Đồ án về thiết kế nhà máy điện

Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện CHƯƠNG I TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT Điện tiêu thụ hộ tiêu thụ điện luôn thay đổi theo thời gian Do người ta phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải từ lựa chọn phương thức vận hành, chọn sơ đồ nối điện hợp lý đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tiêu kinh tế kỹ thuật Người thiết kế vào đồ thị phụ tải để xác định cơng suất dịng điện qua thiết bị để tiến hành lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, sơ đồ nối điện hợp lý 1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Nhà máy điện gồm máy phát, công suất máy 50 MW, hệ số công suất cosφ= 0.8 Công suất biểu kiến định mức máy là: SđmF= 50 PđmF = = 62.5 MVA cos ϕ 0.8 Chọn máy phát điện tua-bin loại, điện áp định mức 10.5 kV.Tra Phụ lục II, trang 99, sách “Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp”(Nguyễn Hữu Khái, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2004) Chọn máy phát điện loại TBФ-503600 CHLB Nga chế tạo, tham số máy phát tổng hợp bảng sau Bảng 1.1 Các tham số máy phát điện Các thơng số chế độ định mức Loại máy phát TBФ-50-3600 Điện kháng tương đối n, v/ph S, MVA P, MW U, kV cosφ Iđm, kA 3000 62.5 50 10.5 0.8 5.73 Xd” Xd’ Xd 0.1336 0.1786 1.4036 1.2 TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT 1.2.1 Tính tốn phụ tải cấp điện áp máy phát (10.5 kV) Phụ tải cấp điện áp máy phát: PUFmax= 17.6 MW; cosφ= 0.8 → SUFmax= Áp dụng công thức: - - PUF max 17.6 = = 22 MVA cos ϕ 0.8 Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện P %(t ) Pmax , MW 100 P (t ) S (t ) = , MVA cos ϕ P (t ) = Trong đó: Pmax : cơng suất tác dụng phụ tải chế độ phụ tải cực đại, MW P(t) : công suất tác dụng phụ tải thời điểm t, MW S(t) : công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t, MVA cosφ : hệ số cơng suất phụ tải Sẽ tính công suất phụ tải khoảng thời gian khác ngày Bảng 1.2 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Thời gian, (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24 Công P, (%) 70 80 100 85 65 suất P, (MW) 12.32 14.08 17.6 14.96 11.44 S, (MVA) 15.4 17.6 22 18.7 14.3 Từ vẽ biểu đồ phụ tải Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 1.2.2 Tính tốn phụ tải cấp điện áp trung (110 kV) Phụ tải cấp điện áp trung: PUTmax= 85 MW, cosφ= 0.8 → SUTmax= PUT max 85 = = 106.25 MVA cos ϕ 0.8 Tính toán tương tự với cấp điện áp máy phát Các số liệu tính tốn cho bảng sau Bảng 1.3 Công suất phụ tải cấp điện áp trung Thời gian, (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 P, (%) 80 90 80 100 75 Công P, (MW) 68 76.5 68 85 63.75 suất S, (MVA) 85 95.625 85 106.25 79.6875 - - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 1.2.3 Tính tốn cơng suất phát nhà máy điện Nhà máy gồm máy phát, máy có cơng suất định mức PFđm = 50 MW Cơng suất đặt tồn nhà máy là: PNMmax = × 50= 200 MW Cơng suất phát Nhà máy điện tính theo cơng thức: P% PNM max , MW 100 P (t ) S NM (t ) = NM , MVA Cosϕ PNM (t ) = PNMmax = 200 MW;Cosϕ = 0.8 ; SNMmax= PNM max 200 = = 250 MVA cos ϕ 0.8 Tõ bảng số liệu biến thiên phụ tải ton nh máy, áp dụng công thức tính cho khoảng thời gian ta có bảng biến thiên công suất phát nhμ m¸y Bảng 1.4 Cơng suất phát nhà máy Thời gian, (h) Công