Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp phần 1

PGS TS PHẠM VĂN HÒA ThS PHẠM NGỌC HÙNG - TS vũ HOÀNG GIANG THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIÊN ÁP Bản quyền © thuộc tác giả Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật giữ quyền công bố tác phẩm Không phần xuất phẩm chép hay phát hành hình thức phương tiện mà không cho phép trước văn tác giả Chúng mong muốn nhận ý kiến đóng góp quý vị độc giả để sách ngàv hoàn thiên ntã f/au ~AThu cầu điện theo phát triển kinh tế đất nước I V ngày tăng, việc phát triển nhà máy điện tất yếu Việc tìm hiểu, nghiên cứu tính tốn thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp cần thiết Với kinh nghiệm nhiều năm giảng dạy đại học chuyên ngành Hệ thong điện, viết sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp” nhằm phục vụ cho việc học tập sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện thuộc hệ đào tạo quy, hệ liên thông, hệ vừa làm vừa học hệ kỹ thuật cao đẳng tính tốn thiết kế mơn học, thiết kế tốt nghiệp Sách làm tài liệu tham khảo cho kỹ sư cản công tác lĩnh vực thuộc ngành Kỹ thuật điện Tập thể tác giả xỉn chân thành cảm om cán giảng dạy thuộc chuyên ngành Hệ thống điện trường đại học tận tình giúp đỡ để hồn thành sách Chúng trân trọng cảm ơn mong nhận đóng góp độc giả để sách ngày hồn thiện Các ỷ kiến đóng góp xin gửi Khoa Kỹ thuật điện, Trường Đại học Điện lực 235 Hoàng Quốc Việt - Hà Nội Các tác giả MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Danh mục từ viết tắt Giới thiệu chung Chương TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY NHÀ MÁY ĐIỆN 1.1 Chọn máy phát điện 12 1.2 Tính tốn cân cơng suất cho nhà máy điện 12 1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 13 1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng 14 1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 15 1.2.4 Đồ thị công suất phát hệ thống .15 1.3 Đồ xuất phương án nối dây cho nhà máy điện .18 Chương TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIỂN ÁP 2.1 Phân bố công suất cho MBA 23 2.2 Chọn loại công suất định mức MBA 29 2.1 MBA hai cuộn dây sơ đồ MPĐ-MBA hai cuộn dây 29 2 MBA liên lạc .30 2.3 Tính tốn tổn thất điện MBA 43 2.3.1 Tính tốn tổn thất điện só đồ MPĐ-MBA hai cuộn dây 43 2.3.2 Tính tốn tổn thất điện MBA hai cuộn dây mang tải bậc thang 43 2.3.3 Tính tốn tốn thất điện MBA ba cuộn dây mang tải bậc thang 2.3.4 Tính tốn tổn thất điện MBA tự ngẫu mang tải bậc thang 44 45 Chương TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI Ưu 3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 46 3.2 Tính tốn kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 50 3.2.1 Vốn đầu tư 50 3.2.2 Chi phí vận hành hàng năm 51 3.2.3 Lựa chọn phương án tối ưu 53 Chương TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 4.1 Chọn điểm ngắn mạch 54 4.2 Lập sơ đồ thay 56 4.3 Tính tốn dịng điện ngắn mạch theo điểm 58 4.3.1 Biến đổi sơ đồ dạng đơn giản 58 4.3.2 Tính tốn dòng điện ngắn mạch 61 4.4 Tính dịng ngắn lưới điện trung hạ áp 66 4.4.1 Giới thiệu chung .66 4.4.2 Tính tốn dịng điện ngắn mạch lưới trung áp 68 4.4.3 Tính dịng điện ngắn mạch lưới hạ áp 70 4.5 Tính xung lượng nhiệt dịng điện ngắn mạch 73 4.5.1 Giới thiệu chung 73 4.5.2 Xác định xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ BNck 73 4.5.3 Xác định xung lượng nhiệt thành phần không chu kỳ BNkck 75 Chương CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 5.1 Tính 5.1.1 5.1.2 5.1.3 tốn dịng điện làm việc dịng điện cường 77 Mạch đường dây 77 Mạch máy phát điện 78 Mạch máy biến áp 78 5.1.4 Mạch góp 78 5.1.5 Các mạch khác 79 5.2 Chọn máy cắt dao cách ly 79 5.2 ’ Chọn máy cắt (MC) 79 5.2.2 Chọn dao cách ly (DCL) 81 5.3 Chọn kháng điện phân đoạn 81 5.3.1 Điều kiện chọn kháng phân đoạn 81 5.3.2 Xác dịnh dịng điện bình thường cưỡng qua kháng phân đoạn 82 5.4 Chọn cáp kháng điện đường dây cho phụ tải địa phương cấp điện áp máy phát 86 5.4.1 Sơ đồ cấp điện cho phụ tải địa phương 86 5.4.2 Tính tốn lựa chọn cáp 87 5.4.3 Chọn kháng điện đường dây (KĐ) 90 5.5 Chọn MBA cáp điện cho phụ tải địa phương khác cấp điện áp máy phát 95 5.5.1 Sơ đồ điện cấp điện cho phụ tải địa phương 95 5.5.2 Chọn MBA 96 5.5.3 Chọn cáp sau MBA 96 5.6 Chọn dẫn, góp cứng 96 5.6.1 Chọn loại tiết diện 97 5.6.2 Kiểm tra ổn định động ngắn mạch 98 5.6.3 Kiểm tra ổn định động có xét dao động riêng 102 5.6.4 Chọn sứ đỡ 103 5.7 Chọn dẫn, góp mềm 104 5.7.1 Chọn loại tiết diện 104 5.7.2 Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang 104 5.7.3 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch 105 5.8 Chọn máy biến áp đo lường 105 5.8.1 Máy biến điện áp 105 5.8.2 Máy biến dòng điện .108 Chương TÍNH TỐN Tự DÙNG 6.1 Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện 111 6.1.1 Sơ đồ cung cấp điện tự dùng 111 6.1.2 Chọn MBA cho điện tự dùng 114 6.1.3 Chọn MC khí cụ điện 114 6.2 Điện tự dùng nhà máy thủy điện 115 6.2.1 Nhà máy thủy điện công suất nhỏ 115 6.2.2 Nhà máy thủy điện cơng suất trung bình 117 6.2.3 Nhà máy thủy điện công suất lớn 118 6.2.4 Chọn máy cắt khí cụ điện 120 6.3 Điện tự dùng cho trạm biến áp 120 TỔNG KẾT Giới thiệu chung 122 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy .122 Kết tính tốn kinh tế - kỹ thuật 123 Sơ đồ nối điện chính, kể tự dùng 123 e Ti I" 1- ’ - i - 1- —í _ t TDTm i-À.: 'lA PHỤ LỤC Phụ lục I MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 127 Phụ lục II MÁY BIỂN ÁP ĐIỆN Lực 134 Phụ lục III MAY CAT ĐIẸN 166 Phụ lục IV DAO CÁCH LY 176 Phụ lục V MÁY BIẾN DÒNG ĐỆN VỚI ĐỆN ÁP TRÊN 1000 V 185 Phụ lục VI MÁY BIỂN ĐIỆN ÁP 190 Phụ lục VII KHÁNG ĐIỆN 193 Phụ lục VIII CHỐNG SÉT VAN 211 Phụ lục IX SỨ CÁCH ĐIỆN 215 Phụ lục X THANH DẪN, CÁP VÀ DÂY DẪN 218 Phụ lục XI ĐỆN TRỞ, ĐỆN KHÁNG KHÍ cụ ĐIỆN DỨỚI1000V TÀI LIỆU THAM KHẢO 231 235 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TÁT NMNĐ Nhà máy nhiệt điện CCTR Cầu chì tự rơi CSV Chống sét van DCL Dao cách ly HT Hệ thống KCĐ Khí cụ điện MBA Máy biến áp MBATD Máy biến áp tự dùng MBATN Máy biến áp tự ngẫu MBĐA Máy biến điện áp MBDĐ Máy biến dòng điện MC Máy cắt MPĐ Máy phát điện NMĐ Nhà máy điện NMTĐ Nhà máy thủy điện SCĐ Sứ cách điện TBA Trạm biến áp TBPP Thiết bị phân phối TĐCB Tương đối TĐĐM Tương đối định mức TDK Tự động điều chỉnh kích từ TG Thanh góp GIỚI THIỆU CHUNG Đe thiết lập nhà máy điện, công việc khảo sát nguồn nhiên liệu than, dầu, khí đốt, nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) hay nguồn thủy nhà máy thủy điện (NMTĐ); đinh công suất định mức máy phát điện, số tổ máy phân bố công suất cho phụ tải theo cẩp điện áp Đối với cấp điện áp, phải có thiết bị phân phối (TBPP) để cấp điện cho phụ tải theo lộ đường dây Ngoài việc cấp điện cho phụ tải cấp điện áp, phần cơng suất cịn lại cấp hệ thống điện Tại nhà máy điện (NMĐ) hình thành sơ đồ nối điện kết nối máy phát điện với TBPP mà chúng máy biến áp để kết nối cấp điện áp lựa chọn Như tồn trạm biến áp (TBA) tăng áp để cấp điện cho đường dây cao áp tải điện xa Đường dây tải điện tới phụ tải hình thành TBA hạ áp đế hạ điện áp phù họp với tải Trong sơ đồ nối điện TBA hạ áp, cấp điện áp có TBPP với lộ đường dây tải điện (tải điện đến đi) mà chúng máy biến áp (MBA) với cấp điện áp lựa chọn Như sơ đồ điện NMĐ TBA giống TBPP Phần lớn nội dung sách đề cập đến thiết kế phần điện NMĐ, từ đảm bảo đủ kiến thức cho thiết kế phần điện TBA Sơ đồ tổng quát nhà máy điện thể Hình 0.1 Các tổ máy phát điện nhà máy điện phát cơng suất gọi cơng suất tồn Stnm(í), tiếp nhận TBPP điện áp máy phát TBPP cấp điện áp sá phân phổi cho phụ tải tự dùng Std(í), phụ tải địa phương Sdp(í) khu vực gần nhà máy, phần lại đưa lên điện áp cao qua nhà máy máy biến áp (MBA) tăng áp Hình 0.1 Sơ đồ tổng quát nhà máy điện Thiết bị phân phối trung áp tiếp nhận công suất từ MBA phân phối điện cho phụ tải điện áp trung Sut(í); đồng thời TBPP cao áp tiếp nhận công suất từ MBA phân phối điện cho phụ tải điện áp cao Suc(t) Sau cấp điện cho phụ tải tự dùng phụ tải cấp điện áp, phần cơng suất cịn lại cấp hệ thống điện Svht(í) Trong trường hợp chung nhà máy điện nối với hệ thống điện đường dây kép phía TBPP cao áp Một nhà máy tồn TBPP cao áp TBPP trung áp, có TBPP cao áp khơng có phụ tải trung áp Nhiệm vụ thiết kế phần điện NMĐ thiết kế chi tiết toàn phần thể sơ đồ Hình 0.1 Thiết kế phần điện TBA tương tự NMĐ bao gồm TBPP MBA Cuốn sách trình bày lý thuyết thiết kế phần điện NMĐ TBA, phân bổ theo chương sau: