ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN_CHƯƠNG 4 & 5 ppt

Ở cấp điện áp máy phát sử dụng sơ đồ hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn, các phân đoạn được nối với nhau qua kháng điện, phân đoạn nhằm hạn chế dòng ngắn mạch.. ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ CHỌN KH

CHƯƠNG IV

SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

4.1 Giới thiệu chung:

Để có cơ sở tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật hai phương án ta cần xây dựng sơ đồ nối điện chính

Ở cấp điện áp máy phát sử dụng sơ đồ hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn, các phân đoạn được nối với nhau qua kháng điện, phân đoạn nhằm hạn chế dòng ngắn mạch

Ở cấp điện áp cao và trung cả 2 phương án đều có số lượng đường dây nhiều, có nhiều phụ tải quan trọng Đồng thời xét đến khả năng phát triển phụ tải ở cấp điện áp này nên chọn sơ đồ 2 hệ thống thanh góp có thanh góp vòng

4.2 Chọn máy cắt và dao cách ly:

4.2.1 Điều kiện chọn mấy cắt (MC)

- Kiểm tra ổn định động : Iođđ  IXK

- Kiểm tra ổn định nhiệt : I2

- Kiểm tra ổn định động : Iôđđ  IXK

- Kiểm tra ổn định nhiệt : I2

6222 , 100 2

1 3

2

1 max 

C

th U

60 9

3 2

max



NH U

S dmc

K pt

= 0,185 (KA)

Icb= 2 Ibt= 2 0,185 = 0,37 (KA)

c Mạch cao áp máy biến áp liên lạc:

1 [Scmax - (Sbộ- Std5)

C

U 3

1]

=2

1 [155,441- (62,5 - 0,07 62,5)

110 3

1

= 0,265 (KA) Dòng cưỡng bức qua cuộn cao máy biến áp được xác định khi có các sự cố:

+ Khi sự cố mộ máy phát - máy biến áp (F5- B3)

Icb=

110 3

441 , 155 2

1 3

2

Icb= 2 Ibt= 2 0,265 = 0,53 (KA) + Bộ máy phát máy biến áp(F5– B3):

Ibt=

110 3

5 , 62 U

3

Icb= Ibt=

110 3

120 U

3

S

C dmB  = 0,63 (KA)

4.3.1.2 Các mạch phía 35KV:

+ Đường dây kép của phụ tải:

Ibt=

8 , 0 35 3

15 2

1 3

2

1 max



T U

S

= 0,154 (KA)

Icb= 2 Ibt= 0,154 2 = 0,3 (KA) + Mạch trung áp máy biến áp liên lạc:

Ibt=

35 3

5 , 37 2

1 3

2

1 max 

T

T U

S

= 0,309 (KA)

Icb= 2 Ibt= 0,618 (KA)+ Thanh góp 35KV:

Icb= Ibt=

35 3

120 U

3

S

T dmB  = 1,98 (KA)

* Qua các trường hợp ở trên ta chọn giá trị dòng cưỡng bức lớn nhất để tính chọn khí cụ điện cho phương án I

+ Cấp 110KV : Icb= 0,63 (KA)

+ Cấp 35KV : Icb= 1,98 (KA)

4.3.1.3 Mạch hạ áp 10,5KV:

+ Hạ áp máy biến áp liên lạc:

Ibt=

H

th H

max H

U 3

S 2

1 U 3

S 2

=

2

1 [4 62,5 - 4 0,07 62,5 - 47,0588]

5 , 10 3

S

= 1,4

5 , 10 3

120

= 9,24 (KA) + Mạch máy phát:

Ibt= IđmMF=

H

dmF

U 3

S

=

5 , 10 3

5 , 62

= 3,436 (KA)

Icb= 1,05 Ibt= 1,05 3,436 = 3,61 (KA) + Mạch hạ áp máy biến áp nối bộ:

Ibt= IđmF5 =

5 , 10 3

5 , 62 U

3

S

H

5 dmF  = 3,436 (KA)

Icb= 1,05 Ibt= 1,05 3,436 = 3,61 (KA) + Mạch phân đoạn:

Như đã tính ở phần chọn kháng điện phân đoạn, ta có Icb= 3,448 (KA)

6222 , 100 2

1

3

2

1 max



C

th U

60

2

1

3

2

1 max 

C U

1 [Scmax- 2.(Sbộ - Stds)]

C

U 3

1

=

=2

1.[155,441 - 2.(62,5 – 4,375)]

110 3

1

= 0,1 (KA) Dòng cưỡng bức qua cuộn cao được xác định

+ Khi sự cố bộ máy phát - máy biến áp (F5- B3):

