THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP VỚI ĐỒ THỊ PHỤ TẢI HAI BẬC

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1 CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 2 1.1.Chọn máy phát điện. 2 1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 2 1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy. 3 1.2.2 Phụ tải tự dùng của nhà máy. 3 1.2.3 Phụ tải ở các cấp điện áp. 4 1.2.4 Công suất phát về hệ thống 5 1.3 Đề xuất các phương án nối điện. 7 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP. 13 A. Phương án 1: 13 2.1a. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA. 13 2.2a. Chọn loại và công suất định mức của MBA. 14 2.3.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu. 19 B. Phương án 2. 20 2.1b. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA. 21 2.2b. Chọn loại và công suất định mức của MBA. 21 2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong nhà máy. 25 2.3.1 Tính tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây. 25 2.3.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu. 25 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 27 3.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối. 27 3.1.1. Phương án 1 28 3.1.2. Phương án 2 29 3.2.Tính toán kinh tế,kỹ thuật,chọn phương án tối ưu 30 A.Phương án 1 30 B.Phương án 2. 32 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 34 4.1. Chọn điểm ngắn mạch. 34 4.2. Lập sơ đồ thay thế 35 4.2.1. Xác định các thông số của sơ đồ. 35 4.2.2. Sơ đồ thay thế. 36 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3 4.3. Tính toán ngắn mạch 37 4.3.1 Tại điểm N-1 37 4.3.2 Tại điểm N-2 38 4.3.3 Ngắn mạch tại điểm N3 40 4.3.4 Ngắn mạch tại điểm N4. 42 4.3.5 Ngắn mạch tại điểm N5. 42 CHƯƠNG 5:CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN. 44 5.1. Tính dòng điện cuỡng bức trong các cấp điện áp. 44 5.1.1 Phía cao áp 220kV. 44 5.1.2. Cấp điện áp trung 110kV. 44 5.1.3Cấp điện áp máy phát 10,5kV. 45 5.2.Chọn máy cắt và dao cách ly. 46 5.2.1 Chọn máy cắt 46 5.2.2.Chọn loại dao cách ly 47 5.3.Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát. 48 5.4.Chọn thanh góp mềm. 53 5.5.Chọn cáp và kháng điện đường dây. 59 5.5.1.Chọn cáp. 59 5.5.2.Chọn kháng điện đường dây. 63 5.6.Chọn máy biến áp đo lường. 67 5.6.1Chọn máy biện điện áp(BU). 67 5.6.2.Máy biến dòng điện. 69 5.7.Chọn chống sét van(CSV). 72 5.7.1 Chọn chống sét van cho thanh góp. 72 5.7.2 Chọn chống sét van cho Máy biến áp. 73 CHƯƠNG 6:TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 75 6.1 Chọn sơ đồ nối điện tự dùng 75 6.2.Lựa chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng. 76 6.2.1Chọn các máy biến áp tự dùng 76 6.2.2.Chọn khí cụ điện tự dùng. 76 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3 PHẦN II:TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP 79 CHƯƠNG 1 : LÝ THUYẾT VỀ CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP 80 1.1.Chế độ nhiệt của máy biến áp. 80 1.2.Độ tăng nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp trong trạng thái xác lập khi phụ tải khác định mức. 81 1.3.Độ tăng nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp trong quá trình quá độ. 82 1.4.Chế độ nhiệt của máy biến áp khi đồ thị phụ tải hai bậc. 84 CHƯƠNG 2 : ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT MÁY BIẾN ÁP 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-2 Bảng cân bằng công suất của nhà máy 3 Bảng 1-3: Bảng cân bằng công suất tự dùng cho nhà máy 4 Bảng 1-4: Bảng cân bằng công suất cho cấp điện áp máy phát. 4 Bảng 1-5: Bảng cân bằng công suất cấp điện áp trung. 5 Bảng 1-6: Bảng cân bằng công suất cấp điện áp cao. 5 Bảng 1-7: Bảng kết quả cân bằng công suất về hệ thống. 5 Bảng 2-1: Phân bố công suất cho các phụ tải ở các cấp. 14 Bảng 2-2: Bảng thông số MBA 2 cuộn dây B1,B4 trong sơ đồ bộ TДЦ125 15 Bảng 2-3: Thông số máy biến áp tự ngẫu AtдцTH 125 15 Bảng 2-4: Phân bố công suất cho các phụ tải ở các cấp. 21 Bảng3-1 : Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án 1. 30 Bảng 3-2 : Vốn đầu tư mạch cấp điện phương án 1. 31 Bảng 3-3: Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án 2 32 Bảng 3-4 : Vốn đầu tư mạch cấp điện phương án I : 32 Bảng 3-5:Bảng so sánh về mặt kinh tế giữa 2 phương án 33 Bảng 4-1: Dòng điện ngắn mạch trong phương án. 43 Bảng 5-1 Dòng cưỡng bức các cấp điện áp. 46 Bảng 5-2. Bảng chọn máy cắt điện. 47 Bảng 5-3: Bảng chọn dao cách ly. 48 Bảng 5-4: Bảng chọn thanh dẫn cứng 49 Bảng 5-6: Thông số của thanh dẫn mềm. 54 Bảng 5-7: Dòng ngắn mạch tại N 1 tại các thời điểm 56 Bảng 5-8: Dòng ngắn mạch tại N 2 tại các thời điểm 57 Bảng 5-9: Tổng hợp các dòng ngắn mạch tại các thời điểm 57 Bảng 5-10: Chọn lại thanh dẫn mềm 220kV 59 Bảng 5-11: Thông số chọn cho cáp kp 61 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3 Bảng 5-12: Thông số chọn cho cáp đơn 62 Hình 5.3. Phụ tải địa phương được cấp điện qua kháng điện 63 Bảng 5-13: Bảng thông số máy cắt MC1. 66 Bảng 5-14: Thông số của BU cấp 110kV, 220kV 67 Bảng 5-15: Bảng phụ tải đồng hồ cho sơ đồ 68 Bảng 5-16:Thông số của BU cho cấp 10,5 kV 69 Bảng 5-17: Thông số BI cấp 110,220kV. 70 Bảng 5-18: Thông số BI cấp 10,5 kV. 71 Bảng 5-19: Phụ tải đồng hồ cho sơ đồ. 71 Bảng 6-1:Thông số kỹ thuật máy biến áp loại TMH4000 76 Bảng 6-2: Chọn máy biến áp ABB có các thông số sau: 76 Bảng 6-3:Thông số kỹ thuật máy cắt 8BM20 77 Bảng 6-4: Thông số kỹ thuật aptomat S415 78 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. 6 Hình 1-2.Phương án nối điện phương án 1. 9 Hình 1-3.Phương án nối điện phương án 2. 10 Hình 1-4.Sơ đồ nối điện phương án 3. 11 Hình 1-5.Sơ đồ nối điện chính phương án 4. 12 Hình 3-1. Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 28 Hình 3-2.Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 29 Hình 4-1.Sơ đồ các điểm ngắn mạch tính toán. 34 Hình 5-1. Thanh dẫn hình máng 49 Hình 5-2 Sứ đỡ thanh dẫn cứng. 53 Hình 5-3. Phụ tải địa phương được cấp điện qua kháng điện 63 Hình 6-1.Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy điện 75 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 1 Lớp Đ4H3 PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 2 Lớp Đ4H3 CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần quan trọng trong thiết kế đồ án tốt nghiệp. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá trình tính toán sau. Ta tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp hằng ngày vì hệ số công suất các cấp không giống nhau. 1.1.Chọn máy phát điện. Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có công suất 200 MW với 4 tổ máy, mỗi tổ 50MW, ta tra phụ lục 1 trang 113 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” PGS.TS.Phạm Văn Hoà - ThS. Phạm Ngọc Hùng, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007[1]. Chọn 4 máy phát điện loại TBФ-50-3600 do CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau. Bảng 0-1.Chọn máy phát điện. Loại máy phát Các thông số ở chế độ định mức Điện kháng tương đối n, v/ph S, MVA P, MW U, kV Cos Φ I đm , kA X d ” X d ’ X d TBΦ-50-3600 3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,1336 0,1786 1,4036 1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Đồ thị phụ tải là đường biểu diễn qui luật biến thiên của của công suất, dòng điện, điện năng theo thời gian. Đồ thị phụ tải rất cần thiết cho thiết kế và vận hành hệ thống điện, khi biết đồ thị phụ tải toàn HTĐ có thể phân bố tối ưu công suất cho các nhà máy điện trong hệ thống, xác định mức tiêu hao nhiên liệu, chọn máy biến áp, tính toán tổn thất điện năng do vậy công việc đầu tiên của thiết kế phần điện là tính toán phụ tải và xây dựng đồ thị phụ tải. Ta xây dựng được đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến theo các công thức sau : max . 100 (%) )( P P tP  ;  cos )( )( tP tS  Trong đó: - P(t) – công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. - S(t) – công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t. - cos - hệ số công suất của phụ tải. Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 3 Lớp Đ4H3 1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy. Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có :P F = 50MW, cos = 0,8. Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:   4.50 200 W NM M P    200 250 cos 0,8 NM NM P MVA S     Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính được công suất phát ra của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày. Ta có kết quả: Bảng 1-2 Bảng cân bằng công suất của nhà máy giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 p, % 90 80 80 80 100 100 100 90 S NM ,MVA 225 200 200 200 250 250 250 225 1.2.2 Phụ tải tự dùng của nhà máy. Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố(dạng nhiên liệu,loại tuabin, công suất phát của nhà máy,…) và chiếm khoảng 7% tổng công suất phát.Công suất tự dùng gồm hai thành phần: - Thành phần thứ nhất(chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy. - Phần còn lại(chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy. Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau: . ( ) ( ) . . 0,4 0,6. 100 cos . Fdm tnm TD td dmF n P S t St nS       Trong đó: S TD (t): công suất đặt của nhà máy. α : Lượng điện phần trăm tự dùng nhà máy, 7%   . n: Số tổ máy. P Fdm và S dmF : Công suất tác dụng và công suất biểu khiến định mức của 1 tổ máy phát . Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 4 Lớp Đ4H3 cos td  : Hệ số công suất phụ tải tự dùng, cos td  =0,83. () tnm St : Công suất phát toàn nhà máy ở thời điểm t. Ta có kết quả: Bảng 1-3: Bảng cân bằng công suất tự dùng cho nhà máy giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S TD ,MVA 10.390 9.986 9.986 9.986 10.795 10.795 10.795 10.390 1.2.3 Phụ tải ở các cấp điện áp. a. Phụ tải cấp điện áp máy phát. Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm: 2 đường dây kép x 3 MW x 3 Km 2 đường dây đơn x 2 MW x 3 Km Phụ tải cấp điện áp máy phát có P UFmax =8MW, cosφ=0,86.   max max 8 9,302 cos 0,86 UF UF P S MVA     Từ đồ thị phụ tải tính theo %P max , ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày. Ta có kết quả: Bảng 1-4: Bảng cân bằng công suất cho cấp điện áp máy phát. giờ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S UF ,MVA 8.372 8.372 8.372 9.302 9.302 9.302 9.302 8.372 b. Phụ tải cấp điện áp trung áp 110kV. Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đường dây kép x 70MW. Phụ tải cấp điện áp trung có P UTmax =70 MW, cosφ= 0,85.   UTmax UTmax UT P 70 S = = =82,353 cosφ 0,85 MVA Từ đồ thị phụ tải tính theo %P max , ta tính được nhu cầu công suất tại từng thời điểm trong ngày. Ta có kết quả: [...]... quá tải Kết luận: Qua phân tích và tính toán ta thấy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu 2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong nhà máy 2.3.1 Tính tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 dây quấn Máy biến áp mang tải bằng phẳng Sbo cả năm: ∆Po : tổn thất công suất không tải ∆PN : tổn thất công suất ngắn mạch 2.3.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu C-T Đối với 2 MBATN B1 và B2 nhà chế. .. Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng d Phương án 4 HT SUC SUT 220kV B2 B1 F1 B3 F2 B4 110kV Sdp F3 B6 B5 F4 Hình 1-5.Sơ đồ nối điện chính phương án 4 Nhận xét Nhà máy dùng bốn bộ máy phát – máy biến áp nối vào thanh góp 110kV và dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát Ưu điểm: -Đảm bảo cung cấp điện liên tục -Chế độ làm... cấp 110 kV để cấp cho phụ tải từng cấp đó Ngoài ra còn có 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc có nhiệm vụ vừa phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hay thiếu cho phía 110kV Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với máy phát F 1và F2 Ưu điểm: -Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ hơn giá máy biến áp 220kV -Vận hành đơn... tải khi mấtB2 Kết luận: Qua phân tích và tính toán ta thấy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu 2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong nhà máy 2.3.1 Tính tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây 2.3.2 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu Làm tương tự như trong phương án 1 với: C-T ΔPN 290kW C-H ΔPN T-H ΔPN 1 C-T ΔPN 2 SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 290 2 145(kW) 25 Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp... máy của nhà máy thiết kế, n = 4 SdmF : công suất của một tổ máy phát : công suất tự dùng lớn nhất SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 13 Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng Phần công suất còn lại do các máy biến áp liên lạc đảm nhận 2.1.2a Máy biến áp liên lạc Giả thiết: -MBATN làm việc ở chế độ truyền tải điện áp từ hạ lên trung và cao -Không xét tới tổn thất trong MBA Công suất truyền phía cao của. .. không thể ghép 2 máy phát chung một máy biến áp được Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điện ngoài việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơn giản, an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành sau này Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi... Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng -Phụ tải trung áp : + SUTmax =82.353(MVA) từ 17h–20h chiếm 32,94% công suất nhà máy + SUTmin = 65.882(MVA) từ5h-11h chiếm 26,35%công suất nhà máy -Phụ tải cao áp: +Sucmax =64,045(MVA) từ 11h-22h chiếm 25,62%công suất nhà máy +Sucmin = 53,933(MVA) từ 8h-11h chiếm 21,57%công suất nhà máy Nhà máy được thiết kế cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp trung... 110 kV và cấp lên hệ thống 220 kV (ở những cấp điện áp này có trung tính trực tiếp nối đất) Phụ tải địa phương có : SUFmax = 9,302 (MVA) từ11h-22h SUFmin = 8,372(MVA) từ 0h-11h và 22h-24h Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm 1 số phụ tải ở các cấp điện áp sẵn... tắc 3: Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây Công suất một bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn công suất dự phòng của hệ thống nên ta có thể dùng sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp Do SUTmax/SUTmin=82,353 / 65,882MVA và công suất phát của 1 tổ máy là SFđm = 62,5 MVA, cho nên ta có thể ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai cuộn dây bên trung áp Nguyên tắc 4: HT Vì 2.SdmF... phương án đó để tính toán chi tiết và so sánh SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 12 Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP Ta thấy điện năng được truyền tải từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ thường qua nhiều lần biến đổi điện áp bằng các MBA tăng và giảm áp, do đó tổng công suất đặt của các MBA trong HTĐ thường gấp 4 – 6 lần tổng công suất của các MPĐ có trong hệ thống . SVTH: Nguyễn Văn Khiêm 1 Lớp Đ4H3 PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn. đồ. 35 4.2.2. Sơ đồ thay thế. 36 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3 4.3. Tính toán ngắn mạch 37 4.3.1 Tại điểm N-1 37 4.3.2 Tại điểm N-2 38 4.3.3. 6.2.2.Chọn khí cụ điện tự dùng. 76 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD:Th.S Phạm Ngọc Hùng SVTH: Nguyễn Văn Khiêm Lớp Đ4H3 PHẦN II:TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP 79 CHƯƠNG 1 : LÝ THUYẾT VỀ CHẾ