Hiện nay, xu hướng chuyển đổi các lò hơi truyền thống của nhà máy nhiệt điện từ sử dụng than đá sang các loại nhiên liệu như dầu mỏ và khí đốt đang dần trở nên phổ biến.. Tổn thất điện n
CÂN BẰNG CÔNG SUẤT HỆ THỐNG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT 500 MVA
Chọn máy phát điện
Máy phát điện là thiết bị quan trọng nhất của nhà máy điện Khi lựa chọn máy phát điện cần chú ý các điểm sau:
Máy phát điện có công suất lớn giúp giảm thiểu vốn đầu tư và tiêu hao nhiên liệu cho mỗi đơn vị điện năng sản xuất Đồng thời, chi phí vận hành hàng năm cũng trở nên thấp hơn, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho người sử dụng.
- Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau nên chọn các máy phát cùng loại.
Khi chọn điện áp định mức cho máy phát, dòng điện định mức và dòng điện ngắn mạch sẽ giảm, giúp việc lựa chọn máy phát cùng loại trở nên dễ dàng hơn.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện công suất 500MVA, gồm 4 tổ máy 125MW Ta chọn các máy cùng loại:
Tra bảng trang 211,215 – Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp - HuỳnhNhơn ta có thông số sau:
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Nhà máy có 2 cấp phụ tải: Phụ tải phía hạ, phụ tải phía trung Tự dùng trong nhà máy và công suất phát về hệ thống.
2.1 Tính toán phụ tải phía hạ.
Phụ tải phía hạ của nhà máy có: P max = 50MW, cosφ= 0,85.
Dựa vào bảng biến thiên phụ tải phía hạ hàng ngày ta xác định phụ tải phía hạ tại từng thời điểm theo công thức sau:
S ptH : công suất biểu kiến của phụ tải phía hạ tại thời điểm t (MVA)
P max : công suất tác dụng của phụ tải phía hạ cực đại (MW)
P %: % công suất cực đại của phụ tải phía hạ tại thời điểm t (%).
Cosφ: hệ số công suất trung bình của phụ tải.
Biến thiên phụ tải phía hạ được tổng kết trong bảng sau:
S ptH (t) (MVA) 32,353 50 58,823 47,058 38,235 Đồ thị phụ tải phía hạ:
2.2 Tính tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế, ta có công suất tự dùng cực đại bằng 6% công suất định mức của toan nhà máy.
Công suất tự dùng lớn nhất của toan nhà máy là:
- S td (t ): Công suất biểu kiến của phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA)
- α %: Phần trăm công suất điện tự dùng cực đại; α % = 6 %
* Vì nhà máy hoạt động định mức toàn thời gian nên công suất tự dùng sẽ là định mức toàn thời gian (30 MVA).
2.3 Tính toán phụ tải cấp điện áp 110KV.
PTmax = 250 MW và cos tb = 0,87.
- Bao gồm 2 kép*50 MW và 6 đơn*25 MW
Phụ tải trung áp tại các thời điểm t được tính toán theo công thức sau:
S ptT ( t ): công suất biểu kiến của phụ tải trung áp tại thời điểm t (MVA)
P max : công suất tác dụng của phụ tải trung áp cực đại (MW)
P ptT %(t): % công suất cực đại của phụ tải trung áp tại thời điểm t (%) cos ϕ T : hệ số công suất trung bình của phụ tải trung áp.
Biến thiên phụ tải trung áp được tổng kết trong bảng sau:
5 Đồ thị phụ tải phía trung:
2.4 Công suất phát về hệ thống (HT).
Công thức cân bằng công suất toàn nhà máy như sau:
- STNM(t): công suất phát của toàn nhà máy (MVA)
- SptH(t): công suất phụ tải phía hạ tại thời điểm t (MVA)
- SptT(t): công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t (MVA)
- STD(t): công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t (MVA)
Do tổn thất công suất rất nhỏ so với công suất các phụ tải nên thường bỏ qua trong tính toán cân bằng công suất sơ bộ.
Từ đó ta tính toán được công suất phát vào hệ thống như sau:
SvHT(t) = STNM(t) - [ SptH(t) + STD(t) + SptT(t) ] (MVA)
Tính toán theo các công thức trên ta thu được bảng kết quả tính toán như sau:
Bảng 1.6: Bảng kết quả tính toán cân bằng công suất t S ptTNM (t) S ptH (t) S TD (t) S ptT (t) S vHT (t)
(h) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA)
18-24 500 38,235 30 215,517 216,248 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy:
SptTNM (MVA) SptH (MVA) SptT (MVA) Std (MVA) t (h)
Nhà máy thiết kế có tổng công suất là 500 MVA
- Công suất phát về hệ thống: Đạt cực đại S vHT = 216,248 MVA tại thời gian 18 – 24h Đạt cực tiểu S vHT 4,586 MVA tại thời gian 14 – 18h
- Công suất phụ tải cấp trung: Đạt cực đại S ptT = 287,356 MVA tại thời gian 14 – 18h Đạt cực tiểu S ptT = 215,517 MVA tại thời gian 18 – 24h
- Công suất phụ tải cấp hạ: Đạt cực đại S ptH X,823 MVA tại thời gian 10 – 14h Đạt cực tiểu S ptH 2,323 MVA tại thời gian 0 – 6h
- Công suất tự dùng toàn nhà máy:
Vận hành với công suất S td = 30 MVA toàn thời gian.
CẤU TRÚC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Phương án I
Ở phương án I ta dùng hai bộ máy phát phía hạ và hai bộ máy phát phía trung. Ưu điểm:
Cả hai phía điện áp cao và trung đều được nối đất trung tính (U ≥ 110 kV), vì vậy việc sử dụng máy biến áp tự ngẫu là cần thiết Sử dụng loại biến áp này không chỉ đảm bảo cung cấp điện mà còn nâng cao độ tin cậy và ổn định trong quá trình vận hành.
Việc lựa chọn các khí cụ điện như thanh góp, thiết bị đóng cắt dòng điện và kháng điện với số lượng ít mang lại lợi ích kinh tế đáng kể Điều này không chỉ giúp giảm thiểu chi phí xây dựng mà còn tối ưu hóa quy trình lắp đặt, tạo ra sự thuận tiện cho các dự án điện.
Mục tiêu thiết kế ban đầu của nhà máy nhiệt là phục vụ cho hộ tiêu thụ loại 3, do đó, khi xảy ra sự cố, nhà máy sẽ ngừng cung cấp điện cho toàn bộ hộ tiêu thụ và không thể hoạt động quá tải, dẫn đến những hạn chế trong khả năng ứng phó với sự cố.
Phương án II
Ở phương án II ta dùng hai ta dùng ba máy phát phía hạ và một máy phát phía trung Ưu điểm:
Đảm bảo tính liên tục của công suất là điều quan trọng, đặc biệt khi dòng điện không chạy qua hai lần các máy biến áp Điều này giúp giảm thiểu tổn hao công suất, tối ưu hóa hiệu suất hệ thống điện.
Chi phí đầu tư lắp đặt cho phương án này cao hơn so với phương án I, bao gồm các khoản chi như vật tư (thanh góp, thiết bị đóng cắt), bảo trì, xây dựng móng cho máy biến áp và xây dựng nhà máy.
Dòng ngắn mạch lớn khoảng 20kA không cho phép chọn khí cụ điện phù hợp, vì theo bảng 8.13 trong sách "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn, dòng điện tối đa cho phép trên thanh góp chỉ là 12,5kA.
Phương án III
Phương án III này ta dùng 4 máy phát nối vào thanh góp phát lên phía cao và trung.
Tất cả các máy phát điện được kết nối với thanh góp thông qua hai máy biến áp tự ngẫu, giúp truyền tải công suất lên hệ thống và phụ tải trung áp Trong trường hợp xảy ra sự cố, hệ thống chỉ có thể hoạt động trong thời gian ngắn; nếu kéo dài, sẽ dẫn đến quá tải và gây hư hỏng toàn bộ hệ thống.
- Phương án này không có lợi về kinh tế và gây khó khăn trong việc vận hành và bảo trì nên phương án này không khả thi.
Phương án I đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau với sơ đồ thiết kế đơn giản Chi phí lắp đặt, bảo trì và sửa chữa của phương án này cũng ở mức tương đối rẻ.
Phương án II đảm bảo cung cấp điện nhưng có nhược điểm là khi xảy ra sự cố ở các máy biến áp, thiết kế phức tạp hơn, chi phí lắp đặt và bảo trì cao hơn so với phương án I, dẫn đến khó khăn trong vận hành.
- Phương án III: Không khả thi để lựa chọn nên loại phương án này.
Phương án I nổi bật với nhiều ưu điểm như đảm bảo an toàn, độ tin cậy cao, cung cấp điện ổn định và dễ vận hành Vì vậy, chúng ta quyết định chọn phương án I.
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Sơ lược về sơ đồ cấu trúc của nhà máy nhiệt điện
- Mô tả về sơ đồ cấu trúc nhà máy nhiệt điện.
+ 4 máy phát điện với công suất 125 MVA( 2 máy phát phát cho 2 máy biến áp liên lạc, 2 máy phát phát cho 2 máy biến áp trong sơ đồ bộ).
+ 1 kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch giữa 2 máy phát trên thanh góp.
+ 2 máy biến áp liên lạc giữa các cấp điện áp( phía cao – phía trung – phía hạ).
+ 2 máy biến áp trong sơ đồ bộ cấp từ phía hạ( 10,5kV) phát lên phía trung( 110kV).
Tính toán chọn máy biến áp trong nhà máy nhiệt điện
2.1 Chọn máy biến áp trong sơ đồ bộ T3, T4.
- Điều kiện chọn công suất máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ là:
Máy biến áp ba pha 2 cuộn dây có thông số SđmMBA ≥ SđmF = 125 MVA và điện áp định mức Udm = 110 kV, theo bảng thông số trên trang 247 của tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của tác giả Huỳnh Nhơn.
ONAF 125 _ 121 10,5 _ _ 10,5 100 _ _ 520 0,55 2.2 Chọn máy biến áp liên lạc trong sơ đồ T1, T2.
- Hệ số có lợi của máy biến áp cần tìm là: α =1− U T
* Đồ thị phụ tải đã đi qua T1 (T2):
- STD: công suất tự dùng của nhà máy (MVA)
- S MF : công suất của máy phát (MVA)
- SptH: công suất phụ tải phía hạ 10,5 KV (MVA)
Bảng công trong từng khoảng thời gian là:
Vậy S thừa đạt giá trị cực đại từ 0h - 6h và giá trị cực tiểu từ 10h – 16h.
- Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu:
Theo đồ thị phụ tải, máy biến áp không hoạt động quá tải trong điều kiện bình thường Vì vậy, không cần thiết phải kiểm tra tình trạng quá tải đối với máy biến áp liên lạc trong các trường hợp thông thường.
Khi chọn máy biến áp, cần dựa trên điều kiện làm việc bình thường Do đó, khi xảy ra sự cố với một máy biến áp, máy biến áp còn lại không thể hoạt động quá tải, vì vậy không cần phải tính đến khả năng quá tải trong trường hợp sự cố.
Nhà máy nhiệt điện này được thiết kế đặc biệt để phục vụ hộ tiêu thụ loại 3, do đó, trong trường hợp xảy ra sự cố mất điện, thời gian mất điện sẽ không ảnh hưởng đến các hộ tiêu thụ điện.
Trong bài viết về máy biến áp từ ngẫu ba pha với điện áp U dm = 220 kV và 500 kV, tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn cung cấp thông số kỹ thuật cho máy biến áp trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện.
Kiểm tra tổn thất điện năng trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện
3.1 Tổn thất điện năng trong một ngày của máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong sơ đồ bộ.
- Vì hai máy biến áp T3, T4 luôn hoạt động ở chế độ định mức nên ta có công thức.
3.2 Tổn thất điện năng trong một ngày của máy biến áp ba pha từ ngẫu trong nhà máy điện.
Tính toán tổn thất S TD MVA
Tương tự thời điểm 0 – 6h : S C = 103 , 88 MVA
Ta có: hệ số có lợi của MBATN α = 0,5.
∆ P NC =0 , 5 ( ∆ P NCT + ∆ P α NCH 2 − ∆ P α NTH 2 ) ¿ 0 , 5 ( 730 + 0 360 , 5 2 − 0 320 ,5 2 ) = 445 kW
∆ P NT =0 , 5 ( ∆ P NCT + ∆ P α NTH 2 − ∆ P α NCH 2 ) ¿ 0 , 5 ( 730 + 0 320 , 5 2 − 0 360 ,5 2 ) = 285 kW
∆ P NH = 0 , 5 ( − ∆ P NCT + ∆ P α NTH 2 + ∆ P α NCH 2 ) ¿ 0 , 5 ( −730 + 0 320 , 5 2 + 0 360 , 5 2 ) = 995 kW
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
Tìm kháng điện cho thanh góp hai máy phát F1, F2
Giả sử một máy phát nghỉ => S cb 1 =S Fdm
Giả sử một máy biến áp nghỉ:
Ta có sơ đồ chiều công suất.
S cb 2 =min { K qtsc S dmBA S dmF α − + S S ptHmin 2 ptHmax 2 −S Fdm
S cbmax = max ( S cb1 ; S cb2 ) = max ( 62 , 5 ; 72,411 ) = 72,411 MVA
Chọn kháng điện kiểu bê tông:
Tính toán ngắn mạch ba pha
S HTdm = 5000 MVA , U HT = 220 kV , X HTdm = 0 , 35
- Máy phát điện: Nhiệt điện.
- Đường dây kép 220 kV; l pkm.
- Kháng điện x k % = 10 % , I dm = 4000 A , U dm = 10 , 5 kV
Từ sơ đồ nguyên lí ta đưa về sơ đồ cơ bản.
Chọn S cb = 1000 MVA ;U cb = 230 kV ;115 kV ; 10 , 5 kV
4 = 1,374 x F = x 9 = x d {{S} rsub {cb}} over {{S} rsub {dm}} = 0,192 {1000} over {125} =1,53 Với MBA tự ngẫu.
Biến đổi sơ đồ tính toán
Tính toán điểm ngắn mạch N1:
Vì X T =0và kháng điện x k không có tác dụng nên ta đưa về sơ đồ cơ bản sau.
Từ sơ trên ta có: x 10 =x 1 +x 2
Tiếp tục biến đổi ta có sơ đồ: x 15 = x 13 x 14 x 13 + x 14 = 2,374 2,374
Tính toán điểm ngắn mạch N2:
Ta sử dụng sơ đồ biến đổi trên điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ: x 15 = x 13 x 14 x 13 + x 14 = 2,376 2,376
Tính toán điểm ngắn mạch N3.
Vì điểm ngắn mạch N3 là ngắn mạch phía hạ nên không thể bỏ qua x k nên ta rút sơ đồ như sau:
Vì ba cuộn kháng x 7 , x 8 , x 7 đang nối tam giác nên ta biến đổi sang nối sao x 20 = x 7 x 7 x 7 + x 7 + x 8 = 4 , 4.4 , 4
Dòng điện ngắn mạch N1 N2 N3 trong hệ cơ bản
Dòng điện trong hệ có tên là:
Dòng ngắn mạch xung kích i xk tại các điểm ngắn mạch được xác định cho máy biến áp có công suất lớn hơn 1 MVA Cụ thể, hệ số k xk được chọn là 1,8, dẫn đến các giá trị dòng ngắn mạch như sau: i xk1 = I N 1 √2 k xk = 9,158 √2 1,8 = 23,312 kA; i xk2 = I N 2 √2 k xk = 0,36 √2 1,8 = 3,184 kA; và i xk3 = I N 3 √2 k xk = 0,944 √2 1,8 = 5,502 kA.
(kV ) Mục đích tính toán x ∑ (cb) I N (cb)
1 N 1 220 Chọn các khí cụ điện ở cấp điện áp 220 kV
2 N 2 110 Chọn các khí cụ điện ở cấp điện áp 110 kV
3 N 3 10,5 Chọn các khí cụ điện ở cấp điện áp 10,5 kV
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN
Các khí cụ điện
- Các khí cụ đóng, mở:
Máy cắt điện là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, có chức năng đóng cắt các phần tử như máy phát, máy biến áp và đường dây Thiết bị này hoạt động hiệu quả trong điều kiện bình thường và cả trong tình huống sự cố như ngắn mạch Máy cắt điện có khả năng thực hiện việc đóng ngắt mạch cả khi có tải và không tải.
Dao cách ly là thiết bị điện giúp tạo ra khoảng hở an toàn khi sửa chữa và thay thế các thiết bị như máy phát điện, MBA, máy cắt điện và đường dây Thiết bị này có khả năng đóng cắt mạch điện trong các trường hợp không tải hoặc khi dòng điện nhỏ hơn nhiều so với dòng định mức với điện áp thấp Việc thao tác đóng cắt dao cách ly có thể thực hiện thủ công hoặc tự động.
Máy cắt phụ tải là thiết bị điện có khả năng đóng cắt dòng điện trong điều kiện làm việc bình thường, nhưng không thể thực hiện chức năng này trong trường hợp có dòng điện ngắn mạch Thiết bị này thường được thiết kế cho các hệ thống điện áp lên đến 24 kV Ở các mức điện áp cao hơn, hiệu quả của máy cắt phụ tải giảm sút, dẫn đến việc chúng ít được sản xuất và sử dụng trong các hệ thống điện áp cao.
Cầu chì là thiết bị ngắt mạch điện khi có hiện tượng ngắn mạch hoặc quá tải, thường được sử dụng cho các hệ thống điện áp tối đa 35 kV Mặc dù cầu chì đơn giản và có chi phí thấp hơn so với máy cắt, nhưng nó không an toàn và thuận tiện bằng máy cắt, do đó chỉ phù hợp cho các mạch điện đơn giản và ít quan trọng.
- Các khí cụ điện phục vụ cho đo lường tự động, bảo vệ rơle.
Máy biến dòng điện là thiết bị chuyên dụng chuyển đổi dòng điện từ mạch điện áp cao sang dòng điện phù hợp cho các thiết bị đo lường Nó không chỉ đảm bảo an toàn cho người sử dụng bằng cách cách ly khỏi nguồn điện cao áp mà còn tích hợp chức năng tự động bảo vệ cho rơle Thiết bị này cải thiện độ chính xác và độ tin cậy cho các hệ thống đo lường tự động hiện đại.
Máy biến điện áp là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, được thiết kế để hạ điện áp từ mức cao xuống mức thấp, phục vụ cho việc đo lường và giám sát Thiết bị này không chỉ bảo vệ các thiết bị đo khỏi điện áp quá cao mà còn tối ưu hóa hoạt động của toàn bộ hệ thống điện Nhờ vào máy biến điện áp, quá trình theo dõi và điều chỉnh điện áp trở nên an toàn và hiệu quả hơn.
Chọn máy cắt cho sơ đồ nhà máy nhiệt điện
(1): Mạch máy phát điện phía hạ cấp điện áp 10,5 kV.
(2): Mạch máy biến áp tự ngẫu phía hạ cấp điện áp 10,5 kV.
S BT max = m S Fdm − ∑ S min ptH − ∑ S td n ¿2.125−32,353−15
S CB max =min { m S F − K ∑ ptsc S S min ptH dm α − ∑ S td ¿ min { 2 125−32,353−15
(3): Mạch phụ tải cấp điện áp 10,5 KV( 1 lộ kép*10MW Và 8 lộ đơn* 5MW,
- Xét đường dây lộ đơn 5MW.
Công suất trên một lộ đơn 5MW:
I BT max đơn = I CBmax đơn = S BT max đơn
- Xét đường dây lộ kép 10MW.
Công suất trên một lộ kép 10MW:
I BT max kép = S BT max kép
I CBmax kép =2 I BT maxkép =2 0,323=0,646 ( KA )
So sánh I CBmax kép và I CBmax đơn ta chọn:
I CBmax ptH =I CBmax kép =0,646(KA)
(4): Mạch phân đoạn trên thanh góp cấp điện áp 10,5 KV.
Như đã tính toán ở chương 4 ta có I CBmax = 3,981 (KA)
(5): Mạch sơ đồ bộ cấp điện áp 110 KV.
Vì sơ đồ bộ nên hai máy biến áp T3, T4 hoạt động định mức.
S BT max = S CBmax = 2 S Fdm − S td
(6): Mạch phụ tải cấp điện áp 110 KV(2 lộ kép*50MW Và 6 lộ đơn* 25MW,
- Xét đường dây lộ đơn 25MW.
Công suất trên một lộ đơn 25MW:
I BT max đơn = I CBmax đơn = S BT max đơn
- Xét đường dây lộ kép 50MW.
Công suất trên một lộ kép 50MW:
I BT max kép = S BT max kép
I CBmax kép =2 I BT maxkép =2 0,151=0,302( KA )
So sánh I CBmax kép và I CBmax đơn ta chọn:
I CBmax ptT =I CB max kép =0,302(KA)
(7): Mạch trung áp cấp điện áp 110 KV.
Xét trường hợp mạch phụ tải cấp điện áp 110 KV có nhu cầu lớn nhất:
- Vì nhu cầu cấp điện áp 110 KV lớn nhất nên công suất phát của sơ đồ bộ không thể phát đủ cho phụ tải cấp điện áp 110 KV.
S thiếu =2.S Fdm −S td −S max ptT
Xét trường hợp mạch phụ tải cấp điện áp 110 KV có nhu cầu nhỏ nhất:
- Vì nhu cầu phụ tải cấp điện áp 110 KV nhỏ nhất nên công suất phát của sơ đồ bộ phát đủ cho phụ tải cấp điện áp 110 KV.
S thừa =2.S Fdm −S td −S min ptT
Sau khi tính toán ta thấy dòng cưỡng bức cực đại tại mạch phụ tải cấp điện áp
(8): Mạch cao áp máy biến áp tự ngẫu cấp điện áp 220 KV.
- Vì khi chiều công suất đạt công suất lớn nhất.
S BT maxC = S BT max H + S BT maxT ¿ 101,323 + 9,7415 = 111,064( MVA )
(9): mạch thanh dẫn phía hạ 10,5 KA
(10): mạch thanh dẫn phía trung 110 KA
I CBmax (10) =I BT max (10) = I BT max ( 7 ) =0,137( KA )
(11): mạch thanh dẫn phía trung 220 KA
Chọn máy cắt
Các máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau:
+ Điện áp định mức: U dmMC ≥U lưới
+ Dòng điện định mức: I dmMC ≥ I CB max
+ Kiểm tra ổn định nhiệt: I 2 nh t nh ≥ B N
+ Kiểm tra ổn định động: I Idd ≥ I xk
3.1 Chọn máy cắt phía hạ
3.1.1 Chọn máy cắt phía hạ cấp điện áp 10,5KV.
Trong tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn, trang 287, bảng máy cắt điện U dm đến 35 kV cung cấp các thông số quan trọng về máy cắt điện trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện Những thông số này đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và vận hành hệ thống điện hiệu quả.
+ Kiểm tra ổn định động : I Idd = 300 ≥ I xk = 200 , 22 KA
+ Kiểm tra ổn định nhiệt: vì I dmMC 200 A>1000 A nên không cần kiểm tra độ ổn định nhiệt.
3.2 Chọn máy cắt phía trung
3.2.1 Chọn máy cắt phía trung cấp điện áp 110KV.
Trong tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn, trang 290, bảng máy cắt SF 6 110 KV cung cấp thông số kỹ thuật quan trọng cho sơ đồ của nhà máy nhiệt điện.
+ Kiểm tra ổn định động : I Idd = 50 ≥ I xk = 35,437 KA
+ Kiểm tra ổn định nhiệt: vì I dmMC = 1250 A > 1000 A nên không cần kiểm tra độ ổn định nhiệt.
3.3 Chọn máy cắt phía cao.
Tra cứu bảng máy cắt SF6 220 KV (trang 291 tài liệu – Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – Huỳnh Nhơn) cho thấy thông số kỹ thuật của máy cắt trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện.
+ Kiểm tra ổn định động : I Idd ≥ I xk ),956 KA
+ Kiểm tra ổn định nhiệt: vì I dmMC = 1250 A > 1000 A nên không cần kiểm tra độ ổn định nhiệt.
+ Điện áp định mức: U dmMC ≥U lưới
+ Dòng điện định mức: I dmMC ≥ I CB
+ Kiểm tra ổn định động: I Idd ≥ I xk
4.1 Chọn dao cách ly phía hạ cấp điện áp 10,5KV.
Tra cứu bảng dao cách ly điện áp lên đến 35 KV (trang 285 tài liệu – Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – Huỳnh Nhơn) cho thấy thông số dao cách ly trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện.
4.2 Chọn dao cách ly phía trung cấp điện áp 110KV.
Trong tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn, trang 286, thông số của dao cách ly U dm ≥110 KV được trình bày rõ ràng Các thông số này đóng vai trò quan trọng trong sơ đồ của nhà máy nhiệt điện, đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện.
4.3 Chọn dao cách ly phía cao cấp điện áp 220KV.
Trong tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn, trang 286, thông số của dao cách ly U dm ≥110 KV được trình bày rõ ràng Sơ đồ nhà máy nhiệt điện cho thấy vai trò quan trọng của dao cách ly trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.
Chọn máy biến dòng điện (BI)
Chọn biến dòng tại mạch máy phát:
Phụ tải các pha là:
Phụ tải pha A và C lớn nhất
+ Điện áp U dm BI ≥ U dm lưới , 5 KV
Chọn BI cho mạch máy phát 10,5 KV
Trong tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn, trang 306, có trình bày thông số máy biến dòng điện trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện Các thông số này rất quan trọng để hiểu rõ về hoạt động và hiệu suất của hệ thống điện.
(kV) Điện áp định mức (V)
Công suất (VA) tương ứng với các cấp chính xác Bộ số giới hạn(VA)
Chọn dây dẫn từ BI đến phụ tải.
Tổng trở dụng cụ đo mắc vào A tha vì C là:
5 2 = 1 , 04 ( Ω ) Kiểm tra độ chính xác:
- Không Kiểm tra ổn định nhiệt SC > 100ΔA
- Không kiểm tra ổn định động: quyết định bởi điều kiện ổn định thanh dẫn mạch máy phát.
Chọn biến dòng tại mạch đường dây phụ tải cấp 10,5 KV
+ U dm BI ≥ U dm lưới , 5( KV )
Trong tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn, trang 306, bảng thông số máy biến dòng điện được trình bày rõ ràng Các thông số này rất quan trọng trong sơ đồ của nhà máy nhiệt điện, giúp đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong quá trình vận hành.
(kV) Điện áp định mức (V)
Công suất (VA) tương ứng với các cấp chính xác Bộ số giới hạn(VA)
Tổng trở do mắc vào pha A và C
Kiểm tra độ chính xác: z 2 = Z dc + Rdd ≤ Z 2 dcm
Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp 110 KV và 220KV
Trong tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn, trang 309, có trình bày thông số của máy biến dòng điện trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện.
(kV) Điện áp định mức (V)
Công suất (VA) tương ứng với các cấp chính xác Bộ số giới hạn(VA)
- Không Kiểm tra ổn định nhiệt I sc = 1000 n
- Kiểm tra ổn định động: Kdd = 30
Trong tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn, trang 309, có thông tin chi tiết về máy biến dòng điện Các thông số của máy biến dòng điện được trình bày trong sơ đồ của nhà máy nhiệt điện, cung cấp cái nhìn tổng quan về thiết bị này và vai trò quan trọng của nó trong hệ thống điện.
(kV) Điện áp định mức (V)
Công suất (VA) tương ứng với các cấp chính xác I ldd
- Không Kiểm tra ổn định nhiệt I sc = 1000 n
- Kiểm tra ổn định động: Kdd = 100 > I XK = 29,956 KA
Chọn máy biến điện áp (BU)
Chọn BU cho thanh góp 10,5 KV
Tên thiết bị Phụ tải pha AB Phụ tải pha BC
- Biến điện áp pha AB
- Biến điện áp pha BC
Ta bỏ qua góc lệch pha I a và I b
Ta có: I b = √ 3 I a = √ 3 0 , 2=0,346 A Điện áp giáng trên dây a và b:
Vì đã chọn l = 50m, dùng dây trần
Tổn thất không được lớn hơn 0,5% điện áp định mức thứ cấp.
Theo độ bao cơ: Chọn S dd = 1,5 ( mm 2 ¿
+ S dm BU ≥ S 2 (S 2=S AB +S BC ,7+19,99@,69KVA)
Trong bảng máy biến điện áp (BU) đến 35 KV (trang 301 tài liệu – Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – Huỳnh Nhơn), ta có thể tìm thấy thông số của máy biến điện áp trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện.
(kV) Điện áp định mức (V)
Công suất (VA) tương ứng với các cấp chính xác Công suất giới hạn(VA)
- Chọn dây dẫn nối từ BU đến các đồng hồ đo:
+ Tiết diện dây dẫn chọn sao cho tổn thất điện áp trên dây dẫn ≤ 0,5%( có đồng hồ đo)
+ Theo điều kiện độ bền cơ: Sdd Cu ≥ 1 , 5 mm 2 , Sdd Al ≥ 2, 5 mm 2
Xác định dòng trong dây dẫn a, b, c:
Chọn BU cho cấp điện áp 110 KV và 220KV.
Phụ tải phía thứ cấp của bộ biến đổi (BU) ở cấp điện áp 110kV và 220kV thường bao gồm các cuộn dây điện áp của đồng hồ đo điện, có tổng trở lớn và công suất nhỏ Do đó, phụ tải này thường không cần phải tính toán chi tiết trong quá trình thiết kế và vận hành hệ thống điện.
Nhiệm vụ chính là kiểm tra cách điện và đo điện áp, vì vậy cần tham khảo bảng máy biến điện áp (BU) đến 35 KV (trang 301 tài liệu – Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – Huỳnh Nhơn) Thông số máy biến điện áp được trình bày trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện như sau:
Công suất cực đại (VA)
CHỌN PHẦN DẪN ĐIỆN
Thanh góp cứng cấp điện áp 10,5 KV
- Vì dòng ngắn mạch tại cấp điện áp 10,5 KV lớn nhất nên ta chọn thanh góp cứng để truyền tải điện năng.
1.1 Chọn tiết diện thanh góp cứng.
- I cp – dòng cho phép khi nhiệt độ cho phép là 70 0 C và nhiệt độ môi trường xung quang 35 0 C , thanh dẫn đặt đứng tra sổ tay.
- K 2 – Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc số dây song song.
- K 1 – Hệ số hiệu chỉnh theo môi trường xung quang.
- K 3 – Hệ số phụ thuộc cách đặt thanh dẫn; khi thanh dẫn nằm ngang.
Hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện môi trường xung quanh: khc = √ θ θ cp cp −θ − θ 0 0 dm = √ 70 70−25 − 35 =0 , 88
Khi dòng điện nhỏ, thanh dẫn cứng hình chữ nhật có thể được sử dụng hiệu quả Tuy nhiên, khi dòng điện vượt quá 3000 A, việc chuyển sang thanh dẫn hình máng là cần thiết để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời cải thiện khả năng tản nhiệt.
Dựa trên dòng điện đã được tính toán, chúng ta tra bảng đặc tính của thanh dẫn đồng - nhôm có tiết diện hình máng và sơn (trang 319 tài liệu – Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – Huỳnh Nhơn) Thông qua đó, chúng ta có được thông số của thanh dẫn trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện.
(cm 3 ) Mô men quán tính
Icp cả 2 thanh (A) h b c r 1 thanh 2 thanh 1 thanh 2 thanh
Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo
Trong đó h, b, c là các kích thước và W là các giá trị mômen trở kháng của thanh dẫn Cụ thể ta có hình dáng của thanh dẫn như sau:
1.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
Bởi vì dòng cho phép lớn hơn 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
1.3 Kiểm tra ổn định động.
Theo tiêu chuẩn độ bền cơ, suất của vật liệu thanh dẫn không được vượt quá ứng suất cho phép, tức là σ cp ≤ σ tt Cụ thể, ứng suất cho phép của nhôm là 700 kg/cm², trong khi của đồng là 1400 kg/cm² Đối với thanh dẫn ghép, ứng suất trong vật liệu bao gồm hai thành phần: ứng suất do lực tác dụng giữa các pha và ứng suất do lực tương tác của các thanh trong cùng một pha.
Xác định lực tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoản vượt theo công thức:
- i xk : dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha ( A )
- l 1:khoảng cách hai sứ liền nhau của một pha(cm)
- α : Khoảng cách giữa các pha(cm)
Với cấp điện áp máy phát là : 10,5 KV, ta có thể chọn l 10(cm) và khoảng cách giữa các pha α = 100 (cm).
lực tác dụng lên thanh dẫn khi đó sẽ là:
Xác định momen uốn tác dụng lên một nhịp của thanh dẫn :
10 T20 KG cm Ứng suất do lực tác dụng giữa các giây pha gây nên: σ 1 = M 1
250 !,68KG/cm 2 σ 2cp = σ cp − σ 1 = 1400 − 21,683 = 1378,317 ( KG / cm 2 )
Lực tác động gữa các thanh trong cùng một pha:
Trong đó: b: kẽ hở giữa hai thanh bằng chiều dày thanh dẫn. l2: khoảng cách giữa các miếng đệm.
Hệ số hình dáng Khd phụ thuộc vào kích thước của thanh dẫn, như được trình bày trong hình 10.6 trên trang 107 của tài liệu "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp" của Huỳnh Nhơn Để xác định số miếng đệm cần đặt, công thức được sử dụng là l2max = √(12 σ²cp W yo f² − yo), với giá trị cụ thể là √(12 1378,317 250).
Không cần miếng đệm giữa
Suy ra lực động điện giữa các thanh trong cùng một pha:
Momen uốn do F 2 gây ra:
ứng suất do lực động điện giữa các thanh trong cùng một pha: σ 2 = M 2
Vì vậy, σ tt = σ 2 + σ 2 = 21 , 68 + 100,103 σ tt = 121,783 ( KG / cm 2 )< σ cp cu = 1400 ( KG / cm 2 ) thỏa điềukiện ứng suất cho phép
1.4 Kiểm tra dao động khi cộng hưởng. ω r ≠ ω ω=2πf14(rad/s)
Tần số góc riêng của cấu trúc thanh dẫn, được xác định theo biểu thức: ω r = 3 , 56 l 2 √ E J 10 S γ 6 = 3 100 , 56 2 √ 1 , 1 2 10 2440 6 2190.10 8 , 93 6 ,701 ≠ 314
- Khối lượng riêng của vật liệu: γ Cu =8 , 93( g/ cm 3 )
- Modul đàn hồi của vật liệu thanh dẫn: E cu =1 ,1 10 6
- Momen quán tính của tiết diện thanh dẫn với trục thẳng góc với phương uốn.
Thanh góp cho cấp điện áp 110KV và 220KV
- Vì cấp điện áp 110 KV và 220 KV cách xa nguồn nên dòng ngắn mạch thấp nên ta chọn thanh góp mềm cho thanh góp.
2.1 Chọn thanh góp mềm cho cấp điện áp 110KV.
2.1.1 Theo mật độ kinh tế của dòng điện.
- I bt max :dòng điện bình thường cực đại.
Mật độ kinh tế của dòng điện, ký hiệu là J kt, phụ thuộc vào loại vật liệu của dây dẫn và thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax trong suốt một năm Hình 10.8 trên trang 108 của tài liệu minh họa rõ ràng mối liên hệ này.
Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – Huỳnh nhơn)
- Dòng làm việc tại thanh góp 110 kV là I bt max = 0,137(kA).
Tra bảng thông số và đặc tính cơ bản của dây dẫn đồng ( trang 314 tài liệu –
Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – Huỳnh nhơn) ta được thông số dây dẫn sau:
Số liệu tính toán của dây dẫn đồng M Dòng điện cho phép (A)
Tiết Diện (mm 2 ) Đường kính dây dẫn (mm) Điện trở một chiều ở 20 (Ω/km)
Lực phá hoại dây dẫn(kg )
Trọng lượng dây dẫn (kg/km) Đặt ngoài trời
2.1.2 Kiểm tra theo dòng điện lâu dài.
2.1.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang.
- U vq : tính theo giá trị hiệu dụng của điện áp dây.
- m: hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn.
- m = 0.93 - 0.98 với dây dẫn chỉ có một sợi
- m = 0.83 - 0.87 với dây dẫn gồm nhiều sợi bện lại.
- r: bán kính ngoài của dây dẫn (cm)
- a: khoảng cách giữa các trục dây dẫn (cm).
2.1.4 Kiểm tra ổn định nhiệt.
B N = I } ^ {2} left ({t} rsub {N} + {T} rsub {xk} right ) = {13,036} ^ {2} left (0,01+0,05 right ) ,196 K ¿ t N < 0 , 02
V ì10,673 mm 2