5F = + = + Biến đổi (XH,XH,X4) Y (X9,X10,X11) ta đợc: 32 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi X 10 = X 11 = 4HBHB HB4 XXX X.X ++ = 456,0233,0233,0 233,0.456,0 ++ = 0,115 X 9 = 059,0 456,0233,0233,0 233,0.233,0 XXX X.X 4HBHB HBHF = ++ = ++ Biến đổi tơng đơng sang sơ đồ (H 5 ) ta có: X 12 = [(X 7 +X 10 )// (X 8 +X 11 )] + X 9 = 1958,0059,0 2 )115,01586,0( =+ + Biến đổi tơng đơng sang sơ đồ (H 6 ) ta đợc: X 14 = (X 3 // X 12 ) + X 2 = 174,0044,0 1958,0383,0 1958,0.383,0 =+ + Qui đổi điện kháng về điện kháng tính toán ta có: X tt1 = X 1 . cb dmHT S S = 0,0615. 100 2200 = 1,353 X tt14 = X 14 . cb Fdm S S = 0,174. 100 250 = 0,435 Tra đờng cong tính toán ta đợc của nhà máy nhiệt điện tơng ứng với: X tt1 = 1,353 ta đợc: I HT = 0,82; I'' HT = 0,74 X tt14 = 0,435 ta đợc: I NM = 1,95; I'' NM = 2,3 từ đó ta có: I'' HT = I''. cb dmHT U.3 S = 0,74. 230.3 2200 = 4,087 I HT = I . cb dmHT U.3 S = 0,82. 230.3 2200 = 4,528 Thành phần dòng ngắn mạch do phía nhà máy truyền đến điểm ngắn mạch là: I NM = kA224,1 230.3 250 .95,1 = 33 x f3 x f1 x h x 2 x 1 ht n2 f3 f1 (h2.1) x k x k f2 x f2 x h f1 x f1 x h x 7 x f3 x 5 f2 f3 x h f2 x 6 (h2.2) f4 x 3 x 3 f4 n2 x 4 ht Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi I'' NM = kA443,1 230.3 250 .3,2 = Vậy với dòng điện ngắn mạch tại N 1 : I N1 = I HT + I NM = 4,528 + 1,224 = 5,752 kA I'' N1 = I'' HT + I'' NM = 4,087 + 1,443 = 5,53 kA Trị số dòng điện xung kích tại điểm N 1 là: i XK = 2 .K XK .I'' N1 = 2 .1,8.5,53 = 14,08 kA 4.4.2.Tính dòng điện ngắn mạch tại N 2 : Từ sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ta biến đổi tơng đơng đợc sơ đồ sau: Trong sơ đồ (H 2.1 ) có các thông số sau: X 1 = X HT + 2 X D = 0,03 + 2 063,0 = 0,0615 34 x14 n2 f1,2,3,4 x4 ht f1,2 x 9 f2,3 (h2.3) x10 x12 x11 x8 (h2.4) x3 f1,2,3 x13 f4 X4 ht (h2.5) x 3 f4 n2 ht x 4 n2 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi X 2 = 2 X C = 044,0 2 088,0 = X 3 = x B + X F4 = 0,167 + 0,216 = 0,383 Từ sơ đồ(H 2.1 ) biến đổi Y (Xk,XK,XF2) (X5,X6,X7) ta đợc sơ đồ (H 2.2 ) có các thông số: X 7 = X k + X k + F KK X X.X = 0,165 + 0,165 + 216,0 165,0.165,0 = 0,456 X 5 = X 6 = X k + X F + K FK X X.X = 0,165 + 0,216 + 165,0 216,0.165,0 = 0,597 X 4 = X 1 + X 2 = 0,0615 + 0,044 = 0,1055 Từ sơ đồ (H 2.2 ) ở trên ta biến đổi thành sơ đồ sau: 35 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi ở trong sơ đồ (H 2.3 ) có các thông số sau: X 8 = X 9 = 1586,0 597,0216,0 597,0.216,0 XX X.X 5F 5F = + = + Biến đổi (XH,XH,X7) Y (X10,X11,X12) ta đợc: X 11 = X 12 = 7HBHB HB7 XXX X.X ++ = 456,0233,0233,0 233,0.456,0 ++ = 0,115 X 10 = 059,0 456,0233,0233,0 233,0.233,0 XXX X.X 7HBHB HBHF = ++ = ++ Biến đổi tơng đơng sang sơ đồ (H 2.4 ) ta có: X 13 = [(X 8 +X 11 )// (X 9 +X 12 )] + X 10 = 1958,0059,0 2 )115,01586,0( =+ + Biến đổi tơng đơng sang sơ đồ (H 2.5 ) ta đợc: X 14 = (X 3 // X 13 ) = 13,0 1958,0383,0 1958,0.383,0 = + Qui đổi điện kháng về điện kháng tính toán ta có: X tt4 = X 4 . cb dmHT S S = 0,1055. 