Đất nước Việt Nam ta đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ trên mọi mặt của đời sống xã hội. Trong quá trình ấy, có phần đóng góp không thể thiếu của ngành Điện với nhiệm vụ phải đảm bảo cung cấp điện đủ và tốt cho khách hàng cả nước. Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện. Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế – kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã được học, em đã được giao thực hiện Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW. Đây là cơ hội tốt để em có thể tìm hiểu sâu hơn kiến thức tổng hợp đã được học và cũng là dịp may để em vận dụng chúng vào một bài toán thiết kế cụ thể. Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của các thày giáo trong bộ môn và các bạn trong lớp cùng với nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành được bản đồ án này. Tuy nhiên, do trình độ chuyên môn cũng như thời gian hạn hẹp nên bản đồ án không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn các thầy trong Bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt là cô Nguyễn Thị Thu và thầy GS.TS Lã Văn Út đã giúp em hoàn thành bản thiết kế đồ án môn học này.
THIẾT KẾ MƠN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN LỜI NĨI ĐẦU Đất nước Việt Nam ta trình phát triển mạnh mẽ mặt đời sống xã hội Trong q trình ấy, có phần đóng góp khơng thể thiếu ngành Điện với nhiệm vụ phải đảm bảo cung cấp điện đủ tốt cho khách hàng nước Điện sản xuất từ nhà máy điện để cung cấp cho hộ tiêu thụ Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện Do việc nghiên cứu tính tốn kinh tế – kĩ thuật thiết kế xây dựng nhà máy điện công việc cần thiết Xuất phát từ nhu cầu thực tế, với kiến thức chuyên ngành học, em giao thực Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với nhiệm vụ thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW Đây hội tốt để em tìm hiểu sâu kiến thức tổng hợp học dịp may để em vận dụng chúng vào toán thiết kế cụ thể Trong trình thiết kế, với tận tình giúp đỡ thày giáo môn bạn lớp với nỗ lực thân em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, trình độ chun mơn thời gian hạn hẹp nên đồ án khơng tránh khỏi có thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn thầy Bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt cô Nguyễn Thị Thu thầy GS.TS Lã Văn Út giúp em hoàn thành thiết kế đồ án môn học Hà nội, tháng 11 năm 2008 Sinh viên Lê Trung Dũng Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN MỤC LỤC 1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN .5 2.TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT .5 Phụ tải cấp điện áp máy phát 2 Phụ tải cấp điện áp trung 110kV .6 Công suất phát nhà máy Phụ tải tự dùng nhà máy Công suất phát hệ thống .9 3.MỘT SỐ NHẬN XÉT CHUNG 11 I.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN .13 Phương án 13 Phương án .14 Phương án .15 Phương án .15 Kết luận .16 II.TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 16 Phương án .16 1.1 Chọn Máy Biến Áp .17 1.2 Phân Bố Công Suất Cho Các MBA 18 1.3 Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA .18 1.4 Tính Tổn Thất Điện Năng .20 1.5 Tính Dịng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch 22 Phương án .24 2.1.1 Chọn máy biến áp 24 2.1.2 Phân Bố Công Suất Cho Các MBA 25 2.1.3 Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA .26 2.1.4 Tính Tổn Thất Điện Năng 28 2.1.5 Tính Dịng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch .30 I.PHƯƠNG ÁN 33 Xác định điểm ngắn mạch tính tốn 33 Xác định điện kháng phần tử 34 Xác định dòng ngắn mạch .35 Ngắn mạch N-1 35 Ngắn mạch N-2 37 3 Ngắn Mạch Tại N-3 38 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Ngắn mạch N-3’ 39 Ngắn Mạch Tại N-4 41 Chọn máy cắt điện 41 II.PHƯƠNG ÁN 42 Xác định điểm ngắn mạch tính tốn 42 Xác định điện kháng phần tử 42 Xác định dòng ngắn mạch .42 Ngắn mạch N-1 42 Ngắn mạch N-2 45 3 Ngắn Mạch Tại N-3 46 Ngắn mạch N-3’ 47 Ngắn Mạch Tại N-4 49 Chọn máy cắt điện 49 I.PHƯƠNG ÁN 52 Tính vốn đầu tư thiết bị .52 1 Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp 53 Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối 53 Tính phí tổn vận hành háng năm .53 Chí phí tính tốn phương án: .54 II.PHƯƠNG ÁN 54 Tính vốn đầu tư thiết bị .54 1 Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp 55 Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối 55 Tính phí tổn vận hành hang năm .55 Chi phí tính toán phương án 56 III.SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 56 Kết luận tính tốn kinh tế 56 So sánh mặt kĩ thuật 56 Kết luận 56 1.CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 57 1 Chọn máy cắt điện : .57 Chọn dao cách ly 57 2.CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP 58 2.2 Chọn dẫn cứng : 58 2.2.5 Chọn dây dẫn mềm 61 3.CHỌN THIẾT BỊ CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG 67 3.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương .67 3.2 Chọn kháng điện : 69 4.CHỌN CHỐNG SÉT VAN: 72 4.1 Chọn chống sét van cho góp : .72 4.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp : 72 5.CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN 73 5.1 Cấp điện áp 220 kV .73 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN 5.2 Cấp điện áp 110 kV .74 5.2.1 Máy biến điện áp: 74 5.2.2 Máy biến dòng điện 74 5.3 Cấp điện áp máy phát 10,5 kV .75 1.SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 79 2.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG: 80 Chọn máy biến áp tự dùng cấp I : 80 2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp II : .81 3.CHỌN MÁY CẮT 82 3.1 Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng : 82 3.2 Máy cắt hạ áp MBA tự dùng : 82 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG I TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Cân công suất tác dụng hệ thống điện cần thiết đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định, tin cậy đảm bảo chất lượng điện Công suất nhà máy điện phát phải cân với công suất yêu cầu phụ tải Trong thực tế lượng điện thay đổi người ta phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải, nhờ định phương pháp vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có cơng suất 240MW, gồm máy phát điện x 60MW, cos ϕ = 0,8 , Uđm = 10,5kV Chọn máy phát điện loại TB − 50 − có thông số : Bảng 1.1 Thông số định mức Loại máy phát n v/ph TBΦ-60-2 3000 S MVA 75 P MW U KV cosϕ 60 10,5 0,8 Điện kháng tương đối I KA X”d X’d Xd 4,125 0,146 0,22 1,691 TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày cấp điện áp theo phần trăm công suất tác dụng cực đại Pmax hệ số công suất cosϕ phụ tải tương ứng, ta xây dựng đồ thị phụ tải cấp điện áp toàn nhà máy theo công suất biểu kiến 1Phụ tải cấp điện áp máy phát Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm: đường dây kép x MW x km đường dây đơn x 1,2 MW x km Phụ tải cấp điện áp máy phát có PUFmax= 12,6 MW, cosϕ = 0,8.Ta có: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN P 12,6 UFmax = = 15,75( MW ) SUFmax = cos ϕ 0,8 Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính nhu cầu cơng suất thời điểm ngày: PUF ( t ) = p( t ).PUF max S UF ( t ) = p( t ).S UF max Kết tính tốn cho ta bảng cân công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.2 Thời gian, h 0-6 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 24 65 8,19 10,2375 100 12,6 15,75 95 11,97 14,9625 80 10,08 12,6 75 9,45 11,8125 Công suất p, % PUF , MW SUF , MVA Đồ thị phụ tải điện áp máy phát: 15,75 16 14,9625 14 12,6 12 11,8125 10,2375 10 0 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.1 2Phụ tải cấp điện áp trung 110kV Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm đường dây kép đường dây đơn với công suất mạch Phụ tải cấp điện áp trung có PUTmax= 110MW, cosϕ = 0,8 Suy ra: P 110 S UT max = UT max = = 137,5MW cos ϕ UT 0,8 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính nhu cầu cơng suất thời điểm ngày: PUT ( t ) = p( t ).PUT max S UT ( t ) = p( t ).S UT max Kết tính tốn cho ta bảng cân công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.3 Thời gian, h 0-6 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 24 75 82,5 103,125 90 99 123,75 100 110 137,5 85 93,5 116,875 70 77 96,25 Công suất p, % PUT , MW SUT , MVA Đồ thị phụ tải điện áp trung 137,5 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 123,125 116,875 103,125 96,25 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.2 3Cơng suất phát nhà máy Nhiệm vụ thiết kế cho nhà máy gồm tổ máy phát nhiệt điện có : PF = 60 MW, cosϕ = 0,8 Do cơng suất biểu kiến tổ máy : P 60 SF = cosFϕ = 0,8 = 75( MVA) Tổng cơng suất đặt tồn nhà máy là: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN PNM = 4PF = 4.60 = 240 MW SNM = 4SF = 4.75 = 300 MW Từ biểu đồ phát cơng suất nhà máy, ta tính cơng suất phát nhà máy thời điểm ngày: PNM ( t ) = p( t ).PNM S NM ( t ) = p( t ).S NM Kết tính tốn cho ta bảng cân cơng suất phát nhà máy: bảng 1.4 Thời gian, h Công suất p, % PNM , MW SNM , MVA 0–8 – 12 12 – 14 14 -20 20 – 24 75 180 225 100 240 300 90 216 270 100 240 300 75 180 225 Đồ thị phát công suất nhà máy: 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 300 300 270 225 225 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.3 4Phụ tải tự dùng nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng nhà máy chiếm 8% điện phát nhà máy Như lượng tự dùng nhà máy thời điểm ngày: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN S (t ) STD = α.S NM 0,4 + 0,6 NM S NM đó: SNM : công suất đặt nhà máy, SNM = 300 MVA Hệ số tự dùng nhà máy: α = 8% Kết tính tốn cho ta bảng cân cơng suất tự dùng nhà máy: bảng 1.5 Thời gian, h Công suất SNM , MVA STD , MVA 0–8 – 12 12 – 14 14 -20 20 – 24 225 20.4 300 24 270 22.56 300 24 225 20.4 Đồ thị phụ tải tự dùng: 26 24 22 20 18 16 14 12 10 24 22.56 24 20.4 20.4 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.4 5Công suất phát hệ thống Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua lộ đường dây 220kV, chiều dài lộ 90km Công suất phát hệ thống xác định biểu thức: SVHT = S NM − ( S UF + S UT + STD ) đó: S NM : cơng suất đặt toàn nhà máy Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Dựa vào kết tính tốn trước ta tính cơng suất phát hệ thống nhà máy thời điểm ngày Kết tính bảng 1.6 bảng 1.6 Thời gian, h SNM , MVA SUF , MVA SUT , MVA STD , MVA SVHT , MVA 0–6 6–8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24 225 10,237 103,12 225 300 300 300 300 225 15,75 123,7 15,75 123,7 14,9625 270 14,962 12,6 11,8125 11,8125 137,5 137,5 116,875 96,25 96,25 20,4 24 136,5 22,56 94,977 24 146,52 24 167,937 20,4 65,1 24 123,537 20,4 91,237 96,5375 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 10 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Dòng cưỡng qua kháng giả thiết cố kháng điện Lúc công suất qua kháng lại là: Icbk = SUF max 15,75 = = 0,866 KA 3.U dm 3.10,5 Ta chọn kháng đơn dây nhôm : PbA-10-1000 : Uđm = 10 (KV) ; Iđm = 1000 (A) - Tại trạm địa phương đặt máy cắt hợp có dịng cắt : 20 (KA), thời gian cắt : 0,6 (s) ( Thời gian cắt ngắn mạch lưới phân phối hộ tiêu thụ : t2 = 0,6 (s) ; lưới cung cấp : t1 = 0,6 + 0,3 = 0,9 (s)) - Dùng cáp đồng tiết diện bé : 50 mm2 - Xác định điện kháng : Xk% kháng điện : Điện kháng kháng điện đường dây dùng cho phụ tải địa phương chọn cho đảm bảo hạn chế dòng ngắn mạch nhỏ hay dòng cắt định mức máy cắt đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện chọn * Sơ đồ thay : Khi lập sơ đồ thay cho tính ngắn mạch chọn Scb = 1000MVA ngắn mạch N-4 có: I " = 58,81kA N −4 Khi lập sơ đồ thay cho tính ngắn mạch chọn Scb = 1000MVA ngắn mạch N-4 có: I " = 58,81kA N −4 - Vậy điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 : Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 70 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN I - 54,99 = XHT = IcbIII = 0,935 " 58,81 N4 Điện kháng cáp 1(kép,3MW ×4km) : XC1 = 0,08.4 - XHT 1000 = 2,902 10,52 N4 Dòng ổn định nhiệt cáp S1 : XK S1.C 95.90 InhS1 = t = 0,9 = 9,012 kA - XC1 Dòng ổn định nhiệt cáp S2 : N5 N6 InhS2 = S C 50.90 = = 5,809 kA t2 0,6 XC2 Ta có min{InhS2; Icắt2} = min{5,809 ;20} = 5,809kA Vậy: - Điện kháng tổng tính đến điểm N-6 : I 54,99 cbIII X∑ = I = 5,809 = 9,466kA nhS - Ta có : X∑ = XHT + XK + XC1 - Điện kháng kháng điện : XK = X∑ – XHT - XC1 = 9,466– 0,935 – 2,902= 5,629 I dmK ⇒ XK% = Xk I 100 = 5,629 54,99 100 = 10,237 cbIII * Ta chọn loại kháng điện đơn dây đồng : PbA-10-1000-10: UđmK =10 (KV) : IđmK = 1000 (A) : XK% = 10 % Dòng điện ổn định động 23,5 (KA) Tổn thất định mức pha : 11,5 (KW) - Tính tốn kiểm tra lại kháng điện chọn : * Tính tốn kiểm tra lại kháng chọn điểm ngắn mạch N5 : I cbIII XK = XK% I dmK = 0,1 54,99 = 5,499 - Dòng điện ngắn mạch N5 : I cbIII 54,99 I’’N5 = X + X = 0,935 + 5,499 = 8,547 (KA) HT K ICđm = 20 (KA) ; InhS1 = 9,012 (KA) ⇒ thỏa mãn điều kiện : I’’N5 ≤ (ICđm ; Inh S1 ) * Tính toán kiểm tra lại kháng chọn điểm ngắn mạch N6 : Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 71 THIẾT KẾ MƠN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN - Dịng điện ngắn mạch N6 : I cbIII 54,99 I’’N6 = X + X + X = 0,935 + 5,499 + 2,902 = 5,890 (KA) HT K C1 ICđm = 20 (KA) ; InhS2 = 5,809 (KA) ⇒ thỏa mãn điều kiện : I’’N6 ≤ (ICđm ; Inh S2 ) - ổn định động kháng điện : - Dòng ổn định động : 23,5 (KA) - Kiểm tra ổn định động : ixk = kxk IN6 = 1,8 5,890 = 14,99 (KA) < 22,2 (KA) ⇒ Thỏa mãn 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 4.1.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 trạm Trên góp 110 KV ta chọn chống sét van loại PBC- 110 có U đm = 110 KV, đặt ba pha 4.2.Chọn chống sét van cho máy biến áp : 4.2.1.Chống sét van cho máy tự ngẫu : Các máy biến áp tụ ngẫu có liên hệ điện cao trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao áp sang trung áp ngược lại Vì ,ở đầu cao áp trung áp máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt chống sét van Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 72 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN - Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-220 có Uđm = 220 KV, đặt ba pha - Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 KV, đặt ba pha 4.2.2.Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây : Mặc dù góp 220 KV có đặt chống sét van đơi có đường sắt có biên độ lớn truyền vào trạm, chống sét van phóng điện Điện áp dư lại truyền tới cuộn dây máy biến áp lớn phá hỏng cách điện cuộn dây,đặc biệt phần cách điện gần trung tính trung tính cách điện Vì trung tính máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí chống sét van Tuy nhiên điện cảm cuộn dây máy biến áp biên độ đường sét tới điểm trung tính giảm phần, chống sét van đặt trung tính chọn có điện áp định mức giảm cấp Ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 KV CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN Việc chọn máy biến điện áp máy biến dịng điện phụ thuộc vào tải Điện áp định mức chúng phải phù hợp với điện áp định mức mạng 5.1.Cấp điện áp 220 kV 5.1.1.Máy biến điện áp: Để kiểm tra cách điện cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle, đo lường đặt máy biến điện áp góp 220 kV Thường chọn máy biến điện áp pha kiểu HKΦ-220-58 nối dây theo sơ đồ Y0/Y0/∆ thông số sau: Điện áp sơ cấp: Usđm = 220/ KV Điện áp thứ cấp 1: Ut1đm = 100/ V Điện áp thứ cấp 2: Ut2đm = 100 V Cấp xác: 0,5 Cơng suất định mức: STUđm = 400 VA Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 73 THIẾT KẾ MƠN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN 5.1.2.Máy biến dịng điện Các máy biến dòng điện kèm với mạch máy cắt có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle Với mục đích dó chọn máy biến dịng điện kiểu TΦH-220-3T có thơng số sau: Dịng điện sơ cấp: Iscđm = 1200 A Dòng điện thứ cấp: Itcđm = A Cấp xác : 0,5 Phụ tải định mức: 50 Ω Điều kiện ổn định động: ilđđ = 108 KA > ixk = 24,397 KA Máy biến dịng chọn có dòng điện sơ cấp định mức lớn 1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt 5.2.Cấp điện áp 110 kV 5.2.1.Máy biến điện áp: Để kiểm tra cách điện cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle, đo lường đặt máy biến điện áp góp 110 kV Thường chọn máy biến điện áp pha kiểu HKΦ -110 - 58 nối dây theo sơ đồ Y0/Y0/∆.có thơng số sau: Điện áp sơ cấp: Usđm = 110/ KV Điện áp thứ cấp 1: Ut1đm = 100/ V Điện áp thứ cấp 2: Ut2đm = 100/3 V Cấp xác: 0,5 Công suất định mức: STUđm = 400 VA 5.2.2.Máy biến dòng điện Các máy biến dòng điện kèm với mạch máy cắt có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle Với mục đích dó chọn máy biến điện kiểu TụH – 110M có thơng số sau: Dịng điện sơ cấp: Isđm = 1500 A Dòng điện thứ cấp: Itđm = A Cấp xác : 0,5 Phụ tải định mức: 20 Ω Dòng điện ổn định động : iđđm = 145 kA > ixk = 34,460 kA Máy biến dịng chọn có dịng điện sơ cấp định mức lớn 1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 74 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN 5.3.Cấp điện áp máy phát 10,5 kV Mạch máy phát điện biến điện áp biến dòng điện nhằm cung cấp cho dụng cụ đo lường Theo quy định bắt buộc mạch máy phát phải có phần tử đo lường sau: ampe kế, vôn kế, tần số kế, cosϕ kế, oát kế tác dụng, oát kế phản kháng, oát kế tác dụng tự ghi, công tơ tác dụng, công tơ phản kháng Các dụng cụ đo mắc hình 5-3 Sơ đồ nối dụng cụ đo vào BU BI W MC AA A AB AC W Wh VARh VAr B C a b c 2-HOM-10 F V f • Chọn biến điện áp Dụng cụ phía thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng hai biến điện áp pha nối kiểu V/V: 2xHOM-10 có thơng số kỹ thuật sau: Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 75 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN + Uđmsc = 10.000 V + Cấp xác: 0,5 Phụ tải biến điện áp phân bố cho hai theo cách bố trí đồng hồ phía thứ cấp bảng sau: Bảng 5.8 Tên đồng hồ Ký hiệu Vôn kế Cát kế Cát kế phản kháng Cát kế tự ghi Tần số kế Công tơ Công tơ phản kháng Tổng B-2 341 342/1 -33 -340 -670 WT-672 Phụ tải biến điện áp AB W War 7,2 1,8 1,8 8,3 0,66 0,66 20,42 1,62 1,62 3,24 Phụ tải biến điện áp BC W War 1,8 1,8 8,3 6,5 0,66 0,66 19,72 1,62 1,62 3,24 • Biến điện áp AB 20,422 + 3,242 = 20,7 VA Stc = cosϕ = 20,42 = 0,99 20,7 • Biến điện áp BC Stc = 19,722 + 3,242 = 19,98 VA cosϕ = 19,72 = 0,99 19,9 Vậy ta chọn hai biến điện áp loại 3HOM-10 có cơng suất định mức ứng với cấp xác 0,5 75 VA Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp tới đồng hồ đo: + Dòng điện dây dẫn thứ cấp: Ia = Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 Sab 20,7 = = 0,207 A U ab 100 76 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Ic = Sbc 19,98 = = 0,199 A U bc 100 Từ giá trị mơđun góc pha dòng điện dây dẫn thứ cấp pha a pha c ta coi Ia = Ic Do đó: Ia = 3.Ia = 3.0,207 = 0,36 A Trị số điện áp giáng dây dẫn pha a pha b ∆U = (Ia + Ib) ρ.l S Giả sử khoảng cách từ biến điện áp đến đồng hồ l = 60m Mạch điện có cơng tơ nên ∆U% ≤ 0,5% Do đó: S = ( I a + I b ).ρl = ( 0,207+ 0,36).0,0175.60 ∆ 0,5 = 1,19 mm2 Theo tiêu chuẩn độ bền dây dẫn đồng ta chọn dây dẫn có tiết diện S = 1,5 mm2 • Chọn biến dịng điện: Biến dòng điện đặt pha, mắc theo sơ đồ hình sao, ta chọn biến dịng điện kiểu dẫn loại TΠЩ10 Có thơng số kỹ thuật sau: + UđmBI = 10KV + Iđmsc/Iđmtc = 3000/5A + Cấp xác 0,5 có phụ tải định mức 0,8Ω Công suất tiêu thụ cuộn dây máy biến dòng phân bố sau: bảng 5.9 Tên đồng hồ Ampe kế Cát kế tác dụng Cát kế phản kháng Cát kế tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Ký hiệu ∋-378 Д-335 Д -3054/1 Д -33 И-675 И-673M Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 Pha A 0,1 0,5 0,5 10 2,5 2,5 Phụ tải (VA) Pha B 0,1 0 0 2,5 Pha C 0,1 0,5 0,5 10 2,5 2,5 77 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Tổng 16,1 2,6 16,1 Pha A pha C mang tải nhiều nhất: S = 16,1 Tổng trở dụng cụ đo mắc vào pha này: ZΣdc = S I 2dmtc = 16,1 = 0,644 52 Giả sử chiều dài dây dẫn từ máy biến dòng đến dụng cụ đo l = 30m Do ba pha có máy biến dịng nên chiều dài tính toán ltt = l = 30m Tiết diện dây dẫn đồng: S= l tt.ρ 30.0,0175 = = 3,37 mm2 Zdm − ZΣdc 0,8 − 0,644 Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện S = mm2 Điều kiện ổn định động máy biến dòng kiểu dẫn định ổn định động dẫn Không cần kiểm tra ổn định nhiệt máy biến dòng có dịng điện định mức sơ cấp lớn 1000A Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 78 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG VI CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG + Điện tự dùng phần điện không lớn lại giữ phần quan trọng q trình vận hành nhà máy điện, đảm bảo hoạt động nhà máy: chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nước tuần hoàn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu liên lạc + Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện chia làm hai phần : - Một phần cung cấp cho máy công tác đảm bảo làm việc lò tua bin tổ máy - Phần cung cấp cho máy công tác phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò tuabin lại cần thiết cho làm việc nhà máy Ta chọn sơ đồ tự dùng theo nguyên tắc kinh tế đảm bảo cung cấp điện liên tục,đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng hai cấp điện áp tự dùng:6 kVvà 0,4 kV Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 79 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN 110 kV 220 kV kV 0,4 kV CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG: 1Chọn máy biến áp tự dùng cấp I : Các máy có nhiệm vụ nhận điện từ 10,5 kV cung cấp cho phụ tải tự dùng cấp điện áp kV lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V Công suất định mức máy biến áp công tác bậc xác định từ K1 biểu thức sau : SBđm ≥ ∑ P1 +∑S2.K2 η1 cos ϕ1 - Trong : + ∑P1 : Tổng cơng suất tính tốn máy cơng tác tới động KV nối vào phân đoạn xét.(KW) Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 80 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN + ∑S2 : Tổng công suất định mức máy biến áp bậc hai nối vào phân đoạn xét + K1 : hệ số đồng thời có tính đến khơng đầy tải máy công tác động KV + η1 cosϕ1 : hiệu suất hệ số công suất động KV K1 Tỷ số : thường lấy 0,9 η1 cos ϕ1 Hệ số đồng thời K2 lấy gần 0,9 Nên ta có : SBđm ≥ (∑P1 + ∑S2).0,9 Trong phạm vi thiết kế ta chọn công suất máy biến áp tự dùng cấp I theo công suất tự dùng cực đại toàn nhà máy : Stdmax = 24 MVA Vậy công suất máy biến áp tự dùng cấp I : SđmB ≥ 24 = MVA Tra bảng chọn loại máy biến áp : TMHC-6300/10,5 có thơng số sau : bảng 6.1 Loại SđmB (KVA) TMHC 6300 Điện áp (KV) cuộn cao cuộn hạ 10,5 6,3 Tổn thất (KW) ∆ Po 8,0 ∆ PN 46,5 UN% Io% 8,0 0,9 * Máy biến áp dự trữ : chọn phù hợp với mục đích chúng : máy biến áp dự trữ phục vụ để thay máy biến áp công tác sửa chữa - Công suất máy biến áp dự trữ : 1 Sđmdt ≥ 1,5 .Stdmax = 1,5 .24 = MVA 4 ⇒ Chọn loại máy biến áp : TДHC-10000/10,5 : bảng 6.2 Sđm Loại TДHC Điện áp (KV) Tổn thất (KW) KVA Cuộn cao Cuộn hạ ∆ P0 ∆ PN 10 000 10,5 6,3 14,5 85 UN% I0% 14 0,8 2Chọn máy biến áp tự dùng cấp II : Các máy biến áp tự dùng cấp hai dùng để cung cấp điện 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 máy có cơng suất từ 630-1000 KVA Loại lớn thưịng khơng chấp nhận giá thành lớn Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 81 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN dịng ngắn mạch phía 380 (V) lớn Công suất máy biến áp tự dùng cấp hai chọn sau : SđmB ≥ ( 10 ÷ 20 )% Stdmax Stdmax = 0,1.6 = 0,6 MVA ⇒ 600 KVA SđmB ≥ 10% Vậy, ta chọn loại máy biến áp TC3-630/10 có thông số sau : bảng 6.3 Loại MBA TC3 -630/10 SđmB (KVA) 630 Điện áp (KV) cuộn cao cuộn hạ 6,3 0,4 Tổn thất (KW) ∆ Po ∆ PN 7,3 UN% Io% 5,5 1,5 CHỌN MÁY CẮT 3.1.Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng : Máy cắt điện hạ áp chọn theo điều kiện sau : - Loại máy cắt điện: máy cắt không khí - Điện áp: U dmMC ≥ U mg = 10,5kV - Dòng điện: IdmMC ≥ Icb(10,5kV) = 4,33 kA - ổn định lực động điện: ildd ≥ ixk(N-4) = 154,393 kA - Điều kiện cắt: ICdm ≥ I “N-4 = 58,809 kA Ta chọn máy cắt khơng khí loại 8BK41 hãng SIEMENS với thông số kỹ thuật chính: bảng 6.4 Loại máy cắt Uđm , kV Iđm , A ICđm , kA Ilđđ, kA 8BK41 12 12500 80 225 3.2.Máy cắt hạ áp MBA tự dùng : Để chọn máy cắt điện trường hợp ta tính dịng ngắn mạch góp phân đoạn (kV) điểm N7 để chọn máy cắt : Theo kết tính phần 2,5 chương III ta có: I"N −4 = 59,40kA - Điện kháng hệ thống : I 54,99 = XHT = IcbIII = 0,926 " 59,40 N4 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 82 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN EHT - Điện kháng máy biến áp tự dùng cấp I : U N % Scb 1000 = XB1 = 100 S = 12,698 100 6,3 dmB1 - Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch : X∑ = 0,926 + 12,698=13,624 - Dòng ngắn mạch N7 : XHT I cb ( kV ) 1000 I’’N7 = X = = 6,73 (KA) 3.6,3.13,624 ∑ - Dịng xung kích N7 : ixk = kxk I’’N7 = 1,8 6,73= 17,123 (KA) - Dòng điện làm việc cưỡng : SdmB 6,3 = Icb = = 0,577 kA 3.U cb 3.6,3 N4 XB1 N7 Căn vào điều kiện chọn máy biến áp giá trị dịng ngắn mạch, dịng xung kích , dịng cưỡng vừa tính ta chọn máy cắt đặt nhà : loại máy cắt dầu , có thơng số sau : bảng 6.5 Loại MC BM∏-10-1000-20 Uđm (KV) 10 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 Iđm (A) 1000 Icđm (KA) 20 iIdd (KA) 64 inh/tnh (kA/s) 20/8 83 THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN TÀI LIỆU THAM KHẢO Hướng dẫn thiết kế nhà máy điện - Bộ môn Phát dẫn điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - 1968 Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp - Nguyễn Hữu Khái, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - 2004 Phần điện Nhà máy điện trạm biến áp - Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm Văn Hoà, Đào Kim Hoa, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - 1996 Ngắn mạch hệ thống điện - Lã Văn Út, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - 2000 Thiết kế hệ thống cấp điện - Ngô Hồng Quang, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - 1997 Lê Trung Dũng HTĐ Pháp-K49 84