Đồ án môn học nhà máy điện thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Giảng viên hướng dẫn: Ngành: TỐNG DUY ANH 2062010001 TS MA THỊ THƯƠNG HUYỀN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN Lớp: D15H16B Khoá: 2020-2024 Hà Nội, tháng 12 năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi, Tống Duy Anh, cam đoan nội dung đồ án thực hướng dẫn TS Ma Thị Thương Huyền Các số liệu kết đồ án trung thực chưa công bố cơng trình khác Các tham khảo đồ án trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian nơi cơng bố Nếu khơng nêu trên, tơi hồn tồn chịu trách nhiệm đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Người cam đoan (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy giáo, cô giáo của trường Đại học Điện lực, đặc biệt là các thầy cô khoa Kĩ thuật điện, các thầy cô đã dìu dắt, trang bị kiến thức quý báu cho em suốt quá trình học tập tại trường Những kiến thức quý báu và sự giúp đỡ của các thầy cô hành trang giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ của một kĩ sư tương lai cũng cuộc sống Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô TS Ma Thị Thương Huyền đã hướng dẫn tận tình giúp em có kiến thức sâu rộng mơn Nhà Máy Điện để em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Trong trình làm bài, với cố gắng thân nhiều trợ giúp thầy cô, bạn bè em hồn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên kiến thức hạn chế nên làm em cịn nhiều thiếu sót Do kính mong nhận góp ý, bảo thầy giáo để em hồn thiện đồ án có thêm kinh nghiệm cho mai sau Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC CHƯƠNG : TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 1.1 Chọn máy phát điện 1.2 Tính tốn cân cơng suất tồn nhà máy 1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy 1.2.2 Công suất điện tự dùng 1.2.3 Công suất phụ tải địa phương 1.2.4 Công suất phụ tải trung áp 1.2.5 Công suất phụ tải cao áp 1.2.6 Cân cơng suất tồn nhà máy 1.3 Đề xuất phương án nối điện cho nhà máy .6 1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất phương án nối điện 1.3.2 Đề xuất phương án CHƯƠNG : TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP .11 2.2 Phân bố công suất cấp điện áp MBA 11 2.3 Chọn loại công suất định mức MBA 12 2.4 Tính tốn tổn thất điện MBA 17 CHƯƠNG : TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT 20 3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 20 3.2 Tính tốn kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu .21 3.2.1 Tổng quan chung 3.2.2 Tính tốn cụ thể phương án CHƯƠNG : TÍNH TỐN NGẮN MẠCH .23 4.1 Chọn điểm ngắn mạch 23 4.2 Kết tính tốn ngắn mạch .24 CHƯƠNG : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN .25 5.1 Dòng điện làm việc dòng điện cưỡng 25 5.1.1 Cấp điện áp cao 220 kV 5.1.2 Cấp điện áp trung 110 kV 5.1.3 Cấp điện áp 10,5 5.2 Chọn máy cắt dao cách ly .27 5.2.1 Chọn máy cắt (MC) 5.2.2 Chọn dao cách ly (DCL) 5.3 Chọn cáp kháng điện đường dây 28 5.3.1 Chọn cáp 5.3.2 Chọn kháng điện đường dây 5.4 Chọn góp cứng đầu cực máy phát .34 5.4.1 Chọn góp cứng 5.4.2 Chọn sứ đỡ góp cứng 5.5 Chọn dây dẫn, góp mềm phía điện áp cao trung 37 5.5.1 Chọn tiết diện dây dẫn góp mềm 5.5.2 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch 5.5.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 5.6 Chọn máy biến áp đo lường 39 5.6.1 Chọn máy biến điện áp BU 5.6.2 Chọn máy biến dòng điện BI 5.7 Chọn chống sét van .43 CHƯƠNG : TÍNH TỐN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 44 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 44 6.2 Chọn máy biến áp .45 6.2.1 Máy biến áp cấp 6,3 kV 6.2.2 Máy biến áp cấp 0,4kV 6.3 Chọn máy cắt khí cụ điện .46 6.3.1 Chọn máy cắt 6.3.2 Chọn dao cách ly 6.3.3 Chọn aptomat cầu dao phía hạ áp 0,4kV PHỤ LỤC: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 50 Tính tốn điện kháng cho phần tử sơ đồ thay 50 Tính dịng ngắn mạch theo điểm 51 2.1 Tính tốn cho điểm ngắn mạch N1 2.2 Tính toán cho điểm ngắn mạch N2 2.3 Tính tốn cho điểm ngắn mạch N3 2.4 Tính tốn cho điểm ngắn mạch N3’ 2.5 Tính tốn cho điểm ngắn mạch N4 PHỤ LỤC 2: TÍNH XUNG LƯỢNG NHIỆT CỦA DÒNG NGẮN MẠCH 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thông số máy phát điện Bảng 1.2: Công suất toàn nhà máy Bảng 1.3: Công suất điện tự dùng .2 Bảng 1.4: Công suất phụ tải địa phương .3 Bảng 1.5: Công suất phụ tải trung áp Bảng 1.6: Công suất phụ tải cao áp .4 Bảng 1.7: Công suất phát hệ thống Bảng 2.2: Phân bố công suất MBA liên lạc AT2, AT3 .11 Bảng 2.3: Thông số MBA cuộn dây T1, T4 12 Bảng 2.4: Thông số MBA liên lạc tự ngẫu AT2, AT3 13 Bảng 2.5: Tổng hợp công suất cấp ứng với 13 Bảng 2.6: Tổn thất điện MPĐ-MBA cuộn dây T1,T4 .16 Bảng 2.7: Tổn thất công suất ngắn mạch MBA tự ngẫu .17 Bảng 2.8: Tổn thất điện MBA tự ngẫu 18 Bảng 3.1: Vốn đầu tư MBA phương án 21 Bảng 3.2: Vốn đầu tư TBPP phương án 21 Bảng 3.3: Tổng hợp vốn đầu tư chi phí vận hành phương án 21 Bảng 4.1: Bảng tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch điểm 23 Bảng 5.1: Bảng tổng kết dòng cưỡng 26 Bảng 5.2: Thông số loại máy cắt 26 Bảng 5.3: Thông số loại dao cách ly 27 Bảng 5.4: Tổng hợp thông số kỹ thuật cáp chọn 30 Bảng 5.5: Bảng thông số kháng điện 30 Bảng 5.6: Thông số máy cắt MC1 .32 Bảng 5.7: Thơng số góp cứng đầu cực máy phát .34 Bảng 5.8: Thông số sứ đỡ cứng 35 Bảng 5.9: Thông số dây dẫn góp mềm cấp điện áp 220kV 110kV 37 Bảng 5.10: Thông số phụ tải BU 39 Bảng 5.11: Thông số BU cấp điện áp 10,5 kV 39 Bảng 5.12: Thông số BU cấp điện áp 110kV 220kV .40 Bảng 5.13: Thông số BI cấp điện áp 10,5 kV .40 Bảng 5.14: Phụ tải đồng hồ cấp điện áp 10,5 kV 41 Bảng 5.15: Thơng số BI cấp điện phía 110kV 220kV 42 Bảng 5.16: Thông số CSV 42 Bảng 6.1: Thông số MBA tự dùng dự phòng cấp 6,3 kV .45 Bảng 6.2: Thông số MBA tự dùng dự phòng cấp 0,4kV 45 Bảng 6.3: Thơng số máy cắt phía tự dùng 46 Bảng 6.4: Thông số dao cách ly 46 Bảng 6.5: Thông số aptomat cấp 0,4kV 47 Bảng 6.6: Thông số cầu dao hạ áp 0,4kV 48 Chương 6: Tính tốn lựa chọn phương án sơ đồ cung cấp điện tự dùng 6.3.3 Chọn aptomat cầu dao phía hạ áp 0,4kV 1, Tính tốn ngắn mạch - Chọn điểm ngắn mạch N8 (phía sau B td2) Coi nguồn cấp cho điểm ngắn mạch N8 nguồn có cơng suất vơ lớn (X=0) Ta có sơ đồ thay thế: EHT RBtd2 XBtd2 N8 - Chọn Scb=100MVA, Ucb=0,4kV Tổng trở máy biến áp Btd2: - Dòng ngắn mạch siêu độ điểm N8: - Dịng điện xung kích N8: ; Tra đồ thị hình 4.4, tài liệu (2) - Ta coi dịng làm việc cưỡng dòng làm việc mạch dự phòng : 2, Chọn aptomat - Điều kiện chọn aptomat: + Uđm ≥ Uđmluoi = 0,4 (kV) +Iđm ≥ Icb = 1,44(kA) + Ic.đm ≥ I”N = 25,62 (kA) Như ta chọn áptomat có thơng số cho bảng sau: Bảng 6.1: Thông số aptomat cấp 0,4kV Loại Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) M16 690 1600 40 Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt cho aptomat aptomat có Iđm > 1000A 3, Chọn cầu dao hạ áp - Điều kiện chọn: + UđmCD ≥ Uđmluoi = 0,4 (kV) + IđmCD ≥ Icb = 1,44 (kA) + Iđđm ≥ ixk = 56,161 (kA) 50 Chương 6: Tính tốn lựa chọn phương án sơ đồ cung cấp điện tự dùng Ta chọn cầu dao có thơng số sau: Bảng 6.2: Thông số cầu dao hạ áp 0,4kV Loại CD Udm (V) Idm (A) INmax (kA) INS2500 690 2500 75 Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt cầu dao chọn có Iđm > 1000A 51 PHỤ LỤC: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 1.Tính toán điện kháng cho phần tử sơ đồ thay Sơ đồ thay toàn nhà máy cho tính tốn ngắn mạch lập hệ đơn vị tương đối Để lập sơ đồ thay trước hết ta phải chọn công suất Scb điện áp Ucb Chọn Scb = 100 MVA; Ucb = Utb cấp điện áp (230; 115; 10,5 kV) a) Máy phát điện: SđmF =75 MVA, b) Đường dây: Nhà máy nối với hệ thống đường dây kép, L = 80 km, x0 = 0,4Ω/km; Utb = 230 kV c) Máy biến áp: - Máy biến áp cuộn dây: - Máy biến áp tự ngẫu: + Điện áp ngắn mạch cấp MBA tự ngẫu: tính theo cơng thức MBA cuộn dây (do cho theo công suất định mức) sau: + Điện kháng ngắn mạch cấp MBA tự ngẫu: 52 Phụ lục: Tính tốn ngắn mạch d) Hệ thống điện: SđmHT = 5000MVA, = 0,6 Tính dịng ngắn mạch theo điểm 2.1 Tính tốn cho điểm ngắn mạch N1 2.1.1 Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản Sơ đồ thay ngắn mạch pha: EHT XHT XD N1 XT1 C XAT T XAT C XAT T XAT H XAT XT4 XS XS H XAT XS E1 E2 XS E4 E3 Hình P.1: Sơ đồ thay điểm ngắn mạch N1 Sơ đồ thay có trục đối xứng hình vẽ, ta có: 53 Phụ lục: Tính tốn ngắn mạch Ta sơ đồ rút gọn sau: E1 EHT N1 X1 X2 X4 E23 X5 E4 X3 Ta có: X6 = X3 nt (X4 // X5) Ta có sơ đồ sau: EHT E1 N1 X1 X2 E234 X6 Ta có: Như ta sơ đồ rút gọn cuối cùng: EHT EStd N1 X1 X7 2.1.2 Tính tốn dịng ngắn mạch - Dòng ngắn mạch siêu độ điểm ngắn mạch N1: - Dịng điện xung kích: 2.2 Tính tốn cho điểm ngắn mạch N2 2.2.1 Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản 54 Phụ lục: Tính tốn ngắn mạch EHT XHT XD XT1 C XAT C XAT N2 T XAT T XAT H XAT XT4 H XAT XS XS XS XS E1 E2 E4 E3 Hình P.2: Sơ đồ thay điểm ngắn mạch N2 Tương tự điểm ngắn mạch N1, sơ đồ có trục đối xứng hình vẽ Nhập song song nhánh E2 E3 ta có sơ đồ sau: EHT X1 E1 X2 N2 X4 E23 X5 E4 X3 Biến đổi (X1, X2, X3) → tam giác thiếu (X7, X8): Ta có sơ đồ sau: 55 Phụ lục: Tính tốn ngắn mạch EHT E1 N2 X7 X8 E234 X6 Ta có: Như ta sơ đồ rút gọn cuối cùng: EHT EStd N2 X7 X9 2.2.2 Tính tốn dịng ngắn mạch - Dòng ngắn mạch siêu độ điểm ngắn mạch N2: - Dịng điện xung kích: 2.3 Tính tốn cho điểm ngắn mạch N3 2.3.1 Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản Ta có sơ đồ thay đây: 56 Phụ lục: Tính tốn ngắn mạch EHT XHT XD C XAT XT1 H XAT XS N3 C XAT T XAT T XAT H XAT XT4 XS E1 XS E4 E3 Hình P.3: Sơ đồ thay điểm ngắn mạch N3 Ta có: XT = Ta có sơ đồ rút gọn sau: 57 Phụ lục: Tính tốn ngắn mạch EHT X1 E1 X2 X5 E3 X4 E4 X3 H XAT N3 - Biến đổi (X1, X2, X3) → tam giác thiếu (X8, X9): Ta có sơ đồ sau: EHT E1 X7 X8 E34 X6 H XAT N3 Ta có sơ đồ sau: 58 Phụ lục: Tính tốn ngắn mạch EHT X7 E134 X9 H XAT N3 - Biến đổi (X7, X9, ) tam giác thiếu (X10, X11): Ta sơ đồ rút gọn cuối sau: EHT E134 N3 X10 X11 2.3.2 Tính tốn dịng ngắn mạch - Dịng ngắn mạch siêu độ điểm ngắn mạch N3: - Dòng điện xung kích: 2.4 Tính tốn cho điểm ngắn mạch N3’ N3' E2 XS Hình P 1: Sơ đồ thay điểm ngắn mạch N3’ - Dòng ngắn mạch siêu độ điểm ngắn mạch N3’: - Dòng điện xung kích: 59 Phụ lục: Tính tốn ngắn mạch 2.5 Tính tốn cho điểm ngắn mạch N4 - Dịng ngắn mạch siêu độ điểm ngắn mạch N4: - Dịng điện xung kích: 60 PHỤ LỤC 2: TÍNH XUNG LƯỢNG NHIỆT CỦA DÒNG NGẮN MẠCH a, Xung lượng nhiệt dịng ngắn mạch thành phần khơng chu kỳ (BNkck) Giả thiết thời gian tồn ngắn mạch 1s tính gần xung lượng nhiệt thành phần dịng điện ngắn mạch khơng chu kì: (Với lưới có U > 1000V lấy = 0,05s ) Thay số vào ta kết quả: b) Xung lượng nhiệt dòng điện ngắn mạch thành phần chu kì (BNck ) Xung lượng nhiệt thành phần dịng điện ngắn mạch chu kì xác định theo phương pháp giải tích đồ thị: Đối với mạng điện áp cao (điểm ngắn mạch N1) - Tính dịng ngắn mạch theo thời gian (t=0,1s; 0,2s; 0,5s; 1s) Từ tính tốn chương 4, ta có: + Với nhánh hệ thống: Tra đường cong tính tốn Hình 3.3a, tài liệu (1) ta giá trị: + Với nhánh máy phát: Tra đường cong tính tốn ta giá trị: + Dòng ngắn mạch N1 thời điểm đơn vị (kA) nhà máy hệ thống cung cấp là: 61 Phụ lục 2: Tính xung lượng nhiệt dịng ngắn mạch - Tìm trị số trung bình bình thường: Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kì điểm ngắn mạch N1: Với cấp điện áp trung ( Điểm ngắn mạch N2) Tính dịng ngắn mạch theo thời gian (t=0,1s; 0,2s; 0,5s;1s) Từ tính tốn chương 4, ta có: + Với nhánh hệ thống: + Với nhánh máy phát: Tra đường cong tính tốn ta giá trị: Tra đường cong tính tốn ta giá trị: + Như dòng ngắn mạch điểm N2 thời điểm t hệ thống nhà máy cung cấp: 62 Phụ lục 2: Tính xung lượng nhiệt dịng ngắn mạch - Tìm trị số trung bình bình thường: Vậy ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kì:  Tính xung lượng nhiệt dịng ngắn mạch BN + Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch điểm N1 là: + Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch điểm N2 là: 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Phạm Văn Hòa Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp Hà Nội : Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2007 PGS.TS Phạm Văn Hòa Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện Hà Nội : Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2007 64