ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN o0o LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN VÀ THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN HOÀNG LĨNH TS. DƯƠNG VŨ VĂN SVTH: VÕ THANH DUYÊN MSSV: 40800335 TP. HỒ CHÍ MINH, 6/2013 1 2 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành nhiệm vụ của luận án tốt nghiệp “Thiết kế phần điện và thiết kế chống sét nhà máy nhiệt điện”cá nhân em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ tận tâm của hai thầy hướng dẫn trực tiếp cũng như sự hướng dẫn gián tiếp của các thầy cô trong bộ môn Hệ Thống Điện, Khoa Điện-Điện Tử, Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh. Những kiến thức mà các thầy các cô đã truyền dạy cho em trong quá trình học tập tại trường cũng như trong suốt quá trình làm luận văn đã giúp em hoàn thành luận án và những kiến thức này sẽ là hành trang giúp em mở ra những kho tàng kiến thức phong phú của nhân loại. Em xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc tới hai thầy TS Trần Hoàng Lĩnh, TS Dương Vũ Văn là hai giảng viên đã trực tiếp hướng dẫn em. Trong thời gian được sự hướng dẫn của các Thầy, em đã được các Thầy giải đáp mọi thắc mắc, chỉ bảo tận tình, quan tâm, giúp đỡ và cung cấp cho em rất nhiều kiến thức bổ ích. Nhờ đó em mới có thể hoàn thành được đề tài của luận văn tốt nghiệp. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Hệ Thống Điện, Khoa Điện-Điện Tử, Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, đã giảng dạy và giúp đỡ em trong suốt thời gian qua. TP.HCM, tháng 6 năm 2013 Sinh viên thực hiện Võ Thanh Duyên 3 TÓM TẮT LUẬN VĂN Điện năng là một nguồn năng lượng vô cùng quý giá và không thể thiếu được trong cuộc sống của con người ngày ngay. Nó là nguồn thúc đẩy phát triển cho toàn hệ thống kinh tế của một Quốc gia. Vì vậy trên Thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, việc sản xuất và phát triển điện năng phải được chú trọng hàng đầu, tùy thuộc vào vị trí địa lý, cũng như mặt thuận lợi của từng Quốc gia để ưu tiên phát triển các loại hình nhà máy điện: Nguyên tử, năng lượng gió, thủy điện, nhiệt điện,… Ở Việt Nam thì thủy điện giữ vai trò chủ đạo, nhưng nhiệt điện cũng góp phần quan trọng không nhỏ trong việc cung cấp cục bộ cũng như hòa vào lưới điện Quốc gia một lượng đáng kể để nâng cao khả năng cung cấp điện cho nước nhà. Việc thiết kế một nhà máy nhiệt điện, yêu cầu phải có trình tự, có chọn lựa kỹ càng từng loại máy móc, từng loại dụng cụ khí điện, truyền tải điện, sơ đồ nối điện trong nhà máy, đặc biệt phải tuân theo những tiêu chuẩn bắt buộc về an toàn điện cũng như khả năng cung cấp điện đạt hiệu suất tối đa với chi phí tối thiểu. Ngoài ra, việc tính toán các phương pháp bảo vệ chống sét, nối đất, quá điện áp do sóng phản xạ,… cho nhà máy cũng là phần quan trọng không kém để đảm bảo việc nhà máy sau khi đưa vào hoạt động sẽ có khả năng sử dụng lâu dài, an toàn, mức