Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì ngành năng lượng là một ngành công nghiệp quan trọng, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng một cao do vậy luôn được ưu tiên phát triển hàng đầu. Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang càng trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới và nhà máy điện là một phần không thể thiếu được của ngành năng lượng. Cùng với sự phát triển của ngành năng lượng việc xây dựng các nhà máy điện và hoà vào hệ thống điện sẽ nâng cao tính bảo đảm cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ điện vì chúng hỗ trợ cho nhau khi có sự cố một nhà máy nào đó, nâng cao chất lượng điện năng, công suất truyền tải, giảm tổn thất điện năng, ổn định cao trong hệ thống và đáp ứng các yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đề ra của ngành năng lượng. Sau khi kết thúc bốn năm học của ngành hệ thống điện, em được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần: Phần 1: Thiết kế phần điện nhà máy Nhiệt Điện Phần 2: Thiết kế một trạm biến áp hạ áp Hà nội, ngày 6 tháng 1 năm 2014 Sinh viên thực hiện Hoàng Đức Thiện Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 2 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa hệ thống điện đặc biệt là cô ThS.Phạm Thị Phương Thảo đã hướng dẫn em rất nhiệt tình và trang bị cho em một lượng kiến thức sâu rộng về bộ môn nhà máy điện và ổn định trong hệ thống điện để em hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp này. Thiết kế nhà máy điện là một mảng đề tài rất lớn và đặc trưng của nghành điện nói chung và khoa hệ thống điện nói riêng đòi hỏi nhiều về trình độ chuyên môn, do vậy trong quá trình thiết kế em cũng có sự giúp đỡ và phối hợp rất tốt với bạn bè trong nhóm đồ án. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và bầy tỏ lòng biết ơn các thầy cô đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong những năm học vừa qua. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………… ………………………………………………………………………………………… …………………………… …………………………………………………………… ………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………… ………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………………… ………………………………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………………… ………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………… ………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………… ………………………………………………………………………………………… .………………………………………………………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………………………… …………………………………… …………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………………………… ………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………… Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 4 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐÔNG PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………… ………………………………………………………………………………………… …………………………… …………………………………………………………… ………………………………………………………………………… ……………… ………………………………………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………… ………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………………… ………………………………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………………… ………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………… ………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………… ………………………………………………………………………………………… .………………………………………………………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………………………… …………………………………… …………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………… ……………………………… ………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………………………… ………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………… Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 5 MỤC LỤC PHẦN I. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆNError! Bookmark not defined. Chương 1. 9 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 9 1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 9 1.2.1. Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy 9 1.2.2. Phụ tải tự dùng của nhà máy 10 1.2.3. Đồ thị phụ tải các cấp điện áp 11 1.2.4. Công suất phát về hệ thống 12 1.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 13 Cơ sở đề xuất các phương án nối dây 13 1.3.1. PHƯƠNG ÁN A 14 1.3.2. PHƯƠNG ÁN B 15 1.3.3. PHƯƠNG ÁN C 15 1.3.4. PHƯƠNG ÁN D 16 1.4. NHẬN XÉT CHƯƠNG 17 Chương 2. TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 18 2.1. PHƯƠNG ÁN A 18 2.1.A. CHỌN MÁY BIẾN ÁP 18 2.1.a1. MBA 2 cuộn dây 18 2.1.a2. MBA.tự ngẫu Error! Bookmark not defined. 2.2.A. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA 23 2.2.1a. Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dâyError! Bookmark not defined. 2.1.2a. Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫuError! Bookmark not defined. 2.2. PHƯƠNG ÁN B 26 2.1.B. CHỌN MÁY BIẾN ÁP 26 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 6 2.1.b1. MBA 2 cuộn dây 26 2.1.b2. MBA.tự ngẫu 26 2.2.B. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA 30 2.2.1b. Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây 30 2.2.2b. Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 30 2.3. NHẬN XÉT CHƯƠNG Error! Bookmark not defined. Chương 3. TÍNH TOÁN KINH TẾ KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TÔI ƯU 33 3.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI Error! Bookmark not defined. 3.1.1. PHƯƠNG ÁN A Error! Bookmark not defined. 3.1.2.PHƯƠNG ÁN B Error! Bookmark not defined. 3.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Error! Bookmark not defined. 3.2.1. Các chỉ tiêu kinh tế của phương án A Error! Bookmark not defined. 3.2.2.Các chỉ tiêu kinh tế của phương án B 36 3.3.SO SÁNH CHỈ TIÊU KINH TẾ KĨ THUẬT VÀ CHỌN PA TÔI ƯU 38 3.4 NHẬN XÉT CHƯƠNG 38 Chương 4 .TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH 39 4.1 Chọn điểm ngắn mạch 39 4.2 Lập sơ đồ thay thế 39 4.3.Sơ đồ thay thế điện kháng đầy đủ 40 4.3.1Ngắn mạch tại điểm N1 Error! Bookmark not defined. 4.3.2Ngắn mạch tại điểm N2 Error! Bookmark not defined. 4.3.3Ngắn mạch tại điểm N3 Error! Bookmark not defined. 4.3.4Ngắn mạch tại điểm N3’ Error! Bookmark not defined. 4.3.1Ngắn mạch tại điểm N4 Error! Bookmark not defined. Chương 5. CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 50 5.1. TÍNH TOÁN DÒNG CƯỠNG BỨC 50 a. Phía điện áp cao 220 kV 50 b. Phía điện áp trung 110 kV 50 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 7 c. Các mạch phía hạ áp cấp điện áp 10,5 kV 51 5.2. CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CACH LY 51 5.2.1 Chọn máy cắt 51 5.2.2. Chọn dao cách ly 52 5.3. CHỌN LOẠI VÀ TIẾT DIỆN DÂY DẪN 53 5.4. CHỌN SỨ ĐỠ 56 5.5. CHỌN THANH DẪN,THANH GÓP MỀM 57 5.5.1. Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm 57 5.5.2. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. 58 5.5.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang. 61 5.6. CHỌN CÁP 62 5.6.1. Chọn cáp 62 5.6.2. Chọn kháng điện đường dây 64 5.6.3. Chọn máy cắt hợp bộ địa phương 66 5.7. CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG 67 5.7.1. Cấp điện áp 220kV 67 5.7.2. Cấp điện áp 110kV 68 5.7.3. Mạch máy phát 10,5kV 69 5.8. CHỌN CHỐNG SÉT VAN Error! Bookmark not defined. Chương 6. TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 73 6.1. CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG 73 6.2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 74 6.3. CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN 75 6.4. NHẬN XÉT CHƯƠNG 78 PHẦN II. THIẾT KẾ MỘT TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP 22/0,4KV 79 1. CHỌN MBA VÀ SƠ ĐỒ TRẠM 79 1.1. CHỌN MBA 79 1.2 CHỌN SƠ ĐỒ TRẠM 79 2. LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG TRẠM 83 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 8 2.1. CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRẠM CAO ÁP 83 a. Dao cách ly 83 b. Chống sét van 83 c. Cầu chì cao áp 84 d. Sứ cao áp 84 e. Dây dẫn xuống máy biến áp 85 2.2. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP 85 a. Dây dẫn từ máy biến áp đến tủ phân phối 85 b. Chọn aptomat tổng 86 c. Chọn thanh cái hạ áp 86 d. Chọn aptomat nhánh 87 e. Chọn máy biến dòng điện 87 f. Sứ hạ áp 87 g. Dây dẫn cho ba lộ phụ tải 88 h.Chọn chống sét van hạ áp 88 i. Các thiết bị đo đếm điện năng 89 3. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐÃ CHỌN 89 3.1. ĐIỂM NGẮN MẠCH N1 89 3.2. ĐIỂM NGẮN MẠCH N2 90 3.3. ĐIỂM NGẮN MẠCH N3 92 3.4. KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐÃ CHỌN 93 4. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM 94 5. VẼ SƠ ĐỒ TRẠM BIẾN ÁP 89 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 9 CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1 Chọn máy phát điện Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi theo yêu cầu thiết kế có công suất đặt là 55.4 = 220 (MW), gồm 4 tổ máy phát điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi cung cấp điện cho phụ tải ở 3 cấp : cấp điện áp máy phát, cấp điện áp trung 110 kV và cấp điện áp cao 220 kV. Tra thông số từ bảng 1.1 sách ‘Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp’’ ta chọn máy phát điện loại TBØ-60-2T có tham số: Bảng 1.1: Thông số máy phát điện TBØ-55-2 Lo ạ i MF S dm (MVA) P dm (MW) U dm (KV) N dm (v/ph) cos X”d X’d X 2 TBØ - 60 - 2T 68,75 55 10,5 3000 0,8 0,1316 0,202 0,166 1.2 Tính toán cân bằng công suất 1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau: %( ) S (1.1) 100 tnm dm P t S   Trong đó: S tnm (t):công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t P%(t):phần trăm công suất phát toàn nhà máy tại thời điểm t S dm  :tổng công suát biểu kiến định mức của nhà máy S dm  = n.S dmF = n. cos dmF F P  (*) cos  F: hệ số công suất định mức của MF Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 10 Thay (*) vào 1.1 ta có: S dm  = % ( ) 100 P t . . cos dmF F n P  Thay số vào công thức trên ta có : t= (0-6) => S tnm (0 -6) = 90.4.55 100.0,83 = 238,554 ( MVA) tính toán tương tự với các khoảng thời gian khác ta có bảng sau : Bảng 1.2: Bảng tính toán phụ tải toàn nhà máy t(h) 0-6 6-11 11-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P tnm % 90 100 90 95 100 90 90 S tnm (MVA) 238,554 265,060 238,554 251,807 265,060 238,554 238,554 1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suất phát. Công suất tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần: một thành phần không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy chiếm khoảng 40%, thành phần thứ hai phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy chiếm khoảng 60%. Ta có thể tính công suất tự dùng theo công thức: S td (t) = % 100  . . cos dmF td n P  .