Chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Xác định các phương án và chọn máy biến áp, tính tổn thất công suất, điện năng. Tính toán ngắn mạch, lựa chọn các thiết bị điện chính của nhà máy. Tính toán chọn phương án tối ưu. Chọn sơ đồ nối dây và các thiết bị tự dùng
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - - ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Đề tài: Thiết kế nhà máy điện công suất 300 MW Khoa Kỹ thuật điện Chuyên ngành Hệ Thống Điện Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Lê Đức Tùng Bộ môn: Viện: Hệ thống điện Điện Sinh viên thực hiện: MSSV: Trịnh Đức Minh Nghĩa 20181234 Hà Nội, năm 2022 _ Chữ ký GVHD Đồ án môn học LỜI MỞ ĐẦU Điện ngày sử dụng rộng rãi công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế, giáo dục đời sống người, … Điện sản xuất từ nhà máy điện để cung cấp cho hộ tiêu thụ Tốc độ tang trưởng ngành điện trung bình khoảng 15% Trong năm tới, nước ta cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện trạm biến áp để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải, Thiết kế, xây dựng vận hành nhà máy nhiệt điện có hiệu kinh tế cao, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, ổn định hệ thống đòi hỏi có tính tốn xác, kỹ lưỡng chi tiết nhà chuyên môn Đồ án có nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện, gồm nội dung: • • • • • 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 nhà máy Tính tốn chọn phương án tối ưu Chọn sơ đồ nối dây thiết bị tự dùng Do thời gian thực có hạn, cịn tồn nhiều thiếu sót hạn chế q trình hồn thành báo cáo đồ án, em hy vọng nhận thơng cảm góp ý thêm Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy, PGS TS Lê Đức Tùng bảo giúp đỡ em hồn thành cơng việc q trình làm đồ án Sinh viên Trịnh Đức Minh Nghĩa Đồ án môn học NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Đồ án môn học MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 10 1.1 Chọn máy phát điện 10 1.2 Tính tốn phụ tải cân công suất 10 1.2.1 Công suất phát nhà máy 10 1.2.2 Công suất tự dùng nhà máy 11 1.2.3 Công suất phụ tải điện áp máy phát (phụ tải địa phương) 12 1.2.4 Công suất phụ tải trung áp 13 1.2.5 Công suất trao đổi hệ thống 14 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 16 2.1 Đề xuất phương án 16 2.1.1 Phương án 17 2.1.2 Phương án 18 2.1.3 Phương án 19 2.1.4 Kết luận 19 2.2 Tính tốn chọn máy biến áp cho phương án 20 2.2.1 Phương án 20 2.2.2 Phương án 26 CHƯƠNG TÍNH TỐN DỊNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 34 3.1 Tính điện kháng phần tử sơ đồ thay 34 3.2 Chọn điểm để tính tốn ngắn mạch 36 3.3 Tính tốn ngắn mạch cho phương án 36 3.3.1 Tính dịng ngắn mạch N1 37 3.3.2 Tính dịng ngắn mạch N2 39 3.3.3 Tính dịng ngắn mạch N3 41 3.3.4 Tính dịng ngắn mạch N4 44 3.3.5 Tính dịng ngắn mạch N5 45 3.3.6 Tổng hợp kết tính ngắn mạch phương án 45 Đồ án mơn học 3.4 Tính tốn ngắn mạch cho phương án 46 3.4.1 Tính dịng ngắn mạch N1 46 3.4.2 Tính dịng ngắn mạch N2 48 3.4.3 Tính dòng ngắn mạch N3 50 3.4.4 Tính dịng ngắn mạch N4 53 3.4.5 Tính dịng ngắn mạch N5 53 3.4.6 Tổng hợp kết tính ngắn mạch phương án 54 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 55 4.1 Chọn sơ đồ nối điện cho phương án 55 4.2 Tính tốn kinh tế phương án 55 4.2.1 Phương án 55 4.2.2 Phương án 59 4.3 Lựa chọn phương án tối ưu 61 CHƯƠNG CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 62 5.1 Chọn máy cắt điện dao cách ly 62 5.1.1 Chọn máy cắt điện 62 5.1.2 Chọn dao cách ly 62 5.2 Chọn dẫn cứng cho mạch máy phát điện 63 5.2.1 Chọn tiết diện dẫn cứng 63 5.2.2 Kiểm tra ổn định động dẫn cứng 64 5.2.3 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 66 5.2.4 Chọn sứ đỡ cho dẫn cứng 66 5.3 Chọn dẫn mềm 67 5.3.1 Chọn dẫn mềm làm góp cấp điện áp 220kV 68 5.3.2 Chọn dẫn mềm làm góp cấp điện áp 110kV 71 5.4 Chọn máy biến áp đo lường 73 5.4.1 Chọn máy biến điện áp (BU) 73 5.4.2 Chọn máy biến dòng (BI) 75 5.5 Chọn cáp kháng điện cho phụ tải địa phương 77 5.5.1 Chọn cáp 77 Đồ án môn học 5.5.2 Chọn kháng điện 79 5.5.3 Chọn máy cắt hợp cho phụ tải địa phương 82 5.6 Chọn chống sét van 82 5.6.1 Chọn chống sét van cho góp 220kV 110kV 83 5.6.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp 83 CHƯƠNG CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG 85 6.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 85 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 86 6.3 Chọn máy cắt phía cao áp máy biến áp tự dùng cấp 87 6.4 Chọn máy cắt phía hạ áp máy biến áp tự dùng cấp 87 6.5 Chọn Aptomat 88 KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Đồ án môn học DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ Bảng 1.1 Thơng số máy phát 10 Bảng 1.2 Biến thiên công suất hàng ngày nhà máy 11 Bảng 1.3 Biến thiên công suất tự dùng hàng ngày nhà máy 12 Bảng 1.4 Biến thiên phụ tải hàng ngày phụ tải địa phương 12 Bảng 1.5 Biến thiên phụ tải hàng ngày phụ tải trung áp 13 Bảng 1.6 Biến thiên công suất hàng ngày phát tới hệ thống 14 Bảng 2.1 Thông số máy biến áp cuộn dây 10,5/115kV 10,5/242kV chọn cho phương án 20 Bảng 2.2 Thông số máy biến áp tự ngẫu chọn cho phương án 20 Bảng 2.3 Phân bố công suất máy biến áp tự ngẫu phương án 21 Bảng 2.4 Phân bố công suất máy biến áp tự ngẫu cố cắt máy biến áp cuộn dây – máy phát bên trung áp phương án 22 Bảng 2.5 Phân bố công suất máy biến áp tự ngẫu cố cắt máy biến áp tự ngẫu – máy phát phương án 23 Bảng 2.6 Các dòng điện cưỡng phương án 26 Bảng 2.7 Thông số máy biến áp cuộn dây 10,5/115kV 10,5/242kV chọn cho phương án 27 Bảng 2.8 Thông số máy biến áp tự ngẫu chọn cho phương án 27 Bảng 2.9 Phân bố công suất máy biến áp tự ngẫu phương án 28 Bảng 2.10 Phân bố công suất máy biến áp tự ngẫu cố cắt máy biến áp cuộn dây – máy phát bên trung áp phương án 29 Bảng 2.11 Phân bố công suất máy biến áp tự ngẫu cố cắt máy biến áp tự ngẫu – máy phát phương án 30 Bảng 2.12 Các dòng điện cưỡng phương án 33 Bảng 3.1 Tổng hợp tính ngắn mạch phương án 45 Bảng 3.2 Tổng hợp tính ngắn mạch phương án 54 Bảng 4.1 Chọn máy cắt cho phương án 57 Bảng 4.2 Chọn máy cắt cho phương án 59 Bảng 4.3 Bảng tổng kết chi phí hai phương án 61 Bảng 5.1 Chọn máy cắt điện 62 Bảng 5.2 Chọn dao cách ly 63 Bảng 5.3 Chọn dẫn mạch máy phát 64 Bảng 5.4 Chọn sứ đỡ 66 Bảng 5.5 Chọn dẫn mềm 220kV 68 Bảng 5.6 Chọn dẫn mềm 110kV 71 Đồ án môn học Bảng 5.7 Phân bố đồng hồ điện thứ cấp BU 73 Bảng 5.8 Chọn BU cấp 10,5kV 74 Bảng 5.9 Chọn BU cấp 110kV 220kV 75 Bảng 5.10 Chọn BI cho cấp 10,5kV 76 Bảng 5.11 Chọn BI cấp 110kV 220kV 77 Bảng 5.12 Chọn cáp cho phụ tải địa phương 78 Bảng 5.13 Chọn kháng điện đơn 81 Bảng 5.14 Chọn máy cắt hợp phụ tải địa phương 82 Bảng 5.15 Chọn chống sét van góp 220kV 110kV 83 Bảng 5.16 Chọn chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu 83 Bảng 5.17 Chọn chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu 84 Bảng 6.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 86 Bảng 6.2 Chọn máy biến áp dự trữ tự dùng cấp 86 Bảng 6.3 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 86 Bảng 6.4 Chọn máy cắt phía cao máy biến áp tự dùng cấp 87 Bảng 6.5 Chọn máy cắt phía hạ áp máy biến áp tự dung cấp 88 Bảng 6.6 Chọn Aptomat 88 Hình 1.1 Đồ thị phụ tải nhà máy 11 Hình 1.2 Đồ thị phụ tải tự dùng 12 Hình 1.3 Đồ thị phụ tải địa phương 13 Hình 1.4 Đồ thị phụ tải trung áp 13 Hình 1.5 Đồ thị phụ tải tổng hợp 14 Hình 2.1 Sơ đồ nối điện phương án 17 Hình 2.2 Sơ đồ nối điện phương án 18 Hình 2.3 Sơ đồ nối điện phương án 19 Hình 3.1 Sơ đồ sợi vị trí ngắn mạch phương án 36 Hình 3.2 Sơ đồ thay phương án 37 Hình 3.3 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N1 phương án 38 Hình 3.4 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N2 phương án (1) 39 Hình 3.5 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N2 phương án (2) 40 Hình 3.6 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N3 phương án (1) 42 Hình 3.7 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N3 phương án (2) 43 Hình 3.8 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N3 phương án (3) 43 Hình 3.9 Sơ đồ thay ngắn mạch N4 phương án 44 Hình 3.10 Sơ đồ sợi vị trí ngắn mạch phương án 46 Đồ án mơn học Hình 3.11 Sơ đồ thay phương án 46 Hình 3.12 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N1 phương án 47 Hình 3.13 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N2 phương án (1) 49 Hình 3.14 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N2 phương án (2) 49 Hình 3.15 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N3 phương án (1) 51 Hình 3.16 Biến đổi sơ đồ thay ngắn mạch N3 phương án (2) 52 Hình 3.9 Sơ đồ thay ngắn mạch N4 phương án 53 Hình 4.1 Sơ đồ nối điện phương án 56 Hình 4.2 Sơ đồ nối điện phương án 59 Hình 5.1 Mặt cắt dẫn 64 Hình 5.2 Mơ tả sứ đỡ 67 Hình 5.3 Sơ đồ nối dụng cụ đo 73 Hình 5.4 Sơ đồ chọn kháng điện 79 Hình 5.5 Sơ đồ thay để chọn XK% 80 Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 85 Hình 6.2 Sơ đồ thay tính chọn máy cắt 6,3 kV 87 Hình 6.3 Sơ đồ thay tính chọn Aptomat 88 Đồ án mơn học CHƯƠNG CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT Tính tốn phụ tải cân công suất phần quan trọng nhiệm vụ thiết kế đồ án nhà máy điện Nó định tính đúng, sai tồn q trình tính tốn Ta tiến hành tính tốn cân cơng suất theo cơng suất biểu kiến S dựa vào đồ thị phụ tải cấp điện áp hàng ngày hệ số cơng suất cấp gần giống tính tốn cân theo công suất biểu kiến S với sai số cho phép thiết kế 1.1 Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy điện bao gồm tổ máy, tổ máy có cơng suất 60 MW, tra bảng Phụ Lục 1, trang 113 giáo trình thiết kế nhà máy điện trạm biến áp – PGS Phạm Văn Hòa ta chọn máy phát loại TBΦ-60-2 có thơng số cho bảng sau : Bảng 1.1 Thông số máy phát Loại máy phát TBΦ-60-2 n (v/ph) 3000 Thông số định mức Sđm Pđm Uđm cosαđm (MVA) (MW) (V) 75 60 10,5 0,8 Iđm kA 4,125 x”d 0,146 Điện kháng tương đối x’d xd x2 0,22 1,691 0,178 x0 0,077 1.2 Tính tốn phụ tải cân cơng suất 1.2.1 Cơng suất phát nhà máy Công suất định mức nhà máy: PdmNM = n.PdmF = 5.60 = 300MW Trong đó: 𝑃dmNM cơng suất định mức nhà máy 𝑛 số tổ máy 𝑃dmF công suất định mức tổ máy Công suất phát nhà máy thời điểm t tính sau: PNM (t ) = PdmNM PNM % ( MW ) S NM (t ) = PNM (t ) ( MVA) cos NM Trong khoảng thời gian từ 0-7h, ta tính tốn cơng suất phát nhà máy: PNM (0 - 7) = PdmNM PNM % = 300.65% = 195 ( MW ) S NM (0 - 7) = PNM (t ) 195 = = 243, 75 ( MVA) cos NM 0,8 Tính tương tự cho khoảng thời gian cịn lại, ta thu bảng cơng suất phát sau : 10 Đồ án môn học - Điện áp định mức : UđmBI Uđmmạng Dòng điện định mức sơ cấp : IđmSC Icb Cấp xác BI chọn phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo Phụ tải thứ cấp BI chọn tương ứng với cấp xác BI có phụ tải định mức ZđmBI Để đảm bảo độ xác yêu cầu tổng phụ tải thứ cấp (Z2) kể tổng trở dây dẫn không vượt ZđmBI Z2 = Zdc + Zdd ZđmBI Trong đó: Zdc tổng phụ tải dụng cụ đo Zdd tổng trở dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo a) Chọn BI cho cấp 10,5 kV Từ sơ đồ nối dây dụng cụ đo lường vào BI ta xác định phụ tải thứ cấp BI pha sau: Bảng 5.10 Chọn BI cho cấp 10,5kV Tên dụng cụ đo lường Phụ tải thứ cấp (VA) Ký hiệu a B c Ampe mét Э 302 1 Oát kế tác dụng д 341 − Oát kế tự ghi д 33 10 − 10 Oát kế phản kháng д 324/1 − Công tơ tác dụng И 670 2,5 − 2,5 Công tơ phản kháng И 672 2,5 2,5 26 26 Tổng cộng Điện áp định mức BI : UđmBI Uđmmạng = 10,5 kV - Dòng điện định mức sơ cấp : IđmSC Icb = 4,330 kA Cấp xác : 0,5 ( mạch thứ cấp có cơng tơ ) Vậy từ điều kiện ta chọn BI cho cấp điện áp máy phát loại TПШ−10 có thơng số : Uđm = 10,5 kV ; IđmSC = 5000A ; IđmTC = 5A Với cấp xác 0,5 ta có ZđmBI = 1,2 • Chọn dây dẫn nối BI dụng cụ đo lường: Giả thiết khoảng cách từ BI đến dụng cụ đo l = 30m Vì biến dòng mắc pha nên chiều dài tính tốn : ltt = l = 30m 76 Đồ án môn học Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha a (hoặc pha c) : Z dc = Sdc 26 = = 1, 04 I dmTC Để đảm bảo độ xác tổng phụ tải thứ cấp (Z2) kể tổng trở dây dẫn không vượt ZđmBI: Z = Z dc + Z dd Z dmBI = 1, 2 Z dd Z dmBI − Z dc = 1, − 1, 04 = 0,16 l 0,16 S l 0, 0175.30 S = = 3, 28mm Rdd 0,16 Z dd Rdd = Vậy ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện S = 4mm2 Máy biến dòng chọn khơng cần phải kiểm tra ổn định động định điều kiện ổn định động dẫn mạch máy phát b) Chọn BU cho cấp 110 kV 220 kV BI chọn theo điều kiện : - Điện áp định mức BI : UđmBI Uđmmạng Dòng điện định mức sơ cấp : IđmSC Icb Với cấp điện áp 110kV ta có Icb = 413 A Với cấp điện áp 220kV ta có Icb = 616 A Ta chọn BI có thơng số bảng sau : Thơng số tính tốn Uđm Icb (kV) (A) 110 413 220 616 Bảng 5.11 Chọn BI cấp 110kV 220kV Loại BI Uđm Bội Bội Iđm (A) (kV) số ổn số ổn định định Sơ Thứ động nhiệt cấp cấp 110 110 34,6/ 4005 THPД-110M 800 TH220-3T 220 - - 400800 Cấp xác Phụ tải () Iđđm (kA) 0,5 1,2 145 0,5 24-48 5.5 Chọn cáp kháng điện cho phụ tải địa phương 5.5.1 Chọn cáp Phụ tải địa phương cấp điện áp Udm = 10,5kV, Pmax = 15MW, cos = 0,85 bao gồm đường dây cáp kép × 5MW × 4km a) Chọn tiết diện cáp kép 77 Đồ án môn học Chọn tiết diện cáp kép theo mật độ dòng điện: S Skt = I lvbt J kt Dịng điện làm việc bình thường đường dây phụ tải địa phương (đường dây gồm cáp kép): Pmax 1 15 I lvbt = = = 0,162kA 3U dm cos 3.10,5.0,85 Thời gian sử dụng công suất lớn phụ tải cực đại: Tmax = P t i i Pmax = 365 (9, 75.7 + 12, 75.6 + 15.5 + 10,5.6) = 6880, 25h 15 Tra bảng mật độ dòng điện kinh tế, với cáp lõi đồng Tmax = 6880,25 giờ, ta có Jkt =2A/mm2 Skt = I lvbt 0,162.103 = = 81mm2 J kt Tra bảng chọn cáp ba lõi đồng có cách điện giấy tẩm dầu nhựa thông chất dẻo khơng chảy, vỏ chì, đặt đất (nhiệt độ đất t0đ = 150C) ta Bảng 5.12 Chọn cáp cho phụ tải địa phương Tiết diện lõi dẫn mm2 120 Điện áp kV 10 Vật liệu Đồng Dòng điện cho phép A 310 Điện kháng đơn vị /km 0,292 b) Kiểm tra cáp kép chọn theo điều kiện phát nóng Điều kiện: kqtsc k1.k2 I cp I cb = I lvbt Trong đó: k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, k1 = 0,882 k2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp song song, k2 = 0,92 kqtsc: hệ số tải cố, kqtsc = 1,3 điều kiện làm việc bình thường, dịng qua chúng khơng q 80% dịng cho phép hiệu chỉnh Do I lvbt 162 = 100% = 64, 40% nên kqtsc = 1,3 k1.k2 I cp 0,882.0,92.310 Ta thấy: kqtsc k1.k2 I cp = 1,3.0,882.0,92.265 = 327, 01( A) I cb = I lvbt = 2.162 = 324( A) 78 Đồ án môn học Vậy cáp chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép 5.5.2 Chọn kháng điện N5 Kép 2,5 Kép 2,5 Kép 2,5 Kép 2,5 F3 Kép 2,5 Kép 2,5 F2 N6 Cáp MC2 N7 Cáp Hình 5.4 Sơ đồ chọn kháng điện Kháng điện đầu đường dây phụ tải địa phương chọn theo điều kiện sau: - Điện áp : UđmK Uđm mạng = 10kV Dòng điện : IdmK IcbK Trong : IcbK dịng điện cưỡng qua kháng, tính phụ tải địa phương cực đại cố cắt kháng IK = PDP max 15 = = 0, 485kA) 2.cos 3.U dm 2.0,85 3.10,5 I cbK = 2.I K = 0,970(kA) Vậy ta chọn kháng điện đơn cuộn dây nhơm: PbA-10-100 có IđmK = 1000A 79 Đồ án mơn học • Tính điện kháng XK% Để chọn điện kháng XK%, ta lập sơ đồ thay sau: Hình 5.5 Sơ đồ thay để chọn XK% Tại đó: - N5: điểm ngắn mạch nơi đấu nối kháng điện, tính trước đó: I”N5 = 60,1 kA N6: điểm ngắn mạch sau MC1 đầu đường dây cáp N7: điểm ngắn mạch sau MC2 đầu đường dây cáp Điều kiện dòng cắt máy cắt ổn định nhiệt cho cáp: - I N I catMC1 Đối với MC1 cáp 1: I N I nhCap1 I N I catMC Đối với MC2 cáp 2: I N I nhCap Dòng điện bản: I cb = Scb 100 = = 5, 499(kA) 3.U tb 3.10,5 I cb 5, 499 = = 0, 0915 IN5 60,1 Điện kháng hệ thống: X HT = Điện kháng cáp 1: X C1 = x0 l Scb 100 = 0, 292.4 = 1, 059 U tb 10,52 Với: S: tiết diện cáp (mm2) C: hệ số phụ thuộc vật liệu, CCu = 141 tcatMC: thời gian cắt máy cắt, tcatMC1 = tcatMC2 + ∆t; ∆t = 0,3÷0,5s Ứng với tcatMC2 =0,4s => tcatMC1 =0,4+0,3=0,7s Do MC1 chưa chọn nên ta xem xét I N I nhCap1 Dòng ổn định nhiệt cáp: Dòng ổn định nhiệt cáp 1: I nhCap1 = S1.C1 120.141 −3 = 10 = 20, 223(kA) tcatMC1 0,7 Dòng ổn định nhiệt cáp 2: I nhCap = S2 C2 50.141 −3 = 10 = 11,147(kA) tcatMC 0, 80 Đồ án mơn học Ta có: X HT + X K = XK = XK = I cb I nhCap1 I cb I nhCap1 − X HT 5, 499 − 0, 0915 = 0,180 20, 233 Quy đổi dạng phần trăm: XK % = XK I dmK 100% = 0,180 .100% = 3, 27% I cb 5, 499 Ta chọn kháng điện đơn có cuộn dây nhơm loại PbA-10-1000-4 có thơng số sau: Bảng 5.13 Chọn kháng điện đơn Loại kháng PbA-10-1000-4 UđmK, kV 10 IđmK, A 1000 XK% • Kiểm tra kháng điện chọn - Kiểm tra tổn thất điện áp chế độ làm việc: Chế độ bình thường: IK U K % = X K % I dmK sin = 485 0,527 = 1, 022% U cp % = 2% 1000 Chế độ cưỡng bức: U Kcb % = X K % I cbK 970 sin = .0,527 = 2, 044% U cp % = 4% I dmK 1000 Thấy tổn thất điện áp kháng thỏa mãn giới hạn cho phép - Kiểm tra dòng điện cho phép Điện kháng chọn hệ đơn vị tương đối: XK = X K % I cb 5, 499 = = 0, 220 100 I dmK 100 o Khi ngắn mạch điểm N6 sơ đồ thay thế: IN6 = I cb 5, 499 = = 17, 653(kA) X HT + X K 0, 0915 + 0, 220 81 Đồ án môn học Thấy IN6 = 17,653kA < InhCap1 = 26,753kA ta chọn IcatMC1 = 20kA > IN6 = 17,653kA nên kháng điện chọn thoả mãn yêu cầu kỹ thuật o Khi ngắn mạch điểm N7 sơ đồ thay thế: IN7 = X HT I cb 5, 499 = = 4, 012(kA) + X K + X C1 0, 0915 + 0, 220 + 1, 059 Thấy IN7 = 4,012kA < InhCap2 = 8,426kA IN7 = 4,012kA < IcatMC1 = 20kA nên kháng điện chọn thoả mãn yêu cầu kỹ thuật 5.5.3 Chọn máy cắt hợp cho phụ tải địa phương Dịng làm việc bình thường MC1 I bt = PDP max 15 = = 0, 485(kA) 2.cos 3.U dm 2.0,85 3.10,5 Dòng làm việc cưỡng MC1 I cb = 2.Ibt = 0,970(kA) Dòng ngắn mạch sau kháng: I N = 17,653kA Dịng xung kích ngắn mạch sau kháng: ixk = 2.1,8.17, 653 = 44,937kA Từ tính tốn trên, ta chọn máy cắt hợp cho phụ tải địa phương: Bảng 5.14 Chọn máy cắt hợp phụ tải địa phương Cấp điện áp (kV) 10 Các đại lượng tính tốn Icb IN” ixk (A) (kA) (kA) 970 17,653 44,937 Loại máy cắt 8AN20 Các đại lượng định mức Uđm Iđm Icđm Iđđm (kV) (A) (kA) (kA) 12 1250 25 63 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 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 Điều kiện chọn chống sét van: U dm −CSV U dm −mang Sau ta tiến hành chọn chống sét cho cấp điện áp: 82 Đồ án môn học 5.6.1 Chọn chống sét van cho góp 220kV 110kV Trên góp 220kV 110kV 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 Ta chọn loại chống sét van sau: (Tra Phụ lục 8.1 Trang 180 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS-TS Phạm Văn Hoà”) Loại chống sét van Bảng 5.15 Chọn chống sét van góp 220kV 110kV Cấp điện áp Điện áp lớn Điện áp làm Dòng điện (kV) lưới việc lớn phóng định mức (kV) (kV) (kA) Vật liệu vỏ 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) Chọn cho máy biến áp tự ngẫu Các máy biến áp tự ngẫu có liên hệ điện cao áp 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 chọn chống sét van SiC–220 có Uđm = 220kV thông số bảng trên, đặt pha Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu chọn chống sét van 3EP1–110 có Uđm = 110kV thống số bảng, đặt pha Phía hạ máy biến áp tự ngẫu: Do máy biến áp tự ngẫu ngồi nhiệm vụ tải cơng suất từ hạ lên cao trung áp cịn có nhiệm vụ liên lạc cao trung máy cắt phía hạ bị cắt máy biến áp cịn điện Đúng lúc có sóng q điện áp truyền vào trạm, chạy phía hạ máy biến áp tự ngẫu lúc theo quy tắc petersen sóng bị phản xạ qua lại nhiều lần có tính chất nâng cao, xếp chồng dẫn đến phá hỏng cách điện phía hạ máy biến áp tự ngẫu Để đề phòng trường hợp ta đặt chống sét van PBT-10 liên bang nga chế tạo thông số bảng, đặt pha Ta chọn chống sét van với thông số sau: (Tra Phụ lục 8.3 trang 181 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS-TS Phạm Văn Hoà”) Bảng 5.16 Chọn chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu Điện áp đánh Điện áp đánh thủng xung kích Khối Uđm Umax thủng tần số thời gian phóng điện đến Loại lượng (kV) (kV) 50Hz 10s (kg) (kV) (kV) PBT-10 10 12,7 26 50 b) Chọn cho máy biến áp hai 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 83 Đồ án mơn học cách điện cuộn dây đặc biệt phần cách điện gần trung tính trung tính cách điện theo điều kiện vận hành hệ thống (dao cách ly trung tính mở) Vì trung tính máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí chống sét van mắc song song với dao cách ly Tuy nhiên điện cảm cuộn dây máy biến áp nên biên độ sóng 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 với thông số sau: (Tra Phụ lục 8.1 trang 179 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS-TS Phạm Văn Hoà”) Bảng 5.17 Chọn chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu Loại Uđm 3EP1 110 PBT-35 35 Điện áp cho phép lớn 170 40,5 Điện áp đánh thủng tần số 50Hz 186 78 Điện áp đánh thủng xung kích thời gian phóng điện đến 10s 210 125 84 Đồ án môn học CHƯƠNG CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG Điện tự dùng phần điện không lớn lại giữ phần quan trọng trình vận hành nhà máy điện, đảm bảo hoạt hoạt động nhà máy : chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nước tuần hồn, 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 cơng tác đảm bảo làm việc lị 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, nhà máy điện thiết kế ta dùng hai cấp điện áp tự dùng 6,3kV 0,4kV F1 F2 F3 F4 F5 6,3 kV 0,4 kV Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 6.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp Các máy có nhiệm vụ nhận điện từ đầu cực máy phát 10,5 kV cung cấp cho phụ tải tự dung cấp điện áp 6,3 kV phần lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 0,4 kV 85 Đồ án môn học Công suất định mức máy biến áp tự dùng cấp chọn sau : S dmB1 S Fdm = Trong đó: S TD max n hệ số % tự dùng n số máy phát nhà máy SdmB1 STD max 21,882 = = 4, 376MVA n Ta chọn máy biến áp có thông số sau: Bảng 6.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp Loại máy biến áp TMH − 6300 UđmC (kV) 10 UđmH (kV) 6,3 SđmB (kVA) 6300 P0 (kW) 7,65 PN (kW) 46,5 UN% I0 % 6,5 0,8 Máy biến áp dự trữ : chọn phù hợp với mục đích phục vụ để thay máy biến áp công tác sửa chữa Công suất máy biến áp dự trữ chọn sau: S dmB1dt 1, STD max 21,882 = 1, = 6, 565MVA n Ta chọn máy biến áp có thơng số sau: Bảng 6.2 Chọn máy biến áp dự trữ tự dùng cấp Loại máy biến áp TДHC UđmC (kV) 10,5 UđmH (kV) 6,3 SđmB (kVA) 10000 P0 (kW) 12,3 PN (kW) 85 UN% I0 % 14 0,8 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp Các máy biến áp tự dùng cấp dùng để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 0,4 kV 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 dịng ngắn mạch phía 0,4kV lớn Cơng suất máy biến áp tự dùng cấp chọn sau: SdmB 10% STD max 21,882 = 0,1 = 0, 438MVA n Ta chọn máy biến áp có thơng số sau: Bảng 6.3 Chọn máy biến áp tự dùng cấp Loại máy biến áp ABB UđmC (kV) 6,3 UđmH (kV) 0,4 SđmB (kVA) 500 P0 (W) 1000 PN (W) 700 UN% 86 Đồ án môn học 6.3 Chọn máy cắt phía cao áp máy biến áp tự dùng cấp Chọn tương tự máy cắt cấp 10,5 kV chọn Bảng 5.1, tức loại máy cắt 8BK40: Bảng 6.4 Chọn máy cắt phía cao máy biến áp tự dùng cấp Cấp điện áp, kV Loại máy cắt 12 Iđm, kA 8BK40 Đại lượng định mức Icđm, kA 63 Iđđm, kA 160 6.4 Chọn máy cắt phía hạ áp máy biến áp tự dùng cấp Để chọn máy cắt điện trường hợp ta tính dịng ngắn mạch góp phân đoạn 6,3 kV ( điểm ngắn mạch N6 ) Ta có sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch: 6,3kV XHT XB1 N6 N5 Hình 6.2 Sơ đồ thay tính chọn máy cắt 6,3 kV Máy cắt chọn theo điều kiện sau: UđmMC Uđmmạng ; IđmMC Icb I2nh.tnh BN ; iđđm ixk ; Icđm I”N6 Trong Chương ta tính dịng ngắn mạch để chọn khí cụ điện mạch tự dùng : I”N5 = 60,1 kA Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N5 là: X HT = (10,5) cb I = I "N 100 3.10,5 = 0, 0915 60,1 Điện kháng máy biến áp tự dùng cấp là: X B1 = U N % Scb 100 = = 1,111 100 SdmB1 100 6, Tính dịng ngắn mạch N6: I "N = (6,3) cb I X Scb 100 3.U tb 3.6,3 = = = 7, 621kA X HT + X B1 0, 0915 + 1,111 Dịng xung kích điểm ngắn mạch N6 là: ixkN = 2.1,8.7, 621 = 19, 4kA 87 Đồ án môn học Vậy ta chọn máy cắt có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 6.5 Chọn máy cắt phía hạ áp máy biến áp tự dung cấp Loại máy cắt 8BM20 Uđm (kV) 7,2 Iđm (A) 1250 Icđm (kA) 25 iđđm (kA) 63 6.5 Chọn Aptomat Để chọn aptomat ta tính dịng ngắn mạch góp phân đoạn 0,4kV (điểm ngắn mạch N7) Ta có sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch sau: 0,4kV XHT XB1 N5 XB2 N6 N7 Hình 6.3 Sơ đồ thay tính chọn Aptomat Aptomat chọn theo điều kiện sau: - Điện áp định mức: U dm 0, 4kV Dòng điện định mức: I dm I max Dòng điện cắt định mức: Icdm I "N Trong : Imax dịng điện lớn phía 0,4kV S dmB = 3.U dm I max = 500 = 721, 688 A 3.0, Điện kháng máy biến áp tự dùng cấp 2: X B2 = U N % Scb 100 = =8 100 SdmB 100 0, 500 Tính dịng ngắn mạch N7: I "N = I (0,4) cb X = X HT Scb 100 3.U tb 3.0, = = 15, 685kA + X B1 + X B1 0, 0915 + 1,111 + Ta chọn aptomat C801N có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 6.6 Chọn Aptomat Loại Aptomat C801N Uđm (V) 690 Iđm (A) 800 Icđm (kA) 25 88 Đồ án môn học KẾT LUẬN Trong đồ án này, ta thiết kế nhà máy nhiệt điện có công suất đặt 300MW, bao gồm nội dung chương chính: Trong chương 1, ta tính chọn máy phát điện, tính tốn phụ tải cân dịng công suất Ở chương 2, ta đề xuất phương án nối dây khả thi chọn máy biến áp Qua tính tốn ngắn mạch chương chọn phương án tối ưu chương Tại 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 hoàn thành nhiệm vụ thiết kế, phần cuối chọn sơ đồ tự dùng thiết bị Trong chương 6, ta chọn sơ đồ cho hệ thống tự dùng cho nhà máy chọn thiết bị cho mạch này, với đặc thù nhà máy nhiệt điện không sử dụng góp điện áp máy phát Đây bước để cuối hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đồ án 89 Đồ án môn học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] Phần điện nhà máy điện trạm biến áp – TS Đào Quang Thạch Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp – PGS.TS Phạm Văn Hòa Ngắn mạch hệ thống điện – GS.TS Lã Văn Út Giáo trình Lưới điện – PSG.TS.Trần Bách 90