Đồ án phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện

giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc

sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội đòi

hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải.

Xuất phát từ thực tế và trong quá trình học của ngành hệ thống điện, em

được nhà trường và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung

sau:Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là

55 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5 kV, phụ tải điện áp trung 35 kV và phát

vào hệ thống 110 kV.

Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ và hướng

dẫn tận tình của cô giáo Th.s Ma Thị Thương Huyền đến nay em đã hoàn thành bản

đồ án. Do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh

những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo

và các bạn để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội,tháng 1 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Bùi Khắc Quyết

1

Mục lục

1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 5

1.1 Chọn máy phát điện. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.1 Công suất phát ra toàn nhà máy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2.2 Phụ tải tự dùng toàn nhà máy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2.3 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp. . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2.4 Cân bằng công suất toàn nhà máy –công suất phát vào hệ thống. 8

1.3 Đề xuất các phương án nối dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3.1 Đề xuất các phương án sơ đồ nối dây. . . . . . . . . . . . . . . . 10

2 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 16

2.1 Phương án 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.1.1 Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp . . . . . . . . 17

2.1.2 Chọn máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.1.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của máy biến áp . . . . . . . . . . . . 19

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp . . . . . . . . . . 22

2.2 Phương án 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.1 Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp . . . . . . . . 24

2.2.2 Chọn máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của máy biến áp . . . . . . . . . . . . 26

2.2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp . . . . . . . . . . 28

2

Đồ Án Môn Học Nhà Máy Điện GVHD: Th.s Ma Thị Thương Huyền

3 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN TÓI ƯU. 30

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.1.1 Phương án 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.1.2 Phương án 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật,lựa chọn phương án tối ưu . . . . . . . . . . 33

3.2.1 Vốn đầu tư. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.2.2 Chi phí vận hành hàng năm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

3.3 Lựa chọn phương án tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH. 38

4.1 Chọn điểm ngắn mạch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.2 Lập sơ đồ thay thế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.3 Tính dòng ngắn mạch tại các điểm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.3.1 Ngắn mạch tại điểm N1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40



4.3.4 Ngắn mạch tại điểm N′3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

4.3.5 Tính toán điểm ngắn mạch N4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN. 48

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp. . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.1.1 Các mạch phía điện áp cao 110 kV. . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.1.2 Các mạch phía điện áp cao 35 kV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

5.1.3 Các mạch phía điện áp máy phát . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5.2 Chon máy cắt và dao cách ly. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5.2.1 Chọn máy cắt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5.2.2 Chọn dao cách ly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

5.3.1 Kiểm Tra Điều Kiện Ổn Định Nhiệt . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.3.2 Kiểm Tra Điều Kiện Ổn Định Động . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.3.3 Kiểm Tra Ổn Định Động Có Xét Đến Dao Động Riêng . . . . . . 54

5.4 Chọn Sứ Đỡ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

SV: Bùi Khắc Quyết-Đ6H2 3


5.5 Chọn thanh góp mềm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

5.5.1 Chọn tiết diện thanh góp mềm 110 kV . . . . . . . . . . . . . . . 56

5.5.2 Chọn thanh góp, thanh dẫn mềm 35 kV . . . . . . . . . . . . . . 60

5.6 Chọn cáp và kháng điện đường dây cho phụ tải địa phương . . . . . . . 63

5.6.1 Chọn cáp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.6.2 Chọn kháng điện đường dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.7 Chọn các thiết bị đo lường . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5.7.1 Chọn máy biến điện áp (BU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5.7.2 Chọn máy biến dòng điện (BI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.8 Chọn chống sét van . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.8.1 Chọn chống sét van cho thanh góp . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.8.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . 75

6 Tính toán tự dùng 76

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

6.1.1 Tự dùng riêng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

6.1.2 Tự dùng chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng . . . . . . . . . . . . . 78

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng riêng . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

6.2.3 Chọn khí cụ điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78


1TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY

1.1 Chọn máy phát điện.

Do yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện có tổng công suất là 220MW

gồm có 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 55MW. Để đơn giản cho việc tính toán và

vận hành, ta chọn 4 máy phát điện cùng loại. Tra phụ lục bảng 1.2:Máy phát thủy

điện,ta chọn được máy phát thủy điện loại CB-808/130-40 có công suất 64,7 có các

thông số sau:

Bảng 1.1: Các thông số của máy phát

Loại MPĐ Sdm,MV A Pdm,MW cosϕ Udm, kV Idm, kA ndm, v/phĐiện kháng tương đối

x′′d x

′d xd

CB-808/130-40 64,7 55 0,85 10,5 3,56 150 0,22 0,35 0,93

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất .

Trong nhiệm vụ thiết kế thường cho công suất cực đại, hệ số công suất cosϕ và biểu

đồ biến thiên hàng ngày công suất dạng phần trăm P%(t) đối với phụ tải từng cấp

điện áp cũng như biểu đồ biến thiên công suất phát của toàn nhà máy. Do đó ta sẽ

dựa vào các số liệu trên để xây dựng đồ thị công suất phát của toàn nhà máy, đồ thị

phụ tải tự dùng, đồ thị từng cấp điện áp và công suất phát về hệ thống lần lượt như

sau.

5


1.2.1 Công suất phát ra toàn nhà máy.

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:

STNM(t) =P%(t) · Pđặt

cosϕF

Trong đó:

−STNM(t): là công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.

−P%(t): phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.

−cosϕF : hệ số công suất định mức của máy phát; cosϕF = 0, 85.

−Pđặt: công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy.

Pđặt = n.PdmF = 4.55 = 220MW.

−n: số tổ máy.

−PdmF : công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát.

Ta có kết quả tính toán trong bảng sau:

Bảng 1.2: Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.

t(h) 0÷ 4 4÷ 7 7÷ 11 11÷ 13 13÷ 17 17÷ 21 21÷ 24

P%(t) 70 80 100 80 90 100 90

STNM(t) 181.176 207.059 258.824 207.059 232.941 258.824 232.941

1.2.2 Phụ tải tự dùng toàn nhà máy.

Vì công suất điện tự dùng trong nhà máy thủy điện rất nhỏ chỉ chiếm 0, 5% tổng công

suất phát ra của nhà máy nên có thể coi công suất điện tự dùng không đổi và được

tính theo công thức :

STD(t) = STD(max) =αtd% · n · PdmF

100 · cosϕtd=

0, 5 · 4 · 55

100 · 0, 85= 1, 294MVA



Trong đó:

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

-α%: lượng điện phần trăm tự dùng.

-cosϕtd: hệ số công suất phụ tải tự dùng.

−n: số tổ máy.

−PdmF : công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát.

1.2.3 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp.

1.2.3.1 Tính toán phụ tải địa phương(10.5 kV.)

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:

UĐP = 10, 5kV ;Pmax = 10MW ; cosϕ = 0, 86

Gồm : 2 lộ kép x 3 MW x 4km và 2 lộ đơn x 2 MW x 4km.

Công suất phụ tải cấp điện áp nhà máy từng thời điểm được xác định theo công thức

sau:

SĐP(t) =P%(t).PĐP max

cosϕ

Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:

Bảng 1.3: Công suất của phụ tải địa phương.

t(h) 0÷ 4 4÷ 7 7÷ 11 11÷ 13 13÷ 17 17÷ 21 21÷ 24

P%(t) 70 80 90 90 90 90 80

SĐP(t) 8.140 9.302 10.465 10.465 10.465 10.465 9.302

1.2.3.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (35 kV).

Phụ tải cấp điện áp trung:

Pmax = 100MW, cosϕ = 0, 86



Gồm 2 lộ kép x 40 MW và 1 lộ đơn x 20MW. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng đã cho

ở đề bài.

Tính toán tương tự như với cấp điện áp máy phát. Các số liệu tính toán được như sau.

Bảng 1.4: Công suất của phụ tải cấp điện áp trung.

t(h) 0÷ 4 4÷ 7 7÷ 11 11÷ 13 13÷ 17 17÷ 21 21÷ 24

P%(t) 80 90 100 100 90 90 70

SUT (t) 93.023 104.651 116.279 116.279 104.651 104.651 81.395

1.2.4 Cân bằng công suất toàn nhà máy –công suất phát vào hệ

thống.

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng

công suất thu), không xét đến công suất tổn thất trong máy biến áp ta có :

STNM (t) = SV HT (t) + SĐP (t) + SUT (t) + STD (t)

→ SV HT (t) = STNM (t) − [SĐP (t) + SUT (t) + STD (t)]

Trong đó :

-SV HT (t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA).

-STNM(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA).

-SĐP(t) : Công suất của phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA).

-STD(t): Công suất tự dùng nhà máy tại thời điểm t, (MVA).

-SUT (t): Công suất phía trung áp tại thời điểm t, (MVA).



Áp dụng công thức trên và dựa vào các bản tính toán ở trên ta có bảng số liệu

tính được là :

Bảng 1.5: Bảng tổng hợp phụ tải các cấp

Thời gian, (h) 0÷ 4 4÷ 7 7÷ 11 11÷ 14 14÷ 17 17÷ 21 21÷ 24

STNM , (MVA) 181.176 207.059 258.824 207.059 232.941 258.824 232.941

SĐP, (MVA) 8.140 9.302 10.465 10.465 10.465 10.465 9.302

SUT , (MVA) 93.023 104.651 116.279 116.279 104.651 104.651 81.395

STD(MVA) 1.294 1.294 1.294 1.294 1.294 1.294 1.294

SV HT (MVA) 78.719 91.812 130.786 79.021 116.531 142.414 140.950

Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà

máy như sau:

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Nhận xét:



+ Nhà máy gồm có 4 tổ máy. Công suất mỗi tổ có công suất 55 MW.

+ Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau:

-Cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương): 10,5 kV.

-Cấp điện áp trung: 35kV.

+ Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt là: 258,8 MVA so với công suất đặt của hệ

thống là: 3000MVA chiếm 8, 627%.

+ Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) 10,5 kV có:

SmaxĐP = 10.465MVA

SminĐP = 8.140MVA

Phụ tải địa phương khi cực đại, cực tiểu so với công suất đặt của nhà máy chiếm lần

lượt là: 4, 04% và 3, 15%.

+ Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có

SmaxUT = 116.279MVA

SminUT = 81.395MVA

Phụ tải cấp điện áp trung khi cực đại, cực tiểu so với công suất đặt của nhà máy

chiếm lần lượt là: 44, 93% và 31, 45%.

+Công suất phát về hệ thống:

SmaxVHT = 140.950MVA

SminVHT = 78.719MVA

Công suất phát về hệ thống khi cực đại, cực tiểu so với công suất đặt của nhà máy

chiếm lần lượt là: 54, 46% và 30, 42%.

1.3 Đề xuất các phương án nối dây

1.3.1 Đề xuất các phương án sơ đồ nối dây.

Việc chọn các sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong

việc tính toán và thiết kế nhà máy điện. Chọn sơ đồ nối điện chính phải đảm bảo



thỏa mãn được những điều kiện sau:

+ Về kỹ thuật:

- Đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu .

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

+ Về kinh tế:

- Vốn đầu tư nhỏ.

- Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa.

- Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phương pháp).

- Có khả năng phát triển về sau.

Dựa vào kết quả tính toán ở chương 1 ta có một số nhận xét sau:

?Nguyên tắc 1:Gọi k là tỷ lệ của công suất cực đại mà máy phát truyền cho phụ tải

địa phương với công suất của máy phát.Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 máy

phát –máy biến áp liên lạc, khi đó ta có:

k =Smax

ĐP

2.SdmF.100 =

10, 465

2.64, 7.100 = 8, 087% < 15%

Từ kết quả trên ta thấy k < 15% nên không cần dùng thanh góp điện áp máy phát,phụ

tải điện áp máy phát được lấy trực tiếp từ đầu cực máy phát ra.

?Nguyên tắc 3:Do có 2 cấp điện áp cao 110kV và trung 35kV nhưng mạng 35kV không

phải là mạng trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ số có lợi:

α =UC − UTUC

=110− 35

110= 0, 68 > 0, 5

→ ta dùng máy biến áp ba cuộn dây vừa để truyền tải công suất liên lạc giữa các cấp

điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.

?Nguyên tắc 4:Ta có công suất SUTmin = 81, 395 MVA lớn hơn công suất mỗi tổ máy

là 64,7MVA trong khi đó lại dùng máy biến áp ba dây quấn làm liên lạc nên phía bên

trung ta ghép thêm 1 bộ MFĐ-MBA.

?Nguyên tắc 7 :Công suất dự trữ của hệ thống là 150MVA, một tổ máy phát có công

suất là 64,7 MVA vậy nên ta ghép 2 MFĐ chung với một MBA, với mỗi tổ máy phát

có thêm máy cắt điện để thuận tiện cho việc hòa MFĐ vào lưới.

Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:



1.3.1.1 Phương án 1.

Phía cao áp 110kV sử dụng 1 bộ MF-MBA và 2 MBA 3 cuộn dây để làm máy biến áp

liên lạc và cung cấp điện cho phụ tải địa phương .Phía trung áp 35 kV sử dụng 1 bộ

MF-MBA.

Hình 1.2: Sơ đồ đi dây phương án 1

•Ưu điểm :

Số lượng MBA ít,có lợi về mặt kinh tế,tổn thất điện năng ít.Vận hành đơn giản, linh

hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.

•Nhược điểm :

Dùng ba loại máy biến áp gây ra khó khăn trong việc vận hành và bảo vệ. Ngoài ra

số thiết bị bên phía cao áp nhiều nên vốn đầu tư cao.




Phía cao áp 110kV sử dụng MF-MBA 3 cuộn dây để làm máy biến áp liên lạc và cung

cấp điện cho phụ tải địa phương .


•Ưu điểm :

Sơ đồ nối điện đơn giản,số lượng và chủng loại máy biến áp ít.


Ghép 2 bộ máy phát vào chung 1 MBA liên lạc, khi máy biến áp liên lạc có sự cố thì

mất 2 tổ máy phát nên cung cấp điện không đảm bảo,mặt khác ghép hai máy phát

chung một máy biến áp nên đầu tư mua thiết bị lớn và gây khó khăn trong tính toán

thiết kế cũng như trong vận hành, sửa chữa.Tổn thất máy biến áp lớn.


Ta dùng 2 bộ MF-MBA 2 dây quấn phát công suất lên thanh góp cao áp 110kV, dùng

2 bộ máy biến áp 3 cuộn dây liên lạc giữa các cấp điện áp, làm nhiệm vụ truyền tải



công suất cho thanh góp trung áp 35kV.


•Ưu điểm :

Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt.Chủng loại thiết bị ít thuận tiện việc

tính toán, vận hành và sửa chữa.


Khi có sự cố MBA liên lạc thì máy biến áp liên lạc thì máy còn lại làm việc trong tình

trạng nặng nề,có thể cung cấp điện không đảm bảo cho phụ tải phía 35kV.Vốn đầu

tư các MBA cấp 110kV rất lớn.


Phía cao áp 110kV sử dụng 1 bộ MF-MBA và 2 máy biến áp 3 cuộn dây để làm máy

biến áp liên lạc và cung cấp điện cho phụ tải địa phương.




•Ưu điểm :

Số lượng,chủng loại mba ít.Đảm bảo cung cấp điện liên tục.


Số lượng máy biến áp nối với thanh cái 110kV nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng

thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất

lớn.Nếu xảy ra sự cố ở MBA liên lạc thì không đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải

phía 35 kV.

1.3.1.5 Nhận xét.

Qua 4 phương án đã đưa ra ở trên ta thấy phương án 1 và 3 đơn giản và có khả năng

kinh tế hơn so với 2 phương án còn lại. Hơn nữa, đảm bảo cung cấp điện liên tục, an

toàn cho các phụ tải. Do đó ta giữ lại phương án 1 và 3 để tính toán kỹ thuật, kinh tế

nhằm chọn được sơ đồ tối ưu cho nhà máy.


2TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

2.1 Phương án 1


16


2.1.1 Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp

2.1.1.1 Máy biến áp 2 cuộn dây nối bộ với máy phát điện

Đối với máy biến áp hai cuộn dây B1, B4. Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với

bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 – 24h

lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó, đối với nhà

máy Thủy điện công suất tải qua mỗi máy biến áp là:

Sbo = SdmF −1

n.SmaxTD = 64, 7− 1, 294

4= 64, 377(MVA).

2.1.1.2 Phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc.

Máy biến áp B2, B3 là máy biến áp 3 dây quấn, sơ đồ nối điện không có thanh

góp cấp điện áp máy phát nên được chọn theo điều kiện:

SCT (t) =1

2[SUT (t)− SboT ]

SCC (t) =12

[SV HT (t)− SboC ]

SCH (t) =SCC (t) +SCT (t)

Tính toán cho lần lượt khoảng thời gian t ta có bảng số liệu sau :

Bảng 2.1: Phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc

Thời gian, (h) 0÷ 4 4÷ 7 7÷ 11 11÷ 14 14÷ 17 17÷ 21 21÷ 24

SUT (MVA) 93.023 104.651 116.279 116.279 104.651 104.651 81.395

SV HT (MVA) 78.719 91.812 130.79 79.021 116.53 142.41 140.95

SCT (MVA) 14.323 20.137 25.951 25.951 20.137 20.137 8.509

SCC(MVA) 7.171 13.718 33.205 7.322 26.077 39.019 38.287

SCH(MVA) 21.494 33.855 59.156 33.273 46.214 59.156 46.796



2.1.2 Chọn máy biến áp

2.1.2.1 Chọn máy biến áp 2 cuộn dây nối bộ với máy phát điện

+Chọn máy biến áp 2 cuộn dây B1,B4 theo điều kiện như sau :

SdmB1,B4 ≥ SdmF −1

4.Stdmax ≈ SdmF

Máy phát F1 và F4 có công suất định mức là SđmF = 64,7 MVA.

Do đó ta có thể chọn MBA B1 và B4 có thông số như sau:

Bảng 2.2: Chọn máy biến áp B1 và B4

MBA Loại MBA Sđm,MV AĐiện áp cuộn dây Tổn thất công suất

UN% I0%C H ∆P0 ∆PN

B1 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55

B4 80 38,5 10,5 53 280 9,5 0,3

2.1.2.2 Chọn máy biến áp liên lạc

Máy biến áp B2, B3 là máy biến áp 3 cuộn dây, sơ đồ nối điện không có thanh góp

cấp điện áp máy phát nên được chọn theo điều kiện:

SdmB2,B3 ≥ SdmF = 64, 7MVA

Tra bảng theo sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn MBA có thông số

sau:




Loại Sdm,MV A

Điện áp, kV Tổn thất, kW UN%

Cao Trung Hạ ∆P0

∆PNC-T C-H T-H

C-H

80 115 38,5 11 82 390 10,5 17 6,5

2.1.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của máy biến áp

+Đối với MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ MFĐ-MBA, ta không cần kiểm tra

điều kiện quá tải bởi một trong hai phân tử MFĐ hay MBA sự cố thì cả bộ ngừng làm

việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố.

+Đối với máy biến áp liên lạc 3 dây quấn.

Sự cố 1: Hỏng 1 bộ MP-MBA liên lạc vào lúc phụ tải bên trung cực đại.

Hình 2.2: Sự cố hỏng 1 bộ MP-MBA liên lạc lúc phụ tải bên trung cực đại



+Điều kiện quá tải:

kqtsc.Sdm3dq +∑

SboT ≥ SmaxUT

Hỏng MBA B3 tại SmaxUT = 116, 279MVA

Khi đó ta có:

kqtsc.Sdm3dq +∑

SboT ≥ SmaxUT

→ 1, 4.80 + 64, 377 = 176, 377MVA ≥ 116, 279MV → Đạt yêu cầu

Vậy khi 1 máy biến áp 3 cuộn dây hỏng thì máy biến áp 3 cuộn dây còn lại và máy

biến áp bộ vẫn cung cấp đủ cho phụ tải bên trung.

+Phân bố công suất cho các phía cuộn dây của MBA khi có sự cố.SCT = Smax

UT − SboT = 116, 279− 64, 377 = 51, 902MVA

SCH = SdmF − SUTmaxdp − 1

4.Stdmax = 64, 7− 10, 465− 1

4.1, 294 = 53, 912MVA

SCC = SCH − SCT = 53, 912− 51, 902 = 2, 01MVA

+Kiểm tra điều kiện :

Max SCT ;SCH ;SCC ≤ kqtsc.Sdm3dq

⇒Max 51, 902; 53, 912; 2, 01 = 53, 912MVA < 1, 4.80 = 112MVA

+Tính lượng công suất thiếu.

Sthieu = SUTmaxVHT +SUTmax

UC −SCC−ΣSboC= 130, 79− 2, 01− 64, 377 = 64, 403MVA

Ta thấy Sthieu = 64, 403MVA < SdtHT = 150MVA.

→ Lượng công suất dự phòng của hệ thống đủ cung cấp cho sự thiếu hụt của hệ

thống khi xảy ra sự cố 1 mba liên lạc.

Sự cố 2: Hỏng 1 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây bên trung lúc phụ tải bên trung đạt cực đại.



Hình 2.3: Sự cố hỏng 1 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây bên trung lúc phụ tải bên trung cực

đại


2.kqtsc.Sdm3dq+(ΣSboT−S1bo) ≥ SmaxUT ⇒ 2.1, 4.80+(64, 377−64, 377) = 224MVA ≥ 116, 279MVA

→ thõa mãn

+Phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA khi sự cố:

SCT = 1

2. [Smax

UT − (ΣSboT − S1bo)] = 12. [116, 279− (64, 377− 64, 377)] = 58, 14MVA

SCH = SdmF − 12.SUTmaxdp − 1

4.Smaxtd = 64, 7− 1

2.10, 465− 1

4.1, 294 = 59, 144MVA

SCC = SCH − SCT = 59, 144− 58, 14 = 1, 004MVA



⇒Max 58, 14; 59, 144; 1, 004 = 59, 144MVA < 1, 4.80 = 112MVA.



UC −2.SCC−ΣSboC= 130, 79− 2.1, 004− 64, 7 = 64, 082MVA





thống khi xảy ra sự cố.

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp .

+Tính toán tổn thất điện năng trong sđ bộ MP-MBA hai cuộn dây.

MBA mang tải bằng phẳng Sbo = 64, 377MVA cả năm (8760 giờ ) được xác định theo

công thức sau :

∆AB1 =

[∆P0 + ∆PN

(SboSdmB

)2].8760 =

[70 + 310.

(64, 377

80

)2].8760 = 2371, 72MWh

∆AB4=

[∆P0+∆PN.

(Sbo

SBdm

)2]·8760 =

[53 + 280.

(64, 377

80

)2].8760 = 2052, 621MWh

+Tổn thất điện năng trong MBA ba cuộn dây.

Để tính tổn thất điện năng trong MBA 3 cuộn dây trước hết phải tính tổn thất công

suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau :

∆PC

N = 12

(∆PCT

N + ∆PCHN −∆P TH

N

)∆P T

N = 12

(∆PCT

N + ∆P THN −∆PCH

N

)∆P T

N = 12

(∆P TH

N + ∆PCHN −∆PCT

N

)Trong đó :

-∆PCN ,∆P

TN ,∆P

HN lần lượt là công suất tổn thất ngắn mạch các cuộn

cao,trung,hạ.

-∆PCNT,∆P

CNH,∆P

TNHlần lượt là tổn thất công suất ngắn mạch cao

-trung,cao-hạ,trung-hạ.

Ở đây nhà sản xuất chỉ cho ∆PCHN nên ta coi ∆PCT

N = ∆P THN = ∆PCH

N .

Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây:

∆PC

N = 12

(∆PCT


N

)∆P T

N = 12

(∆PCT


N

)∆PH

N = 12

(∆P TH


N

) ⇒ ∆PCN = ∆P T

N = ∆PHN =

1

2.∆PCH

N =1

2.390 = 195kW



Tổn thất điện năng trong MBA B2, B3 được tính như sau:

∆A = 8760.∆P0 + 365.∑i∈24

[∆PC

N .

(SCCiSdmB

)2

+ ∆P TN .

(SCTiSdmB

)2

+ ∆PHN .

(SCHiSdmB

)2].∆ti

-Tổn thất trong một năm của mỗi máy biến áp:

Bảng 2.4: Tổn thất công suất trong máy biến áp liên lạc

T (h) 0÷4 4÷7 7÷11 11÷13 13÷17 17÷21 21÷24

SCT (MVA) 14.323 20.137 25.951 25.951 20.137 20.137 8.509

SCC (MVA) 7.171 13.7175 33.2045 7.322 26.077 39.019 38.287

SCH (MVA) 21.494 33.8545 59.1555 33.273 46.214 59.156 46.796

∆Ai (kWh) 87.575 159.028 642.935 111.769 392.589 661.454 340.770

∆AB2= ∆AB3=∆P0 · 8760 + 365 · ΣAi= 82.8760 + 365.2396, 12 = 1592, 904MWh

-Tổn thất điện năng trong một năm của máy biến áp liên lạc:

∆AB2,B3 = 2.1592, 904 = 3185, 808MWh

→ Tổn thất điện năng của phương án 1:

∆A = ∆AB1 + ∆AB4 + ∆AB2,B3 = 2371, 72 + 2052, 621 + 3185, 808 = 7610, 149MWh

2.2 Phương án 3




2.2.1 Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp

2.2.1.1 Máy biến áp 2 cuộn dây nối bộ với máy phát điện

Đối với máy biến áp hai cuộn dây B1, B2. Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với

bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 – 24h

lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó, đối với nhà

máy Thủy điện công suất tải qua mỗi máy biến áp là:

Sbo = SdmF −1

n.SmaxTD = 64, 7− 1, 294

4= 64, 377(MVA).



2.2.1.2 Phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc.

Máy biến áp B2, B3 là máy biến áp 3 dây quấn, sơ đồ nối điện không có thanh

góp cấp điện áp máy phát nên được chọn theo điều kiện:SCT (t) =1

2.SUT (t)

SCC (t) =12

[SV HT (t)− 2.SboC ]

SCH (t) =SCC (t) +SCT (t)

Tính toán cho lần lượt khoảng thời gian t ta có bảng số liệu sau :

Bảng 2.5: Phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc

Thời gian, (h) 0÷ 4 4÷ 7 7÷ 11 11÷ 14 14÷ 17 17÷ 21 21÷ 24

SUT (MVA) 93.023 104.651 116.279 116.279 104.651 104.651 81.395

SV HT (MVA) 78.719 91.812 130.786 79.021 116.531 142.414 140.95

SCT (MVA) 46.5115 52.3255 58.1395 58.1395 52.3255 52.3255 40.6975

SCC(MVA) -25.0175 -18.471 1.016 -24.8665 -6.1115 6.83 6.098

SCH(MVA) 21.494 33.8545 59.1555 33.273 46.214 59.1555 46.7955

2.2.2 Chọn máy biến áp

2.2.2.1 Chọn máy biến áp 2 cuộn dây nối bộ với máy phát điện

+Chọn máy biến áp 2 cuộn dây B1,B2 theo điều kiện như sau :

SdmB1,B4 ≥ SdmF −1

4.Stdmax ≈ SdmF

Máy phát F1 và F2 có công suất định mức là SđmF = 64,7 MVA.

Do đó ta có thể chọn MBA B1 và B4 có thông số như sau:




MBA Loại MBA Sđm,MV AĐiện áp cuộn dây Tổn thất công suất

UN% I0%C H ∆P0 ∆PN

B1 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55

B2 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55

2.2.2.2 Chọn máy biến áp liên lạc

Máy biến áp B3, B4 là máy biến áp 3 cuộn dây, sơ đồ nối điện không có thanh góp

cấp điện áp máy phát nên được chọn theo điều kiện:

SdmB2,B3 ≥ SdmF = 64, 7MVA

Tra bảng theo sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn MBA có thông số

sau:


Loại Sdm,MV A

Điện áp, kV Tổn thất, kW UN%

Cao Trung Hạ ∆P0

∆PNC-T C-H T-H

C-H

125 115 38,5 10,5 100 400 - 10,5 15

2.2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của máy biến áp

+Đối với MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ MFĐ-MBA, ta không cần kiểm tra

điều kiện quá tải bởi một trong hai phân tử MFĐ hay MBA sự cố thì cả bộ ngừng làm

việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố.

+Đối với máy biến áp liên lạc 3 dây quấn.

Sự cố: Hỏng 1 bộ MP-MBA liên lạc vào lúc phụ tải bên trung cực đại.



Hình 2.5: Sự cố hỏng 1 bộ MP-MBA liên lạc lúc phụ tải bên trung cực đại


kqtsc.Sdm3dq +∑

SboT ≥ SmaxUT

Hỏng MBA B2 tại SmaxUT = 116, 279MVA

Khi đó ta có:

kqtsc.Sdm3dq +∑

SboT ≥ SmaxUT

→ 1, 4.125 = 175MVA ≥ 116, 279MVA→ Đạt yêu cầu

Vậy khi máy biến áp tự ngẫu hỏng thì máy biến áp tự ngẫu còn lại và máy biến áp bộ

vẫn cung cấp đủ cho phụ tải bên trung.

+Phân bố công suất cho các phía cuộn dây của MBA khi có sự cố.SCT = Smax

UT − SboT = 116, 279− 0 = 116, 279MVA

SCH = SdmF − SUTmaxdp − 1

4.Stdmax = 64, 7− 10, 465− 1

4.1, 294 = 53, 912MVA

SCC = SCH − SCT = 53, 912− 116, 279 = −62, 367MVA





⇒Max 116, 279; 53, 912;−62, 367 = 116, 279MVA < 1, 4.125 = 175MVA



UC −SCC−ΣSboC= 130, 79 + 62, 367− 2.64, 377 = 64, 403MVA



thống khi xảy ra sự cố 1 mba liên lạc.

2.2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp .

+Tính toán tổn thất điện năng trong sđ bộ MP-MBA hai cuộn dây.

MBA mang tải bằng phẳng Sbo = 64, 377MVA cả năm (8760 giờ ) được xác định theo

công thức sau :

∆AB1 = ∆AB2 =

[∆P0 + ∆PN

(SboSdmB

)2].8760 =

[70 + 310.

(64, 377

80

)2].8760 = 2371, 72MWh

+Tổn thất điện năng trong MBA ba cuộn dây.

Để tính tổn thất điện năng trong MBA 3 cuộn dây trước hết phải tính tổn thất công

suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau :

∆PC

N = 12

(∆PCT


N

)∆P T

N = 12

(∆PCT


N

)∆P T

N = 12

(∆P TH


N

)Trong đó :

-∆PCN ,∆P

TN ,∆P

HN lần lượt là công suất tổn thất ngắn mạch các cuộn

cao,trung,hạ.

-∆PCNT,∆P

CNH,∆P

TNHlần lượt là tổn thất công suất ngắn mạch cao

-trung,cao-hạ,trung-hạ.

Ở đây nhà sản xuất chỉ cho ∆PCHN nên ta coi ∆PCT

N = ∆P THN = ∆PCH

N .

Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây:

∆PC

N = 12

(∆PCT


N

)∆P T

N = 12

(∆PCT


N

)∆PH

N = 12

(∆P TH


N

) ⇒ ∆PCN = ∆P T

N = ∆PHN =

1

2.∆PCH

N =1

2.400 = 200kW



Tổn thất điện năng trong MBA B3, B4 được tính như sau:

∆A = 8760.∆P0 + 365.∑i∈24

[∆PC

N .

(SCCiSdmB

)2

+ ∆P TN .

(SCTiSdmB

)2

+ ∆PHN .

(SCHiSdmB

)2].∆ti

-Tổn thất trong một năm của mỗi máy biến áp:

Bảng 2.8: Tổn thất công suất trong máy biến áp liên lạc

T (h) 0÷4 4÷7 7÷11 11÷13 13÷17 17÷21 21÷24

SCT (MVA) 46.512 52.326 58.140 58.140 52.326 52.326 40.698

SCC (MVA) -25.018 -18.471 1.016 -24.867 -6.111 6.830 6.098

SCH (MVA) 21.494 33.855 59.156 33.273 46.214 59.156 46.796

∆Ai (kWh) 166.461 162.250 352.287 130.704 251.445 321.740 149.118

∆AB3= ∆AB4=∆P0 · 8760 + 365 · ΣAi= 82.8760 + 365.1534, 005 = 1278, 232MWh

-Tổn thất điện năng trong một năm của máy biến áp liên lạc:

∆AB2,B3 = 2.1278, 232 = 2556, 464MWh

→ Tổn thất điện năng của phương án 3:

∆A = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3,B4 = 2.2371, 72 + 2556, 464 = 7299, 904MWh


3TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN

TÓI ƯU.

Dựa vào tính toán kĩ thuật các phương án ở chương 2 ta đi tiến hành tính toán

kinh tế cho các phương án để chọn ra phương án tối ưu nhất. Trước tiên ta đi tiến

hành vẽ sơ đồ thiết bị phân phối phía điện áp cao và điện áp trung cho các phương

án. Sau đó so sánh kinh tế-kỹ thuật giữa hai phương án, phương án tối ưu là phương

án có vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ nhất

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối .

3.1.1 Phương án 1.

3.1.1.1 Sơ đồ TBPP cao áp

+ Cấp điện áp:110 kV.

-Có 3 lộ dây đến:1 lộ từ mba bộ B1,2 lộ từ 2 mba liên lạc B2,B3

-Lộ dây ra gồm:1 lộ dây kép nối với hệ thống

→Ta sử dụng sơ đồ TBPP 2 hệ thống thanh góp

3.1.1.2 Chọn sơ đồ TBPP trung áp.


-Có 3 lộ dây:2 lộ từ 2 mba liên lạc B2,B3,1 lộ từ mba bộ B4

30


-Lộ dây ra gồm:2 lộ dây kép và 1 lộ dây đơn nối với phụ tải

→ Vậy ta chọn sơ đồ TBPP 2 hệ thống thanh góp.

Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1

3.1.2 Phương án 3.

3.1.2.1 Sơ đồ TBPP cao áp


-Có 4 lộ dây đến:2 lộ từ 2 mba bộ B1,B2,2 lộ từ 2 mba liên lạc B2,B3

-Lộ dây ra gồm:1 lộ dây kép nối với hệ thống

→ Vậy ta chọn sơ đồ TBPP 2 hệ thống thanh góp.



3.1.2.2 Chọn sơ đồ TBPP trung áp.


-Có 2 lộ dây đến:2 lộ từ 2 mba liên lạc B2,B3,

-Lộ dây ra gồm:2 lộ dây kép và 1 lộ dây đơn nối với phụ tải

→ Vậy ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp.

Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 3



3.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật,lựa chọn phương án tối

ưu

Để tính toán kinh tế - kĩ thuật cho một phương án ta cần tính đên vốn đầu tư và phí

tổn vận hành hàng năm. Khi so sánh các phương án để có đầy đủ cơ sở thuyết phục

phương án là phương án tối ưu ta cần so sánh phương án nào có chỉ tiêu kinh tế

cao hơn. Về mặt cơ sở lý luận, để luận chứng kinh tế các phương án ta xét một cách

đơn giản nhất nghĩa là ta chỉ xét các phần tử khác nhau trong 2 phương án, cụ thể là

MBA và máy cắt. Trong đó phương án nào có chi phí tính toán thấp nhất thì sẽ kinh

tế nhất. Như vậy chỉ tiêu kinh tế cơ bản cần xét là vốn đầu tư và phí tổn vận hành

hằng năm được xác định như sau:

3.2.1 Vốn đầu tư.

Vốn đầu tư của các phương án được xác định theo công thức sau:

V = VB + VTBPP

Trong đó:

-VB là vốn đầu tư MBA.

-VTBPP là vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối.

+Tính VB:

VB =∑

Kb.Vb

Trong đó:

-Kb là hệ số tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp MBA.(bảng 4.1)

-Vb là tiền mua máy biến áp.

+Tính VTBPP

VTBPP=∑i∈Ui

ni.vTBPPi

Trong đó:

-ni là số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp thứ i.

-vTBPPi là giá thành mỗi mạch của thiết bị cấp điện áp i.



3.2.2 Chi phí vận hành hàng năm.

Chi phí vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định theo công thứ sau :

P =P1+P2

Trong đó:

+P1 là tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sữa chữa lớn,đ/năm.

P1=a%.V

100

-V là vốn đầu tư, đ.

-a% là định mức khấu hao phần trăm ( bảng 4.2 ).

+P2 là chi phí do tổn thất điện năng hằng năm trong MBA ,đ/năm.

P2= β.∆A

-β là giá thành trung bình điện năng trong HTĐ , đ/kWh.

β =1500đ/kWh.

-∆ là tổn thất điện năng hàng năm trong MBA , kWh.

PHƯƠNG ÁN 1

+Vốn đầu tư :

Vpa1 = VBpa1 + VTBPPpa1

Ta có bảng sau:

Bảng 3.1: Vốn đầu tư máy biến áp phương án 1

STT Tên MBA S,MVAĐiện áp cuộn dây , kV

K Giá, 109 VNĐCao Trung Hạ

B1 80 115 10,5 1,5 6,24

B2 80 115 38,5 11 1,5 6,84

B3 80 115 38,5 11 1,5 6,84

B4 80 38,5 10,5 1,6 4,42

VBpa1 36,952



+Ở cấp điện áp 110kV có tổng 5 mạch.1, 8.109 VNĐ/mạch.

→ VTBPP110kV = 5.1, 8.109 = 9.109 VNĐ

+Ở cấp điện áp 35 kV có tổng 8 mạch.1, 5.109 VNĐ/mạch.

