đồ án thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện công suất 5x63 mw chuyên đề tìm hiểu quy trình vận hành và xử lý sự cố máy biến áp t1 trạm 110kv mỹ xá

Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứuPhần 1: Thiết kế phần điện cho nhà máy điện: Chương 1: Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy1.1 Chọn máy phát điện 1.2 Tín

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

- -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY

NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT 5X63 MW

CHUYÊN ĐỀ: TÌM HIỂU QUY TRÌNH VẬN HÀNH

VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ MÁY BIẾN ÁP T1

TRẠM 110KV MỸ XÁ

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

TS.NGUYỄN THỊ THU HIỀN

LÊ THU THUỶ 19810110161 Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Hệ thống điện D14H2

2019 – 2024

Hà Nội, tháng 1 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

- -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT 5X63 MW

CHUYÊN ĐỀ: TÌM HIỂU QUY TRÌNH VẬN HÀNH

VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ MÁY BIẾN ÁP T1

TRẠM 110KV MỸ XÁ

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

TS.NGUYỄN THỊ THU HIỀN

LÊ THU THUỶ 19810110161 Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Hệ thống điện D14H2

2019 – 2024

Hà Nội, tháng 1 năm 2024

1 Tên đồ án/khoá luận tốt nghiệp:

Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện công suất 5x63 MW và chuyên đề

2 Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu

Phần 1: Thiết kế phần điện cho nhà máy điện:

Chương 1: Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

1.1 Chọn máy phát điện

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.3 Đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

Chương 2: Tính toán chọn máy biến áp

2.1 Phương án 1

2.2 Phương án 2

Chương 3: Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu

Chương 4: Tính toán ngắn mạch

4.1 Chọn điểm ngắn mạch

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch

Chương 5: Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

5.1 Tính toán dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly

5.3 Chọn cáp và kháng điện đường dây / Chọn máy biến áp địa phương

5.4 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát

5.5 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung

5.6 Chọn máy biến áp đo lường

5.7 Chọn chống sét van

6.2 Chọn máy biến áp

6.3 Chọn khí cụ điện của sơ đồ tự dùng

Phần 2:

Số liệu đề tài tốt nghiệp được cho trong Phụ lục đính kèm

3 Tài liệu tham khảo dự kiến

[1] PGS.TS Phạm Văn Hòa, ThS Phạm Ngọc Hùng (2007), Thiết kế phầnđiện nhà máy điện và trạm biến áp, NXB Khoa học và kỹ thuật

Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV, Ngô Hồng Quang,NXB Khoa học và kỹ thuật, 2002

4 Thời gian thực hiện

Ngày giao đề tài: Ngày tháng …… năm 2023

Ngày nộp quyển : Ngày tháng năm 2023

TRƯỞNG KHOA

TS Trần Thanh Sơn

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Nguyễn Thị Thu Hiền

Lớp: D14H2 Khóa: D14

Các số liệu: Nhà máy nhiệt điện gồm n tổ máy, công suất của mỗi tổ máy

bằng PđmG (MW), hệ số tự dùng αtd, hệ số công suất costd, có nhiệm vụ cungcấp điện cho các phụ tải sau:

- Phụ tải cấp điện áp máy phát có công suất cực đại PmaxUG (MW); cosUG, gồm

nk1 kép x Pk1 (MW) x Lk1 (km) và nd1 đơn x Pd1 (MW) x Ld1 (km) Tại địaphương dùng cáp nhôm, vỏ PVC có tiết diện nhỏ nhất bằng Fmin = 70 mm2;máy cắt hợp bộ có dòng điện cắt định mức ICđm = 20 kA và thời gian cắt địnhmức tcđm= 0,7 s

- Phụ tải cấp điện áp trung có công suất cực đại PmaxUT (MW); cosUT, (UTđm =

.SđmHT Số liệu cụ thể được cho trong Bảng 1 và Bảng 2

Bảng 1: Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Họ và tên người hướng dẫn: Nguyễn Thị Thu Hiền

Đơn vị công tác: Khoa Kỹ thuật điện

2.1 Nhận xét về hình thức: (kết cấu, phương pháp trình bày)

- Đồ án được trình bày theo đúng mẫu quy định

- Đồ án trình bày rõ ràng, khoa học

2.2 Mục tiêu và nội dung: (cơ sở lý luận, tính thực tiễn, khả năng ứng dụng)

- Nội dung của Đồ án đáp ứng yêu cầu thiết kế của đề tài

2.3 Kết quả đạt được:

- Đồ án hoàn thiện đầy đủ kết quả theo yêu cầu thiết kế

- Kết quả tính toán đáng tin cậy

2.4 Kết luận và kiến nghị: (các hướng nghiên cứu của đề tài có thể tiếp tục phát

triển cao hơn)

