Thiết kể trạm biển áp 22011022 kV và chuyên đề

Học tập nhiệm vụ lớn lao mà cà nhân theo đuổi Nhằm thu thập nhiều kiến thức quan trọng, góp phần xây dựng đất nước trái tim khối óc Em xin chân thành cảm ơn Q Thầy Khoa Điện-Điện Tử, Q Thầy Cơ Bộ Môn Hệ Thống Điện truyền đạt kiến thức sỡ quí báu.Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Nhật Nam tận tình hướng dẫn giúp đỡ em thời gian em làm luận văn để em hoàn thành tốt luận án tốt nghiệp Qua thời gian học tập trường, có nhiều cố gắng suốt q trình nghiên cứu thiết kế thời gian, kiến thức có hạn nên việc thiết kế có nhiều khó khăn khó lịng khỏi nhiều sai sót Rất mong góp ý Q Thầy Cơ bạn Trân trọng cảm ơn Người thực Sinh viên : Nguyễn Ngọc Thanh MSSV : 060648D Lớp : 06DD1D Lời nói đầu Năng lượng điện ngày chiến lược việc xây dựng kinh tế đất nước phát triển, đồng thời cịn mục tiêu cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước ta Cùng với phát triễn nhà máy điện có công suất ngày lớn, cần phải xây dưng mạng lưới điện trạm biến áp để truyền tải điện toàn lãnh thổ Muốn làm điều đó, cán cơng tác ngành điện, trước tiên phải kỹ sư, thiết phải am hiểu sâu sắc hệ thống điện, cụ thể trạm biến áp, nhà máy điện, đường dây truyền tải điện Chính điều em nhận đề tài “ Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề” cho luận văn tốt nghiệp với hy vọng qua luận văn này, em trang bị kiến thức định để phục vụ tốt cho ngành điện Đề tài “Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề” thiết kế gồm có hai phần: • Phần A: Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV • Phần B: Chuyền đề: Tìm hiểu đánh giá khả sử dụng trấu việc phát điện Việt Nam Trước vào nội dung luận văn tốt nghiệp, lần em xin chân thành cảm ơn nhà trường, Khoa Điện-Điện Tử môn Hệ thống điện tạo điều kiện cho em nghiên cứu học tập năm năm học trường thầy Nguyễn Nhật Nam giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Người thực Sinh viên : Nguyễn Ngọc Thanh MSSV: 060648D Lớp : 06DD1D Chương :TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1.Khái niệm 1.2.Những vấn đề chọn vị trí đặt 1.3.Mục đích xây dựng trạm biến áp: 1.4.Nhiệm vụ thiết kế: Chương 2:XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 220 KV – 110 KV – 22 KV 2.1.Tổng quan: 2.2.Tính tốn xây dựng đồ thị phụ tải TBA: Chương :SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP 11 3.1.Khái niệm: 11 3.2.Các phương án trạm: 12 3.2.1.Phương án 1: 13 3.2.2.Phương án 2: 14 3.2.3Phương án 3: 15 3.2.4.Phương án 4: 16 3.2.5.Phương án 5: 16 Chương 4:CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 18 4.1.Khái niệm: 18 4.2.Quá tải máy biến áp 19 4.3.Phương pháp chọn MBA 21 4.4.Tính tốn lựa chọn MBA cho phương án: 22 4.4.1.Phương án 23 4.4.2.Phương án 2: 29 4.5.Tổn thất điện MBA: 31 4.5.1.Cơng thức tính tốn tổn thất điện năng: 32 4.5.2.Tính tốn tổn thất điện qua phương án: 33 4.5.2.1.Phương án 1: 33 4.5.2.2.Phương án 2: 33 Chương 5:SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRAM BIẾN ÁP 34 5.1.Khái niệm: 34 5.2.Các dạng sơ đồ nối điện bản: 35 5.2.1.Sơ đồ hệ thống góp: 35 5.2.2.Sơ đồ hệ thống hai góp: 37 Chương 6:TÍNH TỐN DỊNG NGẮN MẠCH 42 6.1.Khái niệm: 42 6.2.Tính tốn ngắn mạch hệ tương đối bản: 42 6.2.1.Phương án 1: 43 6.2.2.Phuong án 2: 46 CHƯƠNG : CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 51 7.1.Khái niệm chung: 51 7.2.Các điều kiện chọn máy cắt dao cách ly: 51 7.3.Tính tốn chọn máy cắt dao cách ly: 52 7.3.1.Phương án 1: 52 7.3.2.Phương án 2: 55 Chương 8:TÍNH TỐN KINH TẾ- KĨ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 60 8.1.Khái niệm: 60 8.2.Tính tốn định phương án thiết kế: 61 8.2.1.Phương án : 63 8.2.2.Phương án : 63 Chương 9:CHỌN CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN ĐO LƯỜNG 65 9.1.Khái niệm chung: 65 9.2.Các điều kiện để chọn phần dẫn điện: 65 9.3.Tính tốn chọn phần dẫn điện: 67 CHƯƠNG 10 :ĐIỆN TỰ DÙNG CỦA TRẠM BIẾN ÁP 81 10.1.Khái niệm : 81 10.2 Chọn MBA tự dùng: 82 10.3.Tính tốn ngắn mạch góp 0,4 kV : 83 10.4 Chọn cáp, góp, aptomat phần tự dùng: 83 CHƯƠNG 11 :BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM BIẾN ÁP NGOÀI TRỜI 87 11.1 Tổng quan: 87 11.2 Quan điểm bảo vệ: 87 11.2.1 Về mặt kĩ thuật : 87 11.2.2 Về mặt kinh tế : 87 11.3 Các công thức xác định phạm vi bảo vệ cột thu sét: 87 11.3.1 Phạm vi bảo vệ cột thu sét: 87 11.3.2 Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao nhau: 88 11.3.3 Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao khác nhau: 88 11.4 Tính tốn phạm vi bảo vể: 89 11.4.1 Bảo vệ khu vực trạm 220kV : 89 11.4.2 Bảo vệ khu vực trạm 110kV : 92 11.4.3 Bảo vệ khu vực Máy Biến Áp : 95 11.4.4 Bảo vệ khu vực nhà phân phối nhà điều khiển: 96 CHƯƠNG 12 :THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 97 12.1.Các vấn đề thiết kế hệ thống nối đất: 97 12.1.1 Tính tốn thiết kế hệ thống nối đất an tồn : 98 12.1.2 Tính Tổng trở tản xung hệ thống nối đất có nối đất bổ sung: 100 12.1.3 Kiểm tra hệ thống nối đất thiết kế theo điều kiện chống sét : 106 12.2.Tính tốn thiết kế hệ thống nối đất: 107 12.2.1 Tính tốn nối đất tự nhiên: 107 12.2.2 Tính tốn nối đất nhân tạo: 108 12.2.3 Tính tổng trở tản xung hệ thống nối đất có nối đất bổ sung: 110 12.2.4 Kiểm tra hệ thống nối đất theo điều kiện chống sét : 112 Phần B: Chuyên đề: TIỀM HIỂU VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRẤU TRONG VIỆC PHÁT ĐIỆN Ở VIỆT NAM 114 CHƯƠNG 1:VỎ TRẤU VÀ CÔNG DỤNG CỦA VỎ TRẤU 115 1.1 Giới thiệu 115 1.2 Các ứng dụng vỏ trấu 115 1.2.1 Sử dụng làm chất đốt 115 1.2.2 Các ứng dụng khác vỏ trấu 119 1.2.3.Việc sử dụng trấu nước ngoài: 120 1.2.4.Việc sử dụng trấu Viêt Nam: 122 Chương 2:CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN TRẤU 124 2.1.Thực đánh giá nồi sinh khối 124 2.1.1 Phương pháp trực tiếp 124 2.1.2 Phương pháp gián tiếp 126 2.2.Sơ lược tuabin hơi-khí 133 2.2.1.Khái niệm 133 2.2.2.Cấu tạo 133 2.2.3.Nguyên lý hoạt động : 134 2.2.4.Phân loại: 136 2.2.4.1.Theo tầng số công tác: 136 2.2.4.2 Theo hướng chuyển động dòng hơi: 136 2.2.4.3 Theo nguyên lý tác dụng dòng hơi: 136 2.2.4.4 Theo đặc điểm trình nhiệt: 136 Chương 3: BÀI TOÁN THỰC TẾ 140 Tài liệu tham khảo 143 Các vẽ đính kèm Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp Sơ đồ mặt cắt trạm biến áp Sơ đồ mặt trạm biến áp Phạm vi bảo vệ trạm biến áp Mặt nối đất trạm Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề GVHD:Nguyễn Nhật Nam Chương TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1.Khái niệm Trạm biến áp thành phần tử quan trọng hệ thống điện Trạm biến áp (TBA) có nhiệm vụ biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác thích hợp nhằm phục vụ việc truyền tải phân phối lượng điện, đảm bảo việc cung cấp đủ lượng điện yêu cầu với chất lượng tốt Dung lượng máy biến áp (MBA),vị trí số lượng phương thức vận hành TBA có ảnh hưởng lớn đến tieu kinh tế - kĩ thuật hệ thống cung cấp điện Vì việc lựa chọn MBAbao gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cáp điện Phụ thuộc vào mục đích phân loại TBA sau : Theo điện áp chia thành TBA tăng TBA giảm TBA tăng TBA có điện áp thứ cấp lớn điện áp sơ cấp Đây thường TBA nhà máy điện tập trung điện máy phát điện để phát hệ thống điện phụ tải xa TBA giảm TBA có điện áp thứ cấp thấp điện áp sơ cấp Đây thường TBA nhận điện từ hệ thống điện để phân phối cho phụ tải Theo chức chia thành TBA trung gian , TBA phân phối TBA trung gian hay gọi TBA khu vực thường có điện áp sơ cấp lớn (500,220,110 kv ) để phân phối cho phụ tải có điên áp khác (220,110,22,15 kv ) TBA phân phối TBA phân phối TBA hay gọi trạm biến áp địa phương có nhiệm vụ phân phối trực tiếp cho hộ dân sử dụng điện xí nghiệp , khu dân cư , trường học… thường có điện áp thứ cấp nhỏ ( 10;5;0.4 kv ) Theo hình thức cấu trúc trạm : SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Trang Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề GVHD:Nguyễn Nhật Nam C p - nhiệt dung riêng nhiệt (0,45 kcal / kg) v Tỷ lệ tổn thất nhiệt tỷ lệ tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn % Nhiệt tổn thất cháy khơng hồn tồn tro bay vi Tỷ lệ tổn thất nhiệt hạt không cháy hết tro đáy % Nhiệt tổn thất không đốt cháy tro đáy = vii Tỷ lệ tổn thất nhiệt xạ tổn thất mát khác Các xạ thực tế mát đối lưu khó để đánh giá phát xạ đặc biệt bề mặt khác nhau, độ nghiêng nó, mơ hình dịng chảy nó, v.v… Trong nồi nhỏ tương đối, với công suất 10 TPH, xạ tổn thất nhiệt lên tới từ % 2% nhiệt trị nhiên liệu, lò 500 MW, giá trị khoảng từ 0,2% đến 1% điển hình Mất mát giả định cách thích hợp tùy thuộc vào điều kiện bề mặt Hiệu lò (η) = 100 - (i + ii + iii + iv + v + vi + vii) Ví dụ: Sau liệu thu thập cho nồi đốt trấu điển hình Tính hiệu suất lị theo phương pháp gián tiếp - Loại nồi hơi: trấu -phân tích thành phần vỏ trấu SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Trang 129 Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề GVHD:Nguyễn Nhật Nam -Carbon - 38.5% -Hydrogen - 5.7% -Oxygen - 39.8% -Nitrogen - 0.5% -Sulphur - 0% -GCV - 3200 K.Cal / kg -Độ ẩm nhiên liệu - 8% -Tro nhiên liệu (ash in fuel) - 15% -GCV tro đáy - 900 K.Cal / kg -GCV tro bay - 650 K.Cal / kg -Tỷ lệ tro đáy tro bay - 80:20 -Tỷ lệ phần trăm oxy khí lị - 7% -Nhiệt độ khí lị - 200 º C - Nhiệt độ mơi trường - 30 º C - Humidity of air - 0.018 kg/ kg of dry air - Độ ẩm khơng khí - 0,018 kg / kg khơng khí khơ Giải pháp: Bước 1) Lượng khơng khí theo lý thuyết: [(11,43 × C) + {34,5 × (H2-02 / 8) + (4,32 × S)}] / 100kg/kg nhiên liệu = [(11,43×38,5)+{34,5×(5,7-39,8/8)+(4,32×0)}]/100 = 4.65kg khơng khí / kg trấu SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Trang 130 Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề GVHD:Nguyễn Nhật Nam Bước 2) Tìm tỷ lệ phần trăm khơng khí vượt mức cần thiết: Lượng khơng khí vượt mức cần thiết (EA) = Lượng khơng khí vượt mức cần thiết (EA) = Bước 3) Tìm khối lượng thực tế khơng khí cung cấp Khối khơng khí cung cấp thực tế / kg nhiên liệu = [1 + EA/100] × lý thuyết hịa = [1+50/100]×4.65 = 6,97 kg khơng khí / kg RH Lưu ý: Để làm cho tính tốn đơn giản, khối lượng khí thải xem khối lượng thực tế khơng khí cung cấp cho q trình đốt cháy Bước 4) Tính tốn tổn thất: i Tổn thất khí lị khơ: Tổn thất nhiệt khí lị khơ = Tổn thất nhiệt khí lị khơ = ii Tổn thất nhiệt bay nước tạo thành có H nhiên liệu Tổn thất nhiệt hydro nhiên liệu = SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Trang 131 Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề GVHD:Nguyễn Nhật Nam Tổn thất nhiệt hydro nhiên liệu = iii Tổn thất nhiệt độ ẩm nhiên liệu Tổn thất nhiệt độ ẩm nhiên liệu = Tổn thất nhiệt độ ẩm nhiên liệu iv Tổn thất nhiệt hạt không đốt tro bay -GCV đáy = 9000 Kcal / kg -Amount of bottom ash in Kg if RH = 0.8 x 0.15 S -Lượng tro đáy Kg RH = 0,8 x 0,15 = 0.12 kg = 0,12 kg -Tổn thất nhiệt tro đáy = 0,12x900 =108 kcal/kg nhiên liệu -Tổn thất nhiệt tro đáy = 108 x 100/3400 = 3.176% -GCV tro bay = 650 kcal / kg T -tỷ lệ tro đáy tro bay = 80: 20 -Amount of fly ash in kg of fuel = 0.2 x 0.15 -Số lượng tro bay kg nhiên liệu = 0,2 x 0,15 = 0.03 kg SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Trang 132 Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề -Tổn thất nhiệt -Tổn thất nhiệt tro bay GVHD:Nguyễn Nhật Nam = 0,03x650 =19,5 kcal / kg RH = = 0,6% Các tổn thất mát đối lưu xạ, khí carbon monoxide, độ ẩm khơng khí ước tính 2,5% Tổng số tổn thất nhiệt = 8,02+1+2,325+3,176+0,6+2,5 = 17.621% Hiệu suất nồi = 100-17,621 = 82,38% 2.2.Sơ lược tuabin hơi-khí 2.2.1.Khái niệm Tuabin nước hay cịn gọi động nước, ban đầu chuyển hóa thành động năng, sau chuyển thành làm quay bánh công tác 2.2.2.Cấu tạo Sơ đồ cấu tạo tuabin nước Đây tua bin trục ngang Dòng nước chảy qua van nạp, mối hàn lắp, vỏ xoắn ốc, đẩy rôto quay Để tiện lắp đặt đại tu, thiết bị có cấu trúc hai trụ lề lỗ hút thẳng đứng Bộ phân phối tua bin gồm có phận sau: ¬ Bộ ống nạp: Bộ ống nạp gồm có ống, van nạp, mối hàn lắp, ống dạng nón, ống khuỷu, v.v Đó phần tua bin Van nạp ngắt dòng chảy tua bin xảy cố SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Trang 133 Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề GVHD:Nguyễn Nhật Nam khẩn cấp ngừng đại tu Ống nạp có phận hàn, với áp suất chịu đựng hiệu suất thuỷ lực thuận lợi ¬ Bộ phận chính: Cánh dẫn hướng, làm thép không rỉ, kết cấu có hai trụ đỡ Nắp cột áp vịng đai, đáy có vỏ thép ZG230-450 Bộ phân phối có cấu trúc trượt đơn giản, để tiện lắp đặt đại tu Có chốt trượt bảo vệ chắn dịng chắn dịng tự động ¬ Bộ phận quay : Rôto lắp đặt phần mở rộng trục phận điều chỉnh với chêm, côn rôto Vỏ rôto làm thép không gỉ, chống xâm thực tốt có đặc tính mài mịn ¬ Bộ ống hút : Bộ ống hút gồm có thiết bị nạp khí, ống khuỷu, ống hình nón Thiết bị nạp khí lắp vòng đai đáy ống khuỷu Để giảm độ rung thuỷ lực ảnh hưởng đến khí xâm thực, cần phải có thiết bị nạp khí khí bổ sung tự nhiên vùng định danh thiết bị 2.2.3.Nguyên lý hoạt động : SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Trang 134 Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề GVHD:Nguyễn Nhật Nam Thiết bị tuabin gồm có: 1.Lị 1: nước cấp áp suất tương ứng chuyển hóa thành bão hịa 2.Bộ nhiệt 2: làm tăng nhiệt độ tới giá trị cho 3.Tuabin 3: Trong nước chuyển hóa thành động năng, cịn động chuyển hóa thành trục 4.Bình ngưng 4: Dùng để làm ngưng tụ khỏi tuabin 5.Bơm nước ngưng 5: Để bơm nước ngưng vào hệ thống gia nhiệt hồi nhiệt ( 7&10) 6.Bình khử khí 8: Chủ yếu để khử khí oxi nước cấp 7.Bơm nước cấp 9: Để bơm nước cấp vào lò 8.Máy phát điện 6: Để phát điện SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Trang 135 Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 kV chuyên đề GVHD:Nguyễn Nhật Nam -Quá trình ngưng đẳng áp thực bình ngưng 4, sau khỏi tuabin bảo hồ ẩm, đẩy vào bình ngưng để nhận nhiệt hoá biến thành nước 3-3, trình nén nước, từ áp suất p2 bình ngưng vào lị có áp suất p1 nhờ bơm cấp 1(q trình xem đoạn nhiệt), tiêu hao công tương ứng Wp Thực tế WP