ĐỒ ÁN MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC TỔ MÁY TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm 4 tổ máy x 100 MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau đây 1. Phụ tải cấp điện áp 110 kV: Pmax = 100 MW, cos Gồm 1 kép x 100 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng 2. Phụ tải cấp điện áp 220 kV: Pmax= 150 MW, cos Gồm 1 kép x 150 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng 3. Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng đường dây kép dài 130 km. Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 3000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống: 160 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống XHT = 1,7
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Hoàng Mã sinh viên: 20710420031 Giáo viên hướng dẫn : PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO Ngành : CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ Chuyên nghành : HỆ THỐNG ĐIỆN Lớp: D15LTH1 Hà Nội, tháng năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Tơi, Hồ Văn Hồng, cam đoan nội dung đồ án thực hướng dẫn GVHD:Phạm Thị Phương Thảo Các số liệu kết đồ án trung thực Các tham khảo đồ án trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian nơi công bố Nếu không nêu trên, tơi hồn tồn chịu trách nhiệm đồ án Hà Nội, ngày 02 tháng năm 2022 Người cam đoan Hồ Văn Hoàng LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lịng kính trọng cảm ơn sâu sắc tới cô giáo Phạm Thị Phương Thảo, giảng viên khoa Kỹ Thuật Điện - trường đại học Điện Lực, người trực tiếp hướng dẫn em suốt q trình thực đồ án mơn học Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Khoa Kỹ Thuật Điện, giảng viên trường Đại học Điện Lực hướng dẫn em khóa học trước hồn thành đồ án môn học Đồng thời em khơng nhắc đến cơng ơn tình cảm lời động viên đầy ý nghĩa từ phía người thân gia đình cho em hậu phương vững chãi giúp em toàn tâm toàn ý hoàn thành việc học tập Cuối em xin gửi tới toàn thể bạn bè lời biết ơn chân thành tình bạn tốt đẹp giúp đỡ hỗ trợ quý báu mà người dành cho em suốt thời gian học tập, nghiên cứu thực đồ án Hà Nội, ngày 02 tháng 06 năm 2022 Sinh viên Hồ Văn Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỀ 17 Họ tên sinh viên: Hồ Văn Hoàng Mã sinh viên: 20710420031 Lớp: D15LTH1 Hệ đào tạo: Liên Thông Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử Chuyên ngành: Hệ thống điện 1/ Tên đồ án THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN GỒM TỔ MÁY 2/ Các số liệu Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm tổ máy x 100 MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải sau Phụ tải cấp điện áp 110 kV: Pmax = 100 MW, cos Gồm kép x 100 MW Biến thiên phụ tải ghi bảng Phụ tải cấp điện áp 220 kV: Pmax= 150 MW, cos Gồm kép x 150 MW Biến thiên phụ tải ghi bảng Nhà máy nối với hệ thống 220 kV đường dây kép dài 130 km Công suất hệ thống (không kể nhà máy thiết kế): 3000 MVA; Công suất dự phòng hệ thống: 160 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống X*HT = 1,7 Tự dùng: = 6,0%, cos Cơng suất phát tồn nhà máy ghi bảng Bảng biến thiên cơng suất t(h) 0÷6 6÷8 8÷12 12÷18 18÷20 20÷24 P% (U110kV) 80 85 90 90 100 85 P% (U220kV) 85 80 90 90 100 80 P% (TNM) 93 95 97 97 100 95 3/ Nội dung, nhiệm vụ thực Chương 1: Tính tốn 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 điện tự dùng Kết luận chung Yêu cầu vẽ: Bản vẽ sơ đồ sợi toàn nhà máy 4/ Ngày giao đề tài: 5/ Ngày nộp quyển: Hà Nội, ngày … tháng … năm 2022 TRƯỞNG KHOA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Trần Thanh Sơn Phạm Thị Phương Thảo Mục lục DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 12 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .13 CHƯƠNG I: TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, 14 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 14 1.1 Chọn máy phát điện: 14 1.2 Tính tốn cân công suất: .14 1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy: 14 1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng: 15 1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp: 15 1.2.4 Đồ thị công suất phát hệ thống: 16 1.3 Chọn phương án nối dây: 17 1.3.1 Cơ sở đề xuất phương án nối dây: 17 1.3.2 Đề xuất phương án nối dây: 18 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 21 2.1 Phân bố công suất cấp điện áp MBA: 21 2.1.1 MBA hai cuộn dây sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây: 21 2.1.2 MBA liên lạc: 21 2.2 Chọn loại công suất định mức MBA: 21 2.2.1 MBA hai cuộn dây sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây: 21 2.2.2 MBA liên lạc ( MBA tự ngẫu ): 22 2.3 Tính tốn tổn thất điện MBA: 23 2.4 Tính tốn cụ thể cho phương án: 24 2.4.1 Phương án I: 24 2.4.2 Phương án II: 31 2.5 Kết luận 38 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU .39 3.1 Các tiêu kinh tế : 39 3.1.1 Vốn đầu tư thiết bị : 39 3.1.2 Chi phí vận hành hàng năm: 40 3.2 CHON SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI: .40 3.2.1 Phương án I: 41 3.2.2 Phương án II: 42 3.3 Tính tốn kinh tế, chọn phương án tối ưu: 42 3.3.1 Phương án I: 42 3.2.2 Phương án 2: 43 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 46 4.1 Chọn điểm ngắn mạch: 46 4.2 Xác định điện kháng phần tử: 46 4.3 Tính dịng ngắn mạch: 48 4.3.1 Ngắn mạch điểm N1: 48 4.3.2 Ngắn mạch điểm N2: 50 4.3.3 Ngắn mạch điểm N3: 52 4.3.4 Ngắn mạch điểm N4: 53 4.3.5 Ngắn mạch điểm N5: 54 CHƯƠNG V: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 55 5.1 Dòng điện làm việc dòng điện cưỡng bức: .55 5.1.1 Cấp điện áp cao 220kV: 55 5.1.2 Cấp điện áp trung 110kV: 55 5.1.3 Cấp điện áp máy phát 10,5kV: 56 5.2 Chọn máy cắt dao cách ly: .57 5.2.1 Chọn máy cắt: 57 5.2.2 Chọn dao cách ly: 58 5.3 Chọn dẫn cứng đầu cực máy phát: 58 5.3.1 Chọn loại tiết diện góp cứng: 58 5.3.2 Kiểm tra ổn định động ngắn mạch: 59 5.3.3 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 60 5.3.4 Chọn sứ đỡ: 61 5.4 Chọn góp,thanh dẫn mềm: 62 5.4.1 Chọn tiết diện: 62 5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt có ngắn mạch : 63 5.6 Chọn máy biến áp đo lường: 67 5.6.1 Chọn máy biến áp BU: 67 5.7 Chọn chống sét van (CSV): 73 5.7.1 Chọn chống sét van cho góp: 73 5.7.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp: 73 CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN ĐIỆN TỰ DÙNG 74 6.1 Chọn sơ đồ tự dùng: 74 6.2 Chọn thiết bị điện khí cụ điện cho tự dùng: 75 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng riêng: 75 6.2.2 Chọn máy cắt khí cụ điện: 75 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DCL Dao cách ly MF Máy phát MBA MBATN MC TBPP Máy biến áp Máy biến áp tự ngẫu Máy cắt Thiết bị phân phối DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Tên Nội dung PdmTNM cơng suất tác dụng phát định mức tồn nhà máy (MW) PTNM(t) cơng suất tác dụng tồn nhà máy thời điểm t (MW) PTNM% phần trăm cơng suất tác dụng tồn nhà máy (%) SdmTNM cơng suất biểu kiến phát định mức tồn nhà máy (MVA) STNM(t) cơng suất biểu kiến phát tồn nhà máy thời điểm t (MVA) PdmF, công suất tác dụng định mức máy phát (MW) SdmF công suất biểu kiến định mức tổ MF STD(t) phụ tải tự dùng thời điểm t lượng điện phần trăm tự dùng ( = %) cosφ TD hệ số công suất phụ tải tự dùng (cosφTD = 0,84) n số tổ máy phát (n=4) Spt(t) công suất phụ tải thời điểm t Pmax công suất cực đại phụ tải cosφ hệ số công suất P%(t) phần trăm công suất phụ tải thời điểm t PUG % phần trăm công suất tác dụng cấp điện áp máy phát PUT% phần trăm công suất tác dụng cấp điện áp trung PUC % phần trăm công suất tác dụng cấp điện áp cao SUG công suất biểu kiến cấp điện áp máy phát SUT công suất biểu kiến cấp điện áp trung SUC công suất biểu kiến cấp điện áp cao SVHT(t) công suất phát hệ thống thời điểm t, (MVA) STNM(t) cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm t, (MVA) SUG ;(t) công suất phụ tải địa phương thời điểm t, (MVA) Tên Nội dung SUT(t) công suất phụ tải cấp điện áp trung thời điểm t, (MVA) SUC(t) công suất phụ tải cấp điện áp cao thời điểm t, (MVA) STD(t) công suất phụ tải tự dùng thời điểm t, (MVA) S∑C(t) tổng công suất phát lên góp điện áp cao thời điểm t MF MBA máy phát máy biến áp TG góp HT hệ thống DP dự phòng MC máy cắt DCL dao cách ly STDmax công suất tự dùng cực đại Sbo công suất SCC(t) công suất cuộn cao MBA thời điểm t SCT(t), công suất cuộn trung MBA thời điểm t SCH(t) công suất cuộn hạ MBA thời điểm t SdmB công suất định mức máy biến áp SdmTN công suất định mức máy biến áp tự ngẫu kqtsc hệ số tải cố α hệ số có lợi, α = 0,5 ∆P0 tổn thất công suất ngắn mạch MBA ∆PN tổn thất công suất ngắn mạch MBA ∆t PNC khoảng thời gian có sơng suất Sbo tổn thất công suất ngắn mạch cuộn cao BNKCK2 = 𝐼 Ta = (4,1848)2.0,05 = 0,8756 (kA2.s) Thành phần xung lượng nhiệt thành phần dòng điện ngắn mạch chu kì xác định theo phương pháp giải tích đồ thị: BNKC =∑ 𝐼 Δti (5.6) + Đối với mạng điện cao 220 kV ( điểm n.m N1 ): - Hệ thống : XttHT X15 SHT 3000 0,105 4,232 Scb 100 Tra đường cong tính tốn với máy phát thủy lực có TĐK ta giá trị dòng điện thời gian t = 0s; 0,2s; 1s; 2s sau : I0 = 0,4 ; I0,2 = 0,38 ; I1 = 0,41 ; I2 = 0,43 Dòng ngắn mạch thời điểm hệ đơn vị kA : I kA I0 SHT 3000 0,4 3,015(kA) 3.Utb 3.230 Tương tự ta có I0,2 = 3,015 (kA); I1 = 4,117 (kA); I2 = 4,318 (kA) - Nhánh nhà máy phát điện có X ttNM X19 SdmF 4.117,5 0,055 0,261 Scb 100 Tra đường cong tính tốn với máy phát thủy lực có TĐK ta giá trị dòng điện thời gian t = 0s; 0,2s; 1s; 2s sau : I0 = 2,9 ; I0,2 = 2,2; I1 = 2,35 ; I2 = 2,4 Dòng ngắn mạch thời điểm hệ đơn vị kA : I kA I0 SdmF 4.117,5 2,9 3, 425(kA) 3.Utb 3.230 Tương tự ta có : I0,2 = 1,429 (kA); I1 = 1,527 (kA); I2 = 1,559 (kA) Như dòng ngắn mạch điểm N1 hệ thống nhà máy cung cấp : I0N1 = 4,016+ = 6,016(kA) 64 I0,2N1 = 3,816+ 1,429 = 5,245 (kA) I1N1 = 4,117+ 1,527 = 5,644 (kA) I2N1 = 4,318+ 1,559 = 5,877 (kA) Tìm trị số trung bình bình thường : 𝐼 = 𝐼 = 𝐼 = , , = 31,16 (kA); Δt1 = 0,2 = 29,68 (kA); Δt2 = 0,8 = 33,2 (kA); Δt3 = Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kì : BNCK1 = 𝐼 Δt1 + 𝐼 Δt2 + 𝐼 Δt3 =31,16.0,2 +29,68.0,8 + 33,2.1 = 63,176 (kA2s) Vậy xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch điểm N1 : BN = BNCK1 + BNKCK1 = 1,647 + 63,176= 64,823 (kA2s) Từ ta có tiết diện nhỏ để dây dẫn ổn định nhiệt với điểm N1 : Smin BN 64,823.106 101,915(mm2 ) < 240 (mm2) C 79 Vậy dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt + Đối với mạng điện cao 110 kV ( điểm n.m N2): - Hệ thống : X ttHT X16 SHT 3000 0,211 8,465 Scb 100 => Coi ngắn mạch xa nguồn, dòng ngắn mạch thời điểm hệ đơn vị có tên : IHT(0) = IHT(0,2) = IHT(1) = IHT(2) = X ttHT SHT 3000 2,384(kA) 3.Ucb 8, 465 3.115 - Điện kháng tính tốn phía máy phát : X ttMF X MF S dmF 4.117, 0,1557 0, 732 S cb 100 65 Tra đường cong tính tốn với máy phát thủy lực có TĐK ta giá trị dòng điện thời gian t = 0s; 0,2s; 1s; 2s sau : I0 = 3,54 ; I0,2 = 2,9 ; I1 = 2,56 ; I2 = 2,58 ; Dòng ngắn mạch thời điểm hệ đơn vị kA : I kA I0 SdmF 4.117,5 3,54 4,18(kA) 3.Utb 3.230 Tương tự ta có : I0,2 = 1,884 (kA); I1 = 1,663 (kA); I2 = 1,676 (kA) Như dòng ngắn mạch điểm N2 hệ thống nhày máy cung cấp : I0N2 = 5,457 + 2,44 = 7,897 (kA) I0,2N2 = 5,457 + 1,884 = 7,341 (kA) I1N2 = 5,457 + 1,663 = 7,12 (kA) I2N2 = 5,457 + 1,676 = 7,133 (kA) Tìm trị số trung bình bình thường : 𝐼 = 𝐼 = 𝐼 = , , = 57,03 (kA) ; Δt1 = 0,2 = 52,29 (kA) ; Δt2 = 0,8 = 50,79 (kA) ; Δt3 = Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kì : BNCK2 = 𝐼 Δt1 + 𝐼 Δt2 + 𝐼 Δt3 =57,03.0,2 + 52,29.0,8 +50,79.1= 104,028 (kA2s) Vậy xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch điểm N2 : BN = BNCK2 + BNKCK2 = 104,028+ 1,074= 105,102 (kA2s) Từ ta có tiết diện nhỏ để dây dẫn ổn định nhiệt với điểm N2 : Smin BN 105,102.106 129, 77(mm2 ) < 400 (mm2) C 79 Vậy dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt 5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang: Kiểm tra theo điều kiện sau : Uvq ≥ UđmHT Trong : Uvq – Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang, kV Giả sử dây dẫn pha bố trí đỉnh tam giác đều, : Uvq = 84.m.r.lg 66 Với : r – Bán kính ngồi dây dẫn, r = cm a – Khoảng cách trục dây dẫn , a110kV = 300 cm ; a220kV = 500 cm m – Hệ số xét độ xù xì bề mặt dây dẫn ( dây sợi m = 0,93 ÷ 0,98; dây nhiều sợi m = 0,83 ÷ 0,97 ) Lấy m = 0,93 - Với cấp điện áp 220 kV : Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 240 mm2 : r 21,6 500 10,8(mm) 1,08(cm) U vq 84.0,93.1,08.lg 224,9(kV ) 1,08 Như Uvq > Uđm = 220 kV nên dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang - Với cấp điện áp 110 kV : Kiểm tra với dây dẫn có tiết diện chuẩn 150 mm2 : r 16,8 300 8, 4(mm) 0,84(cm) Uvq 84.0,93.0,84.lg 167,52(kV ) 0,84 Như Uvq > Uđm = 110 kV nên dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang 5.6 Chọn máy biến áp đo lường: 5.6.1 Chọn máy biến áp BU: a) Cấp điện áp 220 kV 110 kV: Ở cấp điện áp máy biến áp đo lường dùng để kiểm tra cách điện ,cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơ le đo lường.Thường dùng ba máy biến điện áp pha kiểu HK∅1 pha nối dây theo sơ đồ Yo / Yo/ Tra bảng 6.1 – Phụ lục SGT ta chọn máy biến điện áp có thơng số sau: Bảng 1: Thông số máy biến điện áp cấp 220kV 110kV Loại BU Cấp điện áp (kV) Điện áp định mức (kV) Công suất VA Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp Cuộn thứ cấp phụ 0,5 𝐒𝐦𝐚𝐱 VA HK∅-220-58 220 150√3 0,1√3 0,1 400 600 2000 HK∅-110-58 110 66√3 0,1√3 0,1/3 400 600 2000 b) Cấp điện áp 10,5 kV: 67 Phụ tải biến điện áo phân bố đồng theo cách bố trí đồng hồ phía thứ cấp có cơng suất đồng hồ đo lường cho bảng sau: Bảng 2: Bảng phụ tải máy biến áp Thứ tự Tên đồng hồ Ký hiệu Э2 Phụ tải AB P(W) Phụ tải BC Q(Var) P(W) Q(Var) Vôn kế 7,2 Tần số kế Д -340 Oát kế tác dụng Д 341 1,8 1,8 Oát kế phản kháng Д 342/1 1,8 1,8 Oát kế tự ghi Д-33 8,3 8,3 Công tơ tác dụng И 670 0,66 1,62 0,66 1,62 Công tơ phản kháng И 672 0,66 1,62 0,66 1,62 20,42 3,24 19,72 3,24 ⟹ Chọn máy biến điện áp pha HOM có cơng suất định mức S = 75VA Tổng cộng 6,5 - Máy biến điện áp chọn phải thoả mãn điều kiện sau S ≤S với S = (ΣP ) + (ΣQ ) - Phụ tải máy biến điện áp AB: S = 20,42 + 3,42 = 20,7(VA) - Phụ tải biến điện áp BC: S = 19,72 + 3,24 = 19,9(VA) Bảng 3: Bảng thông số máy biến điện áp cấp 10,5kV Điện áp định mức kV Loại Cấp điện áp,kV 3HOM-15 15 Cuộn thứ cấp phụ Công suất định mức ứng với cấp xác VA 𝐒𝐦𝐚𝐱 Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp 10√3 0,1√3 0,1√3 75 640 68 VA Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp đến dụng cụ đo Ta chọn theo điều kiện sau: Tổn thất điện áp dây dẫn không lớn 0,5% điện áp định mức thứ cấp Để đảm bảo độ bền tiết diện dây dẫn không nhỏ trị số sau: - Khi nối với dụng cụ đo điện : FCu ≥ 2,5mm2 ; FAl ≥ 4mm2 - Khi không nối với dụng cụ đo điện : FCu ≥ 1,5mm2 ; FAl≥2,5mm2 Giả sử độ dài từ máy biến điện áp đến đồng hồ đo lường l = 60 m, dòng điện pha a, b, c : I = = I = = , , = 0,207(A) = 0,199(A) Để đơn giản tính tốn coi I = I = 0,2(A) coi cosφ = cosφ =1 Khi đó:Ib=√3 I = 0,34(A) Trị số điện áp giáng dây dẫn pha a b bằng(bỏ qua góc lệch pha I I ): ∆U = (I + I ) .ρ = 0,0175 Ω Với: l - khoảng cách từ biến áp đến đồng hồ ta lấy l = 60 m Vì mạch điện có cơng tơ nên phải có tổn thất điện áp ΔU ≤ 0,5%.Vậy tiết diện dây dẫn : F = ∆ ρ l = , , , 0,0175.60 = 1,134(mm ) Nhưng để đảm bảo độ bền thiết diện tối thiểu đồng 1,5 mm Vậy ta chọn dây dẫn đồng có bọc cách điện có tiết diện F 5.6.2 Chọn máy biến dòng BI: Cấp điện áp 220KV: Chọn BI theo điều kiện sau: -Điện áp định mức sơ cấp: U ≥U = 220kV 69 = 1,5mm -Dòng điện định mức sơ cấp: I ≥I = 0,562kA -Dòng điện định mức phía thứ cấp: 5A -Cấp xác 0,5 Tra bảng phụ lục 5.1- SGT ta chọn BI có thông số sau: Loại BI kV Bội số ổn định động 𝐈𝐥đđ (kA) Bội số ổn định nhiệt 75 48 60/1 TΦH − 220 − 3T 220 𝐈𝐝𝐦 Cấp Sơ cấp Thứ cấp xác 1200 0,5 - Máy biến dịng loại khơng cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt có dịng định mức sơ cấp lớn 1000 (A) - Kiểm tra điều kiện ổn định động theo công thức: √2 K đ I ⟹ √2 75.1,2 = 159,1(kA) ≥ I ≥I = 14,612(kA) ⟹Thỏa mãn điều kiện ổn định động Cấp điện áp 110kV: Chọn BI theo điều kiện: - Điện áp định mức sơ cấp: U ≥U - Dòng điện định mức sơ cấp: I ≥I = 110kV = 0,661kA - Dịng điện định mức phía thứ cấp: 5A - Cấp xác 0,5 Bảng 5.7: Thơng số BI cấp điện áp 110 kV 𝐔𝐝𝐦 Loại BI TΦH − 110M Iđm (A) kV Bội số ổn định động Idd (kA) Bội số ổn định nhiệt Sơ cấp 110 75 145 60/1 1500 Cấp Thứ cấp xác 0,5 - Máy biến dịng loại khơng cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt có dịng định mức sơ cấp lớn 1000 (A) 70 - Kiểm tra điều kiện ổn định động theo công thức: √2 K đ I ⟹ √2 75.1,5 = 159,1(kA) ≥ I ≥I = 25,1(kA) ⟹Thỏa mãn điều kiện ổn định động 3.Cấp điện áp 10,5kV - Chọn sơ đồ nối dây: Đặt pha, mắc hình -Điện áp định mức: U đ ≥U đ -Dòng điện định mức sơ cấp: Iđ ≥ Icb =6,784 (kA) -Cấp xác: phụ tải cơng tơ điện có cấp xác 0,5 nên ta chọn loại biến dịng có cấp xác 0,5 Tra bảng 5.1 – Phụ lục SGT, chọn BI có thơng số sau: Bảng 5.8: Thông số BI cấp điện áp 10,5 kV Thông số tính tốn Udm, kV Icb, kA 10,5 6,784 Loại BI TШЛ20-1 Thông số định mức Idm, A Udm, kV Sơ cấp Thứ cấp 20 6000 Cấp xác Phụ tải định mức, Ω 0,5 1,2 Phụ tải thứ cấp: cơng suất tiêu thụ cuộn dây dịng đồng hồ đo lường bảng sau: Bảng 5.9: Bảng công suất tiêu thụ cuộn dây dòng Thứ tự Tên dụng cụ Ampe mét Oát kế tác dụng Oát kế tự ghi Oát kế phản kháng Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Tổng cộng Ký hiệu Э-302 Д-341 Д-342/1 Д-33 Д-670 ИT-672 71 Phụ tải (VA) Pha A Pha B 1 5 10 2,5 2,5 26 Pha C 5 10 2,5 2,5 26 BI có phụ tải định mức ZđmBI = 1,2 Ω Để đảm bảo độ xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp Z2 khơng vượt q phụ tải định mức : Z2 = ZƩdc + Zdd ≤ ZđmBI Trong : Zdd – Tổng trở dây dẫn nối biến dòng điện với dụng cụ đo, Ω ZƩdc – Tổng phụ tải dụng cụ đo, Ω Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha A (hay C) : ZƩdc = = = 1,04 Ω đ => Zdd ≤ ZđmBI - ZƩdc = 1,2 – 1,04 = 0,16 Ω ≈ rdd Tiết diện dây dẫn : Fdd ≥ ρ , mm2 Trong : ρ – Điện trở suất vật liệu dây dẫn, ρCu = 0,0175 Ω mm2/m ltt – Chiều dài tính tốn, chọn chiều dài tính toán từ thứ cấp BI đến dụng cụ đo l = 30m BI đấu hoàn toàn nên ltt = l = 30 m => Fdd ≥ 0,0175 , = 3,281 mm2 => Chọn Fdd = mm2 Vì Iđ = 6000 A > 1000 A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt BI chọn không cần kiểm tra điều kiện ổn định động định điều kiện ổn định động dẫn mạch máy phát Hình Sơ đồ nối dụng cụ đo vào biến điện áp biến dòng điện mạch MFĐ 72 5.7 Chọn chống sét van (CSV): 5.7.1 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 Các chống sét van chọn theo điện áp định mức mạng Trên góp 220 kV ta chọn chống sét van loại PBC - 220 có điện áp định mức Uđm = 220 kV đặt pha Trên góp 110kV ta chọn chống sét van loại PBC - 110 có điện áp định mức Uđm = 110kV, đặt pha 5.7.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp: a) Chống sét van cho MBA tự ngẫu: Các MBA TN có liên hệ điện cao áp trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao sang trung ngược lại Vì đầu cao áp trung áp MBA tự ngẫu ta phải đặt chống sét van Phía cao áp MBA TN ta chọn chống sét van loại PBC-220 có điện áp định mức Uđm = 220kV, đặt pha Phía trung MBA TN ta chọn chống sét van loại PBC - 110 có điện áp định mức Uđm = 110kV, đặt pha b) Chống sét van đặt trung tính MBA hai dây quấn: Mặc dù góp 110 kV đặt chống sét van đơi có dịng sét có biên độ lớn truyền vào trạm, chống sét van phóng điện Điện áp dư lại truyền tới cuộn dây MBA lớn phá hỏng cách điện cuộn dây, đặc biệt phần cách điện gần trung tính trung tính cách điện Vì trung tính MBA hai cuộn dây cần bố trí chống sét van Tuy nhiên, điện cảm cuộn dây MBA, biên độ dòng sét tới điểm trung tính giảm phần Do chống sét van đặt trung tính chọn có điện áp định mức giảm cấp Phía trung tính MBA chọn chống sét van loại PBC - 35 73 CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 6.1 Chọn sơ đồ tự dùng: Để sản xuất điện thi nhà máy điện cần tiêu thụ lượng điện định cho cấu tự dùng đảm bảo cho phát điện nhà máy Đối với nhà máy nhiệt điện, điện tự đùng để chuẩn bị nhiệt lưu, vận chuyển nhiên liệu, đưa nước vào nồi hơi…và hệ thống điều khiển thông tin Điện áp tự dùng nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố dạng nhiên liệu, áp lực ban đầu, loại công suất tua bin: lượng điện tự dùng chiếm 5-10% tổng điện sản xuất nhà máy Trong nhà máy phát điện, nguồn điện tự dùng lấy theo cách khác nhau: - Dùng MBA lấy điện từ TG liên lạc phía cao; Dùng nguồn tự dùng riêng (điện phát cung cấp cho TG tự dùng nhà máy điện); Dùng nguồn dự phòng cung cấp điện cho trường hợp cố 6.1.1 Các cấp điện áp tự dùng - Điện tự dùng dùng cấp 0,4; kV Đối với nhà máy điện có cơng suất nhỏ với điện áp đầu cực máy phát kV, người ta thường dùng cấp điện áp tự dùng 0,4 kV Đối với nhà máy cơng suất lớn trung bình cấp kV 0,4 kV Sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy sau: Hình 1: Sơ đồ nối điện tự dùng 74 6.2 Chọn thiết bị điện khí cụ điện cho tự dùng: 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng riêng: + Chọn MBA tự dùng cấp kV max Lấy số liệu từ chương ta có: STD 27,39MVA Ta chọn máy biến áp tự dùng theo điều kiện: S ,3 k V dm B S TmDa x 27, 39 , (MVA) n Vậy ta chọn máy biến áp loại TMHC- 6300 – 10,5/6,3 + Chọn máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV Thực tế vận hành cho thấy công suất tự dùng cấp 0,4 kV chiếm khoảng 10-15% công suất tự dùng tồn nhà máy Do cơng suất tự dùng lúc là: 0,4 kV max STD 0,1.STD 0,1.27,39 2, 739( MVA) Giả thiết dùng máy biến áp có STD=1000(kVA) số lượng máy biến áp tự dùng cần thiết là: n S T0D,4 kV 2, 739 2, 739 ta dùng máy biến áp công tác 100 1000 Như ta chọn máy biến áp TC3C-1000/10 Tra Bảng 2.3, phụ lục 2, tài liệu (1), ta có: Loại MBA Điện áp (kV) SdmB ΔP0 ΔPN UN % (MVA) UC UH (kW) (kW) TMHC 10 10,5 6,3 46,5 0,9 TC3C1000/10 6,3 0,4 8,5 8,0 6.2.2 Chọn máy cắt khí cụ điện: Chọn MC DCL Các điều kiện chọn máy cắt: + Điện áp: UdmMC ≥ Udm; + Dòng điện: IdmMC ≥ Icb; + Ổn định lực điện động: ildd ≥ ixk; + Điều kiện cắt: IcắtMC ≥ I’’; + Ổn định nhiệt: I 2nh t nh B N (chỉ xét máy cắt có Idm 1000A) 75 I0% Các điều kiện chọn dao cách ly: + Điện áp định mức: UdmCL> Uđm; + Dòng điện định mức: IdmCL > Icb; + Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Inh> BN; + Kiểm tra điều kiện ổn định động: Iôđđ> ixk; Tra bảng phụ lục 3.5 SGT ta chọn loại máy cắt có thông số sau: Bảng 6.1: Thông số máy cắt tự dùng Uđm (kV) Thơng số tính tốn Icb I”N (kA) (kA) Loại MC Ixk (kA) Thông số định mức Uđm Iđm Icắt Iđ.đm (kV) (kA) (kA) (kA) 10,5 6,784 73,481 192,450 8KB40 12 80 Tra bảng phụ lục 4.1 SGT ta chọn loại dao cách ly có thông số sau: 200 Bảng 6.2 Thông số dao cách ly tự dùng Thông số định mức Thông số tính tốn Uđm Icb Ixk (kV) (kA) (kA) 10,5 6,784 192,450 Loại DCL PBK-20/5000 Uđm Iđm Iđ.đm (kV) (kA) (kA) 20 200 Dao cách ly chọn có dòng định mức lớn 1000A lớn Icb nên ta không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt Chọn aptomat cầu dao a, Tính ngắn mạch - Chọn điểm ngắn mạch N7 (phía sau Btd) Coi nguồn cấp cho điểm ngắn mạch N7 nguồn có cơng suất vơ lớn (X=0) Ta có sơ đồ thay thế: EHT RBtd XBtd N7 Hình 2: Sơ đồ điểm ngắn mạch N7 - Chọn Scb=100MVA, Ucb=0,4kV - Tổng trở máy biến áp Btd: Z Btd RB jX B 2 PN U dm U N %.U dm 10 j 104 SdmB SdmB 76 8,5.0, 42 8.0,42 10 j 10 1,36 j12,8(m ) 10002 1000 Vậy Z B 1, 36 12, 12, 87(m ) - Dòng ngắn mạch siêu độ điểm N7: I N'' U tb 0, 4.103 = =17,94 ( kA) 3.Z B 3.12,87 - Dịng điện xung kích N7: Ta có: X B 12,8 9,41=>Tra đồ thị hình 4.43(2), ta được: kxk =1,8 RB 1,36 Vậy ixkN 2.k xk I N'' 2.1,8.17, 94 45, 67 ( kA) - Ta coi dòng làm việc cưỡng dòng làm việc mạch tự dùng chung: I cb S dmBtd 3.U dm 10 1443, 37 ( A ) 3.0, Chọn aptomat - Điều kiện chọn áptomat: + Uđm ≥ Uđm.mạng = 0,4 (kV); + Iđm ≥Icb = 4,07(kA); + Ic.đm ≥I”N =17,94 (kA) Dựa vào bảng 3.8tài liệu (3)như ta chọn áptomat có thơng số cho Bảng 6.4: Bảng 6.3: Thông số aptomat Loại Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) M15 690 4200 40 Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt cho aptomat aptomat có Iđm> 1000A Chọn cầu dao hạ áp - Điều kiện chọn: UdmCD ≥ Udm= 0,4 (kV); IdmCD≥Icb = 4,07(kA); Iôđđ ≥ ixk = 17,94 (kA) Dựa vào bảng 2.39 tài liệu (3) ta chọn cầu dao có thơng số Bảng 6.5: Bảng 4: Thông số cầu dap hạ áp Loại CD UdmCD (V) IdmCD (A) INmax (kA) INS1600 690 4200 75 Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt cầu dao chọn có Idm> 1000A 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Phạm Văn Hòa.Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp Hà Nội : Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2007 PGS.TS Phạm Văn Hòa.Sách ngắn mạch đứt dây hệ thống điện Hà Nội : Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2009 Ngô Hồng Quang.Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV Hà Nội : Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2002 TS Phạm Văn Hòa, TS Đào Quang Thạch.Phần điện nhà máy điện trạm biến áp Hà Nội : Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2006 78 ... nghệ kỹ thuật điện, điện tử Chuyên ngành: Hệ thống điện 1/ Tên đồ án THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN GỒM TỔ MÁY 2/ Các số liệu Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm tổ máy x 100 MW Nhà máy có nhiệm... PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1 Chọn máy phát điện: Theo nhiệm vụ đề ta phải thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện gồm tổ máy, công suất tổ máy 100 MW Tra bảng 1.2 phụ lục (Sách “Thiết kế phần điện nhà máy. .. phương án nối dây: Dựa theo nguyên tắc sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp ”: Nguyên tắc 1: Thanh góp điện áp máy phát Theo khơng có phụ tải địa phương Nguyên tắc 3: Sử dụng máy biến