Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN Nhà máy điện kiểu: Thuỷ điện gồm 4 tổ máy x 57 MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau: 1. Phụ tải địa phương cấp điện áp máy phát: Pmax = 6 MW, cosφ = 0,88 Gồm 2 kép x 3 MW x 3 km. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng (tính theo phần trăm Pmax). Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt = 20 kA và tcắt = 0,7 sec và cáp nhôm, vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất là 70 mm2. 2. Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV: Pmax = (90 + n) MW, cosφ = 0,86 Gồm 1 kép x (90 + n) MW. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng (tính theo phần trăm Pmax). Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng hai lộ đường dây, chiều dài mỗi lộ: (140 +n) km. Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kê): (9000 + n) MVA. Công suất dự phòng của hệ thống là 100 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống X = 1,0 Tự dùng: α = 0,8n %; cosφ = 0,8 Công suất phát của toàn nhà máy: ghi trên bảng (tính theo phần trăm công suất đặt) Bảng biến thiên công suất Giờ 0 ÷ 4 4 ÷ 8 8 ÷ 15 15 ÷ 18 18 ÷ 24 PĐP(%) 80 90 100 95 85 PUT(%) 90 90 100 95 85 PFNM(%) 90 95 100 100 95 Nội dung tính toán: 1. Tính cân bằng công suất, chọn phương án nối dây 2. Tính toán chọn máy biến áp 3. Tính toán kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 4. Tính toán ngắn mạch 5. Chọn các khí cụ điện và dây dẫn 6. Tính toán tự dùng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN Sinh viên thực hiện: HOÀNG TRỌNG ĐIỆP Mã sinh viên: 2072010083 Giảng viên hướng dẫn: GVHD: TH.S PHÙNG THỊ THANH MAI Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN Lớp: Đ15H3B Khoá: 2020 Lai Châu, tháng 09 năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên:Hoàng Trọng Điệp Mã sinh viên: 2072010083 Lớp: Đ15H3B Số thứ tự: 06 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN Nhà máy điện kiểu: Thuỷ điện gồm tổ máy x 57 MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải sau: Phụ tải địa phương cấp điện áp máy phát: Pmax = MW, cosφ = 0,88 Gồm kép x MW x km Biến thiên phụ tải ghi bảng (tính theo phần trăm Pmax) Tại địa phương dùng máy cắt hợp với Icắt = 20 kA tcắt = 0,7 sec cáp nhôm, vỏ PVC với thiết diện nhỏ 70 mm2 Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV: Pmax = (90 + 6)= 96 MW, cosφ = 0,86 Gồm kép x (90 + 6=96) MW Biến thiên phụ tải ghi bảng (tính theo phần trăm Pmax) Nhà máy nối với hệ thống 220 kV hai lộ đường dây, chiều dài lộ: (140 + 6=146) km Công suất hệ thống (không kể nhà máy thiết kê): (9000 + 6=9006) MVA Cơng suất dự phịng hệ thống 100 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống X* = 1,0 Tự dùng: α = 0,8n %; cosφ = 0,8 Công suất phát tồn nhà máy: ghi bảng (tính theo phần trăm công suất đặt) Bảng biến thiên công suất Giờ 0÷4 4÷ 8 ÷ 15 15 ÷ 18 18 ÷ 24 PĐP(%) 80 90 100 95 85 PUT(%) 90 90 100 95 85 PFNM(%) 90 95 100 100 95 Nội dung tính tốn: 1.Tính cân cơng suất, chọn phương án nối dây 2.Tính tốn chọn máy biến áp 3.Tính tốn kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 4.Tính tốn ngắn mạch 5.Chọn khí cụ điện dây dẫn 6.Tính tốn tự dùng Hà Nội, ngày tháng năm 2021 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Phùng Thị Thanh Mai LỜI CAM ĐOAN Tơi, Hồng Trọng Điệp, cam đoan nội dung đồ án thực hướng dẫn giảng viên ThS Phùng Thị Thanh Mai Các số liệu kết đồ án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Các tham khảo đồ án trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian nơi công bố Nếu không nêu trên, hồn tồn chịu trách nhiệm đồ án Lai Châu, ngày 29 tháng 09 năm 2021 Người cam đoan (Ký ghi rõ họ tên) Hoàng Trọng Điệp LỜI CẢM ƠN Ngành điện nói riêng ngành lượng nói chung đóng góp vai trị quan trọng q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Nhà máy điện phần tử vô quan trọng hệ thống điện Cùng với phát triển hệ thống điện, phát triển hệ thống lượng quốc gia phát triển nhà máy điện Việc giải đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật thiết kế nhà máy điện mang lại lợi ích khơng nhỏ kinh tế quốc dân nói chung hệ thống điện nói riêng Sau học xong môn “Phần điện Nhà máy điện trạm biến áp” xuất phát từ nhu cầu thực tế, em giao nhiệm vụ thiết kế nội dung sau: Chương 1: Tính cân cơng suất, chọn phương án nối dây Chương 2: Tính tốn chọn máy biến áp Chương 3: Tính tốn kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu Chương 4: Tính tốn ngắn mạch Chương 5: Chọn khí cụ điện dây dẫn Chương 6: Tính tốn tự dùng Em xin chân thành cám ơn: thầy cô giáo Trường đại học Điện Lực trang bị kiến thức cho em trình học tập Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giảng viên trực tiếp hướng dẫn em suốt trình làm đồ án môn học ThS Phùng Thị Thanh Mai Tuy nhiên, thời gian khả có hạn, tập đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận lời nhận xét, góp ý thầy cô để em rút kinh nghiệm bổ xung kiến thức thiếu Em xin chân thành cám ơn ! Lai Châu, ngày 29 tháng 09 năm 2021 Sinh viên Hoàng Trọng Đệp Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện TBA CHƯƠNG I TÍNH CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo yêu cầu thiết kế : Nhà máy thủy điện gồm tổ máy phát, công suất tổ máy phát 57 MW Ta tra phụ lục 1, bảng 1.2 trang 117 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp” PGS.TS.Phạm Văn Hoà - ThS Phạm Ngọc Hùng, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2007 ta chọn máy phát điện loại CB-660/165-32 có thơng số sau : Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật máy phát CB-660/165-32 Loại máy CB-660/165-32 Sđm Pđm Uđm Iđm MVA 67,1 MW 57 kV 10.5 kA 187,5 Cosφ Xd ” Xd ’ Xd 0.85 0.2 0.29 1.04 1.2 TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT 1.2.1 Cơng suất phát tồn nhà máy Cơng suất phát nhà máy thời điểm xác định theo công thức sau: SFNM (t) = P%(t PđmF ∑ ) cosφđmF (1.1) Trong đó: + SFNM(t) : Công suất phát nhà máy thời điểm t, MVA + P%(t) : Phần trăm cơng suất tồn nhà máy thời điểm t + cosφđmF : Hệ số công suất định mức máy phát, cosφ đmF = 0,85 + PđmFΣ : Tổng công suất tác dụng định mức toàn nhà máy, MW PđmFΣ = 4.57 = 228 (MW) Theo cơng thức (1.1), ta tính cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm sau: Bảng 1.2 Cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm t t (h) PFNM (%) PFNM (MW) SFNM (t)(MVA) 0÷4 4÷8 ÷ 15 15 ÷ 18 18 ÷ 24 90 95 100 10 95 205,2 216,6 228 228 216,6 241,412 254,824 268,235 268,235 254,824 1.2.2 Công suất phụ tải tự dùng Công suất tự dùng cho tồn nhà máy Thủy điện coi khơng đổi theo thời gian xác định theo công thức sau: STD (1.2) Trong đó: + Std : Cơng suất phụ tải tự dùng + α% : Hệ số công suất tự dùng phần trăm, α%= 0,8% GVHD: Th.S Phùng Thị Thanh SVTH: Hoàng Trọng Điệp – Lớp Đ15H3B Mai Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện TBA + n : Số tổ máy phát, n = + cosφtd : Hệ số công suất phụ tải tự dùng, cosφ td = 0,8 + PđmF : Công suất tác dụng tổ máy phát 1.2.3 Công suất phụ tải cấp điện áp Công suất phụ tải cấp thời điểm xác định theo công thức: S (t ) = P%(t ) max P (1.3) cosφ Trong : + S(t) : Công suất phụ tải thời điểm t, MVA + P%(t) : Phần trăm công suất thời điểm t + Pmax : Công suất tác dụng lớn phụ tải, MW + cosφ : hệ số công suất cấp phụ tải a) Phụ tải cấp điện áp máy phát Uđm = 10,5 (kV) ; Pmax = (MW) ; cosφ = 0,88 Theo công thức (1.3), ta tính cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát thời điểm sau: Bảng 1.3 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát t (h) PUF (%) PUF (MW) SUF (MVA) 0÷4 80 4÷8 90 ÷ 15 100 15 ÷ 18 95 18 ÷ 24 85 t (h) PUT (%) PUT (MW) SUT (MVA) 0÷4 90 4÷8 90 ÷ 15 100 15 ÷ 18 95 18 ÷ 24 85 86,4 100,465 86,4 100,465 96 111,628 91,2 106,047 81,6 94,884 4,8 5,4 5,7 5,1 5,581 6,279 6,977 6,628 5,930 b) Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV Uđm = 110 (kV) ; Pmax = 96 (MW) ; cosφ = 0,86 Theo cơng thức (1.3), ta tính cơng suất phụ tải cấp điện áp trung 110 kV thời điểm sau: Bảng 1.4 Công suất phụ tải cấp điện áp trung 110kV GVHD: Th.S Phùng Thị Thanh Mai SVTH: Hoàng Trọng Điệp – Lớp Đ15H3B 1.2.4 Công suất phát hệ thống Theo nguyên tắc công công suất thời điểm ( công suất phát công suất thu), không xét tới tổn thất cơng suất máy biến áp ta có: STNM (t) = SVHT (t )+ SUF (t) + SUT (t )+ SUC (t )+ STD => S VHT (t ) = S TNM (t ) − [SUF (t ) + SUT (t ) + S UC (t ) + S TD ] Trong đó: + STNM (t ): Cơng suất phát toàn nhà máy thời điểm t + SVHT (t ): Công suất tự phát hệ thống thời điểm t + SUF (t ) : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát thời điểm t + SUT (t ) : Công suất phụ tải cấp điện áp trung thời điểm t + SUC (t ) : Công suất phụ tải cấp điện áp trung thời điểm t + STD (t) : Công suất tự dùng nhà máy thời điểm t Bảng 1.6 Bảng tổng hợp phụ tải cấp điện áp t (h) SFNM MVA STD MVA SUF MVA SUT MVA SVHT MVA 0÷4 4÷8 ÷ 15 15 ÷ 18 18 ÷ 24 241,412 2.28 5,581 100,465 133,086 254,824 2.28 6,279 100,465 145,8 268,235 2.28 6,977 111,628 147,35 268,235 2.28 6,628 106,047 153,28 254,824 2.28 5,930 94,884 151,73 Hình 1.1 : Đồ thị phụ tải tổng hợp tồn nhà máy 1.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.3.1 Cơ sở đề xuất phương án nối điện Căn vào bảng 1.6 kết tính tốn phụ tải cân công suất để đề xuất phương án nối điện +) Xác định sơ đồ có hay khơng góp điện áp máy phát max S UF = 6,977MVA SđmF = 67,1MVA max Ta có: S UF 100% = .100% = 5,19% < 15% SđmF6,9 77 67,1 => Kết luận: Không cần góp cấp điện áp máy phát +) Chọn máy biến áp liên lạc Xét điều kiện: UC 220 −110 - Hệ số có lợi: α = = = 0,5 − UT 220 UC - Lưới điện phía trung 110kV, phía cao 220kV có trung tính trực tiếp nối đất => Kết luận: Dùng MBA tự ngẫu, có điều chỉnh tải làm liên lạc +) Chọn số lượng MPĐ-MBA hai cuộn dây SđmF = 67,1(MVA) max S UT = 111,628(MVA) S UT = 94,884(MVA) + Phương án A : SmaxUT / SđmF = 116,21/67,1 = 1,73 < => tối đa + Phương án B : SminUT / SdmF = 1,47 > => tối thiểu Do máy biến áp tự ngẫu nên ta ghép từ đến MPĐ-MBA hai cuộn dây cấp điện áp lên góp phía trung Do máy biến áp tự ngẫu nên ta ghép từ đến MPĐ-MBA hai cuộn dây cấp điện áp lên góp phía trung +) Xác định ghép MBA với MPĐ không? SDP = 100(MVA) SđmF = 67,1(MVA) => Kết luận: Không thể nối MPĐ với 1MBA cơng suất lớn dự trữ quay hệ thống 1.3.2 Đề xuất phương án nối điện a Phương án Nhận xét: Phương án có máy phát điên – máy biến áp cuộn dây nối lên góp điện áp 110 kV để cung cấp điện cho phụ tải 110 kV Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc cấp điện áp, làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống truyền tải cơng suất thừa thiếu cho phía 110 kV Đặc điểm: + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điên + Số lượng chủng loại máy biến áp ít, máy biến áp 110kV có giá thành hạ máy biến áp 220kV nên vốn đầu tư không lớn + Tổng công suất phát MPĐ-MBA lơn công suất phụ tải bên trung nên phần cơng suất cịn thừa phải truyền qua MBATN Do cơng suất phải lần truyền qua MBA, gây tổn thất việc truyền tải + Sơ đồ đơn giản, vận hành linh hoạt + Lương công suất cấp liên tục cho phụ tải lúc bình thường cố Hình 1.2 Sơ đồ Hình 1.2: Phương án + Ta chọn: 0,882.Icp ≥ 3,851 (kA) => Icp ≥ 4,366 (kA) Vậy ta chọn dẫn đồng – nhơm, tiết diện hình máng có sơn sau : h1 Bảng 5.5 Thơng số dẫn cứng Icp Kích thước Tiết , kA (mm) diện cực Mô men trở kháng Mô men quán tính ( cm3 ) Một ( cm4 ) Một thanh ( mm2 h b c r ) Wx Wy− 1370 −x 50 y 9,5 5,5 125 55 6,5 10 Hai Wy 0− y0 100 Hai Jx−x J y− Jy 290,3 y 36,7 0− y 625 5.4.2 Kiểm tra độ ổn định nhiệt Vì dẫn chọn có Icp = 5,5 (kA) > (kA) nên khơng cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt 5.4.3 Kiểm tra độ ổn định động + Điều kiện kiểm tra ổn định động σ tt = σ + σ < σ cp Trong đó: σ :ứng suất dẫn gây lực tác động tương hỗ pha σ :ứng suất lực tác động dẫn pha Thanh dẫn đồng : 1400 (kg/cm3) + Tính σ : Lực điện động tương hỗ pha có ngắn mạch: l F1 = 1, 76.K hd ixk2 10−8 (kG ) a a − b 600 − 55 K hd = = = 3, 208 ≥ => K hd = h + b 125 + 55 a = 60 cm: khoảng cách hai pha l = 120 cm: độ dài nhịp sứ 120 (140,519.103 ) = 695, 045( kG ) 60 => F l 695, 045.120 M= = = 8340,54( kG.cm) 10 10 Momen uon : M 8340, 54 σ1 = = = 83, 4( kG.cm3 ) Wy0 − y0 100 F1 = 1, 76.10 −8 Ứng suất tính tốn : Tra Phụ lục 9, tài liệu [1] ta chọn loại sứ: OФ-20-2000KB-Y3 Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật sứ đỡ Điện áp, (kV) Định mức Duy trì trạng thái khơ Lực phá loại nhỏ uốn tính, (kG) 20 75 2000 Loại sứ OΦ-20-2000KB-Y3 Chiều cao, (mm) 206 Kiểm tra ổn định động: Như vậy: ≤ Fcp Vậy sứ chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động 5.5 Chọn dây dẫn, góp mềm phía điện áp cao trung Trong nhà máy điện cấp điện áp 35 kV trở lên, dẫn mềm dùng làm góp dẫn nối với máy biến áp với hệ thống góp Do chiều dài góp dẫn mềm không lớn nên Điều kiện chọn: I → I cp ≥ cb hc I cb ≤ I cp = k hc I cp khc với k = 0,882 hc Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch: Trong đó: S ≥ S = BN C S: tiết diện dẫn mềm; (mm2) BN: xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch: ; (A2.s) C: số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn, với dây dẫn AC có C Al = 79(A.s1/2/mm2) Kiểm tra điều kiện vầng quang (với điện áp >110 kV phải kiểm tra điều kiện này) Uvq: Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang; (kV) 5.5.1 Chọn góp cấp điện áp 220kV Ta có: Tra Bảng 10.12- phụ lục 10, tài liệu [1] ta chọn dây dẫn góp mềm là: Bảng Thơng số kỹ thuật góp mêm cấp điện áp 220 kV Tiết diện mm2 Cấp điện áp Tiết diện chuẩn nhơm/thép Đường kính mm Nhơm Thép Dây dẫn Lõi thép Dòng điện cho phép (A) 220 kV 185/28 187 128 23,1 14,7 510 a) Kiểm tra điều kiện vầng quang: Trong đó: m: hệ số phụ thuộc vào bề mặt dây dẫn (dây nhiều sợi, lấy m = 0,97) r: bán kính ngồi dây dẫn, (cm) a: khoảng cách pha dây dẫn, a= 500(cm) Khi bố trí pha mặt phẳng ngang giá trị giảm 4% pha 6% dây dẫn pha bên Dây dẫn AC – 185/28 thỏa mãn điều kiện phát sinh vầng quang b) Kiểm tra ổn định nhiệt: Ta tính xung nhiệt với thời gian tồn ngắn mạch (s), ta xác định dòng ngắn mạch thời điểm 0s; 0,1s; 0,2s; 0,5s; 1s Theo kết tính tốn chương 4, ngắn mạch N1 ta có: - Phía nhánh hệ thống: Vì X tt = 4,12 > nên coi ngắn mạch phía hệ thống ngắn mạch xa, dịng ngắn mạch phía hệ thống dòng siêu độ: S 100 I = cb = = 3,63 ( kA ) HT X 3.U 0,075 3.230 13 cb - Phía nhánh nhà máy: Tra đường cong tính tốn ta dịng , từ áp dụng cơng thức sau để tính ngắn mạch phía nhánh nhà máy Dịng ngắn mạch N1 thời điểm đơn vị (kA) nhà máy hệ thống cung cấp là: Giá trị trung bình bình phương cho khoảng thời gian: (s) Khoảng thời gian (s) có: Tính tốn theo trình tự ta có bảng sau: Bảng 5.11 Tính tốn xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N1) t (s) 0,1 0,2 0,5 3,59 2,9 2,6 2,4 2,22 , kA 3,63 3,63 3,63 3,63 3,63 , kA 2,7 2,18 1,96 1,81 1,67 , kA 6,33 5,81 5,59 5,44 5,3 ,s 0,1 0,1 0,3 0,5 Tổng , 36,91 32,50 30,421 28,842 , 3,69 3,25 9,1263 14,421 30,489 Xác định xung lượng nhiệt thành phần không chu kỳ: : dòng ngắn mạch siêu độ điểm N1 số thời gian tắt dần dòng ngắn mạch khơng chu kì (Lưới có U > 1000V lấy ) Thay số vào ta kết quả: Vậy xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch 220 kV là: Dây dẫn mềm đảo bảo điều kiện ổn định nhiệt khi: Vậy dây dẫn chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 5.5.1 Chọn góp cấp điện áp 110kV Ta có: Tra Bảng 10.12- phụ lục 10, tài liệu [1] ta chọn dây dẫn góp mềm là: Bảng Thơng số kỹ thuật góp mêm cấp điện áp 110 kV Tiết diện mm2 Cấp điện áp Tiết diện chuẩn nhôm/thép Đường kính mm Nhơm Thép Dây dẫn Lõi thép Dịng điện cho phép (A) 110 kV 185/28 187 128 23,1 14,7 550 a) Kiểm tra điều kiện vầng quang: Lấy a= 300 (cm) Dây dẫn AC – 185/28 thỏa mãn điều kiện phát sinh vầng quang b) Kiểm tra ổn định nhiệt: Theo kết tính tốn chương 4, ngắn mạch N2 ta có: - Phía nhánh hệ thống: Vì X tt = 6, 72 > nên coi ngắn mạch phía hệ thống ngắn mạch xa, dịng ngắn mạch phía hệ thống dịng siêu q độ: S 100 I = cb = = 4, 49 ( kA ) HT X 3.U 0,119 3.115 21 cb - Phía nhánh nhà máy: Tra đường cong tính tốn ta dịng , từ áp dụng cơng thức sau để tính ngắn mạch phía nhánh nhà máy Dòng ngắn mạch N2 thời điểm đơn vị (kA) nhà máy hệ thống cung cấp là: Giá trị trung bình bình phương cho khoảng thời gian: (s) Khoảng thời gian (s) có: Tính tốn theo trình tự ta có bảng sau: Bảng Tính tốn xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N2) t (s) 0,1 0,2 0,5 4,4 3,46 3,08 2,7 2,26 , kA 4,49 4,49 4,49 4,49 4,49 , kA 6,63 5,21 4,64 4,07 3,4 , kA 11,12 9,7 9,13 8,56 7,89 ,s 0,1 0,1 0,3 0,5 Tổng , 108,87 88,72 78,32 67,76 , 10,887 8,872 23,496 33,88 77,135 Xác định xung lượng nhiệt thành phần khơng chu kỳ: : dịng ngắn mạch siêu độ điểm N2 số thời gian tắt dần dịng ngắn mạch khơng chu kì (Lưới có U > 1000V lấy ) Thay số vào ta kết quả: Vậy xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch 110 kV là: Dây dẫn mềm đảo bảo điều kiện ổn định nhiệt khi: Vậy dây dẫn chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 5.6 Chọn máy biến áp đo lường 5.6.1 Chọn máy biến dòng điện (BI) a) Chọn biến dòng điện cấp điện áp máy phát 10,5 kV: Điều kiện chọn BI: - Điện áp định mức: - Dịng điện định mức sơ cấp: - Cấp xác: tùy theo nhu cầu - Sơ đồ nối dây: đủ pha, hay pha => Ta chọn biến dịng điện kiểu dẫn loại TШЛ-20-1 có thông số sau: Bảng Thông số BI cấp điện áp 10,5 kV Uđm (kV) Loại TI TШЛ-20-1 Dòng điện định mức (A) Sơ cấp Thứ cấp Cấp xác 6000 0,5 20 Phụ tải định mức (Ω) 1,2 Chọn dây dẫn nối BI dụng cụ đo lường Để đảm bảo độ bền tiết diện dây dẫn khơng nhỏ trị số sau: - Khi nối với dụng cụ đo điện năng: - Khi không nối với dụng cụ đo điện năng: - Ta chọn dây dẫn đồng giả sử chiều dài từ biến dòng điện đến dụng cụ đo l = 60 (m) Vì sơ đồ nối hồn tồn nên ta có: ltt = 60 m ρ = 0,0175 Ω.mm2/m - Để đảm bảo độ xác yêu cầu tổng phụ tải thứ cấp (Z 2) TI kể tổng trở dây dẫn không vượt phụ tải định mức TI (ZđmTI) Z = Z dc + Z dd ≤ Z 2dmTI = 1,2 ( Ω ) Bảng 5 Phụ tải đồng hồ cấp điện áp 10,5 kV Số TT Phần tử Loại Ampemét Phụ tải Pha A Pha B Pha C ∃ - 302 1 Oát kế tác dụng Д - 341 5 Oát kế phản kháng Д - 342 5 Oát kế tự ghi Д - 33 10 10 Công tơ tác dụng T-670 2,5 2,5 Công tơ phản kháng MT-672 2,5 2,5 26 26 Tổng cộng - Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha a (hoặc pha c) là: S 26 Z dc = max = = 1,04 (Ω) ITdm ⇒ Z dd ≈ rdd = ρ l ≤ Z 2dmTI - Z dc = 1,2 - 1,04 = 0,16( Ω ) S Vậy ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện F = 10 mm2 Máy biến dòng chọn không cần phải kiểm tra điều kiện ổn định động định điều kiện ổn định động dẫn máy phát Ta có IđmSC = 6000A > 1000A TI chọn không cần kiểm tra ổn định nhiệt b) Chọn biến dòng điện cấp điện áp 220 kV 110 kV: Ta có thông số BI chọn sau: Bảng Thơng số BI cấp điện phía 220kV 110kV Iđm(A) Thứ cấp Cấp xác Phụ tải (Ω) Ildd (kA) 750 0,5 0,8 145 750 0,5 1,2 90 Loại TI Uđm (kV) Bội số ổn định dòng Bội số ổn định nhiệt Sơ cấp TΦH-110M 110 75 60/1 TΦH-220-3T 220 75 60/1 - Kiểm tra điều kiện ổn định động: Cấp 220 kV: Cấp 110 kV: - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Cấp 220 kV: Cấp 110 kV: Vậy BI dã chọn thỏa mãn điều kiện 5.6.1 Chọn máy biến điện áp (BU) a) Chọn biến điện áp cấp điện áp máy phát 10,5 kV: BU chọn theo điều kiện: loại biến điện áp chọn vào vị trí đặt, sơ đồ nối dây nhiệm vụ Để cấp điện cho công tơ cần dùng BU pha đấu V/V - Điều kiện điện áp: - Cấp xác: cấp điện cho cơng tơnên chọn cấp xác 0,5 - Cơng suất định mức: S2 ≤ SđmBU Từ điều kiện ta chọn BU cấp điện áp 10,5kV có thơng số sau: Bảng Thông số BU cấp điện áp 10,5 kV Loại máy HOM-10 Cấp điện áp kV 10 Công suất định mức SdmBU(VA) Điện áp định mức, V Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp Cuộn thứ cấp phụ 11000 100 - 75 Bảng Thông số dụng cụ phụ tải BU Phụ tải BU: AB Phụ tải BU: BC P (W) Q(VAR) P(W) Q(VAR) B-2 7,2 - - - Oát kế tác dụng 341 1,8 - 1,8 - Oát kế phản kháng 342/1 1,8 - 1,8 - Oát kế tự ghi Д - 33 8,3 - 8,3 - Tần số kế Д - 340 - - 6,5 - Công tơ tác dụng M-670 0,66 1,62 0,66 1,62 Công tơ phản kháng WT-672 0,66 1,62 0,66 1,62 Tổng 20,42 3,24 19,72 3,24 Số TT Phần tử Ký hiệu Vôn kế - Phụ tải BU: AB là: - Phụ tải BU: BC là: nên BU chọn thỏa mãn điều kiện Chọn dây dẫn từ BU đến dụng cụ đo Tính dịng điện chạy dây dẫn: Để đơn giản ta coi Ia = Ic = 0,2(A) cosϕab = cosϕbc ≈ =>Ib = Ia = 0,2 = 0,346A ∆U = ( I a + I b ).r = ( I a + I b ) ρ l F - Điện áp giáng dây pha a pha b: Giả sử khoảng cách từ dụng cụ đo đến BU l = 60 m, bỏ qua góc lệch pha I a Ib Vì mạch có cơng tơ nên ∆U = 0,5% tiết diện dây dẫn phải chọn là: => Theo tiêu chuẩn độ bền học ta lấy dây dẫn dây đồng có tiết diện F = 2,5 (mm2) Hình Sơ đồ nguyên lý bố trí thiết bị đo lường b) Chọn biến điện áp cấp điện áp máy phát 110 kV 220 kV: TU phía 110kV 220kV dùng để kiểm tra cách điện, cung cấp cho bảo vệ role, tự động hóa nên ta chọn máy biến điện áp pha nối dây theo sơ đồ Y/Y/Δ hở với cấp xác 0,5 có thơng số sau: Bảng Thông số BU cấp điện áp 110kV 220kV Điện áp định mức, V Loại máy Cấp điện áp kV Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp Cuộn thứ cấp phụ Cơng suất định mức, VA HKΦ–110-58 110 110000 100 100/3 400 HKΦ–220-58 220 220000 100 100 400 5.7 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 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 Chọn CSV cho MBATN: Các MBA TN có liên hệ điện cao áp trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao sang trung áp ngược lại Vì đầu cao áp trung áp MBATN ta phải đặt CSV Phía cao áp MBATN ta chọn CSV loại PBC - 220 có điện áp định mức Uđm =220 kV, đặt pha Phía trung MBATN ta chọn CSV loại PBC - 110 có điện áp định mức Uđm =110 kV, đặt pha Chọn CSV cho MBA hai cuộn dây: Để tránh sóng có biên độ lớn truyền vào trạm,các CSV phóng điện Điện áp dư lại truyền tới cuộn dây máy biến áp lớn phá hủy cách điện cuộn dây, đặc biệt phần cách điện gần trung tính trung tính cách điện Vì vậy, trung tính máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí CSV Tuy nhiên, điện cảm cuộn dây MBA, biên độ đường sét tới điểm trung tính giảm phần, CSV đặt trung tính chọn có điện áp định mức giảm cấp Chọn CSV PBC - 35 có Uđm = 35 kV Tra Bảng 8.3 – PL8, tài liệu (1), chọn chống sét van Liên bang Nga chế tạo có thơng số kỹ thuật cho bảng sau : Bảng 5.19: Thông số CSV Điện áp đánh thủng Điện áp cho Điện áp đánh xung kích, thời Khối Uđm phép lớn thủng tần gian phóng điện lượng (kV) Loại số 50Hz (kV) (kG) Umax (kV) đến 10s (kV) PBC-220 220 220 400 530 405 PBC-110 110 126 200 285 212 PBC-35 35 40,5 78 125 73 CHƯƠNG VI CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG 6.1 CHỌN SƠ ĐỒ 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 Vì yêu cầu hệ thống điện tự dùng độ tin cậy cao đảm bảo tiêu kinh tế Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thủy điện có tổ máy, công suất tổ máy SđmF = 67,1(MVA) nên nhà máy có cơng suất trung bình Sơ đồ điện tự dùng nhà máy thiết kế có đặc điểm sau: + Tự dùng chung tự dùng riêng cấp chung từ máy biến áp tự dùng (TD91; TD92; TD93; TD94; TD95; TD96) hạ từ điện áp cấp máy phát xuống 0,4kV + Tổ máy có MBA liên lạc lấy điện sau MBA liên lạc, phía máy cắt + Máy biến áp nối trung tính để đảm bảo an toàn lấy điện áp pha cho phụ tải cần sử dụng Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 6.2 CHỌN CÁC THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỰ DÙNG 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng a Chọn MBA tự dùng riêng Với rieng SđmT = 0.4 (MVA) , tra bảng phụ lục 2.2 [1.tr 120] chọn máy biến áp có thông số sau: Bảng Thông số MBA tự dùng riêng S (kVA) U (kV) U (kV) 400 10,5 0,4 b Chọn MBA tự dùng chung ΔP0 (kW) 0,84 ΔPN (kW) 5,75 Công suất cho tự dùng chung là: rieng max Schung = STD − n.SđmT TD ⇒ Schung = 2, 28 − 4.0, = 0, 68 (MVA) TD Công suất MBA tự dùng chung chọn :  chung chung 0, 68  chung chung SđmT ≥ Std = = 0,34 (MVA) SđmT ≥ Std  ⇒  Schung 0, 68 chung td SC chung chung  K qtđmT  S ≥ = = 0, 485(MVA) S ≥ S đmT td SC  1,  K qt Ta chọn loại MBA TM 2500 – 10,5/0,4 có thơng số sau: Bảng Thông số MBA tự dùng chung UN% S (MVA) 2,5 U (kV) 10,5 U (kV) 0,4 ΔP0 (kW) 2,8 ΔPN (kW) 16,5 UN% 5,5 6.2.2 Chọn khí cụ điện tự dùng cấp 0.4kV a Chọn máy cắt trước máy biến áp tự dùng + Điều kiện chọn máy cắt chương IV (chọn theo điểm ngắn mạch N4) + Dòng điện cưỡng mạch tự dùng : I cb = Std max n 3.U = 2,3 = 0, 031(kA) 3.10,5 Tra bảng 3.5, sách thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa Th.S Phạm Ngọc Hùng Ta chọn máy cắt không khí có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 6.2 Thông số kĩ thuật máy cắt hợp 10,5kV Tên mạch điện Điểm ngắn mạch Uđm mạng điện kV Các đại lượng tính tốn Ic Tự dùng N-4 10,5 I” kA Ký hiệu máy cắt Các đại lượng định ix Uđ b k m kA kA kV 0,032 53,767 140,519 8BK40 12 mức Iđ m kA Icđ m kA 63 iđđ m kA 160 Máy cắt chọn có dịng điên định mức lớn 1000A nên khơng cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt a Chọn aptomat cho phía hạ áp 0,4kV + Aptomat khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện hạ áp lúc bình thường cố + Điều kiện chọn Aptomat: - UđmA ≥ Uđmmạng - IđmA ≥ Ilvmax ’’ - Icắt đm ≥ I + Vì aptomat đặt sau MBA cấp 0,4kV nên để trữ chọn aptomat theo Iđm MBA: I lv max 0,4 kV S dmB 630 = I dmB (0, 4kV ) = = = 909,33( A) 3.U dm 3.0, + Để chọn dòng cắt định mức aptomat ta tính ngắn mạch điểm N8 0,4kV Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch MBA cấp 0,4kV Ta có sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch Ur % = ∆P 6, 100 = 100 = 1,56.10 −6 10 S dm 10 630 U x % = U N2 % − U r2 % = 42 − (1,56.10−6 ) ≈ + Tổng trở MBA là: Z B = RB + j X B = ⇒ ZB = 2 ∆PN U dm 10.U x %.U dm 10 + j 103 S dmB SdmB 6, 2.0, 42 10.4.0, 42 10 + j 103 = 2,5 + j.10,159( mΩ) 6302 Vậy ZB = 2, 52 + 10,159 = 10, 46( mΩ) + Dòng ngắn mạch N8 : I "N = U tb 3.Z B = 400 = 22, 078(kA) 3.10, 46 Căn vào điều kiện chọn aptopmat kết tính ngắn mạch, ta chọn aptopmat hãng MelinGerin loại M12 có thơng số sau Bảng 6.3 Thông số kỹ thuật aptomat M12 Loại Uđm (V) Iđm (A) Số cực Icắt đm (kA) M12 690 1600 3-4 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách Thiết kế Phần Điện Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp PGS.TS Phạm Văn Hòa [2] Sổ Tay Lựa Chọn & Tra Cứu Thiết Bị Điện Từ 0,4kV đến 500kV Ngô Hồng Quang [3] Giáo trình Cung cấp điện Tác giả: Ngô Hồng Quang Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện TBA GVHD: Th.S Phùng Thị Thanh 63 SVTH: Nguyễn Tiến Dũng – LớpĐ4H3 ... thứ tự: 06 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN Nhà máy điện kiểu: Thuỷ điện gồm tổ máy x 57 MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải sau: Phụ tải địa phương cấp điện áp máy phát: Pmax... ngày 29 tháng 09 năm 2021 Sinh viên Hoàng Trọng Đệp Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện TBA CHƯƠNG I TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo... Đ15H3B Mai Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện TBA + n : Số tổ máy phát, n = + cosφtd : Hệ số công suất phụ tải tự dùng, cosφ td = 0,8 + PđmF : Công suất tác dụng tổ máy phát