Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cấp điện cho phụ tải địa phương

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTKHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ M

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN, TRẠM BIẾN ÁP VÀ CẤP ĐIỆN CHO

PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG

Người hướng dẫn: TS Đoàn Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Tạ Đăng Anh Pháp

Mã sinh viên: 1711505110120 Lớp: 17HTD1

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN, TRẠM BIẾN ÁP VÀ CẤP ĐIỆN CHO

PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG

Người hướng dẫn: TS Đoàn Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Tạ Đăng Anh Pháp

Mã sinh viên: 1711505110120 Lớp: 17HTD1

Đà Nẵng, 8/2021

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Tạ Đăng Anh Pháp

3 Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cấp điện cho phụ

tải địa phương

4 Người hướng dẫn: Đoàn Anh Tuấn Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

- Sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, nhu cầu điện năng trong côngnghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng mạnh, nền kinh tế nước ta đang phát triển

dẫn đến phụ tải điện ngày càng tăng cao Do vậy thiết kế và xây dựng nhà máy điện

là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu phụ tải

- Việc thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cung cấp điện cho phụtải địa phương là rất cần thiết cho các cán bộ ngành kỹ thuật điện Sinh viên có thể

áp dụng các kiến thức chuyên ngành đã học để áp dụng vào thiết kế một hệ thống

mang tính thực tế cao

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

- Sinh viên đã giải quyết được các vấn đề nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đặt ra: Hiểu

được cân bằng công suất là gì, chọn phương án đi dây tối ưu; Chọn máy biến áptheo phương án, đảm bảo đầy đủ yêu cầu về kinh tế-kỹ thuật; Tìm và chọn điểmngắn mạch khi xảy ra sự cố nguy hiểm nhất đến hệ thống và tại sao chọn điểm đó;

So sánh kinh tế kỹ thuật từng phương án, tính bù kinh tế, phân bố công suất toàn

mạng điện áp nút của mạng khu vực

- Nội dung đồ án đáp ứng được yêu cầu, đầy đủ về khối lượng và chất lượng Đủ

điều kiện để được bảo vệ đề tài tốt nghiệp trước Hội đồng

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Về hình thức: Đồ án tốt nghiệp đáp ứng yêu cầu đề ra;

- Về cấu trúc, bố cục: đồ án có cấu trúc và bố cục hợp lý, rõ ràng, thể hiện đầy đủ

nội dung và các yêu cầu đề ra Bố cục nhiệm vụ tính toán gồm 2 phần:

+ Phần 1: Phần nhà máy điện và trạm biến áp có 4 Chương+ Phần 2: Phần thiết kế cấp điện cho mạng khu vực có 7 chương

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

cậy, hiệu quả, đảm bảo được các chỉ tiêu cung cấp điện theo yêu cầu.

- Đồ án được thiết kế, tính toán đảm bảo tính khoa học

- Đề tài đồ án có thể ứng dụng trong thực tế để thiết kế một hệ thống nhà máy điện,trạm biến áp và cung cấp điện cho các phụ tải địa phương

- Sau khi thực hiện đồ án, sinh viên đã hiểu được cách thiết kế, vận hành và tínhtoán các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của một hệ thống cung cấp điện Xác định đượctầm quan trọng của hệ thống điện và khả năng ứng dụng vào thực tế là rất cao

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

- Do đồ án được thực hiện trong thời gian ngắn, tác giả chưa có điều kiện được tiếpcận với các hệ thống thực tế nên không thể tránh khỏi các sai sót Tác giả cần cóthời gian để tiếp thu và hoàn thiện đồ án, áp dụng vào thực tế công việc trong tươnglai

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

- Sinh viên có tinh thần, thái độ nghiên cứu, học tập tốt

- Sinh viên đã chịu khó tìm hiểu các tài liệu liên quan, thường xuyên trao đổi, gặp

gỡ giáo viên hướng dẫn để hoàn thành đồ án đúng thời hạn

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: 9.4/10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 8 năm 2021

Người hướng dẫn

TS ĐOÀN ANH TUẤN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Tạ Đăng Anh Pháp

2 Lớp: 17HTĐ1……… Mã SV: 1711505210120

3 Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong hệ thống điện, trạm biến áp và cấp điện cho phụtải địa phương

