đồ án kỹ thuật điện cơ Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi

Em được giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện

Lời nói đầu

Nhu cầu về năng lượng nói chung, và nhu cầu về năng lượng điện nói riêng ngàycàng gia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các nước trên thế giới Việc sử dụng cácnguồn năng lượng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng lượng mới, trong đó

có năng lượng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng lượng

mà còn là một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị và xã hội, xuất phát từthực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện Em được giao nhiệm

vụ thiết kế gồm nội dung sau:

Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, gồm 4 tổ máy,

công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ tải trung

áp 110kV, phụ tải cao áp 220kV và phát vào hệ thống 220kV

Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy

Em xin được trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống

điện - Khoa điện - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đã trang bị kiến thức cho emtrong quá trinh học

Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: PGS - TS Phạm Văn Hoà.

Đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thiết kế đồ án này

Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không tránh khỏi nhữngthiếu sót Kính mong các thầy, cô giáo trong hội đồng coi và chấm thi tốt nghiệp chỉ dẫn

và giúp đỡ

Em xin trân trọng cảm ơn !

Sinh viên

Trần Việt Hưng

PHẦN I PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI 440MW.

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI - CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY.

1-1 Chọn máy phát điện.

Trong các nhà máy điện, máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng Ngoài ra vớikhả năng điều chỉnh được công suất của mình Máy phát điện còn giữ vai trò quan trọngtrong việc đảm bảo chất lượng điện năng Dựa vào nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầucủa nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức P =

110 MW, ta có thể chọn máy phát điện có ký hiệu là:

TB  - 120 -2T3 : với các thông số kỹ thuật nh bảng 1-1 sau:

Bảng 1- 1

S

(MVA)

P (MW)

n (V/p)

1-2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.

Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm công suất do các nhà máy điệnphát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất công suất trong cácmạng điện) Nh vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện là

vô cùng quan trọng

Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải lại luôn thay đổi theo thờigian Do đó việc nắm vững quy luật này tức là: tìm được dạng đồ thị phụ tải là một điềurất quan trọng với người thiết kế và người vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thểlựa chọn được phương án, sơ đồ nối điện phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹthuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúngdung lượng của máy biến áp, phân bố được công suất tối ưu giữa các nhà máy điện hoặcgiữa các tổ máy trong một nhà máy điện Để chọn đúng dung lượng và tính toán tổn thấttrong máy biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy Máy biến áp đượcchọn theo công suất biểu kiến mặt khác hệ số Cos của các cấp điện áp khác nhau khôngnhiều nên cân bằng công suất có thể tính toán công suất ở các cấp điện áp của nhà máythiết kế Công thức chung để tính toán thiết kế nh sau:

100

S : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp.

P max: Công suất tác dụng cực đại

P%: Công suất tính theo % của công suất cực đại

Cos : Hệ số công suất phụ tải.

Sơ đồ chung của một nhà máy điện

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

Phụ tải nhà máy theo thời gian được xác định theo công thức (1-1)

với Pmax = 440 (MW)

Cos = 0,85 => SNMmax = CosPmax  =0440,85 =517,647 (MVA)

Kết quả tính toán ghi ở bảng 1-2:

T

F

Hình 1-1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

Hình 1-2: Đồ thị phụ tải ngày đêm trên trung áp

1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.

NM

S

S Cos

p



Trong đó:

STD(t): phụ tải tự dùng tại thời điểm t

P NM = 440 MW công suất tác dụng của nhà máy

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

S NM : Công suất đạt của toàn nhà máy S NM = 517,647MVA

: Số phần trăm lượng điện tự dùng ( = 7%)

151,163 120,930

150

100

50

Hình 1-5 Đồ thị phụ tải ngày đêm bên cao áp.

