Tính toán dòng điện ngắn mạch để chọn khí cụ điện và cân bằng công suất ở các cấp điện áp

Phơng án 2

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế.

Chọn điểm ngắn mạch

Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Khi tính toán ngắn mạch ta phải sử dụng phơng pháp đờng cong tính toán vì nó có sai số từ 5-10% so thực tế. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 là tất cả các máy phát điện (trừ máy F1) và hệ thống, ta có sơ đồ biến đổi tơng đơng nh sau.

Dòng cỡng bức đợc chọn là max của 3 chế độ : khi làm việc bình thờng, khi sự cố MBA bộ B3 và khi sự cố một MBA tự ngẫu. Ta thấy rằng khi xảy ra sự cố B4 trong chế độ phi tải phía trung áp cực đại thì cuộn trung tải công suất lớn nhất. Dòng cỡng bức của phía hạ áp chính bằng dòng cỡng bức của máy phát điện.

Dòng cỡng bức đợc chọn là max của 3 chế độ : khi làm việc bình thờng, khi sự cố MBA bộ B3 và khi sự cố một MBA tự ngẫu. Ta thấy khi sự cố 1 MBA tự ngẫu ở điều kiện STmin thì phía cao áp của MBA tự ngẫu còn lại phải đa vào hệ thống một lợng công suất lớn nhất : SCmax= 129,41 MVA. Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để đóng, cắt dòng điện phụ tải và đóng cắt ngắn mạch.

Chọn máy cắt điện cho phơng án

Phơng án ta chọn không có thanh góp cấp điện áp máy phát nên ta chỉ chọn sơ đồ thanh góp cho cấp điện áp 220 kV và 110 kV. Nhà máy liên lạc với hệ thống bằng 1 lộ đờng dây kép dài 125 km, có ba nguồn đến từ hai thanh góp của MBALL và MBA hai cuộn dây, ở đây ta chọn sơ. Phơng án ta chọn không có thanh góp cấp điện áp máy phát nên ta chỉ chọn sơ đồ thanh góp cho cấp điện áp 220 kV và 110 kV.

Nhà máy liên lạc với hệ thống bằng 1 lộ đờng dây kép dài 125 km, có hai nguồn đến từ hai thanh góp của MBALL, ở đây ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp liên lạc bằng máy cắt nối. Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu t của một phơng án chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính. Mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tơng ứng chủ yếu do máy cắt quyết định.

Do đó, vốn đầu t đợc tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt.

Phơng án

Pi: phí tổn vận hành hàng năm của phơng án i (đồng/năm) Vi: vốn đầu t của phơng án i (đồng). Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất. Tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thờng cũng nh khi sự cố.

Phơng án

Ta thấy phơng án 2 có tổng vốn đầu t thấp, chi phí vận hành hàng năm thấp và hàm chi phí hàng năm nhỏ hơn so với phơng án 1. Vì vậy chọn phơng án 2 là phơng án tối u làm phơng án thiết kế nhà máy nhiệt điện.

Chọn dao cách ly

Các dao cách ly đã chọn có dòng điện mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Những thiết bị điện chính trong nhà máy điện nh máy phát, máy biến áp, máy bù cùng với các khí cụ điện nh máy cắt, dao cách ly, kháng đợc nối với nhau bằng dây dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Thanh dẫn cứng thờng làm đồng hoặc nhôm, thờng đợc dùng nối từ cực máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, thanh góp từ 6 - 10 kV ở các trạm biến áp, đoạn từ TBPP cấp điện áp máy phát đến mba tự dùng.

Khi dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ hai hay ba thanh dẫn hình chữ nhật trên mỗi pha. Còn với dòng điện trên 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát cho chúng. Khi dựng một sợi dây không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm các dây dẫn mềm.

Chùm dây bao gồm nhiều dây phân bố đều và kẹp chặt trên vòng kim loại thờng có dạng vòng tròn.

Chọn thanh dẫn cứng

Thanh dẫn đã chọn có Icp > 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Vậy thanh dẫn đã chọn cũng thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động.

Chọn dây dẫn và thanh góp mềm

Khi đó có thể tính gần đúng xung lợng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ. Vậy các dây dẫn và thanh góp mềm đã chọn ở bảng 5.2 đều đảm bảo ổn. Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng nằm ngang.

Vì vậy ta cần chọn dây dẫn có tiết diện lớn hơn cho mạch cuộn cao máy biến áp liên lạc. Ta có điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng nằm ngang.

Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng

Các máy biến dòng có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Từ giá trị môđun và góc pha của dòng điện trong dây dẫn thứ cấp pha a và pha c ta có thể coi Ia = Ic. Theo tiêu chuẩn độ bền cơ của dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết diện S.

Biến dòng điện đặt trên cả 3 pha, mắc theo sơ đồ hình sao, ta chọn biến dòng điện kiểu thanh dẫn loại TΠЩ10. Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo là l = 30m. Điều kiện ổn định động của máy biến dòng kiểu thanh dẫn đợc quyết định bởi ổn định động của thanh dẫn.

Không cần kiểm tra ổn định nhiệt của máy biến dòng có dòng điện định mức sơ cấp lớn hơn 1000A.

Chọn chống sét van

Vì vậy tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí một chống sét van. Tuy nhiên, do điện cảm của cuộn dây máy biến áp, biện độ đờng sét khi tới.

Chọn cáp, kháng và máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phơng

Theo quy trình thiết bị điện các cáp có cách điện bằng giấy tẩm dầu điện. Chọn lại loại cỏp ba pha lừi đồng cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất. Ta phải chọn đợc kháng có Xk% sao cho hạn chế đợc dòng ngắn mạch nhỏ hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt đã chọn, đồng thời đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn.

Để sản xuất điện năng, các nhà máy điện tiêu thụ một phần điện năng cho các cơ cấu tự dùng đảm bảo hoạt động của máy phát điện nh: chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nớc tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu…. Điện tự dùng trong nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: dạng nhiên liệu, áp suất ban đầu, kiểu và công thức tuabin… chiếm khoảng 5-8% tổng. - Những máy công tác phục vụ chung không có liên quan trực tiếp đến lò hơi và các tuabin, nhng lại cần thiết cho sự làm việc của nhà máy.

Đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng 2 cấp điện áp tự dùng 6KV và 0,4 KV nối theo sơ đồ biến áp nối tiếp, số phân đoạn cuộn hạ và phía trên máy cắt các bộ phận máy phát - máy biến áp tự ngẫu.

Chọn máy biến áp cấp

Các máy công tác và các động cơ điện tơng ứng của bất kỳ nhà máy nhiệt. - Những máy công tác đảm bảo sự làm việc của các lò và tuabin các tổ máy. * Công suất của máy biến áp dự trữ cấp 1 đợc chọn phù hợp với chức năng của nó.

Máy biến áp dự trữ cấp 1 không chỉ dùng thay thế máy biến áp công tác khi sửa chữa mà còn cung cấp cho hệ thống tự dùng trong quá trình hoạt động dừng lò.

Chọn máy biến áp cấp 2

Để chọn máy cắt hợp bộ ta tính dòng điện ngắn mạch tại N5 dới máy biến áp tự dùng cấp I, với nguồn cung cấp là cả hệ thống và các máy phát điện của nhà máy. Coi dòng điện làm việc cỡng bức bằng dòng điện làm việc ở mạch dự phòng khi khởi động hoặc dừng lò. Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt cho máy cắt vì có dòng định mức lớn hơn 1000A.