1 [Scmax- (Sbộ- Std5)]

C

U 3

1

= 0,265 (KA) + Khi sự cố 1 máy biến áp liên lạc:

Icb= 2 Ibt= 2 0,1 = 0,2 (KA)

* Bộ máy phát, máy biến áp (F5- B4) và (F4- B3):

Ibt=

110 3

5 , 62 U

3

80 U

3

S

C dmB  = 0,42 (KA)

4.3.2.2 Các mạch phía 35KV:

+ Đường dây kép của phụ tải:

Ibt=

8 , 0 35 3

15 2

1 3

2

1 max 

T U

S

= 0,154 (KA)

Icb= 2 Ibt= 0,154 2 = 0,3 (KA) + Mạch trung áp máy biến áp liên lạc:

Ibt=

35 3

5 , 37 2

1 3

2

1 max



T

T U

S

= 0,309 (KA)

Icb= 2 Ibt= 0,681 (KA)+ Thanh góp 35KV:

Icb= Ibt=

35 3

80 U

3

S

T dmB  = 1,32 (KA)

4.3.1.3 Mạch hạ áp 10,5KV:

+ Hạ áp máy biến áp liên lạc:

Ibt=2

1 [SđmF- (SUFmin+Std)]

H

U 3

1

=

=2

1 [3 62,5 - (47,0588 + 3 4,375)]

5 , 10 3

S

= 1,4

5 , 10 3

80

= 6,158 (KA) + Mạch máy phát:

Ibt= IđmMF=

H

dmF

U 3

S

=

5 , 10 3

5 , 62

= 3,436 (KA)

Icb= 1,05 Ibt= 1,05 3,436 = 3,61 (KA) + Mạch hạ áp máy biến áp nối bộ:

Ibt= IđmF5 =

5 , 10 3

5 , 62 U

3

S

H

5 dmF  = 3,436 (KA)

Icb= 1,05 Ibt= 1,05 3,436 = 3,61 (KA) Qua các tính toán trên ta chọn giá trị dòng cưỡng bức lớn nhất để chọn khí cụ điện

Thông số tính toán Thông số định mức của máy cắt

I ” (KA)

i XK (KA)

Loại máy cắt

U đm (KV)

I đm (KA)

I cđm (KA)

I đđm (KA)

I nh (KA)

I ” (KA)

i XK

(KV)

I đm (KA)

I đđm (KA)

I nh (KA)

Máy phát N6 10,5 3,61 47,225 120,22 PBK-10/4000 10 4 200 65 10Phân đoạn N8 10,5 3,997 24,807 65,48 PBK-10/4000 10 4 200 65 10

c So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn phương án tối ưu:

1 Phương pháp đánh giá tính hiệu quả kinh tế các phương án :

2 Tính toán và so sánh kinh tế:

a Vốn đầu tư :

+ Vốn đầu tư máy biến áp:

Rúp

Hệ số KB

Thành tiền Rúp

Thành tiền (Rúp)

40/2000 30.10

MC:BBY-110-3

11 330.103Cao áp 110

DCL: PHД-110/630 0,09.103

41 3,69.102MC:BBY-35-

40/2000 14,7.10

3

8 117,6.103Trung áp 35

35/2000Y1

DCL:PHД-0,11.103 29 3,19.103MC: MГ-20-

45T3

2.103 4 8.103Phân

DCL:PBY-10/4000 0,073.103 4 0,292.103Kháng

MC:BBY-110-3

12 360.103Cao áp 110

DCL: 110/600 0,105.10

PПHД-3

45 4,275.102MC:BBY-35-

40/2000 14,7.10

3

8 117,6.103Trung áp 35

35/2000Y1

DCL:PHД-0,11.103 29 3,19.103MC: MГ-10-

45T3

2.103 2 4.103Phân

đoạn 10,5

DCL:PBY-10/4000 0,038.103 4 1,52.103MC: MГГ-10-3200-

3

3 6.103Máy phát 10,5

DCL:PBK-10/4000 0,038.103 3 0,114.103Kháng

VPAII = VPAII

B + VPAII

TBPP = 498 103 + 506,791 103= 1004,791 103(Rúp)

PI =100

4 , 9 987256 + 0,006 10981981,18 = 158693,9511 (Rup)

4 , 9 1004791 + 0,006 8906615,504 = 147890,047(Rup)

c Chi phí tính toán:

C = atc V + P

CI = atc VI + PI = 0,125 987256 + 158693,9511 = 282100,9511(Rup)