1.2.6 Công suất phát vào hệ thống.

Công suất phát vào hệ thống được xác định theo công thức sau:

SVHT (t) = STNM (t) - [ STD(t) + ST(t) + SUF(t) + SC (t)]

Trong đó:

SNM(t): Công suất của nhà máy tại thời điểm t

STD(t): Công suất tự dùng tại thời điểm t

ST(t): Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t

SUF(t): Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t

SC(t) : Công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t

Kết quả tính toán được ghi ở bảng 1- 7:

Hình 1-6: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.3 Chọn các phương pháp nối dây:

Qua kết quả tính toán cân bằng công suất ta nhận thấy nhiệm vụ chính của nhà máythiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện qua lưới điện 220kV và cung cấp cho phụ tảicấp điện áp 110kV và 220 kV Nh vậy ta có thể đưa ra một số nhận xét về xây dựng cácphương án nối dây nh sau:

- Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 đầu cực máy phát Vậy mỗi tổ trích mộtlượng điện:

2

max

UF S

= 2

687 , 21

=10,844 (MVA)Khi đó lượng điện cấp cho phụ tải địa phương chiếm:

318,002 338,860

15(%) 8,379(%)

412 , 129 2

100 687 , 21

2

100 max

Do vậy không cần thanh góp điện áp máy phát cho phụ tải địa phương

UC = 220kV; UT = 110kVTrung tính 2 cấp điện áp này đều nối đất trực tiếp Mặt khác hệ số có lợi là

220

110 220

U U

Do vậy có thể dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc

- Cấp điện áp 110KV có công suất :STmax = 186,047 (MVA)

Ở phương pháp này ta ghép hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía trung

áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải trung áp

Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp: 10,5; 110; 220kV ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu

Hình 2-1 Sơ đồ nối điện của phương án I

* Ưu điểm: chỉ có hai chủng loại máy biến áp; thiết bị phân phối phía cao

đơn giản; vận hành linh hoạt, vốn đầu tư Ýt

* Nhược điểm: Công suất của hai bộ máy phát - máy biến áp lớn hơn công

suất phụ tải phía trung vào thời điểm phụ tải max nên nguồn công suất thừa đi về phía hệthống do đó tổn thất công suất trong máy biến áp là cao

1.3.2 Phương án II: (Hình 2-2)

Ở phương án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp 10,5

kV, 110kV, 220kV Nhưng phía 110kV ta chỉ để một bộ máy phát - máy biến áp vàchuyển một bộ máy phát - máy biến áp sang bên thanh cái điện áp cao 220kV để cungcấp thêm nguồn công suất phát về phía hệ thống

* Ưu điểm: việc phát công suất của các máy phát với các phụ tải là tương

ứng

* Nhược điểm: do có 1 bộ máy phát - máy biến áp bên cao nên vốn đầu tư

ban đầu so với phương án I sẽ lớn hơn và phân phối phía cao phức tạp hơn

SC ST

10

F4T4

H T

Hình 2-2 Sơ đồ nối điện của phương án II.

1.3.3 Phương án III: (Hình 2-3)

Ở phương án này ta dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp ba pha 2 cuộn dây để cungcấp điện cho phụ tải điện áp trung 110kV Bên cao 220kV ta cũng dùng hai bộ máy phát.Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và hệ thống 220kV

và dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp 110kV, có cuộn hạcung cấp cho phụ tải địa phương và trích ra một phần cho dù phòng tự dùng

Hình 2-3 Sơ đồ nối điện của phương án III.

F4T4

H T

* Ưu điểm: Sơ đồ làm việc tin cậy và đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận

hành Do phụ tải địa phương được trích ra từ cuộn hạ của máy biến áp liên lạc nên đảmbảo cung cấp điện 1 cách liên tục

* Nhược điểm: Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp, thiết bị phân phối lên phía

cao phức tạp nên vốn đầu tư cao

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP.

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện Tổng công suất cácmáy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện, chọn máy biến áp trongnhà máy điện là chọn loại, số lượng, công suất định mức và hệ số biến áp Máy biến ápđược chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự

cố nặng nề nhất

Các máy biến áp đã được hiệu chỉnh theo điều kiện khí hậu nhiệt đới Do vậykhông cần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúng

A Phương án I.

SCmax=151,163 (MVA) STmax = 186,047 (MVA)

SCmin =105,814 (MVA) STmin = 148,837(MVA)

SC ST

12

H T

2.1a Chọn máy biến áp.

- Máy biến áp T3; T4 được ghép bộ với máy phát điện F3 ; F4 được chọn giốngnhau Công suất định mức của máy biến áp được chọn theo công suất định mức của máyphát điện

SđmT  SđmF -

4

561 , 37 412 , 129 4

max





TD S

= 120,022 (MVA)

Trong đó:

SdmF : Công suất định mức của máy phát điện

SdmT: Công suất định mức của máy biến áp được chọn

Vậy ta chọn máy biến áp TДц 125.000 - 121/10,5 có các thông số nh sau:

- Với các máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2:

Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo công suất định mứccủa máy phát điện

1 ) 4

U U

Vậy ta chọn máy biến áp tự ngẫu AT Д ц TH - 250.000 - 242/121/10,5 có cácthông số kỹ thuật nh sau:

2.1.1a Phân bố công suất cho các máy biến áp.

- Máy phát điện ghép bộ F3, F4 phát một phần cho tự dùng của khối, phần còn lạiđược đưa thẳng lên thanh góp 110kV

- Để thuận tiện cho quá trình vận hành và tính toán, ta luôn cho tổ máy F3, F4 phátvới công suất định mức SđmF = 129,412 (MVA) Luồng công suất chảy qua mỗi máy biến

Tổ máy phát điện F1 ; F2 cung cấp cho tự dụng riêng của khối phụ tải địa phương,phần còn lại đẩy lên thành góp 110 kV hoặc 220kV Với phân bố công suất nh trên, tatính luồng công suất chảy qua các cuộn dây 2 máy biến áp ngẫu:

- Công suất truyền qua cuộn cao áp: S

2

) ( ) ( )

(t S VHT t S C t C

TN





Trong đó:

SC(t): Công suất phụ tải phía cao theo thời gian

SVHT (t): Công suất phát về phía hệ thống theo thời gian

SC (t)

TN : Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự mẫu tại thời điểm t

- Công suất truyền qua phía trung áp

S

2

) (

)

T TN

S S

: Công suất máy biến áp T3 ; T4 truyền lên mạng điện áp

110 kV tại thời điểm t

Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu

TN : mang dấu dương (+) thì các cuộn trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu tảicông suất về thanh góp trung áp và ngược lại, mang dấu âm (-) các cuộn dây trung ápmang tải công suất từ thanh góp trung áp về hệ thống

Sau khi tính toán, thu được bảng phân bố công suất cho các cuộn dây :

Do vậy khi làm việc bình thường không cuộn dây nào của MBA tự ngẫu bị quá tải

2.1.2a.Kiểm tra quá tải khi sự cố của các máy biến áp:

1) Sự cố 1:Khi hỏng hóc xảy ra ở bộ máy phát - máy biến áp bên trong (giả sử T4)tại thời điểm : Smax

T = 186,047 (MVA)Khi đó : SVHT =138,474 (MVA)

110,263

120,022

33,01333,013

Điều kiện kiểm tra: 2. K C

qt

3 Sdm

TN  Smax

T - SBé Với 2. K C

qt

3 Sdm

TN = 2 0,5 1,4 250 = 350 (MVA)

Smax

T - SBé = 186,047 - 120,022 = 66,025(MVA) 350(MVA) > 66,025 (MVA)  thoả mãn điều kiện

Để xác định lượng công suất thiếu phát về hệ thống ta xác định phân bố công suấttrên máy biến áp liên lạc :

SCT =  

2

1 2

SUF =19,518 (MVA)

Điều kiện kiểm tra:

bo T

dm TN

cc

K   max  2

dm T

) (

136,047 MVA

SC  ) (

138,474 MVA

SVHT 

F2

H T

100,504

120,022

53,997

T4AT1

110 220

T H

C

T T C

U

U Q U

U U P

U

U P U

U U

Sthiếu = 120,020 (MVA) < S dự trữ = 200 (MVA), nên khi bị sự cố 1 MBA tự ngẫu thì

hệ thống huy động đủ lượng công suất thiếu hụt

3)Sự cố 3: Trường hợp nguy hiểm nhất là khi háng MBA liên lạc tại thời điểm:

Smin

T = 148,837( MVA) Khi đó : SVHT = 96,116 (MVA)

SC =120,930 (MVA)

SUF = 15,181(MVA)

Phân bố công suất trên máy liên lạc:

18

Lúc này 2 bộ máy phát - máy biến áp T3; T4 cung cấp cho phụ tải một lượng côngsuất là: S = 2.129,412 - 2.9,390 = 240,044 (MVA)

Vậy lượng công suất còn thừa chuyển sang phía cao áp là:

SCT = 240,044 - Smin

T = 240,044 - 171,429 = 91,207 (MVA)Máy phát điện đưa công suất lên hệ thống qua máy biến áp tự ngẫu không bị sự cố

1 lượng công suất là:

AT2

T3196,048

S = 120,930(MVA)

110kV220kV

S = 96,116(MVA)

- Công suất của cuộn dây nối tiếp:

T H

C

T T C

U

U Q U

U U P

U

U P U

U U

Nh vậy máy biến áp đã chọn là phù hợp

2.2.a Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.

- Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha 2 cuộn dây T3 ; T4, vì máy biến

áp vận hành độc lập nên tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây được xácđịnh nh sau:

A = n P0.T + nPN

2 ) (

dm

b S

S

T

Trong đó :

n: số máy biến áp

P0 : tổn thất không tải của máy biến áp

PN : tổn thất ngắt mạch của máy biến áp

Sb: Công suất tải qua một máy biến áp

T = 8760h số giờ làm việc trong 1 năm của máy biến áp Thay số vào ta có:

20

A = 2.0,1.8760 + 2.0,4 ) 2

125

022 , 120 ( 8760 = 8212,941 MWh

- Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu AT1; AT2

2 2

2

dm

i H dm

i T dm

C i C

S

S S

S S

N : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung,

hạ của máy biến áp tự ngẫu

ti : Là thời gian trong ngày tính theo giê

C C

604 ,45

) 301 ,36 ( 26

110

131 2

2.3.a Tính toán dòng cưỡng bức.

Các khí cụ điện làm việc có 2 trạng thái cơ bản:

- Trạng thái làm việc bình thường Ibt: xác định dòng làm việc bình thường để chọncác khí cụ điện theo điều kiện kinh tế Ibt được xác định theo luồng công suất cực đạichảy qua thiết bị đó (Không có phần tử nào bị tách ra khỏi sơ đồ)

- Trạng thỏi làm việc cưỡng bức Icb được xỏc định để chọn cỏc thiết bị theo điềukiện ổn định nhiệt (phỏt núng) Icb được xỏc định khi 1 phần tử của nhà mỏy bị sự cố vàtỏch ra, gõy lờn trờn phần tử đang xột trạng thỏi làm việc nặng nề nhất.

248 , 159

3 2

max )

1 (





c

VHT bt

: -Trong điều kiện vận hành bỡnh thường: Smax

CC = 147,648(MVA) -Sự cố bộ mỏy phỏt - mỏy biến ỏp bờn trung: Sb

CC = 77,250 (MVA) -Sự cố biến ỏp liờn lạc:

Khi Smax

T : STN(max)

CC = 154,501 (MVA) Khi Smin

AT2

T3(2)

(7)

(5)(6)

Đ ờng dây đơn

(8)

Vậy I  

220.3

048,196

3

;

;

;max max (max) (min) )

TN CC

b CC CC cb

U

S S

S S

pt

COS U

P



3

40

3

) 9 (







C C

pt bt

60

3 2

) 3 (







T T

pt bt

40

3

)

4

T T

pt bt

Khi sự cố máy biến áp liên lạc tại thời điểm:

207,91

3

max

) 6 (





T

CT cb

U S

= 0,479 (kA)

Dòng làm việc cưỡng bức lớn nhất phía 110(kV) là I110

U

S

= 7,116 (kA)Dòng cưỡng bức xảy ra khi máy phát điện làm việc quá tải :

- Máy biến áp T1 được ghép bộ với máy phát điện F1 được chọn theo công suấtđịnh mức của máy phát điện.

