ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN KIỂU NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI CÓ NOI VONG

Chương 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁNCÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN: Nhiệm vụ thiết kế: Thiêt kế phần điện trong nhà máyđiện kiểu: NHIỆT ĐIỆN NGƯ

Trang 1

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

KIỂU NHIỆT ĐIỆN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :

SINH VIÊN THỰC HIỆN :

Đà Nẵng /

Trang 2

Ngày nay nước ta đang đẩy mạnh công nghiệp hóa - hiệnđại hóa, hội nhập kinh tế quốc tế nhằm đưa đất nướcphát triển, mục tiêu đến năm 2020 cơ bản trở thành mộtnước công nghiệp Bên cạnh việc phát triển các ngành kinhtế khác thì ngành công nghiệp năng lượng của những nămgần đây cũng đạt được những thành tựu đáng kể, đápứng được nhu cầu của đất nước Cùng với sự phát triểncủa hệ thống năng lượng quốc, ở nước ta nhu cầu điệnnăng trong lĩnh vực công nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăngtrưởng không ngừng Hiện nay nền kinh tế nước ta đang pháttriển mạnh mẽ đời sống nhân dân được nâng cao, dẫn đếnphụ tải điện ngày càng phát triển Do vậy việc xây dựngthêm các nhà máy điện là điều cần thiết để đáp ứng nhucầu của phụ tải Việc quan tâm quyết định đúng đắn vấnđề kinh tế - kỹ thuật trong việc thiết kế, xây dựng và vậnhành nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối vớihệ thống kinh tế quốc doanh Do đó việc tìm hiểu nắmvững công việc thiết kế nhà máy điện, để đảm bảo đượcđộ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện, an toàn và kinhtế là yêu cầu quang trọng đối với người kỹ sư điện

Nhiệm vụ của đồ án thiết kế của em là “Thiết kếphần điện trong nhà máy điện kiểu NHIỆT ĐIỆN NGƯNGHƠI” 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 đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế

Vì thời gian và kiến thức có hạn, chắc hẳn đồ án khôngtránh khỏi những sai sót kính 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 truyềnthụ kiến thức cho em, để em có điều kiện hoàn thànhnhiệm vụ thiết kế

Đà Nẵng, ngày tháng năm

Sinh viên

2

Trang 3

Chương 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT

PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN:

Nhiệm vụ thiết kế: Thiêt kế phần điện trong nhà máyđiện kiểu: NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI, Công suất: 220 MW, gồmcó: 4 tổ máy 55 MW.Việc chọn số lượng và công suất máyphát điện cần chú ý các điểm sau đây:

- Máy phát có công suất càng lớn thì vốn đầu tư cànglớn, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điện năngvà chi phí vận hành hàng năm càng nhỏ Nhưng về mặt cungcấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất khônghơn dự trữ quay về của hệ thống

- Để thuận tiện trong việc xây dựng cũng như vận hànhvề sau nên chọn máy phát cùng loại

- Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng địnhmức và dòng ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và dođó dễ dàng chọn khí cụ điện hơn

Theo nhiệm vụ thiết kế thì nhà máy ta cần thiết kế lànhà máy nhiệt điện ngưng hơi nên chọn máy phát là kiểutua bin hơi

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

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

Tra sách “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện vàtrạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái, ta chọn đượcmáy phát điện theo bảng 1.1

Bảng 1.1

Loại MF Thông số định mức

Điện Khángtương đốin

v/p MVASđm MWPđm cosϕ Uđm

kV IkAđm 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 MVA

1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.

Việc tính toán cân bằng công suất trong nhà máy điệngiúp ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng cho nhà máy.Từ đồ thị phụ tải tổng của nhà máy điện, ta có thể

định lượng công suất cần tải cho các phụ tải ở các cấp

3

Trang 4

điện áp tại các thời điểm và đề xuất các phương án nốidây hợp lý 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 máyphát

Áp dụng công thức (1.1) kết hợp với (H:1.1), ta có bảngphân bố công suất phụ tải cấp điện áp máy phát như bảng1.2:

Bảng 1.2

t (h) 0÷4 4÷8 8÷16 16÷18 18÷22 22÷24

SUF (t),

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung (110 kV):

Công suất cực đại PUTmax=80 MW

Hệ số cosϕUT = 0,85

điện áp trung được tính theo

công thức sau:

UT

max UT UT

cos

P

%

P)

SUT(t) là công suất phụ tải

cấp điện áp trung tại thời

)

H:1

1(1.1)

H:1

2

Trang 5

P% là phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp trung theothời gian.

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

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

Bảng 1.3

t (h) 0÷8 8÷16 16÷20 20÷22 22÷24

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

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 suấtphụ tải cấp điện áp cao

Áp dụng công thức (1.3) kết hợp với (H:1.3), ta có bảngphân 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 côngthức sau:







 +α

=

NM

F NM

td

S

)t(S.6,04,0.S.)t(S

Trong 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

Trang 6

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

Vì nhà máy phát luôn hết công suất nên công suất phátcủa nhà tại mọi thời điểm t là: SF (t) = SNM = 275 MVAAïp dụng công thức (1.4) ta có công suât tự dùng của nhàmáy tại mọi thời điểm t đều 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 địnhtheo công thức 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 bằngcông suất của toàn nhà máy theo thời gian trong một ngàynhư bảng 1.5

6

(1.5)

Trang 7

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

7

)

2 4

2

1 6

2 0

Trang 8

1.3. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN.

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâuquan trọng trong quá trình tính 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 xéttổng quát, ta tiến hành đề xuất các pương án nối dây cóthể Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp điện liêntục cho các phụ tải, phải khác nhau về cách ghép nối cácmáy biến áp với các cấp điện áp, về số lượng và dunglượng của máy biến áp, về số lượng máy phát điện, Sơđồ nối điện giữa các cấp điện áp phải đảm bảo các yêucầu kỹ thuật sau:

- Số máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phátphải thỏa mãn điều kiện khi ngừng một máy phát lớn nhấtthì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụtải cấp điện áp máy phát và phụ tải cấp điện áp trung

- Công suất bộ máy phát máy - biến áp không được lớnhơn dự trữ quay của hệ thống SdtHT = 8% 2000= 160 MVA

- Chỉ nối bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vàothanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơncông suất của bộ này; có như vậy mới tránh được trườnghợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suấthoặc công suất phải chuyển qua hai lần biến áp làm tăngtổn thất và gây quá tải cho máy biến áp ba cuộn dây Đốivới máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiệnnày

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

- Máy biến áp ba cuộn dây chỉ sử dụng khi công suấttruyền tải qua cuộn dây này không nhỏ hơn 15% công suấttruyền tải qua cuộn dây kia Đay không phải là điều qui địnhmà chỉ là điều cần chú ý khi ứng dụng máy biến áp bacuộn dây Như ta đã biết, tỷ số công suất các cuộn dây củamáy 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 cũngbằng 66,7% công suất định mức Do đó nếu công suấttruyền tải qua một cuộn dây nào đó quá nhỏ sẽ không tậndụng được khả năng tải của nó

- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặctự ngẫu để liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp

- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phíađiện áp cao và trung áp có trung tính trực tiếp nối đất (U ≥

Trang 9

hai máy biến áp có tham số phù hợp với điều kiện để vậnhành song song.

Thành phần phần trăm công suất phụ tải cấp điện ápmáy phát so với công suất của toàn nhà máy:

%1,29100275

80100.S

S

%S

NM

max UF

Ta nhận thấy rằng, phụ tải cấp điện áp máy phát lớnhơn 15% tổng công suất của toàn nhà máy nên để cung cấpcho nó ta phải xây dựng thanh góp cấp điện áp máy phát.Từ yêu cầu kỹ thuật trên, ta đề xuất ra một số phươngán nối điện chính cho nhà máy như sau:

- Số lượng máy biến áp tương ít nên giá thành khôngcao, đơn giản trong việc lắp đặt, mặt bằng lắp đặt ngoàitrời nhỏ

- Vì nhiều tổ máy được nối vào thanh góp nên phải bốtrí mạch vòng do đó hệ thống thanh góp cấp điện áp máyphát rất phức tạp

3

F1 F2

10,5 kV

HT

Trang 10

- Thanh góp cấp điện áp máy phát nối vòng nên tínhtoán Bảo Vệ RơLe phức tạp.

- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện ápmáy phát ít nên thanh góp đơn giản

3

F1 F2

10,5 kV

B2

F3F

2

F1

10,5 kV

HT

H:1.7

B3

F4

~

B

4

Trang 11

1.3.3.2. Ưu điểm:

- Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện, độ tin cậy cũngnhư sự liên lạc giữa các cấp điện áp với nhau và giữa nhàmáy với hệ thống

- Máy biến áp tự ngẫu được chọn có công suất nhỏ docó thêm bộ máy phát - máy biến áp nối bên cao

- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện ápmáy phát ít nên thanh góp đơn giản

- Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến mặt bằngphân bố thiết bị ngoài trời lớn và sẽ khó khăn hơn cho việcbảo dượng định kỳ MBA liên lạc

- Vì có bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối ởphía cao nên tốn kém vì phải dùng thiết bị có cách điện cao

- Số lượng máy biến áp hai cuộn dây nhiều nên tốnkếm

Trang 12

Chương 2: TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN

THẤT 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 chiếm một phần rất quan trọng trongtổng 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 áp được chọn phải bảo đảm đủ

12

Trang 13

cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải không những trong điềukiện làm việc bình thường mà ngay cả lúc sự cố Chế độđịnh mức của máy biến áp phụ thuộc vào nhiệt độ môitrường 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:

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

B 2 :

Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu, công suấtđược chọn theo điều kiện tải hết công suất thừa từ thanhgóp cấp điện áp máy phát:

SHđmB1 = SHđmB2 = Smẫu = Kcl SđmB1 ≥

2

1 Sthmax

110220U

UUK

C

T C

HT

H:2.1

Trang 14

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

SđmB1 = SđmB2 199,75

5,0

75,199.2

Tra sách “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện vàtrạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái, ta có thông sốmáy biến áp B1 và B2 như bảng 2.1

Bảng 2.1

Loại

MBA MVASđm

Điện ápcuộn dây,

kV kWPo PN, kW UN% Io%

C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-HATДЦTH 200 230 121 11 105 430 11 32 20 0,5

2.1.1.1.2 Kiểm tra máy biến áp:

a Kiểm tra quá tải bình thường:

Vì công suất định mức của máy biến áp B1, B2 đượcchọn lớn hơn công suất tính toán nên không cần kiểm tra quátải bình thường

b Kiểm tra quá tải sự cố:

Giả sử sự cố máy biến áp B1 thì máy biến áp B2 còn lạivới khả năng quá tải sự cố cho phép phải cung cấp đủ côngsuất phụ tải cấp điện áp trung, cao lúc cực đại Nghĩa là:

sc qt

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

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

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 việcbình 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 phụtải

- Tổn thất tải phụ thuộc vào đồ thị phụ tải

Trang 15

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, cuộnhạ áp của n máy biến áp biến áp tự ngẫu

∆PNC, ∆PNT, ∆PNH là tổn thất ngắn mạch trong cuộn dâyđiện áp cao, trung, hạ của 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:

∆PNC-H = ∆PNT-H =

2

1.∆PNC-T =

2

1.430 =215 kW

α = Kcl = 0,5

Vì nhà máy luôn phát hết công suất cung cấp cho các phụtải và còn thừa tại mọi thời điểm trong ngày nên công suấtqua các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu:

Hi i

NT 2

1 đmB

Ti i

NC 2

1 đmB

Ci o

P.S

St

P.S

Sn

1t

P

)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 16

1.(215.262,760 + 215.211,292 +645.829,898).103

Tổn 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, điệnkháng Xk lớn hơn điện trở rk rất nhiều Kháng điện phân đoạnnhằm mục đích hạn chế dòng ngắn mạch khi ngắn mạchtrên các phân đoạn và tạo điện áp dư trên phân đoạn kề khingắn mạch trên phân đoạn đó Tuy nhiên kháng điện vẫn cónhược điểm là gây ra tổn thất điện áp khi làm việc bìnhthường và cưỡng bức

Khi phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát ta cần phânbố phụ tải vào phân đoạn không nối trực tiếp với máybiến áp nhiều hơn phân đoạn có nối trực tiếp với máybiến áp Mục đích để khi làm việc dòng qua kháng và độlệch pha giữa các phân đoạn là nhỏ nhất Tuy nhiên phânđoạn có nhiều phụ tải nối vào bị sự cố thì số lượng tải

3

2 2

10.292,211

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

=

++

+

=

(MVA)2.h3

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 17

2.3.1 Chọn kháng điện phân đoạn cho phương án I:

2.3.1.1.1 Phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát cho các phân đoạn:

Theo hình H:2.3, ta có

SPĐ1max = SPĐ3max = 12,5

8,0

10Cos

SPĐ2max = SPĐ4max = 27,5

8,0

22Cos

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

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

2.3.1.1.2 Dòng điện làm việc bình thường qua

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

125197568212

1

2 2

2

,,

.,

,

SS

bt 3 K

bt 2 K

bt 1

bt 4 K

bt 3 K

bt 2 K

bt 1

5103

344223

,

,U

SF

bt

MVA906

,5525,19.4

38075,68.321

SS

S.2

1 max td max

UF 3

1 đmFi

⇒ ( ) (55,609 12,5) 34,055MVA

2

1S

S.2

1

max 1 PĐ ) 1 (

=

) 1 ( 4 K ) 1 ( 1

S =

Trang 18

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

b Khi ngừng một tổ máy phát F 2 (F 4 ):

c Khi ngừng làm việc một máy biến áp tự ngẫu B 1 (hoặc B 2 ):

( 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

 Vậy công suất cưỡng bức lớn nhất chạy qua kháng K 1 , K 2 , K 3 , K 4 :

Tra sách “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện vàtrạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái, ta có thông sốkháng điện K1, K2 , K3, K4 như bảng 2.6

Bảng 2.6

Loại khángđiện UkAđm kAIđm XΩK pha, kW∆Pđm 1 I

ođđ

kA IkAonhPbA-10-3000 10 3 0,2 25,7 53 42

18

MVA906

,6725,19.4

35675,68.321

SS

S.2

1 max td min

UF 3

1 đmFi

⇒ ( ) (67,609 8,75) 38,18MVA

2

1S

S.2

1

min 1 PĐ ) 2 (

=

) 2 ( 4 K ) 2 ( 1

1 S

S 2

1

max 2 tdF max 2

=

2 K 1

1 tdFimin

UF đmFi 4 1

cb K

cb

5 , 10 3

688 , 44 3

=

F

cb U S

MVA688,44

Scb

⇒

Trang 19

2.3.1.3.1 Điều kiện làm việc bình thường:

Chọn XK%=12%:

%2

%95,26,0.3

229,1

%

12sin

bt

IX

(Với: cosφ = 0,8 ⇒ sinφ =0,6)

Chọn XK%=10%:

%2

%458,26,0.3

229,1

%

10sin

bt K

I

IX

thỏa)

Chọn XK%=8%:

%2

%966,16,0.3

229,1

%

8sin

bt K

I

IX

2.3.1.3.2 Điều kiện làm việc cưỡng bức:

%5

%931,36,0.3

457,2

%

8sin

cb K

I

IX

19

Trang 20

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

Phương pháp tính toán ngắn mạch ở đây, ta chọn phươngpháp đường cong tính toán Điểm ngắn mạch tính toán làđiểm mà khi xảy ra ngắn mạch tại đó thì dòng ngắn mạch

đi qua khí cụ điện là lớn nhất Vì vậy việc lập sơ đồ tínhtoán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cầnchọn một chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phùhợp 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:

3.2.1.2.1 Điểm N 1 :

- 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 vàhệ thống đang vận hành bình thường

3.2.1.2.2 Điểm N 2 :

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

phía trung áp

7

Trang 21

- Trạng thái sơ đồ: Tất cả các máy phát, máy biến áp vàhệ thống đang vận hành bình thường.

3.2.1.2.3 Điểm N 3 :

- 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 thốngđang vận hành bình thường chỉ có máy biến áp B1 nghỉ

3.2.1.2.4 Điểm N 4 , N 4 ’:

- 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 đangvận hành bình thường, máy phát F1 và máybiến áp B1 nghỉ

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

3.2.1.2.5 Điểm N 5 , N 5 ’, N 6 , N 6 ’:

máy phát

- Trạng thái sơ đồ:

+ Điểm N5: Chỉ cóï máy phát F1 làm việc

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

+ Điểm N6: Chỉ cóï máy phát F2 làm việc

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

3.2.1.2.6 Điểm N 7 , N 8 :

tự dùng và mạch phụ tải cấp điện áp máy phát

- Trạng thái sơ đồ: Tất cả các máy phát, máy biến áp vàhệ thống đang vận hành bình thường

Từ sơ đồ hình H:3.1 và giả thiết tính toán ngắn mạch tacó:

6 6 8

5 5 7

5 4 3

N N N

III

3.2.1.3. Sơ đồ thay thế: Với E1 = E2 = E3 = E4 = E (các

máy phát như nhau)

21

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 22

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 áp5

, 10 cb

,.U

SI

, cb

cb ,

5103

100

3 1055

110 cb

.U

SI

cb

1153

100

3 110

220 cb

U

SI

cb

230.3

100

3 220

3.2.2.2.1 Điện kháng của máy phát F 1 , F 2 , F 3 , F 4 :

cb

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

75,68

100.136,0

đmF

cb dS

SX

3.2.2.2.2 Điện kháng của kháng điện phân đoạn:

8

100

% 10,5 = =đmK

cb KI

IX

3.2.2.2.3 Điện kháng của máy biến áp liên lạc

B 1 ,B 2 :

- Điện kháng của cuộn hạ:

- Điện kháng của cuộn trungû:

- Điện kháng của cuộn cao:

22

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

NC

S

SU

UU

14 13 cb

Trang 23

3.2.2.2.4 Điện kháng của đường dây liên lạc với hệ thống:

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

N1

0587 , 0

17

X

0575 , 0

14

X 0575

7

X 1978

4

X

1025 , 0

N1 0,0587

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

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 24

Từ sơ đồ (H:3.3a), ta có:

1978,0

=0,0989 ; X21 =

29X

=2

1025,0

1466,0

0575,0

=0,0288Từ sơ đồ (H:3.3c), ta có:

18 25XX

X.X+ =0,271 0,0989

0989,0.271,0

Từ sơ đồ (H:3.3e), ta có:

X27 = X23 +

26 24

26 24XX

X.X+ =0,08 +0,271 0,0725

0725,0.271,0

3.2.3.1.2 Tính dòng ngắn mạch:

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

"

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

2303

275 =1,864 kA24

Trang 25

Dòng ngắn mạch duy trì các do máy phát điện cung cấp:

S

2303

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

H

I =

H

cbX

I 220

=17

220X

Icb

=00,0587,251 =4,276 kATrị số dòng ngắn mạch tại điểm N1:

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

kAK

HT

E

N2

0587 , 0

17

X

0575 , 0

14

X 0575

7

X 1978

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

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 26

Tương tự như ngắn mạch tại N1, sơ đồ (H:3.4a) đốixứng nhau qua điểm ngắn mạch N2 nên ta có sơ đồ (H:3.4b)và giá trị điện kháng như sau:

26 24XX

X.X+ =0,0513 +0,271 0,0725

0725,0.271,0

"

S

1153

275 =4,694 kADòng ngắn mạch duy trì các do máy phát điện cung cấp:

S

1153

275 =3,134 kADòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp:

H

I =

H

cbX

I 110

=28

110X

Icb

=08750

5020,

,

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

Trang 27

3.2.3.3 Điểm ngắn mạch N 4 :

3.2.3.3.1 Sơ đồ biến đổi:

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

14660197807

3 2

7 3

,,

,

,.,X

XX

X.X

++

=++

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

HT

2187 , 0

30

X

201 , 0

39

X

271 , 0

40

X

5422 , 0

37

X

H:3.5e

42

X

271 , 0

40

X

EHT

H:3.5f

N4

5 , 0

41

X

222 , 0

43

X

Trang 28

Từ sơ đồ (H:3.5c), ta có:

542201466

0

146601978014660197808

5 4 5 4

,

,.,,

,X

X.XXX

542201466

0

146601978014660197805

8 4 8 4

,

,.,,

,X

X.XXX

40201978

0

146601466014660146604

8 5 8 5

,

,.,,

,X

X.XXX

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

S

∑ =0,222.

100

25,206

=0,458

Tra đường cong tính toán (hình 3.5 trang 46 sách “Thiết kếphần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGSNguyễn Hữu Khái), ta được bội số của thành phần khôngchu kỳ dòng điện ngắn mạch:

"

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

.32

33 31 6 33 31 6

=

++

=

++++

=

X

XXXX

XX

0535,0

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

.33

32 31 6 32 31 6

=

++

=

++++

=

X

XXXX

XX

Trang 29

5 10

3 cb ,

đmFiU

S

5,10.3

25,206

=25,177 kADòng ngắn mạch duy trì các do máy phát điện cung cấp:

"

5 10

3 cb ,

đmFiU

S

5,10.3

25,206

=21,661 kADòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp:

H

I =

H

, cbX

I 105

=41

5 10X

Icb ,

=5,0

499,5

=11 kATrị số dòng ngắn mạch tại điểm N4:

E

N4’

0587 , 0 17 X

0575 , 0 14 X 0575

1466 , 0 7 X 1978

1978 , 0 4 X

1025 , 0 10 X

3

X

2 , 0

N4’

1466 , 0

7

X 0304

, 0

50

X

1025 , 0

10

X

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

55

X

HT

H:3.6e

0875 , 0

44

X

0304 , 0

50

X

H:3.6b

HT

N4

’

1025 , 0

9

X

0535 , 0

46

X

1466 , 0

8

X

1466 , 0

7

X 0722

, 0

47

X

1978 , 0

3

X

0535 , 0

44

X

Trang 30

X17 = 0,0587 (đã tính trên)

Từ sơ đồ (H:3.6b), ta có:

X44 = X17 +

214

X =0,0587 +

2

0575,0

= 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

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

0842,00307,0156,01025,0

1025,0.0307,0156,0

52 51 48 10

10 51 48

++

+

=+++

+

=

XXXX

0842,00307,0156,01025,0

0842,0.0307,0156,0

52 51 48 10

52 51 48

++

+

=+

++

+

=

XXXX

30

EHT

H:3.6g

N4’

638 , 0

59

X

329 , 0

60

X

N4’E

1388 ,

56

X

HT

H:3.6f

Trang 31

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 khángtính toán về hệ đơn vị tương đối định mức (X * )tt đm

đm tt

X * =X60

cb

đmFiS

S

100

25,206

=0,679Tra đường cong tính toán (hình 3.5 trang 46 sách “Thiết kếphần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGSNguyễn Hữu Khái), ta được bội số của thành phần khôngchu kỳ dòng điện ngắn mạch:

"

5 10

3 cb ,

đmFiU

S

5,10.3

25,206

"

5 10

3 cb ,

đmFiU

S

5,10.3

25,206

I 105

=59

5 , 10X

Icb

=638,0

499,5

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

K

' 0

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

kAK

I

' 0

1

X

Trang 32

đm tt

X * =X1

cb

đmFiS

S

∑ =0,1978.

100

75,68

"

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

3 cb ,

đmFiU

S

5,10.3

75,68

5 10

3 cb ,

đmFiU

S

5,10.3

75,68

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

kAI

Ki

II

a

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 33

,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

271,02

5422,02

36

X

201,02

402,02

38

X

114,01978,02

5422,0

1978,0.2

5422,0

2

.23 37

3 37

+

=+

=

XX

X

XX

33

H:3.8b

EHT

H:3.8f

N5’

199 , 0

71

X

14 , 0

72

X

H:3.8e

199 , 0

289 , 0

68

X

H:3.8d

69

X

0259 , 0

67

X

114 , 0

66

X

271 , 0

64

X

0875 , 0

44

X

E

0875 , 0

66

X

Trang 34

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

0507,0201,01025,01025,0

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

X * =X72

cb

đmFiS

S

∑ =0,14.

100

25,206

"

5 10

3 cb ,

đmFiU

S

5,10.3

25,206

"

5 10

3 cb ,

đmFiU

S

5,10.3

25,206

.67 44

69 68 66 69

68 66

=+

++

=

+

++

=

XX

XXXX

XX

.68 66

69 67 44 69

67 44

=+

++

=

+

++

=

XX

XXXX

XX71

X

Trang 35

I =

H

, cbX

I 105

=71

5 , 10X

Icb

=199,0

499,5

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

K

' 0

kAK

I

' 0

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

19

X

EHT

H:3.9e

N6’

0725 , 0

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 36

Tương tự như ngắn mạch tại N1, sơ đồ (H:3.9a) đốixứng nhau qua điểm ngắn mạch N6’ nên ta có sơ đồ (H:3.4b)và giá trị điện kháng như sau:

X17 = 0,0587 ; X18 = 0,0989 ; X21 = 0,0513

X19 = X20 = 0,0733 ; X24 = 0,271 ; X22 = 0,0288 ;

X73 = X22 + X17 + X21 = 0,0288 + 0,0587 +0,0513= 0,1388Từ sơ đồ (H:3.9d), ta có:

X74 =

18 24

18

XX

XX+ =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

X * =X76

cb

đmFiS

S

100

25,206

"

5 10

3 cb ,

đmFiU

S

5,10.3

25,206

"

5 , 10

3 cb

đmFiU

S

5,10.3

25,206

H

I =

H

, cbX

I 105

=75

5 , 10X

Icb

=352,0

499,5

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

N

36

Trang 37

Dòng ngắn mạch xung kích tại N6’:

kAI

K

' 0

kAK

I

' 0

Theo nguyên tắc xếp chồng ta có: IN 3 =IN 4 +IN 5

Vậy, trị số dòng ngắn mạch tại điểm N3:

5 N

I∞ =32,661 + 10,206= 42,867 kADòng ngắn mạch xung kích tại 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 '

' 5 N

I∞ =10,206+53,49 = 63,969 kADòng ngắn mạch xung kích tại N7:

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 '

' 6 N

I∞ =10,206+38,871= 49,077 kADòng ngắn mạch xung kích tại N8:

kAi

i

ixkN8 = xkN6 + xkN6' =76,583+114,826=191,409

kAI

I

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

Bảng 3.1: BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

PA m NMĐiể Mạchđiện Uđm

(kV)

"

0

I(kA)

"

∞

I (kA)

ixk(kA) (kA)Ixk

168 100,834

37

Trang 38

I∞ là dòng điện ngắn mạch ổn định

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

"

∞

IkA

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	4,7 MB