Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện nguyễn vi quân

GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Nguyễn Vi Quân Lớp : Đ4H2 Ngành : Hệ Thống Điện TÊN ĐỀ TÀI: PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN I. Các số liệu ban đầu Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 04 tổ máy, công suất của mỗi tổ máy bằng P đmF = 55 MW. Hệ số tự dùng α TD = 9,2%, cos = 0,87. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp, trung áp, cao áp và phát về hệ thống: 1. Phụ tải cấp điện áp máy phát U MPĐ 10,5 kV P max = 15 MW, cos = 0,87. Gồm 4 kép công suất 2,5 MW, dài 2,5 km. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ có dòng điện định mức I cắt 21 kA và t cắt =0,7s và cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm². 2. Phụ tải cấp điện áp trung U T (110 kV) P max = 90MW; cosφ = 0,84. Gồm 3 kép x 30 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. 3. Phụ tải cấp điện áp cao U C (220 kV) P max = 50; cosφ = 0,86. Gồm 1 kép x 50 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. 4. Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài 40 km Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : S đmHT = 4000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X* HT = 0,85, công suất dự phòng của hệ thống : S dtHT = 200 MVA. 5. Công suất toàn nhà máy : ghi trên bảng. Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy Giờ 0÷ 6 6÷ 9 9÷ 12 12÷ 16 16÷ 20 20÷ 22 22÷ 24 P UF (%) 70 80 80 80 90 90 80 P UT (%) 80 80 90 90 90 80 80 P UC (%) 90 80 60 90 90 100 80 P TNM (%) 80 80 90 100 100 95 90 GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ: TÌM HIỂU QUY TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP & THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 22/0,4 KV Thiết kế một trạm biến áp treo 22/0,4 kV với công suất 630 KVA cung cấp cho một khu vực dân cư. Ngày giao: 08/10/2013 Ngày hoàn thành: 09/01/2014 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN XÁC NHẬN CỦA KHOA TS. Nguyễn Nhất Tùng GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 1 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người. Điện năng được sản xuất chủ yếu trong các nhà máy điện. Vấn đề đặt ra là nhu cầu sử dụng năng lượng điện của nước ta ngày càng tăng cao, nguồn năng lượng sơ cấp ngày càng khan hiếm do vậy việc chúng ta cần phát triển các nhà máy điện tận dụng tối đa các nguồn năng lượng sẵn có là một tất yếu. Căn cứ vào các dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng … các nhà máy điện được phân thành: các nhà máy thủy điện, nhiệt điện và điện nguyên tử. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Điều đó chưa tương xứng với thế mạnh nguồn nguyên liệu than, dầu, khí, ở nước ta, vì thế việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Và để xây dựng nhà máy chúng ta cần nghiên cứu tính toán thiết kế kỹ càng phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp. Sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em được giao nhiệm vụ thiết kế phần điện cho một nhà máy nhiệt điện. Việc thiết kế nhà máy điện đã giúp em củng cố thêm những kiến thức cơ bản đã học và hiểu thêm một vài nét về hệ thống điện của nước ta để phục vụ cho công việc sau này. Qua đây, em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy giáo đã trực tiếp hướng dẫn em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp là TS. Nguyễn Nhất Tùng và các thầy cô trong khoa hệ thống điện trường Đại Học Điện Lực đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 06 tháng 01 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Vi Quân GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 2 LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành tốt tập đồ án tốt nghiệp này: Em xin chân thành cảm ơn: toàn thể các thầy, cô giáo Trường Đại học Điện Lực, đặc biệt là các thầy, cô giáo trong khoa Hệ thống điện đã trang bị kiến thức cho em trong quá trình học tập. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp là TS. Nguyễn Nhất Tùng. Lời cuối em xin chúc các thầy cô luôn có một sức khỏe để công tác tốt. GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân NHẬN XÉT (Của Giảng viên hướng dẫn) GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân NHẬN XÉT (Của Giảng viên phản biện) GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân MỤC LỤC Trang PHẦN 1 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1. Chọn máy phát điện 2 1.2. Tính toán cân bằng công suất 2 1.2.1. Biến thiên công suất phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy 3 1.2.2. Đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy 4 1.3. Chọn các phương án nối dây 6 1.3.1. Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện 6 1.3.2. Đề xuất các phương án nối điện 7 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP A. Phương án 1 10 2.1.A. Chọn máy biến áp 10 2.1.1. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 10 2.1.2. Chọn loại và công suất định mức của MBA 11 2.2.A. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 15 2.2.1. Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3, B4 15 2.2.2. Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu 15 B. Phương án 2 17 2.1.B. Chọn máy biến áp 18 2.1.1. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 18 2.1.2.Chọn loại và công suất định mức của MBA 18 2.2.B. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 23 2.1.1. Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3, B4 23 2.1.2. Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu 23 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT , CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 3.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 26 GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân A. Phương án 1 26 B. Phương án 2 27 3.2. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 27 A. Phương án 1 28 B. Phương án 2 29 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 4.1. Chọn điểm ngắn mạch 31 4.2. Lập sơ đồ thay thế 32 4.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm 34 CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 5.1. Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 42 5.1.1. Cấp điện áp cao 220 kV 42 5.1.2. Cấp điện áp trung 110 kV 43 5.1.3. Cấp điện áp máy phát 10,5 kV 43 5.2. Chọn máy cắt và dao cách ly 44 5.3. Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 45 5.3.1. Chọn loại và tiết diện thanh dẫn cứng 45 5.3.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 46 5.3.3. Kiểm tra ổn định động 46 5.3.4. Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 47 5.3.5. Chọn sứ đỡ 48 5.4. Chọn thanh dẫn mềm 49 5.4.1. Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 220kV 49 5.4.2. Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 110kV 52 5.5. Chọn cáp và máy biến áp phụ tải địa phương 55 5.5.1. Chọn MBA 55 5.5.2. Chọn cáp 56 5.5.3. Chọn máy cắt và dao cách ly cho phụ tải địa phương 58 5.6. Chọn máy biến áp đo lường 61 5.6.1. Máy biến dòng điện (BI) 61 5.6.2. Chọn máy biến điện áp (BU) 64 GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 5.7. Chống sét van 67 CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 6.1. Chọn sơ đồ tự dùng 69 6.2. Chọn máy biến áp tự dùng 71 6.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng cấp 1 (cấp 6,3 kV) 71 6.2.2. Chọn máy biến áp tự dùng cấp 2 (cấp 0,4 kV) 71 6.3. Chọn khí cụ điện cho tự dùng 72 6.3.1. Chọn máy cắt (MC)và dao cách ly (DCL) tự dùng cấp điện áp MF (10,5 kV) 72 6.3.2. Chọn MC tự dùng cấp điện áp 6,3 kV 72 6.3.3. Chọn aptomat phía hạ áp 0,4 kV 73 PHẦN 2 TÌM HIỂU QUY TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP & THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 22/0,4 kV CHƯƠNG I PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH LẬP ĐỀ ÁN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 1.1. Các công đoạn lập đề án thiết kế trạm biến áp (TBA) 76 1.2. Tập hợp và xử lý thông tin cơ sở, lựa chọn quy mô trạm 76 1.3. Luận chứng lựa chọn địa điểm 77 1.4. Lựa chọn các giải pháp công nghệ và xây dựng 77 1.5. Tổng mức đầu tư / Tổng dự toán 79 1.6. Thiết lập đề án thiết kế 79 CHƯƠNG II LỰA CHỌN CẤU HÌNH VÀ BIÊN CHẾ ĐỀ ÁN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 2.1. Lựa chọn cấu hình biên chế đề án thiết kế trạm biến áp 80 2.2. Các nội dung đề án thiết kế kỹ thuật trạm biến áp 80 CHƯƠNG III LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 3.1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 85 3.2. Tính ngắn mạch và chọn thiết bị 86 3.3. Đo lường, điều khiển, bảo vệ, tự động 87 3.4. Chiếu sáng 89 3.5. Nguồn điện tự dùng 89 GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 3.6. Chống sét 90 3.7. Nối đất 90 3.8. Chọn dây dẫn và cáp 91 3.9. Thông tin liên lạc 91 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 22/0,4 KV 4.1.1. Xác định phụ tải tính toán và chọn MBA 93 4.1.1. Xác định phụ tải tính toán 93 4.1.2. Chọn MBA 93 4.1.3. Chọn phương thức lắp đặt trạm biến áp 93 4.2. Sơ đồ điện và chọn các khí cụ điện, thiết bị điện 93 4.2.1. Sơ đồ đấu điện trạm biến áp 93 4.2.2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện 96 4.2.2.1. Chọn các thiết bị điện cao áp 96 4.2.2.2. Chọn các thiết bị hạ áp 97 4.2.3. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị, khí cụ điện đã chọn 102 4.2.3.1. Tính toán ngắn mạch 102 4.2.3.2. Kiểm tra các thiết bị, khí cụ điện đã chọn 106 4.3. Tính toán nối đất cho TBA 108 4.3.1. Điện trở nối đất của thanh 108 4.3.2. Điện trở nối đất của cọc 108 4.3.3. Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 CÁC BẢN VẼ 111 [...]... TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Hình 1.1: Đồ thị phụ tải địa phương Hình 1.2: Đồ thị phụ tải trung áp Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Hình 1.4: Đồ thị phụ tải tự dùng Hình 1.5: Đồ thị phụ tải cao áp Hình 1.6: Đồ thị công suất phát về hệ thống Hình 1.7: Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy Hình 1.8: Phương án. .. Dao cách ly HTĐ Hệ thống điện MBA Máy biến áp MBA TN Máy biến áp tự ngẫu MC Máy cắt MF Máy phát điện MF-MBA Máy phát điện- Máy biến áp TBA Trạm biến áp TBPP Thiết bị phân phối GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 1 6 7 8 9 10 PHẦN 1 11 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 2 12 CHƯƠNG I 13 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Một... Hình 5.3: Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân Hình 5.4: Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N5 và N6 Hình 5.5: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MF Hình 6.1: Sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy nhiệt điện PHẦN 2: TÌM HIỂU QUY TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP & THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 22/0,4 KV Hình 4.1: Sơ đồ đấu dây... cho vi c thiết kế nhà máy điện là khâu khảo sát nhu cầu điện năng mà nhà máy cần đáp ứng Vi c khảo sát này có thể được tổng kết bởi các đồ thị phụ tải cho các cấp điện áp khác nhau Với mục đích này, trong chương I, đồ án dùng phương pháp thống kê dự báo lập lên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phương pháp vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện 1.1 Chọn máy phát điện. .. dàng cho vi c vận hành và sửa chữa Phân bố công suất giữa các cấp điện áp khá đồng đều GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 8 1.3.2.2 Phương án 2: HT SUC SUT 220 kV B1 110 kV B2 STD SUf B3 F1 STD SUf STD F2 B4 STD F3 F4 Hình 1.9: Phương án nối điện 2 - Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm được vốn đầu tư so với phương án 1 do thiết bị ở cấp điện áp thấp hơn sẽ rẻ tiền hơn - Phương án này... tế hơn cả so với hai phương án 3 và 4 Tuy vậy nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và phương án 2 để tính toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 10 14 CHƯƠNG II 15 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP Máy biến... hợp của toàn nhà máy Hình 1.8: Phương án nối điện 1 Hình 1.9: Phương án nối điện 2 Hình 1.10: Phương án nối điện 3 Hình 1.11: Phương án nối điện 4 Hình 2.1A: Sơ đồ nối điện phương án 1 Hình 2.2A: Sự cố MBA bộ B3 tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại Hình 2.3A: Sự cố MBA tự ngẫu B1 tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại Hình 2.1B: Sơ đồ nối điện phương án 2 Hình 2.2B: Sự cố MBA bộ B3 tại thời điểm... đầu tiên cho vi c thiết kế tổ máy phát điện đã được lựa chọn, làm tiền đề cho vi c tính toán ở các mục sau 1.2 Tính toán cân bằng công suất Vì điện năng ít có khả năng tích lũy nên ta cần tính toán cân bằng công suất, đảm bảo tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy điện phát ra hoàn toàn cân bằng với lượng điện tiêu ở các phụ tải kể cả tổn thất Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo... Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 6 9 12 16 20 22 24 Giờ Hình 1.4: Đồ thị phụ tải tự dùng S,MVA S,MVA 100 89,19 58,14 60 80 46,51 79,31 79.62 46,51 60 40 34,88 53,51 50 49,42 40 30 0 87,46 52,33 52,33 50 80,53 6 9 12 16 20 22 24 Hình 1.5: Đồ thị phụ tải cao áp GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng Giờ 0 6 9 12 16 20 22 24 Giờ Hình 1.6: Đồ thị công suất phát về hệ thống SVTH: Nguyễn Vi Quân 6 Từ các đồ thị phụ... các phương án nối dây 1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện Vi c đề xuất các phương án nối dây cho nhà máy là căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất của các cấp điện áp Mặt khác, các phương án nối điện cần tuân thủ theo các quy tắc về nối dây trong nhà máy điện - Do: Max SUf 2.SdmF 100% 15,52 100% 11,29% 15% nên phụ tải địa phương không 2.68,75 cần thanh góp điện áp máy . GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân NHẬN XÉT (Của Giảng vi n phản biện) GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân MỤC. thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 06 tháng 01 năm 2014 Sinh vi n Nguyễn Vi Quân GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân 2 LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành tốt tập đồ án. nghiệp là TS. Nguyễn Nhất Tùng. Lời cuối em xin chúc các thầy cô luôn có một sức khỏe để công tác tốt. GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Nguyễn Vi Quân NHẬN XÉT (Của Giảng vi n hướng