thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Tập đoàn điện lực việt nam Trờng đại học điện lực Electric khoa điện Nhiệm vụ: THIếT Kế MÔN HọC PHầN ĐIệN NHà MáY ĐIệN Họ tên sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lp: D1H3 Ngành: Hệ thống điện Cán hớng dẫn: PGS- TS Phạm Văn Hòa Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm tổ máy x 50 MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tảI sau đây: Phụ tải địa phơng cấp điện áp 10,5kv; Pmax= 20MW ; Cos = 0,78 Gồm kép x 3MW x 3km đơn x 2MW x 3km Biến thiên phụ tảI ghi bảng Tại địa phơng ding máy cắt hợp với Icắt= 21(KA) tcắt= 0,7 (s) cáp nhôm, vỏ PVC với thiết diện nhỏ 70mm2 Phụ tải cấp điện áp máy trung 110 KV : Phụ tải cấp điện áp cao 220 KV : Pmax= 70MW ; Cos = 0,88 Gồm đơn x 70MW Biến thiên phụ tảI ghi bảng Nhà máy nối với hệ thống 220 KV : Bằng đờng dây kép dài 80km Công suất hệ thống (không kể nhà máy thiết kế): 2500 MVA; Công suet dự phòng hệ thống: 90 MVA; Điện kháng (công suất) ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống : Xht = 1,1 Tự dùng : = 0,8 %; Cos =0,83 Công suất phát toàn nhà máy : Ghi trog bảng: Bảng biến thiên công suất: Giờ CS DP CS Uc S TNM 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 80 90 80 80 90 80 80 80 80 70 80 80 70 90 90 80 90 90 90 90 100 100 90 100 90 100 100 90 90 90 80 80 90 Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric Chơng tính toán cân công suất đề xuất phơng án nối dây 1.1 Chọn máy phát điện Vì nhà máy nhiệt điện, công suất tổ máy 50MW cấp điện áp địa phơng 10,5kV nên ta chọn máy phát điện đồng tua bin TB-60-2 cho nhà máy có thông số sau: N(v/p) Sđm Pđm Uđm Xd X2 X0 cos Iđm Xd Xd 3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,1336 0,22 1,691 0,178 0,077 1.2 Tính toán cân công suất 1.2.1 Phụ tải: Phụ tải toàn nhà máy công suất đầu cực máy phát: Ta có: S tnm (t ) = P% P 100.cos dmF = dm t P% (t) S tnm ( t) P% S 100 dmF Trong đó: Stnm(t): Công suất phát toàn nhà máy tai thời điểm t P%(t): Phần trăm công suất phát toàn nhà máy tai t CosF: Hệ số công suất định mức máy phát Sdm : Tổng công suất biểu kiến định mức nhà máy Với Sdm = n SdmF = 4.50 = 200(MW) Lập bảng tính toán: 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 80 80 80 80 90 90 100 100 100 90 90 160 160 160 160 180 180 200 200 200 180 180 Từ ta xây dung đợc đồ thị phụ tải: Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric 1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng - Công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố ( dạng nhiên liệu, loại tuabin, công suất nhà máy) chiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suất phát Công suất tự dùng gồm thành phần: thành phần thứ nhất( chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát nhà máy, phần lại ( chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát nhà máy Một cách gần xác định phụ tải tự dùng nhà máy NĐ theo công thức sau: S TD (t ) = (t ) % n.P dmF (0, + 0, S tnm ) 100 Cos n.S dmF TD Trong đó: STD(t): Phụ tảI tự dùng thời điểm t % : Lợng điện phần trăm tự dùng CosTD : Hệ số công suất phụ tảI tự dùng n : số tổ máy phát PdmF, SdmF : Công suất tác dụng công suất biểu kiến tổ MF Stnm(t): Công suất phát toàn nhà máy thời điểm t Vậy ta có: S TD(t ) = 0, 08 (t ) 4*50 (0, + 0, S tnm ) 0,83 4*62,5 Lập bảng tính toán ta có: Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Electric Power University t 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S tnm ( 160 160 160 160 180 180 200 200 200 180 180 t) S TD (t 15,11 15,11 15,11 15,11 16,04 16,04 16,96 16,96 16,96 16,04 16,04 ) Từ đó, ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tự dùng 1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp - Công suất phụ tải cấp thời điểm đợc xác định theo công thức sau: S (t ) = P max Cos P %(t ) Trong đó: S(t): Công suất phụ tải thời điểm t Pmax : Công suất max phụ tải Cos : Hệ số công suất P%(t): Phần trăm công suất phụ tải thời điểm t Phụ tải địa phơng cấp điện áp 10,5kV S t P% Ta có bảng: 0-4 4-6 6-8 80 80 80 (t ) = 8-10 70 20 P%(t ) 0,87 10-12 12-14 70 80 Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 14-16 90 16-18 18-20 20-22 22-24 100 90 90 80 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Electric Power University (t) S dp (t 18,39 18,39 18,39 16,09 16,09 18,39 20,69 22,99 20,69 20,69 18,39 ) Xây dựng đồ thị phụ tải: Phụ tải cấp điện áp cao 220kV S (t ) = 70 P %(t ) 0,88 Ta có bảng: 0-4 4-6 6-8 90 90 80 t 8-10 10-12 12-14 P% 80 90 90 (t) S UC (t 71,59 71,59 63,64 63,64 71,59 71,59 ) Xây dựng đồ thị phụ tải: Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 14-16 90 16-18 18-20 20-22 22-24 90 100 90 80 71,59 71,59 79,55 71,59 63,64 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric 1.2.4 Đồ thị công suất phát hệ thống Theo nguyên tắc cân công suất thời điểm công suất phát công suất thu, không xét đến tổn thất công suất máy biến áp, ta có: S S tnm (t ) = S vht (t ) + S dp (t ) + S uc(t ) + S TD (t ) (t ) = S tnm(t ) S dp (t ) + S uc(t ) + S TD (t ) Hay vht Trong đó: Svht(t) : Công suất phát hệ thống thời điểm t Stnm(t) : Công suất phát toàn nhà máy thời điểm t Sdp(t) : Công suất phụ tải địa phơng thời điểm t Suc(t) : Công suất phụ tải cấp điện áp cao thời điểm t STD(t): Công suất phụ tải tự dung thời điểm t Suy ta có bảng số liệu tính toán: t 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 S tnm (t 160 160 160 160 180 180 200 200 200 180 ) S TD (t 15,11 15,11 15,11 15,11 16,04 16,04 16,96 16,96 16,96 16,04 ) S dp (t 18,39 18,39 18,39 16,09 16,09 18,39 20,69 22,99 20,69 20,69 ) S UC (t 71,59 71,59 63,64 63,64 71,59 71,59 71,59 71,59 79,55 71,59 ) S VHT ( 54,91 54,91 62,86 65,16 76,28 73,98 90,76 88,46 82,80 71,68 t) Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 22-24 180 16,04 18,39 63,64 81,93 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Đồ thị phụ tải: Electric phía góp cáo áp( thiết bị phân phối cao áp) đồng cấp điện cho phụ tải phía cao áp phát công suất thừa hệ thống; Vậy công suất tổng đây, gọi phụ tải góp cao áp STGC(t) đợc tính: S TGC (t ) = S VHT (t ) + S UC (t ) Ta có bảng: t 0-4 4-6 6-8 S VHT (t 54,91 54,91 62,86 ) S UC (t 71,59 71,59 63,64 ) S TGC ( 126,5 126,5 126,5 t) Đồ thị phụ tải: 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 65,16 76,28 73,98 90,76 88,46 82,80 71,68 81,93 63,64 71,59 71,59 71,59 71,59 79,55 71,59 63,64 128,8 147,9 145,6 162,4 160,1 162,4 143,3 145,6 Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric 1.3 Xây dựng phơng án nối dây 1.3.1 Cơ sở đề xuất phơng án nối dây Phơng án nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế phần điện nhà máy điện Căn vào kết tính toán phụ tải cân công suất để đề xuất phơng án nối điện Bảng tổng hợp đồ thị phụ tải cấp, MVA t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S tnm (t 160 160 160 160 180 180 200 200 200 180 180 ) S TD (t) 15,11 15,11 15,11 15,11 16,04 16,04 16,96 16,96 16,96 16,04 16,04 S dp (t) 18,39 18,39 18,39 16,09 16,09 18,39 20,69 22,99 20,69 20,69 18,39 S UC (t 71,59 71,59 63,64 63,64 71,59 71,59 71,59 71,59 79,55 71,59 63,64 ) S VHT (t 54,91 54,91 62,86 65,16 76,28 73,98 90,76 88,46 82,80 71,68 81,93 ) S TGC ( 126,5 126,5 126,5 128,8 147,9 145,6 162,4 160,1 162,4 143,3 145,6 t) Có số nguyên tắc phục vụ cho đề xuất phơng án nối điện nhà máy điện nh sau: Nguyên tắc Khi phụ tải địa phơng có công suất nhỏ không cần góp điện áp máy phát, mà chúng đợc cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía máy cắt máy biến áp liên lạc Quy định mức nhỏ công suất địa phơng là: cho phép rẽ Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Electric Power University nhánh từ đầu cực máy phát lợng công suất nhỏ không 15% công suất định mức tổ máy phát Vậy đó, giả thiết phụ tải địa phơng trích điện từ đầu cực hai tổ máy phát, ta có: Max S 2.S 100 15% DF dmF Thì khẳng định điều giả thiết đúng, cho phép không cần góp điện áp MF Nếu không thỏa mãn phải có góp điện áp MF Nguyên tắc Trong trờng hợp có góp điện áp MF phải chọn số lợng tổ MF ghép góp cho tổ máy chúng nghỉ không làm việc tổ máy lại phải đảm bảo công suất cho phụ tải địa phơng phụ tải tự dùng cho tổ máy phát Nguyên tắc Trong TH có cấp điện áp( điện áp MF, điện áp trung điện áp cao), thỏa mãn điều kiện sau: - Lới điện áp phía trung cao lới trung tính trực tiếp nối đất - Hệ số có lợi =U U U C T 0,5 C nên dùng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc Nếu hai điều kiện không thỏa mãn dùng hai MBA ba cuộn dây làm liên lạc.( TH kô có cấp điện áp trung áp dung MBA hai cuộn dây làm liên lạc) Nguyên tắc Chọn số lợng MF-MBA hai cuộn dây ghép thẳng lên góp(TBPP) cấp điện áp tơng ứng sở công suất cấp công suất tải tơng ứng Cần lu ý trờng hợp MBA liên lạc MBA cuộn dây việc ghép số MF-MBA hai cuộn dây bên trung phải thỏa mãn điều kiện: tổng công suất định mức máy phát ghép phải nhỏ công suất phụ tải phía trung; cụ thể: S cacbo Min dmF S UT điều kiện đợc đa để không cho công suất truyền tải qua hai lần MBA( MBA MBA cuộn dây), nhằm giảm tổn thất điện MBA Nhng điều kiện không cần thiết trờng hợp MBA liên lạc tự ngẫu đồi với tự ngẫu khuyên khích chế độ truyền tải công suất từ trung sang cao(phía cao tải đợc đến công suất định mức phía trung hạ tải đợc đến công suất tính toán Nguyên tắc Mặc dù có cấp điện áp, nhng công suất phụ tải phía trung nhỏ không thiết phải dùng MBA ba cấp điện áp( ba cuộn dây hay tự ngẫu) làm liên lạc Khi Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Electric Power University coi phụ tải đợc cấp từ trạm biến áp với sơ đồ trạm hai MBA lấy điện trực tiếp từ hai đầu cực MF hay từ góp(TBPP) phía điện cao áp Nguyên tắc Mặc dù có cấp điện áp, không thiết phải có nối MF-MBA liên lạc, mà xếp MF-MBA hai cuộn dây hai phía điện áp tơng ứng với công suất phụ tải chúng, hai MBA tự ngẫu liên lạc nối trực tiếp vơi MF điện Trờng hợp hay áp dụng lợng công suất trao đổi phía cao - trung không lớn, công suất định mức tự ngẫu không lớn, lúc có hiệu kinh tế so với việc dùng MF-MBA liên lạc Nhng công suất trao đổi hai cấp cao- trung mà lớn dùng sơ đồ không kinh tế công suất định mức chúng lớn mà vận hành lại phức tạp Nguyên tắc Đối với nhà máy điện có công suất tổ máy nhỏ ghép sô MF chung MBA, nhng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất tổ MF phải nhỏ công suất dự trữ nóng hệ thống điện, cụ thể là: S Ghep HT dmF S DP Cần lu ý trờng hợp này, MF phải có riêng máy cắt điện để thuận tiện cho việc hòa MF vào lới 1.3.2 Đề xuất phơng án nối dây Từ tính toán phần ta có nhận xét sau: Đây nhà máy nhiệt điện, ta có công suất tổ máy phát : SdmF= Max 62,5 MVA Nếu công thức S 2.S DP 100 15% thỏa mãn ta không cần sử dụng dmF góp điện áp MF Ta có: 22,99 100 = 18,39 % 2.62,5 Vậy ta phải dùng góp điện áp Máy Phát Do có góp điện áp MF, nên cần ghép nhiều máy phát vào góp Do hệ thống cấp điện áp trung áp, nên ta sử dụng MBA cuộn dây làm MBA liên lạc Có Sduphong=90(MVA) < 2*SdmF=125(MVA) Nên ta ghép chung nhiều máy phát vào MBA Từ nhận xét ta có phơng án nối dây cho hệ thông: Phơng án Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 10 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University tcắt1 thời gian cắt máy cắt Electric t = tcắt2 + #t; với tcắt2 = 0,7s, #t = 0,4s I nh.cap1 = Do 150.90 = 12871,745 1,1 A Inh.5 IcắtMC1 Xét điều kiện: X = X HT + X K = I cb I nh.cap1 = 100 = 0,427 3.10,5.12,872 # XK = X#1 XHT = 0,427 0,256 = 0,171 XK % = XK I dmK 100% I cb = 0,171 1,5.10,5 100% = 4,67% 100 Vậy chọn kháng đơn dây nhôm PbA 10 1500 có IđmK = 1500A, XK %= 4,67 % Điện kháng kháng đợc xác định: XK = X K % I cb 100 = 0,05 = 0,687 100 I dmK 3.10,5.0,4 Kiểm tra ổn định nhiệt cho cáp 2: I N6 IcatMC2 I N6 I nh.cap2 Dòng ổn định nhiệt cho cáp 2: với Fmin2 = 70mm2, tcắt2 = 0,7s Inh.cap2 = 70 ì 90 = 7529.94A = 7,529kA 0.7 Dòng ngắn mạch IN6: I N6 = = I cb S cb = X 3.U tb ( X HT + X K + X C1 ) 100 = 4,728 kA 3.10,5 (0,256 + 0,687 + 0,22) IN6 = 4,728< Inh.cáp2 = 7,529kA Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 55 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University IN6 = 4,728 kA < Icắt2 = 21 kA Electric Do đó, kháng chọn thỏa mãn yêu cầu Chọn máy cắt 1: Dòng ngắn mạch IN5: I N5 = = Icb Scb = X U t b (X HT +X K ) 100 = 5,831 kA 10,5 (0,256 + 0,687) Dòng điện xung kích: ixk = 3,984 # 1,8 # áp dụng điều kiện = 14,843 kA I N5 IcatMC1 I N5 Inh.cap1 Trong IN5 = 5,831 kA, Int.cáp1 = 12,871 kA Vậy ta chọn loại máy cắt 8BK41 có Uđm = 12kV, Icắt = 80kA 5.4 Chọn dẫn, góp cứng Thanh dẫn mềm đợc chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép : Icp Icb Trong : Icp - dòng điện cho phép làm việc lâu dài hiệu chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt dẫn, Icp = khc.Icp Icb - dòng điện làm việc cỡng Khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, khc = 0,88 Khi ta có: 0,88 # Icp # Icb = 6,014# Icp # 6,834 kA Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 56 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric Ta có Icb = 6,014kA > 3kA, đó, chọn loại dẫn dạng máng đồng để giảm hiệu ứng mặt hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả làm mát Thông số dẫn đợc chọn nh sau: Icp, Kích thớc kA mm Tiết điện cực Mô men trở kháng Mô men quán tính cm3 cm4 Một h b c r 6,43 150 65 10 mm 1785 Wx-x Wy-y 74 14,7 Hai Wy0-y0 167 Một J x-x J y-y 560 68 Hai J y0-y0 1260 5.5.1 Kiểm tra ổn định động ngắn mạch Theo tiêu chuẩn độ bền cơ, điều kiện ổn định động : tt < cp cp = Cu = 1400kG / cm Đối với dẫn máng đồng, ngắn mạch đồng thời tồn hai lực động điện tác động pha: lực điện động pha tạo ra, lực điện động pha tạo Tơng ứng với chúng có ứng suất: , Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 57 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Do đó, ứng suất tính toán đợc tính tt = + Xác định ứng suất Electric Lực tác động pha: F1 = 1,02.10-8 2l ( I '' ) a Trong đó: F1 lực tác động pha, kG l khoảng cách sứ liền pha, cm a khoảng cách pha, cm I giá trị dòng ngắn mạch siêu độ, A ứng với cấp điện áp 10,5kV, ta chọn khoảng cách pha a = 60cm, độ dài nhịp l = 120 cm Lực tác động pha : F1 = 1,02.10-8 2.120 ( 47,17.10 ) =181,561 kG 60 Mô men uốn tác dụng lên nhịp: M1 = F1 l 181,561.120 = = 2178,728 10 10 kG.cm ứng suất dòng ngắn mạch pha: = M1 2178,728 = = 21,787 W y y 100 kG/cm2 Xác định khoảng cách đệm l1: Lực động điện ngắn mạch 1pha gây f = 1,684.10 ( I '' 10 ) h1 h1 bề rộng hình máng ghép f = 1,684.10 ( 47,17.10 ) 150 =0,5 kG/cm Khoảng cách miếng đệm Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 58 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Electric Power University 12.w y ( cp ) l1 = với wy momen chống uốn 1thanh f2 = 12.14,7.(1400 21,787) 0,5 = 698,304 cm So sánh khoảng cách sứ liền (l = 120cm) với khoảng cách miếng đệm (l1 = 697,304 cm), nhận thấy l < l1, đó, không cần đệm trung gian 5.5.2 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng Tần số dao động riêng dẫn cần phải đảm cho nằm khu vực cộng hởng với giới hạn 10% Cụ thể tần số dòng điện 50Hz, tần số riêng dẫn tơng ứng phải nằm khoảng giới hạn 45 55Hz, 90 110Hz Tần số riêng dao động góp fR = 365 l2 E.J 10 S Trong đó: l - độ dài dẫn sứ, cm ; E mô đun dàn hồi vật liệu dẫn, E Cu = 1.1 # 106 kG/cm2 ; J momen quán tính thiết diện dẫn trục thẳng góc với phơng uốn ; S thiết diện ngang dẫn, cm2 ; - khối lợng riêng vật liệu dẫn, Cu = 8.93g / cm3 ; fR = 3,65 1,1.10 6.1260.10 = 528,509 2.17,85.8,93 120 Hz Tần số nằm khoảng 45 55Hz, 90 110Hz, đó, góp chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động xét đến dao động góp 5.5.3 Chọn sứ đỡ Sứ đỡ đợc chọn theo điều kiện Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 59 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University - Loại sứ: đợc chọn theo vị trí đặt - Điện áp: UđmS # UđmHT - Kiểm tra ổn định động: Ftt #0.6Fph Electric Trong đó, Fph lực phá hoại cho phép sứ thức: Ftt Lực điện động đặt lên đầu sứ ngắn mạch Đợc tính công Ftt = Ftt H H' Với Ftt lực điện động tác dụng lên dẫn ngắn mạch H chiều cao sứ H chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm thiết diện dẫn Chọn loại sứ đặt nhà có: O#-10-375-Y3, thông số UđmS = 10kV, Fph = 375kG, H = 120mm Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 60 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University H' Ftt = Ftt H Electric Trong đó: H = 120mm, H = H + h/2 với h chiều cao dẫn, h = 100m F 'tt = 59,117 120 + (125 / 2) = 89,91 kG 120 FCP = 0,6 Fph = 0,6.375 = 225kG Vì Ftt < Fcp nên sứ chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 5.5 Chọn dẫn, góp mềm Thanh dẫn mềm đợc chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép : Icp Icb Trong : Icp - dòng điện cho phép làm việc lâu dài hiệu chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt dẫn, Icp = khc.Icp Icb - dòng điện làm việc cỡng Khc = bt cp xq bt cp ch - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ với nhiệt bt độ lúc bình thờng cp = 70C , nhiệt độ môi trờng xung quanh xq = 35C (ở không), nhiệt độ tiêu chuẩn ch = 25C , khc = 0.88 Điều kiện ổn định nhiệt xảy ngắn mạch : S Smin = Trong : BN C S - tiết diện dẫn mềm,mm2 BN- xung lợng nhiệt dòng ngắn mạch pha,A2s C - số phụ thuộc vật liệu dẫn, CAl = 79 Thanh dẫn chọn đồng thời phải thoả mãn điều kiện chống phát sinh vầng quang Với điện áp 100 kV trở lên ta phải kiểm tra theo điều kiện : Uvq Uđm HT Uvq - điện áp tới hạn phát sinh vầng quang Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 61 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric Nếu dây dẫn pha đợc bố trí ba đỉnh tam giác ta có : U vq = 84 m.r.lg a r Trong đó: r - bán kính dây dẫn, cm ; a - khoảng cách trục dây dẫn; a = 400 cm (với lới 110kV) 300cm (với lới 220kV); m - hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn; m = 0,95 Chọn dẫn mềm làm góp cấp điện áp 220kV Dòng cỡng góp cấp điện áp 220 kV : Icb = 0,434 kA Theo điều kiện chọn dây dẫn mềm: Icp ICB khc Icp ICB I cp = I CB 0,434 = = 0,493 kA k hc 0,88 Do ta chọn góp mềm loại dây nhôm lõi thép có thông số kỹ thuật cho bảng sau: Bảng 5.3 Thông số dẫn mềm cho cấp điện áp 220 kV Tiết diện chuẩn 240/32 Tiết diện, mm2 Đờng kính, mm Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép 244 31,7 21,6 7,2 Icp, A 610 a/ Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch: tN Xác định xung lợng nhiệt BN = i N d(t) B NCK +B NKCK Xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ: xác định phơng pháp thời gian tơng đơng: BNCK = Ià2 Ttd Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 62 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University kỳ Electric Trong đó: I# - giá trị hiệu dụng thành phần ngắn mạch xác lập thành phần chu Ttd thời gian tác động nhiệt tơng đơng, phụ thuộc vào tỷ số: â = I/I# thời gian tồn ngắn mạch tN, giả sử tN = 0,5s Xét điểm ngắn mạch N1: XHT = 0,08 ; XMF = 0,079 Phía hệ thống: Xtt.HT = X HT S dmHT 312,5 = 0,08 = 0,25 S cb 100 Tra đờng cong tính toán ta đợc I(#) = 2,5 # I#HT = 2,5# Icb = 2,5 312,5 = 1,961 kA 230 Phía máy phát: Xtt.MF = = X MF S dmMF 312,5 = 0,079 = 0,247 S cb 100 Tra đờng cong tính toán ta đợc I(#) = 2,4 # I#MF =2, 4# Icb = 2,4 312,5 = 1,883 kA 230 Giá trị dòng điện hiệu dụng thành phần ngắn mạch xác lập thành phần chu kỳ: I# = 1,961 + 1,883 = 3,844 kA # â = I/I# = 138,345/ 3,844 = 35,99 Xung lợng nhiêt thành phần không chu kỳ: Giá trị xung lợng nhiệt thành phần không chu kỳ đợc xác định theo công thức: tN BNKCK = i NKCK (t)d(t) I 02 Trong đó: I02 - giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch siêu độ thành phần chu kỳ (I= I0) - số thời gian lới, lấy 0,05 BNKCK = 138,345 0,05 = 6,917 kA2s Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 63 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric Xung lợng nhiệt dòng ngắn mạch: BN = 102,079 + 6,917 = 108,996 kA2s Để đảm bảo ổn định nhiệt dây dẫn chọn có tiết diện nhỏ : S = BN C = 108,996.10 = 132,15 79 mm2 Ta thấy Schọn = 240 mm2 > Smin = 132,15 mm2 Vậy dây dẫn chọn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt b/ Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang: Uvq Uđm HT Trong : Uvq - điện áp tới hạn phát sinh vầng quang U vq = 84 m.r.lg a r m - hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn; m = 0,95 r - bán kính dây dẫn, r = 1,08 cm a - khoảng cách trục dây dẫn; a = 400cm U vq = 84.0,95.1,08 lg 400 = 221,375 kV 1,08 > Uđm=220 kV Vậy dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang 5.6 Chọn máy biến áp đo l ờng 5.6.1 Chọn máy biến dòng điện Máy biến dòng điện đợc chọn theo điều kiện sau : - Sơ đồ nối dây kiểu máy : sơ đồ nối dây đủ ba pha, hai pha hay pha tuỳ thuộc vào nhiệm vụ máy biến dòng điện Kiểu biến dòng điện phụ thuộc vào vị trí đặt SC - Điện áp định mức : U dmBI Uđmluoi SC - Dòng điện định mức sơ cấp : I dmBI Icb - Cấp xác BI chọn phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo - Chọn dây dẫn nối biến dòng điện dụng cụ đo lờng: Phụ tải thứ cấp BI chọn tơng ứng với cấp xác BI có phụ tải định mức Z đmBI Để Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 64 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric đảm bảo độ xác yêu cầu tổng phụ tải thứ cấp (Z 2) kể tổng trở dây dẫn không đợc vợt ZđmBI Z2 = Zódc + Zdd ZđmBI Trong : Zdc - tổng phụ tải dụng cụ đo Zódc - tổng trở dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo Để xác định tổng trở phụ tải dụng cụ đo ta phải lập bảng phụ tải đồng hồ đo điện theo sơ đồ nối điện dụng cụ đo vào biến dòng điện Bảng 5.6 Phụ tải đồng hồ đo điện Tên dụng cụ đo lờng Ký hiệu Am pe mét ý 302 Phụ tải thứ cấp (VA) a B c 1 Oát kế tác dụng # 341 5 Oát kế tự ghi # 33 10 10 Oát kế phản kháng # 342/1 5 Công tơ tác dụng è 670 2,5 2,5 Công tơ phản kháng Tổng cộng è T-672 2,5 26 2,5 26 Chọn BI cho cấp điện áp 10,5 kV Ta có Icb = 6,014kA, dòng điện thứ cấp 5(1)A, U đmlới = 10,5kV, cấp xác 0,5( mạch có nối với công tơ) chọn BI loại T##-20-1có thông số : Uđm = 20 kV ; IđmSC = 8000A ; IđmTC = 5A , ZđmBI = 1.2 Chọn dây dẫn từ BI đến phụ tải: Giả thiết chiều dài từ BI đến phụ tải l = 50m, biến dòng mắc pha nên chiều dài tính toán ltt = l = 50m Để đảm bảo độ xác tổng phụ tải thứ cấp Z không đợc vợt phụ tải định mức Zđm Z2 = Zódc + Zdd ZđmBI Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 65 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric Tổng phụ tải dụng cụ đo mắc vào pha A hay pha C Zódc = S I dm = 26 = 1,04 Để đảm bảo độn xác: Zdd # ZđmBI Zdc = 1,2 1.04 = 0,16 Ta có: Zđd # rdd = #F l 0,16 F l 0,0175.50 = = 5,47 mm2 Z mBI Z dc 0,16 Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện 6mm2 BI không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt Isc lớn 1000A BI không cần kiểm tra ổn định động định điều kiện ổn định động dẫn mạch máy phát Chọn BI cho cấp điện áp 220kV Điều kiện chọn BI : SC U mBI Uđmluoi = 220 kV SC I mBI Icb = 434 A Do đó, ta chọn loại BI có thông số sau: Loại BI TH-220-3T Cấp Dòng điện định Uđm mức (A) xác hay KV Sơ cấp Thứ cấp kí hiệu cuộn thứ 220 600 0,5 Phụ tải định mức với cấp xác 0.5() Bội số ổn định động Ilđđ 1.2 - 54 kA 5.6.2 Chọn máy biến điện áp Chọn BU cho cấp điện áp máy phát 10,5kV BU đợc chọn theo điều kiện sau : - Loại biến điện áp đợc chọn dựa vào vị trí đặt, sơ đồ nối dây nhiệm vụ Để cấp điện cho công tơ cần dùng BU pha đấu V/V - Điều kiện điện áp : UđmBU Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 Uđmmạng = 10,5 kV 66 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric - Cấp xác BU : cấp điện cho công tơ nên chọn BU có cấp xác 0,5 - Công suất định mức : tổng phụ tải nối vào BU (S 2) phải nhỏ công suất định mức BU với cấp điện áp chọn : S SđmBU Ta phải phân bố đồng hồ điện phía thứ cấp đồng cho hai BU tơng ứng nh bảng sau : Phụ tải BU pha AB W (P) VAr(Q) 7,2 - Phụ tải BU pha BC W (P) VAr(Q) - Tên đồng hồ Ký hiệu Vôn kế ý2 Oát kế # 341 1,8 - 1,8 - Oát kế phản kháng # 342/1 1,8 - 1,8 - Oát kế tự ghi # 33 8,3 - 8,3 - Tần số kế # 340 - - 6,5 - Công tơ tác dụng è 670 0,66 1,62 0,66 1,62 Công tơ phản kháng è 672 0,66 1,62 0,66 1,62 20.42 3,24 19,72 3,24 Tổng Biến S2 (AB) = điện áp ph AB có : ` 20.42 + 3.24 = 20.675 VA Biến điện áp pha BC có : S2 (BC) = 19.722 + 3.242 = 19.984 VA Ta chọn BU cho cấp điện áp 10,5 kV có thông số : Kiểu BU Cấp điện áp HOM 10 10 Điện áp định mức (V) Cuộn sơ cấp 10500 Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 Cuộn thứ cấp 100 Công suất định mức (VA) Cấp 0,5 Cấp 75 150 67 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric Chọn dây dẫn nối BU dụng cụ đo lờng : - Tiết diện dây dẫn đợc chọn cho tổn thất điện áp không vợt 0.5% điện áp định mức thứ cấp có công tơ 0.03% công tơ - Để đảm bảo độ bền cơ: tiết diện tối thiểu dây dẫn 1.5 mm dây đồng 2.5 mm2 dây nhôm không nối với dụng cụ đo điện Và 2.5 mm2 dây đồng mm2 dây nhôm nối với dụng cụ đo điện Tính dòng điện dây dẫn : IA = SAB 20.675 = = 0.207 A U AB 100 IC = SBC 19.984 = = 0.2 A U BC 100 Để đơn giản ta coi IA = IC = 0.2 A cosAB = cosBC = Nh dòng điện IB = IA = 3# 0.2 = 0.34 A Điện áp giáng dây A B : & = U ( &I + &I ) r = A B ( &I + &I ) l A B S Giả sử khoảng cách từ dụng cụ đo đến BU l = 50 m, bỏ qua góc lệch pha &IA &I B Vì mạch có công tơ nên U = 0.5% tiết diện dây dẫn phải chọn : S IA + IB 0.34 + 0.2 l = ì 0.0175 ì 50 = 0.945 mm U 0.5 Theo tiêu chuẩn độ bền học ta lấy dây dẫn dây đồng có tiết diện S = 1,5mm2 Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 68 Thiết kế môn học phần điện nhà máy điện Power University Electric Chơng tính toán tự dùng Sơ đồ cung cấp điện tự dùng Chọn máy biến áp Chọn máy cắt khí cụ điện Sinh viên: Nguyễn Trọng Khuê Lớp Đ1H3 69