Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỒ ÁN PBL4 NHÀ MÁY ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP HỆ THỐNG BẢO VỆ GVHD TS TRẦN TẤN VINH SVTH NGUYỄN HOÀI SƠN MSSV 105190119 LỚP 19DCLC3 Đà Nẵng, 62022 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Đề số 19Đ 11 KHOA ĐIỆN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN PBL4 NHÀ MÁY ĐIỆN – TBA VÀ HỆ THỐNG BẢO VỆ Phần 1 Nhà máy điện Trạm biến áp Họ và tên sinh viên Nguyễn Hoài Sơn Nguyễn Huy Tâm Lớp 19DCLC3 Khoa điện Ngày nhận nhiệm vụ 11022022 Ngày hoàn thành 29052022 Thiết.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỒ ÁN PBL4 NHÀ MÁY ĐIỆN - TRẠM BIẾN ÁP & HỆ THỐNG BẢO VỆ GVHD SVTH MSSV LỚP : TS TRẦN TẤN VINH : NGUYỄN HOÀI SƠN : 105190119 : 19DCLC3 Đà Nẵng, 6/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN Đề số :19Đ- 11 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN PBL4 NHÀ MÁY ĐIỆN – TBA VÀ HỆ THỐNG BẢO VỆ Phần 1: Nhà máy điện - Trạm biến áp Họ tên sinh viên : Nguyễn Hoài Sơn & Nguyễn Huy Tâm Lớp : 19DCLC3 Khoa điện Ngày nhận nhiệm vụ : 11/02/2022 Ngày hoàn thành: 29/05/2022 Thiết kế phần điện nhà máy điện, kiểu: nhiệt điện Công suất: 120 MW gồm tổ máy 30 MW, có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp sau: Cấp điện áp máy phát: Công suất cực đại : 20 MW hệ số công suất cos = 0,85; gồm: - đường dây kép công suất MW chiều dài 12 km - đường dây đơn công suất MW chiều dài 10 km Đồ thị phụ tải: hình Cấp điện áp trung 35 KV: Công suất cực đại : 40 MW hệ số công suất cos = 0,85; gồm: - đường dây kép công suất 15 MW chiều dài 25 km - đường dây đơn công suất MW chiều dài 20 km Đồ thị phụ tải hình Cấp điện áp cao 110KV: Công suất cực đại : 40 MW - đường dây kép công suất Đồ thị phụ tải hình hệ số cơng suất cos = 0,85; gồm: 40 MW chiều dài 50 km Nhà máy nối với hệ thống cấp điện áp cao đường dây kép dài 80 km Công suất hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) SH =1.500MVA, dự trữ hệ thống 3% Điện kháng ngắn mạch tính đến góp hệ thống XH = 0,27 Tự dùng nhà máy điện = 6%, cos = 0,85 Nhà máy phát cơng suất theo đồ thị hình Các máy cắt đường dây cung cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát chọn có dịng cắt định mức Icđm= 20KA Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Cân cơng suất- Vạch phương án nối điện Chương 2: Chọn máy biến áp - Chọn kháng điện phân đọan (nếu cần)- Tính tốn tổn thất điện các máy biế n áp Chương 3: Tính tóan ngắn mạch Chương 4: Chọn thiết bị điện nhà máy điện Chương 5: Tính toán thiết kế phần tự dùng Các vẽ: - Sơ đồ nối điện (A0) - Mặt bằng, mặt cắt TBPP ngoài trời (A0) (theo yêu cầu giáo viên hướng dẫn) P% P% P% P% 100 100 100 100 h 12 h 24 Hình 12 Hình 24 h 12 24 Hình h 12 24 Hình Trưởng Bộ mơn HTĐ Giáo viên hướng dẫn phần TS Trịnh Trung Hiếu GVC-TS Trần Tấn Vinh MỤC LỤC CHƯƠNG CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT: Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5kV) Phụ tải cấp điện áp trung (35kV) Phụ tải cấp điện áp cao (110kV) Phụ tải cấp điện áp tự dùng 10 Công suất thừa phát hệ thống 11 Công suất dự trữ hệ thống (kể nhà máy thiết kế) 11 Bảng cân công suất 11 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TỐN 12 1.3.1 Phương án I 13 1.3.2 Phương án II 14 1.3.3 Phương án III 15 1.3.4 Nhận xét chung 16 CHƯƠNG CHỌN MÁY BIẾN ÁP – CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN – TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 17 CHỌN CÁC MÁY BIẾN ÁP 17 2.1.1 Chọn máy biến áp nối B3 17 2.1.2 Chọn máy biến áp liên lạc B1, B2 18 CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN 22 2.2.1 Điều kiện chọn kháng điện phân đoạn 22 2.2.2 Phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát phân đoạn 23 2.2.3 Tính tốn dịng điện cưỡng qua kháng điện phân đoạn 24 2.2.4 Chọn kháng điện phân đoạn 26 2.2.5 Kiểm tra độ lệch điện áp 26 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 26 2.3.1 Đối với máy biến áp B3 26 2.3.2 Đối với hai máy biến áp liên lạc B1 B2 27 CHƯƠNG TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 29 CHỌN CÁC ĐIỂM TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 29 TÍNH TỐN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN 30 3.2.1 Chọn đại lượng 30 3.2.2 Các thông số sơ đồ thay 31 3.2.3 Thành lập sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch 31 3.2.4 Tính tốn dịng ngắn mạch 32 3.2.5 Xung lượng nhiệt dòng điện ngắn mạch 48 3.2.6 Bảng tổng hợp tính tốn dòng ngắn mạch 51 CHƯƠNG CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 52 ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ TÍNH CHỌN 52 4.1.1 Khí cụ điện 52 4.1.2 Điện áp 52 4.1.3 Dòng điện làm việc 52 4.1.4 Kiểm tra ổn định nhiệt 52 4.1.5 Kiểm tra ổn định động 52 TÍNH TỐN DỊNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC 53 4.2.1 Các mạch phía cao áp 110kV 53 4.2.2 Các mạch phía trung áp 35kV 53 4.2.3 Các mạch phía hạ áp 10,5kV 54 CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN PHÍA CAO ÁP UC = 110KV 55 4.3.1 Chọn máy cắt 55 4.3.2 Chọn dao cách ly 56 CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN PHÍA TRUNG ÁP UT = 35KV 56 4.4.1 Chọn máy cắt 56 4.4.2 Chọn dao cách ly 57 CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN PHÍA CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT UF = 10,5KV 57 4.5.1 Chọn máy cắt dao cách ly cho mạch hạ áp máy biến áp liên lạc 57 4.5.2 Chọn máy cắt dao cách ly cho mạch máy phát 58 4.5.3 Chọn kháng điện phân đoạn 59 4.5.4 Chọn kháng điện đường dây 59 4.5.5 Chọn dẫn từ đầu máy phát đến góp 10,5kV 65 4.5.6 Chọn máy biến điện áp BU 68 4.5.7 Chọn máy biến dòng điện BI 69 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG 72 CHỌN SƠ ĐỒ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TỰ DÙNG 72 CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 72 5.2.1 Máy biến áp tự dùng bật 72 5.2.2 Máy biến áp tự dùng bậc hai 73 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thông số máy phát Bảng 1.2 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Bảng 1.3 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp trung Bảng 1.4 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp cao 10 Bảng 1.5 Phân bố công suất phụ tải tự dùng 11 Bảng 1.6 Tổng hợp số liệu tính tốn cân cơng suất nhà máy 11 Bảng 2.1 Thông số máy biến áp B3 17 Bảng 2.2 Thông số máy biến áp liên lạc 19 Bảng 2.3 Số liệu công suất truyền tải qua hai máy biến áp B1 B2 lúc bình thường 19 Bảng 2.4 Số liệu cơng suất truyền tải qua hai máy biến áp B1 B2 lúc cố B3 22 Bảng 2.5 Thông số kháng điện phân đoạn K1 K2 26 Bảng 3.1 Bảng tổng hợp số liệu tính tốn ngắn mạch 51 Bảng 4.1 Thông số máy cắt phía cao áp 55 Bảng 4.2 Thông số dao cách ly phía cao áp 56 Bảng 4.3 Thông số máy cắt phía trung áp 56 Bảng 4.4 Thông số dao cách ly phía trung áp 57 Bảng 4.5 Bảng thơng số máy cắt phía hạ áp máy biến áp liên lạc 57 Bảng 4.6 Bảng thông số dao cách ly phía hạ áp máy biến áp liên lạc 58 Bảng 4.7 Bảng thông số máy cắt phía cấp phụ tải máy phát 58 Bảng 4.8 Bảng thông số dao cách ly phía cấp phụ tải máy phát 58 Bảng 4.9 Thông số kháng điện đường dây 61 Bảng 4.10 Thông số kháng điện đường dây 64 Bảng 4.11 Đặc tính dẫn nhơm tiết diện hình máng có sơn 65 Bảng 4.12 Thơng số phụ tải thứ cấp máy biến điện áp 68 Bảng 4.13 Thông số máy biến điện áp 69 Bảng 4.14 Thông số máy biến dòng điện BI 70 Bảng 4.15 Thông số phụ tải thứ cấp máy biến dòng BI 70 Bảng 5.1 Thông số máy biến áp tự dùng làm việc bậc 72 Bảng 5.2 Thông số máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 73 Bảng 5.3 Thông số máy biến áp tự dùng làm việc bậc hai 73 Bảng 5.4 Thông số máy biến áp tự dùng dự trữ bậc hai 74 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung Hình 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao Hình 1.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp tự dùng 10 Hình 1.5 Đồ thị phụ tải tổng nhà máy 12 Hình 1.6 Phương án nối điện thứ I 14 Hình 1.7 Phương án nối điện thứ II 15 Hình 1.8 Phương án nối điện thứ III 16 Hình 2.1 Phương án nối điện chọn để tính tốn 17 Hình 2.2 Sơ đồ vận hành nhà máy điện MBA B2 bị cố 20 Hình 2.3 Sơ đồ vận hành nhà máy điện MBA B3 bị cố 21 Hình 2.4 Sơ đồ phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát 23 Hình 3.1 Sơ đồ điểm ngắn mạch 30 Hình 3.2 Sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch 32 Hình 3.3 Biến đổi sơ đồ thay tính toán ngắn mạch 32 Hình 4.1 Sơ đồ phân bố phụ tải kháng điện đường dây 59 Hình 4.2 Sơ đồ thay biến đổi để chọn XK% 60 Hình 4.3 Sơ đồ thay biến đổi để chọn XK% 63 Hình 4.4 Kích thước dẫn 65 Hình 4.5 Sơ đồ nối dụng cụ đo vào BU BI cấp 10,5 kV 71 CHƯƠNG CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN Chọn máy phát điện Tra sách thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS Nguyễn Hữu Khái (tài liệu tham khảo [1]), ta chọn máy phát có thơng số bảng sau: Bảng 1.1 Thông số máy phát Loại MF TBC – 30 n [v/p] 3000 Thông số định mức Sđm Pđm Uđm cosφ [MVA] [MW] [kV] 37,5 30 0,8 10,5 Điện kháng tương đối Iđm [kA] 2,065 X”d X’d Xd 0,153 0,26 2,648 Như vậy, công suất đặt nhà máy là: S NM 4.37,5 150MVA Tính tốn phụ tải cân cơng suất: Từ đồ thị phụ tải tổng nhà máy, ta định lượng công suất cần tải cấp điện áp thời điểm đề xuất phương án nối dây hợp lý Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải sau: Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5kV) Công suất cực đại: PUF max 20MW P% 100 Hệ số công suất: cosφUF = 0,85 Đồ thị phụ tải: (Hình 1) Cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát điện tính theo công thức sau: SUF (t ) P% PUF max cos UF h 12 24 Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (1.1) Trong đó: SUF cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát theo t PUFmax công suất phụ tải cực đại cấp điện áp máy phát CosφUF hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Áp dụng công thức (1.1) kết hợp (Hình 1.1) ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp máy phát sau: Bảng 1.2 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp máy phát t [h] PUF (%) SUF (t )[MVA] 0–4 80 18,824 4–8 100 23,529 – 12 80 18,824 12 – 16 100 23,529 16 – 20 90 21,176 20 – 24 80 18,824 Phụ tải cấp điện áp trung (35kV) Công suất cực đại: PUT max 40MW P% 100 Hệ số công suất: cosφUT = 0,85 Đồ thị phụ tải: (Hình 2) Cơng suất phụ tải cấp điện áp trung tính theo công thức sau: h 12 P SUT (t ) P% UT max cos UT 24 Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung (1.2) Trong đó: SUT công suất phụ tải cấp điện áp trung thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp trung theo t PUTmax công suất phụ tải cực đại cấp điện áp trung CosφUT hệ số công suất phụ tải cấp điện áp trung Áp dụng cơng thức (1.2) (Hình 1.2) ta có bảng phân bố cơng suất phụ tải cấp điện áp trung sau: Bảng 1.3 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp trung t [h] 0–6 – 10 10 – 14 80 100 80 PUT (%) 37,647 47,059 37,647 SUT (t )[MVA] Phụ tải cấp điện áp cao (110kV) Công suất cực đại: PUC max 40MW 14 – 20 90 42,353 Hệ số công suất: cosφUC = 0,85 Đồ thị phụ tải: (Hình 3) Cơng suất phụ tải cấp điện áp cao tính theo công thức sau: P (1.3) SUC (t ) P% UC max cosUC Trong đó: 20 – 24 80 37,647 P% 100 h 12 24 Hình 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao SUC công suất phụ tải cấp điện áp cao thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp cao theo t PUCmax công suất phụ tải cực đại cấp điện áp cao CosφUC hệ số công suất phụ tải cấp điện áp cao Áp dụng cơng thức (1.3) (Hình 1.3) ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp cao sau: ( Nếu chọn cáp phải chọn cho I nhC I cdm 20 kA, dòng điện ổn định nhiệt cáp lớn nên xét ngắn mạch sau máy cắt xuất tuyến ) Chọn giá trị bản: Scb = 100MVA, Ucb = 10,5kV Suy ra: Scb 100 5,499 kA 3.Ucb 3.10,5 Icb Điện kháng hệ thống: X HT I cb 5,499 0,187 I N 29,452 Điện kháng tổng: X X HT X K I cb 5,499 0,275 I N10 20 Điện kháng kháng điện: X K X X HT 0,275 0,187 0,088 Quy điện kháng tương đối điện kháng phần trăm, ta có: X K % X K I dmK 0,75.100 0,088 1,12% I cb 5,499 Từ đó, ta chọn kháng điện có thơng số biểu diễn sau: Bảng 4.9 Thông số kháng điện đường dây Loại kháng điện PБA – 10 – 750 – Uđm (kV) 10 Iđm (A) 750 XK (Ω) 0,31 XK% ∆Pđm/1pha (kW) 5,6 idđm (kA) 41,51 Inhđm (kA) 33 Xác định lại dịng ngắn mạch N10 Tính lại điện kháng kháng điện: X K X K % I cb I dmK 4% 5,499 0,293 0,75 Dòng ngắn mạch điểm N10: I N10 I cb 5,499 11,456 20 kA X HT X K 0,187 0,293 Vậy ta chọn máy cắt hợp cho đường dây phụ tải địa phương Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp Chế độ làm việc bình thường: U Kbt3 % U Kbt6 % X K % I Kbt3 I dmK Sin UF 0,323 0,527 0.908% 0,75 bt % 2% U Kbt3 % 0,908% Với U cp Chế độ làm việc cưỡng bức: 61 U Kcb3 % U Kcb6 % X K % I Kcb3 I dmK Sin UF 0,647 0,527 1,819% 0,75 cb % 5% U Kbt3 % 1,819% Với U cp Vậy kháng điện chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp Kiểm tra điện áp dư góp ngắn mạch sau kháng điện K3 U du % X K % I N10 11,456 61,099% U ducp % 60% I dmK 0,75 Kiểm tra ổn định động Dịng ngắn mạch xung kích N10: ixkN10 2.K xk I N10 2.1,8.11,456 29,162 kA Với kháng điện chọn có idđm = 41,51 kA, ta thấy idđm > ixkN10 nên kháng điện chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động Kiểm tra ổn định nhiệt Hằng số tắt dần thành phần khơng chu kỳ dịng điện ngắn mạch sau kháng điện: Ta X HT X K r rK 3.Pdm 3.5,6 0,00129 U dm I dm 10.750 X X K 0,187 0,293 Ta HT 1,185 s 314.0,00129 r rK Trong đó: rK Suy ra: Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch N10: BN I N10 tcat Ta 11,456 0,5 1,185 14,871 kA.s1/2 Với dòng điện ổn định nhiệt chọn Inhđm = 33 kA, ta thấy I nhđm t nhđm BN (với tnhđm = 1), nên kháng điện chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt 4.5.4.2 Tính chọn kháng điện K4, K5 Xác định dịng điện làm việc tính tốn qua kháng điện Dịng điện làm việc bình thường qua kháng điện: I Kbt4 I Kbt5 PKbt4 PKbt5 0,323 kA 3.U dm Cos 3.U dm Cos 3.10,5.0,85 Dòng điện làm việc cưỡng qua kháng điện: I Kcb4 I Kcb5 PKcb4 PKcb5 10 0,647 kA 3.U dm Cos 3.U dm Cos 3.10,5.0,85 Chọn kháng điện 62 Tra bảng thông số kháng điện phần phụ lục X tài liệu tham khảo [1], ta chọn sơ kháng điện loại PБA – 10 – 750 – XK% Kháng điện đường dây chọn XK% nhằm để hạ thấp dịng điện ngắn mạch đến mức chọn máy cắt hợp trạm địa phương có Icđm = 20kA thời gian cắt ta chon tc = 0,5s Dòng điện ngắn mạch sau chọn kháng điện phải thỏa mãn điều kiện: I N10 Icdm ; I nhC Hình 4.3 Sơ đồ thay biến đổi để chọn XK% Chọn giá trị bản: Scb = 100MVA, Ucb = 10,5kV Suy ra: Icb Scb 100 5,499 kA 3.Ucb 3.10,5 Điện kháng hệ thống: X HT I cb 5,499 0,1255 I N 43,825 Điện kháng tổng: X X HT X K I cb 5,499 0,275 I N11 20 Điện kháng kháng điện: X K X X HT 0,275 0,1255 0,1495 Quy điện kháng tương đối điện kháng phần trăm, ta có: X K % X K I dmK 0,75.100 0,1495 2,039% I cb 5,499 Từ đó, ta chọn kháng điện có thơng số biểu diễn sau: 63 Bảng 4.10 Thông số kháng điện đường dây Loại kháng điện PБA – 10 – 750 – Uđm (kV) 10 Iđm (A) 750 ∆Pđm/1pha (kW) 5,6 XK (Ω) 0,31 XK% idđm (kA) 41,51 Inhđm (kA) 33 Xác định lại dịng ngắn mạch N11 Tính lại điện kháng kháng điện: X K X K % I cb I dmK 4% 5,499 0,293 0,75 Dòng ngắn mạch điểm N11: I N11 I cb 5,499 13,14 20 kA X HT X K 0,1255 0,293 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp Chế độ làm việc bình thường: U Kbt4 % U Kbt5 % X K % I Kbt4 I dmK Sin UF 0,323 0,527 0.908% 0,75 bt % 2% U Kbt4 % 0,908% Với U cp Chế độ làm việc cưỡng bức: U Kcb4 % U Kcb5 % X K % I Kcb4 I dmK Sin UF 0,647 0,527 1,819% 0,75 cb % 5% U Kbt4 % 1,819% Với U cp Vậy kháng điện chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp Kiểm tra điện áp dư góp ngắn mạch sau kháng điện K4 U du % X K % I N11 13,14 70,08% U ducp % 60% I dmK 0,75 Kiểm tra ổn định động Dòng ngắn mạch xung kích N11: ixkN11 2.K xk I N11 2.1,8.13,14 33,449 idđm 41,51 kA Vậy kháng điện chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động Kiểm tra ổn định nhiệt Hằng số tắt dần thành phần không chu kỳ dòng điện ngắn mạch sau kháng điện: Ta Trong đó: rK X HT X K r rK 3.Pdm 3.5,6 0,00129 U dm I dm 10.750 64 Ta Suy ra: X HT X K r rK 0,1255 0,293 1,033 s 314.0,00129 Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch N11: BN I N11 tcat Ta 13,14 0,5 1,033 16,269 kA.s1/2 Với dòng điện ổn định nhiệt chọn Inhđm = 33 kA, ta thấy I nhđm t nhđm BN (với tnhđm = 1), nên kháng điện chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt 4.5.5 Chọn dẫn từ đầu máy phát đến góp 10,5kV 4.5.5.1 Chọn dẫn Trong tính chọn dẫn từ đầu máy phát đến góp 10,5kV, ta chọn dẫn cứng nhơm lắp ráp dễ dàng, dẫn hình máng hiệu ứng mặt ngồi tương đối nhỏ, momen chống uốn lớn nên độ bền cao, khả trao đổi nhiệt với bên lớn Chọn tiết diện dẫn theo điều kiện: Icp Icb 2,165 kA Tra bảng phụ lục XII trang 285 tài liệu tham khảo [1], ta chọn dẫn nhơm có đặc tính sau đây: Bảng 4.11 Đặc tính dẫn nhơm tiết diện hình máng có sơn Kích thước, mm h b c r 75 35 5,5 Momen trở kháng Momen quán tính Dịng điện Tiết diện Hai Hai cho phép Một Một cực thanh hai thanh, A mm2 Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo Nhôm 695 14,1 13,7 30,1 53,1 7,6 113 2670 Hình 4.4 Kích thước dẫn 65 4.5.5.2 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch Kiểm tra ổn định nhiệt theo điều kiện tiết diện cho phép: Schon Smin Trong đó: BN C Schọn tiết diện dẫn cần kiểm tra ổn định nhiệt Smin tiết diện nhỏ mà dẫn chịu đựng có ngắn mạch xảy dẫn C hệ số phụ thuộc vào vật liệu dẫn Ta chọn dẫn vật liệu nhôm nên C 79 As1/2 / mm2 Schon 2.695 1390mm2 Smin BN 5' 18,662 10 54,683mm2 C 79 Vậy dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt 4.5.5.3 Kiểm tra ổn định động ngắn mạch Kiểm tra ổn định động phương pháp đơn giản hóa Theo phương pháp này, ta coi nhịp dẫn (phần dẫn hai sứ gần nhất) có chiều dài 𝑙1 dầm tĩnh, ngắn mạch dẫn chịu tác động lực không đổi F1 lực cực đại ngắn mạch ba pha tính với pha Mỗi dẫn hình máng gồm hai dẫn hình chữ U ghép lại với nhau, nên ứng suất dẫn gồm hai phần σ1 σ2 Ta có ứng suất dẫn là: tt 1 Trong đó: σ1 ứng suất dòng điện pha tác động với sinh σ2 ứng suất dòng điện hai dẫn pha tác động với sinh Lực điện động pha tạo là: l 3 F1 1,76.108 ixkN , kG a 5' Trong đó: ixkN 5' dịng điện xung kích ngắn mạch ba pha (A) 3 ( với ixkN 5' 41, 269 kA ) 𝑙1 chiều dài nhịp dẫn, chọn 𝑙1 = 160cm a khoảng cách pha dẫn, chọn a = 80cm Suy ra: 160 F1 1,76.108 41,269.103 80 59,95 kG Momen uống tác dụng lên dẫn số nhịp lớn 2: M1 F1.l1 59,95.160 959,2 kG.cm 10 10 Momen chống uốn dẫn: W1 Wyo yo 30,1cm3 66 Ứng suất dẫn σ1 tác động momen uốn M1: 1 M1 959,2 31,867 kG/cm2 Wyo yo 30,1 Lực tác dụng lên độ dài 1cm dẫn: 2 ixkN 5' f 0,51.10 b 0,51.102 41,2692 0,217 kG/cm 40 ( với h chiều cao dẫn, h = 40cm ) Momen uốn độ dài 𝑙2 hai miếng đệm: f l22 M2 , kG.cm 12 Với điều kiện ổn định động dẫn, ta có: cp tt 1 0,217.l22 700 31,867 12.13,7 12.13,7 l2 700 31,867 711,463 cm 0,217 Ta thấy l2 711,463cm l1 160cm , dẫn đảm bảo ổn định động nên khơng cần đệm trung gian mà cần đệm sứ 4.5.5.4 Kiểm tra ổn định động xét đến dao động riêng Lực động điện hàm số theo thời gian, dao động với tần số f 2f nên dẫn sứ dao động, dầm tĩnh chịu lực không đổi Cho nên tính chọn dẫn cần đảm bảo tần số riêng dẫn nằm khu vực cộng hưởng với giới hạn ± 10% tần số hệ thống Cụ thể tần số hệ thống 50Hz tần số riêng phải nằm ngồi giới hạn 45 55Hz 90 110Hz Vì tần số riêng f ứng suất động tăng lên lần, tần số riêng 2f có cộng hưởng ứng suất động tăng lên đến lần so với ứng suất tỉnh Tần số riêng dẫn xác định sau: fr Trong đó: 3,56 E.J 106 S l2 𝑙 độ dài dẫn hai sứ, 𝑙 = 160cm E môđun đàn hồi vật liệu dẫn; ( EAl = 0,65.106 kG/cm2 ) J momen tính tiết diện dẫn trục thẳng góc với phương uốn ( cm4 ) ( J = Jyo-yo = 113cm4 ) S tiết diện ngang dẫn ( cm2 ) ( S = 2.6,95 = 13,9cm2 ) γ khối lượng riêng vật liệu dẫn ( γAl = 2,74 g/cm3 ) 67 3,56 E.J 106 3,56 0,65.106.113.106 fr 193,118 Hz S 13,9.2,74 l 1602 Suy ra: Vậy dẫn ổn định xét đến dao động riêng 4.5.6 Chọn máy biến điện áp BU Máy biến điện áp BU máy biến áp đo lường dùng để biến đổi điện áp sơ cấp U1 ( U1 380 V) giá trị điện áp U2 thích hợp để cung cấp tín hiệu điện áp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơ le, tự động hóa, kiểm tra cách điện mạng điện,… 4.5.6.1 Chọn BU Máy biến điện áp chọn theo điều kiện sau: Vị trí đặt: Ta chọn máy biến điện áp đặt nhà Chọn sơ đồ nối dây kiểu điện áp: Phù hợp với nhiệm vụ Điện áp định mức: UdmBU Umang 10,5 kV Cấp xác: Chọn phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo Công suất định mức: SdmBU S pt Trong đó, cơng suất phụ tải thứ cấp Spt xác định sau: S pt Pdc Qdc Pdc2 Qdc2 tổng công suất tác dụng công suất phản kháng dụng cụ đo, xác định dựa vào sơ đồ nối dây dụng cụ đo vào thứ cấp BU Tra tài liệu tham khảo [1], phụ lục XV trang 323 324, ta chọn phụ tải thứ cấp BU liệt kê bảng sau: Bảng 4.12 Thông số phụ tải thứ cấp máy biến điện áp STT Tên dụng cụ Ký hiệu V W Loại Phụ tải pha AB P (W) Q (VAr) 1,8 0,872 1,35 0,654 Phụ tải pha BC P (W) Q (VAr) 1,35 0,654 Vôn mét -335 Oát mét tác dụng Д – 335 Oát mét phản VAr Д – 335 1,35 0,654 1,35 0,654 kháng Oát mét tác dụng tự W ghi Oát mét H – 348 4,359 4,359 VAr phản kháng tự ghi Tần số kế Hz H – 345 4,359 Công tơ tác dụng W.h И – 675 2,7 1,308 2,7 1,308 Công tơ phản VAr.h И – 673M 2,7 1,308 2,7 1,308 kháng Tổng công suất 18,9 9,155 26,1 12,642 Các dụng cụ tài liệu tra cho công suất tiêu thụ tồn phần (VA) khơng cho Cosφ Ta giả sử hệ số Cosφ = 0,9 hệ số Cosφ trung bình dùng cho tính tốn bảng 68 Cơng suất tác dụng phản kháng toàn dụng cụ đo là: S pt Pdc2 Qdc2 452 21,7972 50 VA Tra bảng phụ lục IX trang 260 tài liệu tham khảo [1], ta chọn máy biến điện áp có số liệu sau: Bảng 4.13 Thông số máy biến điện áp Loại máy biến điện áp Cấp điện áp (kV) 3HOM – 15 15 Điện áp định mức (V) Cuộn sơ Cuộn thứ Cuộn thứ cấp cấp cấp phụ Cấp xác 100 / 0,5 10500 / 100 / Công suất định mức (VA) 75 4.5.6.2 Chọn dây dẫn từ BU đến dụng cụ đo kiểm tra tổn thất điện áp Chọn dây dẫn từ BU đến dụng cụ đo theo điều kiện: Tổn thất điện áp dây dẫn: U % Ucp % (với Ucp % 0,5% ) Đảm bảo độ bền học: Tiết diện nhỏ FCu 1,5 mm2 Giả sử chọn chiều dài dây dẫn 𝑙 = 50m, dây dẫn đồng có Cu 0,0175 (Ω.mm2/m) U % U cp % Ta có: Suy ra: S pt rdd l 100 0,5% , Với rdd Cu F U dmT S pt Cu l S pt Cu l 50.0,0175.50 0,5% F 2,625 mm2 2 U dmT F U dmT 0,5% 100 / 0,5% Ta chọn dây đồng có tiết diện FCu = 3mm2 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp, ta thấy: U % S pt Cu l 50.0,0175.50 100 0,4375% U cp % 5% 2 U dmT FCu 100 / 3 Vậy BU dây dẫn chọn thỏa mãn yêu cầu 4.5.7 Chọn máy biến dòng điện BI Máy biến dòng điện dùng đo lường làm nhiệm vụ biến đổi dòng điện lớn cần đo I1 (sơ cấp) xuống dòng điện tiêu chuẩn I2 (thứ cấp) với tổn hao sai số nhỏ để cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơ le, tự động hóa hệ thống điện cách an tồn Thơng thường, I2 thường có giá trị tiêu chuẩn 2A 5A 4.5.7.1 Chọn BI Máy biến dòng điện chọn theo điều kiện sau: Điện áp định mức: UdmBI Umang 10,5 kV Icb 4,85 4,042 kA 1,2 1,2 Z r2 Dòng điện: I dmBI Phụ tải: Z 2dmBI 69 Ổn định động: 2.kdđm I1đm ixk Ổn định nhiệt: knh I1đm tnh BN Cấp xác: ta chọn cấp xác 0,5 Tra tài liệu tham khảo [1], phụ lục VIII trang 259, ta chọn máy biến dòng điện đặt nhà, ba pha mắc hình có thơng số bảng sau: Bảng 4.14 Thơng số máy biến dịng điện BI Loại máy Điện áp Dòng điện định mức Cấp Phụ tải biến dịng (kV) Sơ cấp Thứ cấp xác định mức TПШ – 10 10 5000 0,5 1,2 kdđm – Idđm (kA) – Inh/t (kA/s) 70/1 Phụ tải thứ cấp BI: Z 2dmBI Z dc Z dd Trong đó: Zdc tổng trở phụ tải dụng cụ đo Zdd tổng trở dẫn thứ cấp (nối BI với dụng cụ đo) Tra phụ lục XV trang 323 324, tài liệu tham khảo [1], ta chọn dụng cụ đo liệt kê bảng sau: Bảng 4.15 Thông số phụ tải thứ cấp máy biến dòng BI STT Tên dụng cụ đo Ampe – mét Oát mét tác dụng Oát mét phản kháng Oát mét tác dụng tự ghi Oát mét phản kháng tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Tổng công suất – 335 Pha A 0,5 Phụ tải Pha B 0,5 Pha C 0,5 W Д – 335 0,5 – 0,5 VAr Д – 335 0,5 – 0,5 W H – 348 10 – 10 W.h И – 675 2,5 2,5 2,5 VAr.h И – 673M 2,5 2,5 2,5 16,5 5,5 16,5 Ký hiệu Loại A Ta thấu pha A pha C mang nhiều phụ tải nên ta lấy số liệu pha A (hoặc pha C) để tiến hành tính tốn Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha A (hoặc pha C): Z dc S pt 16,5 0,66 Ω I 22dm 70 Tổng trở dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo: Z dd Z dmBI Z dc 0,66 4,34 Ω Chọn dây dẫn đồng có Cu 0,0175 (Ω.mm2/m) Giả sử chiều dài dây nối 50m, ta có: Z dd rdd Cu l 0,0175.50 l F Cu 0,201 mm2 F rdd 4,34 Để đảm bảo độ bền học dây dẫn, yêu cầu FCu 2,5 mm2, nên ta chọn F=2,5mm2 4.5.7.2 Kiểm tra BI chọn Kiểm tra ổn định nhiệt: Với Iđm > 1000A khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt (I1đm=5000A) Như vậy, BI chọn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật Hình 4.5 Sơ đồ nối dụng cụ đo vào BU BI cấp 10,5 kV 71 CHƯƠNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG Trong nhà máy điện, để sản xuất điện nhà máy điện phải tiêu thụ lượng công suất phát để cung cấp cho các thiết bị phục vụ cho nhà máy bao gồm hai phần tự dùng riêng cho tổ máy tự dùng chung cho toàn nhà máy Trong nhà máy nhiệt điện, điện tiêu thụ chủ yếu để cung cấp cho phận sau: - Các cấu kho nhiên liệu vận chuyển nhiên liệu - Tự dùng cho tổ máy bơm dầu, điều khiển tuabin bơm dầu bơi trơn, bơm nước để làm mát gối đỡ, mạch kích từ - Tự dùng điện chiếu sáng, điện điều khiển bảo vệ - Tập hợp cấu cộng với thiết bị phân phối, máy biến áp giảm, nguồn lượng độc lập tạo thành hệ thống điện tự dùng nhà máy - Nhà máy điện làm việc bình thường điều kiện hệ thống điện tự dùng làm việc tin cậy Như yêu cầu hệ thống điện tự dùng độ tin cậy cao đồng thời đảm bảo tính kinh tế Chọn sơ đồ hệ thống tự dùng Điện áp tự dùng sử dụng chủ yếu 6kV cấp 0,4 kV Cấp 6kV thường cấp cho động lớn 200kW, cấp 0,4kV phục vụ cho động nhỏ, hệ thống điện chiếu sáng, điều khiển, bảo vệ Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện ta phân đoạn hệ thống góp tự dùng xây dựng hệ thống góp dự trữ cho cấp điện áp, máy biến áp tự dùng dự trữ nối vào phía hạ áp máy biến áp liên lạc Chọn số lượng công suất máy biến áp tự dùng 5.2.1 Máy biến áp tự dùng bật 5.2.1.1 Chọn máy biến áp tự dùng làm việc bậc Công suất định mức máy biến áp cần phải phù hợp với phụ tải cực đại động 6kV, động 380V thiết bị tiêu thụ điện khác nối qua máy biến áp công tác bậc hai Phụ tải hệ thống tự dùng phân phối theo đồng phân đoạn Phụ tải phân đoạn phù hợp với tổ máy tương ứng phần phụ tải chung Như công suất định mức máy biến áp cơng tác bậc xác định từ biểu thức sau: lv SdmBi StdFi max SdmFi 6%.37,5 2,25 MVA Tra tài liệu tham khảo [1], phụ lục III bảng trang 138, ta chọn máy biến áp có số liệu sau: Bảng 5.1 Thông số máy biến áp tự dùng làm việc bậc Loại máy biến áp TMH (làm việc) Sđm (kVA) 2500 Số lượng Điện áp (kV) Cao Hạ 10 6,5 Tổng thất (kW) ∆P0 ∆PN 3,9 23,5 UN% I0% 5,5 1,0 72 5.2.1.2 Chọn máy biến áp tự dùng dự trữ bậc Do số lượng máy biến áp tự dùng làm việc bậc nên ta cần đặt máy biến áp tự dùng dự trữ Máy biến áp tự dùng dự trữ có nhiệm vụ dự trữ cho máy biến áp tự dùng làm việc đảm bảo cung cấp điện tự dùng khởi động hay dùng tổ máy khác Để đảm bảo điều kiện này, công suất máy biến áp tự dùng dự trữ phải chọn lớn 1,5 lần công suất tự dùng cực đại nơi làm việc, vậy: dt SdmBi 1,5.StdFi max 1,5.2,25 3,375 MVA Tra tài liệu tham khảo [1], phụ lục III bảng trang 139, ta chọn máy biến áp có số liệu sau: Bảng 5.2 Thông số máy biến áp tự dùng dự trữ bậc Loại máy biến áp TM (dự trữ) Sđm (kVA) 4000 Số lượng Điện áp (kV) Cao Hạ 10 6,3 Tổng thất (kW) ∆P0 ∆PN 5,45 33,5 UN% I0% 6,5 0,9 5.2.2 Máy biến áp tự dùng bậc hai 5.2.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng làm việc bậc hai Máy biến áp tự dùng làm việc bậc hai biến đổi từ cấp điện áp 6kV xuống cấp điện áp 0,4kV, có nhiệm vụ cung cấp điện cho động nhỏ, chiếu sang, vận hành hệ thống tín hiệu, sinh hoạt khu vực nhà máy Đối với nhà máy nhiệt điện, công suất phụ tải tự dùng bậc hai chiếm khoảng 15% 40% (thường hay chọ giá trị 15%) công suất tự dùng tồn nhà máy, nên cơng suất biến áp tự dùng làm việc bậc hai thường tính chọn lv SdmBi 15%.StdFi max 15%.2,25 0,3375 MVA Tra tài liệu tham khảo [1], phụ lục III, bảng trang 133, ta chọn máy biến áp tự dùng làm việc bậc hai với thông số sau: Bảng 5.3 Thông số máy biến áp tự dùng làm việc bậc hai Loại máy biến áp TM (làm việc) Sđm (kVA) 1000 Số lượng Điện áp (kV) Cao Hạ 0,4 Tổng thất (kW) ∆P0 ∆PN 2,1 12,2 UN% I0% 5,5 1,4 5.2.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng dự trữ bậc hai Tương tự máy biến áp tự dùng dự trữ bậc một, công suất máy biến áp tự dùng dự trữ bậc hai tính: dt SdmBi 1,5.StdFi max 15% 1,5.0,3375 0,50625 MVA Máy biến áp tự dùng dự trữ bậc hai ta chọn mã hiệu, loại với máy biến áp tự dùng làm việc bậc hai, có thơng số sau: 73 Bảng 5.4 Thơng số máy biến áp tự dùng dự trữ bậc hai Loại máy biến áp TM (dự trữ) Sđm (kVA) 1000 Số lượng Điện áp (kV) Cao Hạ 0,4 Tổng thất (kW) ∆P0 ∆PN 2,1 12,2 UN% I0% 5,5 1,4 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Khái – Thiết kế Nhà máy điện & trạm biến áp Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2006 [2] Phạm Văn Hòa, Phạm Ngọc Hùng – Thiết kế Phần điện nhà máy điện trạm biến áp Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2007 [3] Khoa điện – Trường đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng, Giáo trình mơn học Phần điện nhà máy điện trạm biến áp [4] Nguyễn Văn Đạm – Thiết kế mạng hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2006 75 ... ghép nối máy biến áp với cấp điện áp, số lượng dung lượng máy phát điện, máy biến áp, … Sơ đồ nối điện điện áp phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sau: Số máy phát nối vào góp cấp điện áp máy phát... CHƯƠNG CHỌN MÁY BIẾN ÁP – CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN – TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG Chọn máy biến áp Máy biến áp thiết bị nhà máy điện, vốn đầu tư chiếm phần quan trọng tổng số vốn đầu tư nhà máy Vì vậy,... F4 – máy biến áp B4 nối vào góp cấp điện áp trung Bộ máy phát F1 – máy biến áp B3 nối vào góp cấp điện áp cao 1.3.3.2 Ưu điểm Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp