Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 500 mw cung cấp điện cho phụ tải địa phương bằng điện áp 22 kv phụ tải ở xa bằng điện áp 110 kv và phát vào hệ thống 220 kv

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Đồ thị phụ tải nhà máy

Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 5 tổ máy phát điện kiÓu TB - 100 -2 , PG®m = 100 MW ;

Cosđm = 0,85 ; UGđm = 10,5 kV do đó:

Tổng công suất đặt của nhà máy là :

PNM®m = 5PG®m = 500 MW hay SNM®m = 588,235 MVA

Từ đồ thị phụ tải hàng ngày của nhà máy phát điện và dùng công thức :

(1.2) tính đợc phụ tải của nhà máy theo thời gian, kết quả cho trong bảng 1.1và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1.1

Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy

Phụ tải tự dùng nhà máy nhiệt điện xác định nh sau.

S (1.3) Trong đó  là hệ số phần trăm điện tự dùng  = 8% Từ đó tính đuợc biến thiên phụ tải tự dùng của nhà máy nh bảng 1.2 và đồ thị tơng ứng nh h×nh 1.2

Đồ thị phụ tải địa phơng (22 kV)

Phụ tải địa phơng có P22Max = 32 MW gồm 4 hộ đợc cung cấp bằng đờng dây cáp kép và có Costb = 0,92 Đồ thị phụ tải địa phơng đợc xác định theo công thức sau :

C (1.6) Kết quả tính toán theo công thức trên cho từng thời điểm t nh trong bảng 1.3 và đồ thị phụ tải địa phơng 22 kV vẽ trên hình 1.3

Đồ thị phụ tải điện áp trung (110 kV)

Phụ tải bên trung có P110 Max = 250 MW gồm 5 đờng dây đơn và có costb = 0,80 Đồ thị phụ tải trung áp xác định theo công thức sau :

C (1.8) Kết quả tính toán đợc theo từng thời điểm t cho trong bảng 1.4 và đồ thị phụ tải điện áp trung 110 kV vẽ trên hình 1.4

Phụ tải điện áp cao (220 kV)

Bỏ qua tổn thất công suất ta có phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy :

Từ đó rút ra đợc phụ tải điện áp cao là :

Từ đó lập bảng tính toán phụ tải cao áp nh bảng 1.5 và đồ thị phụ tải cao áp cho trên hình 1.5

Theo nhiệm vụ thiết kế :

Công suất định mức của nhà máy là SNMđm = 588,235 MVA ;

Công suất định mức của hệ thống là SHTđm = 7000 MVA ;

Công suất định dự trữ quay của hệ thống là SdtHT = 300 MVA ;

Công suất định mức của nhà máy so với hệ thống là :

(1.10) Phụ tải của nhà máy phân phối không đều trên ba cấp điện áp và giá trị công suất cực đại xuất hiện không đồng thời đối với các phụ tải vào khoảng thêi gian nh sau

Công suất cực đại nhà máy phát vào hệ thống S220Max = 203,8728 MVA chiếm 33,97% công suất dự trữ quay của hệ thống Do đó nhà máy có vai trò quan trọng trong hệ thống.

Công suất cực đại của phụ tải trung chiếm 53,1% tổng công suất của nhà máy Do đó việc đảm bảo cung cấp cho phụ tải trung rất quan trọng.

Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải ở các cấp điện áp đều là nhng phụ tải tiêu thụ quan trọng, từ các kết quả tính toán trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy trên hình 1.6

đề xuất các phơng án nối Điện chính

Phơng án 1

Do phụ tải cực tiểu trung áp gần bằng công suất định mức của hai máy phát điện nên nối hai bộ máy phát điện - máy biến áp hai dây quấn lên thanh góp trung áp (bộ G3-T3 và G4-T4) Phụ tải cực tiểu cao áp cũng lớn hơn công suất định mức của một máy phát điện nên nối một bộ máy phát điện - máy biến áp lên thanh góp cao áp (bộ G5 - T5) Để cung cấp điện thêm cho phụ tải cao áp và trung áp cũng nh để liên lạc giữa ba cấp phụ tải dùng hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu (bộ G1-T1 và G2-T2) Hai máy biến áp cung cấp điện cho phụ tải địa phơng (T6,T7) đợc nối với cực của hai máy phát điện G1, G2. Ưu điểm của phơng án là các bộ máy phát điện - máy biến áp hai dây quấn luôn mang tải định mức, nguồn và tải bố trí cân đối Tuy nhiên trong phơng án này phải dùng đến ba loại máy biến áp

Phơng án 2

Để khắc phục nhợc điểm của phơng án 1 Ta đa bộ G5-T5 từ thanh góp 220 kV sang thanh góp 110 kV Phần còn lại của phơng án giống nh phơng án 1. Ưu điểm của phơng án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp và vốn đầu t cho máy biến áp giảm xuống Ngoài ra khi phụ tải trung áp cực đại (S110Max 312,5 MVA) trên thanh góp trung áp không có công suất thừa các bộ máy phát điện-máy biến áp nối với thanh góp trung áp làm việc ở chế độ định mức Nhng khi phụ tải trung áp cực tiểu (S110Min = 218,5 MVA) nếu hệ thống đòi hỏi 3 bộ máy phát điện - máy biến áp hai dây quấn ở phía trung áp phát công suất định mức thì hệ thống nhận đợc công suất thừa trên thanh góp trung phải qua một lần biến áp nữa (qua hai máy biến áp tự ngẫu T1,T2). Truyền tải nh vậy tổn thất trong cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu tăng lên nhng tổn thất trong cuộn dây chung lại giảm xuống.

Tính toán chọn máy biến áp

Phơng án 2

Hai máy biến áp tự ngẫu đợc chọn tơng tự nh MBAT1,T2 của phơng án 1 Máy biến áp T3,T4,T5 đợc chọn nh MBA T3, T4 của phơng án 1.

Do đó ta có bảng tham số MBA cho trên bảng 3.3

Cấp Loại S đm Tổn thất (kW) U N % Giá

MBA (MVA) Điện áp cuén d©y (kV) P 0 P N (USD)

3.2.2 Phân phối công suất cho các máy biến áp. Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta choT3, T4, T5 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm Do đó công suất tải của mỗi máy biến áp là.

ST3= ST4= ST5 = SG®m - 5 tdMax

S Đồ thị phụ tải các phía của MBA tự ngẫu T1, T2 đợc vận hành theo thêi gian t nh sau :

Từ đó ta có bảng phân bổ công suất cho các MBA nh bảng 3.2 :

3.2.3 Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp khi sự cố.

Sự cố nguy hiểm nhất là lúc phụ tải trung áp lớn nhất :

S110 = S110Max = 312,5 MVA Tơng ứng với thời điểm đó ta có :

S22Max = 37,783 MVA Đối với bộ máy phát điện - MBA hai cuộn dây không cần kiểm tra quá tải vì công suất định mức của chúng đợc chọn theo công suất định mức của máy phát Việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối với máy biến áp tự ngẫu T1,T2. a Giả thiết sự cố MBA T3(Hoặc T4,T5)

Khi đó máy biến áp T1,T2 phải cung cấp công suất cho phụ tải trung áp lớn nhất là 312,5 MVA Nh vậy lợng công suất tải lên trung áp qua mỗi MBA là

Tại thời điểm đó máy phát G1,G2 phát với công suất định mức nên cuộn hạ mỗi máy T1,T2 có công suất qua là

= 117,65 - 0,5.34,783 - 9,41176 = 90,8467 MVA Công suất tải qua phía cao của mỗi máy là :

SC -T1,T2 SC = SH -T1,T2 SC - ST -T1,T2 SC = 90,8467 - 48,01 = 42,8367 MVA

Khi đó tất cả các máy biến áp không bị quá tải, lợng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lợng :

SthiÕu = S220 - SC -T1 SC - SC - T2 SC

Ta nhận thấy rằng lợng công suất thiếu hụt này nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống (SdtHT = 600 MVA ). b Giả thiết sự cố MBA T1(hoặc T 2).

Khi sự cố T1 thì G1 ngừng, trong trờng hợp này ta kiểm tra quá tải đối với MBA tù ngÉu T2.

Nh vậy lợng công suất tải lên trung áp qua MBA T2 là :

Nh vậy khi sự cố T1, phụ tải cao áp còn đợc cung cấp từ phía trung áp là : 12,22 MVA.

Tại thời điểm đó máy phát G2 phát với công suất định mức nên cuộn hạ máy T2 có công suất qua là:

SH - T2 SC = SG®m - S 22Max - tdMax

S 5 = 117,65 - 34,783 - 9,4117 = 73,4553 MVA Công suất tải qua phía cao của T2 là :

SC -T2 SC = SH - T2 SC - ST -T2 SC = 73,4553 + 12,22 = 85,6753 MVA

Khi đó lợng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lợng :

Ta nhận thấy rằng lợng công suất thiếu hụt này nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống (SdtHT = 600 MVA ).

Qua trên thấy rằng khi sự cố T1 thì T2 làm việc theo chế độ từ tải từ hạ áp và trung áp sang cao áp, khi đó cuộn nối tiếp làm việc nặng nề nhất và có công suất xác định bởi công thức

Snt = (SH +ST) Trong đó : SH = SH -T2 = 73,4553 MVA

Do Snt = 42,8376 < Sntđm = 0,5.250 = 125 MVA nên T2 không bị quá tải.

Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp

Tính tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu đợc trong việc đánh giá một phơng án về kinh tế và kỹ thuật Trong nhà máy điện, tổn thất điện năng chủ yếu là do các máy biến áp

Sau đây ta tiến hành tính toán thổn thất điện năng hàng năm với từng phơng án đã nêu ở trên

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. Các công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp a MBA ba pha hai cuén d©y trong mét n¨m :

  ti (3.2) b MBA tù ngÉu trong mét n¨m :

SCi, STi SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngÉu trong thêi gian ti.

Si : công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti.

PNC = 0,5 ( ΔPP NC −T + ΔPP α NC− 2 H −ΔPP NT−H α 2 ) (3.4)

PNT = 0,5 ( ΔPP NC −T + ΔPP α NT 2 −H −ΔPP NC− H α 2 ) (3.5)

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.

1 Máy biến áp ba pha hai cuộn dây :

Máy biến áp T3 và T4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó: ST = 108,24 MVA trong cả năm.

Theo công thức (3.2) ta có: A = P0.T + PN

Máy biến áp T5 cũng làm việc với công suất truyên tải qua nó trong cả năm là ST = 108,24 MVA do đó

2 Máy biến áp tự ngẫu :

Từ đó ta có: AT1 = AT2 = P0T +

365 NC Ci NT Ti NH Hi dm

3.Tổng tổn thất điện năng của phơng án 1 :

A = AT1 + AT2 + AT3 + AT4 + AT5 2.1472,0176.10 3 + 2.3503,36.10 3 + 3503,3923.10 3 = 13454,1475.10 3 kWh

1 Máy biến áp ba pha hai cuộn dây :

Máy biến áp T3 và T4, T5 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó: ST = 108,24 MVA trong cả năm.

Theo công thức (3.2) ta có : A = P0.T + PN

2 Máy biến áp tự ngẫu :

Từ đó ta có: AT1= AT2= P0T + 2  2 2 2 

365 NC Ci NT Ti NH Hi dm

3.Tổng tổn thất điện năng của phơng án 2 :

A = AT1 + AT2 + AT3 + AT4 + AT5 2.1782,973.10 3 + 3.3503,36.10 3 = 14076,026.10 3 kWh

tính toán dòng điện ngắn mạch

tính toán ngắn mạch cho phơng án 1

4.1.1 Tính các điện kháng của các phần tử trong sơ đồ thay thế

Ta có sơ đồ thay thế đợc thể hiện trên hình 4.2

H×nh 4.2 Để đơn giản khi tính ngắn mạch để chọn thiết bị ta bỏ qua dung kháng của đờng dây (trong tính toán chính xác mới kể đến dung kháng) và cũng bỏ qua điện trở của đờng dây mà ở đây chỉ kể đến điện kháng Điện kháng của đờng dây đợc tính nh sau:

Lấy điện kháng của đờng dây x0 = 0,4 Ω/km và ta có l = 100 km ; Ucb 230 kV

230 = 0,378 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai dây quấn 220 kV: Đã có UN % = 11; ST5đm = 125 MVA

G5 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai dây quấn 110 kV: Đã có UN % = 10,5; ST3đm = 125 MVA

U %.S 100.S 10,5.1000 100.125 = 0,84 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu : Đã có ST1đm = 250 MVA; UN-C-T% = 11% ; UN-C-H% = 32%

UN-T-H% = 20% Điện kháng của cuộn cao áp tơng đơng :

X5 = X9 = XC 11,5.1000 100.250 = 0,46 Tính tơng tự đối với các cuộn dây trung, hạ tơng đơng ta có. Điện kháng của cuộn dây trung:

X6 = X10= XT 1 2.100 ( UN-C-T% + UN-T-H% - UN-C-H% ) cb T1®m

Do XT = - 0,02 nên trong sơ đồ tay thế ta coi XT = 0 Điện kháng của cuộn dây hạ :

X7 = X11= XH 1 2.100 ( UN-C-H% + UN-T-H% - UN-C-T% ) cb T1®m

S = 0,82 Điện kháng của máy phát :

Máy phát có Xd ” = 0,183; SGđm = 117,65 MVA; Uđm = 10,5 kV

Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N1 đợc thể hiện trên hình 4.3

Từ sơ đồ thay thế ta dùng biến đổi song song và nối tiếp

= 1,1975 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản nh hình 4.4:

H×nh 4.4 Ghép song song (X20//X21) rồi nối tiếp với X19 ta đợc X22 (Hình 4.5)

X +X + X19 1,1875 x 1,1975 1,1875 + 1,1975 + 0,23 = 0,5962 Lại ghép song song X18 với X22 ta đợc X23 (Hình 4.6)

H×nh 4.6 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 là

1000 = 3,9459 Vì XttHT > 3 nên dòng điện tính toán ở tất cả các thời điểm đều bằng nhau và đợc xác định theo công thức tính :

Do đó ta có dòng điện ngắn mạch quá độ và ổn định:

   Đổi ra đơn vị có tên :

(kA) Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N1 :

1000 = 0,2817 Tra đờng cong tính toán ta đợc : ở thời điểm t = 0 sec :

= 2,3 Đổi sang hệ đơn vị có tên :

(kA) Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N1 ở thời điểm t = 0 sec và t = ∞ là :

= 3,3962 + 4,4526 = 7,8488 kA Tính dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N1 : ixk = 2 kxk.

H×nh 4.7 Với N2 ta dùng kết quả tính N1 từ hình 4.4 do đó ta có :

X21 = 1,1975 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản:

Ta tiếp tục biến đổi sơ đồ bằng cách ghép song song X21 với X20 thành X22 Sau đó biến đổi sao (X17X18X19) về tam giác thiếu (X23X24) Sơ đồ thay thế t- ơng đơng đợc thể hiện trên hình 4.9

H×nh 4.9 Biến đổi tiếp sơ đồ ta có :

X +X 0,5962.3,6587 0,59623,6587 = 0,5126 Sơ đồ tối giản thể hiện trên hình 4.10

H×nh 4.10 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N2là

Do đó ta có dòng điện ngắn mạch quá độ :

= 2,25 Đổi sang hệ đơn vị có tên :

3 Điểm ngắn mạch N 3 : Điểm ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là hệ thống và các máy phát G1,

Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N3 đợc thể hiện trên hình 4.11:

H×nh 4.11 Cũng tơng tự nh các điểm ngắn mạch khác ta vẫn đặt tên các điện kháng nh điểm ngắn mạch N1 Do đó ta có :

Từ sơ đồ hình 4.12, ghép G1, G3, G4, G5 và biến đổi tam giác (X18, X19, X20)

H×nh 4.13 áp dụng phơng pháp biến đổi sao - tam giác thiếu biến đổi sơ đồ sao (X17 + X21), (X22 + X11), X23 thành sơ đồ tam giác thiếu 24, 25 :

Do đó ta có dòng điện ngắn mạch quá độ :

= 1,15 đổi sang hệ đơn vị có tên :

Nguồn cung cấp chỉ có máy phát G2 Sơ đồ thay thế nh hình 4.15

= 2,6 đổi sang hệ đơn vị có tên ta đợc :

(kA) Tính dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N’3 : ixk = 2 kxk.

Dòng ngắn mạch tại N4 sẽ là tổng ngắn mạch tại N3 và N’3 do đó

I  = I  + I  = 78,3706 + 16,8195 = 95,1901 kA Tính dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N4 : ixkN4 = ixkN3 + ixkN’3 = 199,4990 + 100,8180 = 300,317 kA

Kết quả tính toán dòng ngắn mạch của phơng án 1 đợc ghi trong bảng 4.1

Cấp U (kV) Điểm ngắn mạch

tính toán ngắn mạch cho phơng án 2

Các điểm ngắn mạch tính toán cũng đợc chọn tơng tự nh phơng án 1.

4.2.1 Tính các điện kháng của các phần tử trong sơ đồ thay thế

Tơng tự nh phơng án 1 ta có sơ đồ thay thế của phơng án 2 đợc thể hiện trên h×nh 4.16

H×nh 4.16 Các thông số ban đầu lấy số liệu nh phơng án 1 do đó ta có : Điện kháng của đờng dây là:

X2 = 0,378 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai dây quấn 110 kVlà

X3 = X13 = X15 = XT3 = XT4 = 0,84 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu là : Điện kháng của cuộn dây cao :

Tính tơng tự đối với các cuộn dây trung và hạ áp ta có. Điện kháng của cuộn dây trung:

X6 = X10= XT = 0 Điện kháng của cuộn dây hạ :

X7 = X11= XH = 0,82 Điện kháng của máy phát là

Từ sơ đồ thay thế ta dùng biến đổi song song và nối tiếp

= 1,1875 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản:

H×nh 4.18 Ghép song song (X18//X20) rồi nối tiếp với X19 ta đợc X21 (Hình 4.18)

Do đó ta có dòng điện ngắn mạch quá độ và ổn định :

H×nh 4.20 Tơng tự nh điểm ngắn mạch N1 ta có :

X20 = 1,1875 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản:

Ta tiếp tục biến đổi sơ đồ bằng cách ghép song song X18 với X20 thành X21 và nối tiếp X17 với X19 thành X22 Sơ đồ thay thế tơng đơng đợc thể hiện trên h×nh 4.21

Do đó ta có dòng điện ngắn mạch quá độ và ổn định :

X 5,5559 Đổi ra đơn vị có tên :

3.U 3.121 (kA) Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N2 :

Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N2 ở thời điểm t = 0 sec và t = ∞ là :

3 Điểm ngắn mạch N 3 : Điểm ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là hệ thống và các máy phát G1,

Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N3 đợc thể hiện trên hình 4.22:

Cũng tơng tự nh các điểm ngắn mạch khác ta vẫn đặt tên các điện kháng nh điểm ngắn mạch N1 Do đó ta có :

Từ sơ đồ hình 4.23 biến đổi sơ đồ hình sao (X17 + X19), X18, X11 thành sơ đồ hình tam giác thiếu X20, X21

Vì XttHT > 3 nên dòng điện tính toán ở tất cả các thời điểm đều bằng nhau và đợc xác định theo công thức tính :

Do đó ta có dòng điện ngắn mạch quá độ ổn định :

X 17,9889 Đổi ra đơn vị có tên :

3.U 3.10,5 (kA) Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N3 :

Vậy dòng ngắn mạch tại điểm N3 ở thời điểm t = 0 sec và t = ∞ là :

Nguồn cung cấp cho N’3 giống nh điểm N’3 của phơng án 1 nên ta có kết quả :

Dòng ngắn mạch tại N4 sẽ là tổng ngắn mạch tại N3 và N’3 do đó

I  = I  + I  = 51,9344 + 16,8195 = 68,7539 kA Tính dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N4 : ixkN4 = ixkN3 + ixkN’3 = 132,2034 + 100,8180 = 233,0214 kA

Kết quả tính toán dòng ngắn mạch của phơng án 2 đợc ghi trong bảng 4.2

Cấp U (kV) Điểm ngắn mạch

Bảng kết quả tính toán dòng ngắn mạch của hai phơng án

Chọn phơng án tối u

Sơ đồ thiết bị phân phối của hai phơng án

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nối với hệ thống bằng hai đờng dây, để đảm bảo độ cung cấp điện cao thì thiết bị phân phối cấp điện áp 220 kV ta dùng hệ thống hai thanh góp Với cấp điện áp 110 kV nhà máy phải đảm bảo cung cấp cho phụ tải trung áp qua 5 đờng dây Để nâng cao độ tin cậy ta dùng hệ thống hai thanh góp có thanh góp đuờng vòng (hình 5.1 và 5.2 )

Xác định dòng điện làm việc cỡng bức của các mạch

Phơng án

Mạch đờng dây : phụ tải cực đại phía cao áp là S220max = 203,8728 MVA Vậy dòng điện làm việc cỡng bức của mạch đờng dây là :

Mạch máy biến áp ba pha hai dây quấn (T5) Dòng điện cỡng bức đợc xác định theo dòng điện cỡng bức của máy phát điện :

Nh vậy dòng điện cỡng bức lớn nhất ở cấp 220 kV xác định bởi dòng điện làm viêc cỡng bức của đờng dây là 0,5350 kA. b Cấp điện áp 110 kV.

Mạch đờng dây : Công suất lớn nhất của một đờng dây cung cấp cho phụ tải là 50 MW Do đó khi làm việc bình thờng :

Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây (T3,T4)

Do đó dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất cấp điện áp 110 kV là :

Ilvcb= 0,6483 kA c Cấp điện áp 10,5 kV.

Dòng điện cỡng bức chính là dòng điện cỡng bức của máy phát điện :

Phơng án

Tơng tự nh phơng án 1 ta có :

Nh vậy dòng điện cỡng bức lớn nhất ở cấp 220 kV xác định bởi dòng điện làm viêc cỡng bức của đờng dây là 0,5350 kA. b Cấp điện áp 110 kV.

Mạch đờng dây : tơng tự nh phơng án 1

Ilvcb= 0,2624 kA Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây (T3,T4,T5)

Do đó dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất cấp điện áp 110 kV là :

Ilvcb= 0,6483 kA c Cấp điện áp 10,5 kV.

Giống nh phơng án 1 ta có : I lvcb = 6,7925 kA

5.3 Chọn máy cắt cho các mạch :

Các máy cắt đợc chọn theo điều kiện :

- Điện áp định mức phải phù hợp với điện áp của lới.

- Dòng điện định mức (Iđm) : IMCđm ≥ Iđm

- Điều kiện cắt : ICđm ≥ α.I” (trong đó α = 1  1,05)

- Điều kiện ổn định động : iđđMCđm ≥ ixk

- Điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch : I 2 nh.tnh ≥ BN

Máy cắt đợc chọn cần phải thoả mãn các ổn định động và ổn định nhiệt Tuy nhiên các máy cắt nói chung khả năng ổn định nhiệt khá lớn, đối với những loại máy cắt có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A ta không cần xét đến điều kiện ổn định nhiệt của máy cắt.

Dựa vào cấp điện áp và dòng điện làm việc cỡng bức của các mạch đã đợc xác định ở trên, kết hợp với các giá trị dòng điện ngắn mạch đã tính ở chơng 4, ta chọn máy cắt của các mạch cho các phơng án nh ở bảng 5.1

Loại máy cắt Đại lợng định mức

5.4 So sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phơng án

Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu t của một phơng 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 t 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 tơng ứng chủ yếu do máy cắt quyết định.

Một phơng án gọi là kinh tế nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất.

Ci: hàm chi phí tính toán của phơng án i (USD)

Pi: phí tổn vận hành hàng năm của phơng án i (USD/năm)

Vi: vốn đầu t của phơng án i (USD)

Yi: thiệt hại do mất điện gây ra của phơng án i (USD/năm) ađm: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế ađm = 0,15 (1/năm) ở đây các phơng án giống nhau về máy phát điện Do đó, vốn đầu t đ- ợc tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phèi.

- Vốn đầu t máy biến áp: VT = KTi.VT

KTi: 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.

VT: tiền mua máy biến áp.

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:

100 : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm. a%: định mức khấu hao (%)

Pi: tiền chi phí lơng 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 phơng án.

Pti = .A: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra.

 = 500 đồng/kWh (nÕu 1USD = 160000 VN§ th× β = 0,03125 USD/kWh)

1 Phơng án 1 a Tính vốn đầu t cho thiết bị.

- Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220 kV có giá : VT = 260000 USD ; KT = 1,3.

- Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA, có:

Với cấp điện áp 110 kV có

KT = 1,4 Vậy nên tổng vốn đầu t vào máy biến áp phơng án 1 là :

VT1 = 2.1,3.260000 + 1,4.162000 + 2.1,5.120000 = 1262800 USD Theo sơ đồ nối điện phơng án 1(Hình 5.1) :

- Bên phía 220 kV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 90000 USD

- Bên phía 10,5 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 30000 USD

Vậy vốn đầu t cho phơng án 1:

V1 = 1262800 + 950000 = 2212800 USD b Tính phí tổn vận hành hàng năm :

Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%.

= 185875,2 USD Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra:

Ptt1 = 0,03125 13454,1475.10 3 = 420442,1094 USD Phí tổn vận hành hàng năm của phơng án 1:

P1 = Pkh1 + Ptt1 = 185875,2 + 420442,1094 = 606317,3094 USD c Hàm chi phí tính toán hàng năm :

2 Phơng án 2 a Tính vốn đầu t cho thiết bị.

- Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220 kV có giá : VT = 260000 USD ; KT = 1,3.

- Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA, có:

Vậy nên tổng vốn đầu t vào máy biến áp phơng án 2 là :

VT2 = 2.1,3.260000 + 3.1,5.120000 = 1216000 USD Theo sơ đồ nối điện phơng án 2 (Hình 5.2) :

- Bên phía 10,5 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 30000 USD

Vậy vốn đầu t cho phơng án 2:

V2 = 1216000 + 750000 = 1966000 USD b Tính phí tổn vận hành hàng năm :

Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%.

= 165144 USD Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra:

Ptt2 = 0,03125 14076,026.10 3 = 439875,8125 USD Phí tổn vận hành hàng năm của phơng án 2:

P2 = Pkh2 + Ptt2 = 165144 + 439875,8125 = 605019,8125 USD c Hàm chi phí tính toán hàng năm :

Qua trên có bảng so sánh kinh tế nh bảng 5.2

Phí tổn vận hành (USD)

Qua trên thấy rằng hai phơng án tơng đơng về mặt kinh tế vì chênh lệch hàm chi phí tính toán không quá 5% Do đó việc chọn phơng án tối u quyết định bởi kỹ thuật Nh đã phân tích trong phần đề xuất các phơng án, phơng án hai thuận tiện hơn về mặt vận hành Do đó quyết định phơng án hai là phơng án tối u.

Chọn thiết bị và dây dẫn

Chọn máy cắt cho các mạch

Ta dùng kết quả chọn máy cắt của chơng 5 do đó ta có kết quả chọn đợc cho trong bảng 6.1

Bảng 6.1 Loại máy cắt Đại lợng định mức

Chọn dao cách ly

Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện 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 đợc chọn theo các điều kiện sau:

+ Điều kiện ổn định động : iôđđ  ixk

+ Điều kiện ổn định nhiệt :

Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cỡng bức ra chọn đợc dao cách ly cho các cấp điện áp nh bảng 6.2 :

Các dao cách ly đã chọn có dòng điện mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

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 đợc chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép nh đối với dây dẫn mềm. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích thớc và khoảng cách giữa các pha.

Chọn tiết diện

Nh đã xác định ở phần lựa chọn phơng án tối u và ta đã tìm đợc dòng làm việc cỡng bức của mạch máy phát là 6,7925 kA.

Ta hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trờng :

Với nhiệt độ môi trờng lúc tính toán là mt = 25 0 C, nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt thanh dẫn là xq = 42 0 C, nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là cp = 70 0 C.

Từ đó ta có: Khc cp xq cp mt q - q 70 - 42 q - q = 70 - 25

= 0,7888 Tiết diện của thanh dẫn cứng đợc chọn theo dòng điện làm việc lâu dài cho phép đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ

= 8,6112 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 và hình dáng cho trong bảng 6.3, hình vẽ 6.1

KÝch thíc (mm) TiÕt diện mét cùc (mm 2 )

Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

Thanh dẫn đã chọn có Icp > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. y y o y x x h h y y o y b c

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 :

Khoảng cách giữa các pha : a = 50 cm Khoảng cách giữa hai sứ đỡ : l = 140 cm

- Khi đó lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn pha giữa chiều dài khoảng vợt là :

2lI a (kG) Với Im là biên độ dòng ngắn mạch ba pha, ở phần tính ngắn mạch ta đã có

- Mômen chống uốn tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn là:

- ứng suất do dòng ngắn mạch giữa các pha:

* 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 (3)21 8

(kG/cm) Khoảng cách lớn nhất giữa hai miếng đệm liên tiếp trong cùng một pha là l2 

(cm)Với thanh dẫn đồng thì CP = 1400 kG/cm 2 Vậy khoảng cách lớn giữa miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là: l2max  

Do đó giữa hai thanh dẫn trên cùng một pha chỉ cần đặt hai miếng đệm tại hai đầu sứ mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động.

Khi xét đến dao động, tần số riêng của dao động thanh dẫn đợc xác định theo công thức sau:

E: Môđun đàn hồi của vật liệu, ECu = 1,1.10 6 kG/cm 2

Jy0y0: mô men quán tính của thiết diện thanh dẫn đối với trục thẳng góc với phơng uốn, Jy0y0 = 4220 cm 4

S : thiết diện ngang của thanh dẫn, S = 2.34,35 = 68,7 cm 4

 : khối lợng riêng của vật liệu, Cu = 8,93 g/cm 3

140 68,7.8,93 = 512,2539 Hz Giá trị này nằm ngoài khoảng tần số cộng hởng  = (45 55) Hz và 2 = (90 110) Hz Vậy thanh dẫn đã chọn hoàn toàn phù hợp.

6.4 Chọn sứ đỡ thanh dẫn (Hình 6.2).

Sứ đợc chọn cần thoả mãn :

F : lực tơng tác giữa các pha khi có ngắn mạch.

H ’ : Chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm thiết diện thanh dẫn.

(h là chiều cao thanh dẫn)

Fph : lực phá hoại cho phép của sứ

Phần trên ta đã tính Ftt = 881,2405 kG

Với sứ đặt trong nhà ta chọn loại sứ đặt trong nhà O-10-2000 KB.Y3

Cấp điện áp : UđmS = 20 kV

Lực phá hoại : Fph = 2000 kg ChiÒu cao : H = 315 mm Các thông số đợc thể hiện trên hình 6.2 Thanh dẫn đã chọn có h = 200 mm

= 1934,99898 kG Vậy sứ đã chọn hoàn toàn thoả mãn

Trong nhà máy nhiệt điện , khoảng cách giữa các máy biến áp với hệ thống thanh góp điện cao áp cũng nh chiều dài các thanh góp là nhỏ, nên dây dẫn mềm đợc lựa chọn dựa vào dòng điện làm việc lâu dài cho phép. ở đây ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép lâu dài Vcp = 70 0 C.

Ta coi nhiệt độ của môi trờng xung quanh V0 = 35 0 C.

Khi đó dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ.

= Khc.Icp víi Khc cp 0 cp 0®m

Ta chọn thiết diện dây theo điều kiện. hc cpld lvcb

: Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn khi đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt.

Ilvcb : Dòng điện làm việc lâu dài cỡng bức

Các dây dẫn mềm này treo ngoài trời, có độ ổn định nhiệt tơng đối lớn nên không cần phải kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

1 Dây dẫn từ máy biến áp tự ngẫu lên thanh góp 220 kV. ở chơng 5 ta đã xác định đợc dòng điện làm việc cỡng bức của dây dẫn trong mạch này là : Ilvcb = 0,5350 kA Ta chọn thiết diện dây dẫn theo điều kiện (*) do vậy : hc lvcb cpld hc

0,5350 0,8819 = 0,6066 kA Tra trong bảng 4.2 (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4  500 kV) ta chọn dây đồng trần xoắn do CADIVI chế tạo có giá trị dòng cho phép là

ICP = 690 A, đờng kính ngoài Rd = 9,1 mm

Ta kiểm tra điều kiện vầng quang : Uvq ≥ Uđm

Uvq: Điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang. m : hệ số có sét đén độ xù xì của dây dẫn Lấy m = 0,85. a : khoảng cách giữa các trục của dây dẫn, a = 500 cm.

Rd: bán kính ngoài của dây dẫn

= 178,024 kV Thấy rằng Uvq ≤ Uđm = 220 kV Do vậy dây dẫn không đảm bảo điều kiện vầng quang Vì vậy ta chọn dây dẫn có thiết diện lớn hơn :

Chọn dây đồng, có ICP = 965 A và có Rd = 12,075 mm

= 225,6331 kV Với thiết diện dây đã chọn thoản mãn điều kiện phát sinh vầng quang.

2 Dây dẫn từ máy biến áp ba pha hai cuộn dây lên thanh góp cao áp 110 kV ở chơng 5 ta đã xác định đợc dòng điện làm việc cỡng bức của dây dẫn trong mạch này là : Ilvcb = 0,6483 kA Ta chọn thiết diện dây dẫn theo điều kiện (*) do vËy : hc lvcb cpld hc

= 199,1198 kV Thấy rằng Uvq ≥ Uđm = 220 kV Do vậy dây dẫn đảm bảo điều kiện vầng quang

3 Dây dẫn từ máy biến áp tự ngẫu lên thanh góp cao áp 110 kV ở chơng 5 ta đã xác định đợc dòng điện làm việc cỡng bức của dây dẫn trong mạch này là : Ilvcb = 0,3921 kA Ta chọn thiết diện dây dẫn theo điều kiện (*) do vËy : hc lvcb cpld hc

Thấy rằng Uvq ≥ Uđm = 220 kV Do vậy dây dẫn đảm bảo điều kiện vầng quang

6.6 Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng.

Việc chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện phụ thuộc vào tải của nó Điện áp định mức của chúng phải phù hợp với điện áp định mức của mạng, ngoài ra mỗi loại còn một số điều kiện cần thoả mãn riêng.

1 Máy biến điện áp (BU) Để kiểm tra cách điện và cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn biến điện áp kiểu HK-220-58 một pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/ có các thông số kỹ thuËt sau: HK-220-58.

- Công suất cực đại SMax = 2000 VA

2 Máy biến dòng điện (BI)

Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle đợc chọn là TH-220-3T có các thông sè kü thuËt sau:

- Dòng định mức: Iđmsc/IđmTC = 1200/5

- Cấp chính xác 0,5 ứng với phụ tải định mức 2 .

- Điều kiện ổn định động: ilđđ = 108 kA > ixk = 20,3557 kA.

+ Các máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

1 Máy biến điện áp (BU)

Tơng tự cấp điện áp 220 kV, để kiểm tra cách điện và cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn biến điện áp kiểu HK-110-57 một pha nối theo sơ đồ

- Công suất cực đại SMax = 2000 VA

2 Máy biến dòng điện (BI).

Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle đợc chọn là TH-110M

- Dòng điện định mức: Iđmsc/IđmTC = 1500/5 A

- Cấp chính xác 0,5 ứng với mỗi phụ tải định mức 0,8

- Bộ số ổn định động: Kd = 75

- Điều kiện ổn định động:

√ 2 K®.Isc®m = √ 2 75.1,5 = 159,0990 kA > 35,3100 kA Các máy biến dòng có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

1 Chọn biến điện áp (BU)

Sau đây ta tiến hành chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện cho các dụng cụ đo lờng của mạch máy phát Với giả thiết là các dụng cụ đo là loại cơ - điện (điện tử, từ điện, điện động, cảm ng … +), theo quy định mạch máy phát gồm các phần tử đo lờng sau : ampe kế, vôn kế, tần số kế, cos kế, oát kế tác dụng, oát kế tác dụng tự ghi, công tơ tác dụng, công tơ phản kháng … +

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

- Công suất định mức 75 VA

- Công suất cực đại 640 VA

Phụ tải của biến điện áp đợc phân bố đều cho cả hai theo cách bố trí đồng hồ phía thứ cấp nh bảng 6.4

Bảng 6.4 Tên đồng hồ Ký hiệu

Phụ tải biến điện áp

Công tơ phản kháng WT- 672 0,66 1,62 0,66 1,62

19,72 19,9844 = 0,9867 Vậy ta chọn hai biến điện áp loại 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:

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.

Trị số điện áp giáng trên dây dẫn pha a và pha b

Giả sử khoảng cách từ biến điện áp đến đồng hồ là l = 60m Mạch điện có công tơ nên U%  0,5%.

Theo tiêu chuẩn độ bền cơ của dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết diện S = 1,5 mm 2

2 Chọn biến dòng điện (BI):

Biến dòng điện cho đo lờng mạch máy phát điện đặt trên cả 3 pha, mắc theo sơ đồ hình sao, ta chọn biến dòng điện kiểu thanh dẫn loại TШA-10 -1

Có các thông số kỹ thuật sau:

- Cấp chính xác 0,5 có phụ tải định mức Zđm = 1,2.

Công suất tiêu thụ của các cuộn dây máy biến dòng đợc phân bố nh bảng 6.5 :

Tên đồng hồ Ký hiệu Phụ tải (VA)

Công tơ phản kháng IT- 672 2,5 5 2,5

Pha A và pha C mang tải nhiều nhất: S = 26 VA

Tổng trở dụng cụ đo mắc vào các pha này:

I =5 = 1,04  Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo là l = 30m

Do ba pha cùng có máy biến dòng nên chiều dài tính toán ltt = l = 30m.

Tiết diện dây dẫn đồng:

Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện S = 4 mm 2 Điều kiện ổn định động của máy biến dòng kiểu thanh dẫn đợc quyết định bởi ổn định động của thanh dẫn Không cần kiểm tra ổn định nhiệt của máy biến dòng vì có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A.

Sơ đồ đấu nối các dụng cụ đo vào BU và BI đợc thể hiện trên hình 6.3

6.7 Chọn cáp, máy biến áp và máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phơng.

6.7.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phơng.

Phụ tải cấp điện áp 22 kV gồm 4 hộ đợc cung cấp bằng đờng dây cáp kép mỗi hộ 8 MW, Cos = 0,92 Do đó công suất của từng hộ là.

Tiết diện cáp đợc chọn theo tiêu chuẩn mật độ dòng điện kinh tế Jkt.

Trong đó: Ilvbt: dòng điện làm việc bình thờng. Đờng cáp kép có S = 8,6956 MVA nên dòng điện làm việc bình thờng là:

Từ đồ thị phụ tải địa phơng hình 1.3 ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại.

= 6862 (h) Tra bảng 4.3 sách ‘sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4  500 kV’ chọn cáp đồng có mật độ dòng điện kinh tế là :

Jkt = 2,7 A/mm 2 Tiết diện cáp kép kinh tế là:

2,7 = 42,2592 mm 2 Tra bảng 4.41 ‘Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến

500kV’chọn loại cáp đồng cách điện bằng XPLE có

-Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài:

K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.

cp: nhiệt độ phát nóng cho phép cp = 60 0 C

’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp ’cp = 25 0 C

0: nhiệt độ tính toán tiêu chuẩn 0 = 15 0 C

Chọn chống sét van cho thanh góp

Trên các thanh góp 220 kV và 110 kV đặt các chống sét van với nhiệm vụ quan trọng là chống quá điện áp truyền từ đờng dây vào trạm Các chống sét van này đợc chọn theo điện áp định mức của mạng.

Trên thanh góp 110 kV ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm 110 kV, đặt trên cả 3 pha Trên thanh góp 220 kV ta chọn loại chống sét vanPBC-220 cã U®m = 220 kV.

Chọn chống sét van cho máy biến áp

a Chống sét van cho máy tự ngẫu

Các máy biến áp tự ngẫu do có sự liên hệ về điện giữa cao áp và trung áp nên sóng điện áp có thể truyền từ cao áp sang trung áp hoặc ngợc lại Vì vậy ở các đầu ra cao áp và trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt các chèng sÐt van.

- Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-

220, có Uđm = 220 kV, đặt cả 3 pha.

- Phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110, có Uđm = 110 kV đặt trên cả 3 pha. b Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây

Mặc dù trên thanh góp 110 kV đã đặt các chống sét van nhng đôi khi có những đờng sét có biên độ lớn truyền vào trạm, các chống sét van ở đây phóng điện Điện áp d còn lại truyền tới cuộn dây của máy biến áp vẫn rất lớn có thể phá hỏng cách điện của cuộn dây, đặc biệt là phần cách điện ở gần trung tính nếu trung tính cách điện Vì vậy tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây áp, biện độ đờng sét khi tới điểm trung tính sẽ giảm một phần Do đó chống sét van đặt ở trung tính đợc chọn có điện áp định mức giảm một cấp.

Từ đây ta chọn chống sét van loại PBM-35 có Uđm = 35 kV c chọn chống sét van cho đầu cực máy phát

Chọn chống sét van PBM – 10 có Uđm = 10 kV.

6.9 chọn các thiết bị còn lại trong sơ đồ nối điện chÝnh. ở các thanh góp các cấp điện áp đều có đặt máy biến điện áp để phục vụ cho đo lờng và bảo vệ Trong phần chọn thiết bị chính đã chọn biến điện áp cho đo lờng ở mạch máy phát Căn cứ theo các cấp điện áp, ta có thể chọn biến điện áp cho các mạch nh sau :

1 Biến điện áp cho mạch bảo vệ máy phát.

Chọn biến điện áp ba pha HOM-10 với cấp chính xác 0,5 có công suất

640 VA, các thông số nh sau :

-Điện áp sơ cấp Uđmsc = 10,5 kV -Điện áp thứ cấp Uđmtc = 100 V

2 Biến điện áp đặt ở thanh góp 220 kV.

Chọn biến điện áp một pha loại HK -220-58 có các thông số nh sau :

Cấp chính xác 0,5 Công suất 2000 VA. Điện áp sơ cấp : Uđmsc = 220000/ 3 V Điện áp thứ cấp 1 : UđmTC1 = 100/ 3 V Điện áp thứ cấp 2 : UđmTC2 = 100 V

3 Chọn biến điện áp đặt ở thanh góp 110 kV.

Chọn ba biến điện áp một pha loại HK -110-58

Cấp chính xác 0,5 Công suất 2000 VA. Điện áp sơ cấp : Uđmsc = 110000/ 3 V Điện áp thứ cấp 1 : UđmTC1 = 100/ 3 V Điện áp thứ cấp 2 : UđmTC2 = 100 V

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 nh: chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nớc 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, lới điện, thiết bị phân phối, máy biến áp, giảm áp, nguồn năng lợng 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 tơng ứng của bất kỳ nhà máy nhiệt điện nào (ngng 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, nhng 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 6 kV và 0,4 kV Giả sử mỗi tổ máy tơng ứng với một lò và mỗi lò đợc cung cấp điện từ một phân đoạn, do đó để cung cấp điện tự dùng cho 5 tổ máy ta cần dùng

5 phân đoạn, mỗi phân đoạn đợc cung cấp bằng một máy biến áp 10/6 kV. Còn cấp điện áp 0,4 kV có thể không nhất thiết phải phân đoạn theo số lò. Để dự trữ cho cấp điện áp 6,3 kV ta dùng một máy biến áp nối với cuộn hạ áp của máy biến áp tự ngẫu phía trên máy cắt Dự trữ cấp cho cấp điện áp 0,4 kV ta cũng dùng một máy biến áp nối với thanh góp dự trữ 6,3 kV Sơ đồ tự dùng của nhà máy cho trên hình 7.1

7.1 Chọn máy biến áp tự dùng.

7.1.1 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 6 kV 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 6 kV và tổng công suất của các máy biến áp cấp 2 nốt tiếp với nó.

Trong phạm vi thiết kế ta chọn công suất của máy biến áp tự dùng cấp

1 theo công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy.

Stdmax = 47,0588 MVA Máy biến áp tự dùng đợc chọn theo điều kiện

5 47,0588 = 9,4117 MVA Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số cho trong bảng 7.1:

(MVA) Điện áp (kV) Tổn thất (kW)

Cuộn cao Cuộn hạ P0 PN

7.1.2 Chọn máy biến áp cấp 2:

Các máy biến áp t dùng cấp 2 dùng để cung cấp cho các phụ tải cấp điện áp 380/220V và chiếu sáng Giả thiết các phụ tải này chiếm 8% Công suất tự dùng toàn nhà máy Khi đó ta chọn công suất mỗi máy là:

100 47,0588.10 3 = 4705,88 kVA Chọn máy biến áp TM có ST2 = 1000 kVA

Vậy số máy biến áp là :

1000 5 Máy biến áp TM có thông số nh bảng 7.2 sau:

Loại Sđm kVA Điện áp (kV) Tổn thất (kW)

7.2 Chọn khí cụ điện tự dùng.

Chọn máy cắt hợp bộ 6,3 kV

Để chọn máy cắt hợp bộ ta tính dòng điện ngắn mạch tại N7 dới máy biến áp tự dùng cấp I, với nguồn cung cấp là cả hệ thống và các máy phát điện của nhà máy.

Nh ta đã tính ở chơng 6 ta có : Sơ đồ và sơ đồ thay thế hình 7.1

H×nh 7.1 Điện kháng tơng đối cơ bản của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch tại N4 là:

XHT = 1,0587 và vẫn chọn Scb = 1000 MVA

- Điện kháng tơng đối cơ bản của máy biến áp tự dùng.

- Dòng điện ngắn mạch tại điểm N7

- Dòng điện xung kích tại điểm N7 :

Coi dòng điện làm việc cỡng bức bằng dòng điện làm việc ở mạch dự phòng khi khởi động hoặc dừng lò.

3.6,3 3.6,3 = 0,9164 (kA) Vậy ta chọn loại máy cắt điện ít dầu có thông số nh bảng 7.3 sau:

Loại máy cắt U (kV) I (A) i (kA)

Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt cho máy cắt vì có dòng định mức lớn hơn 1000A.

Chọn máy cắt cho mạch tự dùng 10,5 kV

Tham số tính toán ở chơng 4 đã có : I ” = 85,8323 kA; ixk = 233,0214 kA

Dòng điện làm việc cỡng bức :

Từ đó ta chọn đợc máy cắt hợp bộ nh bảng 7.4 Bảng 7.4 Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Iôđđ (kA)

Sơ đồ nối điện tự dùng thể hiện trên hình 7.2

Tiêu đề	Thiết Kế Phần Điện Nhà Máy Nhiệt Điện, Công Suất 500 MW Cung Cấp Điện Cho Phụ Tải Địa Phương Bằng Điện Áp 22 kV, Phụ Tải Ở Xa Bằng Điện Áp 110 kV Và Phát Vào Hệ Thống 220 kV
Tác giả	Nguyễn Toàn Thắng
Người hướng dẫn	PGS.TS Trịnh Hùng Thám
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Hệ thống điện
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2005
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	87
Dung lượng	1,33 MB