đồ án nhà máy điện và trạm biến áp

Chọn máy biến áp công tác bậc 2...44 Trang 3 LỜI NÓI ĐẦUNgày nay cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dõn, nhu cầu sửdụng điện năng trong các lĩnh vực giao thông, nông ngh

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CễNG SUẤT

Chọn máy phát điện

Nhà máy nhiệt điện thiết kế gồm 3 tổ máy có tổng công suất 3100 MW00 MW Ta cần chỳ ý một số điểm sau khi chọn các máy phát:

Chọn điện áp định mức của máy phát lới hơn khi dũng điện định mức, dũng ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ hơn và do đó yêu cầu đối với các khớ cụ điện sẽ giảm thấp. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành nờn chọn các máy phát điện cùng loại Từ đó tra trong sổ tay chọn 3 máy phát điện đồng bộ tua bin hơi kiểu TB- 55-2 có các thông số cho trong bảng sau:

Bảng 1-1: Thông số máy phát điện

Thông số định mức Điện kháng tương đối n, vg/ph

MVA P,MW U,Kv cos I kA Xd’’ Xd’ Xd

1.1.1 Phụ tải toàn nhà máy điện

Nhà máy gồm 3 tổ máy có: PGđm = 100 MW, cosđm = 0,8 do đó

Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:

PNMđm = 3PGđm = 3  100 = 300MW  SNMđm = 352,94(MW) Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức:

S nmt = P nmt cos ϕ TB với: P nmt = P % P max

100 Ta tính được đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian.

1.1.2 Tính toán phụ tải địa phương Điện áp địa phương Udp,5 (KV) Công suất tác dụng lớn nhất Pdpmax@ (MW) Hệ số cos=0,85

S dpt = P dpt cos ϕ TB với: P dp = P % P dpmax

100 Trong đó: P dp , S dpt là công suất tác dụng biểu kiến tại thời điểm t, căn cứ vào cách tính ta có cosTB _ là hệ số công suất trung bỡnh của từng phụ tải

1.2.3 Cấp điện áp 110 KV Điện áp địa phương Udp0 (KV) Công suất tác dụng lớn nhất Pdpmax0 (MW) Hệ số cos=0,9

S dpt = P dpt cos ϕ TB với: P dp = P % P dpmax

100 Trong đó: P dp , S dpt là công suất tác dụng biểu kiến tại thời điểm t,căn cứ vào cách tính ta có cosTB _ là hệ số công suất trung bỡnh của từng phụ tải.

1.2.4 Phụ tải tự dựng toàn nhà máy

Phụ tải tự dùng được xác định bởi công thức:

Trong đó:Std(t): Phụ tải tự dựng nhà máy tại thời điểm t.

Sđm: Công suất định mức của nhà máy MVA.

S(t): Phụ tải tổn tại thời điểm t theo bảng 1-2. ỏ =8%.

Ta tính được đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian

1.2.5 Công suất phát lờn hệ thống thống

Phương trỡnh cõn bằng công suất toàn nhà máy:

SNM = SNM(t)- SDF(t)- SDA(t) - STD (t) Từ đó ta lập được kết quả tính toán phụ tải và cõn bằng công suất toàn nhà máy như bảng 1-6 và đồ thị phụ tải hỡnh 1-5.

Các nhận xét

- Công suất thừa của nhà máy lớn hơn công suất của một tổ máy tại mọi thời điểm, ta có thể cho một tổ máy luôn vận hành với công suất định mức và phát công suất về hệ thống.

 Do vậy để cung cấp điện cho phụ tải địa phương trong các phương án nối dây cần phải xây dựng thanh góp điện áp máy phát.

- Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp ở cấp điện áp máy phát phụ tải Pmax= 33,71 MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 100 MW và toàn nhà máy thiết kế.

- Phụ tải cấp điện áp trung không có.

- Ta có dự trữ của hệ thống SDT = 200 MVA, lớn hơn so với công suất một máy phát.

Công suất của hệ thống cũng tương đối lớn SHT = 2500 MVA.

- Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là:

+ Cấp điện áp máy phát Uđm= 10 kV.

+ Cấp điện áp cao có Uđm= 220 kV.

+ Không có cấp điện áp trung.

CHỌN SƠ ĐỒ ĐIỆN NỐI CHÍNH NHÀ MÁY

Nêu các phương án

Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích kinh tế lớn lao mà còn phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật.

Cơ sở để xác định các phương án có thể là số lượng và công suất máy phát điện, công suất hệ thống điện, sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng, trình tự xây dựng nhà máy điện và lưới điện

Khi xây dựng phương án nối dây sơ bộ ta có một số nguyên tẵc chung sau:

* Nguyên tắc 1 - Có hay không có thanh góp điện áp máy phát - Nếu SUF max nhỏ và không có nhiều dây cấp cho phụ tải địa phương thì không cần thanh góp điện áp máy phát: SUF max  30% Sđm 1F

* Nguyên tắc 2 Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lượng máy phát nối vào thanh góp phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn lại phải đảm bảo phụ tải địa phương và tự dùng.

* Nguyên tắc 3 Nếu phía điện áp cao, trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi   0,5 thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp.

* Nguyên tắc 4 Sử dụng số lượng bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và trung sao cho tương ứng với công suất cực đại cấp đó

* Nguyên tắc 5 Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhưng phải đảm bảo

Sbộ  SDT. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 3 tổ máy, công suất định mức của mỗi tổ máy là 55 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở hai cấp điện áp sau:

Phụ tải địa phương ở cấp điện áp 10 kV có:

SUFmax = 33,71 MVA; SUFmin = 20,22 MVA Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 220 kV ( về hệ thống ) có:

Công suất dự phòng của hệ thống SDT = 200 MVA.Vậy ta không thể ghép chung hai máy phát với một máy biến áp vì:

Sbộ = 2.125 = 250 MVA > SDT = 200 MVA Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau:

Hình 2-1: Sơ đồ nối điện của phương án 1

Hỡnh 2-2: Sơ đồ nối điện của phương án II.

Chọn máy biến áp cho phương án

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện Tổng công suất các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện Chọn máy biến áp trong nhà máy điện là chọn chủng loại, số lượng, công suất định mức và hệ số biến áp.

Máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất

Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp trước tiên chọn SđmB  công suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thường, sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp Xác định công suất thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống Ta lần lượt chọn máy biến áp cho từng phương án.

Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng.

Máy biến áp liên lạc B1, B2 được chọn là máy biến áp điều áp dưới tải với điều kiện:

SđmB = 1/2 Sth. Với: Sth _ là công suất còn lại đưa lên hệ thống.

Vậy ta có thể chọn loại máy biến áp TPọệH - 100/11 có các thông số như bảng sau:

MVA Điện áp cuộn dây Kv

 Máy biến áp liờn lạc B1, B2 được chọn là máy biến áp điều áp dưới tải với điều kiện:

Với: Sth _ là công suất cũn lại đưa lên hệ thống.

Loại Sđm MVA Điện áp cuộn dây Kv

 Máy biến áp bộ B3 Được chọn theo công suất phát của máy phát SđmB1  SFđm = 68,75 (MVA).

Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn loại ͳ Äệó -70000/220 có các thông số ở bảng sau:

MVA Điện áp cuộn dây Kv

 Máy biến áp liờn lạc: Được chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải có công suất định mức được chọn theo công thức dưới đây:

 Chọn máy biến áp B1,B2 là loại ͳ Äệó -90000/2200 có các thông số cho ở bảng sau

MVA Điện áp cuộn dây Kv

2.2.2 Phân bố phụ tải cho máy biến áp

Công suất tải lên cao: SC B1,B2 = 1/2  SHT

Dựa vào bảng 1-6 và công thức tính trên ta có phụ tải từng thời điểm cho ở bảng

S B1 = S B2 41.40 36.46 27.43 42.59 40.67 44.05 Từ bảng kết quả bảng 2- 4 ta thấy

SC B1-B2max = 42.59 MVA < 100 MVA Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường.

 Đối với máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây F1- B1 để thuận tiện cho việc vận hành cho tải với đồ thị bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc cả năm.

SB1= SFđm – STD = 125 –1/3STD = 125 – 1/3*14,55 = 120,15 MVA Phụ tải qua 2 máy biến áp B2, B3 được tính như sau:

- Phụ tải truyền lên cao:

Dựa vào bảng 1-6 và công thức trên tính được phụ tải cho từng thời điểm được ghi ở bảng sau:

Từ bảng kết quả bảng 2- 5 ta thấy

Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường.

2.2.3 Kiểm tra máy biến áp khi bị sự cố a Phương án I:

 Sự cố 1 máy biến áp: Máy biến áp còn lại được phép quá tải 40% công suất định mức trong suốt 5 ngày đêm nhưng mỗi ngày không quá 6h khi hệ số phụ tải bậc một sự cố k1  0,94.

Công suất thiếu của phía cao áp là:

Ta thấy Sth = -38,62 < SDT = 200MVA Vậy máy biến áp chọn không bị quá tải khi sự cố một máy biến áp b Phương án II:

+Sự cố 1 máy biến áp liên lạc:

Công suất thiếu phía cao áp khi sự cố máy biến áp B2 hoặc B3 là:

Sth = STGC – SB1 – 1.4SđmB2 1,38 - 80 - 1,4  80 = - 90,62 MVA.

Ta thấy Sth = - 90,62 MVA < SDT = 200 MVA Vậy máy biến áp không bị quá tải khi sự cố máy biến áp liên lạc.

+Sự cố máy biến áp B1:

Ta thấy Sth = - 122,62 MVA < SDT = 200 MVA Vậy máy biến áp không bị quá tải khi sự cố máy biến áp B1.

+Sự cố một máy phát không cần kiểm tra vì dự trữ của hệ thống điện đủ cung cấp cho phụ tải khi sự cố một máy phát.

2.2.4 Tính tổn thất của máy biến áp a Phương án I

Tổn thất điện năng của 2 máy biến áp B1,B2 được tính theo công thức: Ä A ❑ =2 ì ¿ ÄA=2.[0,094.8760+365.0,36

Đối với máy biến áp bộ B1, tổn thất điện năng được tính theo công thức. Ä A B1 = Ä P O ìT + Ä P N ì ( S S dmB1 b ) 2 ìT

Trong đó: T: Thời gian làm việc của máy biến áp T = 8760 h.

Sb: Phụ tải của máy biến áp trong thời gian T.

Máy biến áp B1có các số liệu sau:

Từ các số liệu đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp B1. Ä A B1 =0,08 ì8760 +0,32 ì (63,9) 2

Tổn thất điện năng của máy biến áp B2và B3 được tính theo công thức: Ä A (B2+B3) =2 ì ¿

Si của máy biến áp trong thời gian ti được lấy từ bảng 2-5.

Tổn thất điện năng của máy biến áp B2,B3 là: Ä A B2+B3 =2 [ 0,08∗8760+365 0,32

8 0 2 (¿ 9,4 5 2 ∗6+ 4,5 1 2 ∗2+¿∧+4,5 3 2 ∗4+ 10,6 4 2 ∗6+¿∧+8,7 2 2 ∗2+12 , 1 2 ∗ Vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm của phương án II là:

Bảng tổng kết tính tổn thất điện áp của các phương án

Bảng 2-6 Phương án Phương án I Phương án II

SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Các dũng cưỡng bức

 Dòng cưỡng bức phía cao áp:

 Mạch đường dây về hệ thống.

Dòng làm việc cưỡng bức được tính với điều kiện một đường dây bị đứt.

Với: SHTtmax là công suất tải về hệ thống qua đường dây kép, SHTtmax= 101,38 MVA

 Mạch máy biến áp liên lạc.

Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là:

Dòng cưỡng bức qua máy biến áp

√ 3 ì 220 =0,367 kA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là:

 Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp máy phát:

 Mạch máy biến áp phía hạ áp.

 Mạch máy phát phía hạ áp.

 Dòng cưỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát F 1

Xét hai trường hợp: phụ tải max và phụ tải min.

Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:

Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:

 Dòng cưỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát F1 là:

 Dòng cưỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là:

Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là.

Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là.

Khả năng tải của máy biến áp khi sự cố một máy biến áp.

Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:

Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:

 Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là.

√ 3 ì 10,5 =2,747 kA Vậy dòng cưỡng bức qua kháng lớn nhất là: Icb4 = 3,328 KA.

 Dòng cưỡng bức phía cao áp:

 Mạch đường dây về hệ thống.

Dòng làm việc cưỡng bức được tính với điều kiện một đường dây bị đứt.

√ 3 ì 220 Với: SHtmaxcông suất về hệ thống qua đường dây kép, SHtmax= 101,38 MVA

Dòng điện cưỡng bức được xác định theo điều kiện làm việc cưỡng bức của máy phát F1:

 Mạch máy biến áp liên lạc.

Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là:

Dòng cưỡng bức qua máy biến áp

√ 3 ì220 =0,294 kA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là:

 Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp máy phát:

 Mạch máy biến áp B 1 phía hạ áp:

*Mạch máy biến áp B 2 , B 3 phía hạ áp:

 Mạch máy phát phía hạ áp

√ 3ì 10,5 =7,21 kA  Dòng cưỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát F 2

Xét hai trường hợp: phụ tải max và phụ tải min.

Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:

S cb max 1 2 ( S dmF −S 1 3 TDmax UFmax

+ 1 2 ∗S UFmax | ¿ 1 2 ( 125−33,71− 1 3 ∗14,55 ) + 1 2 ∗33,711,95 MVA )  Khi phụ tải min:

Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:

 Dòng cưỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát F2 là:

 Dòng cưỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là:

Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là:

Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là.

Khả năng tải của máy biến áp liên lạc khi sự cố một máy biến áp:

Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:

Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:

 Dòng công suất cưỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là.

√ 3 ì 10,5 =3,572 KA Vậy dòng cưỡng bức qua kháng lớn nhất là: Icb4 = 3,572 KA.

Từ các kết quả tính toán trên ta có bảng tóm tắt kết quả dòng cưỡng bức sau:

Bảng 3-1 Phương án\ I cb ( kA) I cb1 I cb2 I cb3 I cb4

Icb1 _ là dòng bên phía cao áp máy biến áp.(220 kV) Icb2 _ là dòng bên phía hạ áp máy biến áp.(10,5 kV).

Icb3 _ là dòng của máy phát (10 kV)Icb4 _ là dòng qua kháng (10 kV).

Chọn sơ đồ thanh gúp các cấp điện áp máy phát

3.2.1 Thanh Góp điện áp máy phát a Phương án I

Sơ đồ thanh góp máy phát được chọn như hình dưới: b Phương án II

Sơ đồ thanh góp máy phát được chọn như hình dưới:

3.2.2 Sơ đồ thanh góp điện áp cao áp

Cả hai phương án ta đều chọn một loại thanh góp là sơ đồ hai thanh góp có máy cắt liên lạc như hình dưới:

Hình 3-5: Sơ đồ thanh góp phía cao áp.

3.3 CHỌN LOẠI MÁY CẮT( CHỌN SƠ BỘ) 3.3.1 Phương án 1

Từ dòng điện cưỡng bức ở phía cao áp Icb1max= 367 kA, ta chọn máy cắt loại SF-6 của hãng Merlin có kí hiệu FA- 245- 40 có các thông số ở bảng 3-2 sau:

U đm (kv) I đm (kA) U(fPHz) U xk (kv) I cắtđm (kA) I ôđ (kA)

Từ các dòng cưỡng bức phía điện áp thấp Icb2 = 7,698 kA, Icb3 = 3,696 kA, Icb4 3,328 kA, ta chọn loại máy cắt điện không khí của hãng Simen loại 8FG10- 12- 80 có các thông số ở bảng 3-3 sau:

U đm (kv) I đm (kA) U(fPHz) U xk (kv) I cắtđm (kA) I ôđ (kA)

 Chọn kháng điện phân đoạn.

Vì dòng cưỡng bức qua kháng Icb=3,328 kA nên ta phải chọn kháng có dòng cưỡng lớn nhất Icb= 4000A là kháng điện bê tông có cuộn dây bằng nhôm với điện áp

10 kV loại PbA-10-4000-12 có các thông số cho ở bảng 3-4 sau:

U đm (kv) I đm (A) X đm (  )  P(kw) I ôdd (kA) I ônh (kA)

Từ dòng điện cưỡng bức ở phía cao áp Icb1max= 294 kA, ta chọn máy cắt loại SF-6 của hãng Merlin có kí hiệu FA- 245- 40 có các thông số ở bảng 3-5.

Bảng3-5 U đm (kv) I đm (kA) U(fPHz) U xk (kv) I cắtđm (kA) I ôđ (kA)

Từ các dòng cưỡng bức phía điện áp thấp Icb2= 6,150 kA, Icb3 = 3,696 kA, Icb4 3,572 kA, ta chọn loại máy cắt điện không khí của hãng Simen loại 8FG10- 12- 80 có các thông số ở bảng 3-6.

U đm (kv) I đm (kA) U(fPHz) U xk (kv) I cắtđm (kA) I ôđ (kA)

 Chọn kháng điện phân đoạn

Vì dòng cưỡng bức qua kháng Icb = 3,572 kA nên ta chọn kháng có dòng cưỡng Icb= 3000A là kháng điện loại PbA-10-4000-12 có các thông số cho ở bảng 3-7 sau:

U đm (kv) I đm (A) X đm (  )  P(kw) I ôdd (kA) I ônh (kA)

So sánh kinh tế chọn phương pháp tối ưu

- Với mục đích là so sánh hai phương án nên ta chỉ tính sơ bộ những phần khác nhau của hai phương án.

- Chỉ tiêu kinh tế của phương án gồm vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hành hàng năm, thiệt hại hàng năm do mất điện

- Một phương án được gọi là hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất.

Hàm chi phí tính toán của một phương án là:

Ci: Hàm chi phí tính toán của phương án i , VNĐ Pi: Phí tổn vận hành hàng năm của phương án i, VNĐ/năm Vi: Vốn đầu tư của phương án i , VNĐ

Y: Thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i VNĐ/năm ađm: Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế 1/năm Đối với tính toán trong năng lượng lấy ađm = 0,15 ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện, máy cắt trên cực máy phát.

Do đó vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và máy cắt.

+ Vốn đầu tư cho một phương án là:

Vốn đầu tư cho máy biến áp VT = kT vT kT : Hệ số tính đến chuyên chở và xây lắp. vT : giá tiền máy biến áp.

Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: VTBPP i, ở đây ta chỉ tính phần khác nhau.

+ Phí tổn vận hành hàng năm của một phương án được xác định như sau Pi = Pkhi + Pli + Pti

100 : Khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn, VNĐ/năm a: định mức khấu hao (%), lấy a = 8,4%

Pli : Chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ Vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít thay đổi giữa các phương án nên bỏ qua

Pti = .A: Chi phí do tổn thất hàng năm gây ra, VNĐ/năm

: là giá 1 kWh điện năng,  = 500 VNĐ/kWh

A: là tổn thất điện năng hàng năm , Kwh

Tuy nhiên nếu việc tính toán xác suất thiệt hại do mất điện rất khó khăn thì để so sánh giữa các phương án có thể tiến hành theo công thức tính chi phí tính toán rút gọn, nghĩa là không có thành phần thiệt hại tham gia.

Khi so sánh hai phương án thiết bị điện ( coi hai phương án có độ tin cậy cung cấp điện như nhau) ta có thể tính thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch T

Vốn đầu tư cho máy biến áp Được tính theo công thức: VB = KB1vB1

Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp. kBi là hệ số chuyên chở lắp đặt

Loại máy biến áp TPọệH - 100/11 có giá là: VB= 3,05.10 9 VNĐ hệ số chuyên chở kB1=1,4

Vốn đầu tư máy cắt.

Vốn đầu tư máy cắt được tính theo công thức sau:

VTB=n1v1. Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt. n1 là số lượng máy cắt.

Phía điện áp cao có 2 bộ máy cắt loại FA-245-40 giá 600.10 6 VNĐ Phía hạ áp 3 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 65.10 6 VNĐ.

4 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 51.10 6 VNĐ.

Phương án I cần hai kháng giá 2 32.10 6 = 64.10 6 VNĐ

Vậy tiền vốn mua máy biến áp và thiết bị là:

 Chi phí vận hành hàng năm.

Chi phí vận hành hàng năm của thiết bị được tính theo công thức sau:

 Chi phí vận hành hàng năm là:

 Vốn đầu tư máy biến áp Được tính theo công thức: VB = KB2vB2

Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp. kBi là hệ số chuyên chở lắp đặt

Loại máy biến áp TÄệ-80 có giá là: VB = 2,6.10 9 VNĐ, hệ số chuyên chở kB1=1,4.

 Vốn đầu tư máy cắt.

Phía điện áp cao có 3 bộ máy cắt loại FA-245-40 giá 600.10 6 VNĐ Phía hạ áp 4 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 60.10 6 VNĐ.

3 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 65.10 6 VNĐ.

Phương án II cần 1 kháng giá: 32.10 6 VNĐ.

Vậy tiền vốn mua máy biến áp và thiết bị là:

 Chi phí vận hành hàng năm.

Chi phí vận hành hàng năm của thiết bị được tính theo công thức sau:

 Chi phí vận hành hàng năm là:

Từ các kết quả tính toán trên ta có bảng 3-8 so sánh kinh tế các phương án sau:

Phương án\ đại lượng Vốn đầu tư (VNĐ) Chi phí (VNĐ)

Từ các tính toán ở trên ta thấy phương án I có tổn thất điện áp, vốn đầu tư cũng như chí phí vận hành hàng năm đều ít hơn phương án II do đó ta chọn phương án I là phương án tối ưu.

TÍNH CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN

Chọn Máy Cắt Điện

Dựa vào cấp điện áp và dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch đã xác định ở chương II, kết hợp với các giá trị dòng ngắn mạch đã tính ở chương IV ta chọn được máy cắt, ta nên chú ý một số điểm sau:

- Nên chọn cùng một loại máy cắt trên cùng một cấp điện áp.

- Trên các đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát nên dùng máy cắt hợp bộ ở phía điện áp 220 kV trở lên nếu dùng máy cắt không khí thì dùng đồng loạt cho tất cả các mạch để tận dụng máy nén không khí.

Máy cắt được chọn theo 6 điều kiện sau: Điều kiện 1: Loại máy cắt.

Với cấp điện áp 110KV ta chọn cùng một loại máy cắt khí để tận dụng máy nén không khí Chọn máy cắt khí SF- 6 cho hai mạch Với mạch hạ áp ta chọn máy cắt điện ít dầu. Điều kiện 2: Uđm Ulưới Điêu kiện 3: Iđm Icb max Điều kiện 4: I cắt đm I " Điều kiện 5 : I động đm iXK Điều kiện 6: Inh 2.tnh BN Điều kiện này chỉ xét khi Iđm < 1000A.

Từ đó ta chọn được các loại MC sau, như bảng 4-1.

Bảng 4 -1 Cấp Đ/ áp (kV) Đại lượng tính toán

Loại máy cắt Đại lượng định mức I cb kA

Dao cách ly được chọn theo các điều sau:

Iđm.m  ixk. I 2 nhđmtnhđm  BN.

Dao cách ly được chọn phải thõa mãn các điều kiện về ổn định động và ổn định nhiệt Đối với dao cách ly có Iđm > 1000 A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

Dao cách ly được chọn như bảng 4-2:

Cấp Đ/áp (KV) Đại lượng tính toán

Loại dao cách ly Đại lượng định mức I cb

Chọn Thanh Dẫn Thanh Gúp

Để nối từ cực máy phát lên máy biến áp ta dùng thanh dẫn cứng, phía hạ áp ta dùng thanh dẫn mềm.

4.3.1 Chọn Thanh Dẫn Cứng a Chọn tiết diện thanh dẫn. b Như đã xác định ở phần tính toán dòng điện cưỡng bức ta đã xác định được dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch máy phát là: Icb = 7,698 KA. c Với giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là cp = 75 o C, nhiệt độ môi trường xung quanh là o= 35 o C, và nhiệt độ khi tính toán là 25 o C. d Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là: e Khc =√ ố ố cp − −ố ố 0 ' = √ 75−35 75−25 =¿ 0,89.¿ f Tiết diện của thanh dẫn cứng được chon theo dòng điện lâu dài cho phép. g Icb < Icpkhc. h Do đó: i I cp > I cb k hc = 7,698 0,88 =8,6493 ( KA ) j Vậy ta chọn thanh dẫn bằng đồng, có tiết diện hình máng như hình 4-1 quét sơn và có các thông số như bảng 4-3.

Tiết diện một cực (mm 2 )

Mômen trở kháng cm 3 Dòng điện cp cả hai thanh h b c R

Hình 4-1: Tiết diện hình máng và sứ đỡ a Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Đối với thanh dẫn có dòng cho phép Icp = 12,5 kA > 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt nữa. b Kiểm tra ổn định động.

Lấy khoảng cách giữa các pha là a= 60cm, khoảng cách giữa 2 sứ L = 200 cm.

Xác định lực tác dụng lên một nhịp thanh dẫn.

60 ì ¿Mômen uốn tác dụng lên một nhịp thanh dẫn.

10 = 17575,439 ( KGcm) ứng suất tác dụng xuất hiện trên tiết diện thanh dẫn. ọ t = M W yo−yo = 17575,439

Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm.

Một cách gần đúng coi b = h/2; khd= 1.

Lực điện động trong cùng một pha trên đơn vị dài 1cm như sau: f 2 =1,684 I m (3 )2 1 h 1 1 0 −8 KG/cm ¿ 1,684 ¿ Ta có: l √ 12ì W y−y f ( ọ cp −ọ t ) 2 max

Với: cp của đồng là: 1400 KG/cm 2

Vậy thanh dẫn chọn hoàn toàn thỏa mãn điều kiện.

4.3.2 Chọn Sứ Đỡ Thanh Dẫn Cứng

Sứ được chọn cần thỏa mãn điều kiện:

Với: F là lực tương tác giữa các pha khi ngắn mạch.

H ’ : chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm của thanh dẫn, H ’ = H +h/2. h: chiều cao thanh dẫn.

Fph: lực phá hoại cho phép của sứ.

Vậy điều kiện sứ đỡ phải thỏa mãn là:

0.6 H Với sứ trong nhà ta chọn loại 0-10-4250KBY3 có các thông số cho ở bảng 5-4.

Loại sứ U đm , KV H, mm F ph , KG

Vậy sứ đã chọn hoàn toàn thỏa mãn điều kiện.

Chọn Dây Dẫn Mềm

Dây dẫn mềm được chọn dựa vào dòng điện làm việc lâu dài cho phép

4.4.1 chọn dây dẫn máy biến áp lờn thanh gúp cao áp u"0kv

Ta có thể xác định được dòng điện làm việc cưỡng bức của dây dẫn trong trường hợp này là Icb = 0,367 kA.

Với Icp= 0,412 kA ta chọn loại dây AC- 300 có Icp = 690A, đường kính dây dẫn bằng 17,5 mm.

Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.

Tiết diện nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt của cấp điện áp 220 kV.

Với BN: là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch, BN = 14,384.10 6 A 2 s.

C: hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn, với dây dẫn AC có C ( A √ s m m 2 ).

Kiểm tra điều kiện vầng quang.

Tiết diện chọn phải thỏa mãn điều kiện:

Trong đó: m: hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn, m = 0,87. r: bán kính ngoài của dây dẫn.

D: khoảng cách giữa các pha của dây dẫn.

Trên thực tế các thanh góp 220 kV được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang cho nên Uvq của pha giữa phải giảm đi 4% Ta có:

Như vậy dây dẫn đã chọn AC - 300 đảm bảo tiêu chuẩn không phát sinh vầng quang khi làm việc ở chế độ bình thường.

4.4.2 Chọn Thanh Gúp Cao Áp

Thanh góp cấp 220kV được chọn giống như dây dẫn mềm nối từ máy biến áp đến thanh góp cao có tiết diện AC-300.

Chọn Kháng Điện Và Cáp Phụ Tải Địa Phương

Phụ tải địa phương gồm 8 đường dây kép, mỗi hộ 4 MW với cos = 0.85 Do vậy dòng điện làm việc bình thường qua cáp là:

Từ đồ thị phụ tải địa phương Bảng 1-4 ta có thời gian sử dụng công suất cực đại như sau:

Dùng cáp lõi nhôm thì mật độ dòng điện thiết kế sẽ là: Jkt = 1,2 A/mm 2 Tiết diện của cáp được chọn theo mật độ dòng kinh tế.

Như vậy ta có thể chọn cáp 3 pha bằng nhôm đặt trong đất có tiết diện là 150 mm 2 và có Icp = 275 A.

Kiểm tra phát nóng lâu dài của cáp.

Khi nhiệt độ trong đất bằng 25 o c thì hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của cáp là:

Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song Lấy cáp đặt cách nhau 300 mm.

Như vậy dòng điện cho phép lâu dài của cáp khi nhiệt độ trong đất là 25 o c là:

Giả thiết cáp quá tải 30% khi đó.

Vậy cáp đã chọn thõa mãn điều kiện.

4.5.2 Chọn kháng điện cho phụ tải địa phương Điện kháng của điện kháng đường dây được chọn xuất phát từ điều kiện hạn chế dòng ngắn mạch tại các hộ tiêu thụ điện và để chọn được máy cắt hợp lý, cáp có tiết diện thích hợp và ổn định nhiệt.

Công suất qua kháng khi bình thường và các tính huống sự cố:

Tình huống Kháng 1 Kháng 2 Kháng 3 Kháng 4

Vậy dòng cưỡng bức được chọn theo kháng có phụ tải lớn nhất là:

Ta chọn loại kháng điện kép PbA-10-600 có Iđm = 600 A.

Ta có sơ đồ phân bố phụ tải cho kháng như hình 4-1 sau:

Hình 4-1: Sơ đồ phân bố phụ tải cho kháng.

Xk% được chọn xuất phát từ hai điều kiện sau:

Xk% phải đủ hạn chế dòng ngắn mạch tại N5 để chọn máy cắt 1 và đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp 1 tức là:

IN5  min{ Ic1đm, Inhc1}.

Xk% phải đủ hạn chế dòng ngắn mạch tại N6 để chọn máy cắt 2 và đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp 2 tức là:

IN6  min{ Ic2đm, Inhc2}.

Trong đó dòng điện ổn định nhiệt được xác định theo công thức.

Hình 4-2: Sơ đồ thay thế ngắn mạch.

Trong chương tính ngắn mạch ta đã tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 trên sơ đồ là: I”N5 = 62,962kA với Scb = 1000MVA. Điện kháng của hệ thống tính đến thanh cái 10,5kV là:

Cáp một có tiết diện SC1 = 150mm 2 lõi bằng nhôm do vậy ta có dòng ổn định nhiệt của cáp một là:

√ 0,7 239,165 A với C phụ thuộc vật liệu cáp; t1 thời gian cắt của máy cắt một. t1 = t2 + t = 0,5 + 0,2 = 0,7s Dòng ổn định nhiệt của cáp hai là:

√3.10,5 6,01 Mặt khác ta có: X ∑ ❑ = X HT + X C 1 + X K

55 =7,84 % Ta chọn kháng điện đơn có cuộn dây bằng nhôm: PbA-10-600-8 có:

 Kiểm tra kháng điện đã chọn. Điện kháng ở dạng tương đối cơ bản của kháng đã chọn là:

Khi ngắn mạch tại điểm N1 trên sơ đồ ta có dòng ngắn mạch là:

Như vậy kháng điện đã chọn hạn chế dòng ngắn mạch tại N1 thoả mãn điều kiện:

IN1 = 6,702kA < ICđm1 = 22kA IN1 = 6,702kA < InhS1 = 15,239kA Dòng ngắn mạch tại điểm N2 là:

Như vậy kháng đã chọn hạn chế dòng ngắn mạch tại N2 thoả mãn điều kiện:

IN2 = 5,918kA < ICđm1 = 22kAIN1 = 5,918kA < InhS1 = 6,01kAVậy kháng điện đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật.

Chọn máy biến áp đo lương và máy biến áp dũng

4.6.1 Sơ đồ nối BU, BI với dụng cụ đoSơ đồ nối BU,BI với dụng cụ đo được vẽ như hinh 5-3

Hình 4-3 : Sơ đồ nối BU,BI với dụng cụ đo.

4.6.2 Chọn máy biến áp (BU)

Dụng cụ phía thứ cấp là công tơ nên dùng 2 biến điện áp nối dây theo hình trên 2xHOM-10

- Điện áp:UđmBU = Umạng kV.

