Đồ án nhà máy điện (1)

LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Nhà máy điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển của hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát triển của các nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như hệ thống điện nói riêng... .Sau khi học xong chương trình của nghành hệ thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em được giao nhiệm vụ thiết kế các nội dung sau: “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện”, gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 60MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương, phụ tải cấp điện áp 110 kV, phụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát công suất về hệ thống qua đường dây kép dài 80 km. Em xin chân thành cám ơn: các thầy cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh đã trang bị kiến thức cho em trong quá trình học tập. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới cô giáo trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án môn học là cô giáo Nguyễn Thị Thanh Ngân. Tuy nhiên, do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi nhưng thiếu sót, em mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô để em rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu

Chọn máy phát điện

Theo yêu cầu thiết kế: nhà máy thủy điện gồm 4 tổ máy phát, công suất mỗi tổ máy phát là 60 MW

Từ bảng phụ lục 1.2 Máy phát điện, ta chọn được máy phát điện TBФ - 60 – 2 có các thông số như sau:

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật máy phát TBФ – 60 -2

Iđm kA Cosφ Xd’’ Xd’ Xd

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy

Công suất tác dụng của nhà máy ở từng thời điểm xác định theo công thức sau:

Công suất phát ra của nhà máy ở từng thời điểm xác định theo công thức sau:

+ PFNM(t) : Công suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t, MW

+ SFNM(t) : Công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t, MVA

+ P%(t) : Phần trăm công suất toàn nhà máy tại thời điểm t

+ cosφđmF : Hệ số công suất định mức của máy phát, cosφđmF = 0,8

+ PđmFΣ : Tổng công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy, MW

Từ các công thức trên ta lần lượt tính công suất tác dụng và công suất phát ra của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày

- Công suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t1:

- Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t1:

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 9 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN

- Công suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t2:

- Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t2:

Tương tự như vậy ta tính được công suất tác dụng và công suất phát của nhà máy tại các thời điểm khác nhau trong ngày và kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất của nhà máy như sau:

Bảng 1.2 Công suất tác dụng và công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024

1.2.2 Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy

Công suất tự dùng cho toàn nhà máy coi như không đổi theo thời gian và được xác định theo công thức sau:

+ STD : Công suất phụ tải tự dùng

+ α% : Hệ số công suất tự dùng phần trăm, α%= 6,8 %

Tính toán theo công thức (1.3) ta có STD trong khoảng thời gian t(04):

300) = 12,65 (MVA) Tính toán tương tự ta có bảng kết quả sau:

Bảng 1.3 Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy điện tại thời điểm t t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024

1.2.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp

Công suất tác dụng các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức:

Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

+ P(t): Công suất tác dụng các cấp tại thời điểm t, MW

+ S(t) : Công suất phụ tải các cấp tại thời điểm t, MVA

+ P%(t) : Phần trăm công suất tại thời điểm t

+ Pmax : Công suất tác dụng lớn nhất của phụ tải, MW

+ cosφ : hệ số công suất từng cấp phụ tải a) Phụ tải địa phương

Uđm = 10,5 (kV) ; Pmax = 20 (MW) ; cosφ = 0,85

Từ các công thức trên ta lần lượt tính công suất tác dụng và công suất phụ tải của địa phương tại từng thời điểm trong ngày

- Công suất tác dụng của phụ tải địa phương tại thời điểm t1:

- Công suất phụ tải của địa phương tại thời điểm t1:

- Công suất tác dụng của phụ tải địa phương tại thời điểm t2:

- Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t2:

Tương tự như vậy ta tính được công suất tác dụng và công suất phát của nhà máy tại các thời điểm khác nhau trong ngày và kết quả tính toán cho ta bảng công suất phụ tải của địa phương như sau:

Bảng 1.4 Công suất tác dụng và công suất phụ tải của địa phương tại thời điểm t t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024

SĐP 12,94 15,29 21,65 17,41 17,17 20,24 17,41 b) Phụ tải cấp điện áp 110 KV

Uđm = 110 (kV) ; Pmax = 120 (MW) ; cosφ = 0,88

Từ các công thức trên ta lần lượt tính công suất tác dụng và công suất phụ tải của địa phương tại từng thời điểm trong ngày

- Công suất tác dụng của phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t1:

- Công suất phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t1:

- Công suất tác dụng của phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t2:

- Công suất phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t2 :

Tương tự như vậy ta tính được công suất tác dụng và công suất phát của nhà máy tại các thời điểm khác nhau trong ngày và kết quả tính toán cho ta bảng công suất phụ tải của địa phương như sau:

Bảng 1.5 Công suất tác dụng và công suất phụ tải cấp điện áp 110KV tại thời điểm t t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024

1.2.4 Công suất phát về hệ thống

Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ 80km Công suất phát về hệ thống được xác định bằng biểu thức:

SVHT = SFNM(t) – (STD + SĐP + SUT) (1.6) Trong đó:

SVHT: Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

SFNM:Công suất phát toàn nhà máy tại thời điểm t

STD: Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy tại thời điểm t

SĐP: Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t

SUT: Công suất phụ tải cấp điện áp 110 KV tại thời điểm t

Dựa vào các kết quả tính toán trước ta tính được công suất phát về hệ thống của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày như bảng dưới đây

Bảng 1.6 Bảng tổng hợp phụ tải nhà máy và các cấp điện áp tại thời điểm t

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 13 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN t(h) 04 47 710 1014 1417 1720 2024

Nhận xét chung

- Nhà máy thiết kế có tổng công suất là 4.75 = 300 MVA so với hệ thống có tổng công suất là 2000 MVA thì nhà máy thiết kế chiếm 15 %

- Về vai trò của nhà máy đối với hệ thống:

Công suất đặt của nhà máy: 4 x 60 MW

Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): S HT 2000 MVA

Dự trữ công suất hệ thống là : 10 % (200 MVA)

- Công suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là:S VHT max 149,74 MVA tức là chiếm 149,74

200 100 = 74,87 % công suất dự trữ quay về của hệ thống và chiếm 149,74

% công suất toàn hệ thống.

- Khả năng phát triển của nhà máy trong tương lai

Nhà máy có khả năng mở rộng trong tương lai và tăng lượng công suất phát về hệ thống và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải

Máy biến áp được thiết kế để hoạt động ở mức tải nhất định Tuy nhiên, đôi khi do những yếu tố bất khả kháng như tình trạng sự cố trong hệ thống điện, hoặc nhu cầu sử dụng điện tăng đột biến, mà tải trên máy biến áp có thể vượt quá giới hạn cho phép Khi máy biến áp quá tải, nó sẽ làm tăng nhiệt độ bên trong máy, gây ra nhiều vấn đề như hao mòn, suy giảm tuổi thọ, thậm chí là gây cháy nổ trong trường hợp nghiêm trọng

Nối đất trung tính của máy biến áp được sử dụng để cân bằng điện áp giữa các pha và giảm thiểu nhiễu điện từ Khi có sự cố xảy ra trên hệ thống, điện áp có thể tăng đột ngột hoặc giảm đột ngột trên một pha nào đó, nếu không có nối đất trung tính, điện áp trên các pha khác sẽ không được cân bằng và có thể gây ra hư hỏng cho các thiết bị kết nối

Nối đất trung tính cũng giúp giảm thiểu nhiễu điện từ, đặc biệt là trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như trong hệ thống điện tử

Việc máy biến áp quá tải 1,4 sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy Khi máy biến áp quá tải, nó sẽ hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với mức độ tải bình thường Điều này sẽ gây ra một khối lượng lớn nhiệt độ và áp lực trên các bộ phận của máy biến áp, chẳng hạn như cuộn dây Điều này sẽ dẫn đến một sự mòn, tổn thương nhanh hơn các bộ phận của máy biến áp, và do đó làm giảm tuổi thọ của máy Nếu máy biến áp quá tải quá nhiều thời gian, nó có thể dẫn đến hư hỏ Để vận hành 2 máy biến áp làm việc song song, cần đảm bảo các điều kiện sau: 1 Cùng loại máy biến áp: Hai máy biến áp nên có cùng kiểu, cùng công suất và cùng điện áp định mức để đảm bảo tính đồng bộ trong quá trình vận hành 2 Điện áp thứ cấp cùng pha: Điện áp thứ cấp của hai máy biến áp phải cùng pha và có cùng giá trị để tránh tình trạng mất đồng bộ và tổn thất công suất 3 Điều chỉnh hệ số công suất: Cần điều chỉnh hệ số công suất cho hai máy biến áp sao cho giữ được đúng hệ số công suất yêu cầu và tránh tình trạng quá

+ cùng chỉ số biến áp, cùng tổ nối dây,cùng điện áp ngắn mạch

15

Đề xuất phương án

Từ kết quả tính toán ở chương I ta có một số nhận xét sau:

+ Đây là nhà máy thủy 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 có cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110kV nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp cao và trung

+ Không nối song song máy biến áp 2 cuộn dây với máy biến áp tự ngẫu

+ Ta cũng không dùng nhiều hơn 2 máy biến áp để liên lạc giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bì phân phối sẽ phức tạp

+ Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:

Nhận xét : Phương 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 dây 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 phía 110kV

Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1, F2

+ Số lượng 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

+ Có một phần công suất truyền qua hai lần máy biến áp làm tăng tổn thất công suất Nhưng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất không đáng kể, có thể bỏ qua

Nhận xét: Phương án 2 khác phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến áp

2 cuộn dây nối lên thanh cái điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110KV, bộ còn lại nối lên thanh cái 220 KV cùng với 2 bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu dây liên lạc giữa các cấp điện áp

+ Giống như phương án 1, luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy, đảm bao cung cấp điện liên tục, độ tin cậy cao

+ Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó hkhăn trong vận hành và sửa chữa

+ Vốn đầu tư máy biến áp đắt hơn so với phương án 1

Nhận xét: Tất cả các bộ máy phát điện – máy biến áp đều nối vào thanh cái điện áp 220

KV Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang cho thanh cái 110

KV Khi xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại không đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải điện áp cấp 110 KV

Số lượng và chủng loại nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng như vận hành, sửa chửa

Qua 3 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phương 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 phương án

1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện.

Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 18 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN a) Chọn máy biến áp

Máy biến áp hai dây quấn B3, B4được chọn theo điều kiện:

Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:

Từ kết quả trên ta chọn được MBA 2 cuộn dây và MBA tự ngẫu 3 pha có các thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 2.1 Bảng thông số kỹ thuật của MBA 2 cuộn dây và MBA tự ngẫu 3 pha

Tự ngẫu ATДЦTH 160 230 121 11 11 32 20 85 380 - - 0,5 b) Phân bố công suất cho các máy biến áp

 Đối với MBA 2 cuộn dây B3, 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:

 Đối với MBA tự ngẫu B1, B2:

- Công suất qua cuộn dây điện áp cao được phân bố theo biểu thức sau :

- Công suất qua cuộn dây điện áp trung được phân bố theo biểu thức sau :

- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ được phân bố theo biểu thức sau :

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA B1,B2 được ghi trong bảng:

MVA 50,85 50,76 97,61 52,55 68,18 66,2 65,2 c) Kiểm tra quá tải các máy biến áp

Máy biến áp nối bộ B3, B4

Vì 2 máy biến áp này đã được 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 như đã trình bày trong phần trước, nên đối với máy biến áp B3, B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải

Máy biến áp liên lạc (tự ngẫu) B1, B2

Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây ta thấy công suất cuộn cao là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là:

Hệ số quá tải bình thường: bt TNdm

k S 1,4.160 = 224 MVA > 74,87 MVA nên khi làm việc bình thường máy biến áp không bị quá tải

 Xét trường hợp sự cố MBA nối bộ B3 hoặc B4 vào thời điểm phụ tải bên trung cực đại:

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 20 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:

2kqt α STNđm ≥ SUTmax – SB0 => STNđm ≥ 𝑆 𝑈𝑇𝑚𝑎𝑥 −𝑆 𝐵0

2.1,4.0,5 = 30,5 < SdmTN = 160 (MVA) Vậy máy biến áp tự ngẫu thoả mãn điều kiện sự cố

Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :

+ Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu :

1.(113,18 – 70,46) = 42,72 (MVA) + Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :

+ Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :

+ Khi đó, công suất phát lên hệ thống là SVHTmax = 149,74 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là :

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ của hệ thống (10% = 200 MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn

 Xét trường hợp sự cố hỏng 1 bộ MBA tự ngẫu vào thời điểm phụ tải bên trung cực đại: Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:

2kqt α STNđm ≥ SUTmax – 2.SB0 => STNđm ≥ 𝑆 𝑈𝑇𝑚𝑎𝑥 −2.𝑆 0

(công suất truyền từ bên trung áp sang nên mang dấu âm)

+ Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :

Sthiếu = SVHT – SC = 149,74 – 76,55 = 73,19 (MVA) < 200 (MVA)

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ của hệ thống (10% = 200 MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn d) Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn B3,B4

+ Do MBA mang tải bằng phẳng trong cả năm, nên tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau: ΔA = (Δ𝑃 0 + Δ𝑃 𝑁 𝑆 𝐵3 2

+ ΔP0 : tổn thất công suất không tải của MBA, kW

+ ΔPN: tổn thất công suất ngắn mạch của MBA, kW

Theo công thức ta tính được tổn thất trong MBA B3,B4 cấp điện áp 110 KV như sau: ΔAB3 = ΔAB4 = 8760.( 70 + 310 70,46 80 2 2 ) = 2719746,76 (kWh)

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1,B2

Nên ΔPN CH = ΔPN TH 2

1.380 = 190 (kW) + Tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây:

+ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu

Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 1 là: ΔA = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4

= 8906776,52 (kWh) = 8960,776 (MWh) e) Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện cưỡng bức

 Các mạch phía điện áp 220 KV:

 Mạch đường dây nối với hệ thống:

 Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc:

Trong chế độ làm việc bình thường:

√𝟑.220 = 0,1965 (kA) Trong chế độ làm việc sự cố:

+ khi sự cố máy biến áp bên trung:

√3.220 = 0,0325 (kA) + Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu:

√3.220= 0,201 (kA) Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở phía điện áp 220 KV là:

 Các mạch phía điện áp 110 kV

 Đường dây tải: Đường dây kép:

 Bộ máy phát – máy biến áp 2 dây quấn B3, B4:

 Trung áp máy biến áp liên lạc:

+ Khi làm việc bình thường:

√3.110 = 0,155 (kA) + Khi sự cố máy biến áp bên trung:

√3.110 = 0,224 (kA) + Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm STmax:

√3.110 = 0,1455 (kA) Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở phía điện áp 110 KV là:

 Các mạch phía điện áp 10,5 KV

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 25 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN a) Chọn máy biến áp

Máy biến áp hai dây quấn B1, B4được chọn theo điều kiện:

Máy biến áp tự ngẫu B2, B3 được chọn theo điều kiện:

Từ kết quả trên ta chọn được MBA 2 cuộn dây và MBA tự ngẫu 3 pha có các thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 2.3 Bảng thông số kỹ thuật của MBA 2 cuộn dây và MBA tự ngẫu 3 pha

Tự ngẫu ATДЦTH 160 230 121 11 11 32 20 85 380 - - 0,5 b) Phân bố công suất cho các máy biến áp

 Đối với MBA 2 cuộn dây B1, 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:

 Đối với MBA tự ngẫu B2, B3:

- Công suất qua cuộn dây điện áp cao được phân bố theo biểu thức sau :

- Công suất qua cuộn dây điện áp trung được phân bố theo biểu thức sau :

- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ được phân bố theo biểu thức sau :

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA B2,B3 được ghi trong bảng:

MVA -8,255 12,145 52,135 12,53 22,705 38,455 19,725 c) Kiểm tra quá tải các máy biến áp

Máy biến áp nối bộ B1, B4

Vì 2 máy biến áp này đã được 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 như đã trình bày trong phần trước, nên đối với máy biến áp B1, B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải

Máy biến áp liên lạc (tự ngẫu) B2, B3

Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây ta thấy công suất cuộn cao là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là:

Hệ số quá tải bình thường: bt TNdm

k S 1,4.160 = 224 MVA > 39,64 MVA nên khi làm việc bình thường máy biến áp không bị quá tải

 Xét trường hợp sự cố MBA nối bộ B4 vào thời điểm phụ tải bên trung cực đại:

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 27 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:

2 = 56,59 (MVA) + Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :

Sthiếu = SVHT – SC – SB0 = 149,74 – (-1,495) – 70,46 = 80,775 (MVA) < 200 (MVA)

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ của hệ thống (10% = 200 MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn

 Xét trường hợp sự cố hỏng 1 bộ MBA tự ngẫu vào thời điểm phụ tải bên trung cực đại:

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 28 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là: kqt α STNđm ≥ SUTmax – SB4 => kqt α STNđm + SB4

Vậy máy biến áp tự ngẫu thoả mãn điều kiện sự cố

+ Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :

Sthiếu = SVHT – (SC + SB1) = 149,74 – (6,09 + 70,46) = 73,19 (MVA) < 200 (MVA)

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ của hệ thống (10% = 200 MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn d) Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn B1,B4

+ Do MBA mang tải bằng phẳng trong cả năm, làm việc với công suất SB0 = 70,46 nên tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 29 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN ΔA = (Δ𝑃 0 + Δ𝑃 𝑁 𝑆 𝐵0 2

+ ΔP0 : tổn thất công suất không tải của MBA, kW

+ ΔPN: tổn thất công suất ngắn mạch của MBA, kW

Theo công thức ta tính được tổn thất trong MBA B4 cấp điện áp 110 KV như sau: ΔAB4 = ΔAB4 = 8760.(70 + 310 70,46 2

80 2 ) = 2719746,76 (kWh) Theo công thức ta tính được tổn thất trong MBA B1 cấp điện áp 220 KV như sau: ΔAB1 = ΔAB1 = 8760.(80 + 320 70,46 2

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B2,B3

Nên ΔPN CH = ΔPN TH 2

1.380 = 190 (kW) + Tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây:

+ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu

Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 2 là: ΔA = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4

= 5518114,635 (kWh) = 5518,115 (MWh) e) Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện cưỡng bức

 Các mạch phía điện áp 220 KV:

 Mạch đường dây nối với hệ thống:

 Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc:

Trong chế độ làm việc bình thường:

√𝟑.220 = 0,104 (kA) Trong chế độ làm việc sự cố:

+ khi sự cố máy biến áp bên trung:

√𝟑.220 = 3,92.10 -3 (kA) + Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu:

√3.220= 0,016 (kA) Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở phía điện áp 220 KV là:

 Các mạch phía điện áp 110 kV

 Đường dây tải: Đường dây kép:

 Bộ máy phát – máy biến áp 2 dây quấn B1, B4:

 Trung áp máy biến áp liên lạc B2, B3:

+ Khi làm việc bình thường:

√3.110 = 0,112 (kA) + Khi sự cố máy biến áp bên trung:

√3.110 = 0,298 (kA) + Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm STmax:

√3.110 = 0,224 (kA) Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở phía điện áp 110 KV là:

 Các mạch phía điện áp 10,5 KV

Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án

Trong nhà máy điện các thiết bị điện và khí cụ điện được nối lại với nhau thành sơ đồ điện Yêu cầu chung của sơ đồ nối điện là làm việc đảm bảo, tin cậy; cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và đảm bảo an toàn cho người vận hành

Tính đảm bảo của sơ đồ phụ thuộc vào vai trò quan trọng của hộ tiêu thụ điện Ví dụ hộ tiêu thụ điện loại 1 phải được cung cấp bằng 2 đường dây lấy từ 2 nguồn độc lập, mỗi nguồn phải cung cấp đủ công suất khi nguồn kia làm việc

Tính linh hoạt của sơ đồ được thể hiển bởi khả năng thích ứng với nhiều tràng thái vận hành khác nhau

Tính kinh tế của sơ đồ được giải quyết bằng hình thức của hệ thống các thanh góp, số lượng khí cụ điện dùng trong sơ đồ Ngoài ra cách bố trí thiết bị trong sơ đồ phải đảm bảo an toàn cho người vận hành

Căn cứ vào nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp và vai trò của nhà máy đang thiết kế đối với hệ thống, sơ đồ nối điện của phương án được chọn theo sơ đồ:

+ Phía 220 kV: Dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp

+ Phía 110 kV: Dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp

+ Phía 10,5 kV: Không dùng hệ thống thanh góp đầu cực máy phát.

Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phươn án tối ưu

3.2.1 Phương án 1 a) Sơ đồ nối điện

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 33 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN b) Tính toán kinh tế - kỹ thuật

Vốn đầu tư của một phương án được tính như sau: V B + V TBPP

- Vốn đầu tư máy biến áp: V B = k B v B

+ kB: hệ số xét đến việc vận chuyển và lắp ráp máy biến áp

+ vB: giá tiền mua máy biến áp Ở phương án 1 ta sử dụng:

+ 2 MBATN loại ATДЦTH – 160 có kB = 1,4

+ 2 MBA ba pha 2 dây quấn loại TДЦ – 80 cấp 110 kV có kB = 1,5

Vậy tổng vốn đầu tư mua máy biến áp của phương án 1:

- Vốn đầu tư mua thiết bị phân phối:

+ ni: số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp Ui

+ VTBPPi : giá tiền của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp Ui

Từ sơ đồ nối điện phương án 1, ta nhận thấy:

Cấp điện áp 220 kV gồm 5 mạch máy cắt SF6 giá: 3,2.10 9 x 5 = 16.10 9 (đồng)

Cấp điện áp 110 kV gồm 9 mạch máy cắt SF6 giá: 1,5.10 9 x 9 = 13,5.10 9 (đồng)

Cấp điện áp 10,5 kV gồm 2 mạch máy cắt không khí giá: 0,96.10 9 x 2 = 1,92.10 9 (đồng) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối ( chủ yếu là máy cắt) phương án 1:

Tổng vốn đầu tư của phương án 1:

 Tính phí tổn vận hành hàng năm

Phí tổn vận hành hằng năm được xác định theo công thức sau: P 1 = P K + P T + P P

- PK: tiền khấu hao hằng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn, (đồng/năm)

- PT: chi phí tổn thất điện năng hằng năm trong MBA, (đồng/năm)

PT = .ΔA (  : giá tiền 1kWh tổn thất = 1000 đồng/kWh)

- PP: là tiền lương công nhân (thường nhỏ nên bỏ qua)

Vậy phí tổn vận hành hằng năm của phương án 1 là :

P1 = PK + PT = 4,253.10 9 + 8,907.10 9 = 13,16.10 9 (đồng) c) Chi phí tính toán

Chi phí tính toán của phương án 1: C1 = ađm (V1 + P1)

Trong đó: ađm: là hệ số định mức của hiệu quả kinh tế (ađm = 0,15)

3.2.2 Phương án 2 a) Sơ đồ nối điện b) Tính toán kinh tế - kỹ thuật

Vốn đầu tư của một phương án được tính như sau: V B + V TBPP

- Vốn đầu tư máy biến áp: V B = k B v B

+ kB: hệ số xét đến việc vận chuyển và lắp ráp máy biến áp

+ vB: giá tiền mua máy biến áp Ở phương án 1 ta sử dụng:

+ 2 MBATN loại ATДЦTH – 160 có kB = 1,4

Vậy tổng vốn đầu tư mua máy biến áp của phương án 1:

- Vốn đầu tư mua thiết bị phân phối:

+ ni: số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp Ui

+ VTBPPi : giá tiền của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp Ui

Từ sơ đồ nối điện phương án 1, ta nhận thấy:

Cấp điện áp 10,5 kV gồm 2 mạch máy cắt không khí giá: 0,9.10 9 x 2 = 1,8.10 9 (đồng) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối ( chủ yếu là máy cắt) phương án 2:

Tổng vốn đầu tư của phương án 2:

 Tính phí tổn vận hành hàng năm

Phí tổn vận hành hằng năm được xác định theo công thức sau: P 2 = P K + P T + P P

- PK: tiền khấu hao hằng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn, (đồng/năm)

- PT: chi phí tổn thất điện năng hằng năm trong MBA, (đồng/năm)

PT = .ΔA (  : giá tiền 1kWh tổn thất = 1000 đồng/kWh)

- PP: là tiền lương công nhân (thường nhỏ nên bỏ qua)

Vậy phí tổn vận hành hằng năm của phương án 1 là :

P2 = PK + PT = 4,878.10 9 + 5,519.10 9 = 10,397.10 9 (đồng) c) Chi phí tính toán

Chi phí tính toán của phương án 1: C2 = ađm (V2 + P2)

Trong đó: ađm: là hệ số định mức của hiệu quả kinh tế (ađm = 0,15)

Lựa chọn phương án tối ưu

Bảng 3.1 bảng tổng kết so sánh hai phương án

Phương án Vốn đầu tư

Phí tổn vận hành P.10 9 (đồng)

Chi phí tính toán C.10 9 (đồng)

+ Vốn đầu tư: Phương án 1 < Phương án 2

+ Phí tổn vận hành: Phương án 1 > Phương án 2

+ Chi phí tính toán: Phương án 1 < Phương án 2

- Thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn:

- Thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch:

Do T < Ttc nên Phương án 1 là tối ưu

Vậy ta chọn phương án 1

Tính toán ngắn mạch

4.1.1 Xác định điểm ngắn mạch tính toán

Sơ đồ xác định các điểm cần tính ngắn mạch như trên hình vẽ Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra ngắn mạch tại đó thì dòng điện ngắn mạch đi qua khí cụ đIện là lớn nhất

- Để chọn các khí cụ điện cho mạch 220 kV ta lấy điểm N1 trên thanh góp 220 kV là điểm tính toán ngắn mạch Nguồn cung cấp khi ngắn mạch tại N1 là tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống

- Để chọn các khí cụ điện cho mạch 110kV ta chọn điểm N2 trên thanh góp 110 kV Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là các máy phát điện và hệ thống

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp mạch máy phát điện, chọn hai điểm ngắn mạch N3 và N4 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là hệ thống và các máy phát của nhà máy, trừ máy phát F1.Nguồn cung cấp điểm ngắn mạch N4 là máy phát F1 Trong 2

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 38 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào lớn sẽ được dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp mạch tự dùng, phụ tải địa phương chọn điểm ngắn mạch N 5 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và các máy phát điện Ta có I N5 = IN3 + IN4

4.1.2 Xác định điện kháng các phần tử

Sơ đồ thay thế toàn nhà máy cho tính toán ngắn mạch được lập trong hệ đơn vị tương đối cơ bản Để tính toán dòng điện ngắn mạch, ta dùng phương pháp gần đúng với lượng cơ bản ta chọn được:

+ Công suất cơ bản: Scb = 100 MVA

+ Điện áp cơ bản : Ucb = Utb các cấp

Ucb1 = 230 kV; Ucb2 = 115 kV; Ucb3 = 11 kV

- Điện kháng của hệ thống:

- Điện kháng đường dây tính từ thanh góp nhà máy đến hệ thống:

Lấy điện kháng đơn vị của đường dây từ thanh góp nhà máy đến hệ thống là 0,4 (Ω/km)

- Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây :

XB = XB3 = XB4 = dmB cb

- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu:

 Điện áp ngắn mạch các cấp:

XC = XC.B1 = XC.B2 dmB cb

XT = XT.B1 = XT.B2 dmB cb

XH = XH.B1 = XH.B2 dmB cb

- Điện kháng máy phát điện:

4.1.3 Lập sơ đồ thay thế và xác định dòng ngắn mạch

Sơ đồ thay thế a) Điểm ngắn mạch N1

Do điểm N1 là điểm ngắn mạch đối xứng nên ta sử dụng phép gập đôi sơ đồ và biến đổi tương đương:

+ Vì sơ đồ có tính đối xứng nên ta gộp các nguồn đối xứng ( E1 với E2; E3 với E4) và được điện kháng tương đương như sau:

0,162+0,163) + 0,036 = 0,117 + Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là:

100 = 1,804 + Tra đường cong tính toán ta có: ICK(0) = 0,53 ; ICK(∞) = 0,52

+ Dòng ngắn mạch phía hệ thống:

+ Nhánh máy phát có mức điện kháng tính toán là:

+ Dòng ngắn mạch phía máy phát:

√3.230 = 1,656 (kA) + Dòng ngắn mạch tại N1:

+ Dòng ngắn mạch xung kích: ixkN1 = √2.kxk.I”N1(0) = √2.1,8.4,92 = 12,5 (kA) b) Điểm ngắn mạch N2

0,162+0,163 = 0,081 + Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là:

+ Dòng ngắn mạch phía hệ thống:

√3.115 = 14,26 (kA) + Nhánh máy phát có mức điện kháng tính toán là:

+ Dòng ngắn mạch xung kích: ixkN2 = √2.kxk.I”N2(0) = √2.1,8.18,75 = 47,73 (kA) c) Điểm ngắn mạch N3

+ Ghép nguồn E2 và E34 ta được:

0,323+0,163 = 0,108 + Biến đổi Y (X6, X3, X7) thành Δ thiếu (X8, X9) ta được:

0,126 = 0,345 + Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là:

XttHT > 3 => coi như ngắn mạch ở xa và giá trị dòng ngắn mạch được tính như sau:

+ Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm:

√3.11 = 13,024 (kA) + Nhánh máy phát có mức điện kháng tính toán là:

+ Dòng ngắn mạch xung kích: ixkN3 = √2.kxk.I”N3(0) = √2.1,8.31,12 = 79,22 (kA) d) Điểm ngắn mạch N4

Do nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 chỉ có máy phát F2 nên ta có sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch như sau:

100 = 0,146 Tra đường cong tính toán với: ICK(0) = 6,4 ; ICK(∞) = 2,75

+ Dòng tính toán cơ bản: Iđm = 𝑆 đ𝑚

Vậy dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N4 là : ixkN4 = √2.kxk.I”N4(0) = √2.1,8.29,126 = 74,143 (kA) e) Điểm ngắn mạch N5

+ Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N4:

Bảng 4.1 Kết quả tính toán ngắn mạch

Tính toán dòng điện làm việc bình thường và dòng cưỡng bức

Các khí cụ điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc bình thường và cưỡng bức Ứng với hai trạng thái làm việc ta có dòng bình thường Ibt và dòng cưỡng bức Icb Để chọn các khí cụ điện và dây dẫn ta phải căn cứ vào hai giá trị dòng điện trên Dòng làm việc bình thường và dòng cưỡng bức ta đã tính được ở mục 2.2.1 chương II được lập thành bảng như sau:

Bảng 4.2 kết quả tính toán dòng cưỡng bức

Cấp điện áp (kV) 220 kV 110 kV 10,5 kV

Chọn máy cắt điện và dao cách ly

+ Loại: Đối với các máy cắt ở cùng một cấp điện áp, ta chọn cùng một loại máy cắt để thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa Các máy cắt 220kV và 110 kV ta chọn máy cắt ngoài trời; các máy cắt 10,5 kV chọn loại đặt trong nhà

+ Máy cắt điện để dùng đóng cắt mạch điện với dòng phụ tải khi làm việc bình thường và dòng ngắn mạch khi sự cố Máy cắt điện được chọn theo điều kiện sau:

- Điện áp định mức của máy cắt : UđmMC ≥ Uđm mạng

- Dòng điện định mức của máy cắt : Iđm ≥ Icb

- Dòng cắt định mức của máy cắt : Icắt đm ≥ I’’

Icb: Dòng cưỡng bức của mạch đặt máy cắt

I’’: Dòng ngắn mạch siêu quá độ thành phần chu kỳ

Ngoài ra máy cắt được chọn phải kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch:

- Kiểm tra điều kiện ổn định động: Iđ.đm  ixk ( ixk là dòng xung kích khi ngắn mạch)

- Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: I2nh.đm tnh.đm  BN (BN là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch) Đối với các máy cắt có Iđm ≥ 1000 A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt Các máy cắt ở cùng cấp điện áp được chọn cùng chủng loại

Tra bảng 3.3 và 3.5, sách thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa và Th.S Phạm Ngọc Hùng, ta chọn được các máy cắt và lập thành bảng như sau:

Bảng 4.3 Bảng chọn máy cắt

(kV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức

+ Loại: Các DCL ở cùng cấp điện áp được chọn cùng chủng loại Các DCL 220 kV và 110 kV chọn DCL đặt ngoài trời Các DCL 10,5 kV chọn loại đặt trong nhà

+ Điều kiện chọn dao cách ly:

- Điện áp định mức của dao cách ly: Uđm ≥ Uđm.mạng

- Dòng điện định mức của dao cách ly: Iđm ≥ Icb

- Điều kiện kiểm tra ổn định động: iđ.đm ≥ ixk

Trong đó: ixk: dòng xung kích khi ngắn mạch

- Điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh.đm.tnh.đm ≥ BN

Trong đó: BN: xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch

- Đối với các dao cách ly có Iđm ≥ 1000 A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Tra bảng 4.1, 4.6 và 4.7, sách thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa và Th.S Phạm Ngọc Hùng Ta có bảng chọn DCL sau:

Bảng 4.4 Bảng chọn dao cách ly

(kV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán

Loại dao cách ly Đại lượng định mức

Icb (kA) IN (kA) Ixk (kA) Uđm

Chọn cáp và kháng điện đường dây cho phụ tải địa phương

Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương

Phụ tải cấp điện áp Uđm = 10,5 kV, Pmax = 20 MW, cosφ = 0,85 bao gồm 2 đường dây cáp kép x 3MW x 3km và 2 đường dây cáp đơn x 2,5MW x 3 km

+ Chọn tiết diện cáp theo mật độ dòng điện: F  I lv

- Ilv : dòng điện làm việc bình thường trên đường dây

- Jkt : mật độ dòng điện kinh tế, phụ thuộc vào loại cáp và thời gian sử dụng công suất cực đại

+ Thời gian sử dụng công suất cực đại:

Tra bảng với cáp lõi nhôm và Tmax = 6983 (h), ta có jkt = 1,2 (A/mm 2 ) a) Chọn cáp kép

+ Dòng điện làm việc bình thường trên đường dây phụ tải địa phương:

Tra bảng phụ lục 4.22, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện, ta chọn cáp đặt cố định 3 lõi do hãng LENS chế tạo có tiết diện 95 mm 2 với I cp = 155 (A), U đm = 10,5 kV, x 0 =0,193

+ Kiểm tra cáp kép đã chọn theo điều kiện phát nóng:

Khi làm việc bình thường: k1.k2.Icp ≥ Ibt

Với k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ được tính như sau: k1 = √   𝑐𝑝 − 𝑥𝑞

cp= 70 0 C: nhiệt độ cho phép làm việc lâu dài của thanh dẫn

xq = 42 0 C: nhiệt độ môi trường xung quanh

ch % 0 C: nhiệt độ chuẩn của môi trường

K2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song, k2 = 0,92

Khi làm việc cưỡng bức: Kqtsc.k1.k2.Icp ≥ Icb = 2Ibt

Với Kqtsc là hệ số quá tải sự cố; Kqtsc = 1,4

=> Kqtsc.k1.k2.Icp = 1,4.0,789.0,92.155 = 157,52 < Icb = 97.2 = 194 (A) (không thỏa mãn)

Ta chọn lại cáp có: F = 120 mm 2 , Uđm = 10 (kV), Icp = 210 (A), x0= 0,153 ( Ω/km)

Với Kqtsc là hệ số quá tải sự cố; Kqtsc = 1,4

Như vậy cáp đã chọn F = 120 mm 2 đảm bảo điều kiện phát nóng cho phép b) Chọn cáp đơn

+ Dòng điện làm việc bình thường trên đường dây phụ tải địa phương:

Tra bảng phụ lục 4.22, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện, ta chọn cáp đặt cố định 3 lõi do hãng LENS chế tạo có tiết diện 185 mm 2 với I cp ) = 450 (A), U đm = 10,5 kV, x 0 =0,0991

+ Kiểm tra cáp đơn đã chọn theo điều kiện phát nóng:

Khi làm việc bình thường: k1.k2.Icp ≥ Ibt

Với k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ được tính như sau: k1 = √   𝑐𝑝 − 𝑥𝑞

70−25 = 0,789 k2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song, k2 = 0,92

Như vậy cáp đã chọn F = 185 mm 2 đảm bảo điều kiện phát nóng cho phép

+ Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch, xem xét khi chọn kháng điện đường dây

4.4.2 Chọn kháng điện a) Điều kiện chọn kháng điện

Kháng điện đầu đường dây phụ tải địa phương được chọn theo các điều kiện sau:

- Điện áp: Uđm ≥ Uđm mạng = 10,5 kV

Trong đó: Icbk: dòng điện cưỡng bức qua kháng, được tính khi phụ tải địa phương lớn nhất và sự cố 1 kháng

Ta chọn kháng điện đơn của có cuộn dây bắng nhôm: PbA-10,5-1500 b) Chọn điện kháng X k % Để tính Xk%, ta lập sơ đồ thay thế như sau:

+ Cáp 1 có tiết diện SC1 = 120 mm 2 lõi bằng nhôm nên có dòng ổn định nhiệt là:

- C: hệ số phụ thuộc vật liệu cáp CAl = 88

- t1: thời gian của máy cắt 1: t1 = 0,7 + 0,3 = 1 (s)

Mặt khác ta có: X∑ = XHT + XK = 𝐼 𝑐𝑏

Ta chọn kháng điện đơn có cuộn dây bằng nhôm loại PbA-10,5-1500-10 có : Uđmk = 10,5kV;

Iđmk = 0,75 kA; Xk% = 10 % c) Chọn máy cắt MC1

+ Máy cắt MC1 được chọn theo các điều kiện như ở mục 4.3.1 chương IV Các điều kiện dòng cắt và điều kiện ổn định động được xét theo giá trị tại dòng ngắn mạch tại điểm N6

+ Dòng điện ngắn mạch tại điểm N6 : IN6 = 𝐼 𝑐𝑏

0,087+0,41= 10,56 (kA) + Dòng điện cưỡng bức tại điểm ngắn mạch N6:

√3.10,5.0,85 = 1,294 (kA) + Dòng xung kích tại điểm N6: ixkN6 = √2.kxk.I”N6 = √2.1,8.10,56 = 26,88 (kA)

Ta chọn máy cắt có thông số như sau:

Bảng 4.5 Bảng chọn máy cắt

(kV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức

Ta thấy máy cắt đã chọn có dòng định mức lớn hơn 1000 (A) nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt d) Tính toán kiểm tra lại với kháng đơn và cáp đã chọn

+ Dòng ngắn mạch tại điểm N6 là: IN6 = 10,56

Dòng ngắn mạch này thỏa mãn điều kiện: { 𝐼 𝑁6 ≤ 𝐼 𝑐ắ𝑡𝑀𝐶1 = 25

𝐼 𝑁6 ≤ 𝐼 𝑛ℎ𝐶1 = 10,56 + Dòng điện ngắn mạch tại điểm N7 là:

Dòng ngắn mạch này thỏa mãn điều kiện { 𝐼 𝑁7 < 𝐼 𝑐ắ𝑡𝑀𝐶1 = 25

𝐼 𝑁7 < 𝐼 𝑛ℎ𝐶1 = 19,46 Kết luận: Vậy kháng điện và cáp đã chọn đạt yêu cầu.

Chọn thanh dẫn cứng cho mạch máy phát điện

4.5.1 Chọn loại và tiết diện thanh dẫn

+ Thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: Icp '  Icb

- Icp là dòng cho phép làm việc lâu dài đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt thanh dẫn

cp= 70 0 C: nhiệt độ cho phép làm việc lâu dài của thanh dẫn

0 = 35 0 C: nhiệt độ môi trường xung quanh

qđ % 0 C: nhiệt độ quy định của môi trường khi tính Icp

- Icb: dòng điện làm việc cưỡng bức qua thanh dẫn Icb = 4,33 (kA)

+ Ta chọn: 0,882.Icp ≥ 4,33 (kA) => I cp ≥ 4,91 (kA)

Ta biết rằng khi dòng nhỏ thì có thể dùng thanh dẫn cứng hình chữ nhật, nhưng khi dòng điện trên 3000 (A) thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời cũng tăng khả năng làm mát cho chúng

Vậy ta chọn thanh dẫn đồng – nhôm, tiết diện hình máng có sơn như sau :

Bảng 4.6 Bảng thông số kỹ thuật của thanh dẫn

Kích thước (mm) Tiết diện 1 cực (mm 2 )

Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo

4.5.2 Kiểm tra ổn định nhiệt

Vì thanh dẫn đã chọn có Icp = 5,5 (kA) > 1 (kA) nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt

4.5.3 Kiểm tra điều kiện ổn định động

+ Điều kiện kiểm tra ổn định động: tt  1  2  cp

- 1: ứng suất trong thanh dẫn gây ra bởi lực tác động tương hỗ giữa các pha

- 2: ứng suất do lực tác động giữa 2 thanh dẫn trong cùng một pha

Thanh dẫn đồng:  cu cp 00 kG/cm 2

Lực điện động tương hỗ giữa các pha khi có ngắn mạch:

125+55 = 3,208 >2 => Khd = 1 a = 60 cm: khoảng cách giữa hai pha l = 120 cm: độ dài một nhịp sứ

10 = 2650,92 (kg.cm) Ứng suất tính toán: 1 = 𝑀

100 = 26,51 (kg.cm 2 ) + Xác định khoảng cách giữa 2 miếng đệm l 2max : f2 = 0,51.10 -2 1

2,56 = 247,312 (cm) > 120 (cm) Vậy ta không cần đặt thêm miếng đệm cho mỗi nhịp mà chỉ cần đệm chính tại sứ

4.5.4 Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn khi có xét đến dao động riêng

+ Tần số dao động riêng của thanh dẫn: fR = 3,56

- E: modun đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, Ecu = 1,1.10 6 (kg.cm 2 )

- J: momen quán tính đối với trục y0-y0, Jy0-y0 = 625 cm 4

- S: thiết diện ngang của thanh dẫn, S = 13,7 cm 2

-  : khối lượng riêng của vật liệu thanh dẫn, ycu = 8,93 g/cm 3

Giá trị này nằm ngoài khoảng 45 – 55 Hz và 90 – 100 Hz Vậy thanh dẫn đã chọn được thỏa mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động của thanh dẫn.

Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng

Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo các điều kiện sau:

- Loại sứ: Chọn theo vị trí đặt

- Điện áp: UđmS ≥ U đm mạng = 10,5 kV

- Kiểm tra ổn định động: F’tt  Fcp 0,6.Fph

+ ' F’ tt : lực điện động đặt lên đầu sứ khi xảy ra ngắn mạch 3 pha, F’tt = 𝐻1

Ftt: Lực điện động tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha, (kg)

H1: Chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn

Chọn sứ đỡ loại OΦP-20-750KB-Y3 có các thông số kỹ thuật:

Bảng 4.7 Bảng chọn sứ đỡ thanh dẫn

Loại sứ Điện áp định mức (kV) Điện áp duy trì ở trạng thái khô (kV)

Lực phá hoại nhỏ nhất khi uốn tính, kG

+ Kiểm tra điều kiện ổn đinh động:

- Ta có: Fcp = 0,6.Fph = 0,6.750 = 450 (kg)

202 = 289,261 (kg) < Fcp = 0,6.750 = 450 Vậy sứ đã chọn hoàn toàn thỏa mãn điều kiện ổn định động

Chọn thanh góp và thanh dẫn mềm

Tiết diện thanh góp, thanh dẫn mềm được chọn theo điều kiện dòng điện như sau:

+ Icb: Dòng điện làm việc cưỡng bức tính toán ở cấp điện áp đang xét

+ Icp: Dòng điện làm việc cho phép của dây dẫn sẽ chọn

+ Khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh khc = √   𝑐𝑝 − 0

SVTH: HUỲNH VĨNH TÂN 56 GVHD: NGUYỄN THỊ THANH NGÂN Đối với nhà máy thiết kế, các dây dẫn mềm ở cấp điện áp 220 kV và 110 kV được treo ngoài trời nên khoảng cách giữa các pha rất lớn Do đó không cần kiểm tra ổn định động đối với các dây dẫn mềm này

4.7.1 Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 220 kV a) Chọn tiết diện:

Dòng điện cưỡng bức cấp điện áp 220 kV: Icb = 0,393 (kA)

0,882 = 0,445 (kA) Chọn thanh góp mềm nhôm lõi thép có thông số kĩ thuật như sau:

Bảng 4.8 bảng chọn thanh dẫn mềm

Tiết diện (mm 2 ) Đường kính (mm)

Icp (A) nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép

400/22 394 22 26,6 6 835 b) Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

- S: tiết diện của thanh dẫn mềm, mm 2

- BN: xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch, A 2 s BN= BNCK+ BNKCK

BNCK: xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ

BNKCK: xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ

Với máy phát công suất lớn hơn 50 MW, xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị, (giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s): BNCK   I 2 tbi ti

Theo kết quả tính toán ở chương III, khi ngắn mạch tại N1 ta có:

- Điện kháng tính toán phía hệ thống: XttHT = 1,804

Tra đường cong tính toán ta được: IttHT(0) = 0,53; IttHT(0,1) = 0,51;IttHT(0,2) = 0,5;IttHT(0,5) 0,48; IttHT(1) = 0,45

Dòng ngắn mạch quy đổi ra hệ đơn vị có tên ứng với t = 0 (s)

- Điện kháng tính toán phía nhà máy: XttNM = 0,351

Tra đường cong tính toán ta được: IttHT(0) = 3,2; IttHT(0,1) = 3,1;IttHT(0,2) = 3;IttHT(0,5) = 2,8;

√3.230 = 2,41 (kA) Dòng ngắn mạch tại điểm N1 ứng với thời điểm t =0 (s)

Tính toán tương tự cho các thời điểm t = 0,1s; t = 0,2s; t = 0,5s; t = 1s, ta có bảng sau:

Bảng 4.9 Thông số dòng ngắn mạch N 1 ứng với từng thời gian (t)

Tính xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch:

Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ trong từng khoảng thời gian Δt = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5

2 = 19,119 (kA 2 ) Vậy xung lượng nhiệt thanh phần chu kỳ:

BN1CK = ∑I 2 Tbi.Δti = 24,084.0,1+22,653.0,1+20,887.0,3+19,119.0,5 = 20,499 (kA 2 s)

Trong đó: ↊ là hằng số thời gian tương đương của lưới, với lưới cao áp ta lấy ↊ = 0,05 Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch N1 là:

BN1 = BN1CK + BN1KCK = 20,499 + 1,21 = 21,709 (kA 2 s)

79 = 58,98 (mm 2 ) Vậy thanh góp và thanh dẫn đã chọn đều thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch c) Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang Điều kiện: Uvq ≥ UđmHT

Uvq: điện áp tới hạn có thể phát sinh vầng quang, kV

Khi dây dẫn 3 pha bố trí trên các đỉnh của tam giác đều, ta xác định điện áp vầng quang theo công thức sau: Uvq = 84.m.r.lg 𝑎

𝑟 Với: m: hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn; m = 0,85 r: bán kính ngoài của dây dẫn, cm a: khoảng cách giữa các trục dây dẫn, cm

Khi dây dẫn đặt trên mặt phẳng nằm ngang thì Uvq cũng tính theo công thức trên nhưng pha giữa giảm 4%, pha bên tăng 6%

Xét pha giữa: Uvq = 84.m.r.lg 𝑎

Thanh góp, thanh dẫn có tiết diện chuẩn 400/22 có r = 26,6

2 = 13,3 (mm) = 1,33 (cm) a = 500 (cm) Vậy điện áp tới hạn của dây dẫn pha giữa khi ba pha bố trí trên mặt phẳng nằm ngang là:

1,33= 234,757 (kV) > UđmHT = 220 kV Vậy thanh dẫn mềm thỏa mãn điều kiện vầng quang

4.7.2 Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 110 kV a) Chọn tiết diện:

Dòng điện cưỡng bức cấp điện áp 110 kV: I cb = 0,594 (kA)

0,882 = 0,674 (kA) = 674 (A) Chọn thanh góp mềm nhôm lõi thép có thông số kĩ thuật như sau:

Bảng 4.10 Bảng chọn thanh dẫn mềm cấp điện áp 110 kV

Tiết diện (mm 2 ) Đường kính (mm)

Icp (A) nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép

400/22 394 22 26,6 6 835 b) Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

- S: tiết diện của thanh dẫn mềm, mm 2

- BN: xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch, A 2 s BN= BNCK+ BNKCK

BNCK: xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ

BNKCK: xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ

Với máy phát công suất lớn hơn 50 MW, xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị, (giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1s): BNCK   I 2 tbi ti

Theo kết quả tính toán ở chương III, khi ngắn mạch tại N2 ta có:

- Điện kháng tính toán phía hệ thống: XttHT = 2,52

Tra đường cong tính toán ta được: IttHT(0) = 1,3; IttHT(0,1) = 1,1;IttHT(0,2) = 1;IttHT(0,5) = 0,97;

- Điện kháng tính toán phía nhà máy: XttNM = 0,243

Tra đường cong tính toán ta được: IttHT(0) = 3,8; IttHT(0,1) = 3,3;IttHT(0,2) = 3,1;IttHT(0,5) = 2,8;

√3.115 = 5,7 (kA) Dòng ngắn mạch tại điểm N1 ứng với thời điểm t =0 (s)

Tính toán tương tự cho các thời điểm t = 0,1s; t = 0,2s; t = 0,5s; t = 1s, ta có bảng sau:

Bảng 4.11 Thông số dòng ngắn mạch N 2 ứng với từng thời gian (t)

Tính xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch:

Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ trong từng khoảng thời gian Δt = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5

2 = 168,56 (kA 2 ) Vậy xung lượng nhiệt thanh phần chu kỳ:

BN2CK = ∑I 2 Tbi.Δti = 304,021.0,1+236,432.0,1+205,6.0,3+168,56.0,5 = 200,005 (kA 2 s)

Trong đó: ↊ là hằng số thời gian tương đương của lưới, với lưới cao áp ta lấy ↊ = 0,05 Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch N1 là:

BN2 = BN1CK + BN1KCK = 200,005 + 17,578 = 217,583 (kA 2 s)

79 = 186,718 (mm 2 ) Vậy thanh góp và thanh dẫn đã chọn đều thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch c) Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang Điều kiện: Uvq ≥ UđmHT

Uvq: điện áp tới hạn có thể phát sinh vầng quang, kV

Khi dây dẫn 3 pha bố trí trên các đỉnh của tam giác đều, ta xác định điện áp vầng quang theo công thức sau: Uvq = 84.m.r.lg 𝑎

𝑟 Với: m: hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn; m = 0,85 r: bán kính ngoài của dây dẫn, cm a: khoảng cách giữa các trục dây dẫn, cm

Khi dây dẫn đặt trên mặt phẳng nằm ngang thì Uvq cũng tính theo công thức trên nhưng pha giữa giảm 4%, pha bên tăng 6%

Xét pha giữa: Uvq = 84.m.r.lg 𝑎

Thanh góp, thanh dẫn có tiết diện chuẩn 400/22 có r = 26,6

2 = 13,3 (mm) = 1,33 (cm) a = 500 (cm) Vậy điện áp tới hạn của dây dẫn pha giữa khi ba pha bố trí trên mặt phẳng nằm ngang là:

1,33= 234,757 (kV) > UđmHT = 110 kV Vậy thanh dẫn mềm thỏa mãn điều kiện vầng quang

Chọn máy biến áp đo lường

4.8.1 Chọn máy biến điện áp BU a) Chọn BU cho cấp điện áp máy phát 10,5 kV Điều kiện chọn BU:

- Loại biến điện áp được chọn dựa vào vị trí đặt, sơ đồ đấu dây và nhiệm vụ của nó Để cấp điện áp cho công tơ chỉ cần 2 BU 1 pha đấu Δ/Δ

- Điện áp: UđmBU≥ Uđmmạng= 10,5 Kv

- Cấp chính xác của BU: Vì cấp điện cho công tơ nên chọn BU có cấp chính xác là 0,5

- Công suất định mức: Tổng phụ tải nối vào BU (S2) phải nhỏ hơn hoặc bằng công suất định mức của BU với cấp điện áp đã chọn S2  UđmBU

- Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào máy biến điện áp và máy biến dòng điện mạch máy phát:

Ta phân bố các đồng hồ phía thứ cấp đồng đều cho hai BU tương ứng như bảng sau:

Tên dụng cụ đo lường Ký hiệu Phụ tải BU pha AB Phụ tải BU pha BC

Biến điện áp pha AB có: S2 = √20,42 2 + 3,24 2 = 20,675 (VA); Cosφ = 20,42

Biến điện áp pha BC có: S2 = √19,72 2 + 3,24 2 = 19,98 (VA); Cosφ = 19,72

Ta chọn máy biến điện áp BU có thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 4.13 Bảng chọn máy biến điện áp BU cho cấp điện áp 10,5 kV

Kiểu BU Cấp điện áp (kV) Điện áp định mức

Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp Cấp 0,5 Cấp 1

Chọn dây dẫn nối giữa BU và các dụng cụ đo lường

Tiết diện dây dẫn được chọn sao cho tổn thất điện áp trên nó không vượt quá 0,5% điện áp định mức thứ cấp khi có công tơ và 0,3% khi không có công tơ Để đảm bảo độ bền cơ: tiết diện tối thiểu của dây dẫn là 1,5 mm 2 đối với dây đồng và 2,5 mm 2 đối với dây nhôm khi không nối dụng cụ đo điện năng 2,5 mm 2 đối với dây đồng và 4 mm 2 đối với dây nhôm khi nối với dụng cụ đo điện năng

- Tính dòng điện trong các dây dẫn:

100 = 0,2 (A) Để đơn giãn ta coi Ia = Ic = 0,2 (A) vàCosφ = 1

Như vậy dòng điện Ib = √3.Ia = √3.0,2 = 0,35 (A) Điện áp giáng trên dây a và b bằng: ΔU = (Ia + Ib).r = (Ia + Ib).𝑝.𝑙

Giả sử khoảng cách từ dụng cụ đo đến B U là l = 50m, bỏ qua góc lệch pha giữa Ia và Ib Vì trong mạch có công tơ nên ΔU = 0,05% Vậy tiết diện dây dẫn phải chọn là:

Theo tiêu chuẩn độ bền cơ học ta lấy dây dẫn là dây đồng có tiết diện S = 1,5 mm 2 đối với dây dẫn không nối với dụng cụ đo điện năng và có tiết diện S = 2,5 mm 2 đối với dây dẫn nối với dụng cụ đo điện năng b) Chọn BU cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV

Phụ tải thứ cấp của BU phía 110 kV và 220 kV thường là các cuộn dây điện áp của đồng hồ Vonmet có tổng trở tương đối lớn nên công suất thường nhỏ Vậy không cần tính phụ tải thứ cấp

Nhiệm vụ chính của các BU ở các cấp điện áp này là kiểm tra cách điện và đo lường điện áp Do vậy ta chọn ba máy biến điện áp một pha đấu Y0/Y0

Tra tài liệu tham khảo thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp Ta chọn máy biến điện áp BU có thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 4.14 Thông số kỹ thuật của BU cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV

Loại BU Cấp điện áp (kV) Điện áp đinh mức các cuộn dây (V)

Công suất theo cấp chính xác (VA) Công suất max (VA)

Sơ cấp Thứ cấp Cấp 0,5 Cấp 1

4.8.2 Chọn máy biến dòng điện BI

Máy biến dòng điện được chọn theo các điều kiện sau:

- Sơ đồ đấu dây và kiểu máy: Sơ đồ đấu dây tùy thuộc vào nhiệm vụ của máy biến dòng điện Kiểu biến dòng điện phụ thuộc vào vị trí đặt.

- Điện áp định mức sơ cấp: UđmBI  Uđmmạng

- Dòng điện định mức sơ cấp:IđmBI  Icb

- Cấp chính xác của BI chọn phù hợp với yêu cầu của dụng cụ đo Phụ tải thứ cấp BI chọn tương ứng với cấp chính xác BI có một phụ tải định mức là ZđmBI Để đảm bảo độ chính xác, yêu cầu tổng phụ tải thứ cấp Z2 của nó kể cả tổng trở dây dẫn không được vượt quá ZđmBI: Z2 = Zdd + Zdc ≤ ZđmBI

Zdc: tổng phụ tải của dụng cụ đo

Zdd: Tổng trở của dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo a) Chọn máy biến dòng cho cấp điện áp máy phát 10,5 kV

Từ sơ đồ nối dây các dụng cụ đo lường vào BI, ta xác định được phụ tải thứ cấp của BI ở các pha như sau:

Tên dụng cụ đo lường Ký hiệu Phụ tải thứ cấp (VA) a B c

Tổng cộng - 26 6 26 Điều kiện chọn BI: UđmBI  Uđmmạng = 10,5 (kV)

IđmSCBI  Icb = 4,33 (kA) Cấp chính xác: 0,5 Vì trong mạch thứ cấp có công tơ

Ta chọn máy biến dòng điện BI cho cấp điện áp máy phát là loại TШЛ – 10 có các thông số như sau: UđmBI = 10,5 (kV), IđmSC = 4000 (A), IđmTC = 5 (A)

Với cấp chính xác là 0,5 ta có ZđmBI= 1,2 (Ω)

Chọn dây dẫn nối BI đến dụng cụ đo

Giả thiết khoảng cách từ BI đến dụng cụ đo là l = 50 m Vì máy biến dòng mắc trên cả 3 pha nên chiều dài tính toán là ltt = l = 50 m

Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha a hoặc pha c là: Z∑dc = 𝑆 ∑𝑆𝐶

5 2 = 1,04 (Ω) Để đảm bảo độ chính xác thì tổng phụ tải thứ cấp Z2kể cả tổng trở dây dẫn không được vượt quá ZđmBI: Z2 = Zdd + Zdc ≤ ZđmBI = 1,2 (Ω)

0.16 = 5,469 (mm 2 ) Vậy ta chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện là: S = 6 (mm 2 )

Máy biến dòng đã chọn không cần phải kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện ổn định động của các thanh dẫn mạch máy phát

Ta có IđmSC = 4000(A) > 1000(A) do vậy BI đã chọn không cần kiểm tra ổn định nhiệt b) Chọn máy biến dòng cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV Điều kiện chọn BI: UđmBI  Uđmmạng

IđmSCBI  Icb Với cấp điện áp 110 kV Icb = 0,594 (kA) = 594 (A)

Với cấp điện áp 220 kV Icb = 0,393 (kA) = 393 (A)

Tra bảng 5.1, sách thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa và Th.S Phạm Ngọc Hùng Ta chọn máy biến dòng điện BI cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV có thông số kỹ thuật như bảng sau:

Bảng 4.16 Bảng chọn máy biến dòng điện BI cho cấp điện áp 110 kV và 220 kV

Bội số ổn định động

Bội số ổn định nhiệt

Chọn van chống sét

Chống sét van (CSV) là thiết bị được ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống quá điện áp khí quyển Khi xuất hiện quá điện áp, nó sẽ phóng điện trước làm giảm trị số quá điện áp đặt trên cách điện của thiết bị và khi hết quá điện áp sẽ tự động dập hồ quang xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường

4.9.1 Chọn chống sét van cho thanh góp

Trên thanh góp 220kV và 110kV, đặt các chống sét van với nhiệm vụ quan trọng là chống quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm

- Trên thanh góp 220kV, chọn CSV loại PBC -220 có Uđm = 220 kV, đặt cả 3 pha

- Trên thanh góp 110kV, chọn CSV loại PBC -110 có Uđm = 110 kV, đặt cả 3 pha

4.9.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp a) Chọn chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu

Các máy biến áp tự ngẫu có sự liên hệ về điện giữa cao áp và trung áp nên sóng quá điện áp có thể truyền từ cao áp sang trung áp và ngược lại Vì vậy ở các đầu ra cao áp và trung áp của MBA tự ngẫu, ta phải đặt chống sét van

- Phía cao áp của MBA tự ngẫu, ta chọn CSV loại PBC -220 có Uđm= 220 kV, đặt cả 3 pha

- Phía trung áp của MBA tự ngẫu, ta chọn CSV loại PBC -110 có Uđm= 110 kV, đặt cả 3 pha

Sơ đồ chống sét van của máy biến áp tự ngẫu b) Chọn chống sét van cho máy biến áp ba pha 2 cuôn dây

Mặc dù trên thanh góp 110 kV có đặt các chống sét van nhưng đôi khi có những đường sét có biên độ lớn truyền vào trạm Các chống sét van ở đây phóng điện, điện áp dư còn lại truyền tới cuộn dây MBA còn 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 tải trung tính của MBA ba pha 2 cuộn dây cần bố trí một chống sét van

Tuy nhiên do điện cảm của MBA, biên độ của đường sét khi tới điểm trung tính sẽ giảm một phần Do đó chống sét van đặt ở trung tính được chọn có điện áp định mức giảm một cấp

- Ta chọn CSV loại PBC -35kV có Uđm = 35kV

Sơ đồ chống sét van cho máy biến áp ba pha 2 cuộn dây

Chọn sơ đồ tự dùng

Điện tự dùng là một phần điện năng không lớn nhưng lại giữ một phần quan trọng trong quá trình vận hành nhà máy điện, nó đảm bảo sự hoạt động của nhà máy Vì vậy yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điện tự dùng là độ tin cậy cao nhưng vẫn đảm bảo những chỉ tiêu kinh tế

Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thủy điện có 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là SđmMF 75 (MVA) nên đây là nhà máy có công suất nhỏ Sơ đồ điện tự dùng của nhà máy thiết kế có những đặc điểm chính sau:

- Tự dùng chung và tự dùng riêng đều được cấp chung từ các máy biến áp tự dùng (B5;

B6; B7; B8) hạ từ điện áp cấp máy phát xuống 0,4Kv

- Tổ máy có MBA liên lạc được lấy điện ngay sau MBA liên lạc, phía trên máy cắt

- Máy biến áp được nối trung tính để đảm bảo an toàn và lấy được điện áp pha cho các phụ tải cần sử dụng

Sơ đồ nối điện tự dùng

Tiêu đề	Thiết kế phần điện nhà máy điện
Tác giả	Huỳnh Vĩnh Tân
Người hướng dẫn	Nguyễn Thị Thanh Ngân
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh, Khoa Điện
Chuyên ngành	Điện - Điện Tử
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Vinh

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	2,1 MB