Đồ án iii thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN III Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Hồi Thu Bộ mơn: Viện: Hệ thống điện Điện HÀ NỘI 2022 Chữ ký GVHD TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Họ tên sinh viên: Hoàng Thành Trung Ngành: Hệ thống điện Lớp: KTĐ - 04 I Tên đề tài Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 252 MW II Các số liệu cho trước Nhà máy điện Gồm tổ máy, tổ máy có cơng suất 63 MW Biến thiên phụ tải hàng ngày nhà máy (tính theo phần trăm Pmax) sau: t (h) 0-6 – 12 12 – 16 16 - 20 20 - 24 PNM (%) 85 100 80 100 85 Công suất tự dùng cực đại 6.5% công suất định mức nhà máy, cosφ TD = 0.8 Phụ tải địa phương Uđm = 10kV, Pmax = 15MW, cosφ = 0.86 Gồm: đường cáp kép x 4MW x 3km, đường cáp đơn x 3.5MW x 3km Biến thiên phụ tải hàng ngày (tính theo phần trăm Pmax) sau: t (h) 0-8 - 10 10 - 16 16 - 20 20 - 24 Pđp (%) 80 100 75 100 90 Tại trạm cuối phụ tải địa phương dùng cáp lõi đồng có S = 50mm2 dùng máy cắt có dịng cắt định mức Iđm = 20 kA, thời gian cắt ngắn mạch tc = 0,4s Phụ tải trung áp Uđm = 110kV, Pmax = 120MW, cosφ = 0.85 Gồm: đường dây kép x 30MW, đường dây đơn x 15MW Biến thiên phụ tải hàng ngày (tính theo phần trăm Pmax) sau: t (h) 0-8 - 10 10 - 16 16 - 20 20 - 24 PTA (%) 90 100 90 90 75 Hệ thống điện - Uđm = 220kV - Công suất tổng hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) 3500MVA Dự trữ quay hệ thống 4% - Điện kháng ngắn mạch tính đến hệ thống: XHT = 0.83 - Nhà máy thiết kế nối với hệ thống đường dây kép dài 130km III Nhiệm vụ thực Chọn máy phát điện, tính tốn phụ tải cân công suất Xác định phương án chọn máy biến áp, tính tổn thất cơng suất, điện Tính tốn ngắn mạch, lựa chọn thiết bị điện NM Tính tốn chọn phương án tối ưu Chọn sơ đồ nối dây thiết bị tự dùng Ngày tháng 10 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Thị Hoài Thu Tóm tắt nội dung đồ án Đồ án III – thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện bao gồm việc chọn lựa thiết bị phát, điều chỉnh điện áp, khí cụ điện cho nhà máy nhiệt điện Với yêu cầu đặt cho việc thiết kế đảm bảo cung cấp điện, đảm bảo tiêu kinh tế (bao gồm vốn đầu tư ban đầu chi phí vận hành) Sinh viên thực Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY 1.1 Chọn máy phát cho nhà máy nhiệt điện 1.2 Tính tốn phụ tải cân công suất 1.2.1 Phụ tải nhà máy 1.2.2 Phụ tải địa phương 1.2.3 Phụ tải cao áp 1.2.4 Phụ tải hệ thống CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO HỆ THỐNG 2.1 2.2 Lựa chọn phương án nối điện cho hệ thống .4 2.1.1 Phương án I 2.1.2 Phương án II .6 2.1.3 Phương án III 2.1.4 Nhận xét Lựa chọn máy biến áp cho hệ thống tính tốn tổn thất công suất .7 2.2.1 Phương án I 2.2.1.1 Chọn máy biến áp .7 2.2.1.2 Phân bố dịng cơng suất qua máy biến áp 2.2.1.3 Kiểm tra tải máy biến áp 2.2.1.4 Kiểm tra tải cố 2.2.1.5 Tính tốn tổn thất công suất cho máy biến áp 12 2.2.2 Phương án II 14 2.2.2.6 Chọn máy biến áp .14 2.2.2.7 Phân bố dịng cơng suất qua máy biến áp 15 2.2.2.8 Kiểm tra tải máy biến áp 16 2.2.2.9 Kiểm tra tải cố .16 2.2.2.10 Tính