- Đồ án hoàn thành nhiệm vụ thiết kế theo yêu cầu của đề tài

III Nhận xét tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên

- Sinh viên có ý thức hoàn thành nhiệm vụ được giao đúng tiến độ

- Có ý thức tốt trong việc tiếp thu ý kiến hướng dẫn và học hỏi hoàn thiện kiến thứcchuyên môn

IV Đề nghị

Được báo cáo: 

Không được báo cáo: 

Hà Nội, ngày tháng năm 2024

Giảng viên hướng dẫn

TS Nguyễn Thị Thu Hiền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP

I Kết quả thực hiện và báo cáo trước hội đồng của sinh viên:

Ủy viên hội đồng Thư ký hội đồng Chủ tịch hội đồng

II GVHD xác nhận sau chỉnh sửa (nếu có)

………

………

………

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2024Giảng viên hướng hẫn Thư ký hội đồng Chủ tịch hội đồng

đến nay Em đã hoàn thành chương trình học tập của mình Em xin gửi lời cảm ơnchân thành tới các Thầy Cô trong khoa Kỹ thuật Ðiện và các Thầy Cô trong trườngĐại học Điện Lực đã truyền đạt cho Em những kiến thức quý báu trong những nămhọc vừa qua.

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Nguyễn Thị Thu Hiền, giảng viên khoa Kỹthuật Điện - trường Đại học Điện Lực, người đã trực tiếp hướng dẫn Em thực hiệnbản Đồ án tốt nghiệp này Trong suốt quá trình làm Đồ án, cô đã tận tình chỉ bảocùng với kinh nghiệm của cô đã giúp Em hoàn thiện cũng như cổ vũ động viên tìnhthần để Em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình

Em xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Sinh viên

(ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ viii

DANH MỤC HÌNH VẼ x

MỞ ĐẦU xi

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, 2

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 2

1.1 Chọn máy phát điện: 2

1.2 Tính toán cân bằng công suất: 2

1.3 Chọn các phương án nối điện: 6

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

2.1 Phương án I: 11

2.2 Phương án II: 18

2.3 Kết luận 26

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN KINH TẾ- KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 27

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 27

3.2 Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu: 29

3.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và chọn phương án tối ưu 32

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 33

4.1 Chọn điểm ngắn mạch: 33

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch 34

CHƯƠNG V: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 35

5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức: 35

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly: 38

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát: 39

5.4 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung 44

5.5 Chọn cáp và kháng điện cho phụ tải địa phương (10,5 kV) 49

5.6 Chọn máy biến áp đo lường: 54

5.7 Chọn chống sét van (CSV): 59

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 61

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng: 61

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng: 62

6.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện: 62

6.4 Tính toán chọn áp-tô-mát phía hạ áp 0,4 kV 64

PHẦN II 67

CHUYÊN ĐỀ TÌM HIỂU QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ MÁY BIẾN ÁP T1 TRẠM 110KV MỸ XÁ 67

CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP 71

1 Tìm hiểu chung về Máy biến áp 71

1.1 Định nghĩa về máy biến áp 71

1.2 Cấu tạo năng của máy biến áp 71

1.3 Chức năng của máy biến áp 75

1.4 Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 76

2 Tìm hiểu cấu tạo Máy biến áp T1 Trạm 110kV Mỹ Xá 77

2.1 Vỏ Máy biến áp 77

2.2 Lõi thép mạch từ và các cuộn dây máy biến áp 78

2.3 Sứ máy biến áp 78

2.4 Dầu và hệ thống 79

2.5 Hệ thống làm mát 79

2.6 Bình dầu phụ 81

2.7.Biến dòng chân sứ 81

2.8.Thiết bị kiểm soát và bảo vệ 82

CHƯƠNG II : TÌM HIỂU QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP 84

CHƯƠNG III : XỬ LÝ SỰ CỐ MÁY BIẾN ÁP T1 TRẠM MỸ XÁ 98

1 Xử lý quá tải máy biến áp 98

2 Xử lý quá áp máy biến áp 98

3 Các trường hợp không vận hành máy biến áp 99

4 Xử lý máy biến áp có các hiện tượng khác thường 99

5 Xử lý sự cố máy biến áp 100

II TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

PHỤ LỤC I 104

PHỤ LỤC II 108

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU

PdmTNM Công suất tác dụng phát định mức của toàn nhà máy (MW)

PTNM(t) Công suất tác dụng của toàn nhà máy tại thời điểm t (MW)

PTNM% Phần trăm công suất tác dụng của toàn nhà máy (%)

SdmTNM Công suất biểu kiến phát định mức của toàn nhà máy (MVA)

STNM(t) Công suất biểu kiến phát toàn nhà máy tại thời điểm t (MVA)

PdmMPĐ, Công suất tác dụng định mức của một máy phát (MW)

SdmMPĐ Công suất biểu kiến định mức của một tổ MPĐ

STD(t) Phụ tải tự dùng tại thời điểm t

 Lượng điện phần trăm tự dùng ( = 5,5 %)

cosφ TD Hệ số công suất phụ tải tự dùng (cosφtd = 0,91)

n Số tổ máy phát (n=5)

Spt(t) Công suất phụ tải tại thời điểm t

Pmax Công suất cực đại của phụ tải

cosφ Hệ số công suất

P%(t) Phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t

PUG % Phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp máy phát

PUT% Phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp trung

PUC % Phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp cao

SUG Công suất biểu kiến của cấp điện áp máy phát

SUT Công suất biểu kiến của cấp điện áp trung

SUC Công suất biểu kiến của cấp điện áp cao

SVHT(t) Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA)

STNM(t) Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t(MVA)

SUG(t) Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA)

SUT(t) Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t, (MVA)

SUC(t) Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t, (MVA)

STD(t) Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA)

S∑C(t) Tổng công suất phát lên thanh góp điện áp cao tại thời điểm tMPĐ Máy phát

MBA Máy biến áp

STDmax Công suất tự dùng cực đại

Sbo Công suất của một bộ

SCC(t) Công suất cuộn cao của mba tại thời điểm t

SCT(t), Công suất cuộn trung của mba tại thời điểm t

SCH(t) Công suất cuộn hạ của mba tại thời điểm t

SdmB Công suất định mức của máy biến áp

SdmTN Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

kqtsc Hệ số quá tải sự cố

α Hệ số có lợi, α = 0,5

∆P0 Tổn thất công suất không tải trong mba

∆PN Tổn thất công suất ngắn mạch trong mba

∆t Khoảng thời gian có cùng sông suất sbo

Δ P C N Tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn cao

Δ P T N Tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn trung

Δ P N H Tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn hạ

Δ P C −T N Tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung

Công suất cuộn cao tương ứng với khoảng thời gianΔt i

S i T Công suất cuộn trung tương ứng với khoảng thời gianΔt i

S i H Công suất cuộn hạ tương ứng với khoảng thời gianΔt i

I0% Dòng điện không tải phần trăm

UN% Điện áp ngắn mạch phần trăm

VB Vốn đầu tư MBA

Vb Tiền mua MBA

KB Hệ số tính đến vận chuyển và xây lắp mba

VTBPP Vốn đầu tư xây thiết bị phân phối

ni Số mạch cấp điện áp i

vTBPPi Giá thành mỗi mạch tbpp cấp điện áp i

atc Hệ số tiêu chuẩn, lấy atc=8,4%

V Vốn đầu tư

ΔAA Tổng tổn thất điện năng trong máy biến áp

β Giá thành trung bình điện năng

1 Rúp 60.103 (vnđ)

Scb Công suất cơ bản

Ucb Điện áp cơ bản

Utb Điện áp trung bình

S Tiết diện của thanh dẫn

BN Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch (a2.s)

BNck Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ

BNkck Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ

C Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn (a.s1/2/mm2)

Icp Dòng điện cho phép của thanh góp ở nhiệt độ tiêu chuẩn

khc Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ

θcp Nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh góp, lấyθcp = 700 c

θ0 Nhiệt độ của môi trường xung quanh, lấy θ0= 350c;

θdm Nhiệt độ định mức ( nhiệt độ tiêu chuẩn), lấy θdm = 250c

Bảng 1.1 : Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện 2

Bảng 1 2: Công suất phát của toàn nhà máy 3

Bảng 1 3: Bảng biến thiên công suất phụ tải tự dùng trong ngày 3

Bảng 1 4: Công suất của phụ tải địa phương 4

Bảng 1 5: Công suất của phụ tải cấp điện áp trung 4

Bảng 1 6: Công suất của phụ tải cấp điện áp cao 5

Bảng 1.7 Bảng tổng hợp công suất về hệ thống 5

Bảng 2 1: Phân bố công suất cho MBA liên lạc 12

Bảng 2 2: Thông số MBA 2 cuộn dây 12

Bảng 2.3: Bảng thông số MBA tự ngẫu 13

Bảng 2 4: Phân bố công suất cho MBA liên lạc 19

Bảng 2 5: Thông số MBA 2 cuộn dây 20

Bảng 2 6: Bảng thông số MBA tự ngẫu 20

Bảng 2 7: Tổng tổn thất điện năng của 2 phương án 26

Bảng 3 1: Vốn đầu tư cho MBA phương án I 30

Bảng 3 2: Vốn đầu tư cho MBA phương án I 31

Bảng 3.3: Bảng tổng kết kinh tế 2 phương án 32

Bảng 4 1: Kết quả tính toán dòng ngắn mạch 34

Bảng 5 1: Bảng tổng kết dòng cưỡng bức 37

Bảng 5 2: Thông số các loại MC 38

Bảng 5.3: Thông số các loại DCL 39

Bảng 5 4: Thông số thanh dẫn hình máng 40

Bảng 5 5: Bảng thông số sứ 43

Bảng 5 6: Bảng thông số thanh góp mềm 45

Bảng 5 7: Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N1) 47

Bảng 5 8: Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N2) 48

Bảng 5 9 Thông số cáp điện 50

Bảng 5 10 Thông số kháng điện 53

Bảng 5 11 Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương 54

Bảng 5.12: Thông số máy biến điện áp cấp 220kV và 110kV 54

Bảng 5 13: Bảng phụ tải máy biến áp 54

Bảng 5 14: Bảng thông số máy biến điện áp cấp 10,5kV 55

Bảng 5 15: Thông số BI cấp điện áp 220 kV 57

Bảng 5 16: Thông số BI cấp điện áp 110 kV 57

Bảng 5 17: Thông số BI cấp điện áp 10,5 kV 58

Bảng 5 18: Bảng công suất tiêu thụ của các cuộn dây dòng 58

Bảng 5 19: Thông số CSV 60

Bảng 6 1: Thông số MBA tự dùng cấp 6,3kV 62

Bảng 6 2: Thông số MBA tự dùng chung 62

Bảng 6 3: Thông số máy cắt tự dùng 64

Bảng 6 4: Thông số aptomat tự dùng 64

Bảng 6 5: Thông số của aptomat cấp 0,4 kV 65

Bảng 6 6: Thông số cầu dao hạ áp 0,4 kV 66

DANH MỤC HÌNH V

Hình 1 1: Đồ thị phụ tải tổng hợp 6

Hình 1 2: Sơ đồ nối điện phương án I 8

Hình 1.3: Sơ đồ nối dây phương án II 9

Hình 1 4: Sơ đồ nối dây phương án III 10

Hình 2 1: Chiều truyền công suất của MBATN trong phương án I 11

Hình 2 2: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA T 3 tại thời điểm phụ tải phía trung cực đại của của phương án I 13

Hình 2 5: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT2 tại thời điểm phụ tải phía trung cực đại của của phương án I 15

Hình 2 4: Chiều truyền công suất của MBATN trong phương án 2 19

Hình 2 5: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA T 3tại thời điểm phụ tải phía trung cực đại của của phương án II 21

Hình 2 6: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT2 tại thời điểm phụ tải phía trung cực đại của của phương án II 22

Hình 2 7: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT2 tại thời điểm phụ tải phía trung cực tiểu của của phương án II 23

Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án I 28

Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án II 29

Hình 4 1: Sơ đồ các điểm ngắn mạch 33

Hình 5 1: Sơ đồ mạch đường dây 35

Hình 5 2: Hình dạng của thanh dẫn cứng hình máng 40

Hình 5 3: Sơ đồ kích thước sứ đỡ 43

Hình 5 4 Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương 52

Hình 5 5 :Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MPĐ 59

Hình 6 1: Sơ đồ tự dùng nhà máy nhiệt điện 61

Hình 6 2: Điểm ngắn mạch trước và sau MBA tự dùng TD91 63

Hình 6 3: Điểm ngắn mạch sau MBA tự dùng cấp 6,0 kV 64

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta nhu cầuđiện năng trong các lĩnh vực công nghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng khôngngừng, phụ tải điện ngày càng phát triển

Do vậy, việc xây dựng thêm các nhà máy điện là điều cần thiết để đáp ứngnhu cầu của phụ tải Việc quan tâm quyết định đúng đắn vấn đề kinh tế-kỹ thuậttrong việc thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích khôngnhỏ đối với hệ thống kinh tế quốc doanh Do đó việc tìm hiểu nắm vững công việcthiết kế nhà máy điện, để đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện,

an toàn và kinh tế là yêu cầu quan trọng đối với người kỹ sư điện

Xuất phát từ nhu cầu thực tế cùng những kiến thức chuyên ngành đã đượchọc, em được giao thực hiện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện với các nộidung sau:

Phần 1: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện 5x63MW

Phần 2: Tìm hiểu quy trình vận hành và xử lý sự cố máy biến áp T1 trạm110kV Mỹ Xá

Em kính mong các thầy cô giáo góp ý, chỉ bảo để em nắm vững kiến thứctrước khi ra trường Cuối cùng em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo đã truyền thụkiến thức cho em để em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 01 năm

2024

Sinh viên thực hiện

Lê Thu Thuỷ

PHẦN I:

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT,

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

1.1 Chọn máy phát điện:

Theo nhiệm vụ đề ra ta phải thiết kế phần điện cho nhà máyNhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 63 MW Trabảng 1.1 phụ lục [1], Tài liệu[1] , ta chọn loại máy phát nhiệt điệnnhư sau:

Bảng 1.1 : Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện

(v/

ph)TB-55-2 78,7

5 63 10,5 3000 0,8 0,153 0,224

2,199

1.2 Tính toán cân bằng công suất:

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy:

Vì công suất phát của nhà máy được cho dưới dạng P%(t) nêncông suất toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:

cos φG – hệ số công suất định mức của MPĐ

Sđm∑ - tổng công suất biểu kiến định mức của nhàmáy; MVA

PđmG: Công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát; MW.

Với đề bài đã cho ta có S đm ∑ = 5.5563

18÷2 2

22÷ 24

P TNM% 80 83 96 94 100 95 85

S TNM(MVA) 315,0

0

326,81

378,00

370,13

393,75

374,06

334,69

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng:

Công suất nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạngnguyên liệu, loại tuabin, công suất phát của nhà máy, …) vàchiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suất

phát Công suất tự dùng gồm 2 thành phần: thành phần thứ nhất(chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhàmáy, phần còn lại (chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suấtphát của nhà máy Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải tựdùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:

STD=α%

100 .

n Pđm GcosφTD .(0,4+0,6.STNM(t)

n SdmS )(1.2)

Trong đó: STD – phụ tải tự dùng

α% - lượng điện phần trăm tự dùng

cos φTD – hệ số công suất phụ tải tự dùng

n – số tổ MPĐ

PđmS – công suất tác dụng của một tổ MPĐ

Với: cos φTD = 0,91; α = 5,5 %; n = 5

STD(0÷4 ) = 5,5

100.

5 630,91 .(0,4 + 0,6.315,00

5 78,75)= 16,75 (MVA)

Áp dụng công thức (1.2) trên ta có kết quả như bảng 1.3:

Bảng 1 3: Bảng biến thiên công suất phụ tải tự dùng trong ngày

4

14÷1 8

18÷2 2

22÷2 4

S TNM(MVA) 315,00 326,8

1

378,00

370,13

393,75

374,06

334,69

S TD(MVA) 16,75 17,10 18,58 18,35 19,04 18,47 17,33

1.2.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp:

Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác địnhtheo công thức sau:

S(t) = Pmaxcosφ P%(t) (1.3)

Trong đó: S(t) – công suất phụ tải tại thời điểm t

Pmax – công suất max của phụ tải

cos φ – hệ số công suất

P%(t) – phần trăm công suất phụ tải tại thời điểmt

18÷2 2

22÷2 4

Áp dụng công thức (1.3), ta có bảng công suất phát của phụtải địa phương tại các thời điểm đó như sau:

Bảng 1 5: Công suất của phụ tải cấp điện áp trung

4

14÷1 8

18÷2 2

22÷2 4

18÷2 2

22÷2 4

Stnm (t) + SVHT (t) + SDP (t) + SUT (t)+ SUC (t) + STD(t) = 0

Suy ra: SVHT (t) = Stnm (t) – [ SDP (t) + SUT (t) + SUC (t) + STD

(t) ] (1.4)

Trong đó: SVHT (t) – công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Stnm (t) – công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểmt

SDP (t) – công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t

SUT (t) – công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thờiđiểm t

SUC (t) – công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t

ST D–

công suất phụ tải tự dùng

Ta có bảng công suất phát về hệ thống tại các thời điểm đó nhưsau:

Bảng 1.7 Bảng tổng hợp công suất về hệ thống

4

14÷1 8

18÷2 2

22÷2 4

Stnm(t) (MVA) 315,0

0

326,81

378,00

370,13

393,75

374,06

334,69

201,33

239,43

238,99

249,29

235,53

212,22

Từ bảng 1.7, ta có đồ thị tổng hợp như sau:

Hình 1 1: Đồ thị phụ tải tổng hợp

1.3 Chọn các phương án nối điện:

Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải cáccấp điện áp chúng ta đưa ra các phương án nối điện cho nhà máy.Các phương án được chọn phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệuquả kinh tế.

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối điện:

Phương án nối điện chính của nhà máy điện là một khâu hếtsức quan trọng trong quá trình thiết kế phần điện trong nhà máyđiện Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất

để đề suất các phương án nối điện Có một số nguyên tắc phục vụcho đề suất các phương án nối điện của nhà máy điện như

sau: Dựa theo các nguyên tắc sách “Thiết kế phần điện trong nhà

máy điện và trạm biến áp”

Nguyên tắc 1: Thanh góp điện áp máy phát

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanhgóp điện áp máy phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầucực máy phát, phía trên máy cắt của máy biến áp liên lạc Quyđịnh về mức nhỏ công suất của địa phương là: cho phép rẽ nhánh

từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% côngsuất định mức của một tổ máy phát Vậy khi đó, giả thiết phụ tảiđịa phương trích điện từ đầu cực hai tổ máy phát, ta có:

Theo tính toán (bảng 1.3 và 1.1), ta có được:

S ĐP Max = 13,84 (MVA) ; SđmS = 78,75 (MVA)Thay số liệu vào ta có:

Nguyên tắc 3: Sử dụng máy biến áp liên lạc

Nhà máy điện cần thiết kế gồm 3 cấp điện áp (điện áp máyphát, điện áp trung, và điện áp cao), nên ta phải sử dụng máy biến

áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu Xét 2 điều kiện:

- Hệ số có lợi: α = UC- UT

UC =

220 - 110

220 = 0 ,5

- Lưới điện áp phía trung, phía cao đều là lưới trung tính trựctiếp nối đất( do 2 cấp điện áp đều ≥110kV nên đều có trung tínhtrực tiếp nối đất ).

Vậy dùng 2 MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải làm MBA liên

lạc

Nguyên tắc 4 : Chọn số lượng bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây

Chọn số lượng bộ máy phát – máy biến áp (MPĐ-MBA) hai cuộndây ghép thẳng lên thanh góp (TBPP) cấp điện áp tương ứng trên

cơ sở công suất cấp và công suất tải tương ứng

Ta có SUTmax = 70 (MVA); SUTmin = 56,60 (MVA ); Sđm G = 78,75 (MVA), Xét tỉ số:

1<SUT

max

SUTmin =

70 56,60 = 1,23 < 2

=> Nên ta chỉ nên ghép 1 hoặc 2 bộ MPĐ-MBA vào bên trung

Nguyên tắc 6: Mặc dù có ba cấp điện áp, nhưng nếu công suất

trao đổi giữa phía cao- trung không lớn thì không nhất thiết phảidùng sơ đồ nối bộ MPĐ-MBA liên lạc Nếu công suất trao đổi giữaphía cao- trung lớn dùng sơ đồ này sẽ không kinh tế bởi công suấtđịnh mức của chúng lớn mà vận hành lại phức tạp Trong sơ đồnày, phụ tải địa phương không lấy điện từ đầu cực MPĐ mà lấyđiện trực tiếp từ phía hạ của MBA liên lạc

Nguyên tắc 7: Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ

có thể ghép một số máy phát chung một MBA, nhưng phải đảmbảo nguyên tắc tổng công suất các tổ máy

phát phải nhỏ hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống điện, cụ thểlà:

1.3.2 Đề xuất các phương án nối dây:

Từ những nguyên tắc trên, ta có thể đề xuất một số phương án nốidây như sau:

Hình 1.3: Sơ đồ nối dây phương án II

Hình 1 4: Sơ đồ nối dây phương án III

- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộndây chung lớn so với công suất của nó

So sánh 3 phương án ta thấy: phương án I và II có những ưuđiểm hơn phương án III Nó đều đảm bảo cung cấp điện liên tục,cấu tạo tương đối đơn giản, vận hành linh hoạt Do đó ta so sánhphương án I và II để tính toán kinh tế - kĩ thuật nhằm chọn ra sơ đồnối điện tối ưu nhất cho nhà máy điện

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

2.1 Phương án I:

2.1.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp: a) MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ -MBA hai cuộn dây:

Công suất của MBA này mang tải bằng phẳng suốt 24h/ ngày nênđược tính theo công thức:

SUT(t) (MVA) 56,6

0

59,57

65,53

61,0

64,79

59,57

SUC(t) (MVA) 35,7

1

37,17

41,09

39,1

42,07

34,24

SVHT (t)

(MVA)

194,93

201,33

239,43

238,

99 249,29

235,53

212,22

SCT(t) (MVA) -9,17 -7,68 -4,71 -6,94 -2,47 -5,08 -7,68

SCC(t) (MVA) 40,3

8

44,31

65,32

64,1

63,85

48,29

SCH(t) (MVA) 31,2

0

36,62

60,61

57,1

58,78

40,60

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA:

a) Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ -MBA hai cuộn dây:

Loại MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điềuchỉnh điện áp phía hạ, nên ta chọn MBA 2 dây quấn không có điềuchỉnh dưới tải và công suất định mức của MBA được tính theo côngthức

SđmB ≥ SđmS = 78,75 (MVA) Tra bảng 2.5 và 2.6 – Sách thiết kế phần điện trong nhà máyđiện và trạm biến áp ta chọn MBA với các thông số như sau:

Bảng 2 2: Thông số MBA 2 cuộn dây

UC(kV)

UH(kV)

ΔPPO(kW)

ΔPPN(kW) UN%

IN

%110

0,55220

b) Máy biến áp liên lạc:

Do tất cả các phía của MBA mang tải không bằng phẳng, nên

có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK chỉđiều chỉnh được phía hạ, nên cần có kết hợp với điều chỉnh dưới tảicủa MBA liên lạc thì mới điều chỉnh điện áp được tất cả các phía

Do đó ta chọn MBA liên lạc tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải

Công suất định mức của MBA tự ngẫu được chọn theo côngthức sau:

0

12

2.1.3 Kiểm tra quá tải:

a) Kiểm tra quá tải bình thường:

Các máy biến áp được chọn theo công suất định mức của máyphát nên không cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường

b) Kiểm tra quá tải khi sự cố:

Sự cố nặng nề nhất khi S UT max tại thời điểm t = 14 ÷ 18 (h) : SUTmax =

70 (MVA)

*) Sự cố 1: Xét sự cố hỏng bộ bên trung tại thời điểm phụ tải

trung cực đại

SUTmax = 70 (MVA) trong khoảng thời gian t = 14 ÷ 18 (h) ( Giả sửhỏng T3):

Hình 2 2: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA T 3 tại thời điểm phụ tải phía

trung cực đại của của phương án I

Tại thời điểm đó, ta có các thông số khác như sau:

SUC = 41,58 (MVA); SVHT = 249,29 (MVA); STD = 19,04 (MVA); SDP = 13,84(MVA)

+) Kiểm tra điều kiện quá tải:

Áp dụng công thức 2.11 – Sách Tài liệu[1], ta được:

2.α.kqt.STN ≥ SUTmax = 2.0,5.1,4.160 = 224 (MVA ) > 70 (MVA)

Thỏa mãn điều kiện

+) Phân bố công suất khi có sự cố:

Shạ = SCH = 68,02 (MVA)

+) Điều kiện kiểm tra sự quá tải của các cuộn dây:

α kqt SdmTN ≥ Shạ = 0,5.1,4.160 = 112 > 68,02 (MVA)

Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây

+) Xác định công suất thiếu:

Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

Sthieu = SVHTUTmax + SUCUTmax- (2.Sbộ + 2.SCCSC1)

= 249,29 + 41,58 - (2 74,94 + 2 33,02 ) = 74,95 (MVA ) < SdtHT = 4 80 (MVA)

 Hệ thống bù đủ công suất thiếu

Kết luận: Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA

hai dây quấn phía trung khi phụ tải phía trung đạt cực đại

*) Sự cố 2: Hỏng 1 MBA TN tại thời điểm phụ tải trung đạt cực đại

( Giả sử hỏng AT2):

Hình 2 5: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT 2 tại thời điểm phụ tải

phía trung cực đại của của phương án I

Kiểm tra điều kiện quá tải:

α kqt STN + Sbộ ≥ SUTmax = 0,5.1,4.160 + 74,94 = 186,94 (MVA ) > 70 (MVA)

=>Thỏa mãn điều kiện quá tải

Phân bố lại công suất:

SCH, SCC >0; SCT <0 MBA TN có chế độ truyền tải công suất từ Trung

và Hạ và Cao Trong trường hợp này cuộn Nối tiếp mang tải nặngnhất:

Snt = α (|SCH|+|S CT | )= 0,5.(|-4,95|+|61,10|) =33,02(MVA)

Kiểm tra quá tải của các cuộn dây:

α kqt SdmTN ≥ Shạ = 0,5.1,4.160 = 112 > 61,10 (MVA)

Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây

+) Xác định công suất thiếu:

Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

Sthieu = SVHTUTmax + SUCUTmax- (2.Sbộ + SCCSC2)

= 249,29+ 41,58 - (2.74,94 + 66,05 ) = 74,95 (MVA ) < SdtHT = 4 80(MVA)

 Hệ thống bù đủ công suất thiếu

Kết luận: Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA

TN khi phụ tải phía trung đạt cực đại

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA:

a) Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ -MBA hai cuộn dây:

Do MBA mang tải bằng phẳng Sbộ cả năm nên tổn thất điệnnăng được xác định theo công thức sau:

SđmT1 = SđmT2 = 80 (MVA); ΔP0 = 80 (kW); Δ P N = 320 (kW); Sbộ =74,94 (MVA)

Thay vào công thức (2.4) ta được:

∆ AT1 = ∆ AT2 = [∆ P0 + ∆ PN.(Sbo

SdmT1)2].8760 =[ 0 ,08 + 0 ,32 (8074,94)2].8760 = 3160,60 (MWh)

+) Tổn thất trong MBA T3:

Ta có các số liệu như sau:

SđmT3 = 80 (MVA); ∆ P0= 70 (kW); ∆ P N= 310 (kW); Sbộ = 74,94(MVA)

Thay vào công thức (2.4) ta được:

∆ AT3 = [∆ P0 + ∆ PN.(Sbo

SdmT1)2].8760 =[ 0 ,07 + 0 ,31 (8074,94)2].8760 = 2996,14 (MWh)

b) Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu:

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hếtphải tính tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây nhưsau:

∆ P C N, ∆ P T N, ∆ P N H: tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ

∆ P CT N , ∆ P CH N , ∆ P TH N : tổn thất công suất ngắn mạch cao- trung, cao- hạ,trung- hạ

α : Hệ số có lợi (= 0,5)

Do MBA tự ngẫu mang tải theo đồ thị phụ tải ngày đặc trưngtheo ngày nên tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu được tínhnhư sau:

18÷2 2

22÷2 4

SCC(t) (MVA) 40,38 44,31 65,32 64,12 70,49 63,85 48,29

SCT(t) ) -9,17 -7,68 -4,71 -6,94 -2,47 -5,08 -7,68

1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp:

a) MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ -MBA hai cuộn dây:

Hình 2 4: Chiều truyền công suất của MBATN trong phương án 2

18÷2 2

22÷2 4

239,43

238,99

249,29

235,53

212,22

SCT(t) (MVA)

-46,64

45,16

42,18

44,41

39,94

42,55 -45,16

-SCC(t) (MVA) 77,85 81,78 102,7

9

101,59

107,96

101,3

3 85,76

SCH(t) (MVA) 31,20 36,62 60,61 57,18 68,02 58,78 40,60

2 Chọn loại và công suất định mức của MBA:

a) Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ -MBA hai cuộn dây: