Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện le van xa

Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN **************** C ỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ************************* NHI ỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP H ọ và tên: Lê Văn X ã L ớp: Đ4H1 H ệ : Chính quy Ngành h ọc: Hệ thống điện Đ Ề TÀI : THI ẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NH À MÁY ĐI ỆN Thi ết kế phần điện cho nhà máy Thủy điện gồm 4 t ổ máy, công suất mỗi tổ máy là 80MW. Nhà máy có nhi ệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau: 1. Ph ụ tải cấp điện áp máy phát: P max = 8 MW; cosφ = 0,85; Gồm 2 lộ kép x 3MW x 3km và 1 lộ đơn x 2MW x 3km. Biến thiên phụ tải theo th ời gian như bảng dưới. Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với I c ắt = 20kA; t c ắt = 0,7sec; cáp nhôm v ỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất l à 70mm 2 . 2. Ph ụ tải cấp điện áp trung 110kV: P max = 120MW; cosφ = 0,84. Gồm 1 lộ kép x 80 MW và 1 lộ đơn x 40 MW. Biến thiên phụ tải theo thời gian như b ảng dưới. 3. Ph ụ tải cấp điện áp cao 220kV: P max = 100MW; cosφ = 0,83. G ồm 1 l ộ kép x 100 MW. Bi ến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới. 4. Nhà máy n ối với hệ thốn g 220kV b ằng đường dây kép dài 100km. Công su ất h ệ thống (Không kể công suất của nhà máy đang thiết kế) là 4000MVA. Dự tr ữ quay của hệ thống 200MVA. Đi ện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía h ệ thống x *HT = 0,9. 5. Ph ụ tải tự d ùng : α td = 0,8%; cosφ = 0,8. 6. Bi ến thiên công suất phát của toàn nhà máy cho trong bảng . B ảng biến thiên công suất theo thời gian tính theo phần trăm Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 t(h) 0÷5 5÷8 8÷12 12÷14 14÷18 18÷20 20÷24 P Uf% 85 85 90 80 90 95 80 P 110% 80 80 90 80 90 100 90 P 220% 80 90 90 90 90 100 90 P NM% 90 90 100 90 95 100 90 YÊU CẦU: 1. Tính toán cân b ằng công suất, chọn phương án nối dây 2. Tính toán ch ọn máy biến áp. 3. Tính toán kinh t ế - k ỹ thuật, chọn ph ương án tối ưu. 4. Tính toán ng ắn mạch. 5. Ch ọn các khí cụ điện và dây dẫn. 6. Tính toán t ự dùng. 7. Bản vẽ: B ản vẽ ph ụ tải tổng hợp to àn nhà máy K ết quả tính toán kinh tế kỹ thuật của phương án Sơ đ ồ nối điện toàn nhà máy, k ể cả tự dùng. Sơ đồ thiết bị phân phối theo mặt bằng. PH ẦN CHUYÊN ĐỀ: Thi ết kế một trạm biến áp h ạ áp 22/0,4kV. Ngày giao: Ngày hoàn thành: GI Ả NG VIÊN HƯ ỚNG DẪN XÁC NH ẬN CỦA KHOA Ths. Phạm Thị Phương Thảo Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 L ỜI NÓI ĐẦU Ngày nay khi nhu c ầu sử dụng năng lượng đang gia tăng mạnh mẽ ở tất cả các nư ớc tr ên thế giới.Trong đó, nhu cầu về năng lư ợng điện đang đặt ra cho ng ành đi ện l ực cũng như các quốc gia những khó khăn lớn. Việc đáp ứng nhu cầu sử dụng trong công nghi ệp cũng như sử dụng điện sinh hoạt với chất lượng điện năng tốt, cung cấp đi ện liên tục, an toàn đang là vấn đề bức thiết với mỗi qu ốc gia. Vi ệc sử dụng nguồn năng l ượng hiện có cũng như việc quy hoạch, khai thác ngu ồn năng lượng mới một cách hợp lý, không những đảm bảo về an ninh năng lượng mà còn là m ột vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị, xã hội…Sau khi học xong chương trình c ủa ngành hệ thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em được giao nhi ệm vụ thiết kế các nội dung sau: Ph ần I : Thi ết kế phần điện trong nhà máy thủy điện, gồm 4 tổ máy với công suất m ỗi tổ máy là 80MW, cung c ấp điện cho phụ tải địa phương, phụ t ải cấp trung áp 110 kV, ph ụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát về hệ thống qua đường dây kép dài 1 00 Km. Ph ần II : Thi ết kế trạm hạ áp 22/0,4 kV cung cấp điện cho một khu đô thị mới Em xin chân thành cám ơn: các thầy, cô giáo Trường đại học Điệ n Lực đã trang b ị kiến thức cho em trong quá trình học tậ p và các b ạn trong nhóm đã h ỗ trợ em hoàn thành đ ồ án tốt nghiệp. Đ ặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới cô giáo tr ực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp là Th.S Phạm Thị Phương Thảo. Tuy nhiên, do th ời gian v à khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi nh ững thiếu sót, em mong nhận đ ư ợc những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô trong h ội đồng chấm thi để em rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu. Em xin trân tr ọng cảm ơn ! Hà N ội, ngày…tháng…năm 2011 Sinh viên Lê Văn X ã Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 NH ẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 NH ẬN XÉT CỦA HỘI Đ ỒNG PH ẢN BIỆN …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………… Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 MỤC LỤC THI ẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1 Chương 1 2 T T Í Í N N H H T T O O Á Á N N P P H H Ụ Ụ T T Ả Ả I I V V À À C C H H Ọ Ọ N N S S Ơ Ơ Đ Đ Ồ Ồ N N Ố Ố I I D D Â Â Y Y 2 1.1. CH ỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 2 1.2. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 2 1.2.1. Đ ồ thị phụ tải của to àn nhà máy 2 1.2.3. Đ ồ thị phụ tải các cấp điện áp 3 1.2.4. Công su ất phát về hệ thống 5 1.2.5. T ổng kết tính toán cân bằng công suất 6 1.3. XÂY D ỰNG PH ƯƠNG ÁN NỐI DÂ Y 8 1.3.1. Cơ s ở đề xuất các phương án nối dây 8 1.3.2. Đ ề suất các phương án nối dây 9 Chương 2 11 TÍNH TOÁN CH ỌN MÁY BIẾN ÁP 11 A. PHƯƠNG ÁN A 11 2.1.A. CH ỌN MÁY BIẾN ÁP 11 2.1.1a. Phân b ố công suất các cấp điện áp của MBA 11 2.1.2a. Ch ọn loại v à công suất định mức của MBA. 12 2.1.3a. Ki ểm tra quá tải 13 2.2.A. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA 16 2.2.1a. Tính toán t ổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cu ộn dây 16 2.1.2a. Tính toán t ổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 17 B. PHƯƠNG ÁN B 19 2.1.B. CH ỌN MÁY BIẾN ÁP 19 2.1.1b. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 19 2.1.2b. Ch ọn loại và công suất định mức của MBA. 20 2.1.3b. Ki ểm tra quá tải 21 2.2.B. TÍNH TOÁN T ỔN T H ẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA 25 Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 2.2.1b. Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây 25 2.2.2b. Tính toán t ổn thất điệ n năng trong MBA t ự ngẫu 26 Chương 3 28 TÍNH TOÁN KINH T Ế -K Ỹ THUẬT - CH ỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 28 3.1.1. Phương án A 29 3.1.2. Phương án B 30 3.2.TÍNH TOÁN KINH T Ế - K Ỹ THUẬT, CHỌN PH ƯƠNG ÁN T ỐI ƯU, 31 3.2.1. Tính toán các ch ỉ ti êu kinh tế cho phương án A 31 3.2.2. Tính toán các ch ỉ ti êu kinh tế cho phương án B 33 Chương 4 35 TÍNH TOÁN NG ẮN MẠCH 35 A. PHƯƠNG ÁN A 35 4.1.A. CH ỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 35 4.2.A. L ẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 35 4.2.1. Tính toán cho sơ đ ồ thay thế 36 4.2.2. Sơ đ ồ thay thế điện kháng đầy đủ 37 4.3.A. TÍNH TOÁN NG ẮN MẠCH THEO ĐIỂM 37 4.3.2. Đi ểm ng ắn mạch N2 40 4.3.3. Đi ểm ngắn mạch N3 42 4.3.4. Ngắn mạch tại điểm N3’ 45 4.3.5. Ng ắn mạch tại điểm N4 46 Chương 5 47 CH ỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 47 5.1. TÍNH TOÁN DÒNG C ƯỠNG BỨC CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 47 5.2.2. Ch ọn dao cách ly ( DCL) 50 5.3. Ch ọn loại v à tiết diện thanh dẫn 51 5.3.1. Kiểm tra ổn định nhiệt 52 5.3.2. Ki ểm tra ổn định động 52 5.5.2. Ki ểm tr a đi ều kiện vầng quang 56 5.5.3. Ki ểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch 57 Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 Đi ều kiện : N Min B S S C ≥ = 57 5.6. Máy bi ến áp và cáp cho phụ tải cấp điện áp máy phát 63 5.6.1. Ch ọn máy biến áp 63 5.6.2. Ch ọn cáp cho phụ tải c ấp điện áp máy phát 65 Bao g ồm 2 đoạn: 65 5.6.3. Ch ọn máy cắt cho phụ tải c ấp điện áp máy phát 67 5.7.1. Ch ọn máy biến dòng điện (BI) 71 5.7.2 Ch ọn máy biến điện áp (BU ) 73 Chương 6 76 TÍNH TOÁN T Ự DÙNG 76 6.1. CH ỌN S Ơ Đ Ồ TỰ DÙNG 76 6.2. CH ỌN CÁ C THI ẾT BỊ ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỰ DÙNG 77 6.2.1. Ch ọn máy biến áp tự dùng riêng 77 6.2.2. Ch ọn máy biến áp tự dùng chung 77 6.2.3. Ch ọn máy cắt và khí cụ điện 78 Lo ại DCL 79 PBK20/6000 79 PH ẦN II 81 THI ẾT KẾ TRẠM HẠ ÁP 22/0,4 kV CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT KHU ĐÔ TH Ị MỚI 81 Chương 1 : 82 XÁC Đ ỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 82 Chương 2 : 83 SƠ Đ Ồ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ ,KHÍ CỤ ĐIỆN 83 Chương 3: 96 TÍNH TOÁN N ỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 96 96 Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 DANH M ỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH B ảng 1.1. Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện B ảng 1.2. Bảng biến thiên công suất B ảng 1.3. Công su ất phụ tải toàn nhà máy B ảng 1. 4. Công su ất phụ tải c ấp điện áp máy phát B ảng 1. 5. Công su ất phụ tải cấp điện áp trung áp B ảng 1. 6. Công su ất phụ tải cấp điện áp cao áp B ảng 1.7. Công suất phát về hệ thống Bảng 1.8. Bảng tổng hợp phụ tải các cấp B ảng 2.1.A. Phân b ố công suất cho MB A liên l ạc B ảng 2.2.A. Thông s ố MBA 2 cuộn dây B ảng 2.3 .A. B ảng thông s ố MBA tự ngẫu B2,B3 B ảng 2. 4.A. Giá tr ị của các  A 2i trong t ừng khoảng thời gian B ảng 2.1.B. Phân b ố công suất cho MBA li ên l ạc B ảng 2.2. B. Thông s ố MBA 2 cuộn dây B ảng 2.3.B. B ảng thông s ố MBA tự ngẫ u B ảng 2. 4.B. Giá tr ị của các  A 2i trong t ừng khoảng thời gian B ảng 3.1. Chi phí tính toán c ủa 2 phương án B ảng 5.1. Dòng c ưỡng bức các cấp điện áp phương án A B ảng 5.2. Thông s ố máy c ắt ph ương án A B ảng 5.3. Thông s ố dao cách ly phương án A B ảng 5.4. Thông s ố c ủa thanh dẫn cứng Bảng 5.5. Thông số của thanh dẫn mềm B ảng 5. 6. Thông s ố chọn cho cáp đơn B ảng 5. 7. Thông s ố chọn cho cáp kép Đ ồ án tốt nghiệp m ôn nhà máy đi ện SV: Lê Văn X ã – L ớp: Đ4H1 B ảng 5. 8. Ch ọn máy cắt điện B ảng 5. 9.Ch ọn dao cách ly B ảng 5.1 0.Ch ọn máy cắt 1 B ảng 5.1 1.Thông s ố BI đ ư ợ c ch ọn cho cấp điện áp 220 kV và 110kV B ả ng 5.12. Thông s ố các dụng cụ phụ tải củ a BI B ảng 5.1 3. Thông s ố BU được chọn cho cấp điệ n áp 220 kV B ảng 5.1 4. Thông s ố BU đ ược chọn cho cấp điệ n áp 110 kV B ảng 5.1 5. Thông s ố các dụng cụ phụ tải củ a BU B ảng 5.1 6. Thông s ố BU được chọn cho cấp điệ n áp 13,8 kV B ảng 6.1 . Thông s ố MBA tự dùng riêng B ảng 6. 2. Thông s ố MBA tự dùng chung B ảng 6.3 . Ch ọn máy cắt tự dùng B ảng 6.4 . Thông s ố aptomat chọn B ảng 6.4. Thông s ố dao cách ly đư ợc chọn B ảng 6. 5. Thông s ố aptomat chọ n Hình1.1. Đ ồ thị phụ tải t ổng hợp nh à máy Hình 4.1. S ơ đồ thay thế đầy đủ phương án A Hình 4.2. Sơ đ ồ điểm ngắn mạch N1 Hình 4.3. Sơ đ ồ ngắn mạch điểm N 2 Hình 4.4. Sơ đ ồ điểm ngắn mạch N 3 Hình 4.5 Sơ đ ồ điểm ngắn mạch N 3 ’ Hình 5.1. Thanh d ẫn hình máng Hình 5.2. Sứ đỡ cho thanh dẫn cứng Hình 5.3. Sơ đ ồ cung cấp điện cho phụ tải c ấp điện áp máy phát Hình 5.4. Sơ đ ồ nối các dụng cụ đo v ào bi ến điện áp và biến dòng điện mạch 13,8 kV Hình 6.1. Sơ đ ồ nối điện tự dùng