độ phá hoại là nhỏ nhất, tạo độ tin cậy cao đối với việc cung cấp điện liên tục và hệ thống vận hành nhà máy. 4 MỤC LỤC 5 DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU 1 BẢN VẼ - Sơ đồ nguyên lý phần điện – bản vẽ số: 01 – số bản vẽ: 01 bản (đính kèm). - Mặt bằng và mặt cắt trạm 110kV – bản vẽ số: 02 – số bản vẽ: 01 (đính kèm). - Mặt bằng và mặt cắt trạm 220kV – bản vẽ số: 03 – số bản vẽ: 01 (đính kèm). - Mặt bằng và mặt cắt toàn nhà máy – bản vẽ số: 04 – số bản vẽ: 01 (đính kèm). - Mặt bằng chống sét nhà máy – bản vẽ số: 05 – số bản vẽ: 01 (đính kèm). - Mặt bằng nối đất nhà máy – bản vẽ số: 06 – số bản vẽ: 01 (đính kèm). - Chỉ tiêu chống sét đường dây 110kV – bản vẽ số: 07 – số bản vẽ: 01 (đính kèm). - Sơ đồ sóng truyền vào trạm 110kV – bản vẽ số: 08 – số bản vẽ: 01 (đính kèm). 2 GHI CHÚ 6 PHẦN 1 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 7 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VỚI CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU Nhà máy cung cấp cho các phụ tải: 220kV: công suất max 140MW, công suất min 85MW, hệ số công suất 0,84 bằng 6 đường dây. 110kV: công suất max 110MW, công suất min 60MW, hệ số công suất 0,83 bằng 6 đường dây. 22kV: công suất max 22MW, công suất min 15MW, hệ số công suất 0,82 bằng 8 đường dây. Ngoài việc cung cấp cho các phụ tải trên, nhà máy còn nhiệm vụ cung cấp cho hệ thống 1.300.000 MWh/năm. Tự dùng nhà máy 6% Nhà máy nối với hệ thống có công suất 6300 MW, bằng hai đường dây dài 81 km ở cấp điện áp 220kV, hệ số công suất của hệ thống là 0,85, dự trữ hệ thống 10% NHIỆM VỤ: - Xây dựng đồ thị phụ tải cấp điện áp 220kV, 110kV, 22kV, phát về hệ thống, tự dùng. - Chọn số lượng và công suất các tổ máy phát. - Lập các phương án nối điện chính và chọn hai phương án hợp lý nhất. - Thiết lập chế độ vậng hành cho các tổ máy. - Chọn máy biến áp. - Tính toán ngắn mạch. - Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp. - Chọn các khí cụ điện chính. - Chọn sơ đồ nối điện cho thiết bị phân phối. - Chọn phương án tối ưu. - Chọn các thiết bị điện. - Tính toán tự dùng - Lựa chọn thiết bị cho tự dùng - Chọn sơ đồ tự dùng - Vẽ sơ đồ nguyên lý phần điện. - Vẽ mặt bằng và mặt cắt trạm 220kV. - Vẽ mặt bằng và mặt cắt trạm 110kV. - Vẽ mặt bằng và mặt cắt toàn nhà máy. CHƯƠNG 1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 220kV Số đường dây: 6 8 Bảng 1.1 Phân bố phụ tải cấp điện áp 220kV t(h) 04 48 812 1214 1416 1622 2224 S 220 (MVA) 101 115 125 140 150 166,7 150 Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 220kV 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110kV Số đường dây: 6 Bảng 1.2 Phân bố phụ tải cấp điện áp 110kV t(h) 02 24 46 614 1416 1618 1820 2022 2224 S 110 (MVA) 72 90 120 132,5 120 132,5 115 110 90 Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 110kV 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 22kV Số đường dây: 8 Bảng 1.3 Phân bố phụ tải cấp điện áp 22kV t(h) 02 24 46 612 1214 1418 1820 2022 2224 S 110 (MVA) 18 20 24 26,8 22 26,8 24 22 20 Hình 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 22kV 1.