Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện trịnh quốc việt

LỜI MỞ ĐẦU Là một sinh viên đang học tập và rèn luyện tại trường đại học Điện Lực, em cảm thấy một niềm tự hào và động lực to lớn cho sự phát triển của bản thân trong tương lai. Sau năm năm học đại học, dưới sự chỉ bảo, quan tâm của các thầy cô, sự nỗ lực của bản thân, em đã thu được những bài học rất bổ ích, đựơc tiếp cận các kiến thức khoa học kĩ thuật tiên tiến phục vụ cho lĩnh vực chuyên môn mình theo đuổi. Có thể nói, những đồ án môn học, bài tập lớn hay những nghiên cứu khoa học mà một sinh viên thực hiện chính là một cách thể hiện mức độ tiếp thu kiến thức và vận dụng sự dạy bảo quan tâm của thầy cô. Chính vì vậy em đã dành thời gian và công sức để hoàn thành đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện ” này như một sự cố gắng đền đáp công ơn của thầy cô cũng như tổng kết lại kiến thức thu được sau một quá trình học tập và rèn luyện tại trường đại học Điện Lực. Đồ án này trình bày quá trình tính toán từ chọn máy phát điện,tính toán công suất phụ tải ở các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế kĩ thuật, tính toán ngắn mạch đến chọn khí cụ điện cho phương án đã lựa chọn, chọn thiết bị tự dùng và tính toán thiết kế trạm biến áp. LỜI CÁM ƠN Trong thời gian học tập cũng như thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp em luôn nhận được sự chỉ bảo, động viên tận tình của các thầy cô, gia đình và các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn của cô giáo Nguyễn Thị Thu Hiền đã giúp em hoàn thành tốt bản đồ này. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ThS. Nguyễn Thị Thu Hiền và các thầy, các cô cùng toàn thể các bạn trong bộ môn Hệ thống điện. Sinh viên Trịnh Quốc Việt Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH:Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 3 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Nhiệm vụ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: 7. Trịnh Quốc Việt Lớp : Đ4 H1 Ngành : Hệ thống điện Cán bộ hướng dẫn: Ths. Nguyễn Thị Thu Hiền ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Thiết kế phần điện cho nhà máy NĐNH gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 90 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau: 1. Phụ tải cấp điện áp máy phát: P max = 12 MW, cosφ = 0,83 Gồm 2 kép x 3 MW x 5 km và 4 đơn x 1,5 MW x 5 km. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng (tính theo phần trăm P max ). Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với I cắt = 20 kA và t cắt = 0,7 sec và cáp nhôm, vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất là 70 mm 2 . 2. Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV: P max = 140 MW, cosφ = 0,84 Gồm 1 kép x 60 MW, 2 đơn x 40 MW. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng (tính theo phần trăm P max ). 3. Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV: P max = 100 MW, cosφ = 0,84 Gồm 1 kép x 100 MW ghi trong bảng (tính theo phần trăm P max ). Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng hai lộ đường dây, chiều dài mỗi lộ: 100 km. Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 6000 MVA. Công suất dự phòng của hệ thống là 200 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống X * = 1,3. Tự dùng: α = 8 %; cosφ = 0,87 Công suất phát của toàn nhà máy: ghi trên bảng (tính theo phần trăm công suất đặt) Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH:Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 4 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền Bảng biến thiên công suất Giờ 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24 P UF (%) 80 85 70 70 90 100 95 90 80 P UT (%) 75 80 85 90 85 100 90 85 90 P UC (%) 85 90 90 95 95 90 100 80 80 P FNM (%) 90 90 90 100 100 100 100 90 90 YÊU CẦU: 1. Tính toán cân bằng công suất, chọn phương án nối dây 2. Tính toán chọn máy biến áp. 3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu. 4. Tính toán ngắn mạch. 5. Chọn các khí cụ điện và dây dẫn. 6. Tính toán tự dùng. 7. Bản vẽ: Sơ đồ nối điện chính toàn nhà máy, kể cả tự dùng. Phần 2: Thiết kế trạm biến áp hạ áp 10/0,4 kV – công suất 300 kVA. Thiết kế trạm biến áp 10/0,4 kV. Công suất phụ tải là 300 kVA. Trạm có 4 lộ ra, đặt cách trạm biến áp trung gian là 6 km. Công suất ngắn mạch tính đến trạm biến áp trung gian là 441 MVA. Ngày giao: Ngày nộp: Hiệu phó Trưởng khoa Cán bộ hướng dẫn Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH:Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 5 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền MỤC LỤC PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 0 CHƯƠNG I 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1 1.1.Chọn máy phát điện 1 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1 1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 kV) 1 1.2.2. Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (110 kV) 2 1.2.3. Tính toán phụ tải cấp điện áp cao (220 kV) 2 1.2.4.Tính toán công suất phát của nhà máy điện 2 1.2.5. Tính toán công suất tự dùng của nhà máy 2 1.2.6. Công suất phát về hệ thống điện. 2 1.3. Đề xuất các phương án 4 1.3.2. Phương án 2(Hình 1.3) 5 CHƯƠNG II 9 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 9 A. Phương án 1. 9 A.2.1.Phân bố công suất các cấp điện áp trong máy biến áp 9 A.2.1.1. MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 9 A.2.1.2. MBA liên lạc 10 A.2.2.1. MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 11 A.2.2.2. MBA tự ngẫu 11 A.2.3.Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp 14 A.2.3.1.Tính tổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây. 14 A.2.3.2.Tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu. 15 B. Phương án 2: 16 B.2.1.Phân bố công suất các cấp điện áp 16 Phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24h. 16 B.2.1.2.MBA liên lạc 17 2.2.B.Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp 17 B.2.2.1. MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 17 Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH:Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 6 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền B.2.2.2. MBA tự ngẫu 18 B.2.3. Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp 20 CHƯƠNG III 23 TÍNH TOÁN KINH TẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 23 3.1.Tính toán kinh tế chọn phương án tối ưu. 23 3.1.1.Phương án 1 24 3.1.2.Phương án 2: 26 3.3.3. So sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và chọn phương án tối ưu 29 CHƯƠNG IV 30 TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 30 4.1.Chọn các đại lượng cơ bản 30 4.2. Tính các dòng điện phương án 1 31 4.2.1. Chọn các điểm tính toán ngắn mạch. 31 4.2.2.Tính dòng ngắn mạch theo điểm. 32 CHƯƠNG V 41 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 41 5.1. Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 41 5.1.1. Cấp điện áp 220 kV 41 5.1.2. Cấp điện áp 110 kV 41 5.1.3. Cấp điện áp 10,5 kV 42 5.2. Chọn máy cắt và Dao cách ly 43 5.2.1. Chọn máy cắt 43 5.2.2. Chọn dao cách ly 44 5.3. Chọn thanh cứng đầu cực máy phát 44 5.3.1. Chọn loại và tiết diện 45 5.3.2. Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 46 5.3.3. Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 48 5.4. Chọn thanh dẫn mềm 49 5.4.1. Chọn thanh góp cấp điện áp 220(kV) 50 5.4.2. Chọn thanh góp cấp điện áp 110(kV) 53 5.5. Chọn cáp và kháng điện đường dây 55 5.5.1. Chọn cáp cho phụ tải điện áp máy phát 55 Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH:Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 7 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền 5.5.2. Chọn kháng điện đường dây 58 5.6. Chọn máy biến áp đo lường 61 5.6.1. Chọn máy biến dòng điện. 61 5.6.2. Chọn máy biến điện áp. 64 5.6.3. Hình vẽ sơ đồ nối các dụng cụ đo 67 5.7. Chọn chống sét van 67 CHƯƠNG VI 69 CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG 69 6.1. Chọn sơ đồ tự dùng 69 6.2 Chọn máy biến áp. 70 6.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện: 70 6.4 Chọn aptomat hạ áp 0,4 kV. 71 PHẦN II. THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 73 CHƯƠNG 1 73 CHỌN THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP 73 1.1.Chọn máy biến áp 73 1.2.Chọn dây dẫn 73 1.3.Chọn chống sét van 74 1.4.Chọn dao cách ly 74 1.5.Chọn cầu chì tự rơi 75 1.6.Chọn dây cáp tổng từ máy biến áp ra tủ hạ thế 75 1.7.Chọn áptômát 76 1.7.2.Chọn áptômát nhánh 76 1.8.Chọn thanh cái hạ áp 77 1.9.Chọn sứ đỡ thanh cái 77 1.10.Chọn máy biến dòng 77 1.11.Chọn các đồng hồ đo 78 1.12.Chọn dây dẫn nối từ biến dòng đến các dụng cụ đo 78 1.13.Chọn chống sét van cho phía hạ áp 0,4kV 78 1.14.Chọn cáp đầu ra của các nhánh 78 1.15.Chọn tủ hạ thế 79 CHƯƠNG 2 81 Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH:Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 8 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 81 2.1.Tính toán ngắn mạch phía cao áp 10 kV 81 2.2.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4 kV 82 CHƯƠNG 3 85 KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐÃ LỰA CHỌN 85 3.1.Kiểm tra dao cách ly 85 3.2.Kiểm tra cầu chì tự rơi 85 3.3.Kiểm tra áptômát tổng 85 3.4.Kiểm tra áptômát nhánh 85 3.5.Kiểm tra thanh cái hạ áp 85 3.6.Kiểm tra sứ đỡ thanh cái 87 3.8.Kiểm tra cáp đầu ra các nhánh 87 CHƯƠNG 4 88 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM 88 4.1.Điện trở nối đất của thanh 88 4.2.Điện trở nối đất của cọc 88 4.3.Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 89 Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH:Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 9 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các tham số chính của máy phát điện 1 Bảng 1.2. Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát 2 Bảng 1.3. Công suất phụ tải cấp điện áp trung 110 kV 2 Bảng 1.4 Công suất phụ tải cấp điện áp cao 220 kV 2 Bảng 1.5. Công suất phát của nhà máy 2 Bảng 1.6. Công suất tự dùng của nhà máy 2 Bảng 1.7. Bảng tổng hợp phụ tải các cấp và công suất phát về hệ thống 3 Bảng 2.1: Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu 10 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây 11 Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu 12 Bảng 2.4. Tổn thất điện năng mỗi năm trong các máy biến áp tự ngẫu theo từng khoảng thời gian trong ngày. 16 Bảng 2.5. Bảng phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu 17 Bảng 2.6. Thông số kĩ thuật các MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA p.án 2 18 Bảng 2.7.Thông số kĩ thuật của MBA tự ngẫu P.án 2 18 Bảng 2.8.Tổn thất công suất mỗi năm trong cácmáy biến áp tự ngẫu theo từng khoảng thời gian trong ngày. 21 Bảng 3.1 Vốn đầu tư máy biến áp cho phương án 1 25 Bảng 3.2 Vốn đầu tư thiết bị phân phối phương án 1 26 Bảng 3.3 Vốn đầu tư cho máy biến áp phương án 2 27 Bảng 3.4 Vốn đầu tư thiết bị phân phôi phương án 2 28 Bảng 3.5.So sánh vốn đầu tư và cho phí 2 phương án 29 Bảng 4.1 kết quả tính toán ngắn mạch 40 Bảng 5-2: Thông số tính toán và thông số kỹ thuật của máy cắt 43 Bảng 5.11 Kháng điện 60 Bảng 5-12: Thông số máy cắt cho cáp 1 61 Bảng 6.1 Máy biến áp cấp điện áp 0,4 kV 70 Bảng 6.2: Bảng chọn thông số máy cắt. 71 Bảng 6.3 Chọn aptomat 72 Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH:Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 10 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢN VẼ Hình 1.1. Đồ thị tổng hợp phụ tải toàn nhà máy 3 Hình 1.2: Sơ đồ nối điện của phương án 1 5 Hình 1.3: Sơ đồ nối điện của phương án 2 6 Hình 1.4: Sơ đồ nối điện của phương án 3 7 Hình 1.5: Sơ đồ nối điện của phương án 4 8 Hình 2.1: Sơ đồ nối điện phương án 1 9 Hình 2.2: Sơ đồ nối điện phương án 2 16 Hình 3.1 Vị trí các điểm ngắn mạch 30 Hình 5-1:Hình vẽ chọn sứ 49 Hình 5-2: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MF 67 Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy 69 [...]... nh máy áp dụng công thức trờn ta có bảng biến thiên công suất tự dùng v đồ thị phụ tải tự dùng Bng 1.6 Cụng sut t dựng ca nh mỏy Thi gian, (h) S(t)td,MVA 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24 34,575 34,575 34,575 36,782 36,782 36,782 36,782 34,575 34,575 1.2.6 Cụng sut phỏt v h thng in Công suất của nh máy phát về hệ thống tại thời điểm t đợc tính theo công thức: SVHT(t) = SNM(t) [Std(t)... ta cú: max SMax = SCH = 103,538 MVA thua 1 Max Ta cú: SdmTN SThua = 1 103,583=207,166 MVA 0,5 Chn 2 mỏy bin ỏp t ngu cú cụng sut STNm = 250 MVA Bng 2.7.Thụng s k thut ca MBA t ngu P.ỏn 2 Điện áp cuộn dây, Cấp điện áp, Loại (kV) Sđm (MVA) kV Po C T Io % PN H C-T A 220 ATH 250 230 121 11 UN % Tổn thất công suất,( kW) C-T C-H 120 520 - - C-H T-H 11 32 20 T-H 0,5 1 Kim tra quỏ ti s c ca MBA: a) Hng 1... cụng thc 2.3-Tr23-.[1]) SdmB SdmF - 1 max STD S dmF = 117,5 (MVA) 4 Tra bng 2.5.[1] ta chn mỏy bin ỏp TPH -125 - 115/10,5 cú cỏc thụng s nh bng 2.2 Bng 2.2: Thụng s k thut ca mỏy bin ỏp hai cun dõy Điện áp cuộn dây, kV Cp in ỏp, kV 110 Loại T SđmMVA 125 C T 121 - Tổn thất công suất, kW Po PN UN % C-H CT C-H TH 10,5 100 120 400 - 10,5 - H A B Io % 0,5 A.2.2.2 MBA t ngu MBA t ngu l loi MBA cú iu chnh... in SdmB: Cụng sut nh mc ca mỏy bin ỏp c chn SVTH:Trnh Quc Vit Lp D4H1 17 GVHD:Nguyn Th Thu Hin ỏn tt ngip i hc in Lc Bng 2.6 Thụng s k thut cỏc MBA 2 cun dõy trong s b MF-MBA p.ỏn 2 Cp in ỏp 110 220 Điện áp cuộn dây, (kV) Sđm(MVA) Loại 125 125 T T C T 121 242 - H Tổn thất công suất, (kW) Po PN A B UN % C-H CT C-H TH - 10,5 11 - 10,5 100 120 400 10,5 115 135 380 Io % 0,5 0,5 B.2.2.2 MBA t ngu Theo... (2-1) Trong đó: n : số tổ máy max STD : Công suất tự dùng cực đại SVTH:Trnh Quc Vit Lp D4H1 9 GVHD:Nguyn Th Thu Hin ỏn tt ngip i hc in Lc SdmF : Công suất 1 tổ máy Vậy công suất MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây l : Sbo =SdmF - 1 Max 1 STD =117,5 - 36,782 = 108,305 MVA n 4 A.2.1.2 MBA liờn lc Phõn b cụng mỏy bin ỏp t ngu nh sau: (p dng cụng thc 2.2-Tr22-Sỏch Thit k phn in nh mỏy in v Trm . thể các bạn trong bộ môn Hệ thống điện. Sinh viên Trịnh Quốc Việt Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH :Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 3 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA. trên bảng (tính theo phần trăm công suất đặt) Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH :Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 4 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền Bảng biến thiên công suất Giờ 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16. phó Trưởng khoa Cán bộ hướng dẫn Đồ án tốt ngiệp Đại học Điện Lực SVTH :Trịnh Quốc Việt Lớp D4H1 5 GVHD:Nguyễn Thị Thu Hiền MỤC LỤC PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN