đồ án kỹ thuật điện điệnThiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5KV và phát vào hệ thống 220KV

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3 I.1.Chọn máy phát điện.. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành phátdẫn điện em được nhà trường và hộ môn Hệ thống điệ

Mục Lục.

Chương I Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3

I.1.Chọn máy phát điện 3

I.2.Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp 3

I.3.Cân bằng công suất toàn nhà máy 7

I.4.Các nhận xét 8

Chương II Nêu các phương án và chọn MBA 9

II.1.Nêu các phương án 9

II.2.Chọn máy biến áp cho các phương án 10

II.3.Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp 13

Chương III.So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phương án tối ưu 15

III.1.Chọn sơ bộ các khí cụ điện 15

III.2.Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát 22 III.3.So sánh kinh tế-kỹ thuật chọn phương án tối ưu 23

Chương IV.Tính toán dòng ngắn mạch 26

Chương VI.Sơ đồ tự dùng và chọn thiết bị tự dùng 50

VI.1.Sơ đồ nối điện tự dùng 50

VI.2.Chọn máy biến áp tự dùng 51

VI.3.Chọn khí cụ điện tự dùng 51

Lời nói đầu.

Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngànhđiện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân.Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất Với sự pháttriển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ đểcung cấp điện năng cho phụ tải

Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành phátdẫn điện em được nhà trường và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết

kế gồm nội dung sau:

Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi gồm 4

tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5KV

Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộmôn lời cảm ơn chân thành nhất!

Sinh Viên:

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Tại mổi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điệnnăng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năngtiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm được đồ thị phụ tải

là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành

Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý,đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúngcông suất của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối ưu công suất giữa các tổmáy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau

I.1. Chọn máy phát điện

Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 4100 MW = 400

MW Chọn 4 máy phát điện kiểu TB-100-2 có các thông số nh bảng 1-1 sau:

Bảng 1-1

P đm (MW) U đm (KV) I đm (KA) COS đm X d” X d’

I.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp.

Từ đồ thị phụ tải nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp dưới dạngbảng theo % công suất tác dụng và hệ số cos Từ đó ta tính được phụ tải ởcác cấp điện áp theo công suất biểu kiến từ công thức sau:

TB

t t

Cos

P S



100

%.Pmaxp

Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA)

CosTB là hệ số công suất trung bình của từng phụtải

I.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

Nhà máy gồm 4 tổ máy có: PGđm = 100 MW, Cosđm = 0,85 do đó

6 , 117 85 , 0

100

MVA Cos

P S

TB

t t

Cos

P S



100

%.Pmaxp

Hình 1-1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

I.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy:

Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 6% công suất định mức của nhàmáy với cos = 0,85 được xác định theo công thức sau:

) ( 6

, 0 4 , 0 ( ) (

max NM

NM NMdm

td

S

t S S

t

Trong đó :

Std(t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t

SNMđm: Tổng công suất của nhà máy MVA

SNM(t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm ttheo bảng 1-2

S

NM(t) MVA

T (h)0

470.4

423.5

376.5 423.5

500 400 300 200 100

Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy.

I.2.3 Phụ tải địa phương:

Nh nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax = 38 MW, Cos = 0,85 với công thứcsau:

P P t

28.2

24.2

10 20 30

Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phương.

I.2.4 Đồ thị phụ tải điện áp cao (220kv).

Phụ tải điện áp cao Pmax = 220 MW, Cos = 0,87 với công thức sau:

   

TB

c c

Cos

t P t

P P t

40.2 35.8

31.3

0 10 20 30 40 50

Hình 1-4: Đồ thị phụ tải điện áp cao.

I.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống

Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy:

252.9

227.6

202.3 227.6

Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống.

I.4. Các nhận xét.

I.4.1 Tình trạng phụ tải ở các cấp điện áp.

Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp ở cấp điện áp máyphát phụ tải Pmax= 38MW, nhá so với công suất một máy phát P = 100 MW và

toàn nhà máy thiết kế

Phụ tải cấp điện áp trung không có

Phụ tải điện áp cao Pmax= 220MW, tương đối lớn.

I.4.2 Dự trữ của hệ thống.

Ta có dự trữ của hệ thống S = 200MVA, lớn hơn so với công suất một

máy phát Công suất của hệ thông cũng tương đối lớn SHT= 300MVA.

Ch¬ng II

Nêu các phương án và chọn MBA.

II.1. Nêu các phương án.

Mét trong những nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện là chọn sơ

đồ nối điện chính Vì khi chọn được sơ đồ nối điện chính hợp lý, không nhữngđảm boả về mặt kỹ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao

II.2. Chọn máy biến áp cho các phương án.

II.2.1 Chọn công suất máy biến áp.

Phương án I:

 Máy biến áp bộ

Được chọn theo công suất phát của máy phát SđmB1  SGđm = 117,6 MVA.

Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn có các thông số ởbảng 2-1 sau:

Máy biến áp liên lạc:

Máy biến áp liên lạc B2, B3 được chọn là máy biến áp điều áp dưới tải vớiđiều kiện:

SđmB = 1/2 Sth.Với: Sth là công suất còn lại đưa lên hệ thống

 Máy biến áp liên lạc:

Được chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải có công suấtđịnh mức được chọn theo công thức dưới đây:

dmF th

SB1= SGđm – Std = 117.6 – 0.06117.6 = 110.5 MVA

Phụ tải qua 2 máy biến áp B2, B3 được tính nh sau :

- Phụ tải truyền lên cao :

SC-B2,B3 = 12 ( Sc(t) – SB1) Dựa vào bảng 1-6 và công thức trên tính được phụ tải cho từng thời điểmđược ghi ở bảng 2-4 sau:

Các bộ G1-B1;G2-B2 được phân bố phụ tải nh bé G1-B1 nh ở phương án1.

 phụ tải qua 2 máy biến áp B3 , B 4 :

+ Công suất tải lên cao :

SC B3–B4 = 12 (Sc(t) – SB1 – SB2)Dựa vào bảng 1-6 và công thức tính trên ta có phụ tải từng thời điểm cho

 Sự cố 1 máy biến áp liên lạc:

Công suất thiếu của phía cao áp khi sự cố máy biến áp B2là:

Sth = STGC - SBb – 1.4SđmB.Trong đó:

STGC = SPTCmax + SHT = 252.9 + 153.5 =406.4MVA

SBb: công suất máy biến áp bộ SBb= 125MVA

SđmB: công suất định mức của máy biến áp liên lạc

 Sth = 406.4 – 125 – 1.4160 = 57.4MVA

Ta thấy Sth = 57.4 < Sdt =200MVA Vậy máy biến áp chọn không bị quá

tải khi sự cố một máy biến áp liên lạc

b Phương án II:

 Sự cố 1 máy biến áp liên lạc:

Công suất thiếu phía cao áp khi sự cố máy biến áp B3là:

Sth = STGC – 2SBb – 1.4SđmB=

= 406.4 – 2125 –1.4100 = 16.4MVA

Ta thấy Sth = 16.4 < Sdt= 200MVA Vậy máy biến áp không bị quá tải khi

sự cố máy biến áp liên lạc

 Sự cố một máy phát không cần kiểm tra vì dự trữ của hệ thốngđiện đủ cung cấp cho phụ tải khi sự cố một máy phát

II.3. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.

II.3.1 Phương án I: Sai

Đối với máy biến áp bộ B1, tổn thất điện năng được tính theo công thức

T S

S P

T P A

dmB

b N

T: Thời gian làm việc của máy biến áp T = 8760 h

Sb: Phụ tải của máy biến áp trong thời gian T

Máy biến áp B1có các số liệu sau:

2 2

3 ,

dm

N O

B

S

P T

P A

0

2 3

Vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm của phương án I là:

A = AB1 +AB2,B3 = 3608.71 +8637.13 = 12245.23 Mwh.

II.3.2 Phương án II:

Đối với máy biến áp B1,B2,tổn thất điện năng được tính theo công thức:

).

( 2

2

1 2

,

S

S P

T P A

dmB

b N

O B

0 (

2 2

2 2

4 ,

dm

N O

B

S

P T

P A

0

2 4

Vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm của phương án II là:

A = AB1,B2 +AB3,B4 = 7214.42 +4517.1 = 11735.52 Mwh.

Ta có bảng tóm tắt kêt quả tổn thất điện năng của các phương án nh bảng2-6 sau:

Bảng 2-6

A\ Phương án Phương án I Phương án II

Ch¬ng III

So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phương án tối ưu.

III.1 Chọn sơ bộ các khí cụ điện.

III.1.1 Xác định dòng cưỡng bức các mạch.

a Phương án I: hình 3-1.

Hình 3-1: Sơ đồ nối điện phương án I.

 Dòng cưỡng bức phía cao áp:

 Mạch đường dây về hệ thống.

Dòng làm việc cưởng bức được tính với điều kiện một đường dây bị đứt

403 0 220 3

5 153 3

max '

KA U

S I

9 252 3

max

U

S I

6 117 05 1 3

05

U

S I

cdm

dm G

 Mạch máy biến áp liên lạc.

Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là:

KqtscSđmB = 1.4160 =224 MVA

Dòng cưởng bức qua máy biến áp

588 0 220 3

160 4 1 3

4 1

U

S I

 Dòng cưởng bức ở cấp điện áp máy phát:

 Mạch máy biến áp phía hạ áp.

317 12 5 10 3

160 4 1 3

U

S K I

hdm

dmB qtsc

6 117 05 1 3

05 1

U

S I

 Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G 2

Xét hai trường hợp: phụ tải max và phụ tải min

 Phụ tải max:

Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải max là:

MVA

S S

S S

S cb dmG dF TD dF

575 99 7 44 3

1 2 28 4

3 7 44 6 117 2 2 1

3

1 4

3 2

2

1

max max

max '

Khi phụ tải min:

Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải min là:

MVA

S S

S S

S cb dmG dF TD dF

808 101 3 31 3

1 2 28 4

3 3 31 6 117 2 2 1

3

1 4

3 2

2

1

min max

min '

808 101 3

'

U

S I

 Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là:

Khi phụ tải max:

Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là

95 286 2 28 4

3 7 44 6 117 3 4

3

max

S S

S th  dmF  dF   TD      

 Khi phụ tải min:

Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là

35 300 2 28 4

3 3 31 6 117 3 4

3

max

S S

1 2 28 4

1 6 117 224

3

1 4

1

max max

''

MVA

S S

S S K

1 2 28 4

1 6 117 224

3

1 4

1

min max

''

MVA

S S

S S K

35 128 3

''

U

S I

 Dòng cưỡng bức phía cao áp:

 Mạch đường dây về hệ thống.

Dòng làm việc cưởng bức được tính với điều kiện một đường dây bị đứt

403 0 220 3

5 153 3

max '

KA U

S I

Với: SHtmaxcông suất về hệ thống qua đường dây kép, SHtmax= 153.5MVA

 Mạch phụ tải phía điện áp cao.

664 0 220 3

9 252 3

max

U

S I

6 117 05 1 3

05

U

S I

cdm

dm G

 Mạch máy biến áp liên lạc.

Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là:

KqtscSđmB = 1.4100 =140 MVA

Dòng cưởng bức qua máy biến áp

367 0 220 3

100 4 1 3

4 1

U

S I

 Dòng cưởng bức ở cấp điện áp máy phát:

 Mạch máy biến áp phía hạ áp:

698 7 5 10 3

100 4 1 3

U

S K I

hdm

dmB qtsc

6 117 05 1 3

05 1

U

S I

 Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G 3

Xét hai trường hợp: phụ tải max và phụ tải min

 Phụ tải max:

Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải max là:

S S

S S

S cb dmG dF TD dF

75 51 7 44 2

1 2 28 4

2 7 44 6 117 2

1

2

1 4

2 2

1

max max

max '

Khi phụ tải min:

Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi phụ tải min là:

MVA

S S

S S

S cb dmG dF TD dF

75 51 3 31 2

1 2 28 4

2 3 31 6 117 2

1

2

1 4

2 2

1

min max

min '

75 51 3

'

U

S I

 Dòng cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là:

Khi phụ tải max:

Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là

4 176 2 28 4

2 7 44 6 117 2 4

2

max

S S

S th  dmF  dF   TD      

 Khi phụ tải min:

Lượng công suất thừa tải lên hệ thống là

75 182 2 28 4

2 3 31 6 117 2 4

2

max

S S

1 2 28 4

1 6 117 140

2

1 4

1

max max

''

MVA

S S

S S K

1 2 28 4

1 6 117 140

2

1 4

1

min max

''

MVA

S S

S S K

 Dòng công suất cưởng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là.

848 2 5 10 3

8 51 3

''

U

S I

Vậy dòng cưởng bức qua kháng lớn nhất là: Icb4 = 2.848 KA.

Từ các kết quả tính toán trên ta có bảng tóm tắt kết quả dòng cưởng bứcsau: bảng 3-1

 Phía điện áp cao.

Từ dòng điện cưởng bức ở phía cao áp Icb1max= 664 kA, ta chọn máy cắt

loại SF-6 của hảng Merlin có kí hiệu FA- 245- 40 có các thông số ở bảng 3-2sau:

Bảng3-2

U đm (kv) I đm (kA) U(f=50Hz) U xk (kv) I cắtđm (kA) I ôđ (kA)

 Phía điện áp thấp.

Từ các dòng cưởng bức phía điện áp thấp Icb2=12.317kA, Icb3= 6.789kA,

Icb4 = 7.057kA, ta chọn loại máy cắt điện không khí của hãng Simen loại

8FG10- 12- 80 có các thông số ở bảng 3-3 sau:

Bảng 3-3

U đm (kv) I đm (kA) U(f=50Hz) U xk (kv) I cắtđm (kA) I ôđ (kA)

 Chọn kháng điện phân đoạn.

Vì dòng cưởng bức qua kháng Icb= 7.057kA nên ta phải chọn kháng có dòng

cưởng lớn nhất Icb= 4000A là kháng điện bê tông có cuộn dây bằng nhôm với

điện áp 10kv loại PbA-10-4000-12 có các thông số cho ở bảng 3-4 sau:ư

Bảng3-4

U đm (kv) I đm (A) X đm () P(kw) I ôdd (kA) I ônh (kA)

b Phương án II:

 Chọn loại máy cắt.

 Phía điện áp cao.

Từ dòng điện cưởng bức ở phía cao áp Icb1max= 664 kA, ta chọn máy cắt

loại SF-6 của hảng Merlin có kí hiệu FA- 245- 40 có các thông số ở bảng 3-2

 Phía điện áp thấp.

Từ các dòng cưởng bức phía điện áp thấp Icb2=7.698kA, Icb3= 6.789kA,

Icb4 = 2.848kA, ta chọn loại máy cắt điện không khí của hãng Simen loại

8FG10- 12- 80 có các thông số ở bảng 3-3

 Chọn kháng điện phân đoạn.

Vì dòng cưởng bức qua kháng Icb= 2.848kA nên ta chọn kháng có dòng

cưởng Icb= 3000A là kháng điện loại PbA-10-3000-12 có các thông số cho ởbảng 3-5 sau:

Bảng3-5

U đm (kv) I đm (A) X đm () P(kw) I ôdd (kA) I ônh (kA)

III.2 Chọn sơ đồ thanh góp các cấp điện áp máy phát

III.2.1 Thanh góp điện áp máy phát.

a Ping án I:

Sơ đồ thanh góp máy phát được chọn nh hình 3-3 sau:

Hình 3-3: Sơ đồ thanh góp máy phát phương án I

b Ping án II:

Sơ đồ thanh góp máy phát được chọn nh hình 3-4 sau:

Hình 3-4: Sơ đồ thanh góp phát phương án II

III.2.2 Sơ đồ thanh góp điện áp cao áp.

Cả hai phương án ta đều chọn một loại thanh góp là sơ đồ hai thanh góp

có máy cắt liên lạc nhw hình 3-5 sau:

Hình 3-5: Sơ đồ thanh góp phía cao áp.

III.3 So sánh kinh tế-kỹ thuật chọn phương án tối ưu.

III.3.1 Vốn đầu tư.

a Ping án I:

 Vốn đầu tư máy biến áp

Được tính theo công thức: VB = KB1vB1

Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp.

 Vốn đầu tư máy cắt.

Vốn đầu tư máy cắt được tính theo công thức sau:

VTB=n1v1.Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt

n1 là số lượng máy cắt

Phía điện áp cao có 4 bộ máy cắt loại FA-245-40giá7110340103VNĐ

Phía hạ áp 5 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 1510340103VNĐ

2 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá2110340103VNĐ

 Vốn đầu tư máy biến áp

Được tính theo công thức: VB = KB2vB2

Trong đó: vBi là tiền mua máy biến áp

kBi là hệ số chuyên chở lắp đặt

Loại máy biến áp T 125/10.5 có giá là: vB= 16210340103 VNĐ, hệ

 Vốn đầu tư máy cắt.

Vốn đầu tư máy cắt được tính theo công thức sau:

VTB=n2v2.Trong đó: vTB là tiền mua máy cắt

n2 là số lượng máy cắt

Phía điện áp cao có 5 bộ máy cắt loại FA-245-40giá7110340103VNĐ

Phía hạ áp 4 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá 1510340103VNĐ

1 bộ máy cắt loại 8FGB-12-80 giá2110340103VNĐ

Từ bảng trên ta thấy các phương án có vốn đầu tư và chi phí vận hànhgần bằng nhau nhưng ta chọn phương án II làm phương án tính toán cho thiết

kế Vì phương án II lắp đặt và vận hành dễ dàng hơn

Để đơn giản tất cả các giá trị ta đều tính trong hệ đơn vị tương đối Chọncác đại lượng cơ bản như công suất cơ bản và điệ áp cơ bản Ta dùng phươngpháp gần đúng với khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằngđiện áp định mức trung bình (Ucb= Utb), công suất cơ bản chọn là Scb=

1000MVA.

Đã cho XHT= 1.25 và SđmHT = 3000 MVA

Ta có điện kháng tương đối cơ bản của hệ thống là:

4167 0 3000

1000 25

S

S X

IV.2 Xác định dòng điện ngắn mạch và xung lượng nhiệt.

IV.2.1 Sơ đồ thay thế.

Từ sơ đồ nối điện của nhà máy nhiệt điện trên ta có sơ đồ thay thế tínhngắn mạch nh sau:

Hình 4-2: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch.

IV.2.2 Xác định giá trị điện kháng.

 Điện kháng của đường dây

4132 0 220

1000 100

4 0 2

1 1

d

U

S l x n X

 Điện kháng máy biến áp

 đối với máy biến áp bộ B1, B2:

88 0 125

1000 100

11 100

B B

U

S U

X X

 đối với máy biến áp liên lạc:

2 1 100

1000 100

12 100

B B

U

S U

X X

 Điện kháng của máy phát

1.2

0.4132

X 0.88 B1

1.5561 1.5561 1.5561