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống Bảng 1.4 Phân bố công suất phát về hệ thống t(h) 04 48 812 1214 1416 1622 2224 S HT (MVA) 250 203 180 165 145 120 160 P(MW) 210 170 153 140,25 123,25 102 136 A(MWh) 850 690 612 280,5 246,5 612 272 Kiểm tra lại: A = (850+690+612+280,5+246,5+612+272)365 = 1300495 MWh Hình 1.4 Đồ thị phụ tải phát về hệ thống 1.5 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy Bảng 1.5 Phân bố công suất tổng của nhà máy khi chưa tính đến tự dùng 9 t(h) S 220 (MVA) S 110 (MVA) S 22 (MVA) S HT (MVA) S T (MVA) 02 101 72 18 250 441 24 101 90 20 250 461 46 115 120 24 203 462 68 115 132,5 26,8 203 454,3 812 125 132,5 26,8 180 464,3 1214 140 132,5 22 165 459,5 1416 150 120 26,8 145 441,8 1618 166,7 132,5 26,8 120 446 1820 166,7 115 24 120 425,7 2022 166,7 110 22 120 418,7 2224 150 90 20 160 420 Công suất tự dùng của nhà máy: chọn S dat = 470MVA Bảng 1.6 Phân bố công suất tự dùng của nhà máy t(h) S T (MVA) S td 02 441 27,2 24 461 27,9 46 462 27,9 68 454,3 27,6 812 464,3 28 1214 459,5 27,8 1416 441,8 27,2 1618 446 27,3 1820 425,7 26,6 2022 418,7 26,4 2224 420 26,4 Hình 1.5 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy điện Bảng 1.7 Phân bố công suất phụ tải tổng của nhà máy t(h) S T (MVA) S td (MVA) S T (MVA) 02 441 27,2 468,2 24 461 27,9 488,9 46 462 27,9 489,9 68 454,3 27,6 482 812 464,3 28 492,3 1214 459,5 27,8 487,3 1416 441,8 27,2 469 1618 446 27,3 473,3 1820 425,7 26,6 452,3 2022 418,7 26,4 445,1 2224 420 26,4 446,4 10 [...]... bộ máy phát -máy cấp điện áp được thực hiện bằng máy biến áp biến áp nối với thanh góp 220kV thuận lợi tự ngẫu cho việc vận hành các tổ máy Nối kết giữa 3 2.3.2 Phương án 2: Phương án này đảm bảo việc kết nối giữa 2 22kV được cung cấp từ phía 110kV qua hai cấp điện áp 220kV và 110kV bằng hai máy máy biến áp T3 và T4 biến áp tự ngẫu.kết nối với máy phát, tải 2.3.3 Phương án 3: Tổ hợp máy phát máy- máy... suất cho tải 110kv và một phần công suất còn được cấp vào điện áp 110kV cung cấp công lại sẽ truyền qua cấp điện áp 22kV và 110kV qua các máy biến áp tự ngẫu 2.3.4 Phương án 4: Phương án này có hai tổ máy phát -máy biến bằng hai máy biến áp tự ngẫu Kết nối giữa áp nối với thanh góp 220kV thuận lợi cho hai cấp điện áp 110kV và 22kV được thực việc vận hành các tổ máy Kết nối giữa hai hiện bằng hai máy. .. dòng điện: Tương tự: IcbT = 0,5 kA ;IcbH = 2,5 kA ;IcbMF = 3,5 kA Điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối Điện kháng máy phát: Điện kháng dây nối lên hệ thống Điện kháng hệ thống: Thông số của hệ thống ; PHT = 6300 MW; Suy ra: Điện kháng máy biến áp ở phương án 1: Điện kháng máy biến áp ba pha hai cuộn dây T1 và T2 Điện kháng máy biến áp tự ngẫu T3 và T4 Điện kháng máy biến áp ở