ác yêu cầu chính khi lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện: 1/ Có tính khả thi tức là có thể chọn được các thiết bị chính: Máy biến áp, máy cắt điện… cũng như có khả năng thi công, xây lắp, vận hành. 2/ Đảm bảo liên hệ chặt chẻ giữa các cấp điện áp đặc biệt với hệ thống khi bình thường cũng như cưỡng bức. 3/ Tổn hao qua máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai lần biến áp không cần thiết. 4/ Vốn đầu tư hợp lý, chiếm diện tích càng bé càng tốt. 5/ Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không cần thay đổi cấu trúc đã chọn. Như đã phân tích ở Chương I, ta có các phương án thiết kế sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện như sau:
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.1.1 Thông số phụ tải ở các cấp điện áp
Bảng 1.1: Thông số phần trăm công suất theo thời gian trên 2 cấp điện áp
Bảng 1.2: Thông số phụ tải ở 2 cấp điện áp
Stt Phụ tải P max (MW) cos
1.1.2 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Công suất biểu kiến của một tổ máy phát:
Theo đề bài ta có nhà máy phát 100% công suất ở mùa mưa và mùa khô:
Khi đó tổng công suất phát của nhà máy có 4 tổ máy với S đmF x,75 ( MVA):
350 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
1.1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 11kV
Công suất phụ tải các cấp điện áp tại thời điểm t được xác định theo công thức sau:
Trong đó: S ( t ) – công suất phụ tải tại thời điểm (t).
P max – công suất cực đại của phụ tải. cosφφ – hệ số công suất.
P % (t ) – phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.
Tại cấp điện áp 11kV có P max (MW ) và cosφφ=0,87
Công suất phụ tải cấp điện áp 11kV tại thời điểm 0 ÷ 5 (h) với P % (t ) 0÷5 = 80:
Tính toán tương tự tại các mốc thời gian khác ta được bảng sau:
Bảng 1.3: Thông số phụ tải ở cấp điện áp 11kV
19.00 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 11kV
1.1.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110kV
Tại cấp điện áp 110kV có P max p( MW ) và cosφφ=0,87
Công suất phụ tải cấp điện áp 110kV tại thời điểm 0 ÷ 5 ( h) với P %( t ) 0 ÷5 = 80:
Tính toán tương tự tại các mốc thời gian khác ta được bảng sau:
Bảng 1.4: Thông số phụ tải tại điện áp 110kV
85.00 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110kV
1.1.5 Đồ thị phụ tải tự dùng trong nhà máy
Công suất tự dùng cho nhà máy thủy điện coi như không đổi theo thời gian và được xác định theo công thức sau:
Trong đó: S TD – phụ tải tự dùng. α % - lượng điện phần trăm tự dùng. cosφφ TD - hệ số công suất của phụ tải tự dùng. n – số tổ máy phát.
P đmF – công suất tác dụng của 1 tổ máy phát.
Vậy công suất tự dùng với α %=2 % là:
6 Đồ thị phụ tải tự dùng trong nhà máy
1.1.6 Cân bằng công suất giữa nhà máy điện và hệ thống
Bảng 1.5: Cân bằng công suất giữa nhà máy điện và hệ thống
350 Đồ thị phụ phát phát về hệ thống t(h)
CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN
Các yêu cầu chính khi lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện:
1/ Có tính khả thi tức là có thể chọn được các thiết bị chính: Máy biến áp, máy cắt điện… cũng như có khả năng thi công, xây lắp, vận hành.
2/ Đảm bảo liên hệ chặt chẻ giữa các cấp điện áp đặc biệt với hệ thống khi bình thường cũng như cưỡng bức.
3/ Tổn hao qua máy biến áp bé, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai lần biến áp không cần thiết.
4/ Vốn đầu tư hợp lý, chiếm diện tích càng bé càng tốt.
5/ Có khả năng phát triển trong tương lai gần, không cần thay đổi cấu trúc đã chọn.
Như đã phân tích ở Chương I, ta có các phương án thiết kế sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện như sau:
Hình 1.1: Phương án sơ bộ hệ thống điện của nhà máy
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
CHỌN MÁY BIẾN ÁP HAI CUỘN DÂY CHO MÁY PHÁT
Công suất của MBA này mang tải bằng phẳng trong suốt 24 giờ/ngày và được tính theo công thức sau:
Trong đó: n- số tổ máy.