100 2200 = 2,321 X tt114 = X 14 . cb Fdm S S = 0,13. 100 250 = 0,325 Tra đờng cong tính toán ta đợc của nhà máy nhiệt điện tơng ứng với: X tt4 = 2,321 ta đợc: I HT = 0,45; I'' HT = 0,43 X tt14 = 0,325 ta đợc: I NM = 2,2; I'' NM = 3,0 từ đó ta có: I'' HT = I''. cb dmHT U.3 S = 0,43. 230.3 2200 = 2,375 36 x f3 x f1 x 2 x 1 ht n3 f3 f1 (h3.1) x k x k f2 x f2 x h f4 x 3 (h3.2) x f3 x f2 x f1 f1 f2 f3 x k n3 x k x h x 4 ht f4 x3 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi I HT = I . cb dmHT U.3 S = 0,45. 230.3 2200 = 2,485 Thành phần dòng ngắn mạch do phía nhà máy truyền đến điểm ngắn mạch là: I NM = kA381,1 230.3 250 .2,2 = I'' NM = kA883,1 230.3 250 .0,3 = Vậy với dòng điện ngắn mạch tại N 2 : I N2 = I HT + I NM = 2,485 + 1,381 = 3,866 kA I'' N2 = I'' HT + I'' NM = 2,375 + 1,883 = 4,258 kA Trị số dòng điện xung kích tại điểm N 2 là: i XK = 2 .K XK .I'' N2 = 2 .1,8.4,258 = 10,84 kA 4.4.3.Tính dòng điện ngắn mạch tại N 3 : Từ sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ta biến đổi tơng đơng đợc sơ đồ sau: 37 [...]... cong tính toán ta đợc của nhà máy nhiệt điện tơng ứng với: 43 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi Xtt17 = 0,625 ta đợc: INM = I''NM = 1,63 Thành phần dòng ngắn mạch do phía nhà máy truyền đến điểm ngắn mạch là: INM = I''NM = 1,63 250 = 22,4 kA 3.10,5 Vậy với dòng điện ngắn mạch tại N4 là: IN4 = I''N4 = IHT + INM = 13,62 + 22,4 = 36,03 kA Trị số dòng điện xung kích tại điểm... = X 12 X F 0,329.0,216 = = 0,131 X 12 + X F 0,329 + 0,216 39 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi Qui đổi điện kháng về điện kháng tính toán ta có: Xtt11 = X11 S dmHT 2200 = 2,465 = 54,23 > 3 S cb 100 Xtt113= X13 S dmF 250 = 0,131 = 0,328 S cb 100 Tra đờng cong tính toán ta đợc của nhà máy nhiệt điện tơng ứng với: Xtt13 = 0,328 ta đợc: INM = 2,2; I''NM = 3,0 1 S dmHT 1... đợc sơ đồ sau: xF1 f1 40 n'4 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi Ta có: XF = 0,135 tra đờng cong tính toán ngắn mạch của máy phát nhiệt điện ứng với X F = 0,135 ta nhận đợc: I = 2,7 ; I'' = 7,5 dòng ngắn mạch từ máy phát truyền đến điểm ngắn mạch là: IN'4 = 2,7 62,5 = 9,28kA 3.10,5 I''N'4 = 7,5 62,5 = 25,77 kA 3.10,5 Trị số dòng điện xung kích tại điểm N'4 là: iXK = 2 KXK.I''N'4... = X14 + X10 + X 14 X 10 = 0,431 X 12 42 x5 x7 f2 f2,3 (h4.3) Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi X17 = X 16 X 5 = 0,25 X 16 + X 5 ht ht x12 x12 x13 f4 x10 f2,3,4 x10 x11 n4 ht x14 n4 f2,3 x15 n4 x16 f2,3,4 x5 x5 f2 x5 f2 f2 (h4.4) (h4.6) (h4.5) x15 n4 x17 f2,3,4 ht (h4.7) Qui đổi điện kháng về điện kháng tính toán ta có: Xtt15 = X15 S dmHT 2200 = 0,404 = 8,88 > 3 S cb... X5 = X2 + XH + X 2 X H = 1,211 X4 X6 = X 5 X F = 0,183 X5 + XF 45 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi X7 = X 4 + X K + X 4 X K = 1,066 X6 X8 = X 6 + X K + X 6 X K = 0,412 X4 X9 = X 8 X F = 0,142 X8 + X F X10 = X7 + XK + X 7 X K = 2,47 X9 X11 = X9 + XK + X 9 X K = 0,329 X7 Qui đổi điện kháng về điện kháng tính toán ta có: Xtt10 = X10 S dmHT 2200 = 2,47 = 54,34 > 3 S cb 100... tại điểm N4 là: iXK = 2 KXK.I''N4 = 2 1,8.36,03 = 91,71 kA 4.4.6.Tính dòng điện ngắn mạch tại N5: Từ sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ta biến đổi tơng đơng đợc sơ đồ sau: ht x1 ht xC x3 x2 n5 xk xk xf2 f2 xh f4 n5 xH xk xk xf2 xf3 f2 f3 (h5.2) (h5.1) 44 x2 xf3 f3 f4 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi ht n5 xk x4 xk ht n5 x5 xk x4 xk x6 f4 xf2 f3,4 xf3 f2 xf2 f3 f2 (h5.3)... dòng điện ngắn mạch tại N5 là: IN5 = I''N5 = IHT + INM = 2,226 + 17,012 = 19,238 kA Trị số dòng điện xung kích tại điểm N5 là: 46 Đồ án môn học iXK = Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi 2 KXK.I''N5 = 2 1,8.19,238 = 48,972 kA 4.4.7.Tính dòng điện ngắn mạch tại N6: Ta có thể tính đợc ngay điểm ngắn mạch N6 theo công thức sau: I''N6 = I''N4 + I''N'4 = 36,03 + 25,77 = 61,8 kA IN6 = IN4 + IN'4... (h3.4) (h3.3) ht ht n3 n3 x8 xk x8 xk x9 x10 f2,3,4 f3,4 xf2 xf1 xf1 f2 f1 x7 f1 (h3.6) (h3.5) ht n3 x11 x12 x11 f2,3,4 n3 x13 f1,2,3,4 ht xf1 f1 (h3.8) (h3.7) 38 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi Từ sơ đồ(H3.2) biến đổi Y và bỏ qua nhánh cân bằng ta đợc sơ đồ (H3.3) có các thông số: X5 = X4 + XH + X 4 X H 0,1495.0,233 = 0,1495 + 0,233 + = 0,473 X3 0,383 X6 = X3 + XH... toán ta đợc của nhà máy nhiệt điện tơng ứng với: Xtt13 = 0,328 ta đợc: INM = I''NM = 1,65 1 S dmHT 1 2200 từ đó ta có: I''HT = IHT = X = = 2,226 kA 3.U cb 54,34 3.10,5 tt 10 Thành phần dòng ngắn mạch do phía nhà máy truyền đến điểm ngắn mạch là: INM = I''NM = 1,65 187,5 = 17,012 kA 3.10,5 Vậy với dòng điện ngắn mạch tại N5 là: IN5 = I''N5 = IHT + INM = 2,226 + 17,012 = 19,238 kA Trị số dòng điện xung...Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi Trong sơ đồ (H3.1) có các thông số sau: X1 = XHT + 0,063 XD = 0,03 + = 0,0615 2 2 X2 = 0,088 X3 = xB + XF4 = 0,167 + 0,216 = 0,383 X4 = X1 + X2 = 0,0615 + 0,088 = 0,1495 ht . môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi Chơng 4 tính toán dòng điện ngắn mạch Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy của phơng. toán ta đợc của nhà máy nhiệt điện tơng ứng với: 43 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi X tt17 = 0,625 ta đợc: I NM = I'' NM = 1,63 Thành phần dòng. đợc sơ đồ sau: 40 Đồ án môn học Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi Ta có: X F = 0,135 tra đờng cong tính toán ngắn mạch của máy phát nhiệt điện ứng với X F = 0,135 ta nhận