→ VTBPP35kV = 8.1, 5.109 = 12.109 VNĐ

+Ở cấp điện áp máy phát có 4 mạch : 0, 9.109 VNĐ/mạch.

→ VTBPP10,5kV = 4.0, 9.109 = 3, 6.109 VNĐ

Vậy:

VTBPPpa1=VTBPP110kV+VTBPP35kV+VTBPPMF = 9.109+12.109+3, 6.109 = 24, 6.109 VNĐ.

⇒ Vpa1 = VBpa1 + VTBPPpa1 = 36, 952.109 + 24, 6.109 = 61, 552.109

+Chi phí vận hành hàng năm.

Ppa1=P1pa1+P2pa1

Ta có :

P1pa1=a%.Vpa1

100=

9, 4.61, 552.109

100= 5, 786.109

P2pa1=β.∆A = 1500.7610149 = 11, 415.109VND

⇒ Ppa1 = P1pa1 + P2pa1 = 5, 786.109 + 11, 415.109 = 17, 201.109V ND

PHƯƠNG ÁN 3

+Vốn đầu tư :

Vpa3 = VBpa3 + VTBPPpa3

Ta có bảng sau:

+Ở cấp điện áp 110kV có tổng 6 mạch.1, 8.109 VNĐ/mạch.

→ VTBPP110kV = 6.1, 8.109 = 10, 8.109 VNĐ

+Ở cấp điện áp 35 kV có tổng 7 mạch.1, 5.109 VNĐ/mạch.

→ VTBPP35kV = 7.1, 5.109 = 10, 5.109 VNĐ

+Ở cấp điện áp máy phát có 4 mạch : 0, 9.109 VNĐ/mạch.

→ VTBPP10,5kV = 4.0, 9.109 = 3, 6.109 VNĐ

Vậy:

VTBPPpa3=VTBPP110kV+VTBPP35kV+VTBPPMF = 10, 8.109 + 10, 5.109 + 3, 6.109

= 24, 9.109 VNĐ.



Bảng 3.2: Vốn đầu tư máy biến áp phương án 3

STT Tên MBA S,MVAĐiện áp cuộn dây , kV

K Giá, 109 VNĐCao Trung Hạ

B1 80 115 10,5 1,5 6,24

B2 80 115 10,5 1,5 6,24

B3 125 115 38,5 10,5 1,5 9,72

B4 125 115 38,5 10,5 1,5 9,72

VBpa3 47,88

⇒ Vpa1 = VBpa3 + VTBPPpa1 = 47, 88.109 + 24, 9.109 = 72, 78.109

+Chi phí vận hành hàng năm.

Ppa3=P1pa3+P2pa3

Ta có :

P1pa3=a%.Vpa1

100=

9, 4.72, 78.109

100= 6, 841.109

P2pa3=β.∆A = 1500.7299904 = 10, 95.106VND

⇒ Ppa3 = P1pa3 + P2pa3 = 6, 841.109 + 10, 95.106 = 17, 791.109V ND

3.3 Lựa chọn phương án tối ưu .

Kết quả tính toán kinh tế cho hai phương án ta so sánh tổng hợp hai phương án như

sau:

Bảng 3.3: So sánh 2 phương án

Phương án V.109 (đồng) P.109 (đồng)

Phương án 1 61,552 17,201

Phương án 3 72,78 17,791



Theo bảng số liệu thì phương án 1 có số vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng

năm đều nhỏ hơn phương án 3. Như vậy ta chọn phương án 3 làm phương án thiết

kế cho nhà máy NĐNH và để tính toán tiếp.


4TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn

của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt

khi có ngắn mạch qua chúng. Vì vậy phải chọn điểm ngắn mạch sao cho dòng ngắn

mạch qua các khí cụ điện và dây dẫn là lớn nhất. Sau khi chọn được các điểm ngắn

mạch ta tiến hành tính toán cho các điểm ngắn mạch đó.

4.1 Chọn điểm ngắn mạch

+ Để chọn khí cụ điện và dây đẫn phía cao áp chọn điểm NM N1. Nguồn cấp là các

MPĐ và HT.

+Chọn các khí cụ điện và đây dẫn phía trung áp, chọn điểm NM N2 .Nguồn cấp là

các MPĐ và HT.

+Để chọn các khí cụ điện và dây dẫn ở đầu cực MP chọn điểm NM N3 và N3’.

-Đối với N3 nguồn cấp là HT và các MPĐ của nhà máy trừ MPF3 .

-Đối với N’3 nguồn cấp chỉ là MPF3

→ Trong 2 điểm NM này giá trị dòng NM nào lớn hơn sẽ được chọn khí cụ điện và

dây dẫn ở đầu cực MP.

+ Để chọn khí cụ điện cho phụ tải tự dùng và địa phương chọn điểm NM N4 nguồn

cấp là HT và các MPĐ của nhà máy.

Vậy ta có các điểm NM như trên hình vẽ dưới đây :

38


Hình 4.1: Sơ đồ vị trí ngắn mạch

4.2 Lập sơ đồ thay thế

Chọn Scb = 100 MVA, Ucb = Utb các cấp điện áp.(115 kV,36,5 kV,10,5 kV)

-Điện kháng của hệ thống điện:

X1=XHT=Scb

SN

=100

3000= 0, 033

- Điện kháng đường dây kép 110kV nối với hệ thống:

X2=XD=1

nx0.L.

Scb

U2tb

=1

2.0, 4.70.

100

1152 = 0, 106

- Điện kháng máy biến áp hai cuộn dây B1,B4:

X3=XB1=U%

N

100.

Scb

SdmB

=10, 5

100.100

80= 0, 131

X4=XB4=U%

N

100.

Scb

SdmB

=9, 5

100.100

80= 0, 119

-Điện kháng MBA 3 cuộn dây B2 , B3.

Điện áp ngắn mạch các cấp:

UCN% = 1

2(UCT

N + UCHN − UTH

N ) = 12(10, 5 + 17− 6, 5) = 10, 5%

UTN% = 1

2(UCT

N + UTHN − UCH

N ) = 12(10, 5 + 6, 5− 17) = 0%

UHN % = 1

2(UCH

N + UTHN − UCT

N ) = 12(17 + 6, 5− 10, 5) = 6, 5%



Điện kháng thay thế:

X5 = X6 = XCB2 = XC

B3 =UCN%

100. Scb

SdmB2,B3= 10,5

100.100

80= 0, 131

XTB3 = XT

B4 = 0

X7 = X8 = XHB2 = XH

B3 =UHN %

100. Scb

SdmB2,B3= 6,5

100.100

80= 0, 081

-Điện kháng của máy phát điện:

X9=X10=X11=X12=XF1=XF2=XF3=XF4= x′′

d .Scb

SdmF

=0, 22.100

64, 7= 0, 34

4.3 Tính dòng ngắn mạch tại các điểm

4.3.1 Ngắn mạch tại điểm N1

Ta có sơ đồ thay thế như sau: Biến đổi sơ đồ thay thế về dạng đơn giản:

X13 = X1 +X2 = 0, 033 + 0, 106 = 0, 139

X14 = X3 +X9 = 0, 131 + 0, 34 = 0, 471

Dùng phương pháp gập hình đối xứng ta có:

X15=X5//X6 =1

2· 0, 131 = 0, 0655



X16=X7+X10 = 0, 081 + 0, 34 = 0, 421

X17=X8+X12 = 0, 081 + 0, 34 = 0, 421

X18=X16//X17 =1

2· 0, 421 = 0, 2105

X19=X4+X11 = 0, 119 + 0, 34 = 0, 459

X20=X18//X19 =0, 2105.0, 459

0, 2105 + 0, 459= 0, 144

X21=X15+X20 = 0, 0655 + 0, 144 = 0, 2095

Ta có sơ đồ

Ta thấy E1 và E234 là máy phát cùng loại nên có thể ghép lại với nhau

→ X22=X14//X21=0, 471.0, 2095

0, 471 + 0, 2095= 0, 145

Sơ đồ rút gọn:



Dòng ngắn mạch siêu quá độ tại điểm N1:

I qN1(kA) = (ENDX22

+EHTX13

).Scb√3.Ucb

= (1

0, 145+

1

0, 139).

100√3.115

= 7, 074(kA)

Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1:

iN1xk =

√2.Kxk.I

′′

N1 =√

2.1, 8.7, 074 = 18, 01(kA)


Sơ đồ thay thế:



Biến đổi sơ đồ thay thế về dạng đơn giản:

X13 = X1 +X2 = 0, 033 + 0, 106 = 0, 139

X14 = X3 +X9 = 0, 131 + 0, 34 = 0, 471

Dùng phương pháp gập hình đối xứng ta có:

X15=X5//X6 =1

2· 0, 131 = 0, 0655

X16=X7+X10 = 0, 081 + 0, 34 = 0, 421

X17=X8+X12 = 0, 081 + 0, 34 = 0, 421

X18=X16//X17 =1

2· 0, 421 = 0, 2105

X19=X4+X11 = 0, 119 + 0, 34 = 0, 459

X20=X18//X19 =0, 2105.0, 459

0, 2105 + 0, 459= 0, 144

Ta có sơ đồ

Biến đổi sao (13,14,15 ) về tam giác thiếu (21,22 ).

X21=X14+X15+X14 · X15

X13

= 0, 471 + 0, 0655 +0, 471 · 0, 0655

0, 139= 0, 758

X22=X13+X15+X13 · X15

X14

= 0, 139 + 0, 0655 +0, 139 · 0, 0655

0, 471= 0, 224

Lại có X21//X20.

→ X23=X20 · X21

X20+X21

=0, 144.0, 758

0, 144 + 0, 758= 0, 121

Sơ đồ rút gọn:




I qN2(kA) = (ENDX23

+EHTX13

).Scb√3.Ucb

= (1

0, 121+

1

0, 139).

100√3.36, 5

= 24, 452(kA)


iN2xk =

√2.Kxk.I

′′

N2 =√

2.1, 8.24, 452 = 62, 244(kA)


Biến đổi sơ đồ thay thế về dạng đơn giản:

X13 = X1 +X2 = 0, 033 + 0, 106 = 0, 139



X14 = X3 +X9 = 0, 131 + 0, 34 = 0, 471

X15=X5//X6 =1

2· 0, 131 = 0, 0655

X16=X7+X10 = 0, 081 + 0, 34 = 0, 421

X17=X4+X11 = 0, 119 + 0, 34 = 0, 459

X18=X16//X17 =0, 421.0, 459

0, 421 + 0, 459= 0, 22

Biến đổi sao (13,14,15 ) về tam giác thiếu (19,20 ).

X19=X14+X15+X14 · X15

X13

= 0, 471 + 0, 0655 +0, 471 · 0, 0655

0, 139= 0, 758

X20=X13+X15+X13 · X15

X14

= 0, 139 + 0, 0655 +0, 139 · 0, 0655

0, 471= 0, 224

Lại có X19//X18(cùng là Thủy Điện).

→ X21=X19 · X18

X19+X18

=0, 22.0, 758

0, 22 + 0, 758= 0, 171

Ta được sơ đồ:



Tiếp tục biến đổi sao (20,21,8 ) về tam giác thiếu (22,23 ).

X22=X20+X8+X20 · X8

X21

= 0, 224 + 0, 081 +0, 224 · 0, 081

0, 171= 0, 411

X23=X21+X8+X21 · X8

X20

= 0, 171 + 0, 081 +0, 171 · 0, 081

0, 224= 0, 314

Sơ đồ tối giản:


I qN3(kA) = (E124

X23

+EHTX22

).Scb√3.Ucb

= (1

0, 314+

1

0, 411).

100√3.10, 5

= 30, 89(kA)


iN3xk =

√2.Kxk.I

′′

N3 =√

2.1, 8.30, 89 = 78, 633(kA)

4.3.4 Ngắn mạch tại điểmN′

3

Điểm ngắn mạchN′3 chính là ngắn mạch đầu cực MPĐ nên nguồn cấp chỉ là MPĐF3

nên ta có sơ đồ thay thế sau . Dòng ngắn mạch siêu quá độ tại điểm N′3.

I′′

N′3(kA)

=E3

X12

.Scb√3.Ucb

=1

0, 34.