(0,4 + 0,6. ( ) . tnm dmF S t n S ) (1.2) Trong đó : S td (t) :phụ tải tự dung tại thời điểm t %  :lượng điện phần trăm tự dùng cos  td :hệ số công suất phụ tải tự dùng n :số tổ MF P dmF ,S dmF :Công suất tác dụng và công suất biểu kiến định mức của một tổ MF S tnm (t): công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t Với t = (0-6)h , ta có  td =7% ,cos  = 0,83 S td (t1) = 7 100 . 4.55 0,83 .(0,4 + 0,6. 238,554 4.68,75 ) = 17,079 (MVA) [...]... cho 2 phương án là thỏa mãn yêu cầu nhà máy thiết kế Ngoài ra cũng tính toán được tổn thất điện năng cho 2 phương án để đi tính toán tối ưu chọn ra một phương án tốt nhất CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Sau khi lựa chọn được 2 phương án, ở chương này ta sẽ tính toán các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cho hai phương án và chọn ra phương án tối ưu nhất 3.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ... đồ hai hệ thống hai thanh góp Vậy ta có sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án 1 như sau: SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 33 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo Lộ kép HT Lộ kép MCV 220kV 110kV MCLL MCLL AT1 AT2 T3 T4 F3 F1 F4 F2 Hình 3-1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 3.1.2 Phương án B Tương tự ta xác định được: - Phía 220kV: Có 3 mạch máy biến áp và 4 mạch đường dây nên ta dùng hệ thống. .. Có 3 mạch máy biến áp và 2 mạch đường dây nên ta dùng hệ thống hai thanh góp Vậy ta có sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án 2 như sau: SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 34 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo Hình 3-2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 3.2.TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Trong hai phương án, phương án tối ưu được chọn phải căn cứ vào vốn đầu tư máy biến... chọn sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy 1.4 Nhận xét chương Trong chương 1 đã sơ bộ chọn được máy phát điện phù hợp với nhà máy thiết kế, phân tích được đồ thị phụ tải các cấp và đưa ra được đồ thị phụ tải tổng hợp để biết được lượng công suất phát về hệ thống Qua đó cho thấy đồ án đã thiết kế có công suất chủ yếu phát về hệ thống Căn cứ vào đồ thị phụ tải các cấp đã đưa ra được các phương án nhằm thỏa... trên ta vẽ được đồ thị phụ tải công suất tổng hợp như hình 1.6 hình 1.6 :đồ thị phụ tải công suất tổng hợp toàn nhà máy 1.3 Đề xuất các phương án nối dây Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện : Dựa vào các nguyên tắc cơ bản để phân tích và từ đó đưa ra phương án nối điện Giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực máy phát ta có : SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 13 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s... phương án nhằm thỏa mãn tính chất đồng bộ của các thiết bị, tính tin cậy cung cấp điện Dựa vào một số điều kiện sơ bộ và ta chọn được 2 phương án khả thi nhất để đem so sánh kỹ hơn về kinh tế và kỹ thuật để tìm ra phương án tối ưu cho nhà máy SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 17 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo Chương II:TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP A Phương án A HT SUC Sut 220 kV 110 kV B1 Std... 100.0,83 Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau: SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 11 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo Bảng 1.5: Bảng tính toán phụ tải cấp điện áp trung t(h) 0-6 6-11 11-14 14-18 18-20 20-22 22-24 Put% 85 90 90 90 100 80 80 Sut(MVA) 61,446 65,060 65,060 65,060 72,289 57,831 57,831 c Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220kV Cấp điện áp cao có... Std Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo - Nhận xét : +Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong điều kiện S C và ST tương đối lớn + Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều dẫn đến giá thành cao + Phải sử dụng 3 loại MBA nên khó khăn trong việc vận hành và sữa chữa  Qua những phân tích trên ta chọn phương án A và B để tính toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế, kĩ thuật nhằm chọn sơ đồ. .. về hệ thống so với lúc bình thường: ut max Sthiếu = S C  SCC  Sbo = 172,089 – 45,292 –64,212 = 62,585 (MVA) SVTH:Hoàng Đức Thiện Page 29 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Phạm Thị Phương Thảo HT Công suất dự trữ của hệ thống là : SDT  200  MVA  HT  Sthiếu  SDT ( Thỏa mãn điều kiện) Vậy: Các MBA đã chọn trong phương án B thỏa mãn điều kiện vận hành bình thường cũng như sự cố 2.2b Tính tổn thất điện. .. CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 3.1.1 Phương án A Việc chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho phía điện áp cao và phía điện áp trung được chọn căn cứ vào số mạch đường dây và mạch máy biến áp đấu nối vào chúng - Phía 220kV: Có 1 lộ kép x 60 MW Đường dây lộ kép truyền tải công suất về hệ thống Vậy: Có 2 mạch máy biến áp và 4 mạch đường dây nên ta dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng - Phía