SdmT  SdmF -

4

max

TD S

=129,412-4

561 , 37

=120,010 (MVA)

SdmF: Công suất định mức của máy phát điện

SdmT: Công suất định mức của máy máy biến áp được chọn

Máy biến áp T4 được ghép bộ với máy phát điện F4.

Tương tù nh trên ta chọn loại T Д ц 125.000 -121/10,5 có các thông số kỹ thuật nhsau:

Máy biến áp tự ngẫu:

Điều kiện chọn:SdmAT )

4 (

TD dmF

S

 = ( 129 , 412 9 , 39 ) 240 , 044

5 , 0

2.1.1.b Phân bố công suất cho các máy biến áp:

Máy phát điện ghép bộ F1; F4 phát với công suất định mức:

SdmF = 129,412(MVA)

Luồng công suất chảy qua mỗi máy biến áp T1 ; T4 là:

Ta tính luồng công suất chảy qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu.

Cuộn dây cao áp:

2

) ( ) ( )

C

TN

38,126 38,126 47,428 48,512 63,965 87,637 77,250 85,468 61,797 71,099 72,184 S

T

TN

23,710 23,710 14,408 14,408 23,710 23,710 33,031 23,710 23,710 14,408 14,408 S

2.1.2.b Kiểm tra quá tải khi sự cố của các máy biến áp.

1)Sự cố 1:Khi hỏng hóc xảy ra ở bộ bên trung áp tại thời điểm:

Smax

T = 186,047(MVA)Khi đó: SVHT = 138,474(MVA)

SC =136,047(MVA)

SuF = 19,518 (MVA)

26T1

F2

H T

S

C=136,047(MVA)

17,239120,022

93,024

93,024

110,263110,263

S

T max

=186,047(MVA)

Điều kiện kiểm tra:

350 (MVA) > 186,047 (MVA) thoả mãn điều kiện

-Phân bè qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu:

SCT = 1862,047 =93,024 (MVA)

SCH = SdmF -

4

561 , 37 2

518 , 19 412 , 129 4





= 8,620(MVA)

- Công suất của cuộn dây chung:

Sch = ( C ) 2 ( C C H) 2

C

T H

C C

U

U U P

P U

U U

100,504

S

C = 136,047(MVA)HT

Điều kiện kiểm tra:

Vậy thoả mãn điều kiện

Phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu

=129,412 - 19,518 -37,4561=100,504 (MVA)

 SCH <Stt = 125 (MVA)

SCC = SCH - SCT = 100,504- 66,452 = 34,052 (MVA) < SCđm = 250 (MVA)

Vậy không có cuộn dây nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải

Công suất thiếu về phía hệ thống

Sthiếu= SVHT + SC - SCC - Sbé = 138,474 + 136,047 - 34,052 - 120,022

=120,447(MVA)

Sthiếu = 120,447 (MVA) < Sdt = 200 (MVA) nên khi bị sự cố của máy biến áp tựngẫu thì hệ thống huy động đủ lượng công suất thiếu hụt

Nh vậy máy biến áp vừa chọn là phù hợp

2.2.b Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp.

-Tổn thất điện năng trong máy biến áp T1:

dmT

Sb

.T

Trong đó : T- thời gian làm việc của máy biến áp T= 8760 h

Sb- phụ tải của máy biến áp trong thời gian T

Máy biến áp T1 có các số liệu sau:

P0 =115 (kw) = 0, 115 (MW)

PN =380 (kw) = 0,380 (MW)

Sb = 120,022 (MVA)

Từ các số liệu đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T1:

).

( 347 , 4076 8760

125 022 , 120 38 , 0 115 , 0

4

dmT N T

125

022 , 120 4 , 0 1 , 0

.(

365

.[

1

2 2

0 )

3 2

H i

H N

T i

T N

C i

C N dmTN

AT

S T

T N

2

520

P P

P

T C N H

T N H

2

1

P P

P

H T N H C N T

C N

2

1

P P

P

H C N H T N T

C N

619 , 3988

Các khí cụ điện làm việc có 2 trạng thái cơ bản:

- Trạng thái làm việc bình thường Ibt: xác định dòng làm việc bình thường để chọncác khí cụ điện theo điều kiện kinh tế Ibt được xác định theo luồng công suất cực đạichảy qua thiết bị đó ( không có phần tử nào bị tách ra khỏi sơ đồ)

- Trạng thái làm việc cưỡng bức Icb: được xác định để chọn các thiết bị theo điều kiện

ổn định nhiệt Icb được xác định khi một phần tử của nhà máy bị sự cố và tách ra, gây lêntrên phần tử đang xét trạng thái làm việc nặng nề nhất

+ 0,26(14,408)2

+ 0,78(61,836)2

] + + 2[0,26(48,412)2+ 0,26(14,408)2 + 0,78(62,920)2] + + 2[0,26(63,965)2

+ 0,26(23,710)2

+ 0,78(87,675)2

] + + 2[0,26(87,637)2+ 0,26(23,710)2 + 0,78(111,347)2] + + 2[0,26(77,250)2+ 0,26(33,013)2 + 0,78(110,263)2] + + 2[0,26(85,468)2

+ 0,26(23,710)2

+ 0,78(109,187)2

] + + 2[0,26(61,797)2+ 0,26(23,710)2 + 0,78(85,507)2] + + 2[0,26(71,099)2+ 0,26(14,408)2 + 0,78(85,507)2] + + 2[0,26(72,184)2

+ 0,26(14,408)2

+ 0,78(86,592)2

]

PHÍA HỆ THỐNG: 220(kV)

Nhà mỏy nối với hệ thống bằng đường dõy kộp dài 120km

Cụng suất đưa về hệ thống cực đại : Smax

VHT = 159,248(MVA)Dũng điện làm việc bỡnh thường:

 

220 3 2

248 , 159

3

2

max 1





C

HT bt

-Cuộn dõy cao ỏp của mỏy biến ỏp liờn lạc:

Điều kiện vận hành bỡnh thường SmaxCC = 87,637 (MVA)

Sự cố bộ mỏy phỏt - MBA bờn trung S b CC = 17,239 (MVA)

Sự cố một mỏy biến ỏp liờn lạc : S TN CC = 34,052 (MVA)

HT

Đ ờng dây đơn

(10)

110kV

I  

220.3

637,87

3

;

;max max

b CC CC cb

U

S S S

pt

COS U

P



3

Đường dây đơn :40 MW

Dòng điện làm viêc bình thường:

I

86 , 0 220 3

40

3

) 9

C C

pt bt

60

3 2

) 4 (





T T

pt bt

Cos U

40

3

) 5 (





T T

pt bt

Cos U

P

Đường dây này không có dòng cưỡng bức

-Cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc:

Điều kiện vận hành bình thường: Sbt

Vậy I  

110.3

024,93

3

;

;max

b CT

bt CT cb

U

S S S

= 0,488 (kA)

-Cuộn cao áp của máy biến áp T4 (I( 7 )

cb )Dòng điện làm việc bình thường: I( 7 )

412 , 129

I ( 8 )

cb = 1,05 I( 8 )

bt = 1,05 7,116= 7,472 (kA)Vậy I10 , 5

cb = 7,472 (kA)

Chương 3: Tính toán ngắn mạch

A PHƯƠNG ÁN I:

34

Mục đích tính toán ngắt mạch để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện (máy cắt) vàcác phần tử có dòng điện chạy qua(cáp, dây dẫn) theo các điều kiện đảm bảo về ổn địnhđộng và ổn định nhiệt khi ngắt mạch.

Dòng điện ngắt mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng điện ngắnmạch 3 pha Để tính toán dòng ngắn mạch trong đồ án thiết kế này ta dùng phương phápgần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện

áp trung bình các cấp Ucb = Utb các cấp Công suất cơ bản

Scb = 100 (MVA)

3.1.a Chọn điểm ngắn mạch.

Chọn điểm ngắn mạch ở từng cấp điện áp sao cho dòng ngắn mạch tại đó là cực đạiứng với cấp đó Điểm mà tại đó có dòng ngắn mạch lớn nhất gọi là điểm ngắn mạch tínhtoán

- Phía điện áp cao 220kV:

Do ta chỉ chọn một loại máy cắt, dao cách ly cho cấp điện áp 220kV nên chỉ cần tínhdòng ngắn mạch tại N1 là dòng ngắn mạch có giá trị cực đại Nguồn cung cấp gồm tất cảmáy phát điện và hệ thống

- Phía trung áp 110kV:

H T

N

~

F3T3

Ta chỉ chọn một loại, máy cắt, dao cách ly cho cấp điện áp 110kV nên chỉ cần tínhdòng ngắn mạch tại N2 là dòng ngắn mạch có giá trị cực đại Nguồn cung cấp gồm tất cảmáy phát điện và hệ thống

- Phía điện áp máy phát 10,5kV:

Phía hạ máy biến áp liên lạc, điểm ngắn mạch tính toán là N'

3 có nguồn cung cấp làmáy phát F2

Đầu cực máy phát ta tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 có nguồn cung cấp gồm cácmáy phát điện và hệ thống trừ máy pháp F2

- Tự dùng: Điểm ngắn mạch tính toán N4 có nguồn cung cấp là hệ thống và tất cả cácmáy phát

3.2.a Lập sơ đồ thay thế:

Ta có sơ đồ thay thế nh sau:

Tính điện kháng cho các phần tử trong hệ đơn vị tương đối:

XHT =

3000

100 2

cb N

tb

S

S U

S S

1

.2

XT3 = XT4 =

125

100 100

5 , 10

S U

N H C N T C N

5 , 11

100

%



dmAT cb

C N S

S U

= 0,046

2

1 2

1

N H T N T C N

5 , 20

100

%



dmAT cb

H N S

S U

-Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản:

2 1 2

AT C

AT C AT

C

AT C

X X

X

X X X

X7 = (X2 // X3) = . 22 0,2292

3 2

3 2







X X X

X X

= 0,115

X8 = (X4 // X5) = . 24 0,2312

5 4

5 4







X X X

X X

Biến đổi tiếp:

X9 = (X7 // X8) = . 00,115,115.00,116,116

8 7

8 7

= 0,058

X10 = X6 + X9 = 0,023 + 0,058 = 0,081

Vậy ta có sơ đồ đơn giản nh sau:

Điện kháng tính toán dạng tương đối định mức nhánh hệ thống

X  1  0 , 083 6000100

cb

HT HT

Vậy giá trị dòng ngắn mạch nhánh hệ thống là:

083 , 0

1

3 )

( )

td HT

E t

X

081 , 0

10

X

N1

I 3 , 184 ( )

230 3

647 , 517 45 , 2

3 ).

0 ( )

NM

230 3

647 , 517 08 , 2

3 ).

1 , 0 ( )

1 , 0

230 3

647 , 517 98 , 1

3 ).

2 , 0 ( )

2 , 0

230 3

647 , 517 0 , 2

3 ).

( )

Từ đó ta có dòng ngắn mạch tổng hợp là:

I '' (0) '' (0) '' (0) 3,024 3,184 6,208( )

1 1

N N

I '' (0,1) '' (0) '' (0,1) 3,024 2,703 5,727( )

1 1

N N

N N

Tương tù nh điểm ngắn mạch N2 ta có sơ đồ thay thế nh sau:

* Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản

2

046 , 0 2

C AT

X X