100√3.10, 5

= 16, 172(kA)

Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N′3:

iN′3

xk =√

2.Kxk.I′′

N3′ =√

2.1, 8.17, 172 = 43, 713(kA)



4.3.5 Tính toán điểm ngắn mạch N4

Nguồn cấp là HT và các MPĐ của nhà máy nên:

I′′

N4(kA) = I′′

N3+ I

′′

N′3= 30, 89 + 16, 172 = 47, 062(kA)

Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4.

iN4xk

= iN3xk

+ iN′3

xk= 78, 633 + 43, 713 = 122, 346(kA)

Như vậy sau khi tính toán xong NM ta có bảng tổng kết sau :

Bảng 4.1: Bảng tính toán ngắn mạch

Cấp điện áp (kV) Vị trí ngắn mạch I′′(3)Ni ,kA INixk ,kA

110 N1 7,074 18,01

35 N2 24,452 62,244

10,5

N3 30,89 78,633

N’3 16,172 43,713

N4 47,062 122,346


5CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN.

Trong hệ thống điện để sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng người

ta sử dụng nhiều loại khí cụ điện khác nhau, như máy cắt, dao cạch li, máy biến

dòng, biến áp,...Mỗi loại khí cụ điện có chức năng riêng của nó nên cấu tạo cũng

khác nhau. Ở chương này ta sẽ chọn các khí cụ điện cho nhà máy thủy điện như sau:

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp.

5.1.1 Các mạch phía điện áp cao 110 kV.

+ Mạch hệ thống .

Ta có SV HTmax = 142, 414,đường dây nối với hệ thống là đường dây kép.

Dòng cưỡng bức được tính như sau:

Ibt =SmaxV HT

2.√

3.Udm=

142, 414

2.√

3.110= 0, 374(kA)

Icb = 2.Ibt = 2.0, 374 = 0, 748(kA)

+Mạch MBA bộ trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây.

Ibt =SdmF√3.Udm

=64, 7√3.110

= 0, 3396(kA)

Icb = 1, 05.Ibt = 1, 05.0, 3396 = 0, 357(kA)

+Mạch MBA liên lạc 3 cuộn dây.

Ibt =SmaxCC√

3.UdmC=

39, 019√3.110

= 0, 205(kA)

48


Icb =Max

SmaxCC ;SSC1

CC ;SSC2CC

√

3.UdmC=

Max 39, 019; 2, 01; 1, 004√3.110

=39, 019√

3.110= 0, 205(kA)

Vậy dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía điện áp 110kV là :

I110kAcb = Max 0, 748; 0, 357; 0, 205 = 0, 748(kA)

5.1.2 Các mạch phía điện áp cao 35 kV.

+Mạch đường dây kép nối với phụ tải

Ibt =Ppt

2.√

3.Udm.cosϕ=

40

2.√

3.35.0, 86= 0, 384(kA)

Icb = 2.Ibt = 2.0, 384 = 0, 768(kA)

+Mạch đường dây đơn nối với phụ tải

Ibt =Ppt√

3.Udm.cosϕ=

20√3.35.0, 86

= 0, 384(kA)

Icb = Ibt = 0, 384(kA)

+Mạch MBA bộ trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây

Ibt =SdmF√3.Udm

=64, 7√3.35

= 1, 067(kA)

Icb = 1, 05.Ibt = 1, 05.1, 067 = 1, 120(kA)

+Mạch MBA liên lạc 3 cuộn dây.

Ibt =SmaxCT√

3.UdmT=

25, 951√3.25

= 0, 428(kA)

Icb =Max

SmaxCT ;SSC1

CT ;SSC2CT

√

3.UdmT=

Max 25, 951; 51, 902; 58, 14√3.35

=58, 14√

3.35= 0, 959(kA)

Vậy dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía điện áp 35kV là :

I35kVcb = Max 0, 768; 0, 384; 1, 120; 0, 959 = 1, 120(kA)



5.1.3 Các mạch phía điện áp máy phát .

I(MF )bt =

SdmF√3.UdmF

=64, 7√3.10, 5

= 3, 558(kA)

I(MF )cb = 1, 05.Ibt = 1, 05.3, 558 = 3, 736(kA)

Ta có bảng tổng kết sau:

Bảng 5.1: Bảng tổng kết dòng điện làm việc cưỡng bức của các phần tử tại các cấp

điện áp.

10.5 kV 35 kV 110 kV

Đường dây 0.768 0.748

MBA bộ 1.120 0.357

MBA liên lạc 3 cuôn dây 0.959 0.205

Máy phát 3.736

Dòng điện cưỡng bức lớn nhất 3.736 1.120 0.748

5.2 Chon máy cắt và dao cách ly.

5.2.1 Chọn máy cắt.

Việc chọn máy cắt được tiến hành sau khi ta biết dòng điện cưỡng bức và dòng điện

ngắn mạch cho từng thời điểm cần xác định. Đối với cấp điện áp cao 220 kV và trung

110 kV ta chi cần chọn một loại máy cắt điện và dao cách ly chung cho từng cấp điện

áp.

Máy cắt được chọn theo điều kiện sau:

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

- Điện áp : UdmMC ≥ Ulưới.

- Dòng điện : IdmMC ≥ Icb.

- Ổn định nhiệt :I2nh.tnh ≥ BN .

- Ổn định lực điện động : Iodd ≥ Ixk.

- Điều kiện cắt : IcắtMC ≥ I′′

Dựa vào kết quả tính toán dòng điện cưỡng bức và dòng ngắn mạch ở trên ta chọn



máy cắt cho phương án :

Ở phía 110 kV và phía 35 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:

Bảng 5.2: Thông số máy cắt lựa chọn

Điểm ngắn mạch Tên mạch điện

Thông số tính toán

Loại MC điện

Thông số định mức

Udm Icb I′′

Ixk Udm Idm Icắt Iodd

N1 Cao 110 0.748 7.074 18.01 3AQ1 145 4 40 100

N2 Trung 35 1.120 24.452 62.244 BKB20 36 2.5 31,5 80

N3 Hạ 10.5 3.736 30.89 78.633 8BK41 15 12.5 80 225

N4 Địa phương 10.5 0,639 47,062 122,346 8BK41 15 12,5 80 225

Các máy cắt được chọn phải thỏa mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt, theo

bảng các thông số của máy cắt đã chọn thì đều có dòng định mức lớn hơn 1000A và

lớn hơn rất nhiều Icb nên ta không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.

5.2.2 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 dao cách ly.

+ Điện áp định mức : UdmCL > Udm.mang

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

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

+ Kiểm tra điều kiện ổn định động : Iodd > Ixk =√

2× 1.8× I′′

N.

Từ kết quả tính toán dòng ngắn mạch và dòng cưỡng bức ở các phần trên tra bảng

ta chọn được các loại dao cách ly với các thông số cho trong bảng sau:



Bảng 5.3: Thông số dao cách ly lựa chọn

Tên mạch điện


Loại dao cách ly


Udm Icb I′′

Ixk Udm Idm Iodd

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

Cao 110 0.748 7.074 18.01 PHπ-110/1000 110 1 80

Trung 35 1.12 24.452 62.244 PHπ-1-35/2000Y1 35 2 84

Hạ 10.5 3.736 30.89 78.633 PBK-20/5000 20 5 200

Địa phương 10.5 0,639 47,062 122,346 PBK-20/5000 20 5 200

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát

Thanh dẫn cứng được sử dụng ở cấp điện áp 10,5 kV nối máy phát đến cuộn hạ MBA

tự ngẫu và MBA 2 cuộn dây.

Mạch cấp 10,5kV có Icb = 3, 736kA > 3kA nên chọn thanh dẫn cứng đồng hình

máng.Tiết diện được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài. Tiết diện được chọn

theo điều kiện sau:

Ihccp = khc.Icp ≥ Icb

Trong đó:

+Icb là dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp đang xét( 10,5 kV).

+Icp là dòng điện làm việc cho phép của thanh dẫn.

+khc là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh (θ0)

Khc =

√θcp − θxqθcp − θch

=

√70− 35

70− 25= 0, 88

Vậy dòng điện cho phép hiệu chỉnh theo nhiệt độ:

Icp ≥Icb

khc

=3, 736

0, 88= 4, 245(kA)

Do đó ta chọn thanh dẫn cứng đồng tiết diện hình máng có thông số kĩ thuật như

sau:



Bảng 5.4: Thông số thanh dẫn cứng đầu cực máy phát được chọn

Kích thước, mm

Tiết diện một cực,mm2

Mômen trở kháng, cm3 Mômen quán tính, cm4 Icp

h b c rMột thanh Hai thanh Một thanh Hai thanh cả hai thanh, A

Wx−x Wy−y Wy0−y0 Jx−x Jy−y Jy0−y0

125 55 6.5 10 1370 50 9.5 100 290.3 36.7 625 5500

Hình 5.1: Thanh dẫn cứng đầu cực máy phát

5.3.1 Kiểm Tra Điều Kiện Ổn Định Nhiệt

Thanh dẫn có dòng định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt

5.3.2 Kiểm Tra Điều Kiện Ổn Định Động

Chiều dài 1 nhịp sứ ta lấy L = 130 cm,khoảng cách giữa các pha a=70 cm Điều kiện

ổn định động:

σtt = σ1 + σ2 ≤ σcp

+σ1: ứng suất do lực động điện giữa các pha với nhau

+σ2: ứng suất do lực động điện trong cùng một pha tạo ra

+σcp: ứng suất cho phép, thanh dẫn đồng cóσcp = 1400kG/cm2

-Tính ứng suất ngoài σ1:

F1 = 1, 76.khd.I2xk.

l

a× 10−1 = 1, 76.1.78, 6332.

130

70· 10−2 = 202, 1kG



- Xác định mômen uốn:

M1 =F1.l

10=

202, 1.130

10= 2627, 3(kG.cm)

-Ứng suất tính toán:

σ1=M1

Wy0−y0

=2627, 3

100= 26, 273(kG/cm2)

-Tính ứng suất nội bộ σ2:

+Kiểm tra điều kiện ổn định động:

σtt = σ1 + σ2 < σcp → σ2 < σcp − σ1

→ f (2).(l2)2

12.Wy−y< σcp − σ1

+Lực điện động do dòng ngắn mạch trong cùng một pha gây ra:

f (2) = 0, 51.10−2.1

h.I

(3)2

xk .khd = 0, 51.10−2.1

12, 5.(78, 633)2.1 = 2, 523(

kG

cm)

→ l2 max =

√12.Wy−y.(σcp − σ1)

f (2)=

√12.9, 5.(1400− 26, 273)

2, 523= 249, 14(cm)

Ta thấy l2max = 249, 14 > L = 130.Vậy giữa 2 sứ đỡ của 1 nhịp thanh dẫn không cần

phải đặt thêm 1 miếng đệm trung mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động.

5.3.3 Kiểm Tra Ổn Định Động Có Xét Đến Dao Động Riêng

Tần số dao động riêng của sứ và thanh dẫn cần phải nằm ngoài khu vực cộng hưởng

với giới hạn ±10% tần số chính của hệ thống . Cụ thể đối với tần số hệ thống 50 Hz

thì tần số riêng phải nằm ngoài khoảng 45 ÷ 55 Hz và 90 ÷ 110 Hz . Tần số riêng của

thanh dẫn dạng bất kì được xác định theo công thức:

fR =3, 65

l2

√E.J.106

S.γ=

3, 65

1302 .

√1, 1.106.625.106

13, 7.8, 93= 512Hz

Trong đó :

+l là độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ ;

+E là mô đun đàn hồi của vật liệu làm thanh dẫn;(ECU = 1, 1.106kG/cm2;

EAl = 0, 65.106kG/cm2).



+J là Mô men quán tính của tiết diện thanh dẫn đối với trục thẳng góc.

+S là Diện tích mặt cắt ngang của thanh dẫn (cm2).

+γ – Khối lượng riêng của vật liệu thanh dẫn ( γCu = 8, 93g/cm3,

γAl = 2, 74g/cm3).

fR = 512 Hz nằm ngoài khoảng 45÷55 Hz và 90÷110 Hz nên thanh dẫn đã chọn thỏa

mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động của thanh dẫn.

5.4 Chọn Sứ Đỡ

Điều kiện chọn sứ:

UdmS ≥ UdmHT

Ta chọn sứ có thông số như sau:

Bảng 5.5: Thông số sứ đỡ được chọn

Loại sứĐiện áp (kV)

Lực phá hủy nhỏ nhất khi uốn tính,kG Chiều cao H,mmĐịnh mức Duy trì ở trạng thái khô

O Φ -20-2000KB-Y3 20 75 2000 206

Hình 5.2: Sứ đỡ

Kiểm tra điều kiện ổn định động:

F′

tt ≤ 0, 6Fph

Trong đó:

+Fph là lực động điện tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch



ba pha, kG

+F′tt là lực động điện đặt lên đầu sứ khi ngắn mạch ba pha:

F′

tt = Ftt .H1

H

Ở đây:

-Ftt là lực điện động tác dụng lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha.

- H1 là chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn.

- H là chiều cao của sứ.

→ F′tt = 202, 1.

206 +125

2206

= 263, 417 < 0, 6.Fph = 0, 6.2000 = 1200(kG)

→Sứ đã chọn thỏa mãn yêu cầu ổn định động.

5.5 Chọn thanh góp mềm

5.5.1 Chọn tiết diện thanh góp mềm 110 kV

Tiết diện của thanh góp mềm chọn theo điều kiện sau:

Icb ≥Icbkhc

Trong đó:

+khc là hệ số hiệu chỉnh theo nhiêt độ môi trường xung quanh

(θo = 35oC) và nhiệt độ cho phép lâu dài ( θo= 70oC)

khc =

√θbtcp − θxqθbtcp − θch

=

√70− 35

70− 25= 0, 88

+θbtcp là hiệt độ cho phép lúc bình thường,θbtcp = 70oC.

+θxq là nhiệt độ môi trường xung quanh,θxq = 35oC.

+θch là nhiệt độ chuẩn,θch = 25oC.

Ta có: Icb = 0, 748kA.

Icp ≥Icbkhc

=0, 748

0, 88= 0, 85(kA) = 850(A)

Ta chọn thanh dẫn và thanh góp mềm loại dây nhôm lõi thép AC- 500/27 có thông

số như sau:



Bảng 5.6: Thông số thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn

Cấp điện áp Tiết diện chuẩn,Nhôm/ThépTiết diện, mm2 Đường kính, mm

Icp (A)Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép

110 kV 500/27 481 26,6 29,4 6,6 945

+Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

S ≥ Smin =

√BN

C

Trong đó:

+S là tiết diện của thanh dẫn mềm, mm2.

+BN là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch 3 pha, A2.s

+C là hệ số (CAl = 79A2.s ).

-Tính xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N1 như sau:

BN = BNCK +BNKCK

+BNCK là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch chu kì.

+BNKCK là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch không chu kì.

Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ xác định theo phương pháp giải tích đồ thị

: ( giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 (s) ).

Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương 4: (Ngắn mạch tại điểm N1)

Điện kháng tính toán phía hệ thống: XHTtt = X13.

SHTdm

Scb= 0, 139.

3000

100= 4, 17

do XHTtt > 3⇒ I′′ =I∞=IN(t) =

1

4, 17· 3000√

3.115= 3, 612kA



Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau:I′′HT = 3, 612kA

Điện kháng tính toán phía nhà máy :

XTDtt =XTD.

STD

Scb

=0, 139.4.64, 7

100= 0, 360

Tra họ đường cong tính toán của nhà máy thủy điện , ta được:

I∗(0) = 3, 1kA,I∗(0,1) = 2, 95kA,I∗(0,2) = 2, 9kA,I∗(0,5) = 2, 7kA,I∗(1) = 2, 5kA

Vậy giá trị dòng ngắn mạch:

+I′′TD(0) = I∗TD(0).

STD√3.115

= 3, 1.4.64, 7√

3.115= 4, 028(kA)

+I′′TD(0, 1) = I∗TD(0, 1).

STD√3.115

= 2, 95.4.64, 7√

3.115= 3, 833(kA)

+I′′TD(0, 2) = I∗TD(0, 2).

STD√3.115

= 2, 9.4.64, 7√

3.115= 3, 768(kA)

+I′′TD(0, 5) = I∗TD(0, 5).

STD√3.115

= 2, 7.4.64, 7√

3.115= 3, 508(kA)

+I′′TD(1) = I∗TD(2, 5).

STD√3.115

= 2, 5.4.64, 7√

3.115= 3, 248(kA)

+I′′N1

(0) = I′′HTN1

(0) + I′′TDN1

(0) = 3, 612 + 4, 028 = 7, 64(kA)

+I′′N1

(0, 1) = I′′HTN1

(0, 1) + I′′TDN0,1

(0) = 3, 612 + 3, 833 = 7, 445(kA)

+I′′N1

(0, 2) = I′′HTN1

(0, 2) + I′′TDN1

(0, 2) = 3, 612 + 3, 768 = 7, 38(kA)

+I′′N1

(0, 5) = I′′HTN1

(0, 5) + I′′TDN1

(0, 5) = 3, 612 + 3, 508 = 7, 12(kA)

+I′′N1

(1) = I′′HTN1

(1) + I′′TDN1

(1) = 3, 612 + 3, 248 = 6, 86(kA)

Khoảng thời gian ∆t1 = 0, 1s có:

I2tb1=

I20+I2

0,1

2=

7, 642+7, 4452

2= 56, 899kA2


I2tb2=

I20,1+I2

0,2

2=

7, 4452+7, 382

2= 54, 946kA2


I2tb3=

I20,2+I2

0,5

2=

7, 382+7, 122

2= 52, 579kA2


I2tb4=

I20,5+I2

1

2=

7, 122+6, 862

2= 48, 877kA2

Vậy xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ:

BN1CK =∑

I2TBi.∆ti = 56, 899.0, 1+54, 946.0, 1+52, 579.0, 3+48, 877.0, 5 = 51, 397kA2.s



Với thời gian tồn tại ngắn mạch t =1s > 0,1s, xung lượng nhiệt thành phần không

chu kì được tính gần đúng với công thức như sau: BNKCK = I ′′2.Ta = 7, 642.0, 05 =

2, 918(kA2.s) Trong đó:

+Ta là hằng số thời gian tương đương của lưới điện (Ta = 0, 05s).

Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch N1 là:

BN1 = BN1CK +BN1KCK = 51, 397 + 2, 918 = 54, 315kA2.s

Để đảm bảo ổn định nhiệt cho dây dẫn thì:

Smin=

√BN

C=

√54, 315.106

79= 93, 29mm2<Schon= 500mm2

Vậy thanh góp và thanh dẫn đã chọn đều thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn

mạch.

Kiểm tra điều kiện vầng quang

Điều kiện kiểm tra: Uvq ≥ UdmHT

Trong đó:

+Uvq là điện áp tới hạn có thể phát sinh vằng quang, kV.

Uvq = 84mr. lga

r

Ở đây: r- bán kính ngoài của dây dẫn,cm.

a-khoảng cách giữa các trục dây dẫn, cm.

m- hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, với dây AC nhiều sợi m=0,85.

Thanh góp, thanh dẫn có tiết diện chuẩn là: 500/27

+r =29, 4

2= 14, 7(mm) = 1, 47(cm)

+a = 500 cm

Điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng

ngang :

Uvq = 84.0, 85.1, 47. lg500

1, 47= 265, 717kV > 110kV

Vậy thanh dẫn, thanh góp mềm thỏa mãn điều kiện vầng quang.



5.5.2 Chọn thanh góp, thanh dẫn mềm 35 kV

Tiết diện của thanh góp mềm chọn theo điều kiện như phía 110 kV .

Ta có:khc = 0, 88, Icb = 1, 120kA

Icp ≥Icbkhc

=1, 120

0, 88= 1, 273(kA) = 1273(A)

Ta chọn thanh dẫn và thanh góp mềm loại dây nhôm lõi thép AC- 800/105 có thông

số như sau:

Bảng 5.7: Thông số thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn

Cấp điện ápTiết diện chuẩn Tiết diện, mm2 Đường kính, mm

Icp(A)Nhôm/thép Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép

35 kV 800/105 821 105 39,7 13,3 1320

+Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương 4: (Ngắn mạch tại điểm N1)

Điện kháng tính toán phía hệ thống: XHTtt = X13.

SHTdm

Scb= 0, 139.

3000

100= 4, 17

do XHTtt > 3⇒ I′′ =I∞=IN(t) =

1

4, 17· 3000√

3.115= 3, 612kA

Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau:I′′HT = 3, 612kA

Điện kháng tính toán phía nhà máy :

XTDtt =XTD.

STD

Scb

=0, 121.4.64, 7

100= 0, 313

Tra họ đường cong tính toán của nhà máy thủy điện , ta được:

I∗(0) = 3, 75kA,I∗(0,1) = 3, 45kA,I∗(0,2) = 3, 3kA,I∗(0,5) = 3, 1kA,I∗(1) = 3kA

Vậy giá trị dòng ngắn mạch:



+I′′TD(0) = I∗TD(0).

STD√3.36, 5

= 3, 75.4.64, 7√3.36, 5

= 15, 351(kA)

+I′′TD(0, 1) = I∗TD(0, 1).

STD√3.36, 5

= 3, 45.4.64, 7√3.36, 5

= 14, 123(kA)

+I′′TD(0, 2) = I∗TD(0, 2).

STD√3.36, 5

= 3, 3.4.64, 7√3.36, 5

= 13, 509(kA)

+I′′TD(0, 5) = I∗TD(0, 5).

STD√3.36, 5

= 3, 1.4.64, 7√3.36, 5

= 12, 690(kA)

+I′′TD(1) = I∗TD(2, 5).

STD√3.36, 5

= 3.4.64, 7√3.36, 5

= 12, 281(kA)

+I′′N1

(0) = I′′HTN1

(0) + I′′TDN1

(0) = 3, 612 + 15, 351 = 18, 963(kA)

+I′′N1

(0, 1) = I′′HTN1

(0, 1) + I′′TDN0,1

(0) = 3, 612 + 14, 123 = 17, 735(kA)

+I′′N1

(0, 2) = I′′HTN1

(0, 2) + I′′TDN1

(0, 2) = 3, 612 + 13, 509 = 17, 121(kA)

+I′′N1

(0, 5) = I′′HTN1

(0, 5) + I′′TDN1

(0, 5) = 3, 612 + 12, 690 = 16, 302(kA)

+I′′N1

(1) = I′′HTN1

(1) + I′′TDN1

(1) = 3, 612 + 12, 281 = 15, 893(kA)


I2tb1=

I20+I2

0,1

2=

18, 9632+17, 7352

2= 337, 063kA2


I2tb2=

I20,1+I2

0,2

2=

17, 7352+17, 1212

2= 303, 829kA2


I2tb3=

I20,2+I2

0,5

2=

17, 1212+16, 3022

2= 279, 442kA2


I2tb4=

I20,5+I2

1

2=

16, 3022+15, 8932

2= 259, 171kA2

Vậy xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ:

BN1CK =∑

I2TBi.∆ti = 337, 063.0, 1+303, 829.0, 1+279, 442.0, 3+259, 171.0, 5 = 277, 507kA2.s

Với thời gian tồn tại ngắn mạch t =1s > 0,1s, xung lượng nhiệt thành phần không

chu kì được tính gần đúng với công thức như sau: BNKCK = I ′′2.Ta = 24, 4522.0, 05 =

29, 895(kA2.s) Trong đó:

+Ta là hằng số thời gian tương đương của lưới điện (Ta = 0, 05s).



Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch N1 là:

BN1 = BN1CK +BN1KCK = 277, 507 + 29, 895 = 307, 405kA2.s

Để đảm bảo ổn định nhiệt cho dây dẫn thì:

Smin=

√BN

C=

√307, 405.106

79= 221, 936mm2 < Schon= 500mm2

Vậy thanh góp và thanh dẫn đã chọn đều thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn

mạch.

Kiểm tra điều kiện vầng quang

Điều kiện kiểm tra: Uvq ≥ UdmHT

Trong đó:

+Uvq là điện áp tới hạn có thể phát sinh vằng quang, kV.

Uvq = 84mr. lga

r

Ở đây: r- bán kính ngoài của dây dẫn,cm.

a-khoảng cách giữa các trục dây dẫn, cm.

m- hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, với dây AC nhiều sợi m=0,85.

Thanh góp, thanh dẫn có tiết diện chuẩn là: 800/105

+r =39, 7

2= 19, 85(mm) = 1, 985(cm)

+a = 500 cm

Điện áp vầng quang tới hạn của dây dẫn pha giữa khi bố trí 3 pha trên mặt phẳng

ngang :

Uvq = 84.0, 85.1, 985. lg800

1, 985= 369, 251kV > 350kV



5.6 Chọn cáp và kháng điện đường dây cho phụ tải địa

phương

5.6.1 Chọn cáp

Theo yêu cầu thiết kế phụ tải địa phương cấp 10,5 kV,Pmax = 10MW, cosϕ = 0, 86

gồm 2 kép x 3MW x 4 km và 2 đơn x 2MW x 3km.

Chọn tiết diện cáp theo mật độ dòng điện là:

F ≥IbtJkt

+Jkt là mật độ dòng kinh tế được xác định dựa trên thời gian sử dụng công

suất lớn nhất của phụ tải cấp điện áp máy phát.

Dòng điện làm việc bình thường của dây cáp là:

+Cáp lộ kép:

Ibt =Pmax.103

2.cosϕ.√

3.Uluoi=

3.103

2.0, 86.√

3.10, 5= 95, 905A

+Cáp lộ đơn:

Ibt =Pmax.103

cosϕ.√

3.Uluoi=

2.103

0, 86.√

3.10, 5= 127, 874A

Từ đồ thị phụ tải địa phương tính ở chương 1 , ta tính thời gian sử dụng công suất

cực đại như sau :

Tmax =

∑Sdpi.ti

Sdpmax

.365

=8, 140.4 + 9, 302.3 + 10, 465.4 + 10, 465.3 + 10, 465.3 + 10, 465.4 + 9, 302.3

10, 465.365

= 8192h

Tra bảng 5.1 sách thiết kê nhà máy điện và trạm biến áp ứng với T = 8192h của cáp

lõi nhôm ứng với mật độ dòng kinh tế Jkt = 1, 2A/mm2.

+Tiết diện cáp của đường dây kép:

Scap=Ibt

Jkt

=95, 905

1, 2= 79, 921mm2

+Tiết diện cáp của đường dây đơn:

Scap=Ibt

Jkt

=127, 874

1, 2= 106, 562mm2



Tra bảng ta chọn cáp của đường dây cáp kép có Skép = 95mm2, có Icp = 155(A),và

cáp đơn có Sđơn = 150mm2, có Icp = 210(A) .

Kiểm tra điều kiện phát nóng lâu dài của cáp:

- Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc bình thường :

I′

cp = K1.K2.Icp ≥ Ibt

trong đó :

+K1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp.

+K2là hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song.

- Đặt cáp trong đất có nhiệt độ 15oC, nhiệt độ phát nóng của ruột cáp 10,5 kV cho

phép là 60oC, nhiệt độ tiêu chuẩn là 25oC. Do đó:

K1 =

√θcp − θoθcp − θodm

=

√60− 25

60− 15= 0, 88

- Với cáp đơn:K2 = 1 vậy dòng điện làm việc lâu dài cho phép của cáp khi nhiệt độ

của đất là 25oC là:

I′

cp = K1.K2.Icp = 0, 88.155 = 136, 4A > Ibt = 127, 874A

-Với cáp kép: K2 = 0, 9 vậy dòng điện làm việc lâu dài cho phép của cáp khi nhiệt độ

của đất là 25oC là:

I′

cp = K1.K2.Icp = 0, 88.0, 9.210 = 166, 32A > Ibt = 95, 905A

→ Vậy cáp đã chọn thoả mãn khi làm việc bình thường.

Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức

I′′

cp = Kqt.K1.K2.Icp ≥ Icb

Giả thiết cáp được cho phép quá tải 30% trong thời gian không quá 5 ngày đêm, khi

đó:

+Dây kép:

I′′

cp = Kqt.I′

cp = 1, 3.166, 32 = 216, 216A > 2.Icb = 191, 81A

→ Vậy cáp đã chọn thoả mãn khi làm việc cưỡng bức.



5.6.2 Chọn kháng điện đường dây

Kháng điện đường dây được chọn theo các điều kiện sau:

Điều kiện về điện áp: UdmK ≥ Udmluoi = 10,5 kV.

Điều kiện về dòng: IdmK ≥ IKcb .

Điện khángXK% được chọn theo điều kiện ổn định nhiệt cho cáp khi ngắn mạch và

theo điều kiện dòng cắt của máy cắt đặt đầu đường dây.

Ta có sơ đồ bố trí phụ tải của kháng như sau:

Hình 5.3: Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương

-Dòng điện cưỡng bức qua kháng điện được tính theo công thức:

IKcb =PDPmax

cosϕ.√

3.Udm

Vậy dòng cưỡng bức qua kháng sẽ là:

IKcb =10

0, 86.√

3.10, 5= 0, 639kA

Vậy ta chọn kháng điện đơn cho đường dây loại PbA-10-1000-10 có IKdm = 1000A

Để tính điện kháng XK% ta lập sơ đồ thay thế như sau :



Ta có:

XHT =Scb√

3.Udm.I′′N4

=100√

3.10, 5.47, 062= 0, 117

Điện kháng của cáp 1:

XC1 = x0.l.ScbU2tb

= 0, 11.4.100

10, 52= 0, 399

Việc chọn XK% xuất phát từ điều kiện dòng cắt của máy cắt và ổn định nhiệt cho

cáp (ĐK1):

I′′N5 ≤ IcatMC1;InhCap1

I′′N6 ≤ IcatMC2;InhCap2

Dòng ổn định nhiệt của cáp 1:

InhCap1 =F.C√tc1

Trong đó:

+F: tiết diện cáp 95 mm2

+C: hệ số với cáp nhôm C = 90.

+tc1 : thời gian cắt máy cắt tc1 = tc2 + ∆t = 0, 7 + 0, 3 = 1s

Vậy:

InhCap1=F.C√

tc1

=95.90√

1= 8550A = 8, 55kA

Dòng ổn định nhiệt của cáp 2 là :

InhCap2=F.C√

tc2

=120.90√

0, 7= 12, 908kA

Điện kháng tổng :

XΣ =IcbInhC1

=Scb√

3.Udm.InhC1

=100√

3.10, 5.8, 55= 0, 643



XK = XΣ −XHT = 0, 643− 0, 117 = 0, 526

XK% =XK.IdmK

Icb

.100 = 0, 526.

√3.10, 5.1

100.100 = 9, 57%

Vậy ta chọn kháng PbA-10-1000-10 có IdmK = 1000(A);XK% = 10%.

+Chọn MC:

Ta có:

XK=Xk%

100

Icb

IdmK

=10

100.

100√3.10, 5.1

= 0, 55

Dòng ngắn mạch siêu quá độ tại N5 là :

I′′

N5=Icb

XHT+XK

=100√

3.10, 5.(0, 117 + 0, 55)= 8, 24kA

Dòng ngắn mạch xung kích là:

ixk=√

2.kxk.IN5=√

2.1, 8.8, 24 = 20, 98kA

Dòng điện làm việc cưỡng bức qua một MC:

Icb =SUFmax√

3.UF

=10, 465√3.10, 5

= 0, 58 (kA)

Ta chọn loại máy cắt có thông số như sau:

Bảng 5.8: Thông số máy cắt được chọn

Loại máy cắt Uđm(kV ) Iđm(A) Icđm(kA) Iđđm(kA)

8BM20 12 1250 25 63

Dòng ngắn mạch siêu quá độ tại N6 là :

I′′

N6=

IcbXHT +XK +XCap1

=100√

3.10, 5.(0, 117 + 0, 55 + 0, 399)= 5, 16(kA)

Kiểm tra kháng điện theo điều kiện cắt của máy cắt 2 và ổn định nhiệt của cáp 2:

I′′N6 = 5, 16 (kA) < Icdm = 20 (kA)

I′′N6 = 5, 16 (kA) < Inhcap2 = 12, 908 (kA)

Kết luận: Kháng được chọn đã đạt yêu cầu.



5.7 Chọn các thiết bị đo lường

Trong nhà máy điện, máy biến điện áp và máy biến dòng điện được sử dụng với

nhiều mục đích như đo lường, bảo vệ rơ le, tự động hoá, tín hiệu điều khiển, kiểm

tra cách điện, hoà đồng bộ, theo dõi các thông số. Chúng có mặt ở các cấp điện áp

trong nhà máy. Việc chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện phụ thuộc vào tải

của nó. Điện áp định mức của chúng phải phù hợp với điện áp định mức của mạng.

5.7.1 Chọn máy biến điện áp (BU)

+ Chọn sơ đồ nối dây và kiêu biến điện áp: ta dùng các loại máy biến điện áp 3 pha

5 trụ sao/sao/tam giác hở

+ Điều kiện về điện áp:Udm.BU ≥ Umang

+ Cấp chính xác : tùy theo nhu cầu.

+ Công suất định mức:Sdm.BU ≥ Stt

Cấp điện áp 110 kV

Ở cấp điện áp 110 kV để kiểm tra cách điện, cung cấp cho bảo vệ rơ le, tự động hoá,

ta chọn máy biến điện áp 1 pha loại HKΦ- 110 – 58 có các thông số kỹ thuật sau.

Bảng 5.9: Thông số BU cấp điện áp 110 kV được chọn

Loại BUCấp điện Điện áp định mức các cuộn dây (V) Công suất theo cấp chính xác (VA)

Công suất max (VA)áp (kV) Sơ cấp Thứ cấp Cấp 0,5 Cấp 1

HKΦ - 110 - 58 110 110000/√

3 100/√

3 400 600 2000

Cấp điện áp 35 kV

Chọn biến điện áp 1 pha loại 3HOM-35 có các thông số kỹ thuật sau.

Cấp điện áp máy phát

Máy biến điện áp chọn phải thoả mãn điều kiện sau:

- Điện áp định mức: UBUdm > UdmL= 10,5 kV.

- Công suất định mức: Tổng phụ tải S2 nối vào BU phải bé hơn hoặc bằng phụ tải



Bảng 5.10: Thông số BI cấp điện áp 35 kV được chọn

Loại BUCấp điện Điện áp định mức các cuộn dây (V) Công suất theo cấp chính xác (VA)

Công suất max (VA)áp (kV) Sơ cấp Thứ cấp Cấp 0,5 Cấp 1

3HOM-35 35 35000/√

3 100/√

3 150 250 1200

định mức của BU, với cấp chính xá đã chọn, tức là:

S2 < SBUdm với S2 =√

(∑

Pdc)2 + (

∑Qdc)

2

Trong đó∑Pdc và

∑Qdc là tổng công suất tác dụng và công suất phản kháng các

dụng cụ đo mắc vào biến điện áp. Dụng cụ phía thứ cấp của máy biến điện áp là

công tơ nên dùng hai máy biến điện áp một pha nối theo sơ đồ V/V.

Tiến hành chọn BU loại HOM-15 có Udm = 15kV ,cấp chính xác chọn là 0,5.

Các dụng cụ đo lường sử dụng qua máy biến điện áp được ghi ở bảng sau:

Bảng 5.11: Thông số BU cấp điện áp 10,5 kV được chọn

Số TT Phần tử Ký hiệu

Phụ tải BU: AB Phụ tải BU: BC

P,(MW) Q,(MVAr) P,(MW) Q,(MVAr)

1 Vôn kế B-2 7,2 - - -

2 Oát kế tác dụng -341 1,8 - 1,8 -

3 Oát kế phản kháng -342/1 1,8 - 1,8 -

4 Oát kế tự ghi H - 348 8,3 - 8,3 -

5 Oát kế phản kháng tự ghi H - 348 8,3 - 8,3 -

6 Tần số kế -340 - - 6,5 -

7 Công tơ tác dụng -670 0,66 1,62 0,66 1,62

8 Công tơ phản kháng -672 0,66 1,62 0,66 1,62

9 Tổng 20,4 3,24 19,02 3,24

Phụ tải máy biến điện áp AB :

S2AB =√P 2∑

dc +Q2∑dc =

√20, 42 + 3, 242 = 20, 7(V A)

cosϕ =20, 4

20, 7= 0, 98

Phụ tải máy biến điện áp BC :

S2AB =√P 2dc +Q2

dc =√

19, 722 + 3, 242 = 19, 9



cosϕ =19, 72

19, 9= 0, 99

Chọn dây dẫn nối từ BU đến các đồng hồ đo:

Dây dẫn nối từ BU đến các dụng cụ đo phải thỏa mãn các điều kiện sau :

- Tổn thất điện áp trên dây dẫn không vượt quá 0, 5%(0, 5V ) điện áp thứ cấp khi có

công tơ và 3% khi không có công tơ.

- Khi nối với dụng cụ đo điện năng: FCu ≥ 2, 5mm2;FAl ≥ 4mm2

- Khi không nối với dụng cụ đo điện năng: FCu ≥ 1, 5mm2;FAl ≥ 2, 5mm2.

Dòng điện trong các dây dẫn

Ia =SabUab

=20, 7

100= 0, 207(A)

Ib =SbcUbc

=19, 9

100= 0, 199(A)

Để đơn giản giả sử : Ia = Ic = 0, 2A, cosϕAB = cosϕBC = 1

→ Ib =√

3.0, 2 = 0, 346(A)

Điện áp giáng trên dây a và b là:

∆U = (Ia + Ib).r = (Ia + Ib).ρl

F

Giả sử khoảng cách từ BU đến các dụng cụ đo là 50m bỏ qua góc lệch pha giữa Ia và

Ib vì trong mạch có công tơ ∆U = 0, 5%.Vậy tiết diện dây dẫn là:

F ≥ (Ia + Ib).ρ.l

∆U= (0, 2 + 0, 346).

