Đồ án Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 220 MW

Điện năng là nguồn năng lượng không thể thiếu được trong đời sống xã hội ngày nay. Sản xuất điện năng là giai đoạn đầu tiên trong quá trình cung cấp điện năng đến người tiêu dùng. Thiết kế tốt nghiệp là một cách giúp sinh viên hiểu và nắm vững hơn về môn học đặc biệt là các môn chuyên ngành. Nhà máy điện là một trong những môn chuyên ngành chính của sinh viên Hệ Thống Điện, nên mỗi sinh viên cần phải biết những bước cơ bản nhất để thiết kế một nhà máy điện. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện trong nhà máy điện nhằm hướng dẫn sinh viên biết cách thiết kế đúng kỹ thuật, tối ưu về kinh tế trong một bài toán thiết kế phần điện của một nhà máy cụ thể. Như vậy để củng cố kiến thức đã học và tích lũy những kiến thức cơ bản trong quá trình học tập tại nhà trường chính là cơ sở và nền tảng để sinh viên làm việc, công tác khi trở thành kỹ sư.

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CHO NHÀ MÁY

VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CHO NHÀ MÁY

I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Nhà máy thiết kế có tổng công suất 4 x 55 MW = 220 MW Do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý đặc điểm sau:

Chọn điện áp định mức cao cho máy phát sẽ dẫn đến dòng điện định mức và dòng ngắn mạch ở các cấp điện áp nhỏ hơn, từ đó giảm yêu cầu đối với các loại khí cụ điện.

+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành nên chọn các máy phát cùng loại Từ đó tra trong sổ tay được loại máy phát:

+ Chọn 4 máy phát kiểu TВΦ – 55 – 2 có các thông số như bảng 1-1 sau:

I KA Điện kháng tương đối Điện kháng tương đối

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Trong thiết kế, cần xác định phụ tải hàng ngày của nhà máy, bao gồm phụ tải địa phương (10 KV) và phụ tải trung áp (110 KV), dưới dạng phần trăm công suất tác dụng cực đại (Pmax) và hệ số công suất (cosφ) tương ứng Từ đó, có thể tính toán phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức tổng quát.

S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại mọi thời điểm t và tính bằng MVA

P(t)%: Công suất tác dụng tại mọi thời điểm t của phụ tải tính bằng % công suất tác dụng cực đại hay định mức

Pmax: Công suất tác dụng cực đại hay định mức, tính bằng MW

1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy

Nhà máy gồm 4 tổ máy có: PFđm = 55 MW, cosφ = 0,8 do đó:

Sđm = = = 68,75 MVA Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:

Phụ tải nhà máy và công thức:

Stnm(t) Ta được kết quả ghi trong bảng 1 – 2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1

1.2.2 Phụ tải địa phương ( Phụ tải điện áp máy phát )

Máy phát có Pmax = 14,4 MW , cosφ = 0,8

Sđf (t) Ta có kết quả ở bảng 1 – 3 và đồ thị phụ tải hình 1 – 2

Cấp điện áp 110 KV có Pmax = 75 MW , cosφ = 0,8

ST (t) Ta có kết quả ở bảng 1 – 4 và đồ thị phụ tải hình 1 – 3

Tự dùng của toàn nhà máy bằng 8% công suất định mức của nhà máy với cosφ = 0,8 được xác định theo công thức sau:

Std(t) : Phụ tải tự dung nhà máy tại mọi thời điểm t ΣSFđm: Công suất định mức của toàn nhà máy MVA

SNM(t): Phụ tải tại thời điểm t theo bảng 1 – 2

Từ đồ thị phụ tải nhà máy thấy được phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian như bảng 1 – 5 và đồ thị phụ tải hình 1 – 4.

1.3 Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát vào hệ thống

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

SNM(t) = Sđf(t) + ST(t) + Std(t) + SHT(t) + ∆S

- Công suất phát vào hệ thống:

SHT(t) = SNM(t) – [ Sđf(t) + ST(t) + Std(t) + ∆S ]

- Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống ( Bảng 1 – 6 ):

- Nhà máy thiết kế có tổng công suất là:

- So với công suất của hệ thống SHT = 2200 MVA thì nhà máy thiết kế chiếm 12,5 % công suất hệ thống.

- Công suất phát vào hệ thống:

+ STmax = 93,75 MVA từ 10 h – 14 h chiếm 34,1 % công suất nhà máy + STmin = 70,31 MVA từ 0 h – 10 h chiếm 25,57 % công suất nhà máy

Nhà máy được thiết kế để cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 KV và kết nối với hệ thống 220 KV Để đảm bảo hiệu quả, chúng tôi sử dụng máy biến áp tự ngẫu, với trung tính được nối đất trực tiếp ở những cấp điện áp này.

- Phụ tải địa phương có:

Sđfmax = 18 MVA Với SđmF = 68,75 MVA

Công suất địa phương cực đại ( Sđfmax ) chỉ bằng 13,1 % công suất định mức phát ( SđmF ) Nhỏ hơn 20 % nên không cần sử dụng thanh góp ở cấp điện áp máy phát.

Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí, địa bàn phụ tải và nguồn nhiên liệu Đặc biệt, nhà máy có tiềm năng mở rộng phụ tải ở các cấp điện áp hiện có.

II PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CHO NHÀ MÁY

Lựa chọn sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện là bước quan trọng trong thiết kế, cần đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời phải thể hiện tính khả thi và hiệu quả kinh tế.

Dựa vào số liệu phân bố công suất và đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, chúng tôi đã đề xuất các phương án nối điện tối ưu cho nhà máy.

Theo kết quả tính toán cân bằng công suất ở chương 1 có:

Sđfmin = 9,9 MVA + Phụ tải trung áp:

STmin = 70,31 MVA + Công suất phát vào hệ thống:

SHTmin = 86,86 MVA + Dự trữ quay của hệ thống: SDT = 14 % × 2200 = 308 MVA

+ Phụ tải địa phương: Pmax = 14,4 MW

Công suất của một bộ máy phát điện kết hợp với máy biến áp không được vượt quá mức dự trữ quay của hệ thống Do đó, sơ đồ kết nối hợp lý là: máy phát điện nối với một máy biến áp.

+ Sử dụng máy biến áp tự ngẫu do cả hai phía điện áp trung và cao đều có trung tính nối đất trực tiếp ( U ≥ 110 KV).

Phụ tải điện áp máy phát được lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát và máy biến áp, với công suất tối đa không vượt quá 15 đến 20% công suất của bộ Điều này cho phép hoạt động hiệu quả mà không cần sử dụng thanh góp phía hạ áp.

+ Từ các nhận xét trên vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế:

DP + TD F2 DP + TD TD F4 TD

Việc giảm thiểu số lượng thiết bị kết nối vào thanh góp điện áp không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn mang lại lợi ích kinh tế Cả hai phía điện áp cao và trung đều có trung tính được nối đất trực tiếp (U ≥ 110 KV), cho phép sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc Hơn nữa, với số lượng chủng loại máy biến áp ít, việc chọn thiết bị và vận hành trở nên dễ dàng hơn, đồng thời đảm bảo độ tin cậy cao và cung cấp điện ổn định.

Tuy nhiên, một phần công suất truyền qua hai lần biến áp có thể làm tăng tổn thất công suất Nhưng nhờ sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc trong sơ đồ trên, tổn thất công suất này không đáng kể và có thể bỏ qua.

DP + TD DP + TD TD

Phương án này khắc phục nhược điểm của phương án 1 bằng cách luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải, ngay cả khi một trong các máy gặp sự cố ngừng hoạt động Nhờ đó, độ tin cậy trong cung cấp điện được nâng cao và cải thiện đáng kể.

Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa Đồng thời vốn đầu tư đắt hơn so với phương án một.

DP + TD DP + TD TD

- Ưu điểm: Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp Giảm được số lượng máy biến áp và máy cắt ở phía cao áp.

Khi sử dụng sơ đồ hợp bộ, cần lắp đặt máy cắt giữa máy biến áp và máy phát điện Công suất máy biến áp được xác định dựa trên điều kiện tải tối đa của hai máy phát kết nối Tuy nhiên, khi máy biến áp ngừng hoạt động, tất cả máy phát kết nối cũng sẽ ngừng hoạt động theo.

Cả hai phương án đầu đều mang lại lợi ích trong việc cung cấp điện cho các phụ tải ở nhiều cấp điện áp, đồng thời có cấu trúc đơn giản và dễ dàng trong quá trình vận hành.

- Phương án 3 có ít máy biến áp song khi máy biến áp bên trung ngừng làm việc thì hệ thống không đảm bảo cung cấp đủ điện năng.

Hai phương án 1 và 2 mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm độ an toàn, độ tin cậy, khả năng cung cấp điện ổn định và dễ vận hành Do đó, chúng tôi đã chọn hai phương án này để tiến hành so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật nhằm tìm ra phương án tối ưu nhất.

CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG CÁC PHƯƠNG ÁN

VÀ ĐIỆN NĂNG CÁC PHƯƠNG ÁN

Máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, với tổng công suất lớn gấp 4 đến 5 lần công suất của các máy phát điện Do đó, việc đầu tư cho máy biến áp là rất cao, yêu cầu cần thiết là lựa chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ để đảm bảo an toàn cho việc cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ.

Khi chọn máy biến áp, nguyên tắc đầu tiên là chọn SđmB lớn hơn hoặc bằng công suất cực đại trong điều kiện làm việc bình thường Tiếp theo, cần kiểm tra điều kiện sự cố và hệ số quá tải của máy biến áp Đồng thời, công suất thiếu trong hệ thống phải nhỏ hơn mức dự trữ quay của hệ thống Cuối cùng, ta sẽ chọn máy biến áp cho từng phương án cụ thể.

Máy biến áp được thiết kế để phù hợp với điều kiện nhiệt độ của môi trường lắp đặt tại nhà máy điện, vì vậy không cần điều chỉnh công suất định mức theo nhiệt độ.

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

- Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu:

SđmTN ≥ SđmF ; với α: Hệ số có lợi; ( 0,5

- Bảng 2 -1 tham số máy biến áp cho phương án 1:

2.1.2 Phân phối công suất của máy biến áp

- Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm:

- Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu:

+ Công suất truyền qua cuộn cao:

Sc (t) = × SHT (t) + Công suất truyền qua cuộn trung:

St(t) = × [ ST (t) – 2 × SBT ] + Công suất truyền qua cuộn hạ:

2.1.3 Kiểm tra chế độ làm việc của máy biến áp

2.1.3.1 Khi làm việc bình thường

Công suất định mức của máy biến áp thường được chọn lớn hơn công suất cực đại, do đó không cần kiểm tra điều kiện quá tải trong quá trình hoạt động bình thường.

 Chế độ STmax = 93,75(MVA): Sđf = 17,1 (MVA)

SHT = 143,15 (MVA) a) Sự cố bộ máy phát - máy biến áp bên trung:

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

Khi xảy ra sự cố với một máy biến áp trung, máy biến áp còn lại cần có khả năng quá tải để đảm bảo cung cấp đủ điện cho phụ tải trung áp STmax, theo công thức: 2αKqtscSđmTN + SBT ≥ STmax.

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

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

- Khi sự cố cần điều chỉnh máy phát để phát với công suất định mức nên công suất qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu:

SH = SFđm - Std - Sđf = 68,75 - 21 - 17,1 = 54,95 (MVA)

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

Kết quả tính toán cho máy biến áp tự ngẫu cho thấy công suất cuộn hạ SC = 39,825 MVA, với SH = 54,95 MVA và ST = 15,125 MVA Kiểm tra điều kiện cuộn hạ cho thấy công suất lớn nhất Stt = α.SđmTN, trong đó α.SđmTN = 80 MVA, lớn hơn SH = 54,95 MVA, đảm bảo máy biến áp hoạt động hiệu quả.

Do đó thỏa mãn điều kiện kiểm tra.

- Mặt khác công suất phát lên hệ thống là 143,15 (MVA), vì thế lượng công suất thiếu là: Sthiếu = SHT – 2.SC = 143,15 – 2.39,825 = 63,5 (MVA)

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống 308 MVA nên máy biến áp đã chọn thỏa mãn b) Trường hợp hỏng 1 MBA tự ngẫu liên lạc:

- Điều kiện kiểm tra sự cố: αKqtscSđmTN + 2.SBT ≥ STmax

- Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố: + Công suất truyền qua phía trung:

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

+ Công suất truyền qua phía hạ của MBA tự ngẫu:

SH = SFđm - Std - Sđf = 68,75 - 21 – 17,1 = 46,4 (MVA) + Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu:

SC = SH – ST = 46,4 – ( - 33,25 ) = 79,65 (MVA) Cần kiểm tra lại trường hợp này vì công suất truyền từ hạ và trung sang phía cao của máy biến áp tự ngẫu khiến công suất trên cuộn nối tiếp đạt giá trị lớn nhất.

Snt = α.(SH + ST) = 0,5.(46,4 + 33,25) = 39,825 (MVA) α.SđmTN = 80 ( MVA ) ≥ Snt = 39,825 (MVA)

Nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

- Mặt khác công suất phát lên hệ thống là 143,15 MVA, vì thế lượng công suất thiếu là:

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống 308 MVA nên máy biến áp đã chọn thỏa mãn.

 Chế độ STmin = 70,31 (MVA): Sđf = 17,1 (MVA)

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

Trong trường hợp này, công suất thừa từ phụ tải trung được truyền qua máy biến áp và tải lên hệ thống Do đó, cần điều chỉnh máy phát với SF phát lên phía hạ của máy biến áp tự ngẫu.

+ Công suất truyền qua phía hạ của MBA tự ngẫu:

SH = SF - Std - Sđf = 35,63 - 21 – 17,1 = 13,28 (MVA) + Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:

Snt = α.(SH + ST) = 0,5.(13,28 + 56,69) = 34,985 (MVA) α.SđmTN = 80 ( MVA ) ≥ Snt = α (SH + ST) = 34,985 (MVA)

Do vậy máy biến áp không bị quá tải khi sự cố.

2.1.4 Tính tổn thất điện năng cho máy biến áp

- 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 thất không tải của nó ( ∆ P0 ) nên ∆ AFe = 8760 × ∆ P0.

+ 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 dây cuốn trong một năm:

Với máy biến áp tự ngẫu ba pha:

SCi, STi, SHi: là công suất tải trong cuộn trung, cao, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong thời gian t.

Si: là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t

∆ Pnm: tổn thất ngắn mạch

* Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu:

   a Máy biến áp ba pha hai cuộn dây:

Máy biến áp 3 và 4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó

SBh,75(MVA) trong cả năm, do đó:

63 = 2324134,078 (KWh) b Máy biến áp tự ngẫu:

Có ∆ PN.C – T = 380 (KW) do đó ta lấy ∆PN.C-H =∆PN.T-H=∆PN.C-T0KW

Từ bảng kết quả 2 – 2 ta có:

- Phương án 1 có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là:

∆AI = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4

2.1.5 Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện làm việc cưỡng bức a Các mạch phía cao áp 220 KV:

- Máy biến áp liên lạc:

+ Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:

+ Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp:

* Khi sự cố máy biến áp bên trung:

* Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu:

Suy ra: Icb = max ( 0,436; 0,104; 0,209 ) = 0,436 (KA) b Các mạch phía 110 KV

- Mạch đường dây: ( gồm 3 đường dây kép × 25 MW )

- Mạch máy biếp áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn:

+ Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:

 = 0,15 (KA) Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau:

* Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm STmax:

Suy ra: Icb = max ( 0,164; 0,378; 0,079; 0,174 ) = 0,378 (KA) c Các mạch phía 10,5 KV:

Icb = 1,05 × Ibt = 1,05 × 3,78 = 3,969 (KA) Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức các mạch của phương án 1:

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

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

- Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu:

SđmTN ≥ SđmF ; α: Hệ số có lợi; ( 0,5

- Bảng 2 -4 tham số máy biến áp cho phương án 2:

2.2.2 Phân phối công suất của máy biến áp

- Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm:

SBT = SBC = SđmF - Stdmax = 68,75 - 21 = 63,5 (MVA)

- Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu:

+ Công suất truyền qua phía cao:

Sc (t) = × [ SHT (t) – SBC (t) ] + Công suất truyền qua phía trung:

+ Công suất truyền qua phía hạ:

2.2.3 Kiểm tra chế độ làm việc của máy biến áp

2.2.3.1 Khi làm việc bình thường

Công suất định mức của máy biến áp được chọn lớn hơn công suất cực đại, do đó không cần kiểm tra điều kiện quá tải trong quá trình hoạt động bình thường.

 Chế độ STmax = 93,75 (MVA): Std = 21 (MVA)

SHT = 143,15 (MVA) a Sự cố bộ máy phát - máy biến áp bên trung:

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

Khi xảy ra sự cố với máy biến áp trung, máy biến áp còn lại cần có khả năng quá tải để đảm bảo cung cấp đủ điện cho phụ tải trung áp.

Máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi sự cố máy biến áp bên trung.

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

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

Để đảm bảo cung cấp đủ công suất cho hệ thống và phụ tải trung áp, cần sử dụng hai máy phát F1 và F2, với SđmF được phát lên phía hạ của máy biến áp tự ngẫu.

SH = SđmF - Std - Sđf = 68,75 - 21 - 17,1 = 54,95 (MVA)

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

SC = SH – ST = 54,95 – 46,875 = 8,075 (MVA) Kiểm tra điều kiện cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu cho thấy chỉ tải được công suất lớn nhất Stt = α.SđmTN, với α.SđmTN = 80 (MVA) ≥ SH = 54,95 (MVA).

- Lượng công suất thiếu là:

Sthiếu = SHT – [2SC + SBC]= 143,15 – [2×8,075 + 63,5] = 63,5 (MVA)

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống 308 MVA nên máy biến áp đã chọn thỏa mãn. b Trường hợp hỏng 1 MBA tự ngẫu liên lạc

Khi xảy ra sự cố với một máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp còn lại cần phải có khả năng quá tải để đảm bảo cung cấp đủ công suất cho phụ tải trung áp Điều này được thể hiện qua công thức: αKqtscSđmTN + SBT ≥ STmax.

ST = STmax – SBT = 93,75 – 63,5 = 30,25 (MVA) + Công suất truyền qua phía hạ của MBA tự ngẫu:

SH = SđmF - Std - Sđf = 68,75 - 21 – 17,1 = 46,4 (MVA) + Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:

- Lượng công suất thiếu là:

Sthiếu = SHT – [SC + S BC]= 143,15 – [16,15 + 63,5] = 63,5 (MVA)

 Chế độ STmin = 70,31 (MVA): Std = 21 (MVA)

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

+ Công suất truyền qua phía trung:

ST = STmin – SBT = 70,31 – 63,5 = 6,81 (MVA) + Công suất truyền qua phía hạ của MBA tự ngẫu:

SH = SF - Std - Sđf = 35,63 - 21 – 17,1 = 13,28 (MVA) + Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:

Sthiếu = SHT – [SC + SBC] = 127,94 – [6,47 + 63,5] = 57,97 (MVA)

2.2.4 Tính tổn thất điện năng cho máy biến áp a Máy biến áp ba pha hai cuộn dây:

Máy biến áp 3 và 4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó

SBh,75(MVA) trong cả năm, do đó:

63 = 2466925,5 (KWh) b Máy biến áp tự ngẫu:

Có ∆ PN.C – T = 380 (KW) do đó ta lấy ∆PN.C-H =∆PN.T-H=∆PN.C-T0KW

- Phương án 2 có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là:

∆AI = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4

2.2.5 Tính dòng điện làm việc bình thường và dòng điện làm việc cưỡng bức a Các mạch phía cao áp 220 KV:

+ Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:

+ Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp:

* Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu:

Suy ra: Icb = max ( 0,436; 0,135; 0,012; 0,042 ) = 0,436 (KA) b Các mạch phía 110 KV:

- Mạch đường dây: ( gồm 3 đường dây kép × 25 MW )

- Mạch máy biếp áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn:

+ Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:

 = 0,079 (KA) Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau:

* Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm STmax:

Suy ra: Icb = max ( 0,164; 0,378; 0,246; 0,159 ) = 0,378 (KA) c Các mạch phía 10,5 KV:

Icb = 1,05 × Ibt = 1,05 × 3,78 = 3,969 (KA) Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức các mạch của phương án 2:

Bảng 2 - 6 Cấp điện áp (KV)

TÍNH NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA NHÀ MÁY

Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện và phần tử đảm bảo hoạt động ổn định trong điều kiện ngắn mạch Việc này bao gồm việc xác định dòng điện tại điểm ngắn mạch thông qua đường cong tính toán, phản ánh mối quan hệ giữa độ lớn tương đối của dòng điện ngắn mạch và điện kháng của mạch điện Để thực hiện tính toán này, cần thành lập sơ đồ thay thế và chọn các đại lượng cơ bản như công suất và điện áp, đồng thời tính toán điện kháng của các phần tử liên quan.

Nên: Cấp điện áp 220 KV có Utb = 230 KV

Cấp điện áp 110 KV có Utb = 115 KV

Cấp điện áp 10 KV có Utb = 10,5 KV

- Điện kháng của hệ thống:

- Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống:

- Điện kháng của máy biến áp ba phai hai cuộn dây:

- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu ba pha:

1 (UNC-T% + UNC-H% - UNT-H%). dmB cb

1 (UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%). dmB cb

1 (UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%). dmB cb

- Điện kháng của máy phát điện:

+ Chọn các điểm ngắn mạch:

DP + TD F2 DP + TD F4 TD

- Tính dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch tính toán:

Khi làm việc với cấp điện áp 220 KV, nên lựa chọn các thiết bị như máy cắt và dao cách ly cùng loại để đảm bảo tính đồng nhất Do đó, N1 được xác định là điểm ngắn mạch trên thanh góp 220KV Hệ thống nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện trong thiết kế của nhà máy.

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

- Phía nhà máy ghép nguồn được:

- Sơ đồ đơn giản sau khi rút gọn lại là:

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

+ Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống có giá trị:

- Điện kháng tính toán phía nhà máy:

- Tra đường cong tính toán ta có:

+ Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy có giá trị:

- N2 là điểm ngắn mạch đối xứng, thu gọn sơ đồ ta được:

- Phía nhà máy ghét nguồn lại được:

- Sơ đồ sau khi rút gọn:

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

- N3 là điểm ngắn mạch có đối xứng, thu gọn sơ đồ ta có:

- Phía nhà máy ghép nguồn E2 và E3,4 lại được:

+ Biến đổi Y ( X12, X13, X16 ) thành ∆ ( X17, X18) bỏ nhánh cân bằng ta có

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

3 7,26 > 3 nên dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm được tính:

- Nguồn cung cấp chỉ có máy phát E1 nên có sơ đồ thay thế:

Tra đường cong tính toán ta có:

+ Dòng điện ngắn mạch tại N3’:

Do N3’ là điểm đầu cực máy phát nhiệt điện nên lấy hệ số xung kích:

Để lựa chọn khí cụ điện mạch tự dùng, cần xem xét nguồn cung cấp bao gồm hệ thống và tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế.

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN 1

Dòng điện Điểm ngắn mạch

DP + TD DP + TD TD

Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy điện và hệ thống.

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

- Sơ đồ rút gọn lại còn:

- N2 là điểm ngắn mạch đối xứng, thu gọn sơ đồ có:

- Biến đổi Y ( X13, X14, X15 ) thành ∆ ( X18, X19), bỏ nhánh cân bằng ta có:

- Chập nguồn E1.2 với nguồn E4 được:

- Chập nguồn E1.2.4 với nguồn E3 được sơ đồ mạch tối giản là:

Nguồn cung cấp bao gồm hệ thống và tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế trừ máy phát E1.

- Chập nguồn E2 và E4 ta được:

- Biến đổi Y ( X12, X13, X14 ) thành ∆ ( X19, X20), bỏ nhánh cân bằng:

- Biến đổi Y ( X15, X19, X21 ) thành ∆ ( X22, X23), bỏ nhánh cân bằng:

- Cuối cùng được sơ đồ tối giản:

2200  > 3 nên dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm được tính:

- Nguồn cung cấp chỉ có máy phát E1 nên có sơ đồ thay thế:

Tra đường cong tính toán ta có:

+ Dòng điện ngắn mạch tại N3’:

Do N3’ là điểm đầu cực máy phát nhiệt điện nên lấy hệ số xung kích:

Để lựa chọn khí cụ điện mạch tự dùng, cần xem xét nguồn cung cấp bao gồm hệ thống và tất cả các máy phát điện được thiết kế bởi nhà máy.

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN 2

Dòng điện Điểm ngắn mạch

TÍNH TOÁN KINH TẾ VÀ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

VÀ XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Cả hai phương án các máy cắt điện được chọn sơ bộ theo điều kiện sau:

+ Điện áp định mức: UđmMC ≥ Umạng

+ Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Icb

+ Kiểm tra ổn định nhiệt: I 2 nh.tnh ≥ BN

+ Kiểm tra ổn định động: Ilđđ ≥ Ixk

Dựa vào kết quả tính toán dòng cưỡng bức và dòng điện ngắn mạch, chúng ta có thể lựa chọn máy cắt phù hợp cho các cấp điện áp, như được trình bày trong bảng dưới đây.

- Chọn máy cắt điện cho phương án 1:

(KV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức

- Chọn máy cắt điện cho phương án 2:

(KV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán

Loại máy cắt Đại lượng định mức

Các máy cắt ở trên có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

4.2 CHỌN SƠ ĐỒ THANH GÓP

- Phía 110 KV có nhiều mạch vào ra nên ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng.

- Phía 110 KV ta không dùng thanh góp điện áp máy phát.

Để thực hiện tính toán kinh tế và kỹ thuật cho một phương án, cần xem xét vốn đầu tư cùng với chi phí vận hành hàng năm Khi so sánh các phương án dựa trên vốn đầu tư và chi phí sửa chữa thay thế, chỉ những thành phần khác biệt như máy biến áp và máy cắt mới được đưa vào phân tích.

- Như vậy, vốn đầu tư của một phương án được xác định theo công thức:

+ Vốn đầu tư máy biến áp: VB = ΣkBi.VBi kBi: hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp.

+ Vốn đầu tư thiết bị phân phối: VTB = Σni.VTBi (VTBi = VMCi)

+ Tiền khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn:

Pkh = akh.V akh = 9,4 % với cấp điện áp nhỏ hơn 150 KV akh = 8,4 % với cấp điện áp 220 KV và lớn hơn + Tiền tổn thất điện năng hàng năm:

PΔA = β.ΔA (β = 900 đ/KWh) Để so sánh kinh tế các phương án ta so sánh hai chỉ tiêu về vốn và chi phí vận hành hàng năm.

4.3.1.1 Vốn đầu tư cho máy biến áp (V B ) và thiết bị phân phối(V TBPP )

- Bảng tổng kết các thiết bị và giá thành của phương án 1:

Loại thiết bị Số lượng Giá tiền ( ×10 6 VNĐ)

Máy biến áp tự ngẫu 2 16650

Máy biến áp hai cuộn dây phía 110 KV 2 4680

- Vốn đầu tư máy biến áp:

- Phía 220 KV: kB = 1,4 cho MBA tự ngẫu;

- Phía 110 KV: kB = 1,5 cho MBA hai dây quấn;

Khi đó vốn đầu tư máy biến áp là:

- Vốn đầu tư thiết bị phân phối:

VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + … n1,n2, n3: là số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2, U3 trong sơ đồ nối điện đã chọn.

VTBPP1, VTBPP2, VTBPP3: giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối tương ứng với cấp điện áp U1, U2, U3.

Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là:

- Nên tổng vốn đầu tư phương án 1 là:

4.3.1.2 Tính phí tổn vận hành hàng năm

- Tiền tổn thất điện năng hàng năm:

- Chi phí vận hành cho phương án 1:

- Chi phí tính toán cho phương án 1 là: (với ađm = 0,15)

4.3.2.1 Vốn đầu tư cho máy biến áp(V B )và thiết bị phân phối (V TBPP )

- Bảng tổng kết các thiết bị và giá thành của phương án 1:

Loại thiết bị Số lượng Giá tiền ( ×10 6 VNĐ)

Máy biến áp tự ngẫu 2 16650

- Vốn đầu tư cho máy biến áp:

- Phía 220 KV: kB = 1,4 cho MBA tự ngẫu; kB = 1,4 cho MBA dai dây quấn;

- Phía 110 KV: kB = 1,5 cho MBA hai dây quấn;

Khi đó vốn đầu tư máy biến áp là:

- Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:

VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + … n1,n2, n3: là số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2, U3 trong sơ đồ nối điện đã chọn.

VTBPP1, VTBPP2, VTBPP3: giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối tương ứng với cấp điện áp U1, U2, U3.

Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là:

Nên tổng vốn đầu tư phương án 2 là:

4.3.2.2 Tính phí tổn vận hành hàng năm

- Tiền tổn thất điện năng hàng năm:

- Chi phí vận hành cho phương án 2:

- Chi phí tính toán cho phương án 2 là: (với ađm = 0,15)

Phương án Vốn đầu tư (V)

Chi phí vận hành(P) 10 6 (VNĐ)

+ Vốn đầu tư phương án 2 lớn hơn phương án 1

+ Chi phí vận hành phương án 2 nhỏ hơn phương án 1

+ Chi phí tính toán phương án 2 lớn hơn phương án 1

- Thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn:

- Thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch:

Phương án tối ưu về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư nhỏ nhất, trong đó phương án 1 được xác định là lựa chọn tốt nhất do chi phí tính toán của nó thấp hơn so với phương án 2.

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN

5.1 CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP

Trong nhà máy điện và trạm biến áp, các thiết bị chính như máy biến áp, máy phát, và máy bù được kết nối với nhau qua các khí cụ điện như máy cắt, dao cách ly, và kháng điện Hệ thống này sử dụng thanh dẫn và thanh góp, trong đó có hai loại chính là thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm.

Thanh dẫn cứng, thường được làm bằng đồng hoặc nhôm, có vai trò quan trọng trong việc nối từ đầu cực máy phát đến gian máy, đồng thời làm thanh góp điện áp cho máy phát Chúng được sử dụng tại các trạm biến áp với điện áp từ 6 – 10 KV, kết nối thiết bị phân phối đến máy biến áp tự dùng Với dòng điện nhỏ, thanh dẫn cứng hình chữ nhật thường được sử dụng, trong khi đối với dòng điện lớn, thanh dẫn ghép từ hai hoặc ba thanh hình chữ nhật trên mỗi pha là lựa chọn phổ biến Đối với dòng điện trên 3000 A, thanh dẫn hình máng được ưu tiên để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời cải thiện khả năng làm mát.

Thanh dẫn mềm được sử dụng để làm thanh góp cho thiết bị ngoài trời với điện áp từ 35 KV trở lên Chúng thường được chế tạo từ dây vặn xoắn bằng đồng hoặc nhôm lõi thép Để đảm bảo khả năng tải dòng cần thiết, khi sử dụng một sợi dây không đủ, cần phải kết hợp nhiều dây dẫn mềm.

5.1.1 Chọn thanh dẫn cho mạch máy phát

Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép:

Dòng điện cần được điều chỉnh theo nhiệt độ môi trường khi nhiệt độ xung quanh khác với mức định mức Giả sử sử dụng thanh dẫn đồng, nhiệt độ cho phép trong thời gian dài cần được xem xét kỹ lưỡng.

70 0 C, nhiệt độ môi trường xung quanh là 35 0 C, nhiệt độ môi trường tính toán đã qui định là 25 0 C, ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ sẽ là: khc = 0,88

Như vậy, dòng điện cho phép Icp = 4,51 (KA) lớn hơn 3000 A nên ta chọn thanh dẫn hình máng.

Do đó căn cứ vào dòng cho phép đã tính được ở trên ta chọn thanh dẫn hình máng bằng đồng, có các thông số cho như bảng sau:

Tiết diện mỗi cực (mm 2 )

Dòng điện cho phép (A) h b c r Một 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 có hình dáng thanh dẫn như sau:

5.1.1.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

Do thanh dẫn có dòng cho phép lớn hơn 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

5.1.1.3 Kiểm tra ổn định động

Theo tiêu chuẩn độ bền cơ học, ứng suất của vật liệu thanh dẫn không được vượt quá ứng suất cho phép, tức là σtt ≤ σcp Cụ thể, ứng suất cho phép của nhôm là 700 Kg/cm² và 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 giữa các thanh trong cùng một pha.

- Xác định lực tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt theo công thức:

Trong đó: ixk: dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha (A) l1: khoảng cách hai sứ liền nhau của một pha (cm) a: khoảng cách giữa các pha (cm)

Với điện áp máy phát 10 KV, có thể chọn chiều dài l1 là 120 cm và khoảng cách giữa các pha a là 60 cm, do đó lực tác dụng lên thanh dẫn sẽ được xác định.

+ Xác định mômen uốn tác dụng lên một nhịp của thanh dẫn:

Vậy ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây nên: σ1 = = 26,1

- Lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong một pha trên chiều dài l2 giữa các miếng đệm sẽ là:

Vì vậy lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh cùng một pha gây nên trên 1 cm chiều dài là: f2 = 0,51.10 -8 12,5

+ Khi đó mômen uốn do lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong cùng một pha gây nên:

- Cuối cùng ta có điều kiện để đảm bảo ổn định động của thanh dẫn sẽ là: σtt = σ1 + σ2 = σ1 + ≤ σcp

Giá trị σcp được xác định là 1400 KG/cm², từ đó có thể tính được khoảng cách lớn nhất giữa hai miếng đệm, cụ thể là l2max = 249,3.

Để đảm bảo ổn định động, khoảng cách giữa hai miếng đệm cần phải bằng khoảng cách giữa hai sứ, với điều kiện l2max ≥ l1 Trong trường hợp này, l2max được tính là 249,3 cm, lớn hơn l1 là 120 cm.

Khi xem xét dao động riêng của thanh dẫn, điều kiện để đảm bảo ổn định động là dao động riêng này phải nằm ngoài giới hạn từ 45 độ trở lên.

55) Hz và (90 – 110) Hz để tránh cộng hưởng tần số Tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức:

Trong đó: l: chiều dài thanh dẫn giữa hai sứ (l = 120 cm)

E: mômen đàn hồi của vật liệu (ECu = 1,1.10 6 KG/cm 2 )

Jy0-y0: mômen quán tính (Jy0-y0 = 2190 cm 4 )

S: tiết diện thanh dẫn 2.13,7 = 27,4 cm 2 γ: khối lượng riêng của vật liệu (γCu = 8,93 g/cm 3 )

Nên suy ra: Wr = = 795,33 (Hz)

Tần số này nằm ngoài giới hạn, do đó thỏa mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động riêng của thanh dẫn.

5.1.2 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng

Sứ đỡ được chọn theo các điều kiện sau:

- Điện áp: Uđm.S ≥ Uđm.mạng

- Kiểm tra ổn định động: Điều kiện độ bền của sứ là: F’tt ≤ 0,6.Fcp

Trong đó: Fcp: lực cho phép tác dụng lên đầu sứ (KG)

Ftt: lực tính toán trên khoảng vượt của thanh dẫn (KG) Chọn loại sứ đặt trong nhà: 0Φ – 10 – 3000YT3 có các thông số:

Bảng 5 - 2 Điện áp Điện áp duy Lực phá Chiều cao

(KV) trì ở trạng thái khô (KV) hoại nhỏ nhất Fph

Với chiều cao của thanh dẫn h = 125 mm đã chọn:

Suy ra: F’tt = Ftt = 217,46.= 305,7(KG) < Fcp = 0,6.3000 = 1800(KG)

Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động.

5.1.3 Chọn thanh góp mềm phía cao áp (220 KV)

Tiết diện của thanh góp mềm cần được lựa chọn dựa trên điều kiện phát nóng lâu dài, cho phép xem xét sự chênh lệch giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ định mức thông qua hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ khc Theo đó, điều kiện khc.Icp ≥ Icb phải được thỏa mãn Kết quả tính toán từ chương trước đã được đưa ra để hỗ trợ cho việc này.

+ Dòng điện cưỡng bức phía cao áp nhà máy thiết kế: Icb = 0,436 KA + Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt đọ: khc = 0,88

Nên từ (*) suy ra: Icp ≥ = = 0,495 KA = 495 A

Với dòng cho phép Icp = 495 A, chúng ta lựa chọn thanh góp mềm dạng dây nhôm lõi thép có dòng điện phụ tải tối đa là 690 A, cụ thể là loại dây AC – 300/204 với các thông số kỹ thuật phù hợp.

Tiết diện chuẩn nhôm/thép

Tiết diện (mm 2 ) Đường kính (mm)

Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép

5.1.3.2 Kiểm tra ổn định nhiệt Điều kiện ổn định nhiệt của thanh góp mềm: θN ≤ θNcp hay Schọn ≥ Smin Trong đó:

BN: Xung lượng nhiệt do dòng ngắn mạch gây ra

C: Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn, với dây AC thì C = 79 (As 1/2 /mm 2 )

- Ta đi tính xung lượng nhiệt BN:

BN = BN.CK + BN.KCK

BN.CK là xung lượng nhiệt trong thành phần chu kỳ Chúng ta sẽ xác định BN.CK bằng phương pháp giải tích đồ thị, với giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 0,5 giây.

+ BN.KCK: Xung lượng nhiệt thành phần không chu kỳ, đại lượng này được tính gần đúng.

Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương 3: (Ngắn mạch tại điểm N1)

+ Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại thời điểm t = 0:

Tính toán tương tự tại các thời điểm 0,1; 0,2 và 0,5 lần lượt có:

Do đó I”N1(0,1) = I”HT(0,1) + I”NM(0,1) = 4,64 + 1,864 = 6,504 (KA)

Nên có bảng tính toán dòng điện ngắn mạch tại N1 ở các thời điểm:

Với các khoảng thời gian Δt = 0,1; 0,1 và 0,3 ta có:

Thành phần xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch không chu kỳ có thể được tính gần đúng theo biểu thức:

Ta: Hằng số thời gian tương đương của lưới điện, Ta = 0,05 s

I”N1: Dòng ngắn mạch tại điểm N1 ở thời điểm t = 0 s

Suy ra: BN.KCK = (6,92) 2 0,05 = 2,39 (KA 2 s)

- Vậy xung lượng nhiệt tại N1 là:

BN = BN.CK + BN.KCK = 20,548 + 2,39 = 22,938 (KA 2 s)

- Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở cấp điện áp 220KV:

Do đó dây dẫn AC – 300/204 đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt.

5.1.3.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang

Trong đó: Uvq: điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang

- Nếu dây dẫn ba pha được bố trí trên ba đỉnh của tam giác đều thì điện áp vầng quang được tính theo biểu thức:

Công thức tính Uvq cho lưới điện 220 KV là Uvq = 84.m.r.lg, trong đó m là hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn, với giá trị m = 0,85 Bán kính ngoài của dây dẫn được chọn là r = 1,46 cm và khoảng cách giữa các pha của dây dẫn là a = 500 cm.

Trong đồ án, dây dẫn ba pha được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang Kết quả tính toán cho thấy điện áp Uvq sẽ giảm 4% đối với pha giữa và giảm 6% đối với dây dẫn pha bên.

- Tính Uvq cho dây dẫn pha bên:

Do đó: Uvq = 248,365 KV > 1,1Uđm = 242 KV

Dây dẫn của hai pha bên đáp ứng điều kiện vầng quang, do đó dây dẫn của pha giữa cũng thỏa mãn điều kiện này Điều này là do Uvq của dây dẫn pha giữa lớn hơn Uvq của dây dẫn hai pha bên.

Kết luận: Dây AC – 300/204 đã chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang.

5.1.4 Chọn thanh góp mềm phía trung áp (110 KV)

5.1.4.1 Chọn tiết diện Điều kiện: khc.Icp ≥ Icb (***)

Theo kết quả tính toán từ chương trước ta có:

+ Dòng điện cưỡng bức phía trung áp nhà máy thiết kế: Icb = 0,378 KA + Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt đọ: khc = 0,88

Nên từ (***) suy ra: Icp ≥ = = 0,429 KA = 429 A

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG

6.1 CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG

Trong nhà máy nhiệt điện, điện tự dùng chỉ chiếm khoảng 5 ÷ 8% tổng điện năng sản xuất, nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành nhà máy Nó được sử dụng để chuẩn bị và vận chuyển nhiên liệu vào lò đốt, cung cấp nước cho nồi hơi, bơm nước tuần hoàn, bơm ngưng tụ, cũng như điều khiển quạt gió, quạt khói, ánh sáng và tín hiệu liên lạc.

Trong nhà máy nhiệt điện, động cơ điện có công suất lớn từ 200 KW trở lên chiếm phần lớn phụ tải của hệ thống tự dùng, hoạt động hiệu quả với điện áp 6 KV Trong khi đó, các động cơ có công suất nhỏ hơn và thiết bị tiêu thụ điện năng khác chỉ chiếm phần phụ tải nhỏ, được kết nối với điện áp 0,4 KV.

Do sự phân bố phụ tải giữa 6 KV và 0,4 KV, sơ đồ cung cấp điện hợp lý là sử dụng biến áp nối tiếp, chuyển đổi công suất từ điện áp sơ cấp 10 KV của máy phát điện xuống điện áp lưới 6 KV Một phần công suất nhỏ sau đó được hạ xuống 0,4 KV Để đảm bảo độ tin cậy trong cung cấp điện, hệ thống tự dùng cần được phân đoạn phù hợp với sơ đồ nhiệt và điện của nhà máy Nhà máy thiết kế gồm 5 tổ máy phát, do đó, thanh góp tự dùng ở cả hai cấp điện áp 6 KV và 0,4 KV được chia thành 5 phân đoạn, mỗi phân đoạn được cung cấp bởi một máy biến áp công tác.

Hệ thống tự dùng của nhà máy yêu cầu các máy biến áp công tác bậc một để hạ điện áp từ 10 KV xuống 6 KV, cùng với các máy biến áp công tác bậc hai để chuyển đổi từ 6 KV xuống 0,4 KV Bên cạnh đó, cần có các máy biến áp dự phòng Với thiết kế chỉ có 4 phân đoạn trong hệ thống tự dùng, mỗi cấp điện áp 6 KV và 0,4 KV chỉ cần một máy biến áp dự phòng.

Trong sơ đồ tự dùng của nhà máy thiết kế, có 4 máy biến áp công tác cấp một 10/6 KV và một máy biến áp dự phòng được kết nối vào mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc Đối với cấp điện áp 0,4 KV, nhà máy sử dụng 5 máy biến áp công tác cấp hai 6/0,4 KV cùng với một máy biến áp dự phòng.

6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 1

6.2.1.1 Máy biến áp làm việc (B td1 ÷ B td4 )

Trong thiết kế, công suất của máy biến áp tự dùng cấp một được lựa chọn dựa trên công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy, với giá trị Stdmax là 21 MVA.

Công suất cực đại của máy biến áp tự dùng cấp một được chọn theo biểu thức:

SđmBtd1 ≥ với n: Số tổ máy phát của nhà máy Nên suy ra: SđmBtd1 ≥ = 5,25 MVA = 5250 KVA

Vậy ta chọn loại máy biến áp TMHC có các thông số cho trong bảng 6 – 1:

(kVA) Điện áp (kV) Tổn thất (kW)

Cuộn cao Cuộn hạ  Po  PN

6.2.1.2 Máy biến áp dự phòng

Máy biến áp dự phòng không chỉ thay thế cho các máy biến áp đang sửa chữa mà còn cung cấp điện cho hệ thống tự dùng trong quá trình dừng và khởi động tổ máy khi máy biến áp chính ngừng hoạt động Vì vậy, công suất của máy biến áp dự phòng thường được chọn cao hơn so với công suất của máy biến áp làm việc.

- Điều kiện chọn máy biến áp dự phòng cấp một:

SđmBdp ≥ 1,5 = 7,875 MVA = 7875 KVA Vậy ta chọn máy biến áp TД HC có các thong sô trong bảng 6 – 2:

Chọn máy biến áp tự dùng cấp hai (B td5 ÷ B td9 )

- Các máy biến áp tự dùng cấp hai dùng để cung cấp điện cho phụ tải 0,4 KV và chiếu sáng.

- Công suất của máy biến áp tự dùng cấp hai được chọn theo điều kiện:

- Ta chọn máy biến áp loại TMC – 1000/6 có các thông số trong bảng dưới:

UN% Io% Cuộn cao Cuộn hạ  Po  PN

- Máy biến áp dự phòng cấp hai được chọn cùng loại và cùng công suất với máy biến áp làm việc cấp hai.

6.3 CHỌN THIẾT BỊ TỰ DÙNG

6.3.1.1 Máy cắt phía cao áp máy biến áp tự dùng cấp một

Máy cắt được chọn theo các điều kiện sau:

+ Điện áp định mức: UđmMC ≥ Umạng

+ Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Icb

+ Kiểm tra ổn định nhiệt: I 2 nh.tnh ≥ BN

+ Kiểm tra ổn định động: iđđ ≥ ixk

Dòng cưỡng bức phía cao áp máy biến áp tự dùng cấp một:

Dựa vào dòng ngắn mạch tại điểm N4 đã được tính toán ở chương 3 cùng với dòng điện cưỡng bức đã xác định, chúng ta có thể lựa chọn máy cắt điện phù hợp với các thông số được trình bày trong bảng.

(kV) Đại lượng tính toán

- Máy cắt trên có dòng định mức lớn hơn 1000 A nên ta không phải kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.

6.3.1.2 Máy cắt phía hạ áp máy biến áp tự dùng cấp một Để chọn được máy cắt điện ta phải đi tính dòng ngắn mạch ở phía hạ áp của máy biến áp dự phòng cấp một tại điểm ngắn mạch N7.

- Có sơ đồ thay thế:

Chọn lượng cơ bản tính toán:

Ucb = Utb: Cấp điện áp 10 KV có Utb = 10,5 KV

Cấp 6 KV có Utb = 6,3 KV Nên suy ra:

- Điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4:

- Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch N7:

- Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch N7=:

- Dòng ngắn mạch tại điểm N7:

- Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N7: ixk = kxk.I”N7 = 1,8.6,142 = 15,635 KA

- Dòng điện cưỡng bức phía hạ áp máy biến áp dự phòng cấp một:

Dựa trên các điều kiện lựa chọn máy cắt và các giá trị dòng ngắn mạch, dòng xung kích, dòng cưỡng bức đã tính toán, chúng tôi quyết định chọn máy cắt điện 7,2 KV loại 3AF do ABB sản xuất, với các thông số kỹ thuật được liệt kê trong bảng 6 – 5.

(kV) Đại lượng tính toán

- Máy cắt trên có dòng định mức lớn hơn 1000 A nên ta không phải kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.

6.3.1.3 Chọn aptomat cho phụ tải tự dùng 0,4 KV

Aptomat được chọn theo các điều kiện sau:

Để xác định dòng cắt định mức của aptomat, cần tính toán dòng ngắn mạch tại thanh góp 0,4 KV tại điểm ngắn mạch N8 Trong tình huống này, máy biến áp tự dùng cấp hai được coi là nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N8, với giá trị Ilvmax là 1,443 KA (1443 A).

- Ta có sơ đồ thay thế:

Chọn lượng cơ bản: Scba = 100 MVA; Ucba = Utb

- Điện kháng của máy biến áp tự dùng cấp hai:

- Dòng điện ngắn mạch tại điểm N8:

Dựa vào tiêu chí lựa chọn aptomat và kết quả tính toán ngắn mạch, chúng tôi quyết định chọn aptomat CM 1600N do hãng Merlin Gerin sản xuất, với các thông số được trình bày trong bảng dưới đây.

Loại Aptomat Uđm (V) Iđm (A) Số cực Icđm (kA)

SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG

XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU CỦA NHÀ MÁY THEO PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH ĐỘNG

Định dạng
Số trang	123
Dung lượng	2,77 MB