Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Nhiệm Vụ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hòa PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN. Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm 4 tổ máy x 55MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau: 1. Phụ tải cấp điện áp máy phát: P max = 12 MW, cos  =0,86 Gồm 2 kép x 3 MW x 4 km và 4 đơn x 1,5 MW x 4 km. Biến thiên phụ tả i ghi trong bảng ( tính theo phần trăm P max ). Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với I cat =20 kA và t cat =0,7 sec và cáp nhôm, vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất là 70mm 2 . 2. Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV: P max = 120 MW cos  =0,84 Gồm 1 kép x 80 MW và 2 đơn x 40 MW. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng ( tính theo phần trăm P max ). Nhánh nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV bằng hai lộ đường dây, chiều dài mỗi lộ: 120 km. Công suất hệ thống ( Không kể nhà máy đang thiết kế): 4000 MVA. Công suất dự phòng của hệ thống là: 110 MVA; Điện kháng ngắn mạch (tính tại thanh góp phía hệ thống với đương dây): 0,8. Tự dùng: α = 7%; cos  =0,82 Công suất toàn nhà máy: ghi trên bảng ( tính theo phần trăm công suất đặt) Bảng biến thiên công suất. Giờ 0 ÷ 6 6 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 18 18 ÷ 22 22 ÷ 24 P UF (%) 80 90 80 90 100 70 P UT (%) 80 100 95 90 95 80 P FNM (%) 80 100 90 100 95 85 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM HẠ ÁP Thiết kế trạm biến áp 10/0,4kV. Công suất phụ tải là 240kVA. Trạm có 4 lộ ra, đặt cách trạm biến áp trung gian là 4km. Công suất ngắn mạch tính đến trạm biến áp trung gian là 364MVA. Trưởng khoa Giáo viên hướng dẫn Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Nhà máy điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển của hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát triển của các nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như hệ thống điện nói riêng. Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật, tối ưu về kinh tế trong bài toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa ra phương án nối điện đúng kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn ra phương án tối ưu và biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp. Trong thời gian làm bài, với sự cố gắng của bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn hệ thống điện và đặc biệt với sự giúp tận tình của cô Phùng thị thanh mai, em đã hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Song do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bài làm không tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy kính mong nhận được sự góp ý, chỉ bảocủa các thầy cô để em có được những kinh nghiệm chuẩn bị cho công việc sau này. Em xin chân thành cám ơn cô Phùng thị thanh mai cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Sinh viên Vũ Văn Công Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 NHẬN XÉT (của giảng viên hướng dẫn) Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 NHẬN XÉT (của giảng viên phản biện) Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 MỤC LỤC PHẦN I:THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1 CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 2 1.1. Chọn máy phát điện 2 1.2. Tính toán Công Suất 2 1.2.1. Công suất phát toàn nhà máy. 2 1.2.2. Công suất tự dùng 3 1.2.3. Công suất các cấp điện áp 3 1.2.4. Đồ thị cân bằng công suất phát về hệ thống 4 1.3. Chọn phương án nối dây 6 1.3.1. Cơ sở đề xuất các phương án sơ đồ nối dây 6 Phương Án 1: 7 Phương án 2: 8 Phương án 3: 9 Phương án 4: 10 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11 A. Phương án 1. 11 2.1.A. Phân bố công suất cho máy biến áp 11 2.1.1.A. MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây 11 2.1.2.A. Máy biến áp liên lạc 11 Sau khi phân bố công suất cho MBA 2 cuận dây, trong bộ MPĐ – MBA 2 cuận dây. Phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhiệm và xác định như sau: 11 2.2.A. Chọn loại máy biến áp. 12 2.2.1.A. MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây 12 2.2.2.A. MBA liên lạc. 13 2.2.3.A. Kiểm tra quá tải máy biến áp 13 2.3.A. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 15 2.3.1.A. Tính toán tổn thất điện năng MBA 2 dây quấn trong sơ đồ bộ 16 MPĐ- MBA hai cuộn dây 16 2.3.2.A. Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 16 B. Phương án 2 17 2.1.B. Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp 17 2.1.1.B. MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây. 17 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 2.1.2.B. Máy biến áp liên lạc. 18 2.2.B. Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp. 19 2.2.1.B. MBA hai dây quấn trong sơ đồ bộ MPĐ - MBA hai cuộn dây. 19 2.2.2.B. MBA liên lạc 19 2.2.3.B. Kiểm tra quá tải máy biến áp 20 2.3.B. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 22 2.3.1.B. Tính toán tổn thất điện năng MBA 2 dây quấn trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA 2 cuộn dây 22 2.3.2.B. Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 22 Do MBA mang tải theo đồ thị phụ tải ngày đặc trưng cho toàn năm. Nên tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau: 23 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 23 3.1. Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án 24 3.2. Tính toán kinh tế của các phương án 24 3.2.1. Phương án 1 24 3.2.2. Phương án 2 25 3.3. Lựa chọn phương án tối ưu 27 CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 27 4.1. Chọn điểm ngắn mạch 28 4.2. Tính điện kháng ngắn mạch 28 4.3. Lập sơ đồ thay thế và tính dòng ngắn mạch. 30 4.3.1. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1. 30 4.3.2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2. 32 4.3.3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N 3 33 4.3.4. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N 3 ’ 35 4.3.5. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N 4 35 CHƯƠNG V: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 37 5.1. Dòng điện làm việc bình thường, dòng điện làm việc cưỡng bức. 37 5.1.1. Cấp điện áp cao 220kV 37 5.1.2. Cấp điện áp trung 110 KV. 37 5.1.3. Phía điện áp 10,5 kV 37 5.2. Chọn máy cắt điện và dao cách ly 38 5.2.1. Chọn máy cắt điện 38 5.2.2. Chọn dao cách ly. 38 5.3. Chọn cáp và kháng điện đường dây. 39 5.3.1. Chọn cáp. 39 5.4. Chọn thanh dẫn cứng cho mạch máy phát điện. 43 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 5.4.1. Chọn loại và tiết diện thanh dẫn 43 5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt. 44 5.4.3. Kiểm tra điều kiện ổn định động 44 5.4.4. Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn khi có xét đến dao động riêng. 45 5.5. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng. 45 5.6. Chọn thanh góp, thanh dẫn mềm 46 5.6.1. Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 220kV 47 5.6.2. Chọn thanh dẫn mềm cho cấp điện áp 110kV 49 5.7. Chọn máy biến áp đo lường 51 5.7.1. Chọn máy biến điện áp (BU) 51 5.7.2. Chọn máy biến dòng điện (BI) 53 5.8. Chọn chống sét van (CSV). 55 5.8.1. Chọn chống sét van cho thanh góp 56 5.8.2. Chọn chống sét van cho Máy biến áp 56 CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 58 6.1. Sơ Đồ Cung Cấp Điện Tự Dùng. 58 6.1.1. Chọn máy biến áp 59 6.1.2. Chọn máy cắt và khí cụ điện 60 PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 240 KVA – 10/0,4 64 CHƯƠNG I: CHỌN THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP 65 1.1. Chọn máy biến áp 65 1.2. Chọn dây dẫn. 65 1.3. Chọn chống sét van. 65 1.4. Chọn dao cách ly 66 1.5. Chọn cầu chì tự rơi. 66 1.6. Chọn dây cáp tổng từ máy biến áp ra tủ hạ thế 66 1.7. Chọn áptômát. 67 1.7.1. Chọn áptômát tổng 67 1.7.2. Chọn áptômát nhánh 67 1.8. Chọn thanh cái hạ áp. 67 1.9. Chọn sứ đỡ thanh cái 68 1.10. Chọn máy biến dòng 68 1.11. Chọn các đồng hồ đo. 68 1.12. Chọn dây dẫn nối từ biến dòng đến các dụng cụ đo 68 1.13. Chọn chống sét van cho phía hạ áp 0,4 kV 68 1.14. Chọn cáp đầu ra của các nhánh 69 1.15. Chọn tủ hạ thế. 69 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp GVHD: PGS>TS Phạm Văn Hòa SVTH: Lưu Tiến Phong Lớp: Đ4-H3 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 71 2.1. Tính toán ngắn mạch phía cao áp 10 kV. 71 2.2.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4kV 72 CHƯƠNG III: KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐÃ LỰA CHỌN 74 3.1. Kiểm tra dao cách ly 74 3.2. Kiểm tra cầu chì tự rơi 74 3.3. Kiểm tra áptômát tổng 74 3.4. Kiểm tra áptômát nhánh 74 3.5. Kiểm tra thanh cái hạ áp 74 3.6. Kiểm tra sứ đỡ thanh cái 75 3.7. Kiểm tra cáp đầu ra máy biến áp 76 3.8. Kiểm tra cáp đầu ra các nhánh 76 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM 77 4.1. Điện trở nối đất của thanh 77 4.2. Điện trở nối đất của cọc 77 4.3. Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 78 [...].. .Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp DANH MỤC HÌNH VẼ PHẦN I Hình 1-1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 5 Hinh1-2: Phương án nối điện 1 7 Hinh1-3: Phương án nối điện 2 8 Hinh1-4: Phương án nối điện 3 9 Hinh1-5: Phương án nối điện 4 10 Hình 3-1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 24 Hình 3-2: Sơ đồ thiết... thuật của áp tô mát nhánh .67 Bảng 1-8: Thông số kỹ thuật của chông sét van phía hạ áp .69 GVHD: ThS Phùng Thị Thanh Mai SVTH: Vũ Văn Công Lớp: Đ4-H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: ThS Phùng Thị Thanh Mai1 SVTH: Vũ Văn Công Lớp: Đ4-H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến... phương án 2 26 Hình 4-1: Sơ đồ điểm ngắn mạch của phương án 2 28 Hình 4-2: Sơ đồ điểm ngắn mạch N1 31 Hình 4-3: Sơ đồ điểm ngắn mạch N2 32 Hình 4-4: Sơ đồ điểm ngắn mạch N3 34 Hình 4-5: Sơ đồ điểm ngắn mạch N3’ 35 Hình 5-1: Sơ đồ phụ tải địa phương được cấp điện qua kháng điện 41 Hình 5-2: thanh dẫn hình máng 44 Hình 5-3: Sơ đồ chọn... Phùng Thị Thanh Mai5 SVTH: Vũ Văn Công Lớp: Đ4-H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp Nhận xét: - Nhà máy thiết kế có tổng công suất là : + SNMđm = Sđm=n.SđmF = 4.68,75=275 (MVA) + So với công suất đặt của hệ thống là: 4000 MVA chiếm 6,875 % + Công suất dự phòng của hệ thống: SdtHT =110 (MVA) - Công suất phát về hệ thống: + Svht max= 100,82 MVA từ : 6h- 12h + Svht... Lớp: Đ4-H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp - Mà SđmF của 1 tổ máy là 68,75 (MVA) nên ta nên ghép từ 1 đến 2 bộ MPĐ-MBA để cấp điện cho thanh góp 110(kV) Từ những nhận xét trên,ta có thể đưa ra các phương án nối dây như sau: Phương Án 1: HT SUC SUT 220 kV B1 110 kV B2 B3 TD F1 B4 TD+ÐP F2 TD+ÐP F3 TD F4 Hinh1-2: Phương án nối điện 1 Nhận xét: Phương án này có hai... các cấp điện áp không đều + Sơ đồ đơn giản + Khi sự cố 1 MBA tự ngẫu, cuộn trung của MBA tự ngẫu sẽ quá tải, gây tổn thất lớn GVHD: ThS Phùng Thị Thanh Mai9 SVTH: Vũ Văn Công Lớp: Đ4-H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp Phương án 4: HT SUC SUT 220 kV B1 110 kV B2 B5 TD F1 TD B6 B3 B4 TD 10,5 kV F2 F3 TD F4 Hinh1-5: Phương án nối điện 4 Nhận xét: Phương án này có... suất thiếu phát về hệ thống so với bình thường: UT Sthieu  SVHTmax  Sbo  SCC  100,82  64, 055  27, 29  64, 055( MVA)  S DP  110( MVA)  Hệ thống bù đủ công suất thiếu Kết luận: MBALL thỏa mãn khi làm việc quá tải 2.3.A Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp GVHD: ThS Phùng Thị Thanh Mai15 SVTH: Vũ Văn Công Lớp: Đ4-H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến... xét: Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 220 kV để cung cấp điện cho phụ tải 220 kV và phát công suất lên hệ thống Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống và cung cấp điện cho phía 110kV Đặc điểm: + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện + Các MBA bố trí hết bên cấp điện áp cao nên vốn đầu tư lớn, giá... phát điện- máy biến áp 2 cuộn dây Một bộ nối lên thanh góp điện áp cấp 220 kV để cung cấp điện cho phụ tải 220 kV và phát công suất lên hệ thống Một bộ nối lên thanh góp điện áp cấp 110 kV để cung cấp điện cho phụ tải 110 kV Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc có nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, truyền tải công suất cho phía 110kV Đặc điểm: + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện + Có một bộ máy phát điện. .. tổn thất + Sơ đồ đơn giản, vận hành linh hoạt + Lượng công suất được cấp liên tục cho các phụ tải trong lúc bình thường và khi sự cố GVHD: ThS Phùng Thị Thanh Mai8 SVTH: Vũ Văn Công Lớp: Đ4-H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp Phương án 3: HT SUC SUT 220 kV B1 110 kV B2 B3 TD F1 B4 TD F2 TD+ÐP F3 TD+ÐP F4 Hinh1-4: Phương án nối điện 3 Nhận xét: Phương án này có hai . cắt điện 38 Bảng 5-3 : Bảng chọn dao cách ly 39 Bảng 5-4 : Bảng thông số máy cắt MC1 43 Bảng 5-5 : Thông số thanh dẫn cứng 44 Bảng 5-6 : Thông số sứ OΦP-2 0-2 000KB-Y3 46 Bảng 5-7 : thông số thanh. Đ4-H3 DANH MỤC HÌNH VẼ PHẦN I Hình 1-1 : Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 5 Hinh 1-2 : Phương án nối điện 1 7 Hinh 1-3 : Phương án nối điện 2 8 Hinh 1-4 : Phương án nối điện 3 9 Hinh 1-5 :. S UF max = 13,95 MVA từ 18h-22h + S UF min = 11,16 MVA từ 22h-24h - Phụ tải trung áp có: + S UTmax = 142,85 MVA từ 6h- 12h + S UTmin = 114,28 MVA từ 0h-6h và 22h-24h.  Nhà máy luôn phát