Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ở các cấp điện áp

Đề tài : Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ở các cấp điện áp

Mục Lục Chơng I tính toán phụ tải cân công suất cấp điện áp Để đảm bảo vận hành an toàn, thời điểm điện nhà máy phát điện phát phải hoàn toàn cân với lợng điện tiêu thụ hộ tiêu thụ kể tổn thất điện Trong thực tế lợng điện tiêu thụ hộ dùng điện luôn thay đổi Việc nắm đợc quy luật biến đổi tức tìm đợc đồ thị phụ tải điều quan trọng việc thiết kế vận hành Nhờ vào công cụ đồ thị phụ tải mà ta lựa chọn đợc phơng án nối điện hợp lý, đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài dựa vào đồ thị phụ tải cho phép chọn công suất máy biến áp phân bố tối u công suất tổ máy phát điện nhà máy phân bố công suất nhà máy điện với Ta có sơ đồ chung nhà máy điện nh sau : SC HT ST Máy biến áp Lê văn hùng_lớp htđ3_k46 -1- SĐP STD Sơ đồ chung nhà máy phát điện có dạng nh Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy phải tổng công suất tiêu thụ SNM (t) = STD (t) + SĐP (t) + ST (t) + SC (t) + SVHT (t) Trong ®ã : SVHT (t) : C«ng st vỊ hƯ thèng thời điểm t SC (t) : Công suất góp điện áp cao thời điểm t ST (t) : Công suất góp điện áp trung thời điểm t SĐP (t) : Công suất yêu cầu phụ tải địa phơng thời điểm t STD (t) : Công suất tự dùng nhà máy thời điểm t I Chọn máy phát điện Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 4ì50 MW = 200 MW Do đà biết số lợng công suất tổ máy ta cần ý số điểm sau : +Công suất máy phát-máy biến áp không dợc lớn dự trữ quay hệ thống + Chọn điện áp định mức máy phát lớn dòng điện định mức , dòng ngắn mạch cấp điện áp nhỏ yêu cầu với loại khí cụ điện giảm thấp + Để thuận tiện cho việc xây dựng nh vận hành nên chọn máy phát điện loại Nhà máy điện gồm bốn máy phát, công suất máy 50MW Ta chọn máy phát loại, điện áp định mức 10,5 KV Bảng tham số máy phát điện Thông số định mức Loại máy S n P phát MV v/ph MW A TBΦ-50-2 3000 62,5 50 cos ϕ U KV 10,5 0,8 II.Tính toán phụ tải I KA 5,73 Điện kháng tơng đối Xd Xd Xd 0,135 0,3 1,84 Trong nhiệm vụ thiết kế đà cho đồ thị phụ tải nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax hệ số costb phụ tải tơng ứng từ ta tính đợc phụ tải cấp điện áp theo c«ng st biĨu kiÕn nhê c«ng thøc sau : Pt P% S = P = P víi (1) t cos t 100 max Trong : St : Công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t tính MVA P%: Công suất tác dụng thời điểm t tính phần trăm công suất cực đại Pmax : Công suất phụ tải cực đại tính b»ng, MW cosϕ : HƯ sè c«ng st cđa tõng phụ tải 1.Công suất toàn NM Theo thiết kế công suất đặt nhà máy PNM=200 MW với cos=0,8 Theo đầu cho bảng biến thiên công suất phát hàng ngày nhà máy áp dụng công thức (1) ta có bảng kết tính to¸n nh sau : t (h) P% PNM(t) (MW) SNM(t) (MVA) 0÷ 80 160 200 ÷ 14 100 200 250 14 ÷ 20 90 180 225 20 ÷ 24 80 160 200 Từ bảng kết ta vẽ đợc đồ thị phụ tải toàn nhà máy nh sau : S 250 200 14 20 24 t(h) 2.Phụ tải địa phơng Phụ tải địa phơng nhà máy có Uđm=10 kV, P10max= MW, cosdp = 0,89 Để xác định đồ thị phụ tải địa phơng phải vào biến thiên phụ tải hàng ngày đà cho nhờ công thức : S dp ( t ) = Pdp ( t ) cos ϕ víi Pdp ( t ) = P % 100 Pmax Kết tính đợc theo thời điểm t cho bảng sau : t (giờ) Pđp(%) Pđp(t)(MW) Sđp(t)(MVA) 0ữ7 70 5,6 6,3 ữ 12 80 6,4 7,2 12 ÷ 18 100 18 ÷ 24 70 5,6 6,3 Từ ta vẽ đợc đồ thị phụ tải địa phơng nh sau : S 8,99 6,3 12 18 24 t(h) 3.Phơ t¶i phÝa trung áp Phụ tải phía trung áp đà cho: Uđm=110 KV; PTmax = 60 MW cos = 0,9 Tính toán tong tự đợc kết thời điểm t nh sau : t (giê) PT (%) PT(t) (MW) ST(t) (MVA) 0÷8 70 42 46,67 ÷ 12 100 60 66,67 12 ÷ 18 80 48 53,33 18 ÷ 24 60 36 40 S 66,67 46,67 12 18 24 t(h) Phụ tải tự dùng NMĐ Tự dùng max toàn nhà máy 7% công suất định mức nhà máy với cosNM = 0,85 đợc xác định theo công thức sau: S td ( t ) = S td max (0,4 + 0,6 × Víi Stdmax = αtd.SNM = S( t ) ) Sdm 200 =16,5 MW 100 0,85 Trong ®ã : Std(t): Phụ tải tự dùng nhà máy thời điểm t Sđm: Công suất định mức nhà máy MVA S(t): Phụ tải tổn thời điểm t theo bảng 1-2 Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) công thức ta có phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian nh bảng sau t(h) S(t) MVA Std (t) MVA 0-8 200 13,84 8-14 250 15,73 14-20 225 14,79 20-24 200 13,84 15,73 13,84 14 20 24 t(h) III Cân công suất NMĐ Phơng trình cân công suất toàn nhà máy: SNM(t) = Std(t) + Sđp(t) +ST(t) +SHT(t)+SC(t) (ở SC(t) = 0, phía cao áp phụ tải ) Ta bá qua tỉn thÊt ∆S(t) m¸y biÕn ¸p ⇒ SHT(t) = SNM(t) - [Std(t) + S®p(t)] Tõ ta lập đợc kết tính toán phụ tải cân công suất toàn nhà máy nh bảng sau dựa vào bảng sau ta vẽ đợc đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy t(h) SNM(t) MVA Sdp(t) MVA Std(t) MVA ST(t) MVA SHT(t) MVA 0-7 200 6,3 13,84 46,67 133,19 7-8 200 7,2 13,84 46,67 13,29 8-12 250 7,2 15,73 66,67 160,4 12-14 250 15,73 53,33 171, 94 14-18 225 14,79 53,33 147,88 18-20 225 6,3 14,79 40 163,91 20-24 200 6,3 13,84 40 139,86 200 100 12 14 18 20 24 t(h) Chú thích: Đờng (1) đờng phụ tải địa phơng Đờng (2) đờng phụ tải tự dùng Đờng (3) đờng phụ tải phía trung áp Đờng (4) đờng công suất hệ thống Đờng (5) đờng phụ tải toàn nhà máy * nhận xét Tổng công suất định mức hệ thống 2350 MVA không kể nhà máy thiết kế, dự trữ quay HT b»ng 8% tøc lµ :Sdtquay = 8%.2350 = 188 MVA Ta thấy giá trị lớn công suất cực đại nhà máy lúc phát lên hệ thống SVHTmax= 171,94 MVA, phụ tải phía trung áp có thêm nguồn dự trữ Khi phía trung áp thiếu công suất lấy từ hệ thống về.Với điều kiện phải dùng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc Nh tăng tính ổn định hệ thống Phụ tải phân bố không cấp điện áp Nhà máy thiết kế có cấp điện áp : Cấp điện áp máy phát : Uđm = 10kV Cấp điện áp trung : Uđm = 110kV Cấp điện áp cao : Uđm = 220kV Phụ tải phía trung áp lớn việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải quan trọng Chơng II nêu phơng án chọn máy biến áp I nêu phơng án Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế nhà máy điện Nó định đặc tính kinh tế kỹ thuật nhà máy thiết kế Vì cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân công suất nhận xét để đa phơng án nối dây Tất nhiên phơng án đa phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật định để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hộ tiêu thụ,phải khác vỊ c¸ch ghÐp nèi m¸y biÕn ¸p víi c¸c cấp điện áp làm tăng độ ổn định hệ thống Mạng cao áp trung áp có trung tính trực tiếp nối đất, nguyên tắc dùng máy biến áp dây quấn làm máy biến áp liên lạc (MBALL) Song có lợi dùng máy biến áp tự ngẫu (MBATN) làm MBALL Vì ta tận dụng đợc khả truyền tải công suất từ trung áp sang cao áp Nh ta làm tăng tính linh hoạt hệ thống Mặt khác hệ số có lợi =0,5 nên ta chọn máy biến áp tự ngẫu làm MBALL, nh sơ đồ nối điện đơn giản dễ vận hành Số máy phát máy biến áp dây quấn nối vào góp phía điện áp trung lớn phụ tải cực tiểu cấp điện áp làm tăng tổn thất công suất Phụ tải địa phơng cực đại nhà máy Sdpmax=9MVA đợc lấy từ phía hạ áp MBATN (tức đợc lấy từ đầu cực máy phát nối với MBATT) Nh máy phát cấp cho phụ tải địa phơng 4,5MVA chiếm xấp xỉ 9% công suất máy phát (nhỏ 15% công suất may phát) Vậy không cần góp đầu cực máy phát Phụ tải máy phát co thể lấy từ đầu cực máy phát Nh ta đề xuất phơng án sau để lựa chọn : Phơng ¸n HT B1 ST ∼ ∼ B4 B3 B2 Sdp Nhận xét: Trong phơng án dùng loại máy biến áp Bộ máy phát máy biến áp cuộn dây phía trung áp khả cung cấp đủ công suất cho phụ tải trung áp trờng hợp cực đại Khi phải lấy công suất từ phía hệ thống từ phía hạ áp MBALL gây tổn thất MBALL Vì số lợng máy phát, máy biến áp đặt bên phía cao áp nhiều nên chí phí đầu t lớn Phơng án HT ST B2 B1 ∼ B4 B3 ∼ ∼ ∼ Sdp NhËn xét: Trong phơng án phải chọn loại máy biến áp loại MBATN loại MBA cuộn dây Số lợng thiết bị đặt bên phía cao áp ít, nên vốn đầu t giảm so với phơng án Do có máy phát máy - biến áp cuộn dây dặt bên phía trung áp, chúng có khả cung cấp đủ công suất cho phía trung áp trờng hợp phụ tải cực đại Và phần công suất thừa đợc đa sang bên cao áp HT đa hệ thống Chế độ truyền tải từ trung áp sang cao áp MBATN ST rât có lợi Tất nhiên có tổn thất MBALL Phơng án B1 B2 B3 B5 B4 B6 ∼ ∼ Sdp Nhận xét: Trong phơng án phải chọn đến loại máy biến áp, nh vận hành phức tạp Số long thiết bị nhiều phơng án trên, mặt khác số thiết bị bên phía cao áp nhiều phơng án trên, dẫn đến chí phí tăng cao Cũng nh phơng án 2, phía trung áp có máy phát máy - biến áp cuộn dây dặt bên phía trung áp, chúng có khả cung cấp đủ công suất cho phía trung áp trờng hợp phụ tải cực đại Và phần công suất thừa đợc đa sang bên cao áp đa hệ thống Chế độ truyền tải từ trung áp sang cao áp MBATN rât có lợi Tất nhiên có tæn thÊt MBALL nhng tæn thÊt MBALL Ýt * Kết luận: Từ phơng án đà đa ra, phơng án có nhng u nhợc điểm riêng Trong phơng án hai phơng án đơn giản dễ vận hành phơng án Tuy nhiên hai phơng án đảm bảo đợc việc cung cấp điện liên tục cho phụ tải thoả mÃn đợc yêu cầu kỹ thuật Do ta giữ lại hai phơng án để tiếp tục tính toán phân tích, lựu chọn để đa phơng án nối dây tối u II Chọn máy biến áp cho phơng án Máy biến áp thiết bị quan trọng hệ thống điện, công suất chúng lớn, khoảng đến lần tổng công suất máy phát điện Do vốn đầu t cho máy biến áp nhiều nên ta mong muốn chọn số lợng máy biến áp ít, công suất nhỏ mà đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Công suất MBA đợc chọn phải đảm bảo cung cấp điện tình trạng làm việc bình thờng tơnag ứng với phi tải cực đại tất MBA làm việc Mặt khác có MBA phải nghỉ cố sữa chữa MBA lại với khả tải cố phải tải đủ công suất cần thiết đảm bảo cho việc cung cấp liên tục cho phi tải hệ thống HT ST Ii.1 Phơng án B1 B4 B3 B2 ∼ ∼ 10 Sdp ∼ M¸y biÕn ¸p tự ngẫu có công suất 125MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 18.109 đồng; KB = 1,4 Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 63 MVA, có: 110 + Với cấp điện áp 110 KV cã VB = 12.109 ®ång; K 110 = 1,5 B 220 + Với cấp điện áp 220 KV có VB = 13,5.109 ®ång; K 220 = 1,4 B VËy nên đầu t máy biến áp phơng án là: VB1 = 2.1,4.18.109 + 1,4.13,5.109 + 1,5.12.109 = 87,3.109 ®ång Theo sơ đồ nối điện phơng án 1: Bên phía 220KV có mạch máy cắt, giá mạch 2,86.109 đồng Bên phía 110KV có mạch máy cắt, giá mạch 1,24.109 đồng Bên phía 10,5KV có mạch máy cắt, giá mạch 0,54.109 đồng Do ®ã: VTBPP1 = (4.2,86 + 4.1,24 + 2.0,54).109 = 17,48.109 đồng Vậy vốn đầu t cho phơng án 1: V1 = 87,3.109 + 17,48.109 = 104,78.109 ®ång TÝnh phÝ tổn vận hành hàng năm: Khấu hao vốn sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4% Pkh1 = a.V1 8,4.104,78.109 = 100 100 = 8,8.109 đồng Chi phí tổn thất điện hàng năm gây ra: Ptt1 = 700.7875,8.103 = 5,51.