phương án 6: Điện. .. dây: 2 máy Máy cắt phía 220kV: 13 máy Máy cắt phía 110kV: 9 máy Máy cắt phía 22kV: 11 máy Suy ra vốn đầu tư: 8.2.2 Phí tổn vận hành hàng năm 8.3 Tính toán kinh tế cho phương án 6 8.3.1 Vốn đầu tư: Máy biến áp tự ngẫu một pha: 6 máy Máy biến áp ba pha hai cuộn dây: 2 máy Máy cắt phía 220kV: 11 máy Máy cắt phía 110kV: 9 máy Máy cắt phía 22kV: 11 máy Máy cắt phía 15,75: 2 máy Suy ra vốn đầu tư: 8.3.2 Phí... NỐI ĐIỆN Sơ đồ nối điện cho phương án 1 và phương án 6 Thanh góp cấp 220kV và 110kV chọn dạng hệ thống hai thanh góp Thanh góp cấp 22kV chọn theo dạng hệ thống một thanh góp có máy cắt phân đoạn Máy cắt cấp 220kV và 110kV chọn máy cắt khí SF6 Máy cắt cấp 22kV và 15,75kV chọn dạng máy cắt hợp bộ Máy phát điện- máy biến áp đươc nối theo sơ đồ CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT... CHƯƠNG 3 CHỌN MÁY BIẾN ÁP 3.1 Chọn máy biến áp cho phương án 1 3.1.1 Chọn máy biến áp T1, T2 Chọn máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây TДЦҐ (phụ lục 3 sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Huỳnh Nhơn) Bảng 3.1 Thông số máy biến áp TДЦҐ Sdm(MVA) Udm(kV) Cao 242 250 UN% 11 Hạ 15,75 i% Tổn thất(kW) 0,5 207 600 3.1.2 Chọn máy biến áp T3, T4 - Quá tải sự cố: Tổng phụ tải lớn nhất ở cấp 110kV và 22kV là:...11 CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC NHÀ MÁY ĐIỆN 1 Chọn số lượng và công suất các tổ máy phát Nhà máy điện cần thiết kế có công suất 492,3MVA, các phương án lựa máy phát như sau: Bảng 2.1 Các phương án lựa chọn máy phát (1, phụ lục 2.1, trang 205) Phương án Loại máy phát Sdm (MVA) Udm (kV) Số tổ máy Công suất tổng(MVA) 1 2 3 TBϕ-120-2 TBB-160-2 TҐB-200-2 125 188 247... THIẾT KẾ 8.1 Tổng kết các thiết bị chính của hai phương án Bảng 8.1 Bảng tổng hợp các thiết bị chính: Phương án 1 Thiết bị Số lượng 160 Công suất (MVA) Số lượng Đơn giá /máy (USD) 200 Công suất (MVA) MBA tự ngẫu một pha 220/110/15,75 kV MBA tự ngẫu ba pha 220/110/22 kV MBA ba pha 115/22 kV MBA ba pha 242/15,75 kV Máy cắt phía 220 kV Máy cắt phía 110 kV Máy cắt phía 22 kV Máy cắt phía 15,75 kV Tổ máy phát... 494 Sai lệch % so với phụ tải 1,6 15 0,4 Phương án 1:Số lượng tổ máy nhiều khi vận hành sẽ dễ dàng thay thế khi một máy nghỉ do sự cố hay nghỉ một máy phát khi cực tiểu Phương án 2: Công suất tổng của nhà máy trong phương án này và công suất nhà máy cần thiết kế có sự chênh lệch là 71,7MVA là chưa hợp lý, không kinh tế Phương án 3: Số tổ máy ít nên khi vận hành sẽ đơn giản hơn Ngoài ra sai lệch % so... Thông số máy phát TҐB-200-2MY3 n(v/ph) 3000 S(MVA) 247 P(MW) 210 U(kV) 15,75 cos 0,85 I(kA) 9,06 x”d 0,225 2 Tính lại công suất tự dùng của nhà máy Với Sđặt = 494MVA, tính lại công suất tự dùng của nhà máy Bảng 2.3 Phân bố công suất tự dùng của nhà máy t(h) 02 24 46 68 812 1214 1416 1618 1820 2022 2224 ST(MVA) 441 461 462 454,3 464,3 459,5 441,8 446 425,7 418,7 420 2.3 Sơ đồ nối điện chính của nhà máy Std