tốn tổn thất điện 17 2.2.3 Tính tốn dịng điện cưỡng 19 2.2.3.11 Phương án I 19 2.2.3.12 Phương án II 21 CHƯƠNG Tính tốn dịng điện ngắn mạch 23 3.1 3.2 3.3 Tính tốn đại lượng hệ đơn vị tương đối 23 3.1.1 Điện kháng đường dây 23 3.1.2 Điện kháng của mỗi máy phát điện 24 3.1.3 Điện kháng của MBA pha dây quấn 24 3.1.4 Điện kháng của MBA tự ngẫu 24 3.1.5 Điện kháng hệ thống .24 Phương án 25 3.2.1 Chọn điểm tính tốn ngắn mạch .25 3.2.2 Điểm ngắn mạch N1 .25 3.2.3 Điểm ngắn mạch N2 .29 3.2.4 Điểm ngắn mạch N’3 32 3.2.5 Điểm ngắn mạch N3 .35 3.2.6 Điểm ngắn mạch N4 .36 Phương án II 36 3.3.1 Sơ đồ nối điện 36 3.3.2 Điểm ngắn mạch N1 .37 3.3.3 Điểm ngắn mạch N2 .40 3.3.4 Điểm ngắn mạch N’3 42 3.3.5 Điểm ngắn mạch N3 .45 3.3.6 Điểm ngắn mạch N4 .45 CHƯƠNG TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT, XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU .47 4.1 4.2 4.3 4.4 Các tiêu đánh giá .47 4.1.1 Vốn đầu tư 47 4.1.2 Chi phí vận hành hàng năm 47 Phương án I 48 4.2.1 Sơ đồ thiết bị phân phối 48 4.2.2 Vốn đầu tư thiết bị 49 Phương án II 51 4.3.1 Vốn đầu tư cho máy biến áp 51 4.3.2 Vốn đầu tư thiết bị phân phối 51 Tổng kết 52 CHƯƠNG Chọn khí cụ điện dẫn, góp 53 5.1 Chọn máy cắt điện 53 5.2 Chọn dao cách ly 53 5.3 Chọn dẫn cứng .53 5.3.1 Chọn tiết diện dẫn cứng 54 5.3.2 Kiểm tra ổn định động 54 5.4 Chọn sứ đỡ dẫn 56 5.5 Chọn dây dẫn góp mềm phía điện áp cao trung áp .57 5.6 5.7 5.8 5.5.1 Chọn tiết diện dây dẫn góp mềm 57 5.5.2 Kiểm tra điều kiện vầng quang .57 5.5.3 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch 58 Chọn máy biến điện áp BU và máy biến dòng điện BI 60 5.6.1 Chọn BU 60 5.6.2 Chọn BI 63 Chọn thiết bị cho phụ tải địa phương .65 5.7.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương 65 5.7.2 Chọn kháng điện .69 Chọn chống sét van cho cấp điện áp .72 5.8.1 Chọn chống sét van cho góp 72 5.8.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp 73 CHƯƠNG Chọn sơ đồ thiết bị tự dùng 75 6.1 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng 75 6.1.1 Chọn MBA tự dùng dự trữ cấp 75 6.1.2 Chọn MBA tự dùng cấp .76 6.1.3 Chọn máy biến áp tự dùng dự trữ cấp 76 Chọn máy cắt 76 6.2.1 Chọn máy cắt phía cao MBA tự dùng 76 6.2.2 Máy cắt phía hạ áp MBA tự dùng 77 6.2.3 Chọn aptomat cho phụ tải 0,4 kV 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 CHƯƠNG TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY 1.1 Chọn máy phát cho nhà máy nhiệt điện Máy phát thiết bị cần phải quan tâm nhà máy điện định phần tử khác máy biến áp, cụ điện, dây dẫn, … Căn vào nhiệm vụ thiết kế, máy phát chọn loại cặp cực có tốc độ quay lớn (3000 vịng/p – tương ứng với tần số 50Hz hệ thống điện Việt Nam) công suất định mức Pđm=63 MW Nhà máy phải cấp công suất cho phụ tải địa phương hiệu điện 10 kV Vì vậy, hiệu điện định mức máy phát chọn 10 kV để sử dụng thêm máy biến áp cho phụ tải địa phương Từ yêu cầu trên, tra sổ tay kỹ thuật (Phụ lục II, trang 99, Nguyễn Hữu Khái – Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp), ta chọn máy phát có thơng số sau: Ký hiệu TBΦ-63-2T 1.2 Sdm Pdm MVA 78,75 MVA 63 cosφ dm 0,8 U dm I dm kV 10,5 kA 4,33 Điện kháng tương đối Xd Xd' Xd 0,153 0,224 2,199 Tính tốn phụ tải cân công suất Chất lượng điện yêu cầu tối quan trọng phụ tải Để đảm bảo chất lượng điện thời điểm, điện nhà máy phát điện phát phải hoàn toàn cân với lượng điện tiêu thụ hộ tiêu thụ, bao gồm tổn thất điện Vì điện có khả tích lũy nên việc cân công suất quan trọng Trong thực tế lượng điện tiêu thụ hộ dùng điện thay đổi Việc nắm quy luật biến đổi này, tức tìm đồ thị phụ tải điều quan trọng việc thiết kế vận hành Nhờ vào công cụ đồ thị phụ tải mà ta lựa chọn phương án nối điện hợp lý, đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài ra, dựa vào đồ thị phụ tải cịn cho ta chọn cơng suất máy biến áp Trong nhiệm vụ thiết kế cho đồ thị phụ tải cho dạng phần trăm cơng suất tác dụng Từ đó, ta tính tốn cơng suất tác dụng ( Pt ) cho thời điểm công suất biểu kiến cho thời điểm theo cơng thức: Pt = St cosφ 1.2.1 Phụ tải nhà máy Gồm tổ máy, tổ máy có cơng suất 63 MW Biến thiên phụ tải hàng ngày nhà máy sau: 0-6 85 214,2 267,75 t (h) PNM (%) P NM (MW) S NM (MVA) 6-12 100 252 315 12-16 80 201,6 252 16-20 100 252 315 20-24 85 214,2 267,75 Bảng Bảng biến thiên phụ tải nhà máy SNM(MVA) 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 315 315 267.75 252 267.75 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hình 1: Đồ thị phụ tải nhà máy Cơng suất tự dùng cực đại 6.5% công suất định mức nhà máy, cosφTD = 0.8, từ tính tốn công suất tự dùng theo công thức sau STD =α × S NM × ¿) Trong đó: St công suất nhà máy thời điểm xét (MVA) S NM công suất đặt nhà máy (MVA) α hệ số công suất tự dùng nhà máy (6.5%) 0-6 6-12 12-16 16-20 20-24 t (h) 18,632 20,475 18,018 20,475 18,6323 STD (MVA) Bảng Công suất tự dùng nhà máy STD(MVA) 25.0000 20.4750 20.4750 20.0000 18.6323 18.6323 18.0180 15.0000 10.0000 5.0000 0.0000 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hình 2: Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy 1.2.2 Phụ tải địa phương Uđm = 10kV, Pmax = 15MW, cosφ = 0.86 Gồm: đường cáp kép x 4MW x 3km, đường cáp đơn x 3.5MW x 3km Biến thiên phụ tải hàng ngày sau: 0-8 80 12 - 10 100 15 10 - 16 75 11,25 16 - 20 100 15 20 - 24 90 13,5 13,9535 17,441 13,081 17,441 15,6977 t (h) Pđp (%) Pđp (MW) Sđp (MVA) Bảng Công suất tiêu thụ phụ tải địa phương SDP(MVA) 25 20 17.4419 15.6977 13.9535 15 13.0814 10 0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 k1: hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt cáp k 1= √ θcp −θ ' θ cp−θ θcp : nhiệt độ phát nóng lâu dài cáp, θcp =60 o C , θ0 ' : nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp, θ0 ' =25o C , θ0 : nhiệt độ tính tốn tiêu chuẩn, θ0 =15o C → k 1= √ 60−25 =0,882 60−15 k2: hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp kép lấy k2 = 0,9 Thay số ta được: 0,882 ×0,9 ×365=289,7> I lvbt =275 A  Chọn tiết diện cáp kép  Chọn cáp Các đường dây cáp kép có S = 7,5 MVA Dịng điện làm việc bình thường qua cáp là: I lvbt = 7,5 =0,206 kA √3 × 2× 10,5 I cb=2 × I lvbt =0,412kA Vậy tiết diện kinh tế cáp: F cáp= 206 =103 mm Tra bảng (phụ lục XII-Trang 288) chọn loại cáp ba pha lõi đồng cách điện giấy tẩm dầu nhựa thông chất dẻo khơng cháy vỏ chì đặt đất có thông số sau: Uđm = 10 kV; S = 150 mm2 ; Icp = 365A  Kiểm tra cáp chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện là: I cp ×k qtsc × k ≥ I cb Trong đó: kqtsc: hệ số tải cố, với cáp có cách điện giấy tẩm dầu, điện áp không 10 kV, điều kiện làm việc bình thường dịng điện qua chúng khơng q 80% dịng cho phép kqtsc = 1,3 k t= I lvbt 241 = =0,66 I cb =412 A Vậy cáp chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng làm việc cưỡng 5.5.2 Chọn máy cắt hợp bộ phía đầu đường dây của phụ tải địa phương Các máy cắt đầu đường dây chọn loại Dòng cưỡng qua máy cắt tính tốn cho đường dây kép đường dây bị cố: Icb = 365A Theo thiết kế trạm cuối phụ tải đại phương lắp đặt loại máy cắt có dịng cắt định mức Icắt đm = 20 kA, thời gian cắt ngắn mạch 0,4 s Tra bảng chọn loại máy cắt loại BM-10-1000-20 có thơng số: Uđm = 10 kV; Iđm = 1000 A; Icắt đm = 20 kA, thời gian cắt 0,4s Vấn đề phải chọn kháng điện để hạn chế dịng ngắn mạch có cố ngắn mạch đường dây phụ tải địa phương để dòng ngắn mạch không vượt trị số I cắt đm = 20 kA 5.5.3 Chọn kháng điện a) Điều kiện chọn kháng Kháng điện sử dụng cuộn dây khơng có lõi thép, điện kháng lớn nhiều so với điện trở kháng Theo nhiệm vụ thiết kế, phụ tải địa phương gồm đường dây kép x 6MW x 7km đường dây đơn x 4MW x 6km Điện lấy từ góp 10,5 kV Ta sử dụng kháng điện để hạn chế dịng ngắn mạch đến mức đặt máy cắt BM-101000-20 cáp lưới điện phân phối có tiết diện 50 mm2 theo yêu cầu đề Điều kiện chọn kháng:  Điện áp định mức kháng: U đm K >U đm mạng = 10kV  Dòng điện định mức kháng: I đm K > I cbK Trong đó: IcbK dịng điện cưỡng qua kháng, tính phụ tải địa phương lớn cố kháng Ta có: 110 Từ chọn IđmK = 1500 A Điện kháng x K % chọn theo yêu cầu hạn chế dòng ngắn mạch tổn  thất điện áp kháng b) Tính dòng điện ổn định nhiệt của đường dây cáp I nh.C  Dòng điện ổn định nhiệt cáp xác định theo công thức: S C tc Trong đó: S: tiết diện cáp ¿) C: hệ số, cáp đồng C = 141 A.s1/2/mm2 (bảng 5.2 trang 56) tc: thời gian máy cắt - Với cáp C2: I nhC = - S2 ×C √ tc = 50 ×141 =9,97 kA √0,5 Với cáp C1: để bảo vệ có tính chọn lọc, tc1 = tc2 + ∆t, lấy ∆t =0,3s I nhC = S1 ×C √ tc = 150 ×141 =23,646 kA √0,5+ 0,3 c) Chọn điểm ngắn mạch tính toán cho việc lựa chọn kháng điện  Xác định XK % Điện kháng x K % chọn theo yêu cầu hạn chế dòng ngắn mạch tổn thất điện áp kháng 111 Để tính giá trị ta giải thiết ngắn mạch đường dây cáp kép, điểm N7 d) Tính toán ngắn mạch Chọn Scb = 3500 MVA, Ucb = 10,5 kV Như tính tốn chương 3, ta tính dịng điện ngắn mạch điểm N6 là: I '' N6 =77,485 kA Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 X HT = I cb I '' N6 = 1,5 =0,019 77,485 Điện kháng cáp với đường dây kép là: (tra bảng 2, phụ lục 2, trang 349, sách lưới điện và hệ thống điện – Trần Bách với cáp đồng cách điện bằng giấy hoặc chất dẻo có S = 150 mm2 thì x = 0,079  / km ) Điện kháng cáp đường dây kép là: X c= x0 l × =0,068 Z cb Sức điện động hệ thống: Dòng ngắn mạch N7 N8 là: 112 Áp dụng tiêu chuẩn: → →  Tương tự với đường dây đơn: Điện kháng cáp với đường dây đơn là: (tra bảng 2, phụ lục 2, trang 349, sách lưới điện và hệ thống điện – Trần Bách với cáp đồng cách điện bằng giấy hoặc chất dẻo có S = 150 mm2 thì x = 0,079  / km ) Điện kháng cáp đường dây kép là: Dòng ngắn mạch N7 N8 là: Áp dụng tiêu chuẩn: → →   5.6 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 113 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 Các chống sét van chọn theo điều kiện sau:  Điện áp định mức chống sét: Uđm csv≥ Umạng  Điện áp định mức mạng điện: Sau ta tiến hành chọn chống sét cho cấp điện áp 5.6.1 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 Vì chống sét van chọn theo điện áp định mức mạng lưới điện Ta chọn loại chống sét van sau : Bảng 5-12 : Thông số các loại chống sét van cho góp Loại chống Cấp điện áp sét van kV Điện áp lớn Điện áp làm lưới việc lớn kV kV Dịng điện phóng định mức Vật liệu vỏ kA SiC 220 245 216 50/63 Sứ 3EP1 110 170 186 40 Sứ 5.6.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp a) Chống sét van cho MBA tự ngẫu Các máy biến áp tự ngẫu có liên hệ điện cao trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao áp sang trung áp ngược lại Vì vậy, đầu cao áp trung áp máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt chống sét van Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van SiC – 220 có U đm=220kV thơng số bảng trên, đặt pha Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van 3EP1 – 110 có U đm = 110kV thơng số bảng, đặt pha b) Chống sét van cho MBA cuộn dây Mặc dù góp 220kV 110kV có đặt chống sét van đơi có sóng có biên độ lớn truyền vào trạm, chống sét van phóng điện Điện áp dư cịn lại truyền tới cuộn dây máy biến áp lớn phá hỏng cách 114 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 loại chống sét van sau: Bảng 5-13 : Thông số các loại chống sét van cho MBA cuộn dây Loại chống sét Cấp điện áp Điện áp lớn Điện áp làm Dòng điện phóng Vật van kV lưới việc lớn định mức liệu vỏ kV kV kA 36 42 3EE1 35 Sứ Tổng kết chương Trong chương 5, ta chọn khí cụ điện dây dẫn cho phương án tối ưu chọn, gồm có: dẫn cứng, dây dẫn mềm, máy cắt dao cách ly, máy biến điện áp máy biến dòng điện, chọn cáp kháng cho phụ tải địa phương chống sét van Đây phần tử mạng điện nhà máy, đến ta gần hồn thành nhiệm vụ thiết kế, cịn phần cuối chọn sơ đồ tự dùng thiết bị CHƯƠNG CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG Điện 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 cơng tác động điện tương ứng nhà máy nhiệt điện chia thành hai phần - Những máy công tác đảm bảo làm việc lò tuabin tổ máy - Những máy phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò tuabin lại cần cho làm việc nhà máy 115 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 Sơ đồ tự dùng của nhà máy 116 Hình 6-1: Sơ đồ tự dùng của nhà máy 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp Theo nhiệm vụ thiết kế, công suất tự dùng nhà máy 56,5% điện phát nhà máy Vậy công suất tự dùng cực đại nhà máy là: Std max =α Snm đm = 6,5%.4.78,75 = 17,325 MVA Ta chọn máy biến áp tự dùng theo điều kiện: S B 1đm ≥ Std max =4 ,33125( MVA ) n Với n: Số tổ máy nhà máy (Ở n=4) Tham khảo phụ lục III.2 trang 140, ta chọn máy biến áp khô mã hiệu TДHC nối Y/∆ có thơng số bảng sau: Bảng 6-1: Thông số MBA tự dùng cấp Loại Sđm, KVA TДHC- 10000/10,5 10000 Uđm, Uđm, kV kV Cao Hạ 10,5 6,3 P0, PN, kW kW 12,3 85 UN% I0% 14 0,8 6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng dự trữ cấp Được chọn phù hợp với mục đích chúng Máy biến áp dự phòng phục vụ thay máy biến áp cơng tác sửa chữa Vì nhà máy điện cịn có máy phát điện nối theo sơ đồ nên nhiệm vụ máy biến áp dự phòng để cung cấp cho hệ thống tự dùng trình dừng khởi động Công suất cần thiết để dừng tổ máy khởi động tổ máy khác chiếm khoảng 50% công suất cần thiết cho làm việc bình thường khối lúc đầy tải Bởi công suất máy biến áp dự phịng lớn cấp so với cơng suất máy biến áp tự dùng cấp Công suất máy biến áp tự dùng dự trữ : S Bdt1 đm ≥1,5 × α × S Fđm=1,5 × S tdmax =6,497 MVA n Tham khảo phụ lục III.2 trang 140, ta chọn máy biến áp khô mã hiệu TДHC nối Y/∆ có thơng số bảng sau: 117 Bảng 6-2: Thông số MBA tự dùng dự trữ cấp Sđm, Loại KVA TДHC- 10000/10,5 10000 Uđm, Uđm, kV kV Cao Hạ 10,5 6,3 P0, PN, kW kW 12,3 85 UN% I0% 14 0,8 6.2.3 Chọn máy biến áp tự dùng cấp Các máy biến áp tự dùng bậc 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 thường khơng chấp nhận giá thành lớn dịng ngắn mạch phía 380 (V) lớn Cơng suất máy biến áp tự dùng cấp hai chọn sau: S B đm ≥(10 %−20 %)× S B đm Lấy: S B đm ≥ 10 % ×6,497=0,6497 MVA Vậy, ta chọn loại máy biến áp TM-1000/6,3/0,4 có thông số sau: Bảng 6-3: Thông số máy biến áp tự dùng cấp Loại MBA TM1000/6,3/0,4 Sđm B2 (kVA) 1000 Điện áp (kV) Cuộn cao Tổn thất (W) Cuộn hạ P0 PN 0,4 2,45 12,2 UN % I0% 5,5 1,4 6.2.4 Chọn máy biến áp tự dùng dự trữ cấp Chọn máy biến áp tự dùng cấp 6.3 Chọn máy cắt 6.3.1 Máy cắt phía cao máy biến áp tự dùng Do khí cụ điện cấp điện áp ta chọn loại giống nhau, mặt khác máy biến áp dự phòng cấp có cơng suất lớn máy biến áp tự dùng cấp nên ta chọn máy cắt phía cao áp máy biến áp tự dùng cấp theo máy biến áp Dịng cưỡng mạch MBA tự dùng: 118 Điều kiện chọn máy cắt  Điện áp định mức máy cắt : UđmMC> Uđm mạng  Dòng điện định mức máy cắt : IđmMC> Icb  Dòng điện cắt định mức máy cắt : Icắt đm> I N  Kiểm tra theo điều kiện ổn định động : iđ.đm ≥ ixk  Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt : ¿ I nhdm t nh.dm  BN Đối với máy cắt có Iđm ≥ 1000A khơng cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt Dòng điện ngắn mạch dịng điện xung kích tính tốn điểm ngắn mạch N5 Từ kết tính dịng ngắn mạch dòng cưỡng ta chọn máy cắt( Phụ lục VThiết kế nhà máy điện trạm biến áp –Nguyễn Hữu Khái Trg 236) sau: Bảng 6-4: Thông số máy cắt phía cao của MBA tự dùng Cấp Đại lượng tính tốn điện áp (kV) 10,5 Đại lượng định mức Loại I cb I N" (0) i xk (kA) (kA) (kA) 3,97 57,656 149,71 máy cắt U dm 8BK41 (k I dm (k I catdm ildd V) A) (kA) (kA) 12 12,5 80 225 6.3.2 Máy cắt phía hạ áp của máy biến áp tự dùng Để chọn máy cắt điện trường hợp ta tính dịng ngắn mạch góp phân đoạn 6kV điểm N9 để chọn máy cắt 10 Chọn Scb =100 MVA , U cb =10,5 kV Tính tốn dịng ngắn mạch góp phân đoạn kV để chọn máy cắt Theo kết tính tốn chương ta có: I '' N6 =77,845 kA Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 X HT = Scb √3 ×U cb × I '' = N6 100 =0,071 √ ×10,5 ×77,845 Điện kháng máy biến áp tự dùng cấp X B 1= UN % S cb 14 100 × = × =1,4 100 S đmB1 100 10 → X ∑ =X HT + X B 1=0,071+1,4=1,471 119 Dòng điện ngắn mạch siêu độ thành phần chu kỳ N9 là: I 'N' 9= E HT × I cb 100 = =6,23 kA X∑ √ ×6,3 ×1,471 Dịng điện xung kích N9: i xk =√ 2× 1,8× I N =15,85 kA '' Căn vào dòng ngắn mạch N9 ta chọn loại máy cắt BMII-10-1000-20 có thơng số kỹ thuật sau: Loại MC BMII-10-1000-20 Uđm Iđm Icđm (KV) (A) (KA) 10 1000 20 Ildd 64 Inh/tnh (kA/s) 20/8 6.3.3 Chọn Áp tô mát cho phụ tải 0,4kV Để chọn áp tơ mát ta tính dịng ngắn mạch góp phân đoạn 0,4kV (điểm N10) Ta có sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch sau : Áp tô mát chọn theo điều kiện sau :  Điện áp định mức Uđm ≥ 0,4kV  Dòng điện định mức Iđm ≥Imax  Dòng điện cắt định mức Icđm ≥ IN9  Imax: dòng điện lớn phía 0,4kV I max = SdmB 1000 = = 1443,37 3.U dm 3.0,4 A IN9: dòng ngắn mạch góp phân đoạn 0,4kV Chọn Scb =100 MVA , U 10 cb =10,5 kV Tính tốn dịng ngắn mạch góp phân đoạn kV để chọn máy cắt Theo kết tính tốn chương ta có: I '' N 6=77,845 kA Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 X HT = Scb √3 ×U cb × I '' = N6 100 =0,071 √ ×10,5 ×77,845 Điện kháng máy biến áp tự dùng cấp 120 X B 1= UN % S 14 100 × cb = × =1,4 100 S đmB1 100 10 Điện kháng máy biến áp tự dùng cấp : X B 2= UN % S 5,5 100 × cb = × =5,5 100 S đmB2 100 → X ∑= X HT + X B + X B 2=0,071+1,4 +5,5=6,971 Dòng điện ngắn mạch siêu độ thành phần chu kỳ N10 là: '' I N 10= E HT × I cb 100 = =20,71 kA X∑ √ 3× 0,4 × 6,971 Ta chọn áp tô mát (bảng 3.6-trg 150 sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện - Ngô Hồng Quang) sau: Bảng 6-6 : Thông số kĩ thuật của áp tô mát cấp 0,4kV Loại áp tô mát CM2500H Uđm 690 Iđm Icđm A kA 2500 50 121 CHƯƠNG KẾT LUẬN Trong phạm vi đồ án mơn học, em hồn thành nội dung sau: Chọn máy phát điện, tính tốn phụ tải cân công suất Xác định phương án chọn máy biến áp Tính tốn ngắn mạch Tính tốn chọn phương án tối ưu Chọn khí cụ điện dây dẫn Chọn sơ đồ thiết bị tự dùng Qua trình làm Đồ án, chúng em được sử dụng kiến thức tổng hợp học môn chuyên ngành như: Phần điện nhà máy điện trạm biến áp, Ngắn mạch hệ thống điện, Lưới điện, Bảo vệ Rơle, Tự động hóa hệ thống điện Đồ án môn học hội cho thân em trau dồi vận dụng kiến thức học vào việc thiết kế nhà máy nhiệt điện Và sở để tiếp tục thực nội dung sâu xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy đồ án tốt nghiệp sau Do kiến thức thân cịn hạn chế khơng thể khơng mắc phải sai sót tính tốn Vì em mong thầy góp ý để em hoàn thiện đồ án 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngắn mạch hệ thống điện - GS.TS.Lã Văn Út [2] Phần điện nhà máy điện trạm biến áp - TS.Đào Quang Thạch [3] Microsoft, "Add citations in a Word document," 2017 123