suất P, (%) P, (MW) S, (MVA) 0-8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24 70 85 95 100 75 140 175 170 212.5 190 237.5 200 250 150 187.5 Hình 1.3 Đồ thị phụ tải tồn nhà máy 1.2.4 Tính tốn cơng suất tự dùng nhà máy - - Đồ án môn học Thiết kế nhà mỏy in Điện tự dùng nh máy nhiệt điện thiết kế chiếm 8% công suất định mức nh máy Phụ tải tự dùng nh máy thời điểm đợc xác định theo công thức sau: Std(t) = α S NM × ⎜ 0.4 + 0.6 × ⎝ S NM (t ) ⎞ ⎟ S NM ⎠ Trong : • α - số phấn trăm lượng điện tự dùng , α =8% Cosϕtd = 0.8 • Std(t) : công suất tự dùng nhà máy thời điểm t, MVA • SNM(t) : cơng suất nhà máy phát thời điểm t, MVA 0.4 - lợng phụ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát 0.6 - lợng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát Từ số liệu công suất phát nh máy áp dụng công thức(1.4) ta có bảng biến thiên công suất tự dùng v đồ thị phụ t¶i tù dïng Bảng 1.5 Cơng suất tự dùng nhà máy Công suất Thời gian, (h) SNM(t) , (%) SNM(t) , (MVA) Std(t) , (MVA) 0-8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24 70 175 16.4 85 212.5 18.2 95 237.5 19.4 100 250 20 75 187.5 17 Hình 1.4 Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy 1.2.5 Công suất phát h thng in Công suất nh máy phát hệ thống thời điểm t đợc tính theo công thøc: SVHT(t) = SNM(t) – [Std(t) + SUF(t) + SUT(t)] Trong đó: - - Đồ án mơn học Thiết kế nhà máy điện SVHT(t) – Công suất nhà máy phát hệ thống thời điểm t, MVA Sau tính cơng suất phát hệ thống, lập bảng cân cơng suất tồn nhà máy Bảng 1.5 Bảng cân cơng suất tồn nhà máy Thời gian, (h) SNM(t), (MVA) SUF(t), (MVA) SUT(t), (MVA) Std(t), (MVA) SVHT(t), ( MVA) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24 175 175 175 212.5 212.5 237.5 250 250 187.5 15.4 15.4 17.6 17.6 22 22 18.7 14.3 14.3 85 95.625 95.625 95.625 85 85 106.25 79.6875 79.6875 16.4 16.4 16.4 18.2 18.2 19.4 20 20 17 58.2 47.575 45.375 81.075 87.3 111.1 105.05 136.0125 76.5125 S (t) S (t) S (t) S (t) S (t) Hình 1.5 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy - - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện NHẬN XÉT: • Phụ tải cấp điện áp maý phát tự dùng nhỏ (SUFmax=22 MVA, SUFmin=14.3 MVA), phụ tải cấp điện áp trung lớn (SUTmax=106.25 MVA,SUTmin=79.6875 MVA), nhiên nhà máy đáp ứng đủ công suất yêu cầu Phụ tải cấp điện áp máy phát điện áp trung phụ tải loại 1, cung cấp điện đường dây kép • Cơng suất hệ thống (khơng kể nhà máy thiết kế) 2400 MVA, dự trữ công suất hệ thống 15% tức 360 MVA, giá trị lớn công suất cực đại mà nhà máy phát hệ thống SVHTmax=136.0125 MVA phụ tải cấp điện áp trung nên trường hợp cố hỏng vài tổ máy phát hệ thống cung cấp đủ cho phụ tải nhà máy Công suất phát nhà máy vào hệ thống tương đối nhỏ so với tổng công suất tồn hệ thống ⇒ nhà máy chạy vận hành khơng có khả điều chỉnh chất lượng điện cho hệ thống • Khả mở rộng phát triển nhà máy khơng cao.Ta tiếp tục trì vận hành tiêu kinh tế – kĩ thuật tương lai để đáp ứng phần nhu cầu điện địa phương phát lên hệ thống - - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện CHƯƠNG II LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY 2.1 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN Đây khâu quan trọng thiết kế nhà máy Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể tính khả thi có hiệu kinh tế cao Theo kết tính tốn chương I SUFmax = 22 MVA Phụ tải cấp điện áp máy phát : SUFmin = 14.3 MVA Phụ tải trung áp: SUTmax = 106.25 MVA SUTmin = 79.6875 MVA Phụ tải phát hệ thống : SVHTmax = 136.0125 MVA SVHTmin = 45.375 MVA Công suất định mức máy phát : SFđm= 62.5MVA Stdmax=20 MVA Phụ tải điện tự dùng: SdtHT=360 MVA Dự trữ hệ thống : Nhận thấy: ƒ Phụ tải cấp điện áp máy phát: SUFmax = 22 MVA, 22 = 11 MVA 11 ×100% = 17.6% >15% SFđm 62.5 Vì phải có góp cấp điện áp máy phát (TG UF) ƒ SUFmax = 22 MVA, Std1MF = 8 S dmF = 62.5 = MVA 100 100 Nếu ghép máy phát vào góp UF: Công suất tự dùng cực đại máy phát 10 MVA → công suất yêu cầu góp UF 22+10= 32 MVA Nếu ghép máy phát vào góp UF: - - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Công suất tự dùng cực đại máy phát 15MVA → cơng suất u cầu góp UF 22+15= 37 MVA Trong trường hợp này, máy phát bị cố máy phát lại đảm bảo cung cấp đủ công suất cho phụ tải cấp điện áp máy phát phụ tải tự dùng Như lý thuyết ta ghép máy phát lên góp UF ƒ Cấp điện áp cao UC= 220 kV Cấp điện áp trung UT= 110 kV Trung tính cấp điện áp cao 220 kV trung áp 110 kV trực tiếp nối đất, hệ số có lợi: α = U C − U T 220 − 110 = = 0.5 UC 220 Vậy nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc cấp điện áp ƒ Phụ tải cấp điện áp trung: SUTmax = 106.25 MVA SUTmin = 79.6875 MVA Công suất định mức máy phát : SFđm= 62.5 MVA → Có thể ghép 1- máy phát - máy biến áp cuộn dây lên góp 110 kV cho máy phát vận hành phẳng ƒ Công suất phát hệ thống : SVHTmax = 136.0125 MVA SVHTmin = 45.375 MVA → Có thể ghép 2-3 máy phát lên góp cao áp ƒ Dự trữ công suất hệ thống: Công suất máy phát : SdtHT= 15% × 2400= 360 MVA Sbộ= × (62.5-5)= 115 MVA Như nguyên tắc ghép chung máy phát với máy biến áp cuộn dây Từ nhận xét vạch phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: - - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện 2.1.1 Phương án HTĐ Hình 2.1 Sơ đồ nối điện phương án1 Trong phương án dùng máy phát - máy biến áp cuộn dây cấp điện cho góp điện áp trung 110 kV, máy phát lại nối với phân đoạn góp UF Dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc cấp điện áp phát điện lên hệ thống Kháng điện nối phân đoạn góp điện áp máy phát để hạn chế dòng ngắn mạch lớn xảy ngắn mạch phân đoạn góp Điện tự dùng trích từ đầu cực máy phát góp cấp điện áp máy phát Ưu điểm phương án đơn giản vận hành, đảm bảo cung cấp điện liờn tc cho phụ tải cấp điện áp, hai máy biến áp tù ngÉu cã dung l−ỵng nhá, số lượng thiết bị điện cao áp nên giảm giá thành đầu tư Công suất máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía điện áp trung gần phụ tải cấp điện áp nên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp máy biến áp liên lạc nhỏ giảm tổn thất điện làm giảm chi phí vận hành 2.1.2 Phương án HTĐ Trong phương án dùng máy phát - máy biến áp cuộn dây cấp điện cho góp 110 kV, máy phát cịn lại nối với góp UF Để hạn chế dòng ngắn mạch lớn sử dụng kháng điện nối phân đoạn góp cấp điện áp máy phát Dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc cấp điện áp phát điện lên hệ thống - - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Ưu điểm phương án số lượng máy biến áp thiết bị điện cao áp nên giảm giá thành đầu tư Máy biến áp tự ngẫu vừa làm nhiệm vụ liên lạc cấp điện áp vừa làm