Thiết kế nhà máy nhiệt điện

Thiết kế nhà máy nhiệt điện

nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là

55 MW Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụtải điện áp trung và phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV

1 Phụ tải điện áp máy phát 10 kV:

Điện tự dùng của nhà máy là 5%

2 Phụ tải điện áp trung 110 kV:

80 km Điện kháng tính đến thanh cái hệ thống là Xđm = 2,5

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 1

-lời nói đầu

Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nớc ta chútrọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc Cùng với sự phát triểnmạnh mẽ của các nghành công nghiệp, nghành năng lợng Việt nam đã có nhữngbớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinhtế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc – Nam và một sốcông trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng cấp Xuấthiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sảnlợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao

Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựngcác nhà máy thủy điện Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ vềkinh tế cũng nh kỹ thuật Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu

t kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để theo kịp tốc độphát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện năng ta cần thiếtphải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời gian xây dựngnhanh hơn

Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế – kỹ thuật sẽ đem lại lợi íchkhông nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điệnnhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm vụ màcòn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệthống điện trớc khi xâm nhập thực tế

Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hớng dẫn : PGS –TS Nguyễn Hữu Khái

đã hớng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này

Sinh viên

Nguyễn Tuấn Hiệp

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 2

-CHƯƠNG I TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất

Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển đất nớc Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp

điện và các chỉ tiêu kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên

đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của chúng, loại truyền động đối với các máy bơm cung cấp.v v ) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng

điện năng phát ra.

Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu kiến S (MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp điện áp thờng khác nhau Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày

1.1 Chọn máy phát điện :

Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW

- Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau :

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất :

Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có :

Ρ% (t) = 100

P

) t ( P

100

) t

-Trong đó :

- S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t

- P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t

- Cos ϕ : là hệ số công suất phụ tải

1 Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) :

Uđm = 10 KV ; Pmax = 12 MW ; Cos ϕ = 0,87 Gồm : 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km ;

Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là 20 kA, thời gian cắt là 0,4

sec Dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm2

- Đồ thị phụ tải địa phơng :

2 Phụ tải điện áp trung :

Uđm = 110 KV ; Pmax= 180 MW ; Cos ϕ = 0,85 ;

Gồm 3 đờng dây kép ; P (t) = P max

100

) t

KÕt qu¶ tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt ë phô t¶i trung ¸p :

t (h)

- §å thÞ phô t¶i trung ¸p :

S (MVA)

211,76

190,59

169,41 169,41

t(h) 0 7 14 20 24

3 Phô t¶i toµn nhµ m¸y :

PNMmax = ∑ P®m = n.P®mF = 4.100 = 400 (MW)

SNMmax = ∑ S®m = n.S®mF = 4.117,65 = 470,6 (MVA)

Cos ϕ = 0,85

P (t) = P max

100

) t

%(

P

; S (t) = CosP(tϕ)

NguyÔn TuÊn HiÖp– H10A – HT§ 5

Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy :

NM

S

) t ( S

) ;

- Trong đó :

S td(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t

S NMmax : công suất đặt của toàn nhà máy

S NM(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t

α : số phần trăm lợng điện tự dùng

S NMmax = 470,6 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : α = 5 % ;

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 6

Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau :

5 Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống :

- Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức :

Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau :

Phụ tải trung áp :

+ STmax = 211,76 MVA từ 14 h – 20 h chiếm 44,99 % công suất nhà máy + STmax = 169,41 MVA từ 0 h – 7 h và 20h – 24h chiếm 35,99 % công suấtnhà máy

- Nhà máy đợc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp lên

hệ thống 220 kV Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp điện

áp này có trung tính trực tiếp nối đất)

- Phụ tải địa phơng có :

S

= 11713,79,65 = 0,117

Công suất địa phơng cực đại (Sđfmax) chỉ bằng 11,7 % công suất định mức phát (SđmF)

* Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy,

địa bàn phụ tải, nguồn nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khảnăng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 9

-ch ơng ii Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy

- đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu

- Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị

+ Về kinh tế :

- Vốn đầu t ít

- Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa

- Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phơng pháp)

- Có khả năng phát triển về sau

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quátrình thiết kế nhà máy điện Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liêntục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với cáccấp điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy phát điệnnối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy biến ápv.v

- Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệthống

- Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát – máy biến áp vớicông suất không quá 15 % công suất bộ

- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ nh vậy

-B Các ph ơng án :

1 Phơng án I :

+ Ưu điểm :

Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi

về mặt kinh tế Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếpnối đất (U ≥ 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc Mặt khác,chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng nh vận hành, độ tincậy cao, cung cấp điện đảm bảo

+ Nhợc điểm :

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

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 11

2 Phơng án II:

+ Ưu điểm :

Về mặt công suất khắc phục đợc nhợc điểm của phơng án I, luôn luôn cung

cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy

Do đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể

+ Nhợc điểm :

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

Vốn đầu t máy biến áp đắt hơn so với phơng án một

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 12

3 Phơng án III:

Nhận xét :

Tất cả các bộ máy phát điện – máy biến áp đều nối vào thanh góp điện ápcao (220 kV) Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sangcho thanh góp điện áp trung Khi xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liênlạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại không đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải điện ápbên trung (110 kV)

Số lợng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế vàgây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng nh trong vận hành, sửa chữa

Do đó, ta thấy hai phơng án I & II có nhiều u điểm hơn, đảm bảo độ an toàn ,

độ tin cậy, cung cấp điện ổn định , dễ vận hành nên ta chọn hai phơng án này

để so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phơng án tối u

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 13

-F1F4

2.2 Chọn máy biến áp :

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng Trong hệ thống điện, tổng côngsuất các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 ữ 5 lần tổng công suất các máyphát điện Do đó vốn đầu t cho máy biến áp cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phảichọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp

điện cho các hộ tiêu thụ Điều đó có thể đạt đợc bằng cách thiết kế hệ thống điệnmột cách hợp lý, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của máybiến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp

Trong hệ thống điện ngời ta thờng dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp, 2cuộn dây và 3 cuộn dây Các máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây và 3 cuộn dây đợc sửdụng rộng rãi trong hệ thống điện

Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thờng dùngmáy biến áp tự ngẫu Loại MBA này có điểm u việt hơn MBA thờng : giá thànhchi phí vật liệu và tổn hao năng lợng khi vận hành của nó nhỏ hơn so với MBA th-ờng có cùng công suất

2.2.1 Phơng án I :

- Sơ đồ nối dây :

1.Chọn máy biến áp cho phơng án I :

- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây :

- Bé m¸y ph¸t ®iÖn – m¸y biÕn ¸p tù ngÉu :

S®mTN≥ α1 S®mF ; α : HÖ sè cã lîi ; ( 0 , 5

220

110 220 U

U U C

2 Ph©n phèi c«ng suÊt : c¸c m¸y biÕn ¸p vµ c¸c cuén d©y :

+ C¸c bé m¸y ph¸t – m¸y biÕn ¸p hai cuén d©y vËn hµnh víi phô t¶i b»ng ph¼ngsuèt trong n¨m :

- C«ng suÊt truyÒn qua cuén cao :

- Sau khi tÝnh to¸n ta cã B¶ng ph©n phèi c«ng suÊt :

Lo¹i MBA CÊp ®iÖn ¸p

3 KiÓm tra qu¸ t¶i :

* Khi lµm viÖc b×nh thêng :

NguyÔn TuÊn HiÖp– H10A – HT§ 15

Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nênkhông cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng

* Khi sự cố :

a Sự cố một bộ máy phát – máy biến áp bên trung :

- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung :

K 2

S S

SđmTN = 250 (MVA) > 71,42 (MVA) thỏa mãn điều kiện sự cố

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

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

1 65 , 117 S

2

1 S 4

1 S

ST = 211,76

110 KV

Sthiếu = SHT − 2 SC = 221 , 52 − 2 54 , 87 = 111 , 78 ( MVA ).

Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200 MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn

b Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc (S T max):

+ Điều kiện kiểm tra sự cố :

α.Kqt .SđmTN≥ STmax- 2.SBT ⇒ SđmTN

qt

BT max

T

K

S 2 S

77 , 111 2 76 , 211

−

=

−

+ Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố :

- Công suất truyền qua cuộn trung :

ST = STmax − 2 SBT = 211 , 76 − 2 111 , 77 = − 11 , 78 ( MVA ).

(Công suất truyền từ bên trung áp (110 kV) sang nên mang dấu âm)

- Công suất truyền qua cuộn hạ của MBA tự ngẫu :

4

1 65 , 117 S

S 4

1 S

- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 221,52 (MVA), vì thế lợng công suấtthiếu là :

1 Chọn máy biến áp cho phơng án II :

- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung :

TДЦ 125 121 _ 10,5 _ 10,5 _ 100 _ 400 _ 0,5

2 Tính dòng phân phối cho các máy biến áp và các cuộn dây :

+ Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳngsuốt trong năm :

- Công suất truyền qua cuộn cao :

c [S HT ( t ) S BC]

2

1 ) t (

Công suất(MVA)

3 Kiểm tra quá tải:

* Khi làm việc bình thờng :

Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nênkhông cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng

* Khi sự cố :

a Sự cố bộ máy phát – máy biến áp bên trung :

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 19

- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn :

B dmF S td

4

1 S

76 , 211 K

2

S S

qt

max T

α

≥

⇒

Ta có : S dmTN = 250 (MVA) > 151,26 (MVA) nên điều kiện trên thoả mãn

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

- Công suất truyền tải qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu là :

2

76 , 211 S

1 65 , 117 S

2

1 S 4

1 S

SH = dmF − td − df = − − =

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

SC = SH − ST = 104 , 87 − 105 , 88 = − 1 , 01 ( MVA ).

(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)

- Công suất cần phát vào hệ thống là 221,52 (MVA), công suất còn thiếu là :

Sthiếu = SHT − ( 2 SC + SB) = 221 , 52 −[2 ( − 1 , 01 ) + 111 , 77] = 111 , 77 ( MVA ).

- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp đã chọn thoả mãn

b .Sự cố máy biến áp tự ngẫu liên lạc (S T max) :

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 20

- Điều kiện kiểm tra sự cố : α.K qt.SđmTN≥ STmax – SB

) MVA ( 84 , 142 4

, 1 5 , 0

77 , 111 76 , 211 K

S S

S

qt

B max T

Máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải vì SdmB = 250 > 142 , 84

- Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA trong điều kiện sự cố :

- Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp :

S 4

1 S

SH = dmF − td − df = − − =

- Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu :

SC = SH − ST = 97 , 98 − 100 = − 2 , 02 ( MVA ).

(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)

- Công suất cần phát vào hệ thống là 221,52 MVA ,lợng công suất còn thiếu là :

Sthiếu = SHT – (SC + SB) = 221,52 – ( -2,02 + 111,77) =111,77 (MVA)

- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200MVA) nên máy biến áp đã chọn thoả mãn

2.2.3 - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng :

- Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần:

+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thấtkhông tải của nó

+ Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải máy biến áp

Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trongmột năm :

∆A 2cd = 365.(∆Po.t + ∆PN 2

dmB i

2 i S

t S

∑ )

+ Đối với máy biến áp tự ngẫu ba pha :

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 21

2 Ti NT i

2 Ci NC 2

α

∆

− α

∆PN.T = 0,5.(∆PN.C-T - P PN 2T H )

2 H C N

α

∆ + α

∆PN.C = 0,5.(- ∆PN.C-T + P PN 2T H )

2 H C N

α

∆ + α

* Từ các thông số trên của máy biến áp ta tính đợc tổn thất điện năng trong máybiến áp trong từng phơng án :

I Phơng án I :

a Máy biến áp ba pha hai dây quấn :

Máy biến áp 3&4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB=111,77(MVA)trong cả năm , do đó :

∆AB= 8760.(100 + 400 22

125

77 , 111

, 0

260

∆PNT = 0,5.(520 - 2 0 , 5 2

260 5

, 0

260

∆PNH = 0,5.(-520 + 2 0 , 5 2

260 5

, 0

-∆ATN = 365.24.120 + 250 2

365(260.162421,1498 + 260.10167,6128 + 780.107963,709) = 1051200 + 753855,0644 = 1805055,064 (KWh)

* Phơng án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là :

∆AI = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4

=2 3677525,458 + 2 1805055,064 =10965161,04 (KWh)

II Phơng án II :

a Máy biến áp ba pha hai dây quấn :

Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB=111,77 (MVA)trong cả năm , do đó :

Máy biến áp 4 bên trung áp :

∆AB4 = 8760.(100 + 400 22

125

77 , 111

, 0

260

∆PNT = 0,5.(520 - 2 0 , 5 2

260 5

, 0

260

∆PNH = 0,5.(-520 + 2 0 , 5 2

260 5

, 0

-2.2.4 Tính dòng điện làm việc bình thờng và dòng điện làm việc cỡng bức

52 , 221 U

* Máy biến áp liên lạc :

- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng:

220 3

76 , 110 U

Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :

+ Khi sự cố máy biến áp bên trung :

220 3

87 , 54 U

76 , 109 U

1 U

65 , 117 U

* Máy biến áp liên lạc :

- Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng :

110 3

07 , 27 U

-Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :

+ khi sự cố máy biến áp bên trung :

110 3

50 U

78 , 11 U

65 , 117 U

52 , 221 U

3 2

65 , 117 U

* Máy biến áp liên lạc :

- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng:

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 25

Ibt = 0 , 144 ( KA ).

220 3

87 , 54 U

Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :

+ Khi sự cố máy biến áp bên trung :

220 3

01 , 1 U

02 , 2 U

1U

65 , 117 U

* Máy biến áp liên lạc :

- Cuộn trung của máy biến áp liên lạc :

110 3

50 U

Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :

+ khi sự cố máy biến áp bên trung :

110 3

88 , 105 U

100 U

-⇒Icb= max (0,37 ; 0,65 ; 0,556 ; 0,525) = 0,65 (KA).

c Các mạch phía 10,5 KV :

5 , 10 3

65 , 117 U

3

I - Mục đích :

Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện và

các phần tử khi có dòng điện chạy qua, những thiết bị đó phải thoả mãn điều kiện làm việc bình thờng và có tính ổn định khi có dòng điện ngắn mạch Do vậy việc tính toán ngắn mạch chính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần

tử có dòng điện chạy qua,đờng cong tính toán dùng để tính dòng điện tại điểm ngắn mạch, biểu thị quan hệ giữa độ lớn tơng đối của dòng điện ngắn mạch và

điện kháng tính toán của mạch điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau.

Để tính đợc dòng điện ngắn mạch trớc hết phải thành lập sơ đồ thay thế,

chọn các đại lợng cơ bản nh : công suất cơ bản và điện áp cơ bản, tính điện kháng các phần tử.

XHT*cb = xHT*®m .

ht

cb S

1 U

S l x

.

2

1

2 2

S

S 100

% U

:+ Bªn trung : XB(110) = 0 , 084

125

100 100

5 , 10

+ Bªn cao : XB(220) = 0 , 088

125

100 100

+ TÝnh dßng ng¾n m¹ch t¹i c¸c ®iÓm ng¾n m¹ch tÝnh to¸n :

* §iÓm ng¾n m¹ch N 1 :

CÊp ®iÖn ¸p 220 KV, c¸c thiÕt bÞ nh : m¸y c¾t ,dao c¸ch ly ta nªn chän cïngmét lo¹i V× vËy, ta chän N1 lµ ®iÓm ng¾n m¹ch trªn thanh gãp 220 KV Nguåncung cÊp bao gåm tÊt c¶ c¸c m¸y ph¸t ®iÖn cña nhµ m¸y thiÕt kÕ vµ hÖ thèng

- N1 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng , sau khi thu gọn sơ đồ ta có :

X13 = X1 + X2 = 0,125 + 0,03 = 0,155

2

046 , 0

) X X

( 7 11

=

+

= +

2

156 , 0 082 , 0 2

) X

- Phía nhà máy ta ghép nguồn lại :

X17 = (X15//X16) ntX14⇒ X17 = XX .XX X14 00,12,12.00,119,119 0,023 0,083

16 15

16

+

= +

XttHT = = =

100

2000 155 , 0 S

S X

2000 1 , 3

1 U

3

S X

1

cb

dmHT ttHT

S X

65 , 117 4 55 , 2 U 3

S cb

- N2 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng , sau khi thu gọn sơ đồ ta có :

2

046 , 0 03 , 0 125 , 0 2

X3

= +

) X

2

156 , 0 084 , 0 2

) X X

( 7 11

=

+

= +

- Ghép các nguồn E1,2 và E3,4 ta có :

X16 = (X14 // X15)

119 , 0 12 , 0

119 , 0 12 , 0 X X

X X

14 15

14

+

= +

cb

dmHT

(X ttHT = 3,56 > 3)

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

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 32

2000 56 , 3

1 U

3

S X

cb

NM

- Tra đờng cong tính toán ta có : I CK(0) = 3,5 ; I CK( ∞ )= 2,3

- Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp :

I’’

NM = I CK(0) 8 , 27 ( KA )

115 3

65 , 117 4 5 , 3 U 3

65 , 117 4 3 , 2 U 3

Nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống trừ máy phát E1 :

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 33

- Thu gän c¸c kh¸ng :

2

46 , 0 03 , 0 125 , 0 2

X3

= +

) X

X15 = X6 + X9 = 0,082 + 0,156 = 0,238

- GhÐp nguån E2 víi nguån E3,4 ta cã :

X16 = (X14//X15) = 0 , 08

238 , 0 12 , 0

238 , 0 12 , 0

082 , 0 178 , 0 082 , 0 178 , 0 X

X X

08 , 0 082 , 0 08 , 0 082 , 0 X

X X

- Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là :

XttHT = =0 , 442 2000100 =

S

S X

2000

84 , 8

1 U

3

65 , 117 3 42 , 1 U 3

65 , 117 3 5 , 1 U 3

Nguồn cung cấp chỉ có máy phát 1, ta có sơ đồ :

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 35

-E1

XF / 0,156

S cb

65 , 117 4 , 5 U 3

Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng, nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả

các máy phát của nhà máy điện thiết kế Do đó ta có :

Nguyễn Tuấn Hiệp– H10A – HTĐ 36

* §iÓm ng¾n m¹ch N 1 : Nguån cung cÊp bao gåm tÊt c¶ c¸c m¸y ph¸t ®iÖn cña

X16 = 0 , 119

2

156 , 0 082 , 0 2

) X

24 , 0 119 , 0 X X

X X

17 16

17

+

= +

14 18 15

+ +

+

= + +

XttHT = = =

100

2000 155 , 0 S

S X

2000 1 , 3

1 U

3

S X

1

cb

dmHT ttHT

S X

cb

NM

- Tra đờng cong tính toán ta có : I CK(0) = 3,5 ; I CK( ∞ ) = 2,19

- Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp :

I’’

NM = I CK(0) 4 , 13 ( KA )

230 3

65 , 117 4 5 , 3 U 3

65 , 117 4 19 , 2 U 3