Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi

Nhiãûm vuû thiãút kãú: Thiãt kãú pháön âiãûn trong nhaì maïy âiãûn kiãøu: NHIÃÛT ÂIÃÛN NGÆNG HÅI, Cäng suáút: 220 MW, gäöm coï: 4 täø maïy 55 MW.Viãûc choün säú læåüng vaì cäng suáút maïy phaït âiãûn cáön chuï yï caïc âiãøm sau âáy: Maïy phaït coï cäng suáút caìng låïn thç väún âáöu tæ caìng låïn, tiãu hao nhiãn liãûu âãø saín xuáút ra mäüt âån vë âiãûn nàng vaì chi phê váûn haình haìng nàm caìng nhoí. Nhæng vãö màût cung cáúp âiãûn thç âoìi hoíi cäng suáút cuía maïy phaït låïn nháút khäng hån dæû træî quay vãö cuía hãû thäúng Âãø thuáûn tiãûn trong viãûc xáy dæûng cuîng nhæ váûn haình vãö sau nãn choün maïy phaït cuìng loaûi. Choün âiãûn aïp âënh mæïc cuía maïy phaït låïn thç doìng âënh mæïc vaì doìng ngàõn maûch åí cáúp âiãûn aïp naìy seî nhoí vaì do âoï dãù daìng choün khê cuû âiãûn hån. Theo nhiãûm vuû thiãút kãú thç nhaì maïy ta cáön thiãút kãú laì nhaì maïy nhiãût âiãûn ngæng håi nãn choün maïy phaït laì kiãøu tua bin håi. Våïi cäng suáút cuía mäùi täø maïy âaî coï nãn ta choün chè viãûc choün maïy phaït coï cäng suáút tæång æïng vaì choün maïy phaït coï cäng suáút cuìng loaûi. Ta choün cáúp âiãûn aïp maïy phaït laì 10,5 kV vç cáúp âiãûn aïp naìy thäng duûng. Tra saïch “Thiãút kãú pháön âiãûn trong nhaì maïy âiãûn vaì traûm biãún aïp” cuía PGS Nguyãùn Hæîu Khaïi, ta choün âæåüc maïy phaït âiãûn theo baíng 1.1.

Trang 1

Ngày nay nước ta đang đẩy mạnh công nghiệp hóa - hiện đại hóa, hội nhập kinhtế quốc tế nhằm đưa đất nước phát triển, mục tiêu đến năm 2020 cơ bản trở thành mộtnước công nghiệp Bên cạnh việc phát triển các ngành kinh tế khác thì ngành côngnghiệp năng lượng của những năm gần đây cũng đạt được những thành tựu đáng kể,đáp ứng được nhu cầu của đất nước Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượngquốc, ở nước ta nhu cầu điện năng trong lĩnh vực công nghiệp, dịch vụ và sinh hoạttăng trưởng không ngừng Hiện nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ đờisống nhân dân được nâng cao, dẫn đến phụ tải điện ngày càng phát triển Do vậy việcxây dựng thêm các nhà máy điện là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu của phụ tải Việcquan tâm quyết định đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong việc thiết kế, xây dựngvà vận hành nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống kinh tế quốcdoanh Do đó việc tìm hiểu nắm vững công việc thiết kế nhà máy điện, để đảm bảođược độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện, an toàn và kinh tế là yêu cầu quangtrọng đối với người kỹ sư điện

Nhiệm vụ của đồ án thiết kế của em là “Thiết kế phần điện trong nhà máy điệnkiểu NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI” Với những kiến thức được học ở trường, được sựhướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và các thầy cô trong khoa đến nay em đãhoàn thành nhiệm vụ thiết kế

Vì thời gian và kiến thức có hạn, chắc hẳn đồ án không tránh khỏi những sai sótkính mong các thầy cô giáo góp ý, chỉ bảo để em hoàn thiện kiến thức của mình

Cuối cùng em xin chân thành cảm các thầy cô đã truyền thụ kiến thức cho em, để

em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế

Đà Nẵng, ngày tháng năm

Sinh viên

BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

TÍNH TOÁN1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN:

Nhiệm vụ thiết kế: Thiêt kế phần điện trong nhà máy điện kiểu: NHIỆT ĐIỆNNGƯNG HƠI, Công suất: 220 MW, gồm có: 4 tổ máy 55 MW.Việc chọn số lượng vàcông suất máy phát điện cần chú ý các điểm sau đây:

- Máy phát có công suất càng lớn thì vốn đầu tư càng lớn, tiêu hao nhiên liệu đểsản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hàng năm càng nhỏ Nhưng vềmặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không hơn dự trữ quayvề của hệ thống

- Để thuận tiện trong việc xây dựng cũng như vận hành về sau nên chọn máy phátcùng loại

- Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng định mức và dòng ngắn mạch

ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn khí cụ điện hơn

Theo nhiệm vụ thiết kế thì nhà máy ta cần thiết kế là nhà máy nhiệt điện ngưng hơinên chọn máy phát là kiểu tua bin hơi

Với công suất của mỗi tổ máy đã có nên ta chọn chỉ việc chọn máy phát có côngsuất tương ứng và chọn máy phát có công suất cùng loại

Trang 2

Ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5 kV vì cấp điện áp này thông dụng.

Tra sách “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGSNguyễn Hữu Khái, ta chọn được máy phát điện theo bảng 1.1

Bảng 1.1Loại MF n Thông số định mức Điện Kháng tương đối

v/p MVASđm MW cosPđm ϕ UkVđm kAIđm X"d X'd XdTBФ-60-2T 3000 68,75 55 0,8 10,5 3,78 0.136 0.202 1.513 Như vậy công suất đặt toàn nhà máy là:

SNM = 4 68,75 = 275 MVA1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Việc tính toán cân bằng công suất trong nhà máy điện giúp ta xây dựng được đồ thịphụ tải tổng cho nhà máy

Từ đồ thị phụ tải tổng của nhà máy điện, ta có thể định lượng công suất cần tải chocác phụ tải ở các cấp điện áp tại các thời điểm và đề xuất các phương án nối dây hợplý cho nhà máy

Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải sau:

1.2.1.Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 kV):

Công suất cực đại PUFmax= 64 MW

Hệ số cosϕUF = 0,8

Đồ thị phụ tải hình H:1.1:

Công suất phụ tải cấp điện áp máy

phát được tính theo công thức sau:

UF

max UF

SUF(t) là công suất phụ tải cấp điện áp

máy phát tại thời điểm t

P% là phần trăm công suất phụ tải

cấp điện áp máy phát theo thời gian

PUFmax, cosϕUF là công suất cực đại và

hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy

phát

Áp dụng công thức (1.1) kết hợp với

(H:1.1), ta có bảng phân bố công suất

phụ tải cấp điện áp máy phát như bảng

Công suất phụ tải cấp điện áp trung

được tính theo công thức sau:

UT

max UT UT

cos

P

%

P)

80 60 40 20

H:1.1(1.1)

(1.2)

100 P%

80 60 40 20

H:1.2

Trang 3

SUT(t) là công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t.

P% là phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp trung theo thời gian

PUTmax, cosϕUT là công suất cực đại và hệ số công suất phụ tải cấp điện áp trung

Áp dụng công thức (1.2) kết hợp với (H:1.2), ta có bảng phân bố công suất phụ tảicấp điện áp trung như bảng 1.3:

Bảng 1.3

SUT (t), MVA 75,294 94,118 84,706 75,294 65,882

1.2.3.Phụ tải cấp điện áp cao (220 kV):

Công suất cực đại PUCmax= 60 MW

Hệ số cosϕUC = 0,85

Công suất phụ tải cấp điện áp cao

được tính theo công thức sau:

UC

max UC UC

cos

P

%

P)

SUC(t) là công suất phụ tải cấp điện

áp cao tại thời điểm t

P% là phần trăm công suất phụ tải

cấp điện áp cao theo thời gian

PUCmax, cosϕUC là công suất cực đại và

hệ số công suất phụ tải cấp điện áp cao

Áp dụng công thức (1.3) kết hợp với

(H:1.3), ta có bảng phân bố công suất

phụ tải cấp điện áp cao như bảng 1.4:

Bảng 1.4

SUC (t), MVA 63,529 70,588 56,471 49,412

1.2.4.Công suất tự dùng trong nhà máy:

Phụ tải tự dùng của nhà máy được xác định theo công thức sau:

td

S

)t(S.6,04,0.S.)t(STrong đó:

Std(t) là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t

α là hệ số tự dùng cho nhà máy, α = 7%

SF(t) là công suất phát của nhà máy tại thời điểm t

SNM là công suất đặt toàn nhà máy, SNM= 275 MVA

Vì nhà máy phát luôn hết công suất nên công suất phát của nhà tại mọi thời điểm tlà: SF (t) = SNM = 275 MVA

Aïp dụng công thức (1.4) ta có công suât tự dùng của nhà máy tại mọi thời điểm tđều cực đại:

MVA25,19275

275.6,04,0.275

%

7S

)t(

1.2.5.Công suất dự trữ quay của hệ thống nối với phía cao áp:

Công suất dự trữ quay của hệ thống được xác định theo công thức sau:

H:1.3

(1.4)

Trang 4

1.2.6.Bảng tổng hợp phân bố công suất trong toàn nhà máy:

Nhà máy ta liên hệ với hệ thống và luôn phát hết công suất Với phụ tải luôn Tiếnđộng theo thời gian vì vậy giữa nhà máy và hệ thống có liên hệ với nhau 1 lượng côngsuất và được xác định như sau:

Sth = SNM - [SUF (t)+ SUT (t) + SUC (t) + Std (t) ] = SNM - S∑ (t)Qua tính toán ở trên, ta lập được bảng số liệu cân bằng công suất của toàn nhà máytheo thời gian trong một ngày như bảng 1.5

Đồ thị phụ tải tổng của nhà máy như hình H:1.4 sau:

Trang 5

1.3. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN.

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trìnhtính toán thiết kế nhà máy điện Vì vậy cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vữngcác số liệu ban đầu Dựa vào bảng 1.5 và các nhận xét tổng quát, ta tiến hành đề xuấtcác pương án nối dây có thể Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp điện liêntục cho các phụ tải, phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điệnáp, về số lượng và dung lượng của máy biến áp, về số lượng máy phát điện, Sơ đồnối điện giữa các cấp điện áp phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Số máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát phải thỏa mãn điều kiệnkhi ngừng một máy phát lớn nhất thì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủcho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải cấp điện áp trung

- Công suất bộ máy phát máy - biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệthống SdtHT = 8% 2000= 160 MVA

- Chỉ nối bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp nào màphụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này; có như vậy mới tránh được trườnghợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suất phải chuyểnqua hai lần biến áp làm tăng tổn thất và gây quá tải cho máy biến áp ba cuộn dây Đốivới máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này

- Khi phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ có thể lấy rẽ nhánh từ bộ máy phát máybiến áp nhưng công suất lấy rẽ nhánh không được vược quá 15% của bộ

- Máy biến áp ba cuộn dây chỉ sử dụng khi công suất truyền tải qua cuộn dây nàykhông nhỏ hơn 15% công suất truyền tải qua cuộn dây kia Đay không phải là điều quiđịnh mà chỉ là điều cần chú ý khi ứng dụng máy biến áp ba cuộn dây Như ta đã biết,tỷ số công suất các cuộn dây của máy biến áp này là 100/100/100; 100/66,7/66,7 hay100/100/66,7, nghĩa là cuộn dây có công suất thấp nhất cũng bằng 66,7% công suấtđịnh mức Do đó nếu công suất truyền tải qua một cuộn dây nào đó quá nhỏ sẽ khôngtận dụng được khả năng tải của nó

- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạc haytải điện giữa các cấp điện áp

- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp cao và trung áp cótrung tính trực tiếp nối đất (U ≥ 110 kV)

- Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hợn dự trữ quay của hệ thống thì phải đặt ítnhất hai máy biến áp

- Không nên nối song song hai máy biến áp hai cuộn dây với máy biến áp bacuộn dây vì thường không chọn được hai máy biến áp có tham số phù hợp với điềukiện để vận hành song song

Thành phần phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát so với công suất củatoàn nhà máy:

%1,29100275

80100.S

S

%S

NM

max UF

Trang 6

Ta nhận thấy rằng, phụ tải cấp điện áp máy phát lớn hơn 15% tổng công suất củatoàn nhà máy nên để cung cấp cho nó ta phải xây dựng thanh góp cấp điện áp máyphát.

Từ yêu cầu kỹ thuật trên, ta đề xuất ra một số phương án nối điện chính cho nhàmáy như sau:

1.3.1.Phương án I:

- Sơ đồ gồm 4 máy phát F1, F2, F3, F4 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữanhà máy với hệ thống

- Sơ đồ gồm 3 máy phát F1, F2, F3 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Một bộ máy phát F4 - máy biến áp hai cuộn dây B3 nối và thanh góp cấp điện áptrung

H:1.6

B3

Trang 7

1.3.2.2 Ưu điểm:

- Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

- Máy biến áp nối vào thanh góp cấp điện áp trung nên giá thành máy biến áp vàcác thiết bị ít tốn kém hơn so với bên cao áp

- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát ít nên thanh gópđơn giản

- Sơ đồ gồm 2 máy phát F1, F2 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Hai bộ máy phát F3 - B3 , F4 - B4 tương ứng nối và thanh góp cấp điện áp trungvà cấp điện áp cao

Trang 8

- Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữanhà máy với hệ thống.

- Hai bộ máy phát F4 - B3 nối và thanh góp cấp điện áp cao

- Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát ít nên thanh gópđơn giản

ĐIỆN NĂNG, CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN2.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị chính trong nhà máy điện, vốn đầu tư của nó chiếmmột phần rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tư của nhà máy Vì vậy việc chọn sốlượng và công suất định mức của chúng là rất quan trọng Công suất của máy biến ápđược chọn phải bảo đảm đủ cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải không những trongđiều kiện làm việc bình thường mà ngay cả lúc sự cố Chế độ định mức của máy biếnáp phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường nhưng do đặt hàng theo điều kiện khí hậu tại nơilắp đặt nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ

2.1.1.Chọn máy biến áp cho phương án I:

H:2.1

Trang 9

2.1.1.1. Chọn máy biến áp liên lạc B1, B2.

Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu, công suất được chọn theo điều kiệntải hết công suất thừa từ thanh góp cấp điện áp máy phát:

SHđmB1 = SHđmB2 = Smẫu = Kcl SđmB1 ≥

StdFimax là công suất tự dùng lớn nhất của máy phát F1, F2, F3, F4

SUFmin là công suất cực tiểu của phụ tải cấp điện áp máy phát

Kcl : Là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

5,0220

110220U

UUK

C

T C

Như vậy, công suất của máy biến áp lên lạc B1 và B2 là

SđmB1 = SđmB2 199,75

5,0

75,199.2

MBA MVASđm

Điện áp cuộndây, Kv Po

a Kiểm tra quá tải bình thường:

Vì công suất định mức của máy biến áp B1, B2 được chọn lớn hơn công suất tínhtoán nên không cần kiểm tra quá tải bình thường

b Kiểm tra quá tải sự cố:

Giả sử sự cố máy biến áp B1 thì máy biến áp B2 còn lại với khả năng quá tải sự cốcho phép phải cung cấp đủ công suất phụ tải cấp điện áp trung, cao lúc cực đại Nghĩalà:

sc qt

K Kcl SđmB2 ≥ [SUTmax + (SUCmax - SdtHT)]

Vì: SUCmax - SdtHT = 70,588 - 160 = -89,412 < 0 tức là hệ thống đủ cung cấp chophụ tải cấp điện áp cao Do đó điều kiện (2.2) trở thành:

(2.1)

(2.2)(2.3)

Trang 10

sc qt

K Kcl SđmB2 ≥ SUTmaxVế trái: sc

qt

K Kcl SđmB2 = 1,2.0,5.200 = 120 MVAVế phải: SUTmax = 94,118 MVA

Vậy (2.3) đã thỏa mãn

Các máy biến áp đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc bình thường và sự cố

2.2 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

Tổn thất điện năng trong máy biến áp gốm 2 phần:

- Tổn thất không tải không phụ thuộc vào đồ thị phụ tải

- Tổn thất tải phụ thuộc vào đồ thị phụ tải

2.2.1.Phương án I:

Vì hai máy biến áp B1, B2 là hai máy biến áp tự ngẫu giống nhau vận hành song song và đồ thị phụ tải của ta là đồ thị bậc thang nên ta sử dụng công thức (2.9) sau:

Trong đó:

n là số máy biến áp làm việc song song

SCi, STi, SHi là công suất qua cuộn cao, cuộn trung, cuộn hạ áp của n máy biến ápbiến áp tự ngẫu

∆PNC, ∆PNT, ∆PNH là tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung, hạcủa máy biến áp tự ngẫu

∆Po là tổn thất không tải của máy biến áp

Chỉ có ∆PNC-T = 430 kW, do đó có thể xem:

Hi i

NT 2

1 đmB

Ti i

NC 2

1 đmB

Ci o

P.S

St

P.S

Sn

1t

P

n

A

kWkW

645430

)5,0(

215)

5,0(

215.5,0P

215)

5,0(

215)

5,0(

215430

.5,0P

215)

5,0(

215)

5,0(

215430

.5,0P

2 2

NH

2 2

NT

2 2

∆+

NT H

NC NH

H NC H

NT T

NC NT

H NT H

NC T

NC NC

PP

2 2

.5,0

(2.10)(2.9)

Trang 11

1 (215.262,760 + 215.211,292 + 645.829,898).103Tổn thất điện năng của máy biến áp B1, B2 trong một năm:

ΔAB1,B2 = ΔAng 365 = 13005.365 = 4746,825.103 kWh = 4746,625 MWh

Tổn thất điện năng hàng năm:

ΔA = ΔAB1,B2 = 4746,625 MWh

2.3 TÍNH CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN

Kháng điện là một cuộn dây không có lõi thép, điện kháng Xk lớn hơn điện trở rkrất nhiều Kháng điện phân đoạn nhằm mục đích hạn chế dòng ngắn mạch khi ngắnmạch trên các phân đoạn và tạo điện áp dư trên phân đoạn kề khi ngắn mạch trên phânđoạn đó Tuy nhiên kháng điện vẫn có nhược điểm là gây ra tổn thất điện áp khi làmviệc bình thường và cưỡng bức

Khi phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát ta cần phân bố phụ tải vào phân đoạnkhông nối trực tiếp với máy biến áp nhiều hơn phân đoạn có nối trực tiếp với máy biếnáp Mục đích để khi làm việc dòng qua kháng và độ lệch pha giữa các phân đoạn lànhỏ nhất Tuy nhiên phân đoạn có nhiều phụ tải nối vào bị sự cố thì số lượng tải bị mấtđiện sẽ lớn

2.3.1.Chọn kháng điện phân đoạn cho phương án I:

2 2

10.292,211

2.)882,165(4.)706,84(8.)118,94(10.)294,75(

=

++

+

=

(MVA)2.h

3 2

2

2 2

2

10.760,2622.)868,117(2.)456,124(

2.)044,115(2.)044,107(8.)632,81(4.)456,116(4.)456,108(

=+

+

++

2 2

10.898,829

4.)75,199(8.)75,175(6.)75,191(6.)75,183(

=

++

+

=

Trang 12

Theo hình H:2.3, ta có

SPĐ1max = SPĐ3max = 12,5

8,0

10Cos

PPĐ1max = =

SPĐ2max = SPĐ4max = 27,5

8,0

22Cos

PPĐ2max = =

SPĐ1min = SPĐ3min = 70%.SPĐ1max = 8,75 MVA

SPĐ2min = SPĐ4min = 70%.SPĐ2max = 19,25 MVA

SK1 = SK4 =

2

1 (SBA + SPĐ1)

-Khi phụ tải cấp điện áp máy phát cực đại:

-Khi phụ tải cấp điện áp máy phát cực tiểu:

125197568212

1

2 2

2

,,

.,

,

SS

bt 3 K

bt 2 K

bt 3 K

bt 2 K

344223

,

,U

SF

bt

MVA906

,6725,19.4

35675,68.321

SS

S.2

1 tdmaxmin

UF 3

,5525,19.4

38075,68.321

SS

S.2

1 max td max

UF 3

1 đmFi

S.2

1

max 1 PĐ ) 1 (

=

) 1 ( 4 K )

S.2

1

min 1 PĐ ) 2 (

=

) 2 ( 4 K )

1 S

S 2

1

max 2 tdF max 2

=

2 K 1

Trang 13

c Khi ngừng làm việc một máy biến áp tự ngẫu B1 (hoặc B2):

( BA PĐ 3 max tdF 3 max đmF 3)4

K 3

2

1S

SK3 =SđmF2 - StdF2max - SPĐ2min = 68,75 -

4

1.19,25 -19,25 = 44,688 MVA

Tra sách “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGSNguyễn Hữu Khái, ta có thông số kháng điện K1, K2 , K3, K4 như bảng 2.6

Bảng 2.6Loại kháng điện Uđm

kA kAIđm XΩK pha, kW∆Pđm 1 IkAođđ IkAonh

Chọn XK%=12%:

%2

%95,26,0.3

229,1

%

12sin

bt K K

bt

IX

Chọn XK%=10%:

%2

%458,26,0.3

229,1

%

10sin

bt K K

bt

IX

Chọn XK%=8%:

%2

%966,16,0.3

229,1

%

8sin

=

∆

mK đ

bt K K

bt

IX

%5

%931,36,0.3

457,2

%

8sin

=

∆

mK đ

cb K K

cb

IX

Sthmax

75,19925,195675,68.4

SS

1 tdFimin

UF đmFi 4

K

cb K

cb

5 , 10 3

688 , 44 3

MVA688

,44

Scb max =

⇒

Trang 14

Chương 3: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH3.1 MỞ ĐẦU.

Ngắn mạch là một loại sự cố xảy ra trong hệ thống điện do hiện tượng chạm chậpgiữa các pha, không thuộc chế độ làm việc bình thường Chúng ta cần phải dự báo cáctình trạng ngắn mạch co thể xảy ra và xác định dòng điện ngắn mạch tính toán tươngứng

Mục đích tính dòng ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện, các thành phần có dòngđiện chạy qua và kiểm tra các phần tử đó đảm bảo ổn định động và ổn định nhiệt.Ngoài ra, các số liệu về dòng điện ngắn mạch là căn cứ qua trọng để thiết kế hệ thốngbảo vệ rơle và ổn định phương thức vận hành hệ thống

Phương pháp tính toán ngắn mạch ở đây, ta chọn phương pháp đường cong tínhtoán Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra ngắn mạch tại đó thì dòng ngắnmạch đi qua khí cụ điện là lớn nhất Vì vậy việc lập sơ đồ tính toán dòng điện ngắnmạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn một chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phảiphù hợp với điều kiện thực tế

3.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN I

3.2.1.Sơ đồ thay thế nhà máy điện và các điểm ngắn mạch tính toán:

- Mục đích: Để chọn và kiểm tra khí cụ điện các mạch phía cao áp

- Trạng thái sơ đồ: Tất cả các máy phát, máy biến áp và hệ thống đang vận hànhbình thường

Trang 15

- Trạng thái sơ đồ: Tất cả các máy phát, máy biến áp và hệ thống đang vận hànhbình thường.

- Mục đích: Để chọn và kiểm tra khí cụ điện mạch hạ áp máy biến áp

- Trạng thái sơ đồ: Tất cả các máy phát và hệ thống đang vận hành bình thườngchỉ có máy biến áp B1 nghỉ

- Mục đích: Để chọn và kiểm tra khí cụ điện cho mạch phân đoạn

- Trạng thái sơ đồ:

+ Điểm N4: Tất cả các máy phát và hệ thống đang vận hành bình thường,máy phát F1 và máybiến áp B1 nghỉ

+ Điểm N4’: Tất cả các máy phát và hệ thống đang vận hành bình thường,ïmáy phát F2 và K2 (hoặc K3) nghỉ

- Mục đích: Để chọn và kiểm tra khí cụ điện cho mạch máy phát

- Trạng thái sơ đồ:

+ Điểm N5: Chỉ cóï máy phát F1 làm việc

+ Điểm N5’: Tất cả đều làm việc bình thường, trừ máy phát F1 nghỉ

+ Điểm N6: Chỉ cóï máy phát F2 làm việc

+ Điểm N6’: Tất cả đều làm việc bình thường, trừ máy phát F2 nghỉ

6 6 8

5 5 7

5 4 3

N N N

III

nhau)

3.2.2 Tính toán các thông số của sơ đồ thay thế:

Chọn các đại lượng cơ bản:

Scb = 100 MVA

Ucb = Utb ở các cấp điện áp

HT

E

H:3.2

002 , 0

16

X

0567 , 0

15

X

0575 , 0

14

X 0575

, 0

9

X

1025 , 0

10

X 1466

, 0

5

X

1466 , 0

8

X

1466 , 0

6

X

1466 , 0

7

X 1978

, 0

1

X

1978 , 0

2

X

1978 , 0

3

X

1978 , 0

4

X(Theo Nguyên lý xếp chồng)

Trang 16

5 , 10 cb

, cb

cb ,

5103

100

3 110

220 cb

100

3 220

cb

F*

X =X1 = X2 = X3 = X4 = 0,1978

75,68

100.136,0

8

100

đmK

cb K

I

IX

- Điện kháng của cuộn hạ:

- Điện kháng của cuộn trungû:

- Điện kháng của cuộn cao:

150.4,0U

S.2

l

X

2 2

220 cb

S

*XX

S

*S

cb

N

04025

1

*S

*I

*U

*

X

N HT

HT đm

HT = = = = (Vì IHT*=SN*)

00202000

100040

S

*XX

*

X

HT

cb đm HT cb

16

10 9 cb

%

2001

=

−+

=

−+

đmB

cb T

NC H

NT H

SU

UU

12 11 cb

=

−+

=

−+

S

%U

đmB

cb H

NC H

NT T

%

2001

=

−+

=

−+

đmB

cb H

NT H

NC T

SU

UU

14 13 cb

Trang 17

3.2.3.Tính toán dòng ngắn mạch:

Từ sơ đồ (H:3.3a), ta có:

18 25

XX

X.X

+ =0,271 0,0989

0989,0.271,0

Từ sơ đồ (H:3.3e), ta có:

X27 = X23 +

26 24

XX

X.X

+ =0,08 +0,271 0,0725

0725,0.271,0

H:3.3a

EHT

N1

0587 , 0

17

X

0575 , 0

14

X 0575

7

X 1978

4

X

1025 , 0

22

X

0513 , 0

21

X

0733 , 0

20

X

0733 , 0

19

X 0989 , 0

18

X

1978 , 0

2

X

1978 , 0

17

X

08 , 0

23

X

271 , 0

24

X

0725 , 0

26

X

EHT

H:3.3e

N1

0587 , 0

17

X

137 , 0

27

X

Trang 18

Để sử dụng đường cong tính toán, ta qui đổi điện kháng tính toán về hệ đơn vịtương đối định mức (Xtt*đm)

"

K0=2,7 ; K"∞=2,07Dòng siêu quá độ ban đầu do các máy phát điện cung cấp:

2303

275 =1,864 kADòng ngắn mạch duy trì các do máy phát điện cung cấp:

S

2303

275 =1,429 kADòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp:

2510,

, =4,276 kATrị số dòng ngắn mạch tại điểm N1:

Giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích tại N1:

kAK

17

X

0575 , 0

14

X 0575

7

X 1978

17

X

0288 , 0

22

X

0513 , 0

21

X

0733 , 0

20

X

0733 , 0

19

X 0989 , 0

18

X

1978 , 0

2

X

1978 , 0

4

X

EE

H:3.4d

N2

0875 , 0

28

X

0513 , 0

21

X

271 , 0

24

X

0725 , 0

26

X

EHT

H:3.4e

N2

0875 , 0

28

X

1085 , 0

29

X

Trang 19

Tương tự như ngắn mạch tại N1,sơ đồ (H:3.4a) đối xứng nhau qua điểm ngắn mạch

N2 nên ta có sơ đồ (H:3.4b) và giá trị điện kháng như sau:

26 24

XX

X.X

+ =0,0513 +0,271 0,0725

0725,0.271,0

"

S

1153

S

1153

5020,

, =5,737 kATrị số dòng ngắn mạch tại điểm N2:

I

IxkN "N 1 2.( xk 1)2 10,431 1 2.(1,8 1)2 15,75

0 2

Trang 20

3.2.3.3. Điểm ngắn mạch N4:

X17 = 0,0587 (đã tính trên)

Từ sơ đồ (H:3.5b), ta có:

X30 = X10 + X14 + X17 =0,1025 + 0,0575 + 0,0587 = 0,2187

0535,01466,01978,01978,0

1466,0.1978,0

7 3 2

7 2

++

=++

=

XXX

0722,01466,01978,01978,0

1978,0.1978,0

7 3 2

3 2

++

=++

=

XXX

05350146601978019780

1466019780

7 3 2

7 3

,,

,

,X

XX

X.X

++

=++

=

Từ sơ đồ (H:3.5c), ta có:

542201466

0

14660197801466019780

8

5 4 5 4

,

,.,,

,X

X.XXX

542201466

0

14660197801466019780

5

8 4 8 4

,

,.,,

,X

X.XXX

40201978

0

14660146601466014660

4

8 5 8 5

,

,.,,

,X

X.XXX

0535,0.0535,01466,00535,00535,01466,0

32

33 31 6 33 31 6

=

++

=

++++

=

X

XXXX

XX

14

X

0587 , 0

17

X

1025 , 0

10

X 1978

, 0

4

X

1978 , 0

2

X

1978 , 0

3

X 1466

, 0

7

X

1466 , 0

8

X 1466

E

N4

1466 , 0

6

X

1466 , 0

5

X 1978 , 0

4

X

1466 , 0

8

X

2187 , 0

30

X

0535 , 0

31

X

0722 , 0

32

X

0535 , 0

33

X

H:3.5c

HTE

E

N4

E

2187 , 0

38

X

5422 , 0

37

X 5422

30

X

201 , 0

39

X

271 , 0

40

X

5422 , 0

42

X

271 , 0

40

X

EHT

H:3.5f

N4

5 , 0

41

X

222 , 0

0535,0.0535,01466,00722,00535,01466,0

33

32 31 6 32 31 6

=

++

=

++++

=

X

XXXX

XX

Trang 21

Từ sơ đồ (H:3.5d), ta có:

201,0402,0402,0

402,0.402,0

38 35

+

=+

=

XX

XXX

271,0542,05422,0

542,0.5422,0

34 36

+

=+

=

XX

XXX

5,05422

,0

201,0.2187,0201,02187,0

37

39 30 39 30

X

XXXXX

242,12187

,0

201,0.5422,0201,05422,0

30

39 37 39 37

X

XXXXX

222,0242,1271,0

242,1.271,0

42 40

+

=+

=

XX

XXX

206 =0,458

Tra đường cong tính toán (hình 3.5 trang 46 sách “Thiết kế phần điện trong nhàmáy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái), ta được bội số của thành phầnkhông chu kỳ dòng điện ngắn mạch:

"

I0=K"0.I =đmF K"0

5 10

3 cb ,

đmFi

U

S

5,10.3

25,

cp

σ =K"∞.IđmF=K"∞

5 10

3 cb ,

đmFi

U

S

5,10.3

25,

H

I =

H

, cb

X

I 105 =

41

5 10

X

Icb , =

5,0

499,

0575 , 0 14 X 0575

1466 , 0 7 X 1978

1978 , 0 4 X

9

X

0535 , 0

46

X

1466 , 0

8

X

1466 , 0

7

X 0722

, 0

47

X

1978 , 0

3

X

0535 , 0

45

E

0875 , 0

44

X

Trang 22

0 = 0,0875

0535,01466,01978,01978,0

1466,0.1978,0

5 4 1

5 4

++

=++

=

XXX

0535,01466,01978,01978,0

1466,0.1978,0

5 4 1

5 1

++

=++

=

XXX

0722,01466,01978,01978,0

1978,0.1978,0

5 4 1

4 1

++

=++

=

XXX

59

X

329 , 0

3

X

2 , 0

1388 , 0

57

X

0716 , 0

58

X

1697 , 0

, 0

50

X

cpσ

E

0842 , 0

52

X

0307 , 0

51

X

0875 , 0

44

X

156 , 0

48

X

N4’

1466 , 0

7

X

E

0513 , 0

53

X

0412 , 0

54

X

0231 , 0

44

X

0304 , 0

50

X

Trang 23

0722,0.1978,0

49 47 3

47 3

++

=++

=

XXX

0307,02,00722,01978,0

2,0.0722,0

49 47 3

49 47

++

=++

=

XXX

0842,02,00722,01978,0

2,0.1978,0

49 47 3

49 3

++

=++

=

XXX

( ) ( ) 0,0513

0842,00307,0156,01025,0

1025,0.0307,0156,0

52 51 48 10

10 51 48

++

+

=+++

+

=

XXXX

( ) ( ) 0,0421

0842,00307,0156,01025,0

0842,0.0307,0156,0

52 51 48 10

52 51 48

++

+

=+

++

+

=

XXXX

0231,00842,00307,0156,01025,0

0842,0.1025,0

52 51 48 10

52 10

++

+

=+++

=

XXXX

XXX

,0

1388,0.1697,01388,01697,0

58

57 56 57 56

X

XXXXX

329,01388

,0

0716,0.1697,00716,01697,0

57

58 56 58 56

X

XXXXX

Để sử dụng đường cong tính toán, ta qui đổi điện kháng tính toán về hệ đơn vịtương đối định mức (X * )tt đm

đm tt

206 =0,679Tra đường cong tính toán (hình 3.5 trang 46 sách “Thiết kế phần điện trong nhàmáy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái), ta được bội số của thành phầnkhông chu kỳ dòng điện ngắn mạch:

"

I0=K"0.I =đmF K"0

5 10

3 cb ,

đmFi

U

S

5,10.3

25,

cp

5 10

3 cb ,

đmFi

U

S

5,10.3

25,

H

I =

H

, cb

X

Icb

=638,0

499,

5 =8,619 kATrị số dòng ngắn mạch tại điểm N4:

"

'

0 N 4

I =I"0+ IH=16,671 + 8,619 = 25,29 kA

Trang 24

ixkN 2 xk."N 2.1,8.25,29 64,378

' 0

Giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích tại N4’:

kAK

I

IxkN "N 1 2.( xk 1)2 25,29 1 2.(1,8 1)2 38,187

' 0

đm tt

"

K0=7,5 ; K"∞=2,7Trị số dòng ngắn mạch tại điểm N5, N6:

3 cb ,

đmFi

U

S

5,10.3

75,

3 cb ,

đmFi

U

S

5,10.3

75,

68 =10,206 kADòng ngắn mạch xung kích tại N5, N6:

kAI

Ki

ixkN xkN 2 xk "N 2.1,91.28,352 76,583

0 5 6

Giá trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích tại N5, N6:

kAK

II

IxkN xkN "N 1 2.( xk 1)2 28,352 1 2.(1,91 1)2 46,208

0 5 6

1

X

H:3.8a

EHT

N5’

0587 , 0

17

X

0575 , 0

14

X 0575

7

X

1978 , 0

4

X

1025 , 0

10

X

E

0875 , 0

44

X

5422 , 0

36

X

5422 , 0

37

X

5422 , 0

63

X 5422

, 0

61

X 0X,40262

402 , 0

38

X

1025 , 0

9

X

1025 , 0

10

X

1978 , 0

N5’

Trang 25

,0

1466,0.1978,01466,01978,0

7

6 2 6 2

X

XXXXX

402,01978

,0

1466,0.1466,01466,01466,0

2

7 6 7 6

X

XXXXX

5422,01466

,0

1466,0.1978,01466,01978,0

6

7 2 7 2

X

XXXXX

Từ sơ đồ (H:3.8c), ta có:

271,02

5422,02

36

X

201,02

402,02

38

X

114,01978,02

5422,0

1978,0.2

5422,0

2

.2

3 37

+

=+

=

XX

X

XX

Từ sơ đồ (H:3.8d), ta có:

0259,0201,01025,01025,0

1025,0.1025,0

65 10 9

10 9

++

=++

=

XXX

0507,0201,01025,01025,0

201,0.1025,0

65 10 9

65 10

++

=++

=

XXX

71

X

14 , 0

72

X

H:3.8e

199 , 0

289 , 0

69

X

0259 , 0

67

X

114 , 0

66

X

271 , 0

64

X

0875 , 0

44

X

E

0875 , 0

Trang 26

201,0.1025,0

65 10 9

65 9

++

=++

=

XXX

Từ sơ đồ (H:3.8f), ta có:

14,0289,0271,0

289,0.271,0

70 64

+

=+

=

XX

XXX

đm tt

"

I0=K"0.I =đmF K"0

5 10

3 cb ,

đmFi

U

S

5,10.3

25,

cp

5 10

3 cb ,

đmFi

U

S

5,10.3

25,

H

I =

H

, cb

X

I 105 =

71

5 , 10

X

Icb

=199,0

499,

5 =27,633 kATrị số dòng ngắn mạch tại điểm N5’:

K

ixkN 2 xk "N 2.1,8.66,192 168,497

' 0

kAK

I

IxkN "N 1 2.( xk 1)2 66,192 1 2.(1,8 1)2 99,948

' 0

67 44

69 68 66 69

68 66

=+

++

=

+

++

=

XX

XXXX

XX

( ) ( )

(0,114 0,0507) 0,199

0507,0.0259,00875,00507,00259,00875,0

68 66

69 67 44 69

67 44

=+

++

=

+

++

=

XX

XXXX

XX

71

X

Trang 27

3.2.3.7. Điểm ngắn mạch N6’:

Tương tự như ngắn mạch tại N1,sơ đồ (H:3.9a) đối xứng nhau qua điểm ngắn mạch

N6’ nên ta có sơ đồ (H:3.4b) và giá trị điện kháng như sau:

18

24.XX

X

+ =0,271 0,0989

0989,0.271,0

352,00725

,0

1388,0.0733,01388,00733,0

74

73 19 73 19

X

XXXXX

184,01388

,0

0725,0.0733,00725,00733,0

73

74 19 74 19

X

XXXXX

đm tt

17

X

0575 , 0

14

X 0575

7

X 1978

3

X

1978 , 0

4

X

1025 , 0

17

X

0288 , 0

22

X

0513 , 0

21

X

0733 , 0

20

X

0733 , 0

19

X 0989 , 0

18

X

1978 , 0

4

X

N6’

N6’E

75

X

0725 , 0

76

X

E

HT

H:3.9d

1388 , 0

73

X

0725 , 0

74

X 0,0733 N6’

19

X

Trang 28

Tra đường cong tính toán (hình 3.5 trang 46 sách “Thiết kế phần điện trong nhàmáy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái), ta được bội số của thành phầnkhông chu kỳ dòng điện ngắn mạch:

"

I0=K"0.I =đmF K"0

5 10

3 cb ,

đmFi

U

S

5,10.3

25,

cp

5 , 10

25,

H

I =

H

, cb

X

Icb

=352,0

499,

5 =15,622 kATrị số dòng ngắn mạch tại điểm N6’:

K

ixkN 2 xk."N 2.1,8.45,108 114,826

' 0

kAK

I

IxkN "N 1 2.( xk 1)2 45,108 1 2.(1,8 1)2 68,112

' 0

Theo nguyên tắc xếp chồng ta có: IN3 =IN4 +IN5

Vậy, trị số dòng ngắn mạch tại điểm N3:

kAi

i

ixkN3 = xkN4 + xkN5 =92,092+76,583=168,675

kAI

I

IxkN3 = xkN4 + xkN5 =54,626+46,208=100,834

Theo nguyên tắc xếp chồng ta có: IN 7 =IN 5 +IN 5 '

kAi

i

ixkN7 = xkN5 + xkN5' =76,583+168,497=245,08

kAI

I

IxkN7 = xkN5 + xkN5' =46,208+99,948=146,156

Theo nguyên tắc xếp chồng ta có: I N8 =I N6 +I N6'

Trang 29

i

ixkN xkN xkN ' 76,583 114,826 191,409

6 6

kAI

I

IxkN8 = xkN6 + xkN6' =46,208+68,112=114,32

Bảng 3.1: BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

PA ĐiểmNM Mạch điện Uđm

(kV)

"

0

I(kA)

"

∞

I (kA) (kA)ixk (kA)Ixk

I∞ là dòng điện ngắn mạch ổn định

ttd là thời gian tương đương thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch

` ttd = f(β”, t)

Mà: β”= "

"

0 N

Ta là hăng số thời gian tương đương của lưới điện Khi t ≥ 0,1 s thì xem

Trang 30

ĐIỆN CHẠY QUA4.1 ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁCPHẦN TỬ CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA:

- Chọn kiểu

- Điện áp định mức

- Dòng điện làm việc định mức

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 điệnđộng và ổn định nhiệt của các khí cụ điện, nếu không thỏa mãn ta phải tính lại

4.1.1.Khí cụ điện:

Việc chọn loại khí cụ điện phải phù hợp với điều kiện riêng của nó như khí hậu, vịtrí lắp đặc ngoài ra ta còn cân nhắc về mặt kỹ thuật, kinh tế để chọn cho phù hợp.4.1.2.Điện áp:

Điện áp định mức của các khí cụ điện chủ yếu là do cách điện của nó quyết định.Cách điện của chúng phải chịu được khi làm việc lâu dài với điện áp định mức và chịuđược khi có sự cố Điều kiện:

UđmKCĐ ≥ Umạng

Trong đó:

UđmKCĐ : Điện áp định mức các khí cụ điện

Umạng : Điện áp định mức của mạng nơi đặt khí cụ điện

4.1.3.Dòng điện làm việc:

Các khí cụ điện được được chọn phải đảm bảo phát nóng khi có dòng điện chạyqua Để đảm bảo điều kiện này thì các khí cụ điện phải chọn theo dòng cưỡng bức

IđmKCĐ ≥ Imạng.Đối với thanh dẫn và cáp thì có dòng Icp là dòng điện lâu dài cho phép nên điềukiện là:

Icp ≥ Ilvcb.4.1.4.Kiểm tra ổn định nhiệt:

Nhiệt độ khí cụ điện và dây dẫn quá cao có thể làm cho chúng bị hỏng Vì vậy khícụ điện và dây dẫn được chọn phải đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt độ, không vượtquá trị số cho phép

Điều kiện kiểm tra:

BN ≥ BNtt

Trong đó:

BN : Xung lượng nhiệt của thiết bị chọn, BN = (Inh)2.tnh

BNtt : Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tính toán

30

Định dạng
Số trang	60
Dung lượng	4,2 MB

Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi

Điều kiện cắt: Icđm MC ≥ &#34; 0 N

Điều kiện cắt: Icđm MC ≥ " 0 N