NGUYEN VAN UOC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 1 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC Mục lục CHƢƠNG 1:TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ SUẤT PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY 4 1.1.Chọn máy phát điện 4 1.2.Tính toán cân bằng công suất 4 1.2.1.Tính toán phụ tải địa phƣơng cấp điện áp 10,5 kV 4 1.2.2.Tính toán phụ tải cấp điện áp trung(110kV) 5 1.2.3.Tính toán phụ tải cấp điện áp cao(220kV). 5 1.2.4.Tính toán công suất phát của nhà máy 6 1.2.5.Tính toán công suất tự dùng của nhà máy 6 1.2.6.Công suất phát về hệ thống 7 1.3.Đề xuất phƣơng án nối dây 9 1.3.1.Cơ sở đề suất các phƣơng án 9 1.3.2 .Đề suất các phƣơng án nối dây 10 CHƢƠNG 2:TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 14 2.1.A.Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 14 2.1.1.A.Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây (B1,B2,B5,B6). 15 2.1.2.A.Máy biến áp liên lạc(B3,B4) 15 2.2.A.Chọn công suất của các MBA 16 2.2.1.A.Chọn MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA 16 2.2.2.A.Chọn MBA liên lạc 16 2.3.A.Kiểm tra quá tải cho các MBA 17 2.3.1.A.Các máy biến áp nối bộ B1,B2,B5,B6 17 2.3.2.A.Kiểm tra các MBA liên lạc (B3,B4) 17 2.4.A.Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 22 2.1.B.Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 24 2.1.1.B.Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây (B1,B2,B5,B6). 24 2.1.2.B.Máy biến áp liên lạc(B3,B4) 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 2 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC 2.2.B.Chọn công suất của các MBA 25 2.2.1.B.Chọn MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA(B1,B2,B5,B6) 25 2.2.2.B.Chọn MBA liên lạc(B3,B4) 26 2.3.B.Kiểm tra quá tải cho các MBA 26 2.3.1.B.Các máy biến áp nối bộ (B1,B2,B5,B6) 26 2.3.2.B.Kiểm tra các MBA liên lạc B3,B4 26 2.3.B.Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 30 CHƢƠNG 3:TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT,CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 32 3.1.Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 32 3.2.Tính toán kinh tế chọn phƣơng án tối ƣu 34 A)PHƢƠNG ÁN A 34 B)PHƢƠNG ÁN B 36 CHƢƠNG 4:TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 37 4.1.Chọn điểm ngắn mạch 37 4.2.Lập sơ đồ thay thế 38 4.3.Tính toán ngắn mạch theo các điểm 40 4.3.1.Tính toán với điểm ngắn mạch N1 40 4.3.2.Tính toán với điểm ngắn mạch N2 42 4.3.3.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N 3 43 4.3.4.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N 3 ’ 45 4.3.5.Tính toán ngắn mạch tại điểm N 4 46 CHƢƠNG 5:CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 47 5.1.Tính toán dòng cƣỡng bức các cấp điện áp. 47 5.2.Chọn máy cắt 49 5.3.Chọn dao cách ly (DCL) 50 5.3.Chọn cáp và kháng điện đƣờng dây 51 5.4.Chọn thanh dẫn, thanh góp cứng 57 5.4.1.Chọn loại và tiết diện 57 5.4.2.Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 57 5.4.3 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng của thanh dẫn 59 5.4.4 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng mạch máy phát điện 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 3 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC 5.5.Chọn thanh góp thanh dẫn mềm 61 5.5.1.Chọn tiết diện thanh dẫn,thanh góp mềm 61 5.5.2.Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 61 5.5.3.Kiểm tra điều kiện vầng quang 67 5.6.Chọn máy biến áp đo lƣờng 69 5.6.1.Chọn máy biến dòng điện (BI) 69 5.7. Chọn chống sét van 74 5.7.1. Chọn chống sét van cho thanh góp 74 5.7.2. Chọn chống sét van cho máy biến áp 74 CHƢƠNG 6:TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 76 6.1.Sơ đồ cung cấp điện tự dùng 76 6.2.Chọn máy biến áp 77 6.3.Chọn máy cắt và khí cụ điện 78 PHẦN II:CHUYÊN ĐỀ 81 CHƢƠNG 7:TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH NHÀ MÁY ĐIỆN 81 7.1.Tính toán ổn định tĩnh 81 7.1.1.Lập sơ đồ thay thế 81 7.1.2.Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản 84 7.1.3.Tính suất điện động và lập đƣờng đặc tính công suất. 89 7.2.Tính toán ổn định động 91 7.2.1.Đặc tính công suất trƣớc ngắn mạch 91 7.2.2.Đặc tính công suất trong khi ngắn mạch 92 7.2.3.Đặc tính công suất sau khi ngắn mạch 93 7.2.4.Tính góc cắt tới hạn 94 DANH MỤC CÁC BẢNG 98 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 99 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 4 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC CHƢƠNG 1:TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ SUẤT PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1.Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế ,nhà máy nhiệt điện gồm 6 tổ máy,công suất mỗi tổ máy là 60 MW. Tra bảng ta chọn đƣợc loại máy phát có các thông số nhƣ sau: Bảng 1.1.Thông số máy phát điện. Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tƣơng đối n v/ph S MVA P MW U kV cos  I kA X’’ d X’ d X d X 2 TB  -60-2 3000 75 60 10,5 0.8 4,125 0,146 0,22 1,691 0,178 1.2.Tính toán cân bằng công suất Theo đầu bài cho biết P max , cos ,P%(t) vậy ta tính đƣợc toán phụ tải các cấp đƣợc tính theo công thức sau: max (%) ( ) . 100 P t   (1) () () cos Pt St   (2) Trong đó: P(t) – công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t,MW S(t) – công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t,MVA cos - hệ số công suất của phụ tải. 1.2.1.Tính toán phụ tải địa phƣơng cấp điện áp 10,5 kV Ta biết P max =9 MW; osc  =0,85,và P đp %(t). Phụ tải cấp điện áp máy phát gồm 2 lộ kép x 3 MW x 4 km và 2 lộ đơn x 1,5 MW x 4 km. Biến thiên phụ tải theo thời gian nhƣ bảng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 5 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC Áp dụng các công thức (1) và (2) nêu ở trên ta có bảng kết quả tính toán phụ tải sau đây. Bảng 1.2.Công suất phụ tải địa phương. Thời gian 0-5 5-8 8-11 11-13 13-17 17-21 21-24 P đp %(t) 60 70 90 80 90 100 80 P(t),MW 5,4 6,3 8,1 7,2 8,1 9 7,2 S đp (t),MVA 6,35 7,41 9,53 8,47 9,53 10,59 8,47 1.2.2.Tính toán phụ tải cấp điện áp trung(110kV) Ta đã biết P max =140 MW; osc  =0,86,và P ut %(t) Phụ tải phía trung áp gồm 2 lộ kép x 50 MW và 1 lộ đơn x 40MW. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng (tính theo phần trăm P max ). Áp dụng các công thức (1) và (2) nêu ở trên ta có bảng kết quả tính toán phụ tải sau đây. Bảng 1.3.Công suất phụ tải phía trung áp. Thời gian 0-5 5-8 8-11 11-13 13-17 17-21 21-24 P UT %(t) 80 80 100 80 80 90 70 P UT (t),MW 112 112 140 112 112 126 98 S UT (t),MVA 130,23 130,23 162,79 130,23 130,23 146,51 113,95 1.2.3.Tính toán phụ tải cấp điện áp cao(220kV). Ta biết P max =100 MW; osc  =0,85 và P UC %(t) Phụ tải phía điện áp cao gồm 2 lộ đơn x 50 MW. Biến thiên phụ tải theo thời gian nhƣ bảng. Áp dụng các công thức (1) và (2) nêu ở trên ta có bảng kết quả tính toán phụ tải sau đây. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 6 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC Bảng 1.4.Công suất phụ tải cấp điện áp cao. Thời gian 0-5 5-8 8-11 11-13 13-17 17-21 21-24 P UC %(t) 60 80 90 80 90 100 80 P UC (t),MW 60 80 90 80 90 100 80 S UC (t),MVA 70,59 94,12 105,88 94,12 105,88 117,65 94,12 1.2.4.Tính toán công suất phát của nhà máy Nhà máy gồm 6 tổ máy,mỗi tổ máy có công suất là 60MW. P đặt =6×60=360 MW, osc  =0,8 360 S 450( ) os 0,8 dat dat P MVA c     Áp dụng các công thức (1) và (2) đã nêu ở trên ta có bảng kết quả tính toán phụ tải sau đây. Bảng 1.5.Công suất phát của toàn nhà máy. Thời gian 0-5 5-8 8-11 11-13 13-17 17-21 21-24 P TNM %(t) 70 80 100 80 90 100 80 P TNM (t),MW 252 288 360 288 324 360 288 S TNM (t),MVA 315 360 450 360 405 450 360 1.2.5.Tính toán công suất tự dùng của nhà máy Ta có α td = 6%; cosφ = 0,85 Lƣợng điện tự dùng của nhà máy chiếm 6% tổng công suất đặt của nhà máy,công suất tự dùng gồm hai thành phần:thành phần thứ nhất (chiếm khoảng 40%)không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, phần còn lại (chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy. Phụ tải điện tự dung của nhà máy đƣợc tính theo công thức sau: % . ( ) ( ) . (0,4 0,6. ) 100 cos . td đmF TNM TD TD đmF n P S t St nS    Từ công thức trên ta có bảng kết quả tính toán phụ tải tự dùng của nhà máy nhƣ sau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 7 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC Bảng 1.6.Phụ tải tự dùng của nhà máy Thời gian,h 0-5 5-8 8-11 11-13 13-17 17-21 21-24 S TNM (t),MVA 315 360 450 360 405 450 360 S TD (t),MVA 20,84 22,36 25,41 22,36 23,89 25,41 22,36 1.2.6.Công suất phát về hệ thống Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm, không xét tới tổn thất công suất trong MBA ta có: S TNM (t) + S VHT (t)+S td (t) + S DP (t) + S UC (t)+S UT (t)=0 Hay S VHT (t) = S TNM (t) – [S td (t) + S DP (t) + S UC (t)+S UT (t)] S VHT (t) – Công suất nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA S TNM (t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, MVA. S UC (t) : Công suất phụ tải phía điện áp cao tại thời điểm t, MVA. S UT (t) : Công suất phụ tải phía điện áp trung tại thời điểm t, MVA. S UF (t) : Công suất của phụ tải địa phƣơng tại thời điểm t, MVA. S TD (t) : Công suất tự dùng nhà máy tại thời điểm t, MVA. Sau khi tính đƣợc công suất về hệ thống ta lập đƣợc bảng cân bằng công suất sau: Bảng 1.7.Cân bằng công suất toàn nhà máy Thời gian 0-5 5-8 8-11 11-13 13-17 17-21 21-24 S TNM (t),MVA 315 360 450 360 405 450 360 S UC (t),MVA 70,59 94,12 105,88 94,12 105,88 117,65 94,12 S UT (t),MVA 130,23 130,23 162,79 130,23 130,23 146,51 113,95 S đp (t),MVA 6,35 7,41 9,53 8,47 9,53 10,59 8,47 S TD (t),MVA 20,84 22,36 25,41 22,36 23,89 25,41 22,36 S VHT (t),MVA 86,99 105,88 146,39 104,82 135,47 149,84 121,1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 8 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC 5 8 11 13 17 21 24 315 360 450 360 405 450 360 Sdp Std Sut Suc Svht 36 200 303 450 0 t,h S,MVA Hình 1.1.Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy Nhận xét : -Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy điện có công suất đặt 450MVA, nhà máy gốm 6 tổ máy,mỗi tổ máy có công suất 75 MVA. Ta biết công suất của hệ thống là 3000MVA, và công suất dự trữ của hệ thống là 180 MVA. Vậy công suất cả nhà máy sẽ chiếm 15 % lƣợng công suất của toàn hệ thống vậy nhà máy sẽ đóng một vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp điện cho hệ thống. -Nhà máy cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp. +Phụ tải địa phƣơng ở cấp điện áp 10,5 kV có S max =10,59 MVA chiếm khoảng 2,3% công suất toàn nhà máy, S min =6,35 MVA chiếm 1,4% công suất toàn nhà máy. +Phụ tải phía cấp điện áp trung 110kV có S max =162,79 MVA chiếm khoảng 36,18% công suất của nhà máy, S min =113,95 MVA chiếm 25,32 % công suất toàn nhà máy. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 9 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC +Phụ tải phía cấp điện áp cao 220kV có S max =117,65 MVA chiếm khoảng 26,14 % công suất của nhà máy, S min =70,59 MVA chiếm khoảng 15,69 % công suất toàn nhà máy. -Từ bảng cân bằng công suất và đồ thị phụ tải ta có thể thấy công suất về hệ thống luôn dƣơng nên nhà máy luôn phát thừa công suất về hệ thống. 1.3.Đề xuất phƣơng án nối dây 1.3.1.Cơ sở đề suất các phƣơng án  Có thanh góp điện áp máy phát hay không. Khi phụ tải địa phƣơng nhỏ thì không cần thanh góp điện áp máy phát,mà chúng có thể lấy điện trực tiếp từ đầu cực máy phát .Quy định về mức nhỏ của của công suất đia phƣơng là :cho phép rẽ nhánh từ đầu cực máy phát một lƣợng công suất không quá 15% công suất định mức của một tổ máy phát. Max DP dmF S 10,59.100 .100 7,06 15% 2.S 2.75 vậy ta không cần dùng thanh góp điện áp máy phát, phụ tải cấp điện áp máy phát đƣợc lấy điện trực tiếp từ đầu cực máy phát.  Chọn loại MBA liên lạc. - Lƣới điện phía cao và phía trung là lƣới có trung tính trực tiếp nối đất. - Hệ số có lợi là: 220 110 0,5 220 CT C UU U       Vậy ta sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc.  Số bộ MF-MBA hai cuộn dây nối lên thanh góp cấp điện áp trung. Ta có : ax 162,79( ) m UT S MVA min 113,95( ) UT S MVA S đmF =75(MVA) Vậy ta dùng một tới hai bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây bên trung.  S đmMF =75(MVA),S DPHT =180(MVA) vậy ta có thể ghép chung một hoặc hai máy phát vào một máy biến áp. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD:Ths .MA THỊ THƢƠNG HUYỀN 10 SVTH:NGUYỄN VĂN ƢỚC 1.3.2 .Đề suất các phƣơng án nối dây a)Phƣơng án A F3 F4 F2 F1 220kV 110kV F6 F5 HT Suc Sut Sdp Std Std Sdp Std Std Std Std Hình 1.2.Phƣơng án A Đặc điểm:Nhà máy sử dụng hai bộ MF-MBA hai cuộn dây nối lên thanh cái phía 220 kV và hai bộ MF-MBA hai cuộn dây bên trung nối thẳng lên thanh cái 110kV, nhà máy sử dụng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc, hai MBA liên lạc nối trực tiếp với 2 MF. Phụ tải phía điện áp cao và trung đƣợc lấy điện từ các thanh cái phía 220 kV và 110 kV, phụ tải địa phƣơng đƣợc lấy điện từ phía hạ của hai MBA liên lạc. Ƣu điểm - Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, độ tin cậy cung cấp điện cao vì khi có sự cố MF hay MBA nào đó thì lƣợng công suất thiếu hụt cũng không quá lớn do mỗi máy phát đều chỉ nối với một MBA, cung cấp đủ công suất cho phụ tải các cấp điện áp. Nhƣợc điểm Ta có min 113,95( ) UT S MVA S đmF =75(MVA) Vậy ta thấy khi phụ tải phía điện áp trung Min thì sẽ có một lƣợng công suất truyền ngƣợc từ trung sang cao (qua hai lần MBA) nên sẽ làm tổn thất qua hai lần MBA. . 5.6.1.Chọn máy biến dòng điện (BI) 69 5.7. Chọn chống sét van 74 5.7.1. Chọn chống sét van cho thanh góp 74 5.7.2. Chọn chống sét van cho máy biến áp 74 CHƢƠNG 6:TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 76