4 Người phản biện: Trịnh Trung Hiếu.………… Học hàm/ học vị: TS……

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

Đề tài trên có tính cấp thiết trong thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạmbiến áp

Mục tiêu đề tài được xác định rõ ràng

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

Đề tài đã giải quyết được nội dung đặt ra ban đầu

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

Bố cục đồ án hợp lý, trình bày rõ ràng

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài:

Kết quả có thể áp dụng trong thực tế trong việc tính toán thiết kế nhà máy điện và

trạm biến áp

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

tối đa

Điểm đánh giá

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức

cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu;

- Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;

- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặcquy trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0 3

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề

nghiên cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần

mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu

(thể hiện qua các tài liệu tham khảo)

1,0 1

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0 1

1 Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

1 Dòng công suất qua phía trung áp của máy biến áp liên lạc được xác định như thế nào?

2 Tính toán ngắn mạch trong chương 3 để làm gì?

3 Vì sao phải thực hiện cân bằng công suất khi thiết kế mạng điện?

2 Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 7 tháng 9 năm 2021

Người phản biện

TS Trịnh Trung Hiếu

Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cấp điện cho

phụ tải địa phương

Sinh viên thực hiện: Tạ Đăng Anh Pháp

Mã SV: 1711505110120 Lớp: 17HTD1

Gồm 3 phần:

Phần I: Phần nhà máy biện và trạm biến áp:

1 Tỉnh toán cân bằng công suất, chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy

2 Chọn máy biến áp, tính tổn thất điện năng trong máy biến áp, chọn kháng điệnphân đoạn

3 Tính toán ngắn mạch

4 Tính toán chọn máy biến áp cho mạch tự dùng

Phần II: Phần thiết kế cấp điện cho mạng điện khu vực:

1.Tính toán cân bằng công suất

2.Dự kiến các phương án về mặt kỹ thuật

3.Tính toán kinh tế phương án thiết kế, tổng kết các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

4 Tính chọn số lượng, dung lượng các máy biến áp và sơ đồ nối dây chi tiết.5.Tính bù công suất cho mạng điện

6.Tính phân bố công suất cho toàn mạng Tính tổn thất công suất, tổn thất điệnnăng cho toàn mạng điện

7.Tính điện áp nút và lựa chọn các đầu phần áp của máy biến áp tại các hộ tiêuthụ

Chương III: Các bản vẽ

Các bản vẽ sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt thiết bị phân phối ngoài trời ở cấptrung áp (110kV) và các bản vẽ sơ đồ nguyên lý, phân bố công suất, điện áp nút củamạng điện khu vực

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS Đoàn Anh Tuấn

Sinh viên thực hiện: Tạ Đăng Anh Pháp Mã SV: 1711505110120

1 Tên đề tài:

Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cấp điện cho phụ tải địa phương.

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Số liệu nhà máy thuỷ điện: P=240MW; 6 tổ máy; mỗi tổ 40MW

- Máy phát: P=16MW; cosφ=0,92

- Trung áp: P=18MW; cosφ=0,94

3 Nội dung chính của đồ án:

Phần I: Phần nhà máy biện và trạm biến áp:

1 Tỉnh toán cân bằng công suất, chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy

2 Chọn máy biến áp, tính tổn thất điện năng trong máy biến áp, chọn kháng điệnphân đoạn

3 Tính toán ngắn mạch

4 Tính toán chọn máy biến áp cho mạch tự dùng

Phần II: Phần thiết kế cấp điện cho mạng điện khu vực:

1.Tính toán cân bằng công suất

2.Dự kiến các phương án về mặt kỹ thuật

3.Tính toán kinh tế phương án thiết kế, tổng kết các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

4 Tính chọn số lượng, dung lượng các máy biến áp và sơ đồ nối dây chi tiết

5.Tính bù công suất cho mạng điện

6.Tính phân bố công suất cho toàn mạng Tính tổn thất công suất, tổn thất điệnnăng cho toàn mạng điện

7.Tính điện áp nút và lựa chọn các đầu phần áp của máy biến áp tại các hộ tiêuthụ

4 Các sản phẩm dự kiến.

trung áp(110kV) và các bản vẽ sơ đồ nguyên lý, phân bố công suất, điện áp nút của mạng điện khu vực

- Báo cáo thuyết minh

Với đề tài: “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cấp điện cho phụ tải địa phương”, em đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu để hoàn thành một cách tốt

nhất Trong thời gian thực hiện đề tài, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Đoàn

Anh Tuấn – người đã trực tiếp giảng dạy và hướng dẫn em thực hiện đề tài này Đồng

thời, em cũng xin chân thành cảm ơn đền các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện

đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tuy nhiên với những kiến còn hạn chế, chưa có kinh nghiệm thực tiễn, ắt hẳnnội dung và cách trình bày đồ án tốt nghiệp mà em đã hoàn thành không thể trách khỏinhững sai sót, em rất mong nhận được sự quan tâm và chỉ bảo của thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, 10 tháng 8 năm 2021 Sinh viên thực hiện

Tạ Đăng Anh Pháp

Em xin cam đoan đề tài: “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến

áp và cấp điện cho phụ tải địa phương” là một đề tài nghiên cứu của em dưới sự

hướng dẫn của thầy giáo TS Đoàn Anh Tuấn Ngoài ra, không có bất cứ sự sao chép

của người khác, các số liệu sử dụng phân tích đều được trích dẫn trong phần tài liệutham khảo

Nếu có sự sai sót nào thì em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước hội đồng vànhà trường

Sinh viên thực hiện

Tạ Đăng Anh Pháp

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu i

Lời cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách các bản, hình vẽ iv

MỞ ĐẦU 1

PHẦN 1: PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 2

Chương 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 2

1.1 Chọn máy phát điện: 2

1.2 Tính toán phân bố công suất trong toàn nhà máy: 2

1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 KV): 2

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung [35 KV] 2

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp cao [110 KV] 3

1.2.4 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy: 3

1.3 Vạch sơ đồ nối điện cho nhà máy: 3

1.3.1 Phương án I: 3

1.3.2 Phương án II: 4

1.3.3 Phương án III: 5

Chương 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 6

2.1 Chọn máy biến áp: 6

2.1.1 Phân bố tải cho các máy biến áp: 6

2.1.2 Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp 7

2.1.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp: 8

Chương 3: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 10

3.1 Tính toán ngắn mạch 10

3.1.1 Chọn điểm ngắn mạch 10

3.1.3 Tính toán ngắn mạch theo điểm: 11

Chương 4: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO MẠCH TỰ DÙNG 22

4.1 Chọn máy biến áp tự dung cấp 1 22

4.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 2: 22

PHẦN 2: PHẦN THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO MẠNG ĐIỆN KHU VỰC 23

Chương 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 23

1.1 Phân tích phụ tải 23

1.2 Cân bằng công suất trong hệ thống 23

1.2.1 Cân bằng công suất tác dụng 23

1.2.2 Cân bằng công suất phản kháng 23

Chương 2: DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KĨ THUẬT 26

2.1 Chọn sơ đồ nối dây của mạng điện: 26

2.2 Tính toán các thông số kĩ thuật: 27

2.2.1 Lựa chọn điện áp tải điện: 27

2.2.2 Chọn tiết diện dây dẫn: 27

2.2.3 Tính toán tổn thất điện áp trong mạng và kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc sảy ra sự cố: 28

2.3 Tính toán các thông số kĩ thuật: 31

2.3.1 Tính toán tổn thất điện áp trong mạng và kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn lúc sảy ra sự cố: 32

Chương 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾT, TỔNG KẾT CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ-KỸ THUẬT 35

3.1 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật cho phương án: 35

3.1.1 Vốn đầu tư mạng điện: 35

3.2 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật cho phương án: 35

3.2.1 Vốn đầu tư mạng điện: 35

Chương 4: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT 38

4.1 Tính chọn máy biến áp cho từng trạm: 38

4.1.1 Chọn máy biến áp cho trạm giảm áp phụ tải của hộ số 1 (hộ loại I): 38

4.1.2 Chọn máy biến áp cho trạm giảm áp phụ tải của hộ số 4 (hộ loại III): 38

Chương 5: TÍNH BÙ CÔNG SUẤT CHO MẠNG ĐIỆN 39

5.1 Tính toán chi phí tổn thất do việc lắp đặt thiết bị bù: 39

5.2 Tính toán cụ thể cho mạng điện: 39

5.2.2 Bù kinh tế cho hộ 2 40

5.2.3 Bù kinh tế cho hộ 3 và 4 40

5.2.4 Bù kinh tế cho hộ 5 và 6 41

Chương 6: TÍNH TOÁN CHÍNH XÁC PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG MẠNG KIỂM TRA CÂN BẰNG CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 43

6.1 Tính toán phân bố công suất 43

6.1.1 Mạch N-1: 43

6.1.2 Mạch N-2: 46

6.1.3 Mạch N-3-4 48

6.1.4 Mạch kín N-5-6 53

6.2 Tính tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong toàn mạng điện 59

6.2.1 Tổn thất công suất 59

6.2.2 Tổn thất điện năng 59

Chương 7: TÍNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC NÚT CỦA MẠNG ĐIỆN CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP GIẢM ÁP PHÙ HỚP VỚI YÊU CẦU ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CẢU CÁC HỘ TIÊU THỤ 60

7.1 Tính điện áp tại các nút của mạng điện 61

7.1.1 Phụ tải ở chế độ cực đại UNmax=121 KV 61

7.1.2 Phụ tải ở chế độ cực tiểu UNmin=115, 5 KV 62

7.1.3 Phụ tải ở chế độ sự cố UNSC=121 KV 64

7.2 Chọn đầu phân áp cho máy biến áp: 66

7.2.1 Trạm biến áp B1 (Hộ loại I) 66

7.2.2 Trạm biến áp B2 (Hộ loại I) 66

7.2.3 Trạm biến áp B3 (Hộ loại I) 67

7.2.4 Trạm biến áp B4 (Hộ loại III) 68

7.2.5 Trạm biến áp B5 (Hộ loại I) 68

7.2.6 Trạm biến áp B6 (Hộ loại I) 69

Phần 1

Bảng 1.1 Các số liệu của máy phát

3

Bảng 1.2 Phụ tải cấp điện áp máy phát thay đổi theo thời gian 3

Bảng 1.3 Phụ tải cấp điện áp trung thay đổi theo thời gian

3

Bảng 1.4 Tổng hợp phân bố công suất toàn nhà máy

4

Bảng 2.1 Các số liệu của máy biến áp

7

Bảng 2.2 Phân bố phụ tải cho các máy biến áp

8

Bảng 3.1 Tính toán ngắn mạch

21

Bảng 4.1 Máy biến áp tự dùng cấp 1

23

Bảng 4.2 Máy biến áp tự dùng cấp 2

23

Phần 2

Bảng 1.1 Số liệu phụ tải

24

Bảng 1.2 Công suất phản kháng từng hộ

25

Bảng 2.2 Các số liệu của phương án 1

28

Bảng 2.3 Số liệu dây dẫn của phương án 1

29

Bảng 2.4 Tổn thất công điện áp của phương án 1

31

Bảng 2.5 Kiểm tra điều kiện phát nóng của phương án 1

31

Bảng 2.6 Các số liệu của phương án 2

33

Bảng 2.7 Số liệu dây dẫn của phương án 2

33

Bảng 2.8 Tổn thất điện áp của phương án 2

35 Bảng 2.9 Kiểm tra điều kiện phát nóng của phương án 2

35

Bảng 3.1 Giá tiền 1km đường dây AC (cột thép)

36

Bảng 3.2: Bảng tổng hợp số liệu tính toán tổn thất công suất theo phương án 1 36

Bảng 3.3 Bảng tổng hợp số liệu tính toán tổn thất công suất theo phương án 2 38

38 Bảng 4.1.Các loại và dung lượng máy biến áp đã chọn

39

Bảng 5.1: Bảng số liệu bù kinh tế

43

Bảng 6.1: Giá trị công suất của phụ tải khi làm việc ở chế độ cực đại

44

Bảng 6.2: Giá trị công suất của từng phụ tải khi làm việc ở chế độ cực tiểu

44

Bảng 6.3: Số lượng máy biến áp sử dụng khi phụ tải làm việc ở chế độ cực tiểu

44

Bảng 7.1 Phạm vi và điện áp điều chỉnh cho MBA thường

61

Bảng 7.2 Bảng đầu phân áp cho trạm điều chỉnh khác thường

61

Bảng 7.3: Bảng tổng kết các đầu phân áp đã chọn cho MBA

71

MỞ ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, ngành công nghiệpđiện lực giữ vai trò đặc biết quan trọng, bởi điện năng là nguồn năng lượng được sửdụng ở mọi lĩnh vực và đặc biệt hơn trong thời kỳ dịch bệnh hiện nay thì không thểthiếu điện năng, phải có điện năng thì các y bác sĩ mới điều trì cho người dân và cứuđất nước khỏi sự nguy hiểm của đại dịch

Khi ta xây dựng một nhà máy, trạm biến áp, một hệ thống lưới điện thì vấn đềthiết kế đóng vài trò quan trọng, người thiết kế phải làm sao cho nhà máy, trạm biến

áp, mạng lưới mà mình thiết kế phải đảm bảo yêu cầu về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật, phải

đề ra phương án tối ưu nhất đạt yêu cầu về kỹ thuật và tiết kiệm về mặt kinh tế cả vềkinh tế và kỹ thuật, và độ tin cậy cung cấp điện cao

Vì vậy với đồ án Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cấpđiện cho phụ tải địa phương sẽ góp phần nào đó cho thiết kế và tính toán cho nhà máy

và hệ thống lưới điện khu vực

PHẦN 1: PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Chương 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG

SUẤT, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

52

115,

10,5

2,7

Như vậy công suất đặt của toàn nhà máy là: SNM = 6.50= 300 (MVA)

1.2 Tính toán phân bố công suất trong toàn nhà máy:

1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 KV):

Phụ tải cấp điện áp máy phát có thể thay đổi theo thời gian có thể được xác địnhtheo biểu thức sau:

cosϕ F (1-1)Bảng1.2 Phụ tải cấp điện áp máy phát thay đổi theo thời gian

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung [35 KV]

Phụ tải cấp điện áp trung thay đổi theo thời gian có thể được xác định theo biểuthức sau:

S UT(t )=P %(t ).

P UT max

cosϕ T (1-2)Bảng 1.3 Phụ tải cấp điện áp trung thay đổi theo thời gian

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp cao [110 KV]

Phụ tải cấp điện áp cao có thể được xác định theo biểu thức sau:

S UCpt max=.

cos ϕ C 3)

Trong đó:

SUCptmax: Công suất của phụ tải cấp điện áp cao (MVA)

∑PUcptmax: Tổng công suất của phụ tải cấp điện áp cao

CosφC: Hệ số công suất của phụ tải cấp cao, cosφC = 0,9

Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao như hình (H 1.3)

Áp dụng công thức (1-3):

1660,9=184 , 4( MVA )

1.2.4 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy:

- Sơ đồ gồm 4 máy phát F1, F2, F3, F4 nối bộ lên thanh góp cao áp, máy phát F6 nối

bộ lên thanh góp trung áp

- Dùng máy biến áp ba cuộn dây B5 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

1.3.2 Phương án II:

1.3.2.1 Mô tả phương án:

- Sơ đồ gồm ba máy phát F1, F2, F3, F4 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Dùng hai máy biến áp ba cuộn dây B4, B5 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

1.3.2.2 Ưu điểm:

- Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải các cấp điện áp

- Đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

1.3.2.3 Nhược điểm:

- Sử dụng 4 máy phát F1, F2, F3, F4 phát lên thanh góp sử dụng 3 MBA

1.3.3 Phương án III:

1.3.3.1 Mô tả phương án:

- Sơ đồ gồm 4 MBA B1, B2, B3, B4 nối bộ có cấp điện áp 110kV

- Dùng hai MBA ba cuộn dây B5, B6 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

1.3.3.2 Ưu điểm:

- Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải các cấp điện áp

- Đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

Chương 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

TRONG MÁY BIẾN ÁP.

110−35

110 =0,7

-H

C-H

T- T C-H T- H

110 TДT

115

2.1.1 Phân bố tải cho các máy biến áp:

Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B2, B3 làm việc với đồ thị phụ tảisuốt năm

2.1.2 Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp

+ Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cầnkiểm tra điều kiện quá tải bình thường

-Điều kiện kiểm tra sự cố

- Phân bố công suất khi sự cố MBA B5:

+ Phía trung của máy biến áp ba cuộn dây phải tải sang thanh góp trung áp 1lượng công suất :

S TB 4=S T max=19,15 MVA

+Lượng công suất từ máy phát F5,F6 cấp bên phía hạ của B4 :

S HB4=2 SdmF−S UF−

2

6.9)=79 ,61 MVA +Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B4

-Phân bố công suất khi sự cố B3

Khi có sự cố MBA B3 MBA B2 và B1 phải tải một lượng công suất là:

2.1.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp:

Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:

Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thấtkhông tải của nó

Tổn thất đồng trong dây dẩn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp

Công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp 3 pha 2 dây trong 1 năm:

ΔAA 2 cd=ΔAP O t+ ΔAP N( S b

S dm)2.t

+ Đối với máy 3 pha 3 cuộn dây:

ΔAP NC=0,5(ΔAP NC−T+ΔAP NC− H

- Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây:

-Máy biến áp B1, B2, B3 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó

S b=65 MVA trong cả năm.

-Chọn điểm ngắn mạch N4: Để chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến

áp liên lạc coi như F5 nghỉ nguồn cung cấp là các máy phát điện khác và hệ thống

-Chọn điểm ngắn mạch N’4: Khi tính toán chỉ kể thành phần F5 cung cấp.Điểm ngắn mạch N4 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, thực ra có thể lấy

Chọn các đại lượng cơ bản Scb=1000MVA

 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B4, B5:

Điện kháng cuộn cao áp:

Do tính đối xứng với điểm ngắn mạch nên ta có:

I ' N (∞)=K N (∞).∑ S dmF

√3 U tb=3 ,15

6 50

√3 110=4 , 96 KA+ Dòng ngắn mạch do hệ thông cung cấp:

I} rSub { size 8{N1 \( 0 \) } } } =I' rSub { size 8{N \( 0 \) } } +I rSub { size 8{H} } =5,98+4,97=10,95 ital KA} {¿¿¿

I} rSub { size 8{N1 \( infinity \) } } } =I rSup { size 8{'} rSub { size 8{N \( infinity \) } } } +I rSub { size 8{H} } =4,96+4,97=9,93 ital KA} {¿¿

¿

+ Dòng điện xung kích tại N1:

i xkN 1=√2.k xk I } rSub { size 8{N1 \( 0 \) } } } = sqrt {2} 1,8 10,95=27,87 ital KA} {¿¿

¿+ Trị hiệu dụng dòng ngắn mạch:

I xk=q I } } =1, 52 10 ,95 =16,64 ital KA } { N 1( 0) ¿¿

¿

b Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2:

Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ ứng với điểm ngắn mạch N1 ta có sơ

đồ rút gọn với điểm N2 như sau:

I} rSub { size 8{N2 \( 0 \) } } } =I' rSub { size 8{N \( 0 \) } } +I rSub { size 8{H} } =10,9+6,42=17,32 ital KA} {¿¿¿

I} rSub { size 8{N12 \( infinity \) } } } =I rSup { size 8{'} rSub { size 8{N \( infinity \) } } } +I rSub { size 8{H} } =13,1+6,42=19,52 ital KA} {¿¿

¿

+ Dòng điện xung kích tại N2:

i xkN 2=√2.k xk I } rSub { size 8{N2 \( 0 \) } } } = sqrt {2} 1,8 17,32=44,1 ital KA} {¿¿

¿+ Trị hiệu dụng dòng ngắn mạch:

I xk=q I } } =1, 52 17 ,32 =26 , 33 ital KA } { N 2( 0) ¿ ¿

¿

c Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3:

Các điện kháng được tính như sau:

+ Dòng điện xung kích tại N3:

i xkN 3=√2.k xk I } rSub { size 8{N3 \( 0 \) } } } = sqrt {2} 1,8 73,18=186,29 ital KA} {¿ ¿

¿+ Trị hiệu dụng dòng ngắn mạch:

I xk=q I } } =1, 52 73 ,18 =111 ,23 ital KA } { N 3( 0) ¿¿

¿

d.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4:

Các điện kháng được tính như sau:

Sơ đồ đơn giản

Điện kháng tính toán quy đổi về hệ đơn vị tương đối

X tt=X9.∑S đmF

S cb =2 ,46

5.50

1000=0 ,615Tra đường cong tính toán ta có:

I} rSub { size 8{N4 \( 0 \) } } } =I' rSub { size 8{N \( 0 \) } } +I rSub { size 8{H} } = 24,7+9,18=33,88 ital KA} {¿¿¿

I} rSub { size 8{N4 \( infinity \) } } } =I rSup { size 8{'} rSub { size 8{N \( infinity \) } } } +I rSub { size 8{H} } =28,18+9,18=37,36 ital KA} {¿¿

¿

+ Dòng điện xung kích tại N4:

i xkN 4=√2.k xk I } rSub { size 8{N4 \( 0 \) } } } = sqrt {2} 1,8 33,88=86,24 ital KA} {¿¿

¿+ Trị hiệu dụng dòng ngắn mạch:

K N

( 0) =1

¿ I} rSub { size 8{N \( infinity \) } } } } {¿¿

Trong chương tính ngắn mạch ta tính được dòng ngắn mạch tại điểm N5:

I rSub { size 8{ ital NM} } ={}} { ¿ 47,63KA

+ Điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là:

t 1 : thời gian cắt của máy cắt 1: t 1 = 0,5 sec

Dòng điện cắt của máy cắt hợp bộ I cdm = 20 KA

Thời gian cắt của máy cắt 2 nhỏ hơn 1 cấp so với máy cắt 1 nên:

t catMC2=t catMC 1−ΔAt=0,5−0,2=0,3 sec

Ta phải chọn được kháng có X K % sao cho hạn chế được dòng ngắn mạch nhỏ hơn hay bằng dòng cắt định mức của máy cắt đã chọn, đồng thời đảm bảo

ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện đã chọn

I rSub { size 8{N6} } <= \( I rSub { size 8{ ital cdm1,} } I rSub { size 8{ ital nhS1} } \) } { ¿

I rSub { size 8{N7} } <= \( I rSub { size 8{ ital cdm2,} } I rSub { size 8{ ital nhS2} } \) } { ¿

Vậy ta chọn kháng có X k % sao cho ngắn mạch tại N6 thì có dòng ngắnmạch I rSub { size 8{N6} } <= 10 ital KA} { ¿

+ Khi ngắn mạch tại N 5 thì điện kháng tính đến điểm ngắn mạch là:

b Kiểm tra kháng vừa chọn

+ Điện kháng tương đối của điện kháng vừa chọn:

I rSub { size 8{N5} } = { {I rSub { size 8{ ital cb} } } over {X rSub { size 8{ ital HT} } +X rSub { size 8{K} } } } = { {5,5} over {0,11+0,59} } =7,86 ital KA} { ¿

Thoả mãn điều kiện

I rSub { size 8{N5} } <= I rSub { size 8{ ital cdm1} } =20 ital KA} { ¿

I rSub { size 8{N5} } <= I rSub { size 8{ ital nhS1,} } =10 ital KA} { ¿

+ Dòng ngắn mạch tại N6:

I rSub { size 8{N6} } = { {I rSub { size 8{ ital cb} } } over {X rSub { size 8{ ital HT} } +X rSub { size 8{K} } +X rSub { size 8{c1} } } } = { {5,5} over {0,11+0,59+0,29} } =5,56 ital KA} { ¿

Thoả mãn điều kiện:

I rSub { size 8{N6} } <= I rSub { size 8{ ital cdm2} } =20 ital KA} { ¿

I rSub { size 8{N6} } <= I rSub { size 8{ ital nhS2} } =8,21 ital KA} { ¿

Kết luận: Vậy kháng điện đã chọn đảm bảo yêu cầu