S TD max - Công suất tự dùng cực đại.
S dmF - Công suất một tổ máy phát.
S MVA Điều kiện chọn là SMBA Sbo;
2.1.1 Máy biến áp 2 cuộn dây nối vào thanh cái 110kV:
Tra phụ lục 2, trang 141 sách “ Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS.TS Phạm Văn Hòa , ta chọn:
Thông số máy biến áp: T1, T2
Bảng 2.6: Bảng thông số máy biến áp T1, T2
TPДЦHH 80 115 10,5 10,5 0,55 70 310 Đối với MBA này ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi một trong hai phần tử MPĐ hay MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc trong điều kiện sự cố.
2.1.2 Máy biến áp 2 cuộn dây nối từ thanh cái 11kV và thanh cái 110kV:
Hai máy biến áp làm việc song song cho phép 01 máy biến áp quá tải sự cố 1,4 lần khi có sự cố 01 máy biến áp (thời gian không quá 06 giờ mỗi ngày và trong 05 ngày đêm liên tiếp) Công suất của 1 máy biến áp phải chịu được công suất từ thanh cái 11kV, với công suất trên thanh cái 11kV bằng tổng công suất 2 máy phát trừ đi tải nhỏ nhất trên tải 11kV và công suất tự dùng của nhà máy Vì vậy chọn công suất máy biến áp theo công thức sau: min11
Tra phụ lục 2, trang 141 sách “ Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS.TS Phạm Văn Hòa , ta chọn:
Thông số máy biến áp: T3, T4
Bảng 2.7: Bảng thông số máy biến áp T3, T4
KIỂM TRA QUÁ TẢI CỦA MBA KHI SỰ CỐ
Hai máy biến áp làm việc song song cho phép 01 máy biến áp quá tải sự cố 1,4 lần khi có sự cố 01 máy biến áp (thời gian không quá 06 giờ mỗi ngày và trong 05 ngày đêm liên tiếp).
2.2.1 Sự cố 1: Hỏng 1 MBA (T3) khi phụ tải ở phía hạ áp cực đại
Bảng 2.8: Tổng hợp công suất các cấp ứng với S UMPD max
Giờ S UMPD max (MVA) S UT UMPD max (MVA) S VHT UMPD max (MVA)
17 20 18,39 72,41 218,41 Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm đảm bảo đưa toàn bộ công suất cảu máy phát trên phía trung áp: max 4
Thỏa mãn điều kiệnPhân bố lại công suất sau sự cố:
Hình 2.2: Phân bố công suất sau sự cố 1
2.2.2 Sự cố 2: Hỏng 1 MBA (T3) khi phụ tải ở phía hạ áp cực tiểu
Bảng 2.9: Tổng hợp công suất các cấp ứng với S UMPD min
Giờ S UMPD min (MVA) S UT UMPD (MVA) S VHT UMPD (MVA)
17 20 13,79 60,34 235,08 Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm đảm bảo đưa toàn bộ công suất cảu máy phát trên phía trung áp: min 4
Thỏa mãn điều kiệnPhân bố lại công suất sau sự cố:
Hình 2.3: Phân bố công suất sau sự cố 2
Kết luận: Máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.
TÍNH TOÁN TỔN THẤT MÁY BIẾN ÁP
Khi MBA vận hành, bản thân nó tiêu thụ một lượng công suất (P B ) gọi là tổn thất qua MBA và được xác định theo biểu thức:
S đmB : Công suất định mức của MBA.
S t : Công suất truyền qua các cuộn dây của MBA theo đồ thị phụ tải.
Tổn thất điện năng của n MBA ba pha hai cuộn dây làm 6ệc song song khi có đồ thị phụ tải (A 1 ):
1 1 ΔA = nΔPT+ΔPSTA = n ΔA = nΔPT+ΔPSTP T+ΔPST ΔA = nΔPT+ΔPSTP S T n S
Trong đó: n: Số MBA làm việc song song.
T: Thời gian làm việc của MBA (giờ).
S i : Công suất của n MBA tương ứng với thời gian T.
2.3.1 Tổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây phát từ máy phát lên thanh cái 110kV T1-T2
Bảng 2.10: Bảng thông số máy biến áp T1, T2
Bảng 2.11: Bảng thông số công suất đi qua MBA T1-T2
Tổn thất điện năng của MBA T1-T2 trong một năm:
2.3.2 Tổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây phát từ thanh cái 11kV lên thanh cái 110kV T3-T4
Bảng 2.12: Bảng thông số máy biến áp T3, T4
Bảng 2.13: Bảng thông số công suất đi qua MBA T3-T4
Tổn thất điện năng của MBA T3-T4 trong một năm:
Tổng tổn thất của hệ thống trong một năm:
CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI
CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI
Trong nhà máy điện, các thiết bị điện và khí cụ điện được nối lại với nhau thành sơ đồ điện Việc lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối (TBPP) là một khâu rất quan trọng, nó phải thỏa mãn các yêu cấu sau:
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải.
- Sơ đồ nối dây đơn giản, vận hành linh hoạt.
- An toàn cho người và thiết bị khi vận hành và lúc sửa chữa.
- Hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
Việc chọn sơ đồ TBPP nào cho phía điện áp cao và điện áp trung được căn cứ vào số mạch đường dây nối vào chúng Cụ thể như sau:
- Cấp điện áp 110kV: o Mạch MBA: có 4 mạch đến từ 4 MBA 2 cuộn dây. o Mạch đường dây: có 5 mạch ra, trong đó có 2 mạch cấp cho hệ thống điện, 3 mạch cấp điện cho phụ tải phía 110kV (1 lộ kép và 1 lộ đơn). o Như vậy ta chọn sơ đồ TBPP cho khí điện áp trung là sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng.
Hình 3.4: Sơ đồ thiết bị phân phối
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
4.1.1 Chọn các giá trị cơ bản
- Ucb: 110kV 115kV; 11kV 10,5kV Bảng 4.14: Dòng cơ bản trên cấp điện áp 115kV và 10,5kV
U cb 115kV 10,5kV cb cb
- Tính toán dòng ngắn mạch siêu quá độ bằng phương pháp đơn giản theo công thức sau: tai
E tai : sức điện động tương dương nhánh I trong sơ đồ thay thế đơn giản (dạng tđcb) Lấy E tai 1
X tai : điện kháng tương đương nhánh I trong sơ đồ thay thế đơn giản (dạng tđcb).
I cb : dòng điện cơ bản tại điểm ngắn mạch.
4.1.3 Tính các giá trị trong đơn vị tương đối không tên
Bảng 4.15: Các giá trị điện kháng:
Phần tử Thông số xuất phát Trị số trong hệ tương đối
Hình 4.5: Sơ đồ thay thế của hệ thống
4.1.5 Tính toán ngắn mạch trên thanh cái 110kV
Hình 4.6: Sơ đồ thay thế tương đương hệ thống và ngắn mạch thanh cái 110kV
- Dòng ngắn mạch trong đơn vị tương đối:
- Dòng ngắn mạch trong đơn vị có tên:
- Dòng ngắn mạch xung kích:
Tính toán ngắn mạch trên thanh cái 11kV
Hình 4.7: Sơ đồ thay thế tương đương hệ thống và ngắn mạch thanh cái 11kV
- Dòng ngắn mạch trong đơn vị tương đối:
- Dòng ngắn mạch trong đơn vị có tên:
- Dòng ngắn mạch xung kích:
4.1.6 Tổng kết tính toán ngắn mạch
Bảng 4.16: Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch trong hệ thống Điểm ngắn mạch Dòng ngắn mạch
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN
DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC VÀ DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC
Các trang thiết bị điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc: bình thường và cưỡng bức. Ứng với hai trạng thái trên có dòng điện làm việc bình thường I bt và dòng điện làm việc cường bức I cb các khí cụ điện được chọn theo điều kiện dòng điện định mức sẽ căn cứ vào giá trị hai loại dòng điện này.
Hình 5.8: Vị trí các mạch tính dòng điện cưỡng bức
Gồm 1 lộ kép 2x30MW và 1 lộ đơn 1x10MW, Cos0,87 nối với tải, 1 lộ kép nối với hệ thống S VHT max 235,08(MVA)
- Lộ kép nói với tải (mạch 1):
- Lộ đơn nối với tải (mạch 2):
- Lộ kép nối với hệ thống (mạch 3): max (3)
VHT bt dm cb bt
- Phía cao MBA 2 cuộn dây T1, T2 (mạch 6):
- Phía cao MBA 2 cuộn dây T3, T4 (mạch 7): o Chế độ làm việc bình thường: max 3
S S S S MVA o Chế độ sự cố 1 hỏng 1 MBA khi phụ tải ở phía hạ áp cực đại:
S T MVA o Chế độ sự cố 2 hỏng 1 MBA (T3) khi phụ tải ở phía hạ áp cực tiểu:
Gồm 1 lộ kép 2x6MW và 2 lộ đơn 1x2MW, Cos0,87 nối với tải.
- Lộ kép nói với tải (mạch 4):
- Lộ đơn nối với tải (mạch 5):
Phía hạ MBA 2 cuộn dây T3, T4 (mạch 9):
- Chế độ làm việc bình thường: max 3
- Chế độ sự cố 1 hỏng 1 MBA khi phụ tải ở phía hạ áp cực đại:
- Chế độ sự cố 2 hỏng 1 MBA (T3) khi phụ tải ở phía hạ áp cực tiểu:
1,05 1,05 4,13 4,34( ) dmF bt dmF dmF cb bt
Bảng 5.17: Dòng điện cưỡng bức theo cấp điện áp
CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY
Việc chọn máy cắt được tiến hành sau khi ta biết dòng điện cưỡng bức và dòng điện ngắn mạch cho từng thời điểm cần xác định Đối với cấp điện áp cao 220kV và trung 110kV ta chỉ cần chọn một loại máy cắt điện và dao cách ly chung cho từng cấp điện áp.
- Máy cắt được chọn theo điều kiện sau:
+ΔPST Loại máy cắt điện: máy cắt không khí hoặc máy cắt SF6.
+ΔPST Điện áp: UđmMC ≥ Ulưới
+ΔPST Dòng điện: IđmMC ≥ Icb
+ΔPST Ổn định nhiệt: I nh 2 t nh B N
Trong đó: Inh: dòng điện ổn định nhiệt của máy cắt ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh
BN: xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch
+ΔPST ổn định lực điện động: iIdd ≥ ixk
+ΔPST Điều kiện cắt: Icắt MC ≥ I”
- Ở phía 110kV ta chọn máy cắt ngoài trời còn phía hạ áp 11kV ta chọn máy cắt điện trong nhà.
Dựa vào kết quả tính toán trong bảng 4.3 và 5.1, tra Phụ lục 3 – Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp (PGS.TS Phạm Văn Hòa) ta chọn máy cắt có các thông số cho trong bảng sau:
Bảng 5.18: Thông số máy cắt
Thông số tính toán Loại
- Dao cách ly được chọn phải thỏa mãn điều kiện: o Loại dao cách ly trên cùng một cấp điện áp ta chọn cùng một loại dao cách ly o Điện áp định mức : UđmCL ≥ Uđm.mạng o Dòng điện định mức IđmCL ≥ Icb ( là dòng cưỡng bức của máy cắt). o Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt : Inh ≥ BN +ΔPST Kiểm tra điều kiện ổn định động : Iôđđ ≥ ixk
Từ kết quả tính toán trong bảng 4.3 và 5.1, tra Phụ lục 4- Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp(PGS.TS Phạm Văn Hòa) ta chọn được các loại dao cách ly với các thông số cho trong bảng sau:
Bảng 5.19: Thông số dao cách ly
CHỌN THANH GÓP ĐẦU CỰC MÁY PHÁT
Thanh dẫn cứng dùng để nối từ đầu cực máy phát điện đến cuộn hạ áp MBATN và MBA hai cuộn dây Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh góp cứng nhằm giảm kích thước và khoảng cách giữa các pha.
Hình dạng và kích thước của thanh dẫn, thanh góp không những ảnh hưởng đến độ bền cơ học và khả năng tỏa nhiệt mà còn ảnh hưởng đến khả năng tải điện do có hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng ở gần khi có dòng điện xoay chiều chạy qua.
Từ bảng 5.1.1 ta có I cb UMPD 7,467( ) 7467( )kA A
3000( )A I cb UMPD 8000( )A => chọn thanh góp có thiết diện hình máng như hình dưới.
Hình 5.9: Thanh góp tiết diện hình máng a Chọn tiết diện thanh góp cứng
- Thanh góp cứng được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài hc cb cb cp hc cp cp hc
I cb : dòng điện cưỡng bức chạy qua thanh góp I cb 7,467( )kA
I cp : đòng điện cho phép của thanh góp ở nhiệt độ tiêu chuẩn k hc : hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ
0 bt cp hc bt cp dm k
cp : Nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh góp, lấy cp 70 o C.
0 : nhiệt độ của môi trường xung quanh, lấy 0 35 o C.
dm : nhiệt độ định mức (Nhiệt độ tiêu chuẩn), lấy dm 25 o C.
Thay vào I cp ta có:
Tra Phụ lục 10- bảng 10.3- Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp (PGS.TS Phạm Văn Hòa) ta chọn thanh góp đồng, tiết diện hình máng có sơn với các thông số như sau:
Bảng 5.20: Thông số thanh góp cứng đầu cực máy phát
(mm) Tiết diện một cực (mm 2 )
Momen quán tính (cm 4 ) Dòng điện cho phép hai thanh (A) h b c r
5.3.1.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Thanh dẫn được chọn có : Icp = 5500 A >1000A nên ta không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.
5.3.1.3 Kiểm tra ổn định động
- Điều kiện ổn định động:
( Với thanh góp bằng đồng có : cp 1400 ( kG/cm 2 ) )
1- ứng suất tính toán do lực điện động giữa các pha tạo ra, được xác định như sau:
+ΔPST Ta lấy khoảng cách giữa các pha là aEcm và khoảng cách giữa
2 sứ liền nhau là l0cm.
+ΔPST Khi đó lực động điện F (3) giữa các pha khi ngắn mạch 3 pha là:
+ΔPST Momen chống uốn tác dụng lên một nhịp thanh dẫn là:
2: ứng suất tính toán do lực động điện giữa 2 thanh dẫn trogn
+ΔPST Lực tác động do dòng ngắn mạch trong cùng 1 pha gây ra trên 1 đơn vị chiều dài thành góp:
- Theo điều kiện ổn định động:
- Ta thấy: l 1max 105,59(cm) l 120(cm)
- Để đảm bảo điều kiện ổn định động ta phải đặt thêm các miếng đệm trung gian ở giữa 2 sứ Số miếng đệm cần đặt thêm:
5.3.2 Chọn sứ đỡ cho thanh góp cứng
Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo các điều kiện sau:
- Chọn theo vị trí đặt ta chọn loại sứ đặt trong nhà có: o Điện áp Uđm sứ ≥ Uđm F = 11kV
- Tra Phụ lục 9- Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp(PGS.TS
Phạm Văn Hòa) ta chọn loại sứ : OФ-20-4250KB-Y3 có các thông số: o Chiều cao của sứ đỡ H = 262 mm o Điện áp định mức : Uđm = 20 kV o Lực phá hoại nhỏ nhất: Fph = 4250(kG)
Hình 5.10: Sứ đỡ cho thanh dẫn cứng
5.3.2.2 Kiểm tra ổn định động
- Điều kiện ổn định động của sứ đỡ là :
F tt : lực điện động đặt lên dầu sứ khi ngắn mạch 3 pha.
F ph : lực phá hoại cho phép của sứ. o F tt ' được xác định theo công thức:
F (3): lực động điện tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha
Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động.
CHỌN DÂY DẪN, THANH GÓP MỀM PHÍA TRUNG
Dây dẫn được dùng nối từ cuộn cao MBA hai cuộn dây đến thanh góp 110kV. Thanh góp ở các cấp điện áp này được chọn là thanh dẫn mềm Tiết diện dây dẫn mềm cũng được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài. Ở đây ta dùng dây dẫn trền có nhiệt độ cho phép cp 70 0 C Nhiệt độ định mức của môi trường xung quanh dm 25 0 C và ta coi nhiệt độ môi trường xung quanh 0 35 0 C Khi đó dòng điện cho phép của thanh góp làm việc lâu dài cần hiệu chỉnh có nhiệt độ I cp hc k hc I cp với k hc 0.882.
