Giáo trình nhà máy điện và trạm biến áp phần 1

HUỲNH ĐỨC HỒN GIẢO TRÌNH FIHR mny OIỆO VÀ TRRm BiÉn Rp (PHÂN ĐIỆN) LỜI NÓI ĐÀU r Ị 'hực chủ trương đổi bản, toàn diện giảo dục ỉ đào tạo Trường Đại học Quy Nhơn, tác giả biên soạn giáo trình “Nhà máy điện trạm biến áp (Phần điện)” với kiến thức dể đáp ứng nhu cầu sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật điện - Điện tử trình đào tạo nhà trường Giáo trĩnh bao gồm chương: Chương 1: Khái niệm nhà máy điện trạm biến áp; Chương 2: Chế độ làm việc điểm trung tỉnh hệ thong diện; Chương 3: Sơ đồ nối điện nhà máy điện trạm biển áp; Chương 4: Máy biến áp điện lực; Chương 5: Các khí cụ điện phần dẫn điện; Chương 6: Thiết bị phân phổi điện; Chương 7: Máy phát điện dồng Giáo trình sử dụng tài liệu giáo khoa cho sinh viên ngành kỹ thuật tài liệu tham khảo cho cán bộ, kỹ sư nghiên cứu nhà mảy điện trạm biến áp hệ thống điện Tác giả xỉn chân thành cảm ơn thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp dóng góp ý kiến tạo điều kiện để hoàn thành giáo trình Tuy nhiên, trình độ có hạn tài liệu tham khảo cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong ý kiến đóng góp bạn đọc để ngày hồn chỉnh giáo trình Tác giả MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU Chương KHÁI NIỆM BẢN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Nhà máy điện 1.2 Trạm biến áp 21 1.3 Đồ thị phụ tải 21 CÂU HỎI ÔN TẬP 33 Chương CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐIÊM TRUNG TÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 34 2.1 Mạng điện ba pha trung tính cách điện đất 34 2.2 Mạng điện ba pha trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang 39 2.3 Mạng điện ba pha trung tính trực tiếp nối đất 40 2.4 Trung tính giả 41 2.5 Dòng điện làm việc tính tốn lâu dài khí cụ điện phần dẫn điện 42 CÂU HỎI ÔN TẬP 45 Chương sơ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 46 3.1 Khái niệm chung 46 3.2 Các yêu cầu sơ đồ nối điện 46 3.3 Các ký hiệu sơ đồ nối điện 48 3.4 Các dạng sơ đồ cấu trúc nhà máy điện 49 3.5 Các dạng sơ đồ cấu trúc trạm biến áp 57 3.6 Các dạng sơ đồ nối điện .59 3.7 Tự dùng nhà máy điện trạm biến áp 83 CÂU HỎI ÔN TẬP 100 Chương 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN Lực 102 Khái niệm 102 Các thông số định mức máy biến áp 103 Hệ thống làm mát máy biến áp 103 Các loại máy biến áp 104 Khả tải máy biến áp 114 Chọn máy biến áp 117 CÂU HỎI ÔN TẬP 119 Chương CÁC KHÍ cụ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẴN ĐIỆN 120 5.1 Lực điện động khí cụ điện phần dẫn điện 122 5.2 Các loại khí cụ điện nhà máy điện trạm biến áp 142 5.3 Các phần dẫn điện nhà máy điện trạm biến áp 163 5.4 Các điều kiện chung để chọn khí cụ điện phần dẫn điện 167 5.5 Chọn khí cụ điện 169 5.6 Chọn phần dẫn điện 173 CÂU HỎI ÔN TẬP 182 Chương 6.1 6.2 6.3 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN 185 Khái niệm chung 185 Thiết bị phân phổi điện nhà 191 Thiết bị phân phối điện trời 195 CÂU HỎI ÔN TẬP Chương 7.1 7.2 7.3 7.4 197 MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG Bộ 200 Khái niệm chung 200 Hệ thống kích từ 210 Thiết bị diệt từ .218 Hệ thống làm mát 219 CÂU HỎI ÔN TẬP 220 PHỤ LỤC 221 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Chương - KHÁI NIỆM Cơ BẢN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 NHÀ MÁY ĐIỆN Nhà máy điện nơi sản xuất điện có thêm nhiệt từ dạng lượng tự nhiên khác - Hóa năng: than, dầu, khí đốt - Thủy năng: lượng dịng chảy - Năng lượng nguyên từ - Các dạng lượng đặc biệt khác: sức gió, mặt trời, địa nhiệt — > Các loại nhà máy điện: nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử, điện mặt trời, phong điện, điện địa nhiệt 1.1.1 Nhà máy nhiệt điện Hình 1.1: Nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện loại nhà máy sản xuất nhiệt điện từ dạng lượng như: than, dầu, khí đốt gồm hai • ■ ' ’ • A 4- A - ,,A „1,A máv nl-iiÂt dì’Ân rút hai a Nhà máy nhiệt điện ngưng Nhà máy nhiệt điện ngưng nhà máy điện làm nhiệm vụ sản xuất điện năng, tức toàn nước lò xuất sử dụng sản xuất điện Nhiên liệu dùng cho nhà máy than đá, than bùn, loại khí đốt hay dầu đốt DO > Nguyên lý hoạt động Nhiên liệu từ kho nhiên liệu qua hệ thống cung cấp nhiên liệu đưa tới lò Trong lị xảy q trình cháy làm chuyển hóa lượng nhiên liệu thành nhiệt nước Khói từ lị qua hâm nước 5, sấy khơng khí 6, quạt khói đẩy khói đến ống khói để thải ngồi Hình 1.2: Sơ đồ ngun lý nhà máy nhiệt điện ngưng 1-Kho nhiên liệu; 2- Hệ thống cấp nhiên liệu; 3- Vòi phun; 4- Lò hơi; 56- Bộ hâm nước; Bơ sấv khơnn khí- 7-Quạt gió; 8- Ống khói; 9- Quạt khói; 10- Bình gia nhiệt cao áp; 11- Bơm cấp nước; 11- RA Uh,’p í-k.'- 13- Bình gia nhiệt hạ áp; 14- Bơm nước ngưng tụ; 15- Bơm nước tuần hồn; 16- Nguồn nước; 17- Bình ngưng tụ; Nước từ bình khử khí 12 bơm cấp nước 11 bơm qua bình gia nhiệt cao áp 10, hâm nước vào lò Trong lò hơi, nước nhận nhiệt từ nhiên liệu cháy biến thành nước có áp suất nhiệt độ cao (p = 130 + 300 at, t = 540 665°C) Hơi nước khỏi lò đưa vào turbine 18 Tại turbine, nhiệt nước biến đối thành làm quay turbine Lúc này, áp suất nhiệt độ nước giảm xuống Turbine quay làm quay máy phát điện để biến thành điện năng, truyền qua máy biến áp để hòa vào lưới điện Hơi nước sau khỏi turbine có áp suất nhiệt độ thấp (p = 0,03 -ỉ- 0,04 at, t = 30 40°C) mang theo lượng nhiệt đáng kể không sử dụng vào bình ngưng 17 Trong bình ngưng, nước ngưng lại thành nước nước từ bơm nước tuần hồn 15 đẩy vào Nước từ bình ngưng 17 bơm nước tụ 17 đưa qua bình gia nhiệt hạ áp 13 để trở lại bình khử khí 12 Một phần nước trích từ turbine để cung cấp cho bình gia nhiệt cao áp 10, bình khử khí 12 bình gia nhiệt hạ áp 13 > Đặc điểm - Nhà máy thường xây dựng gần nguồn nhiên liệu, xây dựng nhà máy điện cần xây dựng đường dây cao áp để truyền tải đến trung tâm phụ tải - Phụ tải cấp cho khu vực gần nhà máy (phụ tải địa phương) nhỏ, nên hầu hết điện sản xuất phát hết lên lưới cao áp để cung cấp cho phụ tải xa - Có thể làm việc với tải Pmin < p < pmax - Hiệu suất thấp T| = 30 - Lượng điện tự dùng lớn + 15% 42% - Xây dựng nhà máy nhiệt điện cần vốn nhỏ, thời gian xây dựng nhanh, nhiên giá thành điện lại cao - Khối lượng nhiên liệu lớn Gây ô nhiễm môi trường - Thời gian khởi động lâu, từ lúc hoạt động đến phát điện b Nhà máy nhiệt điện rút Nhà máy nhiệt điện rút nhà máy vừa sản xuất điện năng, vừa sản xuất nhiệt Hơi nước hay nước nóng truyền từ nhà máy đến hộ tiêu thụ hệ thống ống dẫn để sử dụng vào mục đích công nghiệp sinh hoạt (hệ thống dẫn nước vịng bán kính km; hệ thống dẫn nước nóng vịng bán kính + km) Hình 1.3: Sơ đị ngun lý nhà máy nhiệt điện rút 1- Kho nhiên liệu; 2- Hệ thống cấp nhiên liệu; 8- Ống khói; 4- Lị hơi; 5- Bộ hâm nước; 9- Quạt khói; 10- Bình gia nhiệt cao áp; 11- Bơm cấp nước; 12- Bộ khử khí; 6- Bộ sấy khơng khí; 13- Bình gia nhiệt hạ áp; 3- Vịi phun; 15- Bơm nước tuần hồn; 16- Nguồn nước; 17- Bình ngưng tụ; 18- Turbine 19- Bộ hâm nước; 20- Bơm nước; > Nguyên lý hoạt động tương tự nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, phần nước trích từ turbine đế cung cấp cho hộ tiêu thụ nhiệt Phần nước trích qua hâm nước 19 để làm nóng nước cung cấp cho hệ thống lưới nước nóng Nước sau sử dụng hộ tiêu thụ nhiệt bơm nước 20 đưa trở hâm nước 19 Hơi nước trích từ turbine, sau qua hâm nước 19 đưa bình khử khí qua bơm 21 Đặc điểm - Xây dựng gần phụ tải nhiệt - Phần lớn điện sản xuất cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát - Hiệu suất cao r| = 60 + 70% kết hợp việc sản xuất điện nhiệt - Một số đặc điểm khác tương tự nhiệt điện ngưng 1.1.2 Nhà máy thủy điện Hình 1.4: Nhà máy thủy điện Nhà máy thủy điện nhà máy điện dùng lượng dòng chảy nước để sản xuất điện Trên toàn giới 18% lượng điện sản xuất từ nhà máy thủy điện Tại Việt Nam vai trị Hình 3.34: Sơ đồ nối điện trạm biến áp Ninh Bình tự dùng, việc chọn máy biến áp tự dùng dự trữ phải tuân thủ theo điều kiện sau: - Chọn công suất máy biến áp tự dùng dự trữ công suất máy biến áp tự dùng máy biến áp tự dùng tự cung cấp điện khởi động máy phát điện - Chọn công suất máy biến áp tự dùng dự trữ lớn hon 1,5 lần công suất máy biến áp tự dùng máy biến áp tự dùng có nhiệm vụ cung cấp để khởi động máy phát điện - Chọn máy biến áp tự dùng dự trữ làm việc song song với máy biến áp tự dùng tức máy dừng hoạt động máy có khả đảm bảo cung cấp điện cho tồn tự dùng Hình 3.29: Sơ đ'ô tự dùng nhà máy điện MỘT SỐ Sơ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY VÀ TRẠM Ở VIỆT NAM (Nguồn EVN) CÕNG TY CÓ PHÀN THUỲ OIỆN VĨNH SƠN-SÔNG HINH NHÀ MÁY THDÝ ĐIỆN VĨNH SƠN DÊN XT 172 TRẠM UOKV HOÀI NHON DÈN XT 171 TRẠM I10KVĐƠNPHĨ Hình 3.30: Sơ đ'ơ nối điện Nhà máy Thủy điện Vĩnh Sơn MƠNG DƯƠNG E5.8 HỒNH BỔ 125 MVA Hình 3.31: Sơ đồ nối điện trạm biến áp Hồnh Bồ (Quảng Ninh) Hình 3.32: Sơ đồ nối điện trạm biến áp Mai Động (Hà Nội) TRÌMH XUN PHITRUỞNG TD42 Hình 3.33: Sơ nối điện trạm biến áp Nam Định TD41 TRÌNH XUYÊN A37 ĨD91 TK2 Hình 3.34: Sơ đồ nối điện trạm biến áp Ninh Bình A37 Hình 3.35: Sơ đ'ơ nối điện Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại NMNĐ NG BÍ 4X12.5MVAR 2X 55 MW Hình 3.36: Sơ đồ nối điện Nhà máy Nhiệt điện ng Bí A100 NMTĐHỒBÌNH T500 HỒBÌNH 2x450 A/VA 8X240 MW Hình 3.37: Sơđồ nối điện Nhờ máy Thủy điện Hịa Bình TẬP ĐỒN BIỆN Lực VIỆT NAM CƠNC TV THÚY BIỆN IALY Sơ ĐỐ VẬN HÀNH NHÀ MẤY THỦY ĐIỆN IALY Sơ DĨ NỐI ĐIỆN CHÍNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN IALY Hình 3.38: Sơ đồ nối điện Nhà máy Thủy điện laly Hiệu đính: Mã hiệu: 7/20 u 715E/SĐ Hình 3.39: Sơ đồ nối điện Nhà máy Thủy điện Sê San Hình 3.40: Sơ đồ tự dùng Nhà máy Thủy điện laly CÂU HỎI ÔN TẬP— - - 1 Xác định sơ đồ phương án nối dây nhà máy điện có máy phát có cơng suất ĩ 00 MVA Biết: Uc = 110 kV; Scmax / Scmin = 190/120 MVA Ut = 35 kV; Uh = umf = STmax / STmin = 220/150 MVA 10,5 kV; SHmax / SHmin = 60/40 MVA Nhà máy phát công suất thừa hệ thống: Uht —110 kv Xác định sơ đồ phương án nối dây nhà máy điện có máy phát có cơng suất 160 MVA Biết: Uc = 220 kV UT = 110 kV; STmax ỉ Simin = 260/190 MVA Uh = Umf = 13,8 kV; SHmax / SHmin = 50/30 MVA Nhà máy phát công suất thừa hệ thống: Uht = 220 kv Xác định sơ đồ phương án nối dây nhà máy điện có máy phát có công suất 240 MVA Biết: Uc = 220 kV UT = 35 kV; S-Tmax / Simin = 300/250 MVA ƯH = Umf = 13,8kV; SHmax / SHmin = 40/25 MVA Nhà máy phát công suất thừa hệ thống: Uht = 220 kv Trình bày ưu, nhược điểm ứng dụng sơ đồ góp theo bảng sau: Sơ đồ góp Khơng phân đoạn Phân đoạn DCL Phân đoạn DCL Phân đoạn MC DCL Ưu điểm Nhược điểm ứng dụng Sơ đồ hệ thống hai góp có góp vịng, dùng máy cắt vịng máy cắt nối riêng biệt: a Vẽ sơ đồ gồm hai máy biến áp nguồn, sáu đường dây đơn? b Máy cắt vịng góp vịng dùng để làm gì? Ta sử dung góp vịng để thay cho hai góp làm việc khơng? Tại sao? c Nêu tình trạng vận hành bình thường sơ đồ trên? d Nêu trình tự thao tác để sửa chữa máy cắt mạch đường dây thao tác để đưa hệ thống trở lại làm việc bình thường sau sửa chữa xong? So sánh ưu, nhược điểm sơ đồ cầu sơ đồ cầu ngoài? - Tác dụng MC5 CL5, CL6 sơ đồ? - Vận hành chế độ bình thường? Chế độ sửa chữa cố phần tử sơ đồ? ứng dụng? Trình bày ưu, nhược điểm ứng dụng sơ đồ rưỡi sơ đồ đa giác? Vận hành chế độ bình thường? Chế độ sửa chữa cố phần tử sơ đồ? Trình bày điều kiện chọn máy biến áp tự dùng cấp một, cấp hai nhà máy điện?