nhiệm vụ tải công suất máy phát tương ứng lên cấp điện áp cao trung nên giảm tổn thất điện làm giảm chi phí vận hành Máy phát cấp điện cho phụ tải cấp điện áp trung vận hành phẳng, công suất truyền qua cuộn trung máy biến áp liên lạc Nhược điểm phương án có ngắn mạch góp UF dịng ngắn mạch lớn, hỏng máy biến áp liên lạc máy cịn lại với khả q tải phải tải công suất tương đối lớn nên phải chọn máy biến áp tự ngẫu có dung lượng lớn 2.1.2 Phương án HTĐ Hình 2.3 Sơ đồ nối điện phương án Trong phương án dùng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc, máy phát- máy biến áp ghép bên phía điện áp cao 220 kV, bên phía điện áp trung 110 kV, phân đoạn góp, phụ tải địa phương lấy từ hai phân đoạn góp, tự dùng lấy phân đoạn góp đầu cực máy phát nối Ưu điểm cấp điện liên tục cho phụ tải cấp điện áp, phân bố công suất cấp điện áp đồng Nhược điểm phương án phải dùng loại máy biến áp khác gây khó khăn cho việc lựa chọn thiết bị điện vận hành sau này, công suất phát hệ thống chế độ cực tiểu nhỏ nhiều so với công suất máy phát nên lượng công suất thừa phải truyền tải lần qua máy biến áp làm tăng tổn hao điện Ngoài máy biến áp thiết bị điện cấp điện áp cao có giá thành cao nhiều so với cấp điện áp trung nên làm tăng chi phí đầu tư - 10 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện IA = S AB 28.9 = = 0.289 A U AB 100 IC = S BC 28.21 = = 0.282 A 100 U BC Để đơn giản tính tốn coi: IA = IB Khi ta có: IB = IA = ≈ 0.289 A, cosϕAB = cosϕBC ≈ × 0.289 = 0.5 A Điện áp giáng dây A B là: Δ U = ( I A + I B )r = ( I A + I B ) ρ ×l F Để đơn giản bỏ qua góc lệch pha IA IB, mặt khác ta lấy khoảng cách từ BU đến đồng hồ đo 50 m Theo điều kiện Δ U% < 5% ta có: (IA + IB) ρ ×l F ≤ 5% Hay thiết diện dây dẫn phải thoả mãn: F≥ ( I A + I B ) ρ × l (0.289 + 0.5) × 0.0175 × 50 = 1.381 mm2 = 0.5 0.5 Để đảm bảo độ bền ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện F = 1.5 mm2 5.3.2.Chọn máy biến dòng điện Cấp điện áp 220 110 kV kV Chọn BI theo điều kiện: UđmBI ≥ Uđmlưới IđmBI ≥ Icb Với cấp điện áp 110kV có: I cb110 = 0.344(kA) Với cấp điện áp 220kV có: I cb220 = 0.357(kA) Vậy chọn loại BI có thơng số sau: Loại BI TΦH-110M TΦH-220-3T Uđm (kV) Bội số ổn định động Bội số ổn định nhiệt 110 220 75 75 60/1 60/1 Iđm (A) Sơ cấp 1000 600 Thứ cấp 5 Cấp xác Phụ tải (Ω) Ildd (kA) 0.5 0.5 0.8 145 54 Cấp điện áp máy phát Biến dịng điện đặt pha, mắc hình Máy biến dịng điện chọn cần thỗ mãn điều kiện sau: - 87 - Đồ án mơn học Thiết kế nhà máy điện -Cấp xác : Vì phụ tải BI có cơng tơ nên cấp xác chọn 0.5 -Điện áp định mức : UBI.đm ≥ Umạng.đm = 10 kV -Dòng điện định mức : ISC.đm ≥ Icb = 3.61 kA -Phụ tải thứ cấp định mức ZBI.đm : Để đảm bảo độ xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp Z2 không vượt phụ tải định mức: Z2 = ZΣdc + Zdd ≤ ZBIđm Trong : ZΣdc : Tổng phụ tải dụng cụ đo Zdd : Tổng trở dây dẫn nối biến dòng điện với dụng cụ đo Ngồi cần phải thỗ mãn điều kiện ổn định động ổn định nhiệt có ngắn mạch Ta chọn biến dòng kiểu TΠIII - 10 có thơng số sau: - Điện áp định mức : UBIđm=10 kV - Dòng điện sơ cấp định mức : ISCđm = 4000 A - Dòng điện thứ cấp định mức : ITCđm = A - Cấp xác : 0.5 - Phụ tải định mức : Z2BIđm = 1.2 Ω - Từ điều kiện Z2 = ZΣdc + Zdd ≤ ZBIđm , ta suy : Zdd ≤ ZBIđm - ZΣdc Hay ρ × ltt F F≥ ≤ ZBIđm - ZΣdc ρ × ltt Z BIdm − Z Σdc Trong : F : Tiết diện dẫn từ BI đến dụng cụ đo lường ρ : Điện trở suất vật liệu dây dẫn ltt : Chiều dài tính tốn dây dẫn từ BI đến dụng cụ đo lường - 88 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Công suất tiêu thụ cuộn dây đồng hồ đo lườngcho bảng sau Số TT Phần tử Loại Ampemét Phụ tải Pha A Pha B Pha C ∃ - 378 0.1 0.1 0.1 Oát kế tác dụng Д-341 0.5 - 0.5 Oát kế tác dụng tự ghi H - 348 10 - 10 Oát kế phản kháng Д-342/1 0.5 - 0.5 Oát kế phản kháng tự ghi H - 318 10 - 10 Công tơ tác dụng Д-670 2.5 - 2.5 Công tơ phản kháng ИT-672 2.5 2.5 2.5 Tổng 26.1 2.6 26.1 Tổng phụ tải pha : SA = SC = 26.1 VA ; SB = 2.6 VA Phụ tải lớn : Smax = SA = SC = 26.1 VA Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha A (hay pha C) : ZdcΣ = S I S TC.dm = 26.1 = 1.044 Ω 52 Ta chọn dây dẫn đồng có ρcu = 0.0175 (Ωmm2/m) 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 sau : F≥ ρcu × l Z BIdm − Z dc = ∑ 0.0175 × 30 = 3.365 mm 1.2 − 1.044 Căn vào điều kiện ta chọn dây dẫn đồng với tiết diện F = mm2 Biến dịng điện kiểu khơng cần kiểm tra ổn định động định điều kiện ổn định động dẫn mạch máy phát Biến dịng điện chọn khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt có dịng sơ cấp định mức 1000 A Ta có sơ đồ nối dây thiết bị đo: - 89 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện 5.4.CHỌN CÁC 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 mức mạng điện, phải thoả mãn điều kiện phát nóng lúc bình thường lúc cố, thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch 5.4.1.Chọn cáp Phụ tải cấp điện áp 10.5 kV gồm Hai đường dây cáp kép: P = 3.8 MW; Cosϕ = 0.8 ⇒S= P 3.8 = = 4.75 MVA Cosϕ 0.8 Năm đường dây cáp đơn: P = MW; Cosϕ = 0.8 ⇒ S = 2.5 MVA Tiết diện cáp chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt Scáp = I lvbt J kt Trong đó: Ilvbt : dịng điện làm việc bình thường Chọn tiết diện cáp đơn ™ Chọn cáp - 90 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Phụ tải địa phương dùng cáp đồng Các đường dây đơn có cơng suất S = 2.5 MVA Vậy dịmg điện làm việc bình thường : Ilvbt = 2.5 = 0.137 kA= 137 A × 10.5 Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại là: 24 Tmax = ∑ PT i i S max 365 = 365 15.4 × + 17.6 × + 22 × + 18.7 × + 14.3 × 22 Tmax = 6825.5 (h) Tra bảng với Tmax = 6825.5 (h) ứng với cáp lõi đồng có cách điện giấy tẩm dầu đặt đất ta có: Jkt = A/mm2 Scáp = 137 = 68.5 mm Tra bảng chọn loại cáp lõi đồng cách điện giấy tẩm dầu nhựa thông chất dẻo khơng cháy, vỏ chì đặt đất nhiệt độ đất 150C có: S = 70 mm2; Uđm = 10 kV; Icp = 215 A ™ Kiểm tra cáp chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện là: K1K2Icp ≥ Ilvbt Trong đó: K1 : hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt cáp K1 = θ cp − θ 0' θ cp − θ θcp: nhiệt độ phát nóng cho phép cáp θcp = 600C θ’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp = 250C θ0: nhiệt độ tính tốn tiêu chuẩn 150C K1 = 60 − 25 = 0.88 60 − 15 K2: hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn có K2 = Thay số vào ta có 088 × × 215 = 189.2 > Ilvbt = 137 A Vậy cáp chọn đảm bảo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép Chọn tiết diện cáp kép Công suất đường dây cáp kép S = 4.75 MVA ™ Chọn tiết diện cáp kép theo dòng điện cưỡng Dòng điện làm việc cưỡng qua cáp là: Icb = S 4.75 = = 0.261 kA= 261 A 3U ×10.5 - 91 - Đồ án mơn học Thiết kế nhà máy điện Tiết diện cáp chọn là: Scáp = Icb = 261 = 130.5 mm2 J kt Tra bảng chọn loại cáp ba pha lõi đồng cách điện giấy tẩm dầu nhựa thông chất dẻo khơng cháy vỏ chì đặt đất Icp =270 A Uđm = 10 kV ; S = 150 mm2 ; ™ Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện kiểm tra : Icb ≤ KQTSC × ICP Trong : KQTSC : Hệ số tải cố, với cáp đồng đặt đất lấy KQTSC=1.35 Icb = S 4.75 = = 0.261 kA= 261 A 3U × 10.5 KQTSC × ICP= 1.35 × 270= 346.5 A > Icb= ⇒ I”CPSC = I”CP × KQTSC = 194,613 > 2.ILVmax = 194,069 S = x 0,1266 = 0,2532 KA Icb = 3U Vậy cáp chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 5.4.2.Chọn máy cắt đầu đường dây MC1 Các máy cắt đầu đường dây chọn loại Dòng cưỡng qua máy cắt tính tốn cho đường dây kép đường dây bị cố Icb = S 4.75 = = 0.261 kA 3U ×10.5 Để chọn máy cắt phía 10.5 kV ta dựa vo kết tính toán ngắn mạch điểm ngắn m¹ch N4 : IN4(0) = 25.775 kA ; ixk = 65.612 kA Theo thiết kế trạm địa phương lắp đặt loại máy cắt BMΠ-10 có dịng cắt Icđm = 20 kA Tra bảng chọn loại máy cắt BMΠ-10-1000-20K có thơng số: Uđm = 10 kV; Iđm = 1000 A; Icắt đm = 20 kA 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 Icắt đm = 20 kA 5.4.3 Chọn kháng điện Kháng chọn theo điều kiện: Uđm K ≥ Umạng = 10 kV Iđm K ≥ Icb - 92 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Theo nhiệm vụ thiết kế, phụ tải địa phương gồm đường dây kép × 3.8 MW × km đường dây đơn × MW × km Điện lấy từ góp 10 kV.Ta sử dụng kháng giống K1, K2, K3 để hạn chế dòng ngắn mạch đến mức đặt máy cắt BMΠ-10-1000-20K cáp lưới điện phân phối có tiết diện nhỏ 70 mm2 theo yêu cầu đầu K1 K2 ~ ~ MF1 MF2 K3 10 kV ~ MF3 Phân bố cơng suất qua kháng bình thường tình cố sau: Cơng suất qua kháng Chế độ Bình thường Sự cố K1 Sự cố K2 K1 K2 K3 7.33 11 7.33 11 7.33 11 11 Dòng cưỡng qua kháng chọn theo kháng có phụ tải lớn nhất: Icb = 11× 103 = 604.8 A × 10.5 Tra phụ lục chọn kháng điện đơn bê tơng có cuộn dây nhơm loại PbA-10750-4 có IđmK=750A Xác định XK%: Để tính giá trị ta giả thiết ngắn mạch đường dây, điểm N7 Chọn Scb= 100 MVA, Ucb= 10.5 kV Nh đà tính chơng 4, ta tính đợc dòng ngắn mạch điểm N6 lμ I N" = 56.181 kA Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 là: X HT = Scb × U cb × I " N5 = 100 = 0.098 × 10.5 × 56.181 - 93 - Đồ án môn học Thiết k nh mỏy in Dòng ổn định nhiệt cáp lμ: InhS1 = S1C1 t1 S1: tiÕt diƯn c¸p = 70 mm2 C1: hệ số với cáp đồng C = 141 AS1/2/S Tc: thời gian cắt máy cắt tC = 0.6 sec Thay sè InhS1 = 70 × 141 = 12.742 kA 0,6 Phải chọn đợc kháng có XK% cho hạn chế đợc dòng ngắn mạch nhỏ hay dòng cắt định mức máy cắt đà chọn đồng thời đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp cã tiÕt diƯn ®· chän nghÜa lμ: I’’N7 ≤ (Ic®m vμ InhS) I’’N7 ≤ (20 kA vμ 12.742 kA ) Vậy cần chọn kháng có XK% cho ngắn mạch N7 ,IN7 12.742 kA Từ sơ đồ thay tính toán ngắn mạch ta có: - Khi ngắn mạch N7 X = Icb = I cb I N'' Scb 100 = = 5.499 kA 3U ì 10.5 IN7 đợc chọn dòng ổn định nhiƯt cđa c¸p: I’’N7 = 12.742 kA Thay sè vμo ta có: X = 5.499 = 0.432 12.742 Mặt khác XΣ = XHT + XK ⇒ XK =XΣ - XHT XK = 0.432- 0,098 = 0.334 XK% = XK I dmK 100 I cb = 0.334 0.75 100 = 4.56% 5.499 Vậy ta chọn kháng đơn bê tông dây nhôm loại PbA-10-750-4 cú XK% = 8% Tính toán kiểm tra lại kháng đà chọn ngắn mạch N7 Điện kháng tơng đối kháng điện đà chọn l: XK = XK% I cb 5.499 = 0.08 = 0.587 0.75 I dm Dòng ngắn mạch N7 l - 94 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện I’’N7 = I cb 5.499 = 8.028 kA = X HT + X K 0.098 + 0.587 Thoả mÃn điều kiện: IN7 = 8.028 kA< Icđm = 40 KA I’’N7 = 8.028 kA< InhS = 12.742 KA Vậy kháng đà chọn đạt yêu cầu - 95 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện CHƯƠNG VI CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG Điều kiện tự dùng phần điện tiêu thụ nhà máy điện giữ vai trị quan trọng định trực tiếp đến trình làm việc nhà máy - Thành phần máy công tác hệ thống tự dùng nhà máy điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố loại nhiên liệu công suất tổ máy nhà máy nói chung - Các máy công tác động điện tương ứng nhà máy nhiệt điện chia thành hai phần - Những máy cơng tác đảm bảo làm việc lò tuốc bin cá tổ máy - Những máy phục vụ chung khơng liên quan trực tiếp đến lị tuốc bin lại cần cho làm việc nhà máy Trong nhà máy nhiệt điện phần lớn phụ tải hệ thống tự dùng động điện có cơng suất từ 200 kW trở lên Các động làm việc kinh tế với cấp điện áp kV Các động công suất nhỏ thiết bị tiêu thụ điện khác nối vào điện áp 380/220 V Do phân bố phụ tải lưới điện áp kV lưới điện áp 380/220 V sơ đồ cung cấp điện hợp lý máy biến áp nối tiếp nghĩa tất công suất biến đổi từ điện áp máy phát điện 10.5 kV đến điện áp lưới hệ thống KV Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cách hợp lý phân đoạn hệ thống tự dùng phù hợp với sơ đồ nhiệt điện nhà máy Trong sơ đồ dùng máy biến áp cấp có điện áp 10/6 kV Một máy biến áp dự trữ có cơng suất nối vào mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc - Cấp tự dùng 380/220 (V) bố trí máy biến áp 6/0.4 kV máy biến áp dự trữ 6.1.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG CẤP I Các máy biến áp Btd1, Btd2, Btd3, Btd4 máy biến áp cấp I, chúng có nhiệm vụ nhận điện từ góp 10.5 KV từ đầu cực máy phát cung cấp cho phụ tải tự dùng cấp điện áp kV Còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 0.4 kV Từ cơng suất chúng cần phải chọn phù hợp với phụ tải cực đại động cấp điện áp KV tổng công suất máy biến áp cấp II nối tiếp với SBđm ≥ α S Fdm = Std max n Trong đó, α - % lượng điện tự dùng α = 8% n- số tổ máy, n= - 96 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Stdmax = 20 MVA → SBđm ≥ 20 = MVA Hình 6.1 Sơ đồ sơ nối điện tự dùng nhà máy Tra bảng chọn loại máy biến áp: Loại Sđm, KVA TMHC-6300/10.5 6300 Uđm, kV Uđm, kV Cao Hạ 10.5 6.3 ΔP , kW ΔPN, kW UN % I0 % 46.5 0.9 6.2.CHỌN MÁY BIẾN ÁP DỰ TRỮ CẤP I Công suất máy biến áp trữ cấp I chọn phù hợp với chức Thơng thường, xét đến trường hợp khởi động lại máy phát máy biến áp dự trữ cấp I chọn theo điều kiện: SBđm ≥ 1.5 α S Fdm = 1.5 Std max n Như vậy: SBđm ≥ 1.5 × 8% × 62.5= 7.5 MVA - 97 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Tra bảng chọn máy biến áp: Sđm, kVA Loại TMHC-10000/10.5 10000 Uđm, kV Uđm, kV Cao Hạ 10.5 6.3 ΔP , kW ΔPN, kW UN % I0 % 12.3 85 14 0.8 6.3.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG CẤP II Các máy biến áp tự dùng cấp II: Btd5, Btd6, Btd7, Btd8, dùng để cung cấp 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 có cơng suất từ 630-1000 KVA, loại lớn thường khơng chấp nhận giá thành lớn dịng ngắn mạch phía thứ cấp lớn Cơng suất máy biến áp tự dùng cấp II chọn sau: SBđm ≥ (10 ÷ 15)% SBđm(cấpI) SBđm ≥ 15 22 ×1000 × = 825 kVA 100 Tra bảng chọn loại máy biến áp TM-1000 có thơng số chính: Sđm, kVA Uđm, cao, kV Uđm, hạ, kV ΔP0, kW ΔPN, kW UN% I0% 1000 6.3 0.4 6.4.CHỌN MÁY BIẾN ÁP DỰ TRỮ CẤP II Máy biến áp dự trữ cấp II chọn hoàn toàn giống với máy biến áp tự dùng cấp II 6.5.CHỌN MÁY CẮT PHÍA MẠCH TỰ DÙNG CẤP 10 kV Theo kết tính tốn ngắn mạch điểm N6 chương III, có kết quả: I”(0)= 56.181 kA, ixk = 143.013 kA Tra phụ lục chọn máy cắt chân khơng loại 3AH* hãng SIEMENS có thơng số bảng sau: Loại Uđm, kV Iđm, kA Icđm, kA 3AH* 12 63 6.6.CHỌN MÁY CẮT PHÍA MẠCH 6.3 kV EHT XHT N6 XB2 N9 - 98 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Tính tốn dịng ngắn mạch góp phân đoạn kV để chọn máy cắt Theo kết tính ngắn mạch chương III ta có: I’’N6 = 56.181 kA Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 là: XHTΣ = I cb I '' N6 100 = 0.098 × 10.5 × 56.181 = Điện kháng máy biến áp cấp XB1 = U n % Scb 100 × = × = 1.27 100 S dmB 100 6.3 ⇒XΣ = XHTΣ + XB1 = 0.098 + 1.27 = 1.368 Dòng ngắn mạch siêu độ thành phần chu kỳ N9 N’’N9 = I cb = I ∑ 100 = 6.7 kA × 6.3 × 1.368 Căn vào dịng ngắn mạch N9 ta chọn loại máy cắt 8DA-10 có thông số kỹ thuật: Loại máy cắt Uđm, kV Iđm, A Icđm, kA Ilđđ, kA Inh/tnh 8DA-10 12 3150 40 52 20/4 6.7.CHỌN AP-TO-MAT CHO PHỤ TẢI TỰ DÙNG CẤP 0.4 kV Ap-to-mat chọn theo điều kiện: Uđm ≥ Uđm mạng = 0.4 kV Iđm ≥ I lvmax I cắt đm ≥ I’’N Iđm.Ap-to-mat =IđmB.Tự dùngcấp = 1000 = 1433.4 A × 0.4 Để chọn dịng cắt định mức ap-to- mat ta tính dịng ngắn mạch 0.4 kV, điểm N8 Lúc coi MBA tự dùng cấp II nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch Sơ đồ thay thế: N8 6,3KV RB XB 0,4KV - 99 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện 2 ΔPN U dm U N %U dm ZB = RB + jXB = 10 + j 104 S Sdm dm ZB = × 0.42 × 0.42 10 10 = 2.4+ j8 + J 10002 1000 ZB = 2.42 + 82 = 8.35 (mΩ) -Dòng ngắn mạch N8 là: I”N8= U TB 400 = = 27.7 kA 3.Z B × 8.35 Căn vào điều kiện chọn ap-to-mat kết tính ngắn mạch, chọn ap-to-mat loại M12 hãng Merlin Gerin chế tạo có thơng số bảng sau: Loại M12 Uđm,V 690 Iđm, A Số cực IcắtN , kA 1250 3-4 40 - 100 - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Khái, Thiết kế Nhà máy điện Trạm biến áp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hoà, Phần điện Nhà máy điện Trạm biến áp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 Lã Văn Út, Ngắn mạch Hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, 2000 Phạm Văn Hoà, Ngắn mạch đứt dây Hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 - 101 - ... chung máy phát với máy biến áp cuộn dây Từ nhận xét vạch phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: - - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện 2.1.1 Phương án HTĐ Hình 2.1 Sơ đồ nối điện phương án1 ... nhu cầu điện địa phương phát lên hệ thống - - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện CHƯƠNG II LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY 2.1 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN Đây khâu quan trọng thiết kế nhà máy Các... 85 106.25 79.6875 - - Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 1.2.3 Tính tốn cơng suất phát nhà máy điện Nhà máy gồm máy phát, máy có cơng suất định mức