Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề lượng vấn đề toàn giới quan tâm, điện loại lượng quan trọng ứng dụng rộng rãi tất lĩnh vực sống Số lượng nhà máy điện tăng lên nhanh chóng Việc thiết kế nhà máy điện việc quan trọng trình cung cấp lượng Với sinh viên Hệ thống điện, đồ án môn học giúp sinh viên củng cố kiến thức học, nâng cao kỹ cần thiết mà kỹ sư điện cần có dần tiếp cận với thực tế để vận dụng chúng sau Dưới đồ án Thiết kế môn học nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW gồm tổ máy Đồ án gồm nội dung sau: Chọn máy phát điện, tính toán phụ tải cân công suất Xác định phương án nối dây Tính toán ngắn mạch, lựa Tính toán chọn phương án tối ưu Chọn thiết bị điện Sơ đồ nối dây thiết bị tự dùng Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn, đặc biệt thầy giáo Nguyễn Hoàng Hiệp tận tình hướng dẫn em hoàn thành thiết kế Do thời gian kiến thức hạn chế nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy cô môn góp ý để thiết kế em hoàn thiện SV: Vũ Hữu Thuần SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp CHƯƠNG I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Khi thiết kế nhà máy điện việc tính toán phụ tải cân công suất thiếu để đảm bảo tính kinh tế thiết kế, xây dựng vận hành nhà máy Lượng điện phát nhà máy phải tổng lượng công suất tiêu thụ điện tổn thất Ta thấy hàng ngày điện tiêu thụ thay đổi, phải biết đồ thị phụ tải hàng Nhờ mà ta chọn phương án nối điện hợp lý, phương án vận hành phù hợp Ngoài đồ thị phụ tải giúp ta chọn máy biến áp (MBA) phân bố tối ưu công suất tổ máy với nhà máy với 1.1 Chọn máy phát điện Theo yêu cầu thiết kế nhà máy điện gồm tổ máy, tổ máy có công suất 60MW, nên tổng công suất nhà máy x 60 = 240MW Chọn máy phát điện loại TBΦ60-2 có thông số cho bảng sau Bảng 1.1 Thông số máy phát Loại MF TBΦ-60-2 SFđm MVA 75 PFđm MW 60 UFđm kV 10,5 cosϕđm 0,8 Iđm kA 4,125 Xd’’ Xd’ Xd 0,146 0,22 1,691 1.2 Tính toán phụ tải cân công suất Từ đồ thị phụ tải ngày cấp điện áp hệ số công suất cosφ phụ tải tương ứng, ta xây dựng đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện áp theo công suất biểu kiến S (MVA) P(t) = S(t) = P(%) Pmax 100 (1) P(t) cosφ (2) đó: P(t) – công suất tác dụng phụ tải thời điểm t S(t) – công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t P(%) - công suất tác dụng thời điểm t tính phần trăm công suất max cosϕ - hệ số công suất phụ tải SV: Vũ Hữu Thuần SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp 1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Nhà máy điện gồm tổ máy, tổ máy có công suất 60MW nên: Tổng công suất đặt nhà máy : PNM = 4x60 = 240MW → SNM = 300 Theo công thức (1) (2) ta có bảng kết sau : Bảng 1.2 Biến thiên phụ tải hàng ngày nhà máy t(h) PNM(%) PNM(t),MW SNM(t),MVA 0–5 5– 12 12– 20 20 – 24 85 204 255 90 216 270 100 240 300 75 180 225 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy Côngsuất tự dùng nhà máy thời điểm ngày tính theo công thức sau : STD (t) = S (t)  α% PNM   0,4 + 0,6 NM ÷ 100 cosφTD  SNM  Trong đó: PNM - công suất tác dụng định mức nhà máy S NM PNM =240 MW S NM - công suất biểu kiến định mức nhà máy, =300 MVA α% - lượng điện phần trăm tự dùng, α% = 6,1% cosϕTD - hệ số công suất phụ tải tự dùng, cosϕTD = 0,82 Bảng 1.3 Biến thiên phụ tải hàng ngày phụ tải tự dùng t(h) SNM(t),MVA STD(t),MVA SV: Vũ Hữu Thuần 0–5 255 16,247 5– 12 270 16,782 12– 20 300 17,854 20 – 24 225 15,176 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy 1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát U dm Phụ tải điện áp máy phát có PUFmax = 10,5 kV; = 11 MW; cosϕ = 0,85 Theo công thức (1) (2) ta có bảng kết sau : Bảng 1.4 Biến thiên phụ tải hàng ngày phụ tải địa phương t(h) PUF(%) PUF(t),MW SUF(t),MVA 0–8 85 9,35 11 – 12 70 7,7 9,059 12 – 16 75 8,25 9,706 16 – 20 100 11 12,941 20 - 24 90 9,9 11,647 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 1.2.4 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp U dm PUTmax Phụ tải trung áp có = 110 kV; = 80 MW; cosϕ = 0,85 Theo công thức (1) (2) ta có bảng kết sau : Bảng 1.5 Biến thiên phụ tải hàng ngày phụ tải điện áp trung áp t(h) PUT(%) PUT(t),MW SUT(t),MVA 0–8 75 60 70,588 – 12 80 64 75,294 12 – 16 95 76 89,412 16 – 20 100 80 94,118 20 - 24 75 60 70,588 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp 1.2.5 Đồ thị công suất phát hệ thống Công suất phát hệ thống thời điểm xác định theo công thức sau : SVHT(t) = SNM(t) - [SUF(t) +SUT(t) +STD(t) ] Dựa vào kết tính toán trước ta tính công suất phát hệ thống nhà máy thời điểm ngày Kết tính toán cho bảng sau: Bảng 1.6 Biến thiên phụ tải hàng ngày phụ tải tổng hợp toàn nhà máy t(h) SNM(t) SUF (t) SUT(t) STD(t) SVHT(t) SV: Vũ Hữu Thuần 0-5 255 11 70,588 16,247 157,16 5-8 270 11 70,588 16,782 171,63 - 12 270 9,059 75,294 16,782 168,86 12- 16 270 9,706 89,412 16,782 154,1 16 - 20 300 12,941 94,118 17,854 175,08 20 - 24 225 11,647 70,588 15,176 127,589 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 1.3 Nhận xét 1.3.1 Phụ tải địa phương Xét tỉ số: SUFmax 12,941 100 0 = 100 0 = 8,63 0 < 15 0 2SđmF 2.75 Như vậy, phụ tải điện áp máy phát nhỏ lấy rẽ nhánh từ máy phát điện – máy biến áp mà không cần góp điện áp máy phát 1.3.2.Hệ thống Hệ thống có lượng công suất dự trữ 6,5 0 tức là: SdtHT = 6,5 0 SHT = 0,065.3700 = 240,5 (MVA) SđmF = PđmF 60 = = 75 cosφF 0,8 SdtHT Nhận thấy: (MVA) < Vì máy phát bị hỏng không ảnh hưởng đến hệ thống CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP Việc chọn sơ đồ nối điện khâu quan trọng việc tính toán thiết kế nhà máy điện Chọn sơ đồ nối điện phải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho phụ tải cấp điện áp khác Ngoài phải thể tính khả thi tính kinh tế thiết kế Dựa vào kết tính toán chương ta có số nhận xét sau: - Gọi k tỷ lệ công suất cực đại mà máy phát truyền cho phụ tải địa phương với công suất máy phát SUFmax 12,941 100 0 = 100 0 = 8,63 0 < 15 0 2SđmF 2.75 => từ kết ta thấy k < 15% nên không cần dùng góp điện áp máy phát - Do cấp điện áp 220kV 110kV có trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ α=1- UT 110 =1= 0,5 UC 220 số có lợi nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống - Công suất máy phát điện - máy biến áp không lớn trữ quay hệ thống nên ta dùng sơ đồ máy phát điện - máy biến áp SV: Vũ Hữu Thuần SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp - Có thể ghép chung số máy phát vào MBA đảm bảo tổng công suất tổ máy phát nhỏ công suất dự trữ nóng hệ thống - Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho phụ tải cấp điện áp khác nhau, đồng thời bị cố không bị tách rời phần có điện áp khác Với nhận xét ta có phương án nối điện cho nhà máy sau: 2.1 Đề xuất phương án 2.1.1 Phương án - Nối MF - MBA hai cuộn dây vào góp 220kV - Nối MF - MBA hai cuộn dây vào góp 110kV - Nối hai MF- MBA tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc cấp điện áp: vừa truyền tải công suất hệ thống vừa truyền công suất hai cấp điện áp cao- trung - Phụ tải địa phương cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát nối với MBA tự ngẫu - Điện tự dùng lấy từ đầu cực máy phát - Ưu nhược điểm sơ đồ: + Ưu điểm : tổn thất MBA chế độ làm việc bình thường nhỏ + Nhược điểm: Dùng ba loại máy biến áp gây khó khăn việc vận hành bảo vệ Ngoài số thiết bị bên phía cao áp nhiều nên vốn đầu tư cao SV: Vũ Hữu Thuần SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp 2.1.2 Phương án - Hai MF - MBA hai cuộn dây nối vào góp 110kV - Nối hai MF- MBA tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc cấp điện áp: vừa truyền tải công suất hệ thống vừa truyền công suất hai cấp điện áp cao - trung - Phụ tải địa phương cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát nối với MBA tự ngẫu - Điện tự dùng lấy từ đầu cực máy phát - Ưu nhược điểm sơ đồ: + Ưu điểm: Dùng hai loại máy biến áp nên có lợi cho việc vận hành bảo vệ Số lượng thiết bị nối với góp điện áp cao nên vốn đầu tư thấp + Nhược điểm: Khi phụ tải phía điện áp trung lượng công suất truyền từ phía trung sang phía cao lớn nên gây tổn thất lớn MBA tự ngẫu 2.1.3 Phương án - Hai MF - MBA nối vào góp điện áp 110kV - Hai MF - MBA nối vào góp điện áp 220kV - Hai MBA tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc cấp điện áp - Phụ tải địa phương cung cấp điện từ phía hạ MBA tự ngẫu - Điện tự dùng lấy từ đầu cực MF SV: Vũ Hữu Thuần SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp - Ưu nhược điểm sơ đồ + Ưu điểm: Có độ tin cậy cung cấp điện cao Công suất truyền qua MBA liên lạc nhỏ nên tổn thất MBA tự ngẫu thấp + Nhược điểm: Số lượng thiết bị nối với phía cao áp nhiều nên vốn đầu tư lớn Dùng ba loại MBA nên khó khăn việc vận hành bảo vệ Sơ đồ phức tạp nên khó khăn vận hành sửa chữa 2.2 Kết luận Qua phân tích ta thấy phương án có nhiều ưu điểm vận hành tin cậy, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, vốn đầu tư ít, đơn giản nên dễ vận hành … phương án Do ta chọn phương án phương án để tính toán cụ thể, so sánh tiêu kinh tế kĩ thuật để chọn phương án tối ưu 2.3 Tính chọn MBA Máy biến áp(MBA) thiết bị quan trọng hệ thống điện, tổng công suất máy biến áo lớn khoảng đến lần tổng công suất máy phát điện Vì vốn đầu tư cho MBA nhiều Do yêu cầu đặt chọn lựa MBA cho mang lại tính kinh tế cao mà đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện 2.3.1 Phương án 2.3.1.1 Chọn loại công suất định mức MBA • Chọn MBA hai cuộn dây B3, B4 Công suất định mức MBA hai cuộn dây chọn theo công thức sau SđmB ≥ SđmF = 75MVA SV: Vũ Hữu Thuần SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp Tra bảng phụ lục bảng 4, bảng ta có + MBA nối với 110kV : chọn loại TДЦ có thông số cho bảng 2.1 + MBA nối với 220kV : chọn loại TДЦ có thống số cho bảng 2.1 • Chọn MBA tự ngẫu B1, B2 Công suất định mức MBA tự ngẫu chọn theo công thức sau SdmTN ≥ SdmF 75 = = 150 α 0,5 MVA Với α = 0,5: hệ số có lợi Tra phụ lục bảng sách Thiết kế nhà máy điện TBA – Nguyễn Hữu Khái – NXB Khoa học kĩ thuật – 2006 + Ta chọn MBA cấp 220kV loại ATДЦTH có thông số cho bảng 2.1 Bảng 2.1 Thông số MBA Loại MBA Sđm MVA TДЦ TДЦ ATДЦ TH Điện áp cuộn dây UN% ∆P0 C T H C-T C-H T-H 80 80 121 242 - 10,5 10,5 - 10,5 11 - 160 230 121 11 11 32 20 ∆PN I0% C-T C-H T-H 70 80 - 310 320 - 0,55 0,6 85 380 - - 0,5 2.3.1.2 Kiểm tra khả tải MBA a Phân bố dòng công suất MBA Ta quy ước chiều từ MFĐ lên góp MBA hai cuộn dây chiều từ phía cuộn hạ lên cuộn cao trung MBA tự ngẫu chiều dương MBA MFĐ – MBA hai dây vận hành liên tục với phụ tải phẳng Khi công suất tải qua cuộn dây MBA SB3 = SB4 = SdmF - 1 Stdmax = 75 - 17,854 = 70,536 4 MVA MBA tự ngẫu B1 B2: + Dòng công suất truyền qua phía cao MBA tự ngẫu SCTN (t) = (SVHT (t) - SB3 ) Trong : SCTN(t): công suất truyền sang cao áp MBA tự ngẫu B1, B2 SVHT(t): công suất hệ thống thời điểm t SB3 ( t) : công suất truyền qua MBA B3 + Dòng công suất truyền qua phía trung áp MBA tự ngẫu SV: Vũ Hữu Thuần SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện STTN (t) = GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp (SUT (t) - SB4 ) Trong đó: STTN(t): công suất truyền sang trung áp MBA tự ngẫu B1, B2 SUT(t) : công suất phụ tải trung áp thời điểm t SB4 (t) : công suất truyền qua MBA B4 + Dòng công suất truyền lên từ phía hạ áp MBA tự ngẫu SHTN(t) = STTN(t) + SCTN(t) Trong đó: SHTN(t): công suất truyền từ phía hạ MBA tự ngẫu B1, B2 Dựa vào kết tính toán chương I ta có bảng sau Bảng 2.2 Phân bố công suất phương án t(h) SB3,SB4 SUT (t) SVHT(t) SCTN(t) STTN(t) SHTN(t) 0-5 70,536 70,588 157,16 43,315 0,026 43,341 5-8 70,536 70,588 171,63 50,547 0,026 50,573 - 12 70,536 75,294 168,86 49,165 2,379 51,544 12- 16 70,536 89,412 154,1 41,782 9,438 51,22 16 - 20 70,536 94,118 175,08 52,276 11,791 64,067 20 - 24 70,536 70,588 127,589 28,527 0,026 28,553 Nhận xét: Trong chế độ làm việc bình thường công suất truyền từ phía hạ lên phía cao phía trung b Kiểm tra chế độ làm việc MBA liên lạc Kiểm tra chế độ làm việc MBA liên lạc kiểm tra khả tải MBA chế độ làm việc bình thường chế độ cố MBA Tùy vào chế độ truyền công suất MBA mà ta kiểm tra khả tải cuộn dây tương ứng Máy biến áp tự ngẫu: + Công suất định mức S TNđm : tải lớn không đổi truyền liên tục từ cao sang trung ngược lại + Công suất tính toán Stt : công suất chế tạo MBA tự ngẫu Stt = αSTNdm α= U C - UT 220 - 110 = = 0,5 UC 220 đó: α: hệ số có lợi, Do công suất tính toán MBA tự ngẫu chọn Stt = 0,5.160 = 80MVA 10 SV: Vũ Hữu Thuần 10 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha A ( hay pha C) là: ZdcΣ = Smax 26,1 = = 1,044Ω Idmtc ρ Cu = 0,0175(Ωmm /m) Ta chọn dây dẫn đồng có giả sử chiều dài từ biến dòng điện đến dụng cụ đo l = 30m Vì sơ đồ đủ nên ta có ltt=l=30m Tiết diện dây dẫn chọn theo công thức F≥ ρ Cu l 0,0175.30 = = 3,365mm ZBIdm -Zdcå 1,2-1,044 Căn vào điều kiện ta chọn dây dẫn đồng với tiết diện F= 4mm2 Biến dòng điện kiểu không cần kiểm tra điều kiện ổn định động điều kiện định điều kiện ổn định động dẫn mạch máy phát Biến dòng điện chọn không cần kiểm tra ổn định nhiệt có dòng sơ cấp định mức 1000A Ta có sơ đồ nối dây thiết bị đo 5.4 Chọn thiết bị cho phụ tải địa phương Phụ tải địa phương cung cấp đường cáp chôn đất Tiết diện cáp chọn theo tiêu kinh tế Cáp chọn phải có điện áp định mức phù hợp với điện áp định 75 SV: Vũ Hữu Thuần 75 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp mức mạng điện, phải thõa mãn điều kiện phát nóng lúc bình thường lúc cố, thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch 5.4.1 Chọn cáp Phụ tải cấp điện áp 10kV gồm: cosφ = 0,85 * đường dây cáp kép P = 3,5MW, S= P 3,5 = =5 cosφ 0,85 MVA * đường dây cáp đơn có P =2MW S= cosϕ = 0,85 P = = 1,647 cosφ 0,85 MVA Tiết diện cáp chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt Scap = Ilvbt J kt Ilvbt đó: + : dòng điện làm việc bình thường đường dây 5.4.1.1 Chọn tiết diện cáp đơn a) Chọn cáp Phụ tải địa phương dùng cáp đồng Đường dây đơn có công suất S=1,647MVA Vậy dòng điện làm việc bình thường là: Ilvbt = 1,647 = 0,091kA = 91A 3.10,5 Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại 24 ∑ S T i Tmax = Smax i 365 = 365 9,6.6+16.4+12,8.4+16.4+9,6.6 = 6716 16 h Tra bảng với Tmax = 6716h ứng với cáp lõi đồng có cách điện giấy tầm dầu đặt đất có Jkt = 2A/mm2 Scapdon = 91 = 45,5mm 2 Tra bảng chọn loại cáp lõi đồng cách điện giấy tẩm dầu nhựa thông chất dẻo không cháy, võ chì đặt đất, nhiệt đố đất 150C S = 50mm2 ; Udm = 10,5kV; Icp = 180A 76 SV: Vũ Hữu Thuần 76 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp b)Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện : k1.k I cp ≥ Ilvbt đó: + k1: hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt cáp k1 = ' θ cp - θ θ cp - θ = 0,882 k2 : hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song, với cáp đơn k2 = Thay số vào ta có 0,882.1.180 = 158,76 ≥ I lvbt = 91A Vậy cáp chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng lâu dài cho phép 5.4.1.2 Chọn tiết diện cáp kép Công suất đường dây cáp kép S = 5MVA a) Chọn cáp Dòng điện làm việc bình thường qua cáp Ilvbt = S 5.103 = = 116,432A 3.U 3.10,5 Tiết diện cáp chọn Scapkep = I lvbt 116,432 = = 58,216mm J kt Tra bảng chọn loại cáp lõi đồng cách điện giấy tẩm dầu nhựa thông chất dẻo không cháy, võ chì đặt đất, nhiệt độ đất 150C S = 70mm2 ; Udm = 10,5kV; Icp = 215A b)Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng cưỡng k1.k k qtsc I cp > I cb Điều kiện kiểm tra : Trong : + kqtsc hệ số tải cố, với cáp đồng đặt đất lấy kqtsc = 1,3 + k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, k1 = 0,882 + k2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song, k2 = 0,92 I cb = S 4,235.103 = = 232,865 3U 3.10,5 + A k1.k k qtsc Icp = 0,882.0,92.1,3.215 = 226,797A < I cb = 232,865A Vậy cáp chọn không đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, phải chọn lại cáp Ta chọn lại cáp có S = 95 mm2 ; Uđm = 10 kV ; Icp = 265 A 77 SV: Vũ Hữu Thuần 77 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp k1.k k qtsc Icp = 0,882.0,92.1,3.265 = 279,541A > Icb = 232,865A Khi đó: lại thỏa mãn yêu cầu kĩ thuật c)Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện : Vậy cáp chọn k1.k I cp ≥ Ilvbt đó: + k1: hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt cáp k1 = ' θ cp - θ θ cp - θ = 0,882 k2 : hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song, với cáp kép k2 = 0,92 Thay số vào ta có 0,882.0,92.265 = 215,03 ≥ Ilvbt = 116,432A Vậy cáp chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng lâu dài cho phép 5.4.2 Chọn máy cắt hợp đầu đường dây Các máy cắt đầu đường dây chọn loại Dòng cưỡng qua máy cắt tính toán cho đường dây kép đường dây bị cố Icb = S 5.103 = = 232,865 3U 3.10 A Tra bảng chọn loại máy cắt BM∏-11-1000-20KT có thông số: Udm = 11kV; Iđm = 1kA ; Icắtdm = 20kA Vấn đề phải chọn kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch có cố ngắn mạch đường dây phụ tải địa phương để dòng ngắn mạch không vượt trị số I cắtđm =20kA 5.4.3 Chọn kháng điện Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải địa phương gồm + đường dây cáp kép x 3,5MW + đường dây cáp đơn x 2MW *Xét trường hợp dùng kháng điện đơn hình vẽ đây: 78 SV: Vũ Hữu Thuần 78 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp Sơ đồ thay thế: Để chọn kháng điện ta chọn theo điều kiện sau đây: U KdmđmMLD ≥U + Điện áp định mức kháng điện : I Kdm ≥ I cb + Dòng điện định mức kháng : Dòng điện cưỡng chạy qua kháng là: I cbkhang = Pmax = 3.U cb cosφ 11.103 = 879,77A 3.10,5.0,85 Ta chọn kháng điện đơn có cuộn dây nhôm PbA-10-1000 có 79 SV: Vũ Hữu Thuần I Kdm = 1000 (A) 79 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp Cũng từ ta chọn máy cắt cho thiết bị phân phối phụ tải địa phương với thời gian cắt ngắn mạch máy cắt đầu đường dây cung cấp 0,5s dòng điện định nức máy cắt thỏa mãn thông số sau: Idm ≥ I cb = 879,77 U Cdm = 12 (kV), U CdmđmMLD ≥U Idm = 1250 + Chọn điện kháng kháng điện xK (A), 0 ta chọn máy cắt 8BM20 (MC1) có ICdm = 25 (kA), iddm = 63 (kA) theo hai điều kiện sau: xK 00 * phải chọn cho hạn chế dòng ngắn mạch N6 để chọn MC1 đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt cho cáp tức IN6 ≤ {Icắt1; Iodnh1} xK 00 * phải chọn cho hạn chế dòng ngắn mạch N7 để chọn MC2 đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt cho cáp tức IN7 ≤ {Icắt2; Iodnh2} Với Iodnh dòng điện ổn định nhiệt cáp Iodnh xác định sau: Iodnh = S.C t cat đó: + S: tiết diện cáp + C: số phụ thuộc vào loại tiết diện dây dẫn + tcắt: thời gian cắt ngắn mạch Tại trạm địa phương chọn máy cắt điện ( MC2) có I cắt2 = 20kA thời gian cắt ngắn mạch tcắt2 = 0,35s, thời gian cắt ngắn mạch đầu cáp ứng với đường dây kép tcắt1kep = 0,35 + 0,2 = 0,55s, thời gian cắt ngắn mạch đầu cáp ứng với đường dây đơn tcắt1đơn = 0,4s Đã chọn cáp có S = 50mm2 nên dòng ổn định nhiệt cáp Iodnhcap2 = 141.50 103 0,35 = 11,92(kA) Dòng ổn định nhiệt cáp cáp cáp đơn (S = 50mm2) Iodnhcap1don = 141.50 103 0,35 = 11,92(kA) Dòng ổn định nhiệt cáp cáp cáp kép (S = 95mm2) I odnhcap1kep = 141.95 10 0,35 + 0,2 = 18,062kA) Ta nhận thấy Iodnhcap1don < Iodnhcap1kep < Icắt1 ( 11,92 < 18,062 < 20) nên ta cần chọn kháng cho dòng điện ngắn mạch N6 thõa mãn điều kiện: 80 SV: Vũ Hữu Thuần 80 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp IN6 ≤ Iodnhcap1don = 11,92(kA) Từ điều kiện ta có điện kháng tính đến điểm N6 Scb = 3.U Icb = 200 = 10,997 3.10,5 Ta có: XΣ ≥ Icb 10,997 = = 0,923 I N6 11,92 Mặt khác ta có X∑ = XHT + XK → XK = X∑ - XHT Ngoài ta có điện kháng tính đến điểm ngắn mạch N5 là: Icb 10,997 = = 0,19 I N5 57,878 X HT = Suy XK ≥ 0,923 – 0,19 = 0,733 → Điện kháng kháng điện theo phần trăm hệ đơn vị tương đối định mức : x K(dm) % = X K I Kdm ≥ 0,733 .100 Icb 10,997 =6,67% Như ta chọn kháng điện đơn có cuộn dây nhôm PbA – 10 – 1000 – có Sau chọn kháng điện ta kiểm tra lại điều kiện sau: + Tính toán kiểm tra lại kháng chọn điểm ngắn mạch N7 Điện kháng kháng điện chọn X K = x K(dm) % xK = 8% Icb 10,997 = 0,08 = 0,88 IdmK Điện kháng đường dây cáp kép X C1 = x l Scb 200 = 0,083.4 = 0,602 U cb 10,52 Dòng ngắn mạch N7: I N7 = X HT I cb 10,997 = = 6,577 + X K + X C1 0,19 + 0,88 + 0,602 A Ta thấy IN7 < Iodnhcap2 = 11,92kA nên dòng ngắn mạch thỏa mãn điều kiện Như ta thấy đặt kháng hợp lý 5.5 Chọn chống sét van Chống sét van thiết bị ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống điện áp khí Khi xuất điện áp, phóng điện trước làm giảm trị số 81 SV: Vũ Hữu Thuần 81 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp điện áp đặt cách điện thiết bị hết điện áp tự động dập hồ quang xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường 5.5.1 Chọn chống sét van cho góp Trên góp 220 kV 110 kV đặt chống sét van với nhiệm vụ quan trọng chống điện áp truyền từ đường dây vào trạm Vì chống sét van chọn theo điện áp định mức mạng lưới điện U đm = 110 Trên góp 110 kV ta chọn chống sét van loại PBC- 110 có kV, đặt ba pha 5.5.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp + Chống sét van cho máy tự ngẫu : Các máy biến áp tụ ngẫu có liên hệ điện cao trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao áp sang trung áp ngược lại Vì ,ở đầu cao áp trung áp máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt chống sét van • Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-220 có U đm = 220 kV, đặt ba pha • Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110 có U đm = 110 kV, đặt ba pha + Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây : Mặc dù góp 220 kV có đặt chống sét van có đường sắt có biên độ lớn truyền vào trạm, chống sét van phóng điện Điện áp dư lại truyền tới cuộn dây máy biến áp lớn phá hỏng cách điện cuộn dây,đặc biệt phần cách điện gần trung tính trung tính cách điện Vì trung tính máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí chống sét van Tuy nhiên điện cảm cuộn dây máy biến áp biên độ đường sét tới điểm trung tính giảm phần, chống sét van đặt trung tính chọn có điện áp định mức giảm cấp Ta chọn chống sét van loại PBC-110 có 82 SV: Vũ Hữu Thuần U đm = 110 kV 82 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp CHƯƠNG VI SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng Điện tự dùng phần điện không lớn lại giữ phần quan trọng trình vận hành nhà máy điện, đảm bảo hoạt động nhà máy: chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nước tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu liên lạc Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện chia làm hai phần : • Một phần cung cấp cho máy công tác đảm bảo làm việc lò tua bin tổ máy • Phần cung cấp cho máy công tác phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò tuabin lại cần thiết cho làm việc nhà máy Ta chọn sơ đồ tự dùng theo nguyên tắc kinh tế đảm bảo cung cấp điện liên tục,đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng hai cấp điện áp tự dùng : kV 0,4 kV 83 SV: Vũ Hữu Thuần 83 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện 84 SV: Vũ Hữu Thuần GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp 84 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng bậc Các máy có nhiệm vụ nhận điện từ đầu cực máy phát 10,5 kV cung cấp cho phụ tải tự dùng cấp điện áp kV lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V Công suất định mức máy biến áp công tác bậc xác định từ biểu thức SΣP ≥ Bdm sau : K1 + ΣS K η1cosϕ1 2 Trong : ΣP1 : tổng công suất tính toán máy công tác tới động kV nối vào phân đoạn xét , kW ΣS2 : tổng công suất định mức máy biến áp bậc hai nối vào phân đoạn xét K1 : hệ số đồng thời có tính đến không đầy tải máy công tác động kV η1 K2 cosφ1 : hiệu suất hệ số công suất động kV : hệ số đồng thời nhóm máy biến áp bậc hai K1 = 0,9 η1.cosϕ1 Lấy Nên ta có : ; K = 0,9 SBdm ≥ 0,9.(ΣP1 + ΣS2 ) Trong phạm vi thiết kế ta chọn công suất máy biến áp tự dùng bậc theo công Stdmax = 17,854 suất tự dùng cực đại toàn nhà máy : (MVA) Vậy công suất máy biến áp tự dùng bậc : SB1dm ≥ 17,854 Stdmax = = 4,46 n (MVA) Tra bảng chọn loại máy biến áp : TMH-6300/10,5 có thông số sau : Bảng 6.1: Thông số máy biến áp tự dùng cấp S B1dm Điện áp (kV) Tổn thất (kW) Loại un 0 (kVA) 85 SV: Vũ Hữu Thuần I0 00 85 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện cuộn cao GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp ∆P0 cuộn hạ ∆PN TMHC 6300 10,5 6,3 46,5 0,9 + Máy biến áp dự trữ : chọn phù hợp với mục đích chúng : máy biến áp dự trữ phục vụ để thay máy biến áp công tác sửa chữa • Công suất máy biến áp dự trữ : 1 Sdtdm ≥ 1,5 .Stdmax = 1,5 .17,854 = 6,69 n (MVA) ⇒ Chọn loại máy biến áp : TДHC-10000/10,5 có thông số cho bảng sau: Bảng 6.2: Thông số máy biến áp dự trữ máy biến áp tự dùng cấp 6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng công tác bậc hai S B1dm Loại (kVA) Điện áp (kV) cuộn cao Tổn thất (kW) ∆P0 cuộn hạ un 0 I0 00 ∆PN TMH 10000 10,5 6,3 12,3 85 14 0,8 Các máy biến áp tự dùng bậc hai dùng để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V chiếu sáng Công suất loại phụ tải thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường chọn loại máy có công suất từ 630-1000 kVA Loại lớn thường không chấp nhận giá thành lớn dòng ngắn mạch phía 380 (V) lớn Công suất máy biến áp tự dùng cấp hai chọn sau : SB2dm ≥ (10 0 - 20 0 ) .Stdmax = (10 0 - 20 0 ).SB1dm n SB2dm ≥ 10 0 SB1dm = 0,1.4,46 = 0,446MVA = 446kVA Lấy: Vậy, ta chọn loại máy biến áp ABB-800/6,3 có thông số sau : Bảng 6.3: Thông số máy biến áp tự dùng bậc hai Loại MBA S B dm Điện áp (kV) Tổn thất (W) cuộn cao cuộn hạ ∆P0 ∆PN un 0 (kVA) ABB-800/6,3 800 6,3 0,4 1400 10500 86 SV: Vũ Hữu Thuần I0 00 - 86 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp 6.3 Chọn máy cắt 6.3.1 Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng Dòng cưỡng mạch MBA tự dùng I cb = SB 10 = = 0,55 3.U dm 3.10,5 kA Chọn tương tự với máy cắt cấp điện áp 10,5kV lựa chọn chương Tức loại máy cắt 8BK40 có thông số cho bảng sau: Bảng 6.4: Thông số máy cắt cao áp máy biến áp tự dùng 6.3.2 Máy cắt hạ áp MBA tự dùng Cấp Đại lượng tính toán điện áp I " i xk I N (0) cb (kV) (kA) (kA) (kA) 10,5 0,55 57,878 Đại lượng định mức Loại máy cắt 8BK40 I dm I catdm ildd (kV) 151,952 U dm (kA) (kA) (kA) 12 63 160 Để chọn máy cắt điện trường hợp ta tính dòng ngắn mạch góp phân đoạn (kV) điểm N8 để chọn máy cắt Scb = 200 Chọn : (MVA) , Điện kháng hệ thống : x HT = U (10) = 10,5 cb Icb Scb = = I N5 3U cb I N5 (kV) 200 = 0,19 3.10,5.57,878 Điện kháng máy biến áp tự dùng bậc : X B1*(cb) = u n 0 U2 S 200 đmB cb = = 2,540 100 SđmB U cb 100 6,3 Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch N8 : 87 SV: Vũ Hữu Thuần 87 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp X Σ = 0,19 + 2,54 = 2,73 Dòng ngắn mạch N8 : I N8 = Icb = XΣ 200 = 6,714 3.6,3.2,73 (kA) Dòng xung kích N8 : i xk = 2k xk I N8 = 2.1,8.6,714 = 17,091 (kA) Dòng điện làm việc cưỡng : SB1dm = 3.6,3 Icb = 6,3 = 0,577 3.6,3 (kA) Căn vào điều kiện chọn máy biến áp giá trị dòng ngắn mạch, dòng xung kích, dòng cưỡng vừa tính ta chọn máy cắt đặt SF : 8BM20 có U dm = 7,2 (kV), Idm = 1250 (A) i ldd = 63 Icat = 25 (kA), (kA) TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Khái - Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp – NXB KHKT 2006 Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hòa - Phần điện nhà máy điện trạm biến áp – NXB KHKT - 2007 88 SV: Vũ Hữu Thuần 88 SHSV: CH12-3036 Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện GVHD: Nguyễn Hoàng Hiệp Lã Văn Út - Ngắn mạch hệ thống điện – NXB KHKT - 2006 Lã Văn Út - Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện – NXB KHKT - 2006 Nguyễn Văn Đạm – Thiết kế mạng hệ thống điện – NXB KHKT – 2006 Ngô Hồng Quang - Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV – 500kV – NXB KHKT - 2007 89 SV: Vũ Hữu Thuần 89 SHSV: CH12-3036