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm phơng án 1: P = Pkh1 + Ptt1 = 8,8.109 + 5,51.109 = 14,31.109 ®ång Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 14,31.109 + 0,15.104,78.109 = 30,027.109 đồng/năm Phơng án Tính vốn đầu t cho thiết bị Ta có: V2 = VB2+VTBPP2 Máy biến áp tự ngẫu có công suất 125 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 18.109 đồng; KB = 1,4 Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 63 MVA, có cấp điện áp 110KV 110 có VB = 12.109 ®ång; K 110 = 1,5 B VËy tiỊn đầu t máy biến áp phơng án là: 46 VB1 = 2.1,4.18.109 + 2.1,5.12.109 = 60.109 đồng Theo sơ đồ nối điện phơng án 2: Bên phía 220KV có mạch máy cắt, giá mạch 2,86.109 đồng Bên phía 110KV có mạch máy cắt, giá mạch 1,24.109 đồng Bên phía 10,5KV có mạch máy cắt, giá mạch 0,54.109 đồng Do đó: VTBPP2 = (3.2,86 + 5.1,24 + 2.0,54).109 = 15,86.109 ®ång Vậy vốn đầu t cho phơng án 2: V1 = 60.109 + 15,86.109 = 75,86.109 ®ång TÝnh phÝ tỉn vËn hành hàng năm: Khấu hao vốn sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4% Pkh1 = a.V1 8,4.75,86.109 = 100 100 = 6,37.109 ®ång Chi phí tổn thất điện hàng năm gây ra: Ptt1 = 700.7300.103 = 5,11.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm phơng án 2: P = Pkh2 + Ptt2 = 6,37.109 + 5,11.109 = 11,48.109 đồng Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 11,48.109 + 0,15.75,86.109 = 22,859.109 đồng/năm So sánh phơng án để chọn phơng án tối u: Về mặt kinh tế Phơng án Vốn đầu t (109 đồng) 104,78 75,86 Phí tổn vận hành (109 đồng) 14,31 11,48 Hàm chi phí (109 đồng/năm) 30,027 22,859 Ta thấy phơng án có tổng vốn đầu t thấp, chi phí vận hành hàng năm thấp hàm chi phí hàng năm nhỏ so với phơng án Vì chọn phơng án phơng án tối u làm phơng án thiết kế nhà máy nhiệt điện Chơng 47 Chọn khí cụ điện dây dẫn I Chọn máy cắt dao cách ly Chọn máy cắt Khi chọn máy cắt ta nên ý số điểm sau: - Nên chọn loại máy cắt cấp điện áp - Trên đờng dây phụ tải cấp điện áp máy phát nên dùng máy cắt hợp phía TBPP điện áp 35 KV trở nên dùng máy cắt không khí dùng đồng loạt cho tất mạch để tận dụng máy nén không khí -Việc chọn máy cắt điện đợc tiến hành sau đà tính đợc dòng làm việc cỡng dòng ngắn mạch cho điểm cần xác định Đối với cấp điện áp cao trung, cần chọn loại máy cắt điện dao cách ly Máy cắt đợc chọn theo điều kiện sau: + Điều kiện : Loại máy cắt điện máy cắt không khí máy cắt SF6 cấp điện áp 110 220 kV + Điều kiện : Uđm Ulới + Điêu kiện : Iđm Icb max + Điều kiện : I cắt đm I" + Điều kiện : I động đm iXK + Điều kiện : Inh2.tnh BN Điều kiện xét Iđm < 1000A Chän dao c¸ch ly NhiƯm vơ chđ u cđa dao cách ly tạo khoảng hở cách điện đợc trông thấy phận mang dòng điện phận cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho việc sửa chữa thiết bị - Dao cách ly đợc chọn theo điều kiện sau: + Loại dao cách ly + Điện áp : UđmCL Uđm + Dòng điện : IđmCL Icb + Điều kiện ổn định động : ilđđ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt : I t nhdm BN nhdm Từ ta chọn đợc loại MC DCL sau : Các thông số tính toán định mức máy cắt CL đợc cho bảng sau: Mạc h Cao áp Uđm kV 220 220 Thông số tính toán Icb I" I XK kA kA kA 0,45 4,54 11,52 11,52 48 Lo¹i MC DLC 3AQ2 SGC 245/1600 Thông số định mức Uđm Iđm Ic đm I® ®m kV kA kA kA 245 50 125 245 1,6 100 Tr ¸p 110 110 0,32 8,96 22,73 22,73 MF 10,5 10,5 3,61 13,19 33,48 33,48 3AQ1 SGCP 123/1250 8BK41 PBK20/7000 145 123 1,25 40 100 80 12 20 12,5 80 255 250 C¸c dao c¸ch ly đà chọn có dòng điện mức lớn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt II Chọn dẫn, góp Những thiết bị điện nhà máy điện nh máy phát, máy biến áp, máy bù với khí cụ điện nh máy cắt, dao cách ly, kháng đợc nối với dây dẫn, góp cáp điện lực Thanh dẫn, góp có hai loại : dẫn cứng dẫn mềm Thanh dẫn cứng thờng làm đồng nhôm, thờng đợc dùng nối từ cực máy phát đến gian máy, dùng làm góp điện áp máy phát, góp từ - 10 kV trạm biến áp, đoạn từ TBPP cấp điện áp máy phát ®Õn mba tù dïng Thanh dÉn cøng cã h×nh dạng khác tùy vào dòng phải tải Khi dòng tải nhỏ thờng dùng cứng hình chữ nhật Khi dòng điện lớn dùng dẫn ghép từ hai hay ba dẫn hình chữ nhật pha Còn với dòng điện 3000A dùng dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả làm mát cho chúng Khi dòng lớn dùng dẫn cứng thiết diện hình ống Thanh dẫn mêm dùng để làm góp, dẫn cho thiết bị trời điện áp 35 kv trở lên Nó dây vặn xoắn đồng hay nhôm lõi thép Khi dùng sợi dây không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm dây dẫn mềm Chùm dây bao gồm nhiều dây phân bố kẹp chặt vòng kim loại thờng có dạng vòng tròn Chọn dẫn cứng Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ máy biến áp tự ngẫu máy biến áp hai cuộn dây Tiết diện dẫn đợc chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép nh dây dẫn mềm Để tận dụng diện tích mặt ta chọn dẫn đồng nhằm giảm kích thớc khoảng cách pha a Chän tiÕt diƯn §iỊu kiƯn: I’CP >Ilvcb Ta cã: Ilvcb = 3,61 KA Hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trờng mt = 250C, nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt dẫn là: xq = 350C, nhiệt độ cho phép vận hành lâu dài cho phÐp cña dÉn: θcp = 700C Ta cã: KHC = θ cp − θ xq θ cp − θ mt = 70 − 35 70 − 25 = 0,88 49 Do ®ã: I’cb = 3,61 KA hay ICp = 3,61 0,88 = 4,1 KA Tra b¶ng III (trang 125 - sách thiết kế nhà máy điện trạm biến ¸p - PGS Ngun H÷u Kh¸i) ta chän dÉn đồng tiết diện hình máng có thông số sau: Mô men trở kháng cm3 Tiết diện cực Một Hai mm2 r Wxx Wyy Wy0y0 10 1370 50 9,5 100 KÝch thíc (mm) b c 125 55 6,5 Dòng điện cho phép (A) 5500 125 10 mm y0 y0 X y y 125 h Mô men quán tÝnh cm4 Mét Hai Jxx Jyy Jy0y0 290,3 36,7 625 6,5mm 55 Thanh dÉn ®· chän cã Icp > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch b Kiểm tra ổn định động Ta lấy khoảng cách pha khoảng cách hai sø liỊn cđa mét pha øng víi U = 10,5 KV lµ: a = 90 cm l = 180 cm - Khi lực tính toán tác tác dụng lên dẫn pha chiều dài khoảng vợt là: l a 180 = 1,76.10-2 90 Ftt = 1,76.10-2 .i KG (víi khd = 1) xk Ftt 33,482 = 39,45KG - Mômen chống uốn tác dụng lên nhịp dẫn là: M= Ftt l 39,45.180 = = 710,2KG.cm 10 10 - ứng suất dòng ngắn mạch pha: 50 = M 710,2 = Wy0 y0 100 = 7,1KG/cm2 * Xác định khoảng cách miếng đệm - Lực tác dụng lên 1cm chiều dài dẫn dòng ngắn mạch pha g©y ra: h f2 = 0,51.10 −2 K hd l XK (K hd = 1) = 0,51.10-2 12,5 33,482 =0,457 KG/cm2 - øng suÊt dòng điện pha gây = M2 f l = 2 W yy 12.Wyy KG/cm2 Điều kiện ổn định động dẫn không xét đến dao động là: CP > + hay δ2 ≤ δϕ + δ1 l2 ≤ 12.Wyy ( δ CP − δ1 ) f2 Víi dÉn ®ång: cp = 1400 KG/cm2 Vậy khoảng cách lớn miếng đệm mà dẫn đảm bảo ổn định động là: 12.9,5(1400 − 7,1) l2max = = 589,46 cm 0,457 l2max > l = 180 cm Do cần đặt số miếng đệm khoảng vợt tai sứ là: n= l 180 = l 180 =1 Vậy cần đặt thêm miếng đệm khoảng vợt hai sứ Khi xét đến dao động, tần số riêng dao động dẫn đợc xác định theo công thức sau: 3,65 E.J y y 10 ωr = S.Y l Trong đó: E: Môđun đàn hồi vật liệu, ECu = 1,1.106 KG/cm2 Jy0y0: mô men quán tÝnh, Jy0y0 = 625 cm4 S: tiÕt diÖn dÉn, S = 2.13,7 = 27,4 cm4 : khối lợng riêng cđa vËt liƯu, γCu = 8,93 g/cm3 ωr = 3,65 1,1.10 6.625.10 27,4.8,93 180 = 316,53 Hz Nằm khoảng 45-55 Hz 90-110 Hz Vậy dẫn đà chọn thoả mÃn điều kiện ổn định ®éng cã xÐt ®Õn dao ®éng Chän sø đỡ dẫn Ta chọn loại sứ đặt nhà 0-10-2000 KB.Y3 Cấp điện áp : UđmS = 10 KV 51 Lực phá hoại Chiều cao : Fph = 2000 KG : H = 235 mm h 125 = 235 + = 297,5 2 H' 297,5 = Ftt =39,45 = 49,94 KG H 235 H’ = H + Ta cã: F’tt 0,6.Fph = 0,6.2000 = 1200 KG VËy ®iỊu kiện ổn định động sứ Ftt 0,6.Fph đợc tho¶ m·n dÉn F tt H’ F' tt Sø H Chọn dây dẫn góp mềm Dây dẫn đợc dùng nối từ cuộn cao, cuộn trung máy biến áp liên lạc cuộn cao máy biến áp hai cuộn dây đến góp 220 KV 110KV tơng ứng Thanh góp cấp điện áp đợc chọn dẫn mềm, tiết diện dây dẫn mềm đợc chọn theo điều kiện nhiệt độ cho phép chế độ làm việc lâu dài ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép lâu dài Vcp = 70 0C Ta coi nhiệt độ cđa m«i trêng xung quanh V0 = 35 0C Khi dòng điện cho phép làm việc lâu dài cần hiƯu chØnh theo nhiƯt ®é I’cp = Khc.Icp víi Khc = Vcp − V0 Vcp − V0 dm = 70 − 35 70 − 25 = 0,88 a Chän tiÕt diện dây dẫn góp mềm Điều kiện chọn I' cp I cb với Icb dòng điện làm việc cỡng mạch đ- ợcc chọn hay Icp = k hc Icb ãMạch điện áp 220KV +Dòng điện cỡng Icb = 0,45 KA Icp = 0,45 0,88 52 = 0,511 KA ãMạch điện áp 110 KV +Dòng điện cỡng Icb = 0,32KA Icp = 0,32 0,88 = 0,363 KA Tõ ®ã chän theo bảng X (trang 130 - Sách thiết kế nhà máy điện trạm biến áp - PGS Nguyễn Hữu Khái) ta có bảng thông số dây dẫn loại AC nh sau: Điện áp Mạch điện Phía cao MBA gãp PhÝa trung MBA vµ gãp 220 KV 110 KV TiÕt diƯn TiÕt diƯn mm2 chn nh«m/th Nh«m Thép ép Đờng kính mm Dây dẫn Lõi thép Icp (A) 185/128 187 128 23.1 14.7 510 240/32 244 31,7 21,6 7,2 610 b Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch Tiết diện nhỏ để dây dẫn ổn định nhiệt Smin = BN C Trong BN: xung lợng nhiệt dòng điện ngắn mạch (A2.S) C: Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn Với dây dẫn AC có C = 70 ã Tính xung lỵng nhiƯt  A S   mm      A S mm BN = BNCK + BNKCK Giả thiết thời gian tồn ngắn mạch 1sec Khi tính gần xung lợng nhiệt thành phần dòng điện ngắn mạch kh«ng chu kú BNKCK1 = " I N1 Ta = (4,54.103)2.0,05 =1,03.106 BNKCK2 = " I N2 Ta = (8,96.103)2.0,05 = 4,014.106 A2S A2S Thành phần xung lợng nhiệt thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ đợc xác định theo phơng pháp giải tích đồ thị 53 n BNCK = ∑ I ∆ ti tbi i =1 ã Điểm N1 phần tính toán ngắn mạch điểm N1 ta có: S + Nhánh hệ thèng XttHT =X13 SHT = 0,157 cb 2350 180 =2,05 Tra đờng cong tính toán ta có: I0,1 =0,46; I0,2 =0,44; I0,5 =0,48; I1 =0,47 + Dòng ngắn mạch điểm I0,1 = I S dmHT = 0,46 3.230 2350 3.230 = 2,71KA Ta cã: I0,1 = 2,71 KA I0,2 = 2,6KA I0,5 = 2,83 KA I1 = 2,77KA + Nhánh máy phát điện S 250 XttNM = X18 SNM =0,2526 = 0,35 180 cb Tra ®êng cong tÝnh to¸n ta cã: I0,1 = 2,5; I0,2 = 2,3; I0,5 = 2,1; I1 = 2,0 + Dòng ngắn mạch điểm: I0,1 = I S MF = 2,5 3.230 * 62,5 * 230 = 1,57 KA Ta cã: I0,1 = 1,57KA I0,2 = 1,44 KA I0,5 = 1,32 KA I1 = 1,25KA Vậy dòng ngắn mạch điểm N1 hệ thống nhà máy cung cÊp: I0,1N1 = 2,71 + 1,57 = 4,28 KA I0,2N1 = 2,6 + 1,44 = 4,04 KA I0,5N1 = 2,83 + 1,32 = 4,15 KA I1N1 = 2,77 + 1,25 = 4,02 KA Tìm trị số trung bình b×nh thêng I tb1 = 2 I + I 0,1 = 4,54 + 4,28 2 = 19,46 KA2 54 I tb 2 I tb I tb I 02,1 + I 02, 4,28 + 4,04 = 17,32 KA2 = = 2 2 I 0, + I 0,5 4,04 + 4,15 = 16,77 KA2 = = 2 2 I +I 4,15 + 4,02 = 16,7 KA2 = 0,5 = 2 ã Vậy ta có xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ: BNCK = I ∆t i = (19,46 + 17,32 + 16,77 + 16,7).0,1 = 7,025KA2S tbi Vậy xung lợng nhiệt dòng ngắn mạch điểm N1: BN1 = BNCK1 + BNKCK1 = 7,025 + 1,03 = 8,055 KA2S ã Điểm N2 Theo phần tính toán ngắn mạch + Nhánh hệ thống: S XttHT = X17 SHT = 0,2398 cb 2350 180 =3,13 Nh XHT > 3, ta tính đợc dòng ngắn mạch phía hệ thống thời điểm ng sau: S cb 180 IHT = I0,1 = I0,2 =I0,5 = I1 = X HT 3U cb = 3,13 3.115 + Nhánh máy phát điện S 250 XttNM = X18 SNM = 0,1698 180 = 0,236 cb Tra ®êng cong tÝnh to¸n ta cã: I0,1 = 3,2; I0,2 = 2,9; I0,5 = 2,6; I1 = 2,4 + Dòng ngắn mạch điểm: SNM I0,1 = I * U = 3,2 tb Ta cã: I0,1 = 4,02 KA I0,2 = 3,64 KA I0,5 = 3,26 KA I1 = 3,01 KA * 62,5 3.115 = 4,02 KA 55 =3,77 KA Vậy dòng ngắn mạch điểm N2 hệ thống nhà máy cung cấp: I0,1N2 = 3,77+ 4,02 = 7,79KA I0,2N2 = 3,77 + 3,64 = 7,41KA I05N2 = 3,77 + 3,26 = 7,03KA I1N2 = 3,77 + 3,01 = 6,78KA Tìm trị số trung b×nh b×nh thêng I tb 2 I tb I tb I 02 + I 02,1 8,96 + 7,79 = 70,48 KA2 2 I2 + I2 7,79 + 7,412 = 57,8 KA2 = 0,1 0, = 2 I 02, + I 02,5 7,412 + 7,032 = 52,16 KA2 = = 2 2 I +I 7,03 + 6,78 = 47,69 KA2 = 0,5 = 2 I tb1 = = • VËy ta cã xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ: BNCK2 =(70,48 + 57,8 + 52,16 + 47,69).0,1 = 22,813 KA2S VËy xung lợng nhiệt dòng ngắn mạch điểm N2: BN2 = BNCK2 + BNKCK2 = 22,813 + 4,014=26,827KA2S TiÕt diÖn dây dẫn nhỏ đảm bảo ổn định nhiệt cấp điện áp 220KV 110KV là: Smin1 = Smin2 = BN C BN C 8,055.10 = 40,54 mm2 70 26,827.10 = 74 mm2 = 70 = Vậy dây dẫn góp mềm đà chọn bảng 5.2 đảm bảo ổn định nhiệt c Kiểm tra điều kiện vầng quang Điều kiện: Uvq = 84.m.r.lg a tb r Trong đó: a: khoảng cách trung bình pha dây dẫn (cm) r: bán kính dây dẫn (cm) m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, với dây AC: m = 0,85 Uvq : điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang Khi ba pha bố trí mặt phẳng ngang giá trị cần giảm 4% 6% dây dẫn pha bên ã Đối với cấp điện áp 220KV Kiểm tra víi d©y dÉn cã tiÕt diƯn chn 185 mm2 cã r = 1,155cm a = 500cm Ta cã ®iƯn áp vầng quang tới hạn dây dẫn pha bố trí pha mặt phẳng nằm ngang 56 500 Uvq = (1-0,04).84.0,85.1,155.lg 1,155 = 208 KV < 220KV Không thoả mÃn điều kiện vầng quang Vì ta cần chọn dây dẫn có tiết diện lớn cho mạch cuộn cao máy biến áp liên lạc Chọn dây dẫn AC-400/32 có r = 1,33 cm Khi đó: 500 Uvq = 0,96.84.0,85.1,33.lg 1,33 = 235 KV > 220KV Thoả mÃn điều kiện phát sinh vầng quang Do dây dẫn AC-400 thoả mÃn điều kiện ã Đối với cấp điện áp 110KV Kiểm tra với d©y dÉn cã tiÕt diƯn chn 240 mm2 cã r = 1,08cm a = 300cm Ta có điện áp vầng quang tới hạn dây dẫn pha bố trí pha mặt phẳng nằm ngang 500 Uvq = 0,96.84.0,85.1,08.lg 1,155 = 180,9 KV > 110KV ⇒ Tho¶ mÃn điều kiện phát sinh vầng quang Do dây dẫn AC-240 thoả mÃn điều kiện Chọn máy biến điện áp máy biến dòng a Cấp điện áp 220KV Để kiểm tra cách điện cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn biến điện áp kiểu HK-220-58 pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/ có thông số kỹ thuật sau: 3xHK-220-58 + Uđm = 220 KV - 100 V - 100 V + Cấp xác: + SđmBU = 600 VA Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle đợc chọn TH-220-3T có thông số kỹ thuật sau: + Dòng định mức: Iđmsc/IđmTC = 1200/5 + Cấp xác 0,5 ứng với phụ tải định mức + Điều kiện ổn định động: ilđđ = 108 KA > ixk = 11,52 KA - Các máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt b Cấp điện áp 110KV Tơng tự cấp điện áp 220KV, để kiểm tra cách điện cung cấp cho bảo vệ rơle ta chọn biến điện áp kiểu HK-110-57 pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/ + x HK-110-57 + Uđm = 110 KV - 100 V - 100 V 57 + CÊp chinh xac: + S®mBu = 600 VA Máy biến dòng dùng cho bảo vệ rơle đợc chọn TH-110M + Dòng điện định mức: Iđmsc/IđmTC = 1500/5 A + CÊp chÝnh x¸c 0,5 øng víi phụ tải định mức 0,8 + Bộ số ổn định động: Kd = 75 + Điều kiện ổn định ®éng: K®.Isc®m = 75.1,5 = 159,1 KA > 22,73 KA Các máy biến dòng có dòng định mức sơ cấp lớn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt c Mạch máy phát ã Chọn biến điện áp Dụng cụ phía thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng hai biến điện áp pha nối kiểu Y/Y: 2xHOM-10 có thông số kỹ thuật sau: + Uđmsc = 10.000 V + Cấp xác: 0,5 Phụ tải biến điện áp đợc phân bố cho hai theo cách bố trí đồng hồ phía thứ cấp nh bảng sau: Tên đồng hồ Ký hiệu Vôn kế B-2 Cát kế 341 Cát kế phản kháng 342/1 Cát kế tự ghi -33 Tần số kế -340 Công tơ -670 Công tơ phản kháng WT-672 Tổng Phụ tải biến điện áp AB W War 7,2 1,8 1,8 8,3 0,66 0,66 20,42 1,62 1,62 3,24 Phơ t¶i biến điện áp BC W War 1,8 1,8 8,3 6,5 0,66 0,66 19,72 1,62 1,62 3,24 ã Biến điện áp AB Stc = 20,42 + 3,24 = 20,7 VA cos = 20,42 20,7 = 0,99 ã Biến điện ¸p BC Stc = 19,72 + 3,24 = 19,98 VA cosϕ = 19,72 19,9 = 0,99 VËy ta chọn hai biến điện áp loại 3HOM-10 có công suất định mức ứng với cấp xác 0,5 75 VA ãChọn dây dẫn nối từ biến điện áp tới đồng hồ đo: 58 + Dòng điện dây dẫn thứ cấp: S 20,7 S 19,98 Ia = Uab = 100 = 0,207 A ab Ic = Ubc = 100 = 0,199 A bc Từ giá trị môđun góc pha dòng điện dây dẫn thø cÊp pha a vµ pha c ta cã thĨ coi Ia = Ic Do ®ã: Ia = Ia = 0,207 = 0,36 A Trị số điện áp giáng dây dẫn pha a pha b l ∆U = (Ia + Ib) S Gi¶ sư kho¶ng cách từ biến điện áp đến đồng hồ l = 60m Mạch điện có công tơ nên U% 0,5% Do ®ã: S = ( I a + I b ).ρl = ( 0,207 + 0,36 ).0,0175.60 ∆ 0,5 = 1,19 mm2 Theo tiêu chuẩn độ bền dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết diện S = 1,5 mm2 ã Chọn biến dòng điện: Biến dòng điện đặt pha, mắc theo sơ đồ hình sao, ta chọn biến dòng điện kiểu dẫn loại T10 Có thông số kỹ thuật sau: + U®mBI = 10KV + I®msc/I®mtc = 3000/5A + CÊp xác 0,5 có phụ tải định mức 0,8 Công suất tiêu thụ cuộn dây máy biến dòng đợc phân bố nh sau: Phụ tải (VA) Tên đồng hå Ký hiÖu Pha A Pha B Pha C Ampe kÕ 0,1 0,1 0,1 ∋-378 C¸t kÕ t¸c dơng 0,5 0,5 -335 Cát kế phản kháng 0,5 0,5 Д -3054/1 C¸t kÕ tù ghi 10 10 Д -33 Công tơ tác dụng 2,5 2,5 -675 Công tơ phản kháng 2,5 2,5 2,5 -673M Tổng 16,1 2,6 16,1 Pha A pha C mang tải nhiều nhất: S = 16,1 Tổng trở dụng cụ đo mắc vào pha này: S 16,1 Zdc = I = = 0,644 dmtc Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo l = 30m Do ba pha cïng cã m¸y biÕn dòng nên chiều dài tính toán ltt = l = 30m Tiết diện dây dẫn đồng: 59 l 30.0,0175 S = Z tt Z = 0,8 − 0,644 = 3,37 mm2 dm dc Ta chọn dây dẫn đồng cã tiÕt diƯn S = mm2 §iỊu kiƯn ỉn định động máy biến dòng kiểu dẫn đợc định ổn định động dẫn Không cần kiểm tra ổn định nhiệt máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn 1000A Chän chèng sÐt van Chèng sÐt van lµ thiÕt bị đợc ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống điện áp khí Khi xuất điện áp, phóng điện trớc làm giảm trị số điện áp đặt cách điện thiết bị hết điện áp tù ®éng dËp hå quang ®iƯn xoay chiỊu, phơc håi trạng thái làm việc bình thờng a Chọn chống sét van cho góp Trên góp 220 KV 110KV đặt chống sét van với nhiệm vụ quan trọng chống điện áp truyền từ đờng dây vào trạm Các chống sét van đợc chọn theo điện áp định mức mạng Trên góp 110KV ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110KV, đặt pha b Chọn chống sÐt van cho m¸y biÕn ¸p + Chèng sÐt van cho m¸y tù ngÉu C¸c m¸y biÕn ¸p tù ngÉu có liên hệ điện cao áp trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao áp sang trung áp ngợc lại Vì đầu cao áp trung áp máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt chèng sÐt van - PhÝa cao ¸p cđa m¸y biÕn ¸p tù ngÉu ta chän chèng sÐt van lo¹i PBC-220, có Uđm = 220KV, đặt pha - Phía trung ¸p cđa m¸y biÕn ¸p tù ngÉu ta chän chống sét van loại PBC110, có Uđm = 110KV đặt pha + Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây Mặc dù góp 220KV đà đặt chống sét van nhng có đờng sét có biên độ lớn truyền vào trạm, chống sét van phóng điện Điện áp d lại truyền tới cuộn dây máy biÕn ¸p vÉn rÊt lín cã thĨ ph¸ háng c¸ch điện cuộn dây, đặc biệt phần cách điện ë gÇn trung tÝnh nÕu trung tÝnh 60 ... thất điện MBA Tổn thất công suất máy biến áp gồm hai phần : + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào công suất phụ tải tổn thất không tải máy biến áp + Tổn thất đồng phụ thuộc vào công suất phụ tải, phụ. .. P%: Công suất tác dụng thời điểm t tính phần trăm công suất cực đại Pmax : Công suất phụ tải cực đại tính bằng, MW cosϕ : HƯ sè c«ng st cđa tõng phơ tải 1 .Công suất toàn NM Theo thiết kế công suất. .. loại máy cắt điện dao cách ly, nên ta tính toán ngắn mạch điểm cho cấp điện áp. Dựa vào việc tính toán điểm ngắn mạch để chọn khí cụ điện cho cấp điện áp Để xác định điểm ngắn mạch ta vào điều kiện