5.4.1 Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm
- Điều kiện chọn: hc cb cb cp hc cp cp hc
- Mạch điện áp 110kV có dòng điện cưỡng bức Icb=1,123kA
Tra Bảng 10.12- phụ lục 10 sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp của PGS.TS Phạm Văn Hòa ta chọn dây dẫn và thanh góp mềm là loại AC có các thông số cho trong bảng sau:
Bảng 5.21: Thông số dây dẫn và thanh góp mềm
Tiết diện chuẩn nhôm/thép
Tiết diện (mm 2 ) Đường kính (mm)
Dây dẫn được chọn có : Icp = 1375 A >1000A nên ta không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.
5.4.2 Kiểm tra điều kiện vầng quang Điều kiện:
Trong đó: m: hệ số phụ thuộc vào bện mặt dây dẫn (dây nhiều sợ, lấy m=0,97). r: bán kính ngoài của dây dẫn (cm). a: khoảng cách giữa các pha của dây dẫn (cm).
Khi bố trí pha trên mặt phẳng ngang thì giá trị này giảm đi 4% đối với pha giữa và 6% đối với dây dẫn pha bên.
Với cấp điện áp 110kV:
- Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 821(mm 2 ), đường kính d39,7(mm)
Như vậy: U vq U dm 110(kV)nên dây dẫn AC-821/105 được chọn thỏa mãn điều kiện phát sinh vầng quang.
CHỌN CÁP VÀ KHÁNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY
Hình 5.11: Sơ đồ kháng điện đơn cấp cho phụ tải địa phương
- Đoạn 1 là cáp 1: từ nhà máy sau kháng đường dây đến trạm địa phương, có máy cắt đầu đường dây là MC1
- Đoạn 2 là cáp 2: từ trạm địa phương đến hộ tiêu thụ, có máy cắt đầu đường dây là MC2 Cáp 2 đã được cho trước là cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70mm2.
Ta phải tính toán và chọn cáp 1 như sau:
Theo yêu cầu thiết kế cấp điện cho phụ tải địa phương cấp điện áp 11kV có: Pmax = 16MW, cosφ = 0,87 Gồm 1 lộ kép 2x6MW; 2 đơn 1x2MW.
- Chọn loại cáp: lõi đồng, cách điện XLPE có đai thép vỏ PVC
- Tiết diện cáp được chọn theo mật độ dòng kinh tế: bt tt kt
I bt : Dòng điện phụ tải lớn nhất chạy qua cáp lúc bình thường.
J kt : Mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào loại cáp và thời gian sửa dụng công suất cực đại Tmax
Chọn mật độ dòng điện Jkt = 2
Ta chọn cáp kép có tiết diện Fđm = 95 mm 2 và Icp = 265A do hãng
- Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường:
K : hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ
70 25 bt cp bt cp dm
K 2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song, chọn K 2 0,92
Không thỏa yêu cầu nên ta chọn lại cáp.
Ta chọn lại cáp kép có tiết diện Fđm = 120 mm 2 và Icp = 300A do hãng ALCATEL (Pháp) sản xuất.
- Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức vì là cáp kép nên ta xét sự cố 1 lộ đường dây, lộ còn lại phải mang tải với khả năng quá tải của mình mà vẫn phải đảm bảo tải dòng điện Điều kiện:
K qt : hệ số quá tải sự cố, K qt sc =1,4
I cp : Dòng điện làm việc cưxỡngc buws khi sự cố hỏng 1 đường dây:
Không thỏa yêu cầu nên ta chọn lại cáp.
Ta chọn lại cáp kép có tiết diện Fđm = 150 mm 2 và Icp = 440A do hãng ALCATEL (Pháp) sản xuất.
- Chọn loại cáp: lõi đồng, cách điện XLPE có đai thép vỏ PVC
- Tiết diện cáp được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế: bt tt kt
I bt : Dòng điện phụ tải lớn nhất chạy qua cáp lúc bình thường.
J kt : Mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào loại cáp và thời gian sửa dụng công suất cực đại T max = 7427,75(h)
- Chọn mật độ dòng điện Jkt = 2
Ta chọn cáp kép có tiết diện Fđm = 70mm 2 và Icp = 215A do hãng
- Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường:
K 1: hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ
70 25 bt cp bt cp dm
K 2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song, chọn K 2 0,92
TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG
Phụ tải điện tự dùng của NMTĐ rất nhỏ so với NMNĐ và được phân thành hai phần: phần tự dùng riêng cho từng tổ máy và phần tự dùng chung cho toàn nhà máy.
Với NMTĐ công suất đang xét (SΣ = 315 MVA), chỉ có một cấp điện áp tự dùng 0,4 kV Nhưng để đảm bảo cung cấp điện, tự dùng của NMTĐ được tách thành tự dùng chung và tự dùng riêng.
- Tự dùng riêng: o Hệ thống tự dùng riêng được lấy điện từ đầu cực máy phát thông qua một MBA tự dùng riêng giảm điện áp từ điện áp máy phát xuống 0,4 kV. Công suất mỗi máy biến áp chọn khoảng 250 kVA đến 560 kVA tùy thuộc vào công suất từng tổ MPĐ. o Các MBA tự dùng riêng làm việc theo chế độ dự phòng nhờ MBA tự dùng chung.
- Tự dùng chung: o Tự dùng chung được cấp điện từ MBA tự dùng chung giảm điện áp máy phát xuống 0,4 kV, đấu điện từ phía hạ MBALL phía trên máy cắt nhằm cung cấp điện cho các tổ máy phát Phía điện áp máy phát dùng MC còn phía hạ áp dùng aptomat – có aptomat phân đoạn thường mở khi bình thường MBA tự dùng chung làm việc theo chế độ dự phòng nóng. o Các MBA tự dùng chung đảm nhiệm cung cấp điện và phân bố đều công suất cho các tổ máy phát Hệ thống tự dùng của NMTĐ công suất chung bình có hệ thống nối đất chung cho toàn nhà máy.Ta có sơ đồ tự dùng như sau:
Hình 6.12: Sơ đồ tự dùng nhà máy thủy điện
CHỌN MÁY BIẾN ÁP
6.2.1 MBA tự dùng riêng (B td )
Công suất của MBA tự dùng riêng chọn bằng: SđmBtd = 1 (MVA)
Bảng 6.22: Thông số MBA tự dùng riêng cấp 0,4kV
Sđm.B (kVA) Điện áp (kV) ΔPP 0
6.2.2 MBA tự dùng chung (B tdC )
Công suất cho tự dùng chung là:
Std = S td max −n S dmBtd = 5.79 - 4.1= 1.79(MVA)(n là số MBA tự dùng riêng, n = 4)
Do có 2 MBA tự dùng chung nên công suất MBA tự dùng chung được chọn như sau:
{ S dmB tdC S dmB tdC ≥ k S ≥ qtsφc tdC S 2 tdC = = 1.79 1.4 1.79 2 ∗10 ∗10 3 78.57 3 5( kVA) (kVA)
=> Ta chọn MBA có SdmB = 2500(kVA)
Tra Phụ lục 2, bảng 2.3(tr.124)- Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp(PGS.TS Phạm Văn Hòa) ta chọn được loại MBA với các thông số cho trong bảng sau:
Bảng 6.23: Thông số MBA tự dùng chung cấp 0,4kV
Sđm.B (kVA) Điện áp (kV) ΔPP 0
CHỌN MÁY CẮT VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN
Máy cắt tự dùng cấp điện áp máy phát 11kV được chọn theo giá trị dòng điện tại điểm ngắn mạch N2.
- Điều kiện chọn máy cắt: o Điện áp: UdmMC ≥ Ulưới o Dòng điện: IdmMC ≥ Icb o Ổn định lực điện động: ildd ≥ ixk o Điều kiện cắt: IcắtMC ≥ I’’ o Ổn định nhiệt: I nh 2
t nh ≥ BN ( chỉ xét khi máy cắt có Idm dưới 1kA) Bảng 6.24: Thông số máy cắt phía tự dùng
Dao cách ly phía mạch tự dùng cấp điện áp 10,5kV được chọn theo các giá trị dòng điện tại điểm ngắn mạch N2 o Điện áp định mức: UdmCL > Udm.mang o Dòng điện định mức IdmCL > Icb o Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Inh>BN o Kiểm tra điều kiện ổn định động: Iôdd > ixk
Tra Phụ lục 4- Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp(PGS.TS
Phạm Văn Hòa) ta chọn được dao cách ly với các thông số cho trong bảng sau:
Bảng 6.25: Thông số dao cách ly
Dao cách ly đã chọn có dòng định mức lớn hơn 1000A và lớn hơn Icb nên ta không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.
6.3.3 Chọn aptomat và cầu dao phía hạ áp 0,4kV
Chọn điểm ngắn mạch N3 (phía sau Btd) Coi nguồn cấp cho điểm ngắn mạch N3 là nguồn có công suất vô cùng lớn (X=0)
Ta có sơ đồ thay thế:
Hình 6.13: Sơ đồ thay thế ngắn mạch sau máy biến áp tự dùng
- Chọn Scb= 100MVA, Ucb = 0,4kV
- Tổng trở của máy biến áp Btd;
ZBtd= RB+ΔPST jXB = ∆ P N U dm
- Dòng ngắn mạch siêu quá độ tại điểm N3:
- Dòng điện xung kích tại N3:
= 8,8 2,08 = 4,23 => tra đồ thị hình 4.43 sách ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện - PSG.TS Phạm Văn Hòa, ta được: kxk=1,5
- Ta coi dòng làm việc cưỡng bức bằng dòng làm việc ở mạch tự dùng chung:
- Điều kiện chọn aptomat: o Uđm ≥ Uđm.mang = 0,4 (kV) o Idm ≥ Icb = 2,31(kA) o Ic.dm ≥ I’’N%,55(kA)
Như vậy ta chọn aptomat có thông số trong bảng sau:
Loại U đm (V) I dm (kA) I N (kA)
6.3.3.3 Chọn cầu dao hạ áp
- Điều kiện chọn: o UđmCD ≥ Uđm.mạng = 0,4 (kV) o IđmCD ≥ Icb = 2.31(kA)
Ta chọn cầu dao có thông số như sau:
Bảng 6.27: Thông số cầu dao hạ áp
Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì cầu dao đã chọn có Iđm > 1000A
GIẢ LẬP BẰNG PHẦN MỀM ETAP
Sơ đồ vẽ trong Etap19
Hình 7.14: Sơ đồ giả lập trong Etap
Hình 7.15: Phân bố công suất tại 0-5 giờ Bảng 7.28: Điện áp và công suất trên bus 110kV và 10kV vào thời gian 0-5 giờ
Bảng 7.29: Công suất trên các máy biến áp từ 0-5 giờ
MBA MW Flow Mvar Flow Amp Flow % Loading
Các biểu đồ mô phỏng trong 24 giờ.
Hình 7.16: Công suất của tổ máy phát 1 và 3
Hình 7.17: Dòng điện của tổ máy phát 1 và 3
Hình 7.18: Công suất tải của Máy biến áp T1
Hình 7.19: Dòng điện tải của Máy biến áp T1
Hình 7.20: Công suất tải Máy biến áp T3
Hình 7.21: Dòng điện tải Máy biến áp T3
Hình 7.22: Đồ thị mô phỏng công suất tải 11kV Etap
Hình 7.23: Đồ thị mô phỏng điện áp 11kV Etap
Hình 7.24: Đồ thị mô phỏng dòng điện 11kV Etap
Hình 7.25: Đồ thị mô phỏng công suất tải 110kV Etap
Hình 7.26: Đồ thị mô phỏng điện áp 110kV Etap
Hình 7.27: Đồ thị mô phỏng dòng điện 110kV Etap
Hình 7.28: Phân bố công suất khi có sự cố trên MBA T3 tại SUMPD Min 17-20 giờ
Bảng 7.30: Điện áp và công suất trên Bus 110kV và 10kV khi có sự cố trên MBA T3 tại SUMPD Min 17-20 giờ
Bảng 7.31: Công suất MBA khi có sự cố trên MBA T3 tại SUMPD Min 17-20 giờ
MBA MW Flow Mvar Flow Amp Flow % Loading
Hình 7.29: Dòng ngắn mạch của hệ thống khi có ngắn mạch trên thanh cái
Bảng 7.32: Thông số dòng ngắn mạch trên thanh cái 110kV
ID Nominal kV I”k (kA) ip (kA) Ik (kA)
Hình 7.30: Dòng ngắn mạch của hệ thống khi có ngắn mạch trên thanh cái 11kV Bảng 7.33: Thông số dòng ngắn mạch trên thanh cái 11kV
ID Nominal kV I”k (kA) ip (kA) Ik (kA)