Phụ tải của biến điện áp:là tổng công suất của các đồng hồ đo lường nối vào mạch thứ cấp BU, các loại đồng hồ đo lường ghi trong bảng 4-7 sau:

Bảng 4-7 Tên dụng cụ mắc vào BU

Kiểu Phụ tải AB Phụ tải BC

Oát mét O mét p kháng Oát mét tự ghi

Tần số kế Công tơ Ctơ phản kháng

Vậy chọn 2 BU loại 1 pha HOM-10 mỗi cái có công suất định mứcP VA.

Chọn dây dẫn nối từ BU đến các đồng hồ đo.

Xác định dòng trong các dây dẫn a,b,c

Coi Ia = Ic =0,2 A và cosab= cosbc =1 => Ib = √ 3 0,2 =0,34. Điện áp giáng trong dây a và b.

Giả sử khoảng cách đặt các đồng hồ đo tới BU là 50m và dùng dây dẫn đồng hồ có  = 0,0175 mm 2 /m; U = 0,5% Vậy tiết diện dây dẫn là:

Ta chọn dây dẫn ruột đồng bọc cách điện bằng PVC có tiết diện là 1,5 mm 2 4.6.3 Chọn máy biến áp dũng (BI)

- Sơ đồ nối dây: Mắc hình sao đặt trên cả 3 pha - Điện áp định mức UđmBI  Uđm mạng kV - Dòng điện định mức sơ cấp IđmBI  Icb = 3696 - Cấp chính xác BI: 0,5

Phụ tải thứ cấp: Tương ứng với mỗi cấp chính xác, biến dòng có một phụ tải định mức ZđmBI=1,2 Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp Z2 của nó (kể cả dây dẫn) Không được vượt quá phụ tải định mức.

Zdc Tổng phụ tải các dụng cụ đo Zdd Tổng trở của dây dẫn

Công suất tiêu thụ của các cuộn dây trong dụng cụ đo lường được ghi trong bảng 5-8 sau:

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

Tên dụng cụ đo Ký hiệu Phụ tải (VA)

Am pe mét Oát kế tác dụng Oát kế phản kháng Oát kế tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng

Chọn dây dẫn bằng đồng và giả thiết chiều dài dây dẫn là l = ltt = 30 m

Tiết diện dây dẫn là.

S = Z l tt ủ dm − Z ∑ dc = 30.0,0175 1,2−1,04 =3,27 mm 2 Chọn dây dẫn ruột đồng cách điện bằng PVC có S = 4mm 2

SƠ ĐỒ TỰ DỰNG VÀ THIẾT BỊ TỰ DỰNG

Chọn máy biến cộng tác bậc 1

Chọn 3 máy công tác có công suất thỏa mãn điều kiện sau:

Tra tài liệu chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn loại TMHC  6300/10,5 có các thông số như sau:

Loại máy biến áp UđmC

chọn máy biến áp dự trữ cấp 1

Nhiệm vụ của máy biến áp dự trữ không chỉ dùng để thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa mà còn để cung cấp cho hệ thống tự dùng trong quá trình dừng và khởi động bộ Công suất cần thiết để dừng một tổ máy và khởi động tổ máy khác chiếm khoảng 50% công suất cần thiết cho sự làm việc bình thường của khối lúc đầy tải Bởi vậy công suất của máy biến áp dự trữ được chọn lớn hơn một cấp so với công suất của máy biến áp công tác.

Tra tài liệu chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn loại TÄHC  10000/10,5 có các thông số như sau:

Loại máy biến áp UđmC

Chọn máy biến áp công tác bậc 2

Máy biến áp cấp hai dùng để cung cấp điện cho các động cơ 380/220V và chiếu sáng Các loại phụ tải này thường có công suất không lớn do đó máy biến áp được chọn là loại có công suất từ 450  1000kVA Loại máy biến áp lớn hơn ít được sử dụng vì giá thành cao, dòng ngắn mạch phía 380V lớn Công suất của máy biến áp dự trữ cấp hai được chọn như sau:

Tra tài liệu chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn loại TC3  630/10 có các thông số như sau:

Loại máy biến áp UđmC

 Máy biến áp dự trữ cấp hai được chọn lớn hơn một cấp so với máy biến áp công tác bậc hai.

Tra tài liệu chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn loại TC3  1000/10 có các thông số như sau:

Loại máy biến áp UđmC

Chọn máy cắt biến áp 6,3kV

Ta có sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch như sau:

Trong chương ngắn mạch ta tính được dòng ngắn mạch để chọn khí cụ điện mạch tự dùng là: IN5 = 62,962 kA. Điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 là:

= 55 62,962 = 0,873 Điện kháng của máy biến áp bậc một là: