Trờng Đại Học bách khoa hà Nội Khoa điện Bộ môn Hệ thống điện Đồ án tốt nghiệp Đề tài: Phần I: Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW Phần II: Thiết kế trạm hạ áp cung cấp điện cho 300 hộ dân Giáo viên hớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp: Phần I Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW chơng I tính toán phụ tải,chọn sơ đồ nối dây 1-1.Chọn máy phát điện Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Chọn máy phát điện khâu quan trọng nhà máy điện, mục đích chọn máy phát có hiệu kinh tế liên quan đến cấu trúc nhà máy, vốn đầu t xây dựng ban đầu, phát triển phụ tải tơng lai Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy NĐNH bao gồm tổ máy với công suất tổ máy 60 MW Tra bảng phần máy phát điện ta chọn đợc loại máy phát có thông số nh bảng sau: Loại Điện kháng tơng Thông số định mức máy đối Xd Xd TB N(v/ph) S(MVA) P(MW) U(KV) Co I(KA) Xd 60 - 3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,146 0,22 1,691 1-2.Tính toán cân công suất Điện cung cấp cho phụ tải phải có chất lợng đảm bảo, tức giá trị thông số điện áp tần số phải nằm giới hạn đợc quy định Mặt khác điều kiện cần để chế độ xác lập tồn cân công suất tác dụng công suất phản kháng Nghĩa công suất nguồn sinh phải công suất phụ tải tiêu thụ cộng với công suất tổn thất phần tử hệ thống Do việc cân công suất hệ thống điện quan trọng Thực tế mức tiêu thụ điện thay đổi theo thời gian Quy luật biến thiên phụ tải theo thời gian đợc thể hình vẽ đồ thị phụ tải Đồ thị phụ tải cần cho thiết kế vận hành hệ thống điện Dựa vào đồ thị phụ tải hệ thống điện mà phân bố tối u công suất cho nhà máy điện hệ thống Mặt khác dựa vào đồ thị phụ tải ngày nhà máy hay trạm biến áp để xác định dung lợng máy biến áp, tính toán tổn thất điện máy biến áp chọn sơ đồ nối dây Dựa vào số liệu ban đầu cho dới dạng phần trăm công suất cực đại (%Pmax), đồ thị phụ tải nhà máy cho dới dạng phần trăm công suất đặt (%Pđặt), với phụ tải tơng ứng có hệ số công suất cos Do ta tính phụ tải cấp điện áp theo công suất biểu kiến dựa vào công thức tổng quát: S(t) = P( t ) Cos với P(t) = P% Pmax 100 -2- (1) Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Trong đó: S(t) : công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t (MVA) P% : công suất tác dụng thời điểm t phụ tải tính theo phần trăm công suất cực đại phụ tải Pmax : công suất cực đại phụ tải (MW) Cos : hệ số công suất phụ tải Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát: (10,5kV) Phụ tải địa phơng có Uđm = 10,5kV; Pmax = 21MW; cos = 0,87 áp dụng công thức (1) ta tính đợc: P10,5 (t) S10,5 (t), kết đợc ghi bảng sau: t(h) P% (%) P10,5(t) (MW) S10,5(t) (MVA) 0ữ 4ữ 6ữ 80 80 80 ữ 10 10 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 16 16 ữ 18 18 ữ 20 20 ữ 22 22 ữ 24 16,8 16,8 16,8 14,7 14,7 16,8 18,9 21 18,9 18,9 16,8 19,31 19,31 19,31 16,9 16,9 19,31 21,72 24,14 21,72 21,72 19,31 70 70 80 90 100 Đồ thị phụ tải địa phơng đợc thể hình 1-1 S 10,5(t)(M VA ) 24,14 26 19.31 18,9 19,31 18,19 19,31 16,9 16 -4 10 12 14 16 18 20 22 24 Hỡnh 1-1 Đồ thị phụ tải điện áp 110kV Phụ tải có Uđm = 110kV; Pmax = 100 (MW); cos = 0,88 -3- t(h) 90 90 80 Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội áp dụng công thức (1) ta tính đợc : P110(t) S110(t) Kết ghi bảng sau: t(h) P% (%) P110(t) (MW) S110(t) (MVA) ữ 4 ữ 6 ữ 8 ữ 10 90 90 90 90 80 80 102,273 102,273 10 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 16 16 ữ 18 18 ữ 20 20 ữ 22 22 ữ 24 90 90 90 90 100 100 90 90 90 90 80 80 80 80 102,273 102,273 113,636 102,273 102,273 90,91 80 80 90,91 90,91 Đồ thị phụ tải điện áp trung đợc thể hình 1-2 S110(t)(MVA) 120 113,636 102,273 102,273 90,91 90,91 70 20 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) -30 Hỡnh 1-2 Đồ thị phụ tải nhà máy Nhiệm vụ thiết kế cho nhà máy gồm tổ máy phát điện, tổ có PFđm = 60 (MW); cos = 0.80 Do công suất biểu kiến tổ máy là: PFdm 60 = = 75 (MVA) Cos 0,8 Tổng công suất đặt toàn nhà máy là: SFđm = -4- 90,91 Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội PNMđm = 4.PFđm = 4.60 = 240 (MW) SNMđm = 4.SFđm = 4.75 = 300 (MVA) PNM ( t ) PNM % PNMđm Cos 100 đồ thị phụ tải nhà máy ta tính đợc công suất phát nhà máy thời điểm Kết tính toán thể bảng sau: Dựa vào công thức: t(h) P% (%) PNM(t) (MW) SNM(t) (MVA) 0ữ 80 192 240 SNM(t) = 4ữ 80 192 240 6ữ 8 ữ 10 80 192 240 80 192 240 10 ữ 12 với PNM(t) = 12 ữ 14 90 216 270 14 ữ 16 90 216 270 100 240 300 16 ữ 18 100 240 300 Đồ thị phụ tải nhà máy đợc biểu diễn hình 1-3 SNM (t)(MVA) 300 300 270 270 240 250 200 150 100 50 0 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) Hỡnh 1-3 Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy Xác định phụ tải tự dùng nhà máy theo công thức sau: PNM Std(t) = Co td S 0,4 + 0,6 NM ( t ) S NMdm Trong đó: Std(t) : phụ tải tự dùng thời điểm t SNMđm : Công suất đặt toàn nhà máy SNM(t) : Công suất nhà máy phát thời điểm t -5- 18 ữ 20 90 216 270 20 ữ 22 90 216 270 22 ữ 24 90 216 270 Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội : số phần trăm lợng điện tự dùng so với công suất định mức toàn nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế cho = 8% = 0,08; Costd = 0,82; SNMđm = 300 SNM(t) tính đợc từ phần trớc, từ thay vào công thức: S 240 0,4 + 0,6 NM ( t ) 300 ta tính đợc S Std(t) = 0,08 0,82 td(t) Kết tính toán thể bảng dới đây: Thời gian (h) Công suất (MVA) 0ữ SNM(t) Std(t) 4ữ 6ữ 8 ữ 10 10 ữ 12 240 240 240 240 20,6 20,6 20,6 20,6 22,01 270 12 ữ 14 270 22,01 14 ữ 16 300 23,41 16 ữ 18 300 23,41 18 ữ 20 270 22,01 20 ữ 22 270 22,01 Đồ thị phụ tải tự dùng đợc biểu diễn hình 1-4 Std(t)(MVA) 23,41 25 22,01 22,01 20,6 20 15 10 0 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) Hỡnh 1-4 Tính công suất phát hệ thống Nhà máy nối với hệ thống đờng dây,dài 100 km.Trong yêu cầu thiết kế phụ tải cao áp 220 KV nên công suất phát lên hệ thống lợng công suất thừa cung cấp đủ cho phụ tải - phụ tải: hạ, trung tự dùng -6- 22 ữ 24 270 22,01 Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Công suất phát lên hệ thống là: SHT = SNM(t) - S110(t) - S10,5(t) - Std(t) Kết tính toán thể bảng dới đây, đồng thời bảng tính toán phụ tải cân công suất toàn nhà máy Thời gian (h) Công suất (MVA) SNM(t) S10,5(t) S110(t) Std(t) SHT 0ữ 4ữ 6ữ 8 ữ 10 10 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 16 240 240 240 240 270 270 300 300 270 270 270 16,897 19,31 21,72 24,14 21,72 21,72 19,31 102,27 102,27 113,64 102,27 102,27 90,91 90,91 22,01 128,82 22,01 126,41 23,41 141,23 23,41 150,18 22,01 124 22,01 135,36 22,01 137,77 19,3 102, 27 20,6 97,82 19,3 102, 27 20,6 97,82 19,3 90,9 20,6 109,18 16,8 97 90,9 20,6 111,59 Đồ thị phụ tải phía 220kV đợc biểu diễn hình 1-5 -7- 16 ữ18 18ữ 20 20 ữ22 22 ữ24 Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội S220(t)(MVA) 200 141,23 128,82 150 150,18 137,77 124 126,41 109,18 97,82 100 135,36 111,59 50 t(h) 0 10 12 Hỡnh 1-5 14 16 18 20 22 24 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy: Từ kết tính toán ta lập bảng sau: Thời gian (h) Công suất (MVA) 0ữ 6ữ 8 ữ10 10 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 16 16 ữ 18 18 ữ20 20 ữ22 22 ữ24 S10,5(t) 19,31 19,31 16,9 16,9 19,31 21,72 24,14 21,72 21,72 19,31 S10,5(t) + Std(t) 39,91 39,91 37, 38,91 41,32 45,13 47,55 43,73 43,73 41,32 S10,5(t) + Std(t) + S110(t) 142,18 130, 82 128,41 141,18 154,96 158,77 149,82 146 134,64 132,23 SNM(t) 240 240 240 270 270 300 300 270 270 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy đợc biểu diễn hình 1-6 -8- 270 Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội S220(t)(M VA) 300 300 270 250 270 240 200 154,96 150 142,18 149,82 141,18 130,82 175 SNM (t) 158,77 146 134,64 132,23 128,41 S10,5(t) +Std(t) +S110(t) 100 50 37,5 39,91 19,31 16,9 45,13 47,55 41,32 38,91 24,14 18,9 19,31 43,73 18,9 41,32 S10,5(t) +Std(t) 19,31 S10,5(t) 0 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h) Hỡnh 1-6 Nhận xét chung: Phụ tải lớn cấp điện áp máy phát 24,14 MVA, mà công suất định mức máy phát S Fđm = 75 MVA nên tỷ lệ phụ tải điện áp máy phát so với công suất định mức máy phát là: 24,14 100 = 16% 2.75 Do phải có góp cấp điện áp máy phát Phụ tải lớn cấp điện áp 110kV 113,64 MVAvà 38% tổng công suất lắp đặt toàn nhà máy (SNMđm = 300 MVA) Phần công suất phát hệ thống 220kV gồm: + Công suất phát lớn chiếm: -9- Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội 300 149,821 100 = 50 % tổng công suất đặt toàn nhà máy 300 + Công suất phát nhỏ chiếm: 240 142,183 100 = 33% tổng công suất đặt toàn nhà máy 300 Dự trữ công suất hệ thống 100 MVA Vậy HT đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải 1-3.Chọn phơng án nối dây Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế nhà máy điện Các phơng án chọn sơ đồ nối điện phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hộ sử dụng điện, đảm bảo tiêu kỹ thuật kinh tế Căn vào kết tính toán chơng I nhiệm vụ thiết kế ta có: Phụ tải điện áp máy phát 10,5 kV S10,5(t)max = 24,14 MVA S10,5(t)min = 16,9 MVA Phụ tải cấp điện áp 110kV S110(t)max = 113,64 MVA S10,5(t)min = 90,91 MVA Công suất phát hệ thống 220kV SHT (t)max = 150,18 MVA SHT (t)min = 97,82 MVA Theo kết tính toán chơng I, phụ tải lớn cấp điện áp máy phát (lấy từ máy phát) 16% công suất định mức máy phát nên phải sử dụng góp điện áp máy phát Số lợng máy phát điện nối vào góp điện áp máy phát cho tổ máy phát bị cố tổ lại phải đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải góp điện áp máy phát Do sơ đồ phải ghép tổ máy vào góp điện áp máy phát Nhà máy có cấp điện áp 10,5 kV, 110 kV 220 kV mà cấp điện áp 110kV 220kV lới có trung tính trực tiếp nối đất hệ số có lợi: - 10 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội II Chọn máy biến áp Máy biến áp đợc chọn theo điều kiện: UđmBA Uđmmang = 10kv SđmBA Stt= 397kvA Vậy ta chọn máy biến áp phân phối hãng ABB chế tạo có thông số sau: Kiểu Sđm Điện áp U N% Kích thớc P0 Pn máy kVA W W ABB 400 10/0,4 Cao Hạ 10 0,4 400 840 5750 4,5 Dài Rộng Cao 1620 1055 1500 III Chọn khí cụ điện dây dẫn: Chọn khí cụ điện dây dẫn cao áp: a/ Chọn dây dẫn: * Đờng dây không từ điểm A đến trạm biến áp theo thiết kế dài 3km tiết kiệm dây dẫn đợc chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế: F= I max J kt Trong Imax- dòng điện phụ tải cực đại Jkt- mật độ dòng điện S dm 400 = = 23,1A 3.U 3.10 Đối với dây dẫn không từ điểm đặt A đến trạm biến áp ta chọn dây nhôm trần thờng có Tmax < 3000 (h) nên Jkt = 1,1 (A/mm2) đó: Imax = 23,1 = 21mm 1,1 Để đảm bảo độ bền học tính dự báo phát triển phụ tải t ơng lai ta chọn dây nhôm lõi thép AC- 35 có thông số nh sau: S= 35 mm2 Icp = 157A F= - 112 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội r0 = 0,85 /km x0 = 0,4 /km Vậy điện trở toàn đờng dây không là: R2 = r0 L2 = 0,85 = 2.55 X2 = x0 L2 = 0,43 = 0,4 = 1,2 Tính tổn thất điện áp đoạn km: U = Ptt R2 + Qtt X 382,55.2,55 + 105,64.1,2 = = 110V U dm 10 * Kiểm tra điều kiện phát nóng dây dẫn chọn: Điều kiện phát nóng dây dẫn điều kiện làm việc lâu dài dây dẫn phải xét dòng cỡng máy biến áp làm việc tải: 1,4.S dm 1,4.400 = = 32,33 A 3.U 3.10 So sánh dòng chọn Icp = 175A lớn dòng phát nóng cho phép nên dây dẫn chọn thoả mãn điều kiện phát nóng b Tính toán ngắn mạch phía cao áp: Theo số liệu chi nhánh điện cung cấp, khoảng cách từ trạm biến áp trung gian đến điểm A dài 10 Km, dùng dây AC- 70 Chọn điểm ngắn mạch: +N1 - cho cách ly, nguồn cung cấp hệ thống +N2 - cho cầu chì tự rơi, nguồn cung cấp hệ thống Ta có sơ đồ thay tính toán ngắn mạch nh sau: Icp = Icb = XHT ZDD2 ZDD1 10 KV N1 Điện kháng hệ thống là: N2 U TB XHT = SN Ta giả thiết đầu đờng trục có đặt máy cắt 8DA- 10 có Icđm = 40 kA Uđm = 12kV - 113 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội 10 , Suy ta có: XHT = = 0,132 3.12.40 Dây AC- 70 có thông số sau: r0 = 0,46 /km x0 = 0,4 /km Chiều dài: L1 = 10km Vậy: ZDD1 = (r0 + j x0) L1 = (0,46 + j.0,4).10 = 4,6 + j ZDD2 = (r02 + j x03) L2 = (0,85 + j.0,4).3 = 2,55 + j 1,2 INI = IN2 = U tb 3.Z1 U tb 3.Z = = 10,5 4,6 + (0,132 + 4) = 0,98 10,5 ( 4,6 + 2,55) + (0,132 + + 1,2) = 0,68 Coi ngắn mạch xa nên: I "N = I = IN Giá trị dòng xung kích điểm ngắn mạch là: ixkN1 = 1,8 2.I N = 1,8 2.0,98 = 2,49kA ixkN2 = 1,8 2.I N = 1,8 2.0,68 = 1,73kA c Chọn dao cách ly: * Điều kiện chọn dao cách ly là: UđmDCL UđmLD = 10,5 kV IđmDCI Ilvcb = Itt = 397 = 21,88 A 3.10 iÔdd ixkN1 = 2,49 kA iÔdnh i N1 = 0.98 kA Từ điều kiện trên, tra sổ tay thiết kế ta chọn dao cách ly có thông số sau: Loại DLC Uđm kV Iđm (A) IÔdd kA IÔdnh kA PJIH 10 400 25 - 114 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội 10/400 d/ Chọn chống sét van: Chọn chống sét van Mỹ chế tạo có thông số nh sau: Loại chống Uđm Điện áp phóng điện lớn sét van kV kV AZLP 10 ứng với: IS = (8ữ20) S 10 KA 22,1 Updm kV 17 e chọn cầu chì tự rơi: * Điều kiện để chọn cầu chì tự rơi là: Uđm cc Uđm mạng = 10kv Iđm cc Icb = 1,3 IđmB = 1,3 22 = 28,6 Iđm cắt I "N = 0,68 KA Vì phụ tải chủ yếu điện sinh hoạt dòng điện xung nhọn nên vào công suất định mức máy biến để chọn dòng điện chảy cầu chì (tính hệ số tải máy biến áp) kqt = 1,30 - Dòng điện định mức máy BA S dmB 400 = = 22 A 3.U 3.10,5 - Dòng điện định mức cầu chì: IđmB = Iđm cc 1,3 IđmB = 1,3 22 = 28,6A Tra bảng chọn loại cầu chì có thông số kỹ thuật cho bảng dới đây: Loại cầu Uđm Iđm Icắt N Icắt N Kích thớc Tổn hao Dài Đờng chì kV (A) kA công (mm) kính kA suất (mm) (W) 3GD 12 32 63 158 292 69 27 1206- 3B Chọn dây chảy cầu chì (chọn theo hệ số tải cho phép máy biến áp) - 115 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Ichảy = 1,3 IdmB = 1,3 22 = 28,6 A Chọn dây chì hãng SIEMEM chế tạo có đờng kính 69 mm Chọn dây dẫn khí cụ điện hạ áp: a Chọn cáp hạ áp: * Chọn cáp từ máy biến áp tới tủ phân phối: Cáp đợc chọn theo điều kiện phát nóng: K1 K2 Icp In Trong đó: K1: Hệ số điều chỉnh theo nhiệt dộ môi trờng đặt cáp cp 0' K1 = = 0,866 cp cp = 650 C- Nhiệt độ cho phép làm việc dâu dài cáp '0 = 350 C- Nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt cáp = 250 C- Nhiệt độ tiêu chuẩn nơi đặt cáp K2: Hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song rãnh (K2 = cáp đơn) Ta tính đợc: ITThạ = IđmB = S dmB 400 = = 577,35 A 3.U h 3.0,4 Thay thông số vào điều kiện ta có: Icp 577,35 = 666,68 A 0,866 Tra tài liệu thiết bị điện tác giả Ngô Hồng Quang ta chọn cáp đồng lõi cách điện XLPE DELTA chế tạo có thông số nh sau: S= 400 mm2 ; Icp = 766A (tra bảng 4.31) * Chọn cáp rẽ nhánh: Tơng tự nh ta có: Itt nhánh = I dmB 577,35 = = 192.45 A 3 Cáp đợc chọn phải có: Icp 192,45 = 222,23 A 0,866 - 116 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Tra tài liệu thiết kế cung cấp điện ta chọn cáp đồng lõi cách điện XLPE DELTA chế tạo có thông số nh sau: S= 70 mm2 ; Icp = 263A b Chọn khí cụ điện hạ áp: * Chọn áp tô mát tổng: Ta chọn áp tô mát theo dòng làm việc lâu dài, để dự trữ ta chọn theo định mức máy biến áp IđmA Ilvmax= IđmB = S dmB 400 = = 577,35 A 3.U haB 3.0,4 IđmA : Dòng định mức áp tô mát Tra tài liệu thiết kế ta chọn áp tô mát Merlin chế tạo, có thông số nh: (Tra bảng 3.7) Loại ATM Uđm Iđm Số cực IN max (V) (A) (kA) NS- 630N250 690 630 50 * Chọn áp tô mát nhánh: Khu vực dân c có cụm gia đình, phụ tải trung bình cụm xấp xỉ nên ta có: Inhánh = I dmB 577,35 = = 192,45 A 3 áp tô mát nhánh phải có IđmA Inhánh = 192,45A Tra tài liệu lựa chọn thiết bị điện tác giả Ngô Hồng Quang ta chọn áp tô mát Merlin chế tạo có thông số sau (Tra bảng 3.4) Loại ATM Uđm Iđm Số cực IN max (V) (A) (kA) NS- 225E 500 225 7,5 Ta chọn tủ phân phối hạ áp theo điều kiện sau: - Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép: k1 k2 Icp Icb - Khả ổn định động: cp ll - 117 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội - Khả ổn định nhiệt F I t qd Từ điều kiện k1 k2 Icp Icb Trong k1 = 0,95 dẫn đặt nằm ngang k2 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng xq = 250C cp K2 = Icb = cp m mt = 350C cp = 700C = 70 35 = 0,88 70 25 S dmB 400 = = 577,35 A 3.U tb 3.0,4 Từ điều kiện ta có: Icb I cb 577,35 = = 690,61A k1 k 0,95.0,88 Tra tài liệu "thiết kế cấp điện" thầy Ngô Hồng Quang ta chọn loại dẫn đồng có kích thớc 50 x mm2 Icb = 860A * Chọn sứ đỡ hạ áp: Sứ đỡ đợc chọn theo điều kiện: Uđm sứ Uđm mang = 0,4 kV Chọn sứ loại O - 1- 750 OBYT có thông số: Uđm sứ kV Fph (KG) 750 * Chọn máy biến dòng (BI): Máy biến dòng BI đợc chọn theo điều kiện: UđmBI Uđm mạng = 0,4 kV Iđm BI I đmBA = 577,35A Dòng phụ tải thứ cấp: ZđmBI Zdc + Zdd Hay: S2dmBI Stt - 118 - Chiều cao (mm) 72 Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Vì phụ tải phía thứ cấp BI nhỏ S2dmBI không cần tính toán Căn vào điều kiện ta chọn loại BI sau TKM- 05 có thông số: Isứ/ Lthứ = 800/5 Cáp xác: 0,5 c/ Tính toán ngắn mạch phía hạ áp: * Chọn điểm ngắn mạch: N3 - cho cáp N4 - cho áp tô mát góp 0,4 kV N5 - cho áp tô mát cáp nhánh * Nguồn cung cấp: Vì xa nguồn, nên coi nh công suất vô lớn Sơ đồ thay nh sau: RB Tổng trở MBA là: ZB = RB + j.XB = PN U dm S dmB 2 10 + j RC XB XC N3 RTXAT RTXA.nh N4 N5 U N %.U dm 10 m S dmB Thay thông số: SdmB= 400 (KVA); PN = 5750(W); UN% = 4,5%; P0 = 840(W) 5,57.0,4 4,5.0,4 10 + .10 =5,75 + 18 (m) B = 400 400 Tổng trở cáp 400 mm2 Ta cho chiều dài cáp 3m, cáp thiết diện 400 mm2có thông số sau: (bảng 4.28) ro = 0,096 (/Km) xo = 0,076 (/Km) Suy C= 3.( 0,096 + 0,076).103 (m) = 0,288 + .0,228 (m) Ta thấy tổng trở cáp nhỏ lên bỏ qua - Điện trở tiếp xúc áp tô mát tổng: - 119 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Tra tài liệu cung cấp điện ta đợc: RTX2= 0,58 (m) Từ thông số biết ta tính ngắn mạch nh sau: + Dòng ngắn mạch N3: I "N IxkN3 = U tb 0,4.103 = = 12,22 kA = 3. B 5,75 + 18 2.1,8.I N" = 2.1,8.12,22 = 31,1kA + Dòng ngắn mạch N4 Ta có: I "N IxkN4 = = U tb 3.Z N = 0,4.10 3 (5,75 + 0,22) + 18 = 12,178KA 2.1,8.I N" = 2.1,8.1,78 = 30,91kA Trong đó: ZN4 = I "N = IxkN5 = ZN4 = ( R B + RC + RTxA ) + ( X B + X C ) U tb 3.Z N = 0,4.10 3 (5,75 + 0,22 + 0,58) + 18 = 12,056 KA 2.1,8.I N" = 2.1,8.12,056 = 30,67 kA ( R B + RC + RTxA + RTxA ) + ( X B + X C ) d/ Kiểm tra ổn định động ổn định nhiệt cho khí cụ điện hạ áp: * Kiểm tra định nhiệt cho cáp 400 mm2 điều kiện: Inh = SC 400.141 = 10 = 79,76kA > I ' ' N = 12,22 t 0,5 Trong đó: S- Thiết điện cáp chọn C- số phụ thuộc vật liệu làm lõi cáp lõi đồng C = 141 t- thời gian tồn ngắn mạch lấy t = 0,5 - 120 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Vậy cáp chọn thoản mãn * Kiểm tra ổn định nhiệt độ cho cáp 70mm2 Điều kiện: Inh = SC 70.141 = 10 = 13,968kA > I ' ' N = 12,22kA t 0,5 Trong đó: S- Thiết điện cáp chọn C- số phụ thuộc vật liệu làm lõi cáp lõi đồng C = 141 t- thời gian tồn ngắn mạch lấy t = 0,5 Vậy cáp chọn thoản mãn * Kiểm tra áp tô mát tổng: áp tô mát tổng phải đợc chọn theo điều kiện sau: Icắt dm = 50kA IN4 = 12,178 kA Theo ta cọn sơ áp tô mát có I cắt dm = 50kA Vậy áp tô mát chọn sơ thoả mãn yêu cầu: * Kiểm tra áp tô mát nhánh: Icắt dm I "N =12,178 kA Vì Icắt dm = 7,5kA < I''N5 nên áp tô mát chọn không đạt Vậy ta phải chọn áp tô mát có Icắt dm = 15 có thông số sau: Loại ATM Uđm Iđm Số cực (V) (A) NS400E 500 400 INmax kA 15 * Kiểm tra khả ổn định động ổn định nhiệt tủ phân phối hạ áp: - Kiểm tra ổn định động: cp n + Trớc hết ta phải tính momen chống uốn b h Vì dẫn nằm ngang nên: - 121 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội W = b.h = 0,5.5 = 2,083(cm ) 6 + Thanh dẫn ta chọn làm đồng nên cp = 1400 (kG/cm2) Ta có: n = M= M W Ftt L 10 Trong đó: Ftt - lực tính toán tác dụng dòng điện ngắn mạch L i xk (kG ) a a- khoảng cách pha lấy a = 15 (cm) ixk - dòng điện xung kích phía hạ máy biến áp Theo tính toán phần ngắn mạch ixk = 30,91 kA L- khoảng cách sử pha lấy L = 70 (cm) Ftt = 1,76 10-8 70 (30,91.10 ) = 78,47(kG ) 15 Vậy mô men uốn là: Ftt = 1,76 10-8 Fn L 78,47.70 = = 549,29( kG.cm) 10 10 ứng suất tính toán vật liệu làm dây dẫn: M= = M 549,29 = = 263,7(kG / cm ) W 2,083 So sánh: n = 263,7 (kG/cm2) < cp = 1400 (kG/cm2) Vậy dẫn cho đảm bảo điều kiện ổn định động: - Kiểm tra ổn định nhiệt Điều kiện: S Snh Trong đó: + : hệ số nhiệt đồng, lấy = + tqd - thời gian quy đổi lấy thời gian tồn ngắn mạch nên tqd = 0,5 sec - 122 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội + Trong thiết kế hệ thống cung cấp điện ngắn mạch xa nên I'' = I Ta có: S= 50 x = 250 (mm2) Snh = IN3 t qd = 6.12,22 0,5 = 51,84(mm ) < S = 250( mm ) Vậy hạ áp (0,4 kV) chọn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt * Kiểm tra điều kiện ổn định động sứ: Fll 0,6 Fcp F 't Ftt F'tt h Ht h Trong đó: Fcp - lực phá hoại cho phép sứ Ftt - lực tính toán tác động lên đầu sứ H + h Ftt = F1 = H Với: H- chiều cao sứ h- chiều cao dẫn cứng F1 - lực điện động tác dụng pha 72 + 22 Ftt = 79,44 = 91,57 < 0,6.750 = 450kG 72 Vậy sứ chọn đảm bảo điều kiện ổn định động - 123 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng III Tính toán nối đất Mặt công vệc quan trọng thiết kế trạm biến áp tính toán thiết kế hệ thống nối đất cho trạm Hệ thống nối đất trạm phải đảm bảo chức sau: - Nối đất an toàn - Nối đất làm việc - Nối đất chống sét Hệ thống nối đất đợc thiết kế cọc theo góc hình 1, có kích thớc 80 x 80 x mm, dài 2,5 m đợc nối với nhu thép dẹt 50 x Motip chôn cách mặt đất 0,8 m tạo thành mạch vòng nối đất quanh trạm biến áp, thép hình chữ L đợc hàn chặt vào cọc Với trạm biến áp có điện áp U 35 kV điện trở nối đất là: Rd = 0,4 Các số liệu để tính toán nối đất nh sau: - Mặt trạm x m2 - Điện trở xuất đất là: = 0,75 104 ( cm) Hệ số hiệu chỉnh theo mùa cọc là: - Hệ số mùa an toàn: Kthanh = 1,6; Kcọc = 1,4 - Hệ số mùa sét là: Kthanh = 1,3; Kcọc = 1,2 Sơ đồ bố trí hệ thống tiếp địa trạm: Sơ đồ bố trí hệ thống tiếp địa trạm: 40mm l1 = 10m l2 = 5m TBA Cọc 80mm Thanh 0,8m 40mm l1 = 10m Thanh l=2,5m 80mm Thanh - 124 - Cọc Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Điện trở nối đất nối đất: Rl = ln KL L h.d Trong đó: = đo Kthanh = 0,75 104 1,6 = 120 ( m) L- Tổng chiều dài điện cực lấy chu vi mạch vòng L = (10 +5) = 30 (cm) d- đờng kính thanh: d= b = 40.10 = 0,02(m) 2 l l K: hệ số hình dáng: K = f ( ) Ta có ll = 10m; l2 = 5m b- rộng k- hệ số phụ thuộc vào sơ đồ nối đất K=f( l1 ) l2 Ta có: l1 10 = =5 l2 Tra tài liệu kỹ thuật điện cao áp tác giả Võ Viết Đạm ta đợc: k = f (2)= 6,42 H = 0,8 m - Độ chôn sâu cọc Thay thông số vào công thức: R1 = 120 6,42.30 ln = 8,15 2.3,14.30 0,8.0,02 Điện trở nối đất cọc: R1 = 2.1 4t + (ln + ln (2) 2L d 4t l = 2,5 chiều dài cọc l= h+ 2,5 = 08 + = 2,05( m) 2 l- chiều dài cọc thép góc 80 x80 (mm) - 125 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội d- đờng kính cọc, thép góc ta có: d= 0,95 b = 0,95 80 103 = 0,076 (m) = độ Kcọc = 0,75 104 1,4 = 105 (m) Thay thông số vào công thức (2) ta có: Rc = 105 2.2,5 4.2,05 + 2,5 (ln + ln ) = 30,1() 2.3,14.2,5 0,076 4.2,05 2,5 Điện trở nối đất hệ thống cọc- thanh: Coi n số cọc cần phải đóng khoảng cách cọc là: a= L Với L = 30 (m), a= 4= 2,5 (m) n Do đó: n = L 30 = = 12 T thấy số cọc n = 12 a 2,5 Tra tài liệu kỹ thuật điện cao áp tác giả Võ Viết Đạn có hệ số sử dụng cọc là: n1 = 0,34; ne = 0,55 Ta có: R444 = R1 Re 8,15.30,1 = = 3,83 Re R1 + n.R1 .ne 30,1.0,34 + 12,8.15.0,55 Vậy: R444 < () Kết luận: Hệ thống nối đất trạm gồm 12 cọc thép góc 80 x 80 x6 mm, dài 2,5m, chôn thành mạch vòng nối với thép dẹt 40 x mm đặt cách mặt đát 0,8m Điện trở nối đất hệ thống: 3,83 () < () Đạt yêu cầu - 126 - [...]... thanh góp điện áp máy phát + Sthừa : là công suất thừa trên thanh góp điện áp máy phát =1- Sthừa = SFđm (Stdmax + SUFmin) - 14 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Trong đó: SFđm : tổng công suất định mức của các tổ máy ghép vào thanh góp điện áp máy phát Stdmax : tổng công suất tự dùng cực đại của các tổ máy nối với thanh góp điện áp máy phát SUFmin : công suất cực tiểu của phụ tải điện áp máy phát... N4: Để chọn khí cụ điện trên mạch phân đoạn thanh góp điện áp máy phát có nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là các máy phát điện và hệ thống Giả thiết máy phát 1 và máy biến áp 1 không làm việc ã Chọn điểm ngắn mạch N5: Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện có nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là các máy phát điện và hệ thống trừ máy phát 1 ã Chọn điểm ngắn mạch N5: Để chọn khí cụ điện trên mạch phân... N1: Để chọn khí cụ điện phía 220 KV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống ã Chọn điểm ngắn mạch N2: Để chọn khí cụ điện cho mạch 110 KV có nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống ã Chọn điểm ngắn mạch N3: Để chọn khí cụ điện mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc có nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống giả thiết máy biến áp liên lạc B1 nghỉ tức là các máy cắt điện phía cao và trung... chơng II tính toán chọn máy biến áp A.Phơng án 1: 2-1a.Chọn máy biến áp: Máy biến áp là 1 thiết bị điện rất quan trọng Trong hệ thống điện, vốn đầu t cho máy biến áp chiếm một tỷ lệ khá lớn trong tổng số vốn đầu t Do đó chọn máy biến áp ngời ta mong muốn chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho phụ tải Trong đồ án này giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo... nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Do 3 tổ máy F1, F2, F3 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát nên khi ngừng làm việc một máy thì các máy còn lại vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải ở cấp điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung (phụ tải điện áp trung đợc cấp từ bộ F4-B3 và qua 2 máy biến áp tự ngẫu B1 và B2) Nhợc điểm của phơng án này là: số lợng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát nhiều nên khi xảy ra... 86 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp PGS Nguyễn Hữu Khái, ta chọn máy biến áp loại TPH có các thông số sau: Loại Sđm (MVA) TPH 80 Điện áp cuộn dây (kV) C H Po PN 115 89 310 10,5 Tổn thất (kW) - 15 - UN% I0% 10,5 0,55 Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Loại máy biến áp này giá tiền: 2,56.109 VNĐ *.Phân bổ công suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy biến áp Để phân phối phụ tải cho các máy. .. một máy thì máy còn lại vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải ở cấp điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung (phụ tải điện áp trung đợc cấp từ 2 bộ F3 B3 và F4 B4) Tuy nhiên do phụ tải cực tiểu của phía 110kV(90,91 MVA) nhỏ hơn rất nhiều so với công suất tổng định mức của 2 máy phát F3 và F4(150 MVA) Do đó vào những giờ phụ tải phía điện áp trung cực tiểu nếu hệ thống yêu cầu F3 và F4 phải phát công suất. .. - Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là: SC(B2) = SC(B3) = 1 ( SHT - SB1) 2 - Công suất truyền tải qua trung áp mỗi máy là: ST(B2) = ST(B3) = 1 ( ST - SB4) 2 - Công suất truyền tải qua hạ áp mỗi máy là: - 26 - 0,55 Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội SH(B2) = SH(B3) = SC(B2) + ST(B2) Dựa vào các công thức trên ta tính đợc công suất truyền tải qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 Kết... tải cho các máy biến áp, cũng nh các cuộn dây của máy biến áp ta phải tính công suất truyền tải qua các máy biến áp và qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu a .Công suất truyền tải qua máy biến áp 2 dây quấn B3: Để thuận tiện trong vận hành, bộ máy phát máy biến áp hai dây quấn: F4 B3 cho làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm Do đó công suất tải của bộ này là: SB3 = SFđm Stdmax= 75 -... nối vào thanh góp điện áp máy phát nên khi ngừng làm việc một máy thì máy còn lại vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải ở cấp điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung ( phụ tải điện áp trung đợc cấp từ bộ F4-B4 và qua 2 máy biến áp tự ngẫu B2 và B3) - 12 - Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Nhợc điểm của phơng án này là ta phải dùng tới 3 chủng loại máy biến áp dẫn đến không thuận tiện cho việc lắp ghép