0, 0175.50

0, 5= 0, 956(mm2)

Để đảm bảo về độ bền cơ học ta chọn FCu = 2, 5mm2

5.7.2 Chọn máy biến dòng điện (BI)

Cấp điện áp 110 và 35 kV.

Chọn theo điều kiện sau:

+ Điện áp định mức: UdmBI ≥ Udmluoi

+ Dòng điện định mức sơ cấp: IdmBI ≥ Icb/1, 2 (1,2 là hệ số quá tải cho phép lâu dài

của BI)

+ Cấp chính xác 0,5 vì trong mạch có công tơ điện

Với cấp điện áp 110kV có: I110cb = 0,748 kA



Với cấp điện áp 35kV có: I35cb = 1,120 kA

Vậy chọn các loại BI có các thông số sau.

Bảng 5.12: Thông số các BI được lựa chọn phục vụ bảo vệ

Loại BI Udm, kV Bội số ổn định động Bội số ổn định nhiệtIdm, A

Cấp chính xác Phụ tải,ω Ildd, A

Sơ cấp Thứ cấp

TΦH-110M 110 75 60/1 750 5 0,5 0,8 145

TIIOπ35 35 75 60/1 1000 5 0,5 0,8 100

Cấp điện áp máy phát.

Biến dòng điện được đặt trên cả 3 pha, mắc hình sao.

Máy biến dòng điện được chọn cần thoã mãn các điều kiện sau:

+Cấp chính xác: Vì phụ tải của BI có công tơ nên cấp chính xác chọn 0,5.

+Điện áp định mức: UdmBI ≥ Udmluoi = 10, 5kV .

+ Dòng điện định mức sơ cấp:IdmBI ≥ Ic.buc/1, 2 = 3, 736/1, 2 = 3, 113kA

Phụ tải thứ cấp định mức ZBIdm: Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ

cấp Z2 không vượt quá phụ tải định mức:

Z2 = ZΣdc + Zdd ≤ ZdmBI

Trong đó :

ZΣdc - Tổng phụ tải các dụng cụ đo.

Zdd - Tổng trở của dây dẫn nối biến dòng điện với dụng cụ đo.

Ngoài ra nó cần phải thoã mãn các điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt khi có

ngắn mạch.

Ta chọn máy biến dòng kiểu TIIIπ-20-1 có các thông số như sau

- Điện áp định mức:UBIdm = 20kV .

- Dòng điện sơ cấp định mức:ISCdm = 6000A

- Dòng điện thứ cấp định mức:ITCdm = 5A

- Cấp chính xác: 0,5

-Phụ tải thứ cấp định mức:ZdmBI = 1, 2Ω.

Từ điều kiện:Z2 = Z∑dc + Zdd ≤ ZdmBI → Zdd ≤ ZdmBI − Z∑

dc



Hay:ρ.lttF≤ ZdmBI − ZΣdc → F ≥ ρ.ltt

ZdmBI − ZΣdc

Trong đó:

F - Tiết diện dẫn từ BI đến các dụng cụ đo lường.

ρ- Điện trở suất của vật liệu dây dẫn.

ltt- Chiều dài tính toán của dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo lường.

Công suất tiêu thụ của các cuộn dây của các đồng hồ đo lường cho trong bảng sau.



Bảng 5.13: Phụ tải đồng hồ

TT Tên dụng cụ đo LoạiCông suất tiêu thụ, VA

Pha A Pha B Pha C

1 Ampe-mét - 378 1 0,1 1

2 Oát-mét tác dụng - 335 5 0 5

3 Oát- mét phản kháng - 335 5 0 5

4 Oát-mét tự ghi H - 348 10 0 10

5 Công tơ tác dụng - 675 2,5 0 2,5

6 Công tơ phản kháng – 673M 2,5 5 2,5

Tổng 26 6 26

Pha A và pha C mang nhiều tải nhất S = 26 VA

Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha A (hay pha C) là:

Zσdc =SS

I2TCdm

=26

52= 1, 04Ω

Ta chọn dây dẫn bằng đồng có ρcu = 0, 0175Ωmm2/m và giả sử chiều dài từ biến dòng

điện đến các dụng cụ đo là: l = 30m. Vì sơ đồ là sao đủ nên ta có ltt = l = 30m.Tiết

diện của dây dẫn được chọn theo công thức sau:

Fdd ≥ρcu.ltt

ZdmBI − ZΣdc

=0, 0175.30

1, 2− 1, 04= 3, 365mm2

Căn cứ vào điều kiện này ta chọn dây dẫn bằng đồng với tiết diện F = 4mm2 Biến

dòng điện kiểu này không cần kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện

ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát.Biến dòng điện đã chọn không cần

kiểm tra ổn định nhiệt vì nó có dòng sơ cấp định mức trên 1000 A.



Hình 5.4: Sơ đồ nối các dụng cụ vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MF

5.8 Chọn chống sét van

Chống sét van là thiết bị được ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống quá

điện áp khí quyển. Khi xuất hiện quá điện áp, nó sẽ phóng điện trước làm giảm trị

số quá điện áp đặt trên cách điện của thiết bị và khi hết quá trình điện áp sẽ tự động

dập tắt hồ quang điện xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường.

5.8.1 Chọn chống sét van cho thanh góp

Trên các thanh góp 110 kV và 35 kV đặt các chống sét van với nhiệm vụ quan trọng là

chống quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm. Các chống sét van này được chọn

theo điện áp định mức của mạng:

-Trên thanh góp 110 kV: ta chọn chống sét van loại PBC - 110 có điện áp định

mức Udm = 110kV đặt trên cả 3 pha.

-Trên thanh góp 35 kV: ta chọn chống sét van loại PBC - 35 có điện áp định mức

Udm = 35kV , đặt trên cả 3 pha.



5.8.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp

+Chọn chống sét van cho MBA 3 dây quấn:

-Phía cao của MBA 3 dây quấn: ta chọn chống sét van loại PBC - 110 có điện áp

định mức Udm = 110kV , đặt trên cả 3 pha.

-Phía trung của MBA 3 dây quấn: ta chọn chống sét van loại PBC - 35 có điện

áp định mức Udm = 35kV , đặt trên cả 3 pha.

+Chọn chống sét van cho MBA 2 cuộn dây:

MBA hai cuộn dây đặt một chống sét van tại trung tính MBA và nhỏ hơn một

cấp so với Udm.C :

-Phía cao 110 kV : đặt PBC - 35 có điện áp định mức Udm = 35kV .

Bảng 5.14: Thông số chống sét van

Loại Udm, kV Umax, kV Udt khi F=50Hz,kV Udtxk khi tpd = 2→ 10s

PBC-35 35 40,5 75 125

PBC-110 110 126 200 285


6Tính toán tự dùng

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng

Nhà máy thủy điện công suất trung bình chỉ có 1 cấp điện áp tự dung là 0,4 kV nhưng

được tách tự dùng chung và tự dùng riêng.

Hình 6.1: Sơ đồ tự dùng nhà máy thủy điện công suất trung bình

76


6.1.1 Tự dùng riêng

- Mỗi tổ MF có một MBA tự dùng riêng (B5,B6,B7,B8). Công suất mỗi tổ máy được

chọn khoảng 250 kVA đến 560 kVA tùy thuộc vào công suất từng tổ MF,điện áp hạ từ

điện áp MF xuống 0,4 kV.

- Các MBA tự dùng riêng làm việc theo chế độ dự phòng nhờ MBA tự dùng chung.

6.1.2 Tự dùng chung

- Công suất cho tự dùng chung sẽ là:

Schungtd = Smaxtd − n.SriengdmB

Trongđó:

-Smaxtd là công suất tự dùng cực đại cho toàn nhà máy.

-SriengdmB là công suất định mức MBA tự dùng riêng.

-n là số MBA tự dùng riêng ( n =4 )

- Tự dùng chung được cấp điện từ hai MBA điện áp MF xuống 0,4 kV,đấu điện từ

phía hạ MBA liên lạc của nhà máy-phía trên MC (B9,B10). Phía điện áp MF sử dụng

MC,còn phía hạ áp sử dụng aptomat-có aptomat phân đoạn thường mở khi bình

thường.Hai MBA tự dùng chung làm việc theo chế độ dự phòng nóng.Vậy công suất

của MBA tự dùng chung được chọn:

SchungdmB ≥ 12.Schungtd

kscqt .SchungdmB ≥ Schungtd

- Hai MBA tự dùng chung không những dự phòng nóng cho nhau mà còn làm dự

phòng cho các MBA tự dùng riêng thông qua các aptomat thường mở lúc bình

thường.



6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng riêng

Công suất mỗi tổ máy được chọn khoảng 250 kVA đến 560 kVA nên ta chọn máy biến

áp loại 250 kVA hạ từ điện áp MF 10,5 kV xuống 0,4 kV của hãng ABB với các thông

số như sau.

Bảng 6.1: Thông số MBA tự dùng riêng

Sđm,kVA UCđm,kV UHđm,kV ∆P0,kW ∆PN ,kW UN%

250 11 0,4 0,64 4,1 4

6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng chung

- Tổng công suất tự dùng chung là:

Schungtd = Smaxtd − n.SriengdmB = 1, 294− 0, 25.4 = 0, 294(MVA)

- Công suất của MBA tự dùng chung được chọn: SchungdmB ≥ 12.Schungtd

kscqt .SchungdmB ≥ Schungtd

↔

SchungdmB ≥ 1

2.0, 294 = 0, 147(MVA)

SchungdmB ≥0, 294

1, 4= 0, 21(MVA)

Ta chọn được MBA có thông số như sau:

Bảng 6.2: Thông số MBA tự dùng chung

Sđm,kVA UCđm,kV UHđm,kV ∆P0,kW ∆PN ,kW UN%

250 11 0,4 0,64 4,1 4

6.2.3 Chọn khí cụ điện

6.2.3.1 Chọn máy cắt và dao cách ly

Điều kiện của máy cắt và DCL đã nêu ở chương 5. Tuy nhiên cần chú ý:

- Điều kiện dòng phải tính theo dòng công suất MBA dự phòng và điện áp MF.



-Điều kiện dòng cắt và dòng ổn định động phải theo dòng ngắn mạch ngay phía trên

MBA tự dùng cấp 10,5kV

Coi dòng làm việc cưỡng bức bằng dòng điện làm việc ở mạch biến áp tự dùng

chung:

Icb =1, 4.SdmBA√

3.Udm=

1, 4.0, 25√3.10, 5

= 0, 02(kA)

Ta chọn loại máy cắt có các thông số như sau :

Bảng 6.3: Thông số máy cắt

Tên mạch


Loại MC


Udm,(kV) Icb,(kA) I′′N ,(kA) ixk, (kA) Udm,(kV) Idm,(kA) Icdm,(kA) Iddm,(kA)

Phía trên MBA tự dùng chung 10,5 0,02 47,062 122,346 8BK41 12 12,5 80 225

Tương tự ta chọn được DCL có thông số như sau:

Bảng 6.4: Thông số DCL

Tên mạch


Loại MC


Udm,(kV) Icb,(kA) ixk, (kA) Udm,(kV) Idm,(kA) Iddm,(kA)

Phía trên MBA tự dùng chung 10,5 0,02 122,346 PBK-20/5000 20 5 200

6.2.3.2 Chọn aptomat

- Điều kiện chọn aptomat là : UdmA ≥ UHdm

IdmA ≥ Ilvmax

ICdmA ≥ IN

Tính điện kháng của các phần tử như sau :

- Công suất của các MBA tự dùng rất nhỏ so với tổng công suất của hệ thống và nhà

máy nên hệ thống là nguồn công suất vô cùng lớn, do đó điện kháng của hệ thống

lấy bằng 0.

Tổng trở của máy biến áp:

ZB=RB+jXB=∆PN.U

2dm

S2dm

+jUN.U

2dm

Sdm

= = (4, 1.0,42

2502 +j4.0,42

250) · 103= 0, 01 + j2, 57(Ω)



-Dòng ngắn mạch ba pha tại thanh góp 0,4 kV là :

IN =Utb.103

√3.ZB

=0, 4.103

√3.√

0, 012 + 2, 572= 89, 86(A)

-Mặt khác:

Ilvmax = IdmBA =SdmBA√

3.Udm=

250√3.0, 4

= 360 , 84(A)

Tra bảng 3.3 (Sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500 kV-Ngô Hồng

Quang), ta chọn aptomat do Merlin- Gerin chế tạo có các thông số như sau :

Bảng 6.5: Thông số Aptomat

Loại Udm (V) Idm (A) Icdm (kA)

NS400E 500 400 15

Các aptomat khác chọn cùng loại.


Documents

Đồ án phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp