ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG IV : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN.Các khí cụ điện và các phần có dòng điện đi qua thanh dẫn, dây dẫn,thanh góp và cáp cần phải đảm bảo an toàn chắc chắn trong chế độ làm việcbình t

CHƯƠNG IV : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN.

Các khí cụ điện và các phần có dòng điện đi qua (thanh dẫn, dây dẫn,thanh góp và cáp) cần phải đảm bảo an toàn chắc chắn trong chế độ làm việcbình thường và phải ổn định ( ổn định động, ổn định nhiệt ) Khi sự cố ta tiếnhành chọn thanh dẫn mềm, thanh dẫn mềm ở cấp điện áp 110 kV và 220 kV,thanh dẫn cứng ở cấp điện áp 10,5 kV, máy biến dòng, máy biến điện áp vàchống sét van trên thanh góp trung tính hay MBA

5.1 DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC VÀ DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC.

Các khí cụ điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc bình thường vàcưỡng bức Ứng với hai trạng thái làm việc trên có dòng bình thường Ibt và dòngcưỡng bức Icb Các khí cụ điện được chọn theo điều kiện dòng sẽ căn cứ vào haigiá trị hai loại dòng điện này Các cách tính toán hai loại dòng điện này cụ thểcho một số trường hợp sau:

F1 F2 F3 F5 F4

(2) (1)

(3) (4)

(1)

(5) (5)

+ Chế độ làm việc bình thường : SMaxUC = 68.182 (MVA)

+ Chế độ sự cố bộ MBA-MF : SMaxBo.CC = 101,95 (MVA)

+ Chế độ sự cố 1MBA tự ngẫu : STN.CCMax = 85,5135 (MVA)

Max (3)

3 × U cosφ 3 ×110 0.89

- Phía trung của máy biến áp liên lạc B2, B3 (mạch 6) :

+ Chế độ làm việc bình thường : SMaxUT = 78.652 (MVA)

+ Chế độ sự cố bộ MBA-MF : SMaxBo.CT = 18,251 (MVA)

+ Chế độ sự cố 1MBA tự ngẫu : STN.CTMax = 14,615 (MVA)

Max (6)

Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức các mạch của phương án đã chọn:

Máy cắt được chọn theo điều kiện sau:

- Loại máy cắt điện : máy cắt không khí hoặc máy cắt SF6

Ở phía 220 kV và phía 110 kV ta chọn máy cắt ngoài trời còn phía hạ áp 10,5

kV ta chọn máy cắt điện trong nhà có các thông số cho trong bảng sau:

Thông số định mức

(kV) (kA) (kA) (kA) (kV) (kA) (kA) (kA)

2 Chọn dao cách ly :

Dao cách ly được chọn phải thỏa mãn điều kiện:

+ Loại dao cách ly trên cùng một cấp điện áp ta chọn cùng một loại daocách ly

+ Điện áp định mức : UđmCL > Uđm.mạng

+ Dòng điện định mức IđmCL > Icb ( là dòng cưỡng bức của máy cắt)

+ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt : Inh > BN

+ Kiểm tra điều kiện ổn định động : Iôđđ > Ixk = 2×1.8×I''N

Từ kết quả tính toán dòng ngắn mạch và dòng cưỡng bức ở các phần trên trabảng ta chọn được các loại dao cách ly với các thông số cho trong bảng sau:Tên Thông số tính toán Loại dao cách Thông số định mức

(kA)

Ixk(kA)

Udm(kV)

Idm(kA)

Ilđđ(kA)

a/ Chọn tiết diện thanh góp cứng.

Các thông số kỹ thuật của thanh dẫn đồng tiết diện hình máng có sơn ta chọn:

Kích thước (mm) diệnTiết

mộtcực

thanh

Một thanh Hai

thanh

WXX WYY JXX JYY

W Y0

Y0-JYY hai

than

150 65 7 10 178

5 74 14,7 167 560 68 1260 7000

b/ Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

Thanh dẫn được chọn có : Icp = 7000 A >1000A nên ta không cần kiểm trađiều kiện ổn định nhiệt

Với Wyo.yo= 167 cm3 là mô men chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn

* Xác định khoảng cách giữa hai sứ:

- Lực tác dụng lện 1cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trongcùng một pha gây ra :

2

12×W ×(δ -δ )l

Điều kiện ổn định động của sư đỡ là : Ftt"  0.6 × Fph

Trong đó: Ftt” : lực điện động đặt lên đầu sứ khi ngắn mạch 3 pha

Fph : lực phá hoại cho phép của sứ

Ftt” được xác định theo công thức:

5.4 CHỌN DÂY DẪN VÀ THANH GÓP MỀM PHÍA ĐIỆN ÁP CAO VÀ TRUNG.

Dây dẫn được dùng nối từ cuộn cao , cuộn trung của MBA liên lạc vàcuộn dây MBA hai cuộn dây đến thanh góp 220 kV, 110 kV tương ứng Thanhgóp ở các cấp điện áp này được chọn là thanh dẫn mềm Tiết diện dây dẫn mềmcũng được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài.

Ở đây ta dùng dây dẫn trần có nhiệt độ cho phép θcp= 700C Nhiệt độ định mứccủa môi trường xung quanh θdm= 250C và ta coi nhiệt độ môi trường xungquanh θ0= 350C Khi đó dòng điện cho phép của thanh góp làm việc lâu dài cầnhiệu chỉnh có nhiệt độ Ihccp= K

hc

II

Cấp điện

áp

Tiết điệnchuẩnnhôm/thép

Tiết diện mm2 Đường kính mm2 Dòng

điện chophép (A)Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép

r  UđmTrong đó: m : là hệ số phụ thuộc vào bề mặt dây dẫn ( lấy m = 0.85)

r : là bán kính ngoài của dây dẫn , (cm)

a : là khoảng cách giữa các pha của dây dẫn, (cm)

Khi bố trí pha trên mặt phẳng ngang thì giá trị này giảm đi 4% đối với phagiữa và 6% đối với dây dẫn pha bên

- Với cấp điện áp 110 kV :

Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 185 mm2:

1 Chọn tiết diện của cáp đường dây phụ tải địa phương.

Theo yêu cầu cần thiết kế phụ tải địa phương cấp điện áp 10.5 kV có: Pmax

= 5 MW; cosφ = 0.85 ; gồm 1kép×2MW×3km và 2đơn×1.5MW×3km

Tiết diện của cáp được chọn theo mật độ kinh tế:

bt kt

I

F J

 

3 bt

2 bt

kt kt

Tra bảng ta chọn cáp đơn có Fđm = 95 mm2 có Icp = 185 (A)

 Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường:

Điều kiện : Icp’ = K1.K2.Icp ≥ Ibt

Trong đó : K1 : hệ số hiệu chỉnh theo môi trường đặt cáp

K2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song

Cáp trong đất nhiệt độ xung quang là 250C, nhiệt độ phát nong của ruộtcáp là 600C , nhiệt độ tiêu chuẩn cho phép là 150C , khoảng cách giữa hai cáp đặtsong song là 200mm

Hệ số hiêu chỉnh theo môi trường đặt cáp là : 1

60 - 25

60 - 15 và với cáp

đơn thì hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song là K2 = 1 nên ta có :

Icp’ = 0.88×185 = 162.8 > Ibt = 97.034 (A) ( thỏa mãn điều kiện phát nóng bìnhthường)

2 bt

kt kt

Tra bảng ta chọn cáp đơn có Fđm = 50 mm2 có Icp = 125 (A)

- Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường:

Điều kiện : Icp’ = K1.K2.Icp ≥ Ibt

Trong đó : K1 : hệ số hiệu chỉnh theo môi trường đặt cáp.

K2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song

Cáp trong đất nhiệt độ xung quang là 250C, nhiệt độ phát nong của ruộtcáp là 600C , nhiệt độ tiêu chuẩn cho phép là 150C , khoảng cách giữa hai cáp đặtsong song là 200mm

Hệ số hiêu chỉnh theo môi trường đặt cáp là : 1

60 - 25

60 - 15 và với

cáp kép thì hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song là K2 = 0.92 nên ta có :

Icp’ = 0.88×0.92×125 = 101.2 (A) > Ibt = 48.571 (A) ( thỏa mãn điều kiện phátnóng bình thường)

Như vậy các loại cáp được chọn đã thỏa mãn điều kiện phát nong bìnhthường cho phép

 Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức cảu đường dây cáp:Đối với cáp kép xét sự cố một lộ, lộ còn lại phải mang tải với khả năng quá tảicủa mình mà vẫn đảm bảo tải dòng điện Khi đó cần thỏa mãn điều kiện sau:

Ta có :

bt ' cp

I 48.517 = = 0.479 = 47.9 % < 80%

Như vậy cáp được chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡngbức.

2 Chọn kháng đường dây phụ tải.

Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương:

hơn như chọn cáp có tiết diện (F) bé nhưng vẫn đảm bảo ổn định nhiệt, hay chọnmáy cắt có dòng cắt bé hơn so với khi không đặt kháng.

Điện kháng được chọn theo điều kiện sau:

Kháng được chọn phải xuất phát từ hai điều kiện:

- Phải đủ hạn chế dòng ngắn mạch tai N4 để chọn máycắt (MC1) và đủ điều kiện ổn định nhiệt cho cáp 1 khi ngắn : IN5 ≤(Icắt1.đm, Inh.F1)

Ở phần tính toán ngắn mạch ta đã tính dòng ngắn mạch tại điểm N4

IN4” = 78,366 (kA) và lấy SCB= 100MVA

Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức:

Theo sơ đồ thay thế ta có:

Điện kháng tương đối của điện kháng vừa chọn là :

Kết luận: Kháng được chọn đã đạt yêu cầu.

3 Chọn máy cắt hợp bộ địa phương.

Dòng điện xung kích tại N5:

Máy cắt đã chọn không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt vì có dòng điện Iđm

= 1250(A) >1000(A)

5.4 CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG.

1 Cấp điện áp 220 kV.

a/ Máy biến điện áp (BU 220 ).

 Chọn sơ đồ nối dây và kiểu máy:

Để kiểm tra cách điện và cung cấp cho việc bảo vệ rơle với mạng trên 35

kV ta dùng biến điện áp một pha nối theo sơ đồ sao/sao/tam giác hở (Y0/

Y0/Δt0.7+0.3hở)

Sơ đồ nối dây này không những đo được điện áp pha và dây mà còn đođược điện áp thứ tự không U0 nhờ ba cuộn dây quấn phụ nối tam giác hở trongcuộn dây nối tam giác hở này có thể có điện trở cố định để ngăn cản các daođộng hồi phát do hiện tượng công hưởng sắt từ trong lưới trung tính cách điện

có điện dung nhỏ

 Điều kiện về điện áp:

Điện áp của máy biến điện áp phải phù hợp với điện áp của lưới

Từ những đánh giá trên ta chọn máy biến điện áp HKФ-220-58 nối theo sơ

đồ Y0/Y0/Δt0.7+0.3hở với các thông số cho trong bảng sau:

BU

Cấpđiện áp(kV)

Điện áp định mức (kV)

Công suất ứng vớicấp chính xác(kVA)

Côngsuất cựcđại(VA)

Sơ cấp Cuộnthứ Cuộnphụ 0.5 1HKФ-

220-58 220 150 3 0.1 3 0.1 400 600 2000

b/ Máy biến dòng điện (BI220).

Máy biến dòng điện dùng cho bảo vệ rơ le và đo lường được chọn là:

TФH-220-3T Có Uđm = 220 kV

Dòng điện định mức là : IS.đm/IT.đm = 1200/5 (A)

Cấp chính xác là 0.5 ứng với phụ tải định mức là 2 (Ω).)

Dòng điện ổn định động là : Ilđđ = 108 (kA) > Ixk.N1 = 14.35(kA)

Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì dòng sơ cấp lớn hơn 1000 A

2 Cấp điện áp 110 kV.

a/ Chọn biến điện áp (BU 110 ).

Để kiểm tra cách điện và dùng cho bảo vệ rơle ta chọn máy biến điện áploại HKФ một pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/Δt0.7+0.3hở với các thông số cho trong bảngsau:

Loại

BU

Cấpđiện áp(kV)

Điện áp định mức (kV)

Công suất ứng vớicấp chính xác(kVA)

Côngsuất cựcđại(VA)

Sơ cấp Cuộnthứ Cuộnphụ 0.5 1HKФ-

110-58 110 66 3 0.1 3 0.1/3 400 600 2000

b/ Chọn máy biến dòng điện (BI 110 ).

Máy biến dòng điện dùng cho bảo vệ rơ le và đo lường được chọn là:

Ilđđ = 159.099 (kA) > Ixk.N2 = 21,706 (kA) (thỏa mãn).

Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì dòng sơ cấp lớn hơn 1000 A

3 Mạch máy phát 10.5 kV.

a/ Chọn máy biến điện áp.

Khí cụ phía thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng hai máy biến áp 1pha loạiHOФ-20-2000KB-Y3 có M-10 Có thông số :

Ta có công suất phụ tải :

19.9



Vậy ta chọn hai máy biến điện áp 1 pha loại HOФ-20-2000KB-Y3 có M-10 có công suất định mứcmỗi máy ứng với cấp chính xác 0.5 là Sđm = 75 (VA).

 Chọn dây dẫn từ BU đến các đồng hồ đo: ta chọn theo hai điều kiện sau:

- Tổn thất điện áp trên dây dẫn không vượt quá 0.5 % (0.5V) điện áp khi

có công tơ và 3% khi không có công tơ

- Để đảm bảo độ bền về cơ thì tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn tri

số sau:

Khi nối với dụng cụ đo điên năng : FCu ≥ 2.5mm2 ;FAl ≥ 4mm2

Khi không nối với dụng cụ đo điên năng : FCu ≥ 1.5mm2 ;FAl ≥ 2.5mm2

Trước hết ta cần xác định dòng trong dây dẫn a, b, c theo công thức sau:

 

 

ab a

ab bc c

FVới : ρ : là điện trơ suất của vật liệu dây dẫn

F : là tiết diện dây dẫn

Để đơn giản ta bỏ qua góc lệch pha giữa Ia và Ib , mặt khác ta lấy khoảngcách từ BU đến các đồng hồ đo điện là 60 m Vì theo điều kiện thì Δt0.7+0.3U ≤ 5%nên ta có :

b/ Chọn máy biến dòng điện.

Biến dòng điện được đặt trên cả bap ha mắc hình sao Ta chọn biến dòngđiện kiểu thanh dẫn loại TШЛ-20-1 có :

TT Phần tử Loại Phụ tải (VA)

Pha A Pha B Pha C

Tổng phụ tải các pha : SA = SC = 26 (VA) ; SB = 6 (VA)

Phụ tải lớn nhất SMax = SA = SC = 26 (VA);

Tổng trở các phụ tải đo lường mắc vào pha A (hay C) là:

+ Bên 110 kV : Đặt PBC-35

+ Bên 220 kV : Đặt PBC-110

CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN TỰ DÙNG

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG.

6.1 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG.

Điện tự dùng – phần điện năng tương đối nhỏ trong nhà máy điện nhưnglại giữ vai trò quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp tới sự làm việc bình thườngcủa nhà máy Vì vậy sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy phải có độ tin cậy cungcấp điện cao

Đây là nhà máy thủy điện có công suất nhỏ nên điện tự dùng chỉ sử dụngmột cấp điện áp 0.4 kV

Dùng 3 máy biến áp B1 , B2 , B3 , B4 , B5 được lấy điện từ đầu cực máyphát điện F1, F2 , F3 , F4 , F5 cung cấp điện cho máy phát điện tương ứng và dựphòng

Điện áp (kV) Δt0.7+0.3P0

(kW)

Δt0.7+0.3PN(kW) UN% I %

UC UH

b/ Kiểm tra điều kiện quá tải khi hỏng một MBA.

Điều kiện quá tải :

qtsc dmB

(n-1)×K ×S = 2 1,4 1000= 2800 (MVA)

1.2 4×1.4×1 5×50× = 3 (MVA)