Chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 200MW, gồm 4 máy phát điện 4 x 50MW, cosϕ=0,8 , U đm = 10,5kV. Chọn máy phát điện loại TB−50−2 có các thông số :
I®m kA Cosφ Xd” Xd’ Xd
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công suất tác dụng cực đại Pmax và hệ số công suất cos của phụ tải tơng ứng, ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biÓu kiÕn
2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
2 đờng dây kép x 3,5 MW x 4km
4 đờng dây đơn x 1,8MW x 3km
Phụ tải cấp điện áp máy phát có PUFmax= 14,2MW, cos = 0,8 Suy ra:
Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính đợc nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày:
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.2 Thêi gian, h 0 - 6 6 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 24 p, % 60 75 100 90 70
S UF , MVA 10,65 13,31 17,75 15,97 12,43 Đồ thị phụ tải điện áp máy phát:
2.2 Phụ tải cấp điện áp trung 110kv
Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đờng dây kép và 4 đờng dây đơn với công suất các mạch nh nhau.
Phụ tải cấp điện áp trung có PUTmax= 80MW, cos = 0,8 Suy ra:
Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính đợc nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày: t (h)
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp trung : bảng 1.3 Thêi gian, h 0 - 6 6- 10 10 - 14 14 -18 18 - 24 p, % 70 90 85 100 70
S UT , MVA 70 90 85 100 70 Đồ thị phụ tải điện áp trung
2.3 Công suất phát của nhà máy
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có :
PF = 50 MW, cos = 0,8 Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính đợc công suất phát ra của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày:
PNM SNM Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất phát của nhà máy: bảng 1.4 Thêi gian, h
S NM , MVA 187,5 225 250 212,5 175 Đồ thị phát công suất của nhà máy:
2.4 Phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 8% điện năng phát ra của nhà máy Nh vậy lợng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày:
S TD =α.S NM ( 0,4+ 0,6 S NM S NM (t ) ) trong đó:
SNM : công suất đặt của nhà máy, S NM %0MVA
(MVA) α : tự dùng nhà máy, α =8 %
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất tự dùng của nhà máy: bảng 1.5 Thêi gian, h 0 – 8 8 – 12 12 – 14 14 -20 20 – 24
S TD , MVA 17 18,8 20 18,2 16,4 Đồ thị phụ tải tự dùng:
2.5 Công suất phát về hệ thống
Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đờng dây 220kV, chiều dài mỗi lộ 92km
Công suất phát về hệ thống đợc xác định bằng biểu thức:
S VHT =S NM − ( S UF +S UT +S TD ) trong đó:
S NM : công suất của toàn nhà máy.
Dựa vào các kết quả tính toán trớc ta tính đợc công suất phát về hệ thống của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày
Kết quả tính ở trong bảng 1.6 bảng 1.6 Thêi gian, h 0_6 6_8 8_10 10_12 12_14 14_1
7 76,17 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy:
Mét sè nhËn xÐt chung
Về tính chất phụ tải ở các cấp điện áp:
Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp:
Phụ tải ở cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của một tổ máy Nhà máy không có phụ tải ở cấp điện áp cao.
Nhà máy có đủ khả năng cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp.
Về vai trò của nhà máy đối với hệ thống:
Công suất đặt của nhà máy: 4 x 50MW
Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế):
Dự trữ công suất hệ thống là 12%, tức: S DT 12%.2200 264MVA
Công suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là: S VHT max 127,25MVA tức là chiếm
264 công suất dự trữ quay của hệ thống và chiÕm
2200 công suất toàn hệ thống.
Khả năng phát triển của nhà máy trong tơng lai
Nhà máy có khả năng mở rộng trong tơng lai và tăng lợng công suất phát về hệ thống và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải.
Đề xuất phơng án
Từ kết quả tính toán ở chơng I ta có một số nhận xét sau:
Đây là nhà máy nhiệt điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của nhà máy điện, nên không dùng thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực máy phát.
Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp,mặt khác hệ số có lợi = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.
S T max /S T min 100/ 70 mà SđmF = 62,5 MVA, cho nên ghép 1 đến 2 bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây bên trung áp.
Với các nhận xét trên ta có các phơng án nối điện cho nhà máy nh sau:
Phơng án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phÝa 110kV.
Phụ tải địa phơng UF đợc cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2. ¦u ®iÓm:
- Số lợng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ hơn giá máy biến áp 220kV
- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Tổn thất công suất lớn khi STmin.
Phơng án 2 khác với phơng án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV Nh vậy ở phía thanh góp
220 kV có đấu thêm một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây.
Phụ tải địa phơng UF đợc cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2. ¦u ®iÓm:
- Bố trí nguồn và tải cân đối
- Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ.
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục
- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát- máy biến áp: hai bộ nối với thanh góp 220kV, hai bộ nối với thanh góp 110kV Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc gia thanh góp UC và thanh góp UT đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát UF ¦u ®iÓm:
- Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Số lợng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu t lớn, đồng thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn.
- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất của nó.
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát – máy biến áp nối vào thanh góp 110kV và dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát. ¦u ®iÓm:
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Do tất cả các máy biến áp đều nối về phía 110kV nên giảm đợc vốn đầu t so với phơng án 1
- Do tất cả các máy biến áp đều nối vào phía 220kV, nên để đảm bảo cung cấp điện cho phía 110 kV công suất của máy biến áp tự ngẫu có thể phải lớn hơn so với các phơng án khác Khi có ngắn mạch xẩy ra ở thanh góp hệ thống thì dòng điện ngắn mạch lớn gây nguy hiểm cho thiết bị.
- Tổn thất công suất lớn.
Qua 4 phơng án đã đợc đa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phơng án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phơng án còn lại Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn đợc sơ đồ nối điện tối u cho nhà máy điện.
tính toán chọn máy biến áp cho các phơng án
Máy biến áp hai dây quấn B3, B4đợc chọn theo điều kiện:
S B 3 dm =S B 4 dm ≥S Fdm Các máy phát F3 và F4 có công suất phát định mức:
Do đó ta có thể chọn đợc MBA B3 và B4 có các thông số kĩ thuật: bảng 2.1
MVA ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo điều kiện:
Với là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: α=U C −U T
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy biến áp B1, B2: bảng 2.2
MV A §A cuén d©y, kV Tổn thất, kW U N %
1.2 Phân Bố Công Suất Cho Các MBA i Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4 Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:
S b =S Fdm −S tdmax b,5−5W,5MVA ii Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
- Công suất qua cuộn dây điện áp cao đợc phân bố theo biểu thức sau :
- Công suất qua cuộn dây điện trung đợc phân bố theo biểu thức sau :
- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ đợc phân bố theo biểu thức sau :
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 đợc ghi trong bảng: bảng 2.3
MVA 27,43 21,06 39,04 36,73 48,63 31,66 33,43 15,58 Dấu “ - ” trớc công suất của cuộn dây trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ cuộn trung sang cuộn cao áp.
1.3 Kiểm tra quá tải của các MBA i Các máy biến áp nối bộ B3 và B4
Vì 2 máy biến áp này đã đợc chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng nh đã trình bày trong phần trớc, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải. ii Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
Quá tải bình th ờng
- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong khoảng thời gian từ 0 - 24h: chế độ làm việc của tự ngẫu đều là công suất đ- ợc truyền từ TA∧ HA →CA , phụ tải phía cao là lớn nhất Do đó công suất qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
Công suất tính toán của máy biến áp tự ngẫu:
Hệ số quá tải bình thờng: k bt =1,3
⇒k bt S tt =1,3.62,5,25MVA mà công suât cuộn nôi tiếp la: S nt =α ( S H + S T )
nt.max H T max nt.max bt tt
nên khi làm việc bình thờng trong những khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải
Xét trờng hợp sự cố máy biến áp nối bộ B4
Khi đó do S b 3 S UT , chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất đợc truyền từ HA∧TA →CA , phụ tải phía cao là lớn nhất Do đó công suất qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:
Công suất qua cuộn dây nối tiếp:
Lợng công suất thừa cực đại bên trung áp là:
S S S 2.57,5 70 45MVA Công suất tải từ máy phát qua cuộn hạ của tự ngẫu cực đại đã tính ở phần trớc bằng: S H max 52,18MVA
Suy ra công suất lớn nhất tải qua cuộn nối tiếp:
Ta thÊy: S nt.max 48,59MVA k S qt tt 87,5MVA nên máy biến áp không bị quá tải sự cố.
1.4 Tính Tổn Thất Điện Năng
Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B3 và B4
Do bộ máy biến áp - máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm S b W,5MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai dây cuốn có hai cuộn dây phân chia điện áp là: ΔAA=ΔAP 0 8760+[ ΔAP N C ( S S C Bdm max ) 2 + ΔAP N H ( S S H Bdm max ) 2 ] 8760 trong đó: ΔAP 0 : tổn thất không tải của máy biến áp, kW ΔAP N : tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW
S C max : công suất cuộn cao cực đại, S C max =S b
S H.max : công suất cuộn hạ cực đại, S H.max =S b
S b : công suất của bộ máy biến áp – máy phát, kVA
S Bdm : công suất định mức của máy biến áp, kVA ΔAP N C : tổn thất ngắn mạch cuộn cao, ΔAP N C =0,5ΔAP N ΔAP N H : tổn thất ngắn mạch cuộn hạ, ΔAP N H =0,5ΔAP N
Thay sè ta cã: ΔAA B3 =ΔAA B 4 Y 8760+245 ( 5763 , 5 ) 2 8760 ΔAA B3 =ΔAA B 4 #04664kWh≈2304,6MWh
Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là: ΔAA b =ΔAA B 3 +ΔAA B 4 =2 2304,6F09,2MWh
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức: ΔAA= ΔAP 0 T +365 ∑ ( ΔAP N C S S 2 Bdm iC 2 +ΔAP N T S S Bdm 2 iT 2 + ΔAP N H S S 2 Bdm iH 2 ) t i trong đó:
- ΔAP N C , ΔAP N T , ΔAP N H : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu, kW
- S iC , S iT ,S iH : công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu vận hành với thời gian ti trong ngày, MVA
Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao ΔAP N C =0,5( ΔAP C−T N + α ΔAP 2 N C −H −ΔAP T N −H α 2 ) ΔAP N C =0,5 ( 380+ 190 0,5 2 − 190 0,5 2 ) 0 kW
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung ΔAP N T =0,5( ΔAP C−T N + α ΔAP 2 N T −H −ΔAP N C−H α 2 ) ΔAP N T =0,5 ( 380+ 1900,5 2 −190
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ ΔAP N H =0,5( α ΔAP 2 N C −H +ΔAP N T− H α 2 −ΔAP N C−T ) ΔAP N H =0,5.( 1900,5 2 +190
Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày:
Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu:
Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc:
Tổn thất điện năng của phơng án 1
Tổn thất điện năng của phơng án 1 bằng:
1.5 Tính Dòng Điện C ỡng Bức Của Các Mạch
Các mạch phía điện áp cao 220kV Đờng dây nối với hệ thống: max
Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc:
Vậy dòng làm việc cỡng bức ở phía điện áp cao là:
Các mạch phía điện áp trung 110kV Đờng dây tải:
Bộ máy phát – máy biến áp B3:
HT§ dây kép dây đơn
Trung áp máy biến áp liên lạc:
Khi B4 sự cố, dòng cỡng bức qua mạch 5 là:
Khi B2 sự cố, dòng cỡng bức qua mạch 5 là: b3 b4 T max
Icb 0,112kA Vậy dòng làm việc cỡng bức phía 110kV là:
Các mạch phía điện áp máy phát 10,5kV
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức phía điện áp máy phát là:
Máy biến áp hai dây quấn B3, B4đợc chọn theo điều kiện:
S B 3 dm =S B 4 dm ≥S Fdm Các máy phát F3 và F4 có công suất phát định mức:
Do đó ta có thể chọn đợc MBA B3 có các thông số kĩ thuật: bảng 3.1
MVA ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
Và MBA B4 có các thông số kĩ thuật: bảng 3.2
MVA ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn hoàn toàn tơng tự phơng án 1 theo điều kiện:
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy biến áp B1, B2: bảng 3.2
MV A §A cuén d©y, kV Tổn thất, kW U N % I 0
2.2 Phân Bố Công Suất Cho Các MBA i Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4 Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng: b F.dm TDMax
4 ii Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
- Công suất qua cuộn dây điện áp cao đợc phân bố theo biểu thức sau :
- Công suất qua cuộn dây điện trung đợc phân bố theo biểu thức sau :
- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ đợc phân bố theo biểu thức sau :
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 đợc ghi trong bảng: bảng 3.4
2.3 Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA i Các máy biến áp nối bộ B3 và B4
Vì 2 máy biến áp này đã đợc chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức của máy phát điện Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng nh đã trình bày trong phần trớc, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải. ii Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
Ta thấy toàn bộ thời gian trong ngày từ 0ữ24h chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất đợc truyền từ HA → TA∧CA , phụ tải phía hạ là lớn nhất Do đó công suất qua cuộn hạ là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
Ta có S H.max 48,63MVA k S bt tt 81,25MVA nên khi làm việc bình thờng trong những khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải
Nh vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện làm việc quá tải b×nh thêng.
Xét trờng hợp sự cố máy biến áp nối bộ B4
Khi đó lợng công suất lớn nhất tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu để đa sang trung áp là:
Công suất tải qua cuộn hạ cực đại là:
Suy ra lợng công suất truyền từ hạ áp sang cao áp qua mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
Nh vậy máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ truyền công suất
HA TA & CA , phụ tải phía hạ là lớn nhất Do đó công suất qua cuộn hạ là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:
Ta nhËn thÊy S H.max k S sc tt 87,5MVA nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải sự cố.
Xét trờng hợp sự cố máy biến áp liên lạc B2
- Ta thấy S b 4 = I rSub { size 8{ ital cb} } } { cp ¿¿ ¿ trong đó: k qt
: hệ số quá tải cho phép trong chế độ cỡng bức, k qt =1,3
I cb : dòng điện làm việc cỡng bức khi sự cố 1 đờng cáp, cb bt
I 1,3.0,88.0,84.200 192,192A I 240,6A Vậy ta chọn cáp XLPE có tiết diện 70 mm 2 có I cp 250 A
I 1,3.0,88.0,84.250 242,7A I 240,6A Vậy ta chọn cáp 2XLPE có tiết diện 70 mm 2
Thời gian sử dụng công suất cực đại: i i max max max
Với cáp đồng cách điện bằng cao su và T max 5840h , tra bảng ta có mật độ kinh tế:
J kt =2,7A/mm 2 Vậy tiết diện kinh tế của cáp:
Chọn cáp XLPE có tiết diện 50mm 2 ứng với I cp 200A →4 XLPE
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài:
I ' cp =k 1 k 2 I cp ≥I bt trong đó: k 1 : hệ số hiệu chỉnh theo môi trờng đặt cáp: k 1 =√ θ θ cp cp −θ −θ 0 0 dm = √ 60−25 60−15 =0 , 88 k 2 : hệ số hiệu chỉnh theo số lợng cáp và khoảng cách giữa các cáp cùng đặt trong rãnh Với khoảng cách ánh sáng 200 mm và với 4cáp tra bảng ta cã k 2 =0,84
Nh vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng lâu dài.
Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc cỡng bức Điều kiện:
I } } =k rSub { size 8{ ital qt} } k rSub { size 8{1} } k rSub { size 8{2} } I rSub { size 8{ ital cp} } >= I rSub { size 8{ ital cb} } } { cp ¿¿ ¿ trong đó: k qt : hệ số quá tải cho phép trong chế độ cỡng bức, k qt =1,3
I cb : dòng điện làm việc cỡng bức khi sự cố cb bt
I 1,3.0,88.0,84.180 205,92A I 123,72A vậy ta chọn cáp lõi đồng XLPE có tiết diện 50 mm 2
Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng khi làm việc cỡng bức.Tóm lại với đờng dây đơn ta chọn cáp lõi đồng 4 XLPE
Chọn thanh dẫn, thanh góp
Thanh dẫn cứng dùng để nối từ đầu cực máy phát điện đến cuộn hạ áp máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp hai cuộn dây Dây dẫn mềm dùng để nối điện từ máy biến áp lên thanh góp cao và trung áp, và chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cao và trung áp
Chọn thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép:
I ' cp =k hc I cp ≥I cb trong đó: k hc : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng nơi đặt thanh dẫn, k hc =√ θ θ cp cp −θ −θ 0 0 dm
Nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt thanh dẫn là: θ 0 B o C
Nhiệt độ cho phép lâu dài của thanh dẫn là: θ cp p o C k hc =√ 70−42 70−25 =0 , 79
Vì có I cb 3608A nên: cp
0,79 Vậy chọn thanh dẫn nhôm có thiết diện hình máng với các thông số: bảng 5.1Kích thớc, mm Tiết Mômen trở kháng, Mômen quán tính, I cp diện mét cùc, mm 2 cm 3 cm 4 cả hai thanh, h b c r Mét thanh Hai A thanh
Khoảng cách giữa hai pha a` cm Độ dài một nhịp l0 cm
Kiểm tra ổn định nhiệt
Thanh dẫn có dòng định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt
Kiểm tra ổn định động Điều kiện kiểm tra ổn định động: σ tt ≤σ cp đối với thanh dẫn nhôm: σ cp Al p0kG/cm 2
10 629kG.cm ứng suất tính toán: h1
100 6,29kG/cm 2 Xác định khoảng cách giữa hai miếng đệm l1: f 2 =0 ,51.10 −8 1 h I xk 2 =0 , 51.10 −8 1
Vậy ta không cần đặt thêm miếng đệm cho mỗi nhịp.
- Khi xét đến dao động:
Tần số dao động riêng của thanh dẫn: ω r =3,56 l 2 √ E J y S 0− γ y 0 10 6 trong đó:
E : môđul đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, E Al =0,65 10 6 kg/cm 2
J : mômen quán tính đối với trục y0- y0, J y 0− y 0 b5cm 4
S : thiết diện ngang của thanh dẫn, S70mm 2 ,7cm 2 γ : khối lợng riêng của vật liệu thanh dẫn, γ Al =2,74g/cm 3
Giá trị này nằm ngoài khoảng 45 - 55Hz và 90 - 100Hz Vậy thanh dẫn đã chọn đợc thoả mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động thang dÉn.
2.2 Chọn Dây Dẫn Và Thanh Góp Mềm Phía Trung áp
Tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm đợc chọn theo các điều kiện sau:
- Theo dòng điện cho phép lúc làm việc cỡng bức:
- Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: θ N ≤θ N cp hay
- Kiểm tra điều kiện vầng quang:
U vq ≥U dm mg Dây dẫn và thanh góp mềm phía 110kV đợc chọn nh sau:
Theo điều kiện cho phép lúc làm việc cỡng bức
I ' cp =k hc I cp ≥I cb trong đó: k hc : hệ số hiệu chỉnh theo môi trờng thanh dẫn: k hc =√ θ θ cp cp −θ −θ 0 0 dm = √ 70−25 70−15 =0 , 79
Dòng cỡng bức đã tính trong phần trên cho phiá trung áp ta có:
Icb 0,340kA 340A VËy: cb cp hc
Do đó ta chọn thanh góp mềm loại : bảng 5.2 Tiết diện chuÈn
Tiết diện, mm 2 Đờng kính, mm
Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép
Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch θ N ≤θ N cp hay S ≥ √ B N
C : hằng số, với dây ACO thì CyAs 1/2 mm −1
BN : xung lợng dòng ngắn mạch, A 2 s
Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s. i Xác định xung lợng nhiệt thành phần không chu k× B N kck
Với thời gian ngắn mạch t=1s>0,1s , xung lợng nhiệt thành phần chu kì đợc tính gần đúng theo công thức:
- I } } } { ¿¿ ¿ : dòng ngắn mạch thành phần siêu quá độ thành phần chu kì, ta đã tính đợc ở trong chơng III, I } } =I rSub { size 8{N - 2} } rSup { size 8{
- Ta : hằng số thời gian tơng đơng của lới điện Với lới cao áp có thể lÊy T a =0,05s
Vậy xung lợng nhiệt thành phần không chu kì:
B N kck =(10,19.10 3 ) 2 0,05=5,19.10 6 A 2 s ii Xác định xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ B N ck Để xác định xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ B N ck , ta sử dụng ph- ơng pháp thời gian tơng đơng:
- Dòng ngắn mạch thành phần chu kì đã tính đợc ở trong chơng III,
- Thời gian tác dụng nhiệt tơng đơng xác định theo đờng cong
T td =f(t , β) ở đây β=I } } } over {I rSub { size 8{ infinity } } } } = { {10,19} over {7,93} } =1,28} { ¿¿ ¿¿¿
Tra đờng cong xác định thời gian tác dụng nhiệt tơng đơng ứng với β=1,28 và t=1s ta đợc T td =1s
Vậy xung lợng nhiệt thành phần chu kì:
Do đó, xung lợng nhiệt của dòng ngắn mạch:
Suy ra tiết diện dây dẫn đảm bảo ổn định nhiệt:
Ta thấy tiết diện dây đã chọn
S 150mm Smin nên dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt.
Kiểm tra điều kiện vầng quang:
U vq ≥U dm mg trong đó:
U vq m.r lg a tb r m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, m = 0,93 r : bán kính ngoài của dây dẫn,
=0,84cm a : khoảng cách giữa các trục dây dẫn, a=5 mP0 cm vq
U dm mg 0%.1101kV suy ra:
Nh vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện vầng quang.
2.3 Chọn Dây Dẫn Và Thanh Góp Mềm Phía Cao áp
Dây dẫn và thanh góp mềm phía 220kV đợc chọn hoàn toàn tơng tự bên 110kV.
Theo dòng điện cho phép lúc làm việc cỡng bức:
Dòng cỡng bức đã tính trong chơng III ta có:
Icb 0,46kA 460AVËy: cb cp hc
Do đó ta chọn dây dẫn và thanh góp mềm loại : bảng 5.3 Tiết diện chuÈn
Tiết diện, mm 2 Đờng kính, mm
Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép
Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch θ N ≤θ N cp hay S ≥ √ B N
C : hằng số, với dây ACO thì CyAs 1/2 mm −1
BN : xung lợng dòng ngắn mạch, A 2 s
Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s. iii Xác định xung lợng nhiệt thành phần không chu kì B N kck
Với thời gian ngắn mạch t=1s>0,1s , xung lợng nhiệt thành phần không chu kì đợc tính gần đúng theo công thức:
- I } } } { ¿¿ ¿ : dòng ngắn mạch thành phần siêu quá độ thành phần chu kì, ta đã tính đợc ở trong chơng III, I } } =I rSub { size 8{N - 1} } rSup { size 8{
- Ta : hằng số thời gian tơng đơng của lới điện Với lới cao áp có thể lÊy T a =0,05s
Vậy xung lợng nhiệt thành phần không chu kì:
B N kck =(6,01 10 3 ) 2 0,05=1,81.10 6 A 2 s iv Xác định xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ B N ck Để xác định xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ B N ck , ta sử dụng ph- ơng pháp thời gian tơng đơng:
- Dòng ngắn mạch thành phần chu kì đã tính đợc ở trong chơng III,
- Thời gian tác dụng nhiệt tơng đơng xác định theo đờng cong
T td =f(t , β) ở đây β=I } } } over {I rSub { size 8{ infinity } } } } = { {6,01} over {5,73} } =1,05} { ¿¿ ¿¿¿
Tra đờng cong xác định thời gian tác dụng nhiệt tơng đơng ứng với β=1,05 và t=1s ta đợc T td =0,8s
Vậy xung lợng nhiệt thành phần chu kì:
Do đó, xung lợng nhiệt của dòng ngắn mạch:
Suy ra tiết diện dây dẫn đảm bảo ổn định nhiệt:
Ta thấy tiết diện dây đã chọn S$0mm 2 >S min nên dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt.
Kiểm tra điều kiện vầng quang:
U vq ≥U dm mg trong đó:
U vq m.r lg a tb r m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, m = 0,93 r : bán kính ngoài của dây dẫn, r!,6mm=2,16cm a : khoảng cách giữa các trục dây dẫn, a=5 mP0 cm do đó:
Nh vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện vầng quang.
Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng
Sứ đỡ thanh dẫn cứng đợc chọn theo các điều kiện sau:
Loại sứ : chọn theo vị trí đặt
Điện áp : U dms ≥U dm mg ,5kV
Kiểm tra ổn định động: F tt ' ≤F cp =0,6F ph ở đây:
F tt ' : lực điện động đặt lên đầu sứ khi ngắn mạch
H: chiều cao của sứ h ’ : chiÒu cao thanh dÉn
Ftt: lực động điện tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha
Chọn sứ đỡ loại OΦPΦPP−10 −750− II −Y 3 có các thông số kỹ thuật: bảng 5.4 Loại sứ Điện áp , kV Lực phá hoại nhá nhÊt khi uèn tÝnh, kG
ChiÒu cao , mm Định mức
Duy trì ở trạng thái khô
Kiểm tra ổn định động
Vậy sứ đã chọn hoàn toàn thoả mãn điều kiện ổn định động.
Chọn máy cắt điện
Máy cắt điện đã đợc chọn ở chơng III: bảng5.5 §iÓm ngắn mạch
Thông số tính toán Loại
Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
Chọn dao cách ly
Dao cách ly đợc chọn theo các điều kiện sau :
- ổn định nhiệt: I 2 nh t nh ≥B N
- ổn định lực động điện: i ldd ≥i xk
Ta có bảng tổng hợp chọn dao cách ly: bảng5.6 §iÓm ngắn mạch
Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
Chọn kháng Điện phụ tải cấp điện áp máy phát
Kháng điện đợc chọn theo các yêu cầu sau: i Điện áp: U dm K ≥U mg ii Dòng điện: I dm K ≥I cb iii Điện kháng x K % : xuất phát từ điều kiện hạn chế dòng ngắn mạch
Kháng điện phụ tải cấp điện áp máy phát đợc chọn nh sau:
Điện áp: U K dm =U F dm ,5kV
Xác định dòng cỡng bức qua kháng I cb
Dòng điện cỡng bức qua kháng đợc xác định khi một trong hai kháng ngừng làm việc:
Chọn kháng điện đơn dây nhôm PБA-10-1000 có
Khi lập sơ đồ thay thế cho tính ngắn mạch đã chọn S cb 00MVA và ngắn mạch tại N-4 có I } } = 59,40 ital N−4 kA} { ¿ ¿ ¿ VËy:
I } } } } = { {54 ,99} over {59,40} } =0,926} { N−3 ¿¿ ¿ ¿¿ Điện kháng đờng cáp kép 3,5MW x 4km:
Thời gian cắt ngắn mạch ở đầu đờng cáp 1 đợc xác định đảm bảo tính lựa chọn của máy cắt, tức là: t 1 =t 2 +ΔAt=0,6+0,2=0,8s
Do đó dòng ổn định nhiệt của cáp 1:
Do đó dòng ổn định nhiệt của cáp 2:
Do đó điện kháng tổng:
7,04 =7,807 Điện kháng của kháng điện:
X K =X ΣS −X HT −X C 1 =7,807−0,926−2,902=3,979 Suy ra điện kháng phần trăm:
Vậy chọn kháng đơn dây nhôm PБA-10-1000-10 có I K.dm 1000A và x K % % cb
Tính toán kiểm tra lại với kháng đã chọn khi ngắn mạch tại N-5 Điện kháng kháng điện:
0,75 =7,332 Dòng điện ngắn mạch tại N-5 là:
I N−5 } } = { {I rSub { size 8{ ital cbIII} } } over {X rSub { size 8{ ital HT} } +X rSub { size 8{K} } } } = { {54,99} over {0,926+7,332} } =6,66 ital kA} {¿¿ ¿
I N−5 } }