CII = atc+ VII + PII = 0,125 1004791 + 147890,047= 273488,922(Rup)

- Về mặt kinh tế: theo kết quả bảng tổng kết VPAI

< VPAII nhưng PPAI

256 , 987 791 , 1004

PAI PAII

P P

V V

CHƯƠNG V TÍNH CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ

CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA

5.1 ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ

CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA

- Chọn kiểu

- Điện áp định mức

- Dòng điện làm việc cưỡng bức

Ngoài ra riêng mỗi khí cụ điện còn có điều kiện riêng của nó sau khi đã thỏa mãn các điều kiện chọn, chúng ta cần kiểm tra lại ổn định động và ổn định nhiệt của các khí cụ điện, nếu không thỏa mãn ta phải tính lại

5.1.1 Khí cụ điện:

Việc chọn các loại khí cụ điện phải phù hợp với điều kiện riêng của nó như khí hậu, vị trí lắp đặt … ngoài ra còn cân nhắc về mặt kỹ thuật, kinh tế để chọn cho phù hợp

IđmKCĐ Ilvcb

Đối với thanh dẫn và cáp thì có dòng Icp là dòng điện lâu dài cho phép nên điều kiện là:

Icp Ilvcb

5.1.4 Kiểm tra ổn định nhiệt

Nhiệt độ khí cụ điện và dây dẫn quá cao có thể làm cho chúng bị hỏng

Vì vậy khí cụ điện và dây dẫn phải qui định nhiệt độ cho phép Để đảm bảo ổn định nhiệt thì nhiệt độ của chúng không được vượt quá trị số cho phép

Điều kiện kiểm tra BN> BNtt

5.1.5 Kiểm tra ổn định động

Khi có dòng ngắn mạch chạy qua các phần tử dẫn điện của khí cụ điện thì

sẽ phát sinh lực điện động lớn sẽ làm hư hỏng khí cụ điện nên ta cần kiểm tra lại

ổn định động

Điều kiện kiểm tra: iôđđ  iXK

5.2 KIỂM TRA CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÃ CHỌN

5.2.1 Kiểm tra máy cắt và dao cách li:

Ở chương 4 ta đã tính chọn máy cắt điện và dao cách ly cho các cấp cao

áp, trung áp và cấp điện áp máy phát Khi chọn ta dựa theo điều kiện điện áp, dòng điện và ổn định động nên các điều kiện trên đã thỏa

Các máy cắt và dao cách ly có Iđm > 1000A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Dùng ở mạch cao áp dao cách ly có Iđm = 600A nên ta cần kiểm tra ổn định nhiệt

+ Cao áp:

Xung nhiệt của dòng ngắn mạch:

BNtt = 8,699 (KA2.s) Xung nhiệt của dao cách ly:

BN= I2nh tnh= 122 10 = 1440 (KA2.s) Vậy dao cách ly ở cấp 110KV đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt

5.2.2 Kiểm tra kháng điện phân đoạn:

+ Kiểm tra ổn định động: Iôđđ > iXK

Loại kháng điện PbA - 10 - 4000 - 8

2 Kiểm tra điều kiện vầng quang

- Điều kiện kiểm tra: Uvq  UđmHT= 110 (KV)

a: khoảng cách giữa các pha (cm)

m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn với dây dẫn nhiều sợi chọn

m=0,87

- Chọn 3 pha đặt trên mặt phẳng ngang, khoảng cách giữa các pha là

a=300(cm) Khi đó

=

= 185,15 (KV)

 Uvq = 185,15 (KV)

Kết luận điều kiện kiểm tra vầng quang thỏa mãn

3 Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra Schọn < Smin=

C

BN

Với: C là hệ số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn

CAl = 88 (A2.S/mm2)+ Schọn: là tiết diện của thanh dẫn cần kiểm tra ổn định nhiệt

+ Smin: là tiết diện nhỏ nhất mà thanh dẫn có thể chịu đựng được khi thanh dẫn xảy ra ngắn mạch

Smin=

88

699 , 8 C

BN1

 103= 33,5 (mm3)

 Schọn= 240 mm2> Smin= 33,5 (mm2)

Kết luận: điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt thỏa mãn

5.3.2 Chọn thanh dẫn từ cao áp máy biến áp liên lạc lên thanh góp 110KV

a Chọn tiết diện:

- Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện:

Icp ≥ Ilvcb= 0,265 (KA) = 265 (A) Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC - 240/32 có Icp = 610 (A)bán kính r = 1,08 (cm)

b Kiểm tra điều kiện vầng quang:

- Điều kiện kiểm tra: Uvq ≥ UđmHT= 110 (KVA)

Uvq = 84 m r lg

r

a(KV)

=185,15(KV)

 Uvq = 185,15 (KV) > UđmHT= 110 (KV)

Kết luận: Điều kiện kiểm tra vầng quang thỏa mãn

c Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra:

1 

C

B N

103= 43,9(mm2)

 Schọn= 240 (mm2) > Smin= 43,9 (mm2)

Kết luận: chọn điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt thỏa mãn

5.3.3 Chọn dây dẫn phụ tải cấp điện áp cao 110 (KV)

Với: Ibt: là dòng điện làm việc bình thường chạy qua dây dẫn

Jkt: là mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào Tmax

Tmax= 24

0

% P 100

365

td =

100

365 [80 14 + 100 10] = 7738 (h)

- Tra TLTK I, chọn Jkt= 1,0 (A/mm2)

 Skt=

0 , 1

10 216 , 0 J

kt

bt  = 216 (mm2) Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC – 240/32 có Icp = 610 (A)bán kính r = 1,08 (cm)

b Kiểm tra điều kiện vầng quang:

- Điều kiện kiểm tra Uvq ≥ UđmHT = 110 (KV)

Uvq = 84 m r lg

r

a(KV)

- Chọn 3 pha bố trí trên 3 đỉnh của tam giác đều có cạnh a = 5 (m) = 500 (cm)

500

= 210,38 (KV)

 Uvq = 210,38 (KV) > UđmHT= 110 (KV)

Kết luận: điều kiện kiểm tra vầng quang thỏa mãn

c Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra

- Chọn sứ theo điều kiện quá điện áp nội bộ, số lượng bát sứ trong 1 chuỗi được chọn theo điều kiện:

H E

U K

tr qanb

Với:

K: là hệ số xét đến khả năng phát sinh quá áp nội bộ khi trị số điện

áp nguồn tăng cao Thông thường chọn: K = 1,1

Etr: là cường độ trường phóng điện mặt ngoài trung bình H: là chiều cao của 1 bát sứ

Tra TLTK 2, chọn sứ loại -4,5 có Etr = 2,15 (KV/cm); H= 17(cm);D=27(cm) ở cấp điện áp 100 (KV) có Uqanb= 3,2Uf

22 , 203 1 , 1 H E

U K

Vậy chọn loại sứ  - 4,5 có 8 bát sứ trong 1 chuỗi

5.3.5 Chọn thanh dẫn từ cao áp máy biến áp nối bộ lên thanh góp 110

b Kiểm tra điều kiện vầng quang:

- Điều kiện kiểm tra:

Uvq ≥ UđmHT= 110 (KVA)

r: là bán kính của dây dẫn (cm)

a: khoảng cách giữa các pha

m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, với dây dẫn nhiều sợi chọn

300

= 184,87 (KV)

 Uvq = 184,87 (KV) > UđmHT= 110 (KV)

Kết luận: Điều kiện kiểm tra vầng quang thỏa mãn

c Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra:

b Kiểm tra ổn định nhiệt:

- Điều kiện kiểm tra Schọn < Smin=

BN2

 103= 95,08 (mm3)

 Schọn= 600 mm2> Smin= 95,08 (mm2)

Kết luận: điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt thỏa mãn

c Kiểm tra điều kiện vầng quang:

- Với cấp điện áp  35(KV) có Uvq lớn hơn nhiều so với UđmHT nênkhông cần kiểm tra

5.3.7 Chọn dây dẫn cho phụ tải cấp điện áp trung 35(KV)

Với: Ibt: là dòng điện làm việc bình thường chạy qua dây dẫn

Jkt: là mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax và được xác định như sau:

Tmax= 24

0

% P 100

365

td =

100

365 [80 12 + 90 4 + 100 8] = 7738 (h)

- Tra TLTK I, chọn Jkt= 1,0 (A/mm2)

 Skt=

0 , 1

10 145 , 0 J

kt

bt  = 145 (mm2) Tra TLTK I chọn được dây dẫn mềm loại AC - 185/24 có Icp = 510 (A)bán kính r = 0,945 (cm)

b Kiểm tra phát nóng lúc làm việc cưỡng bức:

- Điều kiện kiểm tra:

- Chọn sứ theo điều kiện quá áp nội bộ

- Số lượng bát sứ trong 1 chuỗi được chọn theo điều kiện

n ≥

H E

U K

tr qanb

Với:

K: là hệ số xét đến khả năng phát sinh quá áp nội bộ khi trị số điện

áp nguồn tăng cao Thông thường chọn K = 1,1

+ Etr : là cường độ điện trường phóng điện mặt ngoài trung bình

+ H: là chiều cao 1 bát sứ

Tra TLTK 2 chọn sứ loại  - 45 có Etr = 2,15 (KV,cm); H =17(cm);D=27(cm) ở cấp điện áp 100 (KV) có Uqanb= 4,2 Uf

87 , 84 1 ,

- Đối với chuỗi sứ cách điện ở các néo do phải làm việc dưới tải trọng cơ giới nên phải tăng thêm 1 bát sứ

522 , 72

H

cb U S

= 3,987 (KA) = 3987 (A)

- Chọn thanh dẫn cứng bằng nhôm, tiết diện hình máng có sơn với các thông số như bảng sau:

Tiết diện một cực (mm2)

W X

X-W Y

Y-Haithanh

WYo-Yo

JX-X JY-Y

Haithanh

JYo-Yo

Dòng điện cho phép

cả 2 thanh (A)12

36,

b Kiểm tra ổn định nhiệt của thanh dẫn khi ngắn mạch:

- Điều kiện kiểm tra:

c Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn khi ngắn mạch:

c.1 Kiểm tra ổn định động bằng phương pháp đơn giản hóa:

Theo phương pháp này, ta coi mỗi nhịp thanh dẫn (phần thanh dẫn giữa 2

sứ gần nhất) có chiều dài l1 là một dầm tĩnh, khi ngắn mạch thanh dẫn chịu tác dụng của một lực không đổi F1và bằng lực cực đại khi ngắn mạch 3 pha tính với pha giữa, mỗi thanh dẫn hình máng gồm 2 thành phần hình chữ U ghép lại với nhau, nên ứng suất thanh dẫn gồm 2 phần 1và2 Ta có:

i 23

XK : là dòng điện xung kích khi ngắn mạch 3 pha (tại điểm N8

)(KA)

a: là khoảng cách giữa các thanh dẫn, chọn a = 50 (cm)

l1: là chiều dài một nhịp thanh dẫn, chọn l1= 150 (cm)

 F1= 1,8 10-2

50

150 63,1482= 215,33 (KG)

- Mômen chống uốn tác dụng lên thanh dẫn khi số nhịp lớn hơn 2:

M1=

10

150 33 , 225 10

= 0,51 63,1482

5 , 12

1 10-2 = 1,627 (KG/cm)

Để giảm ứng suất trên thanh dẫn người ta đặt các miếng đệm cách nhau một khoảng l2 trong khoảng giữa 2 sứ liền nhau của một pha Lức tác động lên đoạn thanh dẫn giữa 2 miếng liên tiếp có chiều dài l2: F2= f2l2

Mômen uốn tác động lên thanh dẫn:

M2=

12

l f 12

l

F2 2  2 22 (KGcm)Mômen chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn:

W2= Wy-y= 9,5 Ứng suất trong vật liệu thanh dẫn do f2sinh ra:

2=

2

2 2 2 2

2

W 12

l f W

W

.

12

.l f

<cp- 1 l2  

2

2 1

cp

f

W 12 δ

δ 

= l2max

 l2max=  

627 , 1

5 , 9 12 3 , 32

700 

= 216,3 (cm)

l2max= 216,7 (cm) > l1= 150 (cm) Vậy ta không cần đặt thêm miếng đệm vào giữa 2 sứ mà vẫn đảm bảo điều kiện ổn định động

Kết luận: đối chiếu l1 và l2max nhận thấy rằng giữa 2 sứ liền nhau không cần đặt thêm miếng đệm để đảm bảo ổn định động

c.2 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động:

- Theo điều kiện này, tần số dao động riêng của thanh dẫn phải nằm ngoài giá trị cộng hưởng (khác với tần số ω và 2ω trong phạm vi 10%)

- Cụ thể đối với dòng điện tần số 50HZ thì tần số dao động riêng phải nằm ngoài giới hạn (45  55)HZ và (90110)HZ

- Tần số dao động riêng của thanh dẫn:

fr =



10 56 ,

2

S

J E l

Trong đó:

E: là môđun đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, với thanh dẫn bằng nhôm EAi = 0,65 106(KG/cm2)

l: là độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ đỡ

J: mômen quán tính của tiết diện thanh dẫn với trục thẳng góc với phương uốn J = Jyo-yo= 625 (cm4)

: khối lượng riêng của vật liệu thanh dẫn

Al= 2,74 (g/cm2) S: là tiết diện ngang thanh dẫn (cm2

)

 fr =

74 , 2 7 , 13 2

10 625 10 65 , 0 150

65 ,