Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện 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 phát triển của xã hội đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống 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 nhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ là 80 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 22 kV, phụ tải điện áp trung 110 kV và phát vào hệ thống 220 kV. Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của cô giáo ThS. Ma Thị Thương Huyền đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới cô giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất!
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương MỞ ĐẦU Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện 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 phát triển của xã hội đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống 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 nhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ là 80 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 22 kV, phụ tải điện áp trung 110 kV và phát vào hệ thống 220 kV. Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của cô giáo ThS. Ma Thị Thương Huyền đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới cô giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất! Sinh viên thực hiện Quách Tiến Đức SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 1 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa hệ thống điện đặc biệt là cô giáo Th.s Ma Thị Thương Huyền đã hướng dẫn em rất nhiệt tình và trang bị cho em một lượng kiến thức sâu rộng về bộ môn nhà máy điện để em hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp này. Thiết kế nhà máy điện là một mảng đề tài rất lớn và đặc trưng của nghành điện nói chung và khoa hệ thống điện nói riêng đòi hỏi nhiều về trình độ chuyên môn, do vậy trong quá trình thiết kế em cũng có sự giúp đỡ và phối hợp rất tốt với bạn bè trong nhóm đồ án. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và bầy tỏ lòng biết ơn các thầy cô đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong những năm học vừa qua. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 2 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….…………………….. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 3 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….…………………….. ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 4 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Dm định mức. MPD máy phát điện. MBA máy biến áp MBATN máy biến áp tự ngẫu. dp địa phương ca cao áp. ta trung áp. tnm toàn nhà máy. td tự dùng. vht về hệ thống. MPD-MBA bộ máy phát điện và máy biến áp. kqtsc hệ số quá tải khi có sự cố. Sbo công suất của bộ TBPP Thiết bị phân phối. MC máy cắt. DCL dao cách ly Icb dòng điện cưỡng bức. C1, C2 cáp 1 và 2 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 5 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc **************** ************************* NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên: Quách Tiến Đức Lớp: Đ4H2 Hệ : Chính quy Ngành học: Hệ thống điện ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện có công suất đặt 400MW gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 80MW. Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau: 1. Phụ tải địa phương, 22kV: Pmax = 10MW; cosφ = 0,85; Gồm 2 lộ kép x 3 MW x 4 km và 2 lộ đơn x 2MW x 4 km. Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới. Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với I cắt = 20kA; tcắt = 0,7sec; cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70mm2. 2. Phụ tải cấp điện áp trung, 110kV: Pmax = 150MW; cosφ = 0,86. Gồm 2 lộ kép x 50 MW và 1 lộ đơn x 50MW. Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới. 3. Phụ tải cấp điện áp cao 220kV: Pmax = 120MW; cosφ = 0,85. Gồm 2 lộ đơn x 60 MW. Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới. 4. Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 60km. Công suất hệ thống (Không kể công suất của nhà máy đang thiết kế) là 3000MVA. Dự trữ quay của hệ thống 200MVA. Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống x*HT = 0,6. 5. Phụ tải tự dùng: α td = 0.5%; cosφ = 0,85. 6. Biến thiên công suất phát của toàn nhà máy cho trong bảng. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 6 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Bảng biến thiên công suất theo thời gian tính theo phần trăm t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷13 13÷17 17÷21 21÷24 Pđp% 60 70 90 80 90 100 80 PUT% 80 80 100 80 80 90 70 PUC% 60 80 90 80 90 100 80 PNM% 70 80 100 80 90 100 80 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: Bản vẽ phụ tải tổng hợp toàn nhà máy Kết quả tính toán kinh tế kỹ thuật của 2 phương án Sơ đồ nối điện chính kể cả tự dùng Sơ đồ thiết bị phân phối. PHẦN CHUYÊN ĐỀ: Thiết kế trạm hạ áp 22/0,4kV để cung cấp cho một khu đô thị mới. Ngày giao: Ngày hoàn thành: GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 XÁC NHẬN CỦA KHOA 7 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương MỤC LỤC MỞ ĐẦU...............................................................................................................................1 MỤC LỤC.............................................................................................................................8 MỤC LỤC HÌNH VÀ BẢNG...............................................................................................1 PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN............................................1 CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY.......................................1 CHƯƠNG III.......................................................................................................................39 TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU..........................39 CHƯƠNG IV.......................................................................................................................46 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH..............................................................................................46 CHƯƠNG V........................................................................................................................60 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN..............................................................................60 CHƯƠNG VI.......................................................................................................................96 TÍNH TOÁN TỰ DÙNG....................................................................................................96 I.Yêu cầu thiết kế ..............................................................................................................102 Thiết kế trạm hạ áp 22/0,4 kV để cung cấp cho một khu đô thị mới...............................102 II.Khảo sát phụ tải ............................................................................................................102 Phụ tải là một khu đô thị mới chia làm 4 khu. Qua khảo sát số liệu tại đó thì tổng công suất phụ tải khu đô thị này là 945,39 kVA.......................................................................102 Kết luận: Vậy ta chọn loại TBA hợp bộ có công suất 1000 kVA, điện áp 22/0,4 kV trạm có 4 lộ ra, mỗi lộ sẽ được cấp cho một khu......................................................................102 III.Giới thiệu chung về trạm biến áp hợp bộ.....................................................................103 Trạm biến áp hợp bộ còn được gọi là trạm biến áp di động, nó là đơn vị phân phối cuối cùng trong hệ thống tuyền tải và phân phối điện trung áp, hạ áp. Trong đó, tất cả các phần tử của trạm đã được chế tạo, lắp đặt sẵn và đặt trong một container kín có ngăn chia thành 3 khoang:.................................................................................................................103 IV. Giới thiệu chung về TBA hợp bộ ..............................................................................103 V. Chọn sơ đồ nguyên lý và tính toán lựa chọn các thiết bị ............................................103 .....................................................................................................................................107 3.2. Chọn thanh dẫn và thanh cái......................................................................................107 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 8 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Tính toán dòng ngắn mạch hạ áp và kiểm tra các áptômát và các thanh dẫn: ...............108 3.3. Chọn thiết bị đo lường................................................................................................110 3.6. Thiết kế cách lắp đặt ..................................................................................................114 VI.Tính toán nối đất..........................................................................................................115 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 9 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương MỤC LỤC HÌNH VÀ BẢNG MỞ ĐẦU...............................................................................................................................1 MỤC LỤC.............................................................................................................................8 MỤC LỤC HÌNH VÀ BẢNG...............................................................................................1 PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN............................................1 CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY.......................................1 CHƯƠNG III.......................................................................................................................39 TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU..........................39 CHƯƠNG IV.......................................................................................................................46 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH..............................................................................................46 CHƯƠNG V........................................................................................................................60 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN..............................................................................60 CHƯƠNG VI.......................................................................................................................96 TÍNH TOÁN TỰ DÙNG....................................................................................................96 I.Yêu cầu thiết kế ..............................................................................................................102 Thiết kế trạm hạ áp 22/0,4 kV để cung cấp cho một khu đô thị mới...............................102 II.Khảo sát phụ tải ............................................................................................................102 Phụ tải là một khu đô thị mới chia làm 4 khu. Qua khảo sát số liệu tại đó thì tổng công suất phụ tải khu đô thị này là 945,39 kVA.......................................................................102 Kết luận: Vậy ta chọn loại TBA hợp bộ có công suất 1000 kVA, điện áp 22/0,4 kV trạm có 4 lộ ra, mỗi lộ sẽ được cấp cho một khu......................................................................102 III.Giới thiệu chung về trạm biến áp hợp bộ.....................................................................103 Trạm biến áp hợp bộ còn được gọi là trạm biến áp di động, nó là đơn vị phân phối cuối cùng trong hệ thống tuyền tải và phân phối điện trung áp, hạ áp. Trong đó, tất cả các phần tử của trạm đã được chế tạo, lắp đặt sẵn và đặt trong một container kín có ngăn chia thành 3 khoang:.................................................................................................................103 IV. Giới thiệu chung về TBA hợp bộ ..............................................................................103 V. Chọn sơ đồ nguyên lý và tính toán lựa chọn các thiết bị ............................................103 .....................................................................................................................................107 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 1 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 3.2. Chọn thanh dẫn và thanh cái......................................................................................107 Tính toán dòng ngắn mạch hạ áp và kiểm tra các áptômát và các thanh dẫn: ...............108 3.3. Chọn thiết bị đo lường................................................................................................110 3.6. Thiết kế cách lắp đặt ..................................................................................................114 VI.Tính toán nối đất..........................................................................................................115 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 2 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 3 GVHD: Th.s Ma Thị Thương Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY Trong thiết kế và vận hành nhà máy điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân bằng công suất giữa các phụ tải là hết sức quan trọng. Công việc này sẽ đảm bảo cho sự ổn định của hệ thống điện và chất lượng điện năng. Quyết định phương thức huy động nguồn cũng như vận hành từng tổ máy phải chính xác, hợp lý cả về kỹ thuật và kinh tế. Dưới đây ta sẽ tiến hành tính toán về phụ tải và đề xuất các phương án nối dây cho nhà máy thủy điện mà ta sẽ thiết kế. 1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Do yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện có tổng công suất là 400MW gồm có 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 80MW. Để đơn giản cho việc tính toán và vận hành, ta chọn 5 máy phát điện cùng loại. Tra phụ lục bảng 1.2: Ta chọn được máy phát thủy điện loại CB-1070/145-52 có công suất 100MVA có các thông số sau: Bảng 1.1: Các thông số của máy phát Loại MPĐ CB 1070/145-52 - Sđm, Pđm, MVA MW 100 80 cosϕ 0,8 Uđm kV 13,8 Điện kháng Iđm,kA 4,19 nđm,v/ph 115,4 tương đối xd'' xd' xd 0,22 0,34 1,1 Công suất máy phát lớn nhất ta chọn: SđmF = 100 MVA. Công suất dự trữ quay của hệ thống: Sdtq= 200 MVA . Sdtq = 200 MVA > SđmF = 100 MVA. Vậy máy phát ta chọn thỏa mãn điều kiện công suất của một máy phát điện lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 1 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Trong nhiệm vụ thiết kế thường cho công suất cực đại, hệ số công suất cos φ và biểu đồ biến thiên hàng ngày công suất dạng phần trăm P%(t) đối với phụ tải từng cấp điện áp cũng như biểu đồ biến thiên công suất phát của toàn nhà máy. Do đó ta sẽ dựa vào các số liệu trên để xây dựng đồ thị công suất phát của toàn nhà máy, đồ thị phụ tải tự dùng, đồ thị từng cấp điện áp và công suất phát về hệ thống lần lượt như sau. 1.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau: STNM (t ) P %(t ) ×Pdat = TNM cos ϕ F Trong đó: STNM(t): là công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t. PFNM%(t): phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t. cosφF: hệ số công suất định mức của máy phát; cosφF = 0,8 Pđặt: công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy. Pđặt = n.PđmF = 5.80 = 400 MW n: số tổ máy. PđmF: công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát. Ta có kết quả tính toán trong bảng sau: Bảng 1.2:Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t. PTNM% 70 80 100 80 90 100 80 STNM(t),MVA 350 400 500 400 450 500 400 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 2 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1.2.2.Đồ thị phụ tải tự dùng Vì công suất điện tự dùng trong nhà máy thủy điện rất nhỏ chỉ chiếm 0,5% tổng công suất phát ra của nhà máy nên có thể coi công suất điện tự dùng không đổi và được tính theo công thức : (t ) MAX STD = STD = α % ×n ×PdmF 0,5 ×5 ×80 = = 2,353 MVA 100 ×cosφTD 100 ×0,85 Trong đó: S(t)TD : phụ tải tự dùng. α%: lượng điện phần trăm tự dùng. cosφTD: hệ số công suất phụ tải tự dùng. PđmF: công suất tác dụng của 1 tổ máy 1.2.3. Đồ thị phụ tải các cấp điện áp 1.2.3.1.Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát ( phụ tải địa phương ) Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: UĐP = 22 kV ; Pmax = 10 MW ; cosϕ = 0,85 Gồm : 2 lộ kép x 3 MW x 4km và 2 lộ đơn x 2 MW x 4km Công suất phụ tải cấp điện áp nhà máy từng thời điểm được xác định theo công thức sau: SDP (t ) = Pmax ×P %(t ) cos φ DP Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 3 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Bảng 1.3: Công suất của phụ tải địa phương. PDP% 60 SDP(t),MVA 7.059 70 90 8.235 10.588 80 90 100 80 9.412 10.588 11.765 9.412 1.2.3.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV Pmax = 150 MW, cosφ = 0,86 Gồm 2 lộ kép x 50 MW và 1 lộ đơn x 50MW. Biến thiên phụ tải ghi trong bảng (tính theo phần trăm Pmax). Công suất phụ tải cấp điện áp Trung từng thời điểm được xác định theo công thức sau: SUT (t ) = Pmax ⋅ PUT %(t ) cos ϕ Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau: Bảng1.4: Biến thiên phụ tải cấp điện áp Trung theo thời gian PUT% 80 80 100 80 80 90 70 SUT(t),MVA 139.535 139.535 174.419 139.535 139.535 156.977 122.093 1.2.3.3. Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220 kV Pmax = 120 MW, cosφ = 0,85 Gồm 2 lộ đơn x 60 MW Công suất phụ tải cấp điện áp cao từng thời điểm được xác định theo công thức sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 4 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền SUC (t ) = GVHD: Th.s Ma Thị Thương Pmax ×P %(t ) cosφ UC Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau: Bảng1.5: Biến thiên phụ tải cấp điện áp cao theo thời gian PUC% 60 80 90 80 90 100 80 SUC(t),MVA 84.706 112.941 127.059 112.941 127.059 141.176 112.941 1.2.4. Đồ thị công suất phát về hệ thống Do nhà máy thiết kế có nhiệm vụ ngoài nhiệm vụ cung cấp điện năng cho các phụ tải phía trung áp, cao áp và phụ tải địa phương thì lượng còn lại sẽ cung cấp về hệ thống, ta có công thức sau : SVHT(t) = STNM(t) – [ SUF(t) + SUC(t) + SUT(t) + STD(t) ] Trong đó : SVHT(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA). STNM (t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA). SUF (t) : Công suất của phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA). STD(t) : Công suất tự dùng nhà máy tại thời điểm t, (MVA). SUC(t) : Công suất phía cao áp tại thời điểm t, (MVA). SUT(t) : Công suất phía trung áp tại thời điểm t, (MVA). Áp dụng công thức trên và dựa vào các bản tính toán ở trên ta có bảng số liệu tính được là : Bảng1.6: Biến thiên công suất phát về hệ thống theo thời gian SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 5 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương SVHT(t),MVA 116.347 136.936 185.581 135.759 170.465 187.729 153.201 *Ta có bảng tổng kết sau: Bảng 1.7 Bảng tổng hợp phụ tải các cấp Giờ STNM(t) STD SDP(t) SUT(t) SUC(t) SVHT(t) 0-5 350 2.353 7.059 139.535 84.706 116.347 5-8 400 2.353 8.235 139.535 112.941 136.936 8-11 500 2.353 10.588 174.419 127.059 185.581 11-13 400 2.353 9.412 139.535 112.941 135.759 13-17 450 2.353 10.588 139.535 127.059 170.465 17-21 500 2.353 11.765 156.977 141.176 187.729 21-24 400 2.353 9.412 122.093 112.941 153.201 Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy như sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 6 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 1.1. Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy. Nhận xét: + Nhà máy gồm có 5 tổ máy. Công suất mỗi tổ 80 MW + Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau: Cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương): 22 kV. Cấp điện áp trung: 110 kV. Cấp điện áp cao: 220 kV + Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt là: 500 MVA so với công suất đặt của hệ thống là: 3000MVA chiếm 16,67%. + Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) 22 kV có: max SDP = 11,765MVA SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 7 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương min SDP = 7,059 MVA Phụ tải địa phương khi cực đại, cực tiếu so với công suất đặt của nhà máy chiếm lần lượt là: 2,35 % và 1,41 %. + Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có: max SUT = 174,419 MVA min SUT = 122,093MVA Phụ tải cấp điện áp trung khi cực đại và cực tiếu so với công suất đặt của nhà máy chiếm lần lượt là: 34,88% và 24,42 %. + Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV có: max SUC = 141,176 MVA min SUC = 84,706 MVA Phụ tải cấp điện áp cao khi cực đại và cực tiếu so với công suất đặt của nhà máy chiếm lần lượt là: 28,24% và 16,94 %. + Công suất phát về hệ thống: max SVHT = 187,729 MVA min SVHT = 116,347 MVA Nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ thống khi cực đại so với công suất đặt của nhà máy chiếm: 37,54 %. Qua phân tích trên ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ cho: phụ tải địa phương, phụ tải cấp điện áp trung và cao mà còn cung cấp cho hệ thống lúc cực đại lên đến 37,54 %. 1.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN. 1.3.1. Đề xuất các phương án sơ đồ nối điện. Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và kết quả tổng hợp phụ tải các cấp ở Bảng 1.7 và dựa trên cơ sở các nguyên tắc nêu trên ta có một số nhận xét sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 8 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 máy phát –máy biến áp liên lạc, vậy mỗi tổ máy sẽ lấy là: max SDP 11,765 .100 = .100 = 5,88% < 15% 2.SdmF 2.100 Do đó ta không dùng thanh góp điện áp máy phát, phụ tải điện áp máy phát được lấy trực tiếp từ đầu cực máy phát ra. Vì mạng điên phía cao 220kV và phía trung 110kV là lưới trung tính nối đất và có hệ số có lợi: α= U C − U T 220 −110 = = 0,5 UC 220 Do vậy ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu (MBATN) làm liên lạc. Dựa vào bảng tổng hợp phụ tải các cấp thì ta có thể thấy rằng: − SUTmax = 174,419 (MVA) − SUTmin = 122,093 (MVA). Mà SđmF của 1 tổ máy là 100 (MVA) nên ta nên ghép từ 1 đến 2 bộ MPĐ-MBA để cấp điện cho thanh góp 110(kV). Từ những nhận xét trên,ta có thể đưa ra các phương án nối dây như sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 9 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1.Phương án I Hình 1.2 : Phương án I + Ưu điểm của phương án: Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục. Ta thấy STmin = 122,093 MVA > SđmF = 100 MVA Công suất truyền tải từ bên tự ngẫu sang phụ tải trung áp với 1 lượng công suất bằng: 122,093 – 100 = 22,093 MVA nhỏ. Điện năng tránh tổn thất công suất qua nhiềuMBA. + Nhược điểm: Bộ MF-MBA khác loại gây khó khăn trong lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa. Giá thành MBA bên 220 kV đắt hơn giá thành MBA 110 kV SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 10 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 2.Phương án II Hình 1.3 : Phương án II + Ưu điểm: Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục. Vận hành đơn giản. Do có 2 bộ MF-MBA bên trung áp nên chi phí đầu tư thiết bị sẽ nhỏ hơn so với phương án 1 phải đầu tư thiết bị phía cao áp. + Nhược điểm: Tổn thất công suất lớn khi SUTmin. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 11 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 3.Phương án III. Hình 1.4 : Phương án III + Ưu điểm : Đảm bảo cung cấp điện liên tục. + Nhược điểm : Theo phương án này ta thấy có mặt hạn chế hơn là về cách đấu phức tạp hơn, vốn đầu tư cho máy biến áp nhiều hơn, tổn thất nhiều hơn về cả về kỹ thuật lẫn vận hành so với các phương án trên. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 12 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 4.Phương án IV Hình 1.5 : Phương án IV + Ưu điểm: Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, số lượng thiết bị ít. Chủng loại thiết bị ít thuận tiện việc tính toán, vận hành và sửa chữa. + Nhược điểm: Khi có sự cố MBA liên lạc thì rất máy biến áp liên lạc còn lại phải tải 1 lượng công suất lớn để cung cấp đủ cho phụ tải bên trung lên công suất của MBA tự ngẫu lớn. Sơ đồ phức tạp ở phía 220kV,vốn đầu tư các MBA cấp 220kV rất lớn. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 13 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Số lượng MBA bên cao áp ( 220 kV) nhiều lên chi phí tốn kém. Nhận xét: Thông qua phân tích ưu nhược điểm từng phương án ta thấy 2 phương án 1 và 2 có những điểm nổi bật hơn so với 2 phương án còn lại: Nguồn và phụ tải được bố trí cân đối Tổn thất công suất nhỏ Chi phí đầu tư thấp Ta nên chọn phương án 1 và 2 để tiếp tục tính toán chọn phương án tối ưu. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng. Trong hệ thống điện, tổng công suất các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng (4 ÷ 5) lần tổng công suất của các máy phát điện. Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng máy biến áp ít và công suất hợp lý mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận khả năng quá tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp. Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng. A . PHƯƠNG ÁN I SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 14 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 2.1.A. Sơ đồ nối điện phương án II 2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA Nguyên tắc: Phân bố công suất trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu là do MBA liên lạc đảm nhiệm trên cơ sở đảm bảo công suất phát bằng công suất thu (phụ tải), không xét đến tổn thất trong MBA. Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể. Sau đây ta sẽ tính toán phân bố công suất cho MBA trong bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây và MBA liên lạc dựa theo nguyên tắc cơ bản trên. 2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây ( B1,B4,B5 ) Với các bộ MPĐ-MBA vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết công suất từ 0 – 24 (h) lên thanh góp. Khi đó công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ được tính như sau : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 15 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1 max SBo = SdmF − STD n (2.1) Trong đó : − SBo : Công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây, (MVA). − SđmF : Công suất phát định mức của tổ máy, (MVA). − STD : Công suất tự dùng cực đại. max Theo công thức (2.1) ta tính được công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ là: 1 max 2,353 SBo = SdmF − STD = 100 − = 99,529( MVA). n 5 2.1.2 MBA liên lạc ( B2, B3 ) Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MPĐ-MBA, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA. Theo nguyên tắc cân bằng công suất ta phân bố công suất như sau: 1 SUT ( t ) −Sbo SCT ( t ) = 2 1 SCC ( t ) = SVHT (t)+SUC ( t ) − 2.Sbo 2 SCH ( t ) =SCC ( t ) +SCT ( t ) Trong đó: SUT (t) , SUC (t) :Công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t. SCT (t) , SCC (t) , SCH (t) :Công suất phía trung, cao, hạ của MBA tại thời điểm t. SVHT (t) :Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. Áp dụng công thức trên, kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA tự ngẫu được ghi trong bảng sau: Bảng 2.1.A. Bảng phân bố công suất của MBATN B2, B3 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 16 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền Cấp điện áp SCC(t),MVA SCT(t),MVA SCH(t),MVA 0÷5 0.998 20.003 21.001 5÷8 25.409 20.003 45.412 8÷11 56.791 37.445 94.236 Thời gian 11÷13 24.821 20.003 44.824 GVHD: Th.s Ma Thị Thương 13÷17 49.233 20.003 69.236 17÷21 64.924 28.724 93.648 21÷24 33.542 11.282 44.824 Nhận xét: công suất của MBA tự ngẫu được truyền từ phía hạ lên cao và lên trung , do đó cuộn hạ sẽ mang tải nặng nhất. 2.2. Chọn loại và công suất định mức của MBA. Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều làm việc. Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cần thiết. 2.2.1. MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây ( B1, B2, B5 ) Chọn loại MBA hai cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải vì MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ. Như vậy, chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MF. Công suất của các máy biến áp B1,B2,B5 được chọn theo điều kiện: SB1,4,5đm≥ SđmF = 100 MVA Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây B5 có S đm = 125 MVA là loại: TДЦ-125 (121/13,8) và B1,B2 có Sđm = 125 MVA là loại: TДЦ-125 (242/13,8) có các thông số kỹ thuật như ở bảng 2.2 Bảng 2.2.A. Thông số MBA 2 cuộn dây SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 17 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền Sđm (MVA) MBA B5 B1,B2 UCđm UHđm (kV) (kV) 125 125 121 242 13,8 13,8 ∆P0 (kW) 100 115 GVHD: Th.s Ma Thị Thương ∆PN (kV) C-H 400 380 I0% UN% C-H 10,5 11 0,5 0,5 2.2.2. Chọn máy biến áp liên lạc (B3,B4) - Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B3, B4 được chọn theo điều kiện sau: Trong đó α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu α= U C − U T 220 − 110 = = 0,5 UC 220 Do đó : Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu 3 pha cho mỗi máy biến áp B2,B3 loại: ATДЦTH-200 có các thông số kỹ thuật như bảng 2.3: Bảng 2.3.A. Thông số MBA tự ngẫu Sđm MVA 200 Uđm (kV) UC ∆P0 (kW) UN% UT UH C-T C-H T-H A 230 121 13,8 11 32 20 105 ∆PN% C-T C-H 430 - T-H - I0 (%) 0,5 Kết luận: Vậy các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đã chọn không bị quá tải trong điều kiện làm việc bình thường. 2.2.3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố Máy biến áp bộ không cần kiểm tra sự cố vì khi hỏng MBA hay MF đều dẫn đến cả bộ ngừng làm việc. Do đó chỉ cần kiểm tra đối với MBA tự ngẫu. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 18 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1. Sự cố 1: Hỏng bộ bên phía trung áp B5 tại thời điểm phụ tải phía trung là cực đại. Ứng với : SUTmax = 174,419(MVA) tại thời điểm t = 8 ÷ 11 h ta có: UT max SDP = 10,588( MVA) UT max SVHT = 185,581( MVA) UT max SUC = 127,059( MVA) a) Kiểm tra điều kiện quá tải: max 2.K qtsc .α.SdmTN ≥ SUT k sc qt =1, 4 (hệ số quá tải) ⇔ 2.1,4.0,5.200 = 280( MVA) > 174,419( MVA) (thoả mãn). b) Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu tại thời điểm sự cố: 1 max 1 SCT = 2 SUT = 2 .174,419 = 87,209( MVA) 1 UT max 1 max 1 2,353 SCH = SdmF − SDP − STD ÷ = 100 − .10,588 − ÷ = 94,118( MVA) 2 5 2 5 S = S − S = 94,118 − 87,209 = 6,909( MVA) CH CT CC ( ) Đối với máy biến áp tự ngẫu: Công suất tải từ cuộn hạ lên trung và cao. → Cuộn hạ mang tải nặng nề nhất. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 19 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 2.2.B..Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 1. Kiểm tra điều kiện quá tải: ⇔ 1, 4.0,5.200 = 140( MVA) > 94,118( MVA) → không xảy ra hiện tượng quá tải. Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng: Vậy khi hỏng máy biến áp B5 thì nhà máy vẫn làm việc bình thường. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 20 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 2.Sự cố 2: Hỏng máy biến áp tự ngẫu B 3 (B4) tại thời điểm phụ tải phía trung cực đại. Ứng với : SUTmax = 174,419(MVA) tại thời điểm t = 8 ÷ 11 h ta có: UT max SDP = 10,588( MVA) UT max SVHT = 185,581( MVA) UT max SUC = 127,059( MVA) a) Kiểm tra điều kiện quá tải: max K qtsc .α .SdmB + Sbo ≥ SUT ⇔1,4.0,5.200 + 99,529 = 239,529( MVA) > 174,419( MVA) (thoả mãn) b) Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu tại thời điểm sự cố: ( ) max SCT = SUT − Sbo = ( 174,419 − 99,529 ) = 74,89( MVA) 1 max 2,353 UT max SCH = SdmF − SDP − STD ÷ = 100 − 10,588 − ÷ = 88,941( MVA) 5 5 S = S − S = 88,941 − 74,89 = 14,051( MVA) CH CT CC Đối với máy biến áp tự ngẫu:Công suất tải từ cuộn hạ lên cao và lên trung → Cuộn hạ mang tải nặng nề nhất. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 21 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 2.3.B. .Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 2. Kiểm tra điều kiện quá tải: ⇔ 1, 4.0,5.200 = 140( MVA) > 88,941( MVA) → không xảy ra hiện tượng quá tải. Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng: Vậy khi hỏng máy biến áp B3 (B4) thì nhà máy vẫn làm việc bình thường. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 22 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Như vậy: Sau khi tiến hành kiểm tra các điều kiện quá tải và điều kiện hoạt động bình thường ta thấy công suất các MBA đã chọn đáp ứng được yêu cầu đặt ra. 2.3. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp. Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 2.1 2.3.1. Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B1, B4, B5 Công thứctínhtoán: ΔA = ΔP0 .T + ΔPN . S2Bo .T S2Bdm Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h. SBO: phụ tải của máy biến theo thời gian và được lấy theo đồ thị phụ tải hằng ngày. Ta có: B1,B2 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125 có : ∆P0 = 115 kW, ∆PN = 380 kW, SBo = 99,529 MVA Suy ra : B5 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125 có: ∆P0 = 100 kW; ∆PN = 400 kW; SBo = 99,529MVA Suy ra : 2.3.2. Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu Tổn thất công suất trong các cuộn được tính như sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 23 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Trongđó: ∆PNC , ∆PNT , ∆PNH là tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ ∆PNCT ∆P CH ∆PTH , N , N là tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung ,cao-hạ, trung-hạ Máy biến áp tự ngẫu 3 pha loại : ATДЦTH-200 có: ∆P0=105 kW và 1 2 1 2 = 430 kW CT CH TH CT Vì thông số máy chỉ cho ∆PN nên coi ∆PN = ∆PN = ∆PN = .430 = 215 kW Từ đó ta tính được tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 24 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Từ các kết quả bảng 2.1.A và công thức tính ở trên ta có công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu 3 pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp một pha như sau Trong đó: SiC , SiT , SiH là phụ tải phía cao áp, trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti ghi trong bảng 2.1.A đã tính ở trên. T = 8760 h. ∆PN , ∆Po, SBđm : là thông số của máy biến áp tự ngẫu 3 pha. Ta có: Thành phần thứ nhất: ∆A1 = ∆P0.8760 =105.8760 =919800(kWh) = 919,8(MWh) Thành phần thứ hai : Dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được thành phần thứ hai như sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 25 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền t(h) 0-5 5-8 8-11 11-13 GVHD: Th.s Ma Thị Thương 13-17 17-21 21-24 99.529 SBo SCT 20.003 20.003 37.445 20.003 20.003 28.724 11.282 SCC 0.998 25.409 56.791 24.821 49.233 64.924 33.542 SCH 21.001 45.412 94.236 44.824 69.236 93.648 44.824 135015.291 246019.421 ∆A2i 16913.737 42567.703 184035.353 27638.012 42846.892 695036.409 Bảng 2.4.A. Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian Ta được: ∆A2 = Σ∆A2i = 695,036 MWh Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là: ∆ATN3,4 = ∆A1 +∆A2 = 919,8 + 695,036 = 1614,836 (MWh) Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 2 là: ∆A2= 2.∆AB1,B2 + ∆AB5 + 2. ∆ATN3,4 = 2.3117,811 + 3097,485 + 2.1614,836 = 12562,779 (MWh) SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 26 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương B . PHƯƠNG ÁN II Hình 2.1.B. Sơ đồ nối điện phương án II 2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA Nguyên tắc: Phân bố công suất trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu là do MBA liên lạc đảm nhiệm trên cơ sở đảm bảo công suất phát bằng công suất thu (phụ tải), không xét đến tổn thất trong MBA. Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể. Sau đây ta sẽ tính toán phân bố công suất cho MBA trong bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây và MBA liên lạc dựa theo nguyên tắc cơ bản trên. 2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây ( B1,B4,B5 ) Với các bộ MPĐ-MBA vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết công suất từ 0 – 24 (h) lên thanh góp. Khi đó công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ được tính như sau : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 27 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1 max SBo = SdmF − STD n (2.1) Trong đó : − SBo : Công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây, (MVA). − SđmF : Công suất phát định mức của tổ máy, (MVA). − max STD : Công suất tự dùng cực đại. Theo công thức (2.1) ta tính được công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ là: 1 max 2,353 SBo = SdmF − STD = 100 − = 99,529( MVA). n 5 2.1.2 MBA liên lạc ( B2, B3 ) Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MPĐ-MBA, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA. Theo nguyên tắc cân bằng công suất ta phân bố công suất như sau: 1 S t = SUT ( t ) − 2.Sbo ( ) CT 2 1 SVHT (t)+SUC ( t ) − Sbo SCC ( t ) = 2 SCH ( t ) =SCC ( t ) +SCT ( t ) Trong đó: SUT (t) , SUC (t) :Công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t. SCT (t) , SCC (t) , SCH (t) :Công suất phía trung, cao, hạ của MBA tại thời điểm t. SVHT (t) :Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. Áp dụng công thức trên, kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA tự ngẫu được ghi trong bảng sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 28 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Bảng 2.1.B. Bảng phân bố công suất của MBATN B2, B3 Cấp điện áp Thời gian 11÷13 13÷17 74.586 98.997 -29.762 -29.762 44.824 69.236 0÷5 5÷8 8÷11 SCC(t),MVA 50.762 75.174 106.556 SCT(t),MVA -29.762 -29.762 -12.320 SCH(t),MVA 21.001 45.412 94.236 17÷21 114.688 -21.041 93.648 21÷24 83.307 -38.482 44.824 Nhận xét: công suất của MBA tự ngẫu được truyền từ phía hạ và phía trung lên cao, do đó cuộn nối tiếp sẽ mang tải nặng nhất. 2.2. Chọn loại và công suất định mức của MBA. Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều làm việc. Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cần thiết. 2.2.1. MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây ( B1, B4, B5 ) Chọn loại MBA hai cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải vì MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ. Như vậy, chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MF. Công suất của các máy biến áp B1,B4,B5 được chọn theo điều kiện: SB1,4,5đm≥ SđmF = 100 MVA Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây B4,B5 có S đm = 125 MVA là loại: TДЦ-125 (121/13,8) và B1 có Sđm = 125 MVA là loại: TДЦ-125 (242/13,8) có các thông số kỹ thuật như ở bảng 2.2 Bảng 2.2.B. Thông số MBA 2 cuộn dây MBA B4,B5 B1 Sđm (MVA) 125 125 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 UCđm UHđm (kV) (kV) 121 242 13,8 13,8 ∆P0 (kW) 100 115 29 ∆PN (kV) C-H 400 380 UN% I0% C-H 10,5 11 0,5 0,5 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 2.2.2. Chọn máy biến áp liên lạc (B2,B3) Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B2, B3 được chọn theo điều kiện sau: Trong đó α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu α= U C − U T 220 − 110 = = 0,5 UC 220 Do đó : Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu 3 pha cho mỗi máy biến áp B2,B3 loại: ATДЦTH-200 có các thông số kỹ thuật như bảng 2.3: Bảng 2.3.B. Thông số MBA tự ngẫu Uđm (kV) Sđm MVA 200 UC ∆P0 UN% ∆PN% (kW) UT UH C-T C-H T-H A 230 121 13,8 11 32 20 105 C-T C-H 430 - I0 T-H (%) - 0,5 Kết luận: Vậy các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đã chọn không bị quá tải trong điều kiện làm việc bình thường. 2.2.3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố Máy biến áp bộ không cần kiểm tra sự cố vì khi hỏng MBA hay MF đều dẫn đến cả bộ ngừng làm việc. Do đó chỉ cần kiểm tra đối với MBA tự ngẫu. 1. Sự cố 1: Hỏng bộ bên phía trung áp B4 (B5) tại thời điểm phụ tải phía trung là cực đại. Ứng với : SUTmax = 174,419(MVA) tại thời điểm t = 8 ÷ 11 h ta có: UT max SDP = 10,588( MVA) UT max SVHT = 185,581( MVA) a) Kiểm tra điều kiện quá tải: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 30 UT max SUC = 127,059( MVA) Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương max 2.K qtsc .α.SdmTN + SboB 5 ≥ SUT k sc qt =1, 4 (hệ số quá tải) ⇔ 2.1,4.0,5.200 + 99,529 = 379,529( MVA) > 174,419( MVA) (thoả mãn). Hình 2.2.B..Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 1. b) Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu tại thời điểm sự cố: 1 max 1 SCT = 2 SUT − SboB 5 = 2 ( 174,419 − 99,529 ) = 74,89( MVA) 1 UT max 1 max 1 2,353 SCH = SdmF − SDP − STD ÷ = 100 − .10,588 − ÷ = 94,118( MVA) 2 5 2 5 S = S − S = 94,118 − 74,89 = 19,228( MVA) CH CT CC ( ) Đối với máy biến áp tự ngẫu: Công suất tải từ cuộn hạ lên trung và cao. → Cuộn hạ mang tải nặng nề nhất. Kiểm tra điều kiện quá tải: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 31 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương ⇔ 1, 4.0,5.200 = 140( MVA) > 94,118( MVA) → không xảy ra hiện tượng quá tải. Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng: Vậy khi hỏng máy biến áp B4 (B5) thì nhà máy vẫn làm việc bình thường. 2.Sự cố 2: Hỏng máy biến áp tự ngẫu B 2 (B3) tại thời điểm phụ tải phía trung cực đại. Ứng với : SUTmax = 174,419(MVA) tại thời điểm t = 8 ÷ 11 h ta có: UT max SDP = 10,588( MVA) SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 UT max SVHT = 185,581( MVA) 32 UT max SUC = 127,059( MVA) Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 2.3.B. .Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 2. a) Kiểm tra điều kiện quá tải: max K qtsc .α .S dmB + 2.Sbo ≥ SUT ⇔ 1,4.0,5.200 + 2.99,529 = 339,058( MVA) > 174,419( MVA) (thoả mãn) b) Phân bố công suất cho MBA tự ngẫu tại thời điểm sự cố: ( ) max SCT = SUT − 2.Sbo = ( 174,419 − 2.99,529 ) = −24,639( MVA) 1 max 2,353 UT max SCH = SdmF − SDP − STD ÷ = 100 − 10,588 − ÷ = 88,941( MVA) 5 5 S = S − S = 88,941 − (−24,639) = 113,58( MVA) CH CT CC Đối với máy biến áp tự ngẫu:Công suất tải từ cuộn hạ và trung lên cao → Cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất. Kiểm tra điều kiện quá tải: = ⇔ 1,4.0,5.200 = 140( MVA) > 56, 79( MVA) → không xảy ra hiện tượng quá tải. Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng: Vậy khi hỏng máy biến áp B2 (B3) thì nhà máy vẫn làm việc bình thường. 3.Sự cố 3: Hỏng máy biến áp tự ngẫu B2 (B3) tại thời điểm phụ tải phía trung cực tiểu. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 33 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 2.4.B. Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 3. Ứng với SminUT=122,093(MVA) tại thời điểm t = 21 ÷ 24 h ta có: Ta có: UT min SDP = 9,412( MVA) UT min SVHT = 153,201( MVA) UT min SUC = 112,941( MVA) Đối với sự cố này chỉ tính phân bố công suất cho máy biến áp B3 min SCT = SUT − 2.Sbo = 122,093 − 2.99,529 = −76,965( MVA) 1 2,353 UT min = 90,117( MVA) SCH = SdmF − SDP − STD = 100 − 9,412 − 5 5 SCC = SCH − SCT = 90,117 − (−76,965) = 167,082( MVA) Đối với máy biến áp tự ngẫu:Công suất tải từ cuộn hạ và trung lên cao → Cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất. Kiểm tra điều kiện quá tải: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 34 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Thay số ta có: → không xảy ra hiện tượng quá tải. Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng: Vậy khi hỏng máy biến áp tự ngẫu B2 (B3) thì nhà máy vẫn làm việc bình thường. Như vậy: Sau khi tiến hành kiểm tra các điều kiện quá tải và điều kiện hoạt động bình thường ta thấy công suất các MBA đã chọn đáp ứng được yêu cầu đặt ra. 2.3. Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp. Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 2.1 2.3.1. Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B1, B4, B5 Công thức tính toán: S2Bo ΔA = ΔP0 .T + ΔPN . 2 .T SBdm Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h. SBO: phụ tải của máy biến theo thời gian và được lấy theo đồ thị phụ tải hằng ngày. Ta có: B1 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125 có : ∆P0 = 115 kW, ∆PN = 380 kW, SBo = 99,529 MVA Suy ra : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 35 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương B4, B5 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125 có: ∆P0 = 100 kW; ∆PN = 400 kW; SBo = 99,529MVA Suy ra : 2.3.2. Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu Tổn thất công suất trong các cuộn được tính như sau: Trongđó: ∆PNC , ∆PNT , ∆PNH là tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ ∆PNCT , ∆PNCH , ∆PNTH là tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung ,cao-hạ, trung-hạ Máy biến áp tự ngẫu 3 pha loại : ATДЦTH-200 có: ∆P0=105 kW và 1 2 1 2 = 430 kW CT CH TH CT Vì thông số máy chỉ cho ∆PN nên coi ∆PN = ∆PN = ∆PN = .430 = 215 kW Từ đó ta tính được tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 36 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Từ các kết quả bảng 2.1.B và công thức tính ở trên ta có công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu 3 pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp một pha như sau Trong đó: SiC , SiT , SiH là phụ tải phía cao áp, trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti ghi trong bảng 2.1.B đã tính ở trên. T = 8760 h. ∆PN ,∆Po , SBđm : là thông số của máy biến áp tự ngẫu 3 pha. Ta có: Thành phần thứ nhất: ∆A1 = ∆P0.8760 =105.8760 =919800(kWh) = 919,8(MWh) Thành phần thứ hai : Dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được thành phần thứ hai như sau: Bảng 2.4.B. Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian t (h) 0-5 5-8 8-11 S 11-13 13-17 17-21 21- 24 99.529 Bo S - 29.762 - 29.762 - 12.320 - 29.762 - 29.762 - 21.0 41 -38.482 50 .762 75.174 10 6.556 74.586 98.997 114.688 83.307 CT S CC SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 37 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền S GVHD: Th.s Ma Thị Thương 21.0 01 45.412 94.236 44.824 69.236 93.648 44.824 46944.562 74886.669 224520 .318 48954.357 196713.70 4 313161.587 85038.415 CH ∆A 2i ∆A 990219.612 2 Ta được: ∆A2 = Σ∆A2i = 990,219 MWh Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là: ∆ATN2,3 = ∆A1 +∆A2 = 919,8 + 990,219 = 1910,019 (MWh) Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 2 là: ∆A2= ∆AB1 + 2.∆AB4,B5 + 2. ∆ATN2,3 = 3117,811 + 2.3097,485 + 2.1910,019 = 13132,819 (MWh) Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa hai phương án: Bảng 2.5. So sánh tổn thất 2 phương án SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 Tổn thất điện năng ∆AΣ(MWh) Phương án 1 12562,779 Phương án 2 13132,819 38 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Trên thực tế vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu tư máy biến áp và các mạch thiết bị phân phối. Nhưng vốn đầu tư của các mạch thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào máy cắt, vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phương án phải chọn các máy cắt.Trong tính toán chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật ta chỉ cần chọn sơ bộ các máy cắt. 3.1. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối A. Phương án I 1. Chọn sơ đồ nối điện: Việc chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho phía điện áp cao và phía điện áp trung được chọn căn cứ vào số mạch đường dây và mạch máy biến áp đấu nối vào chúng. Phía 220kV gồm 2 lộ đơn có : Số mạch MBA : 4 Số mạch đường dây hệ thống : 2 Phụ tải gồm 2 lộ đơn tổng có 2 mạch Tổng có 4 mạch đường dây và 4 mạch MBA Vậy lên ta dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp. Phía 110 kV gồm 2 lộ kép và 1 lộ đơn có : Số mạch MBA : 1 Phụ tải gồm 2 lộ kép và 1 lộ đơn có 5 mạch Tổng có 5 mạch đường dây và 1 mạch MBA Vậy lên ta dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp. 2. Vẽ sơ đồ nối điện: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 39 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị trạm phân phối phương án II B. Phương án II 1. Chọn sơ đồ nối điện: Việc chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho phía điện áp cao và phía điện áp trung được chọn căn cứ vào số mạch đường dây và mạch máy biến áp đấu nối vào chúng. Phía 220kV gồm 2 lộ đơn có : Số mạch MBA : 3 Số mạch đường dây hệ thống : 2 Phụ tải gồm 2 lộ đơn tổng có 2 mạch Tổng có 4 mạch đường dây và 3 mạch MBA Vậy lên ta dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 40 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Phía 110 kV gồm 2 lộ kép và 1 lộ đơn có : Số mạch MBA : 2 Phụ tải gồm 2 lộ kép và 1 lộ đơn có 5 mạch Tổng có 5 mạch đường dây và 2 mạch MBA Vậy lên ta dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp. 2. Vẽ sơ đồ nối điện Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị trạm phân phối phương án II 3.2. Tính toán kinh tế - kỹ thuật A. Phương án I 3.2.1.A. Tính vốn đầu tư thiết bị * Vốn đầu tư cho máy biến áp: Phương án 1 dùng 3 loại máy biến áp là : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 41 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương - Hai máy biến áp tự ngẫu 3 pha kiểu ATДЦTH - 200 Với giá tiền: 13680.106 VNĐ và k=1,3 ( với k là hệ số chuyên chở ) - Hai máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ-125-242/13,8 Với giá tiền: 9720.106 VNĐ và k = 1,4. - Một máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ-125-121/13,8 Với giá tiền: 3120.106 VNĐ và k = 1,5 Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án 1là : VB1 = 2.1,3.13680.106 + 2.1,4.9720.106 + 1,5.3120.106 = 67,464.109(VNĐ) * Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Từ sơ đồ hình 3.1 ta nhận thấy : - Cấp điện áp 220 kV gồm có 9 mạch máy cắt, giá tiền một mạch là: 4,2.10 VNĐ/mạch 9 Vậy giá 9 mạch máy cắt là :9.4,2.109 = 37,8.109(VNĐ) - Cấp điện áp 110 kV gồm có 9 mạch máy cắt, giá tiền một mạch là 1,8.10 9 VNĐ/mạch Vậy giá tiền 9 mạch máy cắt là :9.1,8.109 = 16,2.109(VNĐ) - Cấp điện áp 13,8 kV gồm có 2 mạch máy cắt,giá tiền một mạch là 0,9.10 9 VNĐ/mạch Vậy giá tiền của 2 mạch máy cắt là : 2.0,9.109 = 1,8.109(VNĐ) Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là : VTBPP1 = 37,8.109 + 16,2.109 + 1,8.109 = 55,8.109(VNĐ) * Tổng vốn đầu tư của phương án 1: V = VB1 + VTBPP1 = 67,464.109 + 55,8.109 = 123,264.109(VNĐ) 3.2.2.A. Tính chi phí vận hành hàng năm * Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 42 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Trong đó: - V : Vốn đầu tư ( đ ) - Định mức khấu hao phần trăm ( tra bảng 4.2 ) * Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp: P2= β.∆A1 = 1500.12562,779 .103 = 18,844.109(VNĐ) Trong đó : - β : Giá thành trung bình điện năng trong HTĐ (đ/kWh) - ∆A1 : Tổn thất điện nặng hằng năm trong MBA ( kWh ) Như vậy phí tổn vận hành hàng năm là: PI = P1 + P2 = 10,354.109 + 18,844.109 =29,198.109(VNĐ) B. Phương án II 3.2.1.B. Tính vốn đầu tư thiết bị * Vốn đầu tư cho máy biến áp: Phương án 1dùng 3 loại máy biến áp là : - Hai máy biến áp tự ngẫu 3 pha kiểu ATДЦTH - 200 Với giá tiền: 13680.106 VNĐ và k=1,3 ( với k là hệ số chuyên chở ) - Một máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ-125-242/13,8 Với giá tiền: 9720.106 VNĐ và k = 1,4. - Hai máy biến áp 3 pha hai cuộn dây loại TДЦ-125-121/13,8 Với giá tiền: 3120.106 VNĐ và k = 1,5 Như vậy tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án 1là : VB1 = 2.1,3.13680.106 + 1,4.9720.106 + 2.1,5.3120.106 = 58,536.109(VNĐ) * Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Từ sơ đồ hình 3.1 ta nhận thấy : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 43 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương - Cấp điện áp 220 kV gồm có 8 mạch máy cắt, giá tiền một mạch là: 4,2.109VNĐ/mạch Vậy giá 8 mạch máy cắt là :8.4,2.109 = 33,6.109(VNĐ) - Cấp điện áp 110 kV gồm có 10 mạch máy cắt, giá tiền một mạch là 1,8.10 9 VNĐ/mạch Vậy giá tiền 10 mạch máy cắt là :10.1,8.109 = 18.109(VNĐ) - Cấp điện áp 13,8 kV gồm có 2 mạch máy cắt,giá tiền một mạch là 0,9.10 9 VNĐ/mạch Vậy giá tiền của 2 mạch máy cắt là : 2.0,9.109 = 1,8.109(VNĐ) Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là : VTBPP1 = 33,6.109 + 18.109 + 1,8.109 = 53,4.109(VNĐ) * Tổng vốn đầu tư của phương án 1: V = VB1 + VTBPP1 = 58,536.109 + 53,4.109 = 111,936.109(VNĐ) 3.2.2.B. Tính chi phí vận hành hàng năm * Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: Trong đó: - V : Vốn đầu tư ( đ ) - Định mức khấu hao phần trăm ( tra bảng 4.2 ) * Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp: P2= β.∆A1 = 1500.13132,819 .103 = 19,699.109(VNĐ) Trong đó : - β : Giá thành trung bình điện năng trong HTĐ (đ/kWh) - ∆A1 : Tổn thất điện nặng hằng năm trong MBA ( kWh ) Như vậy phí tổn vận hành hàng năm là: PII = P1 + P2 = 9,403.109 + 19,699.109 =29,102.109(VNĐ) SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 44 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Bảng kết quả tính toán kinh tế của hai phương án ở bảng 3.1: Bảng 3.1. Kết quả tính toán kinh tế 2 phương án Phương án I II Vốn đầu tư V Phí tổn vận hành P (109 VNĐ ) 123,264 111,936 (109 VNĐ ) 29,198 29,102 Ta thấy V1>V2,P1>P2 nên ta chọn phương án 2 là phương án tối ưu. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 45 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn, thanh dẫn của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch tính toán là dòng điện ngắn mạch ba pha. 4.1. Chọn điểm ngắn mạch Việc chọn điểm ngắn mạch phải làm sao cho dòng ngắn mạch qua các khí cụ điện và dây dẫn là lớn nhất. - Phía điện áp cao 220kV: Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía cao áp, chọn điểm ngắn mạch N1. Nguồn cung cấp gồm tất cả máy phát điện và hệ thống. - Phía trung áp 110kV: Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía trung áp, chọn điểm ngắn mạch N2. Nguồn cung cấp gồm tất cả máy phát điện và hệ thống. - Phía điện áp máy phát 13,8 kV: Để chọn khí cụ điện và dây dẫn ở đầu cực máy phát, chọn hai điểm ngắn mạch là: N3 có nguồn cung cấp gồm các máy phát điện và hệ thống trừ máy phát F2. N3‘ có nguồn cung cấp là máy phát F2 Giá trị dòng ngắn mạch tại điểm nào lớn hơn sẽ được dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn đầu cực máy phát. - Tự dùng: Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía mạch tự dùng chọn điểm ngắn mạch N4 nguồn cung cấp là hệ thống và tất cả các máy phát. Dễ thấy: IN4 = IN3 + IN3‘ Vậy ta có hình vẽ các điểm ngắn mạch như sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 46 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 4.1. Lựa chọn điểm ngắn mạch SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 47 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 4.2. Sơ đồ thay thế Hình 4.2. Sơ đồ thay thế 4.3. Tính toán ngắn mạch 4.3.1. Xác định điện kháng các phần tử Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình của mạng. Chọn các đại lượng cơ bản: Công suất cơ bản: Scb =100MVA; Các điện áp cơ bản: Ucb1 = 230 kV; Ucb2 =115 kV; Ucb3 =10,5 kV * • Điện kháng của hệ thống điện:Với: SđmHT = 3000(MVA), X HT = 0, 6 * X HT = X HT . Scb 100 = 0, 6. = 0, 02 S dmHT 3000 Trong đó: Scb : Công suất cơ bản, (MVA). SđmHT : Công suất định mức của hệ thống (MVA) SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 48 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương • Điện kháng của đường dây nối về hệ thống : X D = x 0 .L. S cb U 2cb Trong đó: : Điện kháng của đường dây nối với hệ thống ở hệ đơn vị tương đối. : Điện kháng của 1 km chiều dài đường dây, lấy x0= 0,4 (Ω/km). L : Chiều dài đường dây, (km). Với: l = 60(km), Ucb = 230 (kV), x0 = 0,4Ω/km. XD = S 1 1 100 xo .l. cb2 = .0, 4.60. = 0, 023 2 U tb 2 230 2 • Máy biến áp hai cuộn dây B1 và B4 và B5: Máy biến áp 2 cuộn dây: X B = U N %. S cb 100.S đmB Trong đó: XB : Điện kháng của MBA 2 cuộn dây trong hệ đơn vị tương đối. UN% : Điện áp ngắn mạch của MBA, %. SđmB : Công suất định mức của MBA, (MVA). Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây B 1 phía điện áp 220kV theo số liệu ta có: UN% = 11% U N% S cb 11 100 X B1 = . = . = 0, 088 100 S dmB 100 125 Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây B 4,B5 phía điện áp 110kV theo số liệu ta có: UN% = 10,5%. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 49 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền X B 4 = X B5 = GVHD: Th.s Ma Thị Thương U N% S cb 10, 5 100 . = . = 0, 084 100 SdmB 100 125 • Máy biến áp tự ngẫu B2, B3: C U NCH % − U NTH % 1 CT U % = . U % + N N ÷ 2 α TH CH UN % −UN % 1 CT T U N % = . U N % + ÷ 2 α TH CH U NH % = 1 . U N % + U N % − U NCT % ÷ 2 α Trong đó : U NC % ; U T % ; U H % :điện áp ngắn mạch các cấp điện áp cao, trung, hạ N N U NCT % , U TH % , U CH % : điện áp ngắn mạch cao – trung;trung – hạ;cao – hạ. N N Ta có: C 1 32 − 20 U N % = . 11 + ÷ = 17,5% 2 0,5 T 1 20 − 32 ≈ 0% U N % = . 11 + 2 0,5 ÷ 1 32 + 20 U NH % = . − 11÷ = 46,5% 2 0,5 Ta thấy U NH % =46,5% > 25 % nên ta dùng công thức sau : 1 C U % = . ( U NCT % + U NCH % − U NTH % ) N 2 1 T CT TH CH U N % = . ( U N % + U N % − U N % ) 2 1 H U % = . ( U NCH % + U NTH % − U NCT % ) N 2 Ta có: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 50 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1 C 1 CT CH TH C U % = . ( 11 + 32 − 20 ) = 11,5% N U N % = 2 . ( U N % + U N % − U N % ) 2 1 1 T T CT TH CH U N % = . ( U N % + U N % − U N % ) ⇔ U N % = . ( 11 + 20 − 32 ) ≈ 0% 2 2 1 H 1 H CH TH CT U N % = . ( 32 + 20 − 11) = 20,5% U % = . U % + U % − U % ( ) N N N N 2 2 Vậy điện kháng của MBA tự ngẫu B2,B3: X C B = X C 2 = X C3 U NC % S cb 11, 5 100 = . = . = 0, 058 100 S dmTN 100 200 X BT ≈ 0 X BH = X H 2 = X H 3 = U NH % S cb 20, 5 100 . = . = 0,103 100 S dmTN 100 200 • Điện kháng của máy phát điện E1,E2,E3,E4,E5: " XF = X d . S cb S dmF Trong đó: : Điện kháng máy phát điện ở hệ đơn vị tương đối : Điện kháng siêu quá độ của máy phát. Scb : Công suất cơ bản, (MVA). SđmF : Công suất định mức của MPĐ, (MVA). Từ trên ta có : X F = X d'' . Scb 100 = 0, 22. = 0, 22 S dmF 100 4.3.2. Tính ngắn mạch 1. Ngắn mạch tại N1: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 51 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 4.3. Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1 Ta có: X1 = XHT + XD= 0,02 + 0,023 = 0,043 X2 = XB1 + XF = 0,088 + 0,22 = 0,308 X3 = X4 = XH + XF = 0,103 + 0,22 = 0,323 X5 = X6 = XB3 + XF = 0,084 + 0,22 = 0,304 Vậy ta có sơ đồ thay thế như sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 52 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 4.4 Từ sơ đồ ta có: X 7 = ( X C1 / / X C 2 ) = 3 4 5 X C1 0, 058 = = 0, 029 2 2 6 Và X = X , X = X nên : X 8 = ( X 3 / / X 4 / / X 5 / / X 6 ) => 1 2 2 2 2 = + = + = 12, 771 X 8 X 3 X 5 0,323 0,304 X8 = 0,078 X8 nối tiếp với X7 X9 = X8 + X7 = 0,078 + 0,029 = 0,107 X9 // X2 nên : X10 = X 9 .X 2 0,107.0,308 = = 0, 079 X 9 + X 2 0,107 + 0,308 Ta có sơ đồ thay thế : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 53 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 4.5. Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N1 sau khi đã rút gọn • Tính toán dòng ngắn mạch cho điểm N1 Công thức tính: IN = Σ Etdi E S .I cb = Σ tdi . cb X tdi X tdi 3.U cb Trong đó: Xtdi : Điện kháng tương đương nhánh i trong sơ đồ thay thế đơn giản. Icb : Dòng điện cơ bản cấp điện áp có điểm ngắn mạch, kA Etd : Suất điện động tương đương, dạng tương đối cơ bản. Ucb : Điện áp cơ bản các cấp. Để tính toán dòng ngắn mạch ta lấy gần đúng giá trị suất điện động Etđ = 1. Vậy: 1 100 1 I N 1 (0) = + = 9, 015(kA) ÷. 0, 043 0, 079 3.230 xk Dòng điện xung kích: iΚ N1 = Ι 2 . xk . N1 = 2.1,8.9, 015 = 22,948(kA) 2. Ngắn mạch tại N2: Tương tự ta có sơ đồ thay thế như sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 54 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 4.7. Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N2 Biến đổi tương đương ta được: X7 = ( X C 1 / / X C 2 ) = X C1 0, 058 = = 0, 029 2 2 X 8 = ( X 3 / / X 4 / / X 5 / / X 6 ) => 1 2 2 2 2 = + = + = 12, 771 X 8 X 3 X 5 0,323 0,304 => X8 = ( X3 // X4 // X5 // X6) = 0,078 Ta biến đổi sao- tam giác thiếu cho nhánh ( X1 , X2 , X7 ) X9 = X1 + X7 + X 1. X 7 0,043.0, 029 = 0,043 + 0,029 + = 0,076 X2 0,308 X10 = X2 + X7 + X 2 .X 7 0,308.0, 029 = 0,043 + 0,029 + =0,279 X1 0, 043 Ta có sơ đồ đơn giản: X11= (X8 // X10) = X 10 . X 8 0, 078.0, 279 = 0, 061 X 10 + X 8 0, 078 + 0, 279 Hình 4.8. Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N1 sau khi đã rút gọn • Tính toán dòng ngắn mạch cho điểm N2 Tương tự ta áp dụng công thức như đối với điểm N1: 1 100 1 I N 2 (0) = + = 14,836(kA) ÷. 0,076 0, 061 3.115 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 55 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Dòng điện xung kích: xk iΚ N 2 =Ι 2 . xk . N2 = 2.1,8.14,836 = 37, 766(kA) 3. Ngắn mạch tại N3: Nguồn cấp cho điểm ngắn mạch N 3 gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy trừ máy phát F3, điểm ngắn mạch N3 thuộc cấp điện áp 13,8 kV; Tương tự ta có sơ đồ thay thế như sau: Hình 4.9. Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N3 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 56 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Ghép E4 và E5 với nhau ta có : X 7 = X C1 / / X C 2 = X8 = X 5 / / X 6 = X C1 0, 058 = = 0,029 2 2 X 5 0,304 = = 0,152 2 2 Ghép E3 và E4,5 với nhau ta có : X9 = X4 / / X8 = X 4.X 8 0,152.0,323 = = 0,103 X 4 + X 8 0,323 + 0,152 Biến đổi sao (X1, X2, X7) về tam giác thiếu (X10, X11) ta có : X10 = X1 + X 7 + X1.X 7 0, 043.0, 029 = 0, 043 + 0, 029 + = 0, 076 X2 0,308 X11 = X 2 + X 7 + X 2 .X 7 0,308.0, 029 = 0,308 + 0, 029 + = 0, 545 X1 0, 043 Ghép E1 và E3,4,5 với nhau ta có : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 57 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền X12 = X11 / /X 9 = GVHD: Th.s Ma Thị Thương X11.X 9 0,545.0,103 = = 0, 087 X11 + X9 0,545 + 0,103 Biến đổi sao (X10, X12, XH) về tam giác thiếu (X13, X14) ta có: X13 = X10 + X H + X10 .X H 0, 076.0,103 = 0, 076 + 0,103 + = 0,193 X11 0,545 X14 = X H + X11 + X H .X11 0,103.0,545 = 0,103 + 0,545 + = 1,387 X10 0, 076 Hình 4.9.1 Sơ đồ tính toán ngắn mạch N3 sau khi đã rút gọn • Tính toán dòng ngắn mạch cho điểm N3 1 100 1 I N 3 (0) = + = 24, 694(kA) ÷. 0,193 1,387 3.13, 8 Dòng điện xung kích: xk iΚ N 3 =Ι 2 . xk . N3 = 2.1,8.24, 694 = 62,861(kA) 4. Ngắn mạch tại N3’: Ta có sơ đồ thay thế tính toán như sau: Hình 4.9.2 Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N3’ • Tính toán dòng ngắn mạch cho điểm N3’ SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 58 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền I N 3' (0) = GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1 100 . = 19, 017(kA) 0, 22 3.13,8 Dòng điện xung kích: xk iΚ N 3' =Ι 2 . xk . N 3' = 2.1,9.19,017 = 51, 099(kA) 5. Ngắn mạch tại N4: Từ sơ đồ thay thế hình 4.2 ta dễ dàng nhận thấy: I N 4 = I N 3 + I N 3' = 24, 649 + 19, 017 = 43, 666( kA) Dòng điện xung kích: xk iΚ N 4 =Ι 2 . xk . N4 = 2.1,8.43, 666 = 111,155(kA) Như vậy đối với phương án 1 ta có bảng số liệu dòng ngắn mạch như bảng 4.1: Bảng 4.1: Kết quả tính toán dòng ngắn mạch Điểm NM N1 N2 N3 N4 I ''N , kA 9,015 14,836 24,694 43,666 ixk , kA 22,948 37,766 62,861 111,555 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 59 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN Các khí cụ điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc bình thường và cưỡng bức. Ứng với hai trạng thái làm việc trên có dòng bình thường I bt và dòng cưỡng bức Icb. Các khí cụ điện được chọn theo điều kiện dòng sẽ căn cứ vào hai giá trị hai loại dòng điện này. 5.1. Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 1. Cấp điện áp cao 220 kV - Mạch đường dây nối với hệ thống: SVHTmax=187,729 MVA. Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được tính với điều kiện một đường dây bị đứt. Khi đó: Ibt(1) = SVHTmax 187,729 = =0,236 (kA) 2. 3U dm 2. 3.230 (1) I (1) cb = 2.I bt =2.0,236 = 0,472 (kA) SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 60 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương - Mạch đường dây về phụ tải cao: (Gồm 2 lộ đơn x 60 MW; cosφ = 0,85) • Đối với đường dây đơn: (4) I(4) cb = I bt = Pmax 3.U tb .cosϕ = 60 =0,177 (kA) 3.230.0,85 - Mạch máy biến áp: Mạch máy biến áp liên lạc • Khi làm việc bình thường: SCC=114,688 MVA max • Sự cố 1 (Hỏng 1 bộ bêntrung khi SUT ) : SCC=19,228 MVA max • Sự cố 2 (Hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu khi SUT ) : SCC=113,58 MVA min • Sự cố 3 (Hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu khi SUT ) : SCC=167,082 MVA max = 167, 082 MVA nên dòng cưỡng bức ở mạch MBA liên lạc là: Vậy SCC I(3) cb = SCC 167, 082 = =0,419 (kA) 3Utb 3.230 Mạch máy biến áp trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây I bt(2) = Sdm 3.U tb = 125 = 0,314( kA) 3.230 (2) I(2) cb = 1,05.Ibt = 1, 05.0,314 = 0, 329( kA) Như vậy: 2. Cấp điện áp trung 110 kV - Mạch đường dây về phụ tải trung:(2 lộ kép x 50 MW,1 lộ đơn x 50MW, cosφ = 0,86) • Đối với đường dây đơn: (8) I(8) cb =Ibt = Pmax 3.U tb .cosϕ = 50 =0,292 (kA) 3.115.0,86 • Đối với đường dây kép: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 61 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền I bt(9) = Pmax 2. 3.U tb .cosϕ = GVHD: Th.s Ma Thị Thương 50 =0,146 (kA) 2. 3.115.0,86 (9) I(9) cb = 2.I bt = 2.0,146 = 0,292 (kA) - Mạch máy biến áp bộ trong sơ đồ MF-MBA 2 cuộn dây : I bt(7) = S dm 3.U tb = 125 3.115 =0,628(kA) (7) I(7) cb = 1,05.I bt = 1,05.0,628 =0,659(kA) - Mạch máy biến áp liên lạc : • Khi làm việc bình thường: SCT=38,482 MVA max • Sự cố 1 (Hỏng 1 bộ bêntrungkhi SUT ) : SCT=74,89 MVA max • Sự cố 2 (Hỏng 1 máy biến áp tựngẫukhi SUT ) : SCT=24,639 MVA min • Sự cố 3 (Hỏng 1 máy biến áp tựngẫukhi SUT ) : SCT=76,965 MVA max = 76, 965 MVA nên dòng cưỡng bức ở mạch MBA liên lạc là: Vậy SCT I(6) cb = SCT 76,965 = =0,386 (kA) 3Utb 3.115 Như vậy: 3. Cấp điện áp 13,8 kV - Mạch máy phát: S dmF 100 I bt = = = 4,184 (kA) 3.U dmF 3.13,8 I cb = 1, 05.I bt = 1, 05.4,184 = 4,393 (kA) Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 13,8 kV là : 13,8 I cb = 4,393 (kA) Kết luận: Vậy ta có bảng tổng kết tính dòng cưỡng bức của phương án 2: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 62 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Bảng 5.1 Dòng cưỡng bức các cấp điện áp phương án 2 Cấp điện áp 220 kV 110 kV 13,8 kV Icb (kA) 0,472 0,659 4,393 5.2. Chọn máy cắt và dao cách ly Điều kiện chọn máy cắt là : • • • • Điện áp định mức: UđmMC≥ Uđmlưới Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Icbmax Điều kiện cắt: Icắtđm≥ I” Điều kiện ổn định động: iđđm≥ ixk • Điều kiện ổnđịnhnhiệt: I nh2 dm .tnh ≥ BN Điều kiện chọn dao cách ly là : • • • Điện áp định mức: UđmCL≥ Uđmlưới Dòng điện định mức:IđmCL ≥ Icbmax Điều kiện ổn định động:iđđm≥ ixk 2 • Điều kiện ổnđịnhnhiệt: I nhdm .tnh ≥ BN Từ đó ta có bảng chọn máy cắt và dao cách ly như sau: Bảng 5.2 Thông số máy cắt và dao cách ly SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 63 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền Mạch Thông số tính toán GVHD: Th.s Ma Thị Thương Thông số máy cắt, dao cách ly Uđm Icb I” Ixk (kV) (kA) (kA) (kA) Loại K.hiệu MC 3AQ1 DCL MC DCL MC DCL SGC 245/1250 3AQ1 SGC 145/2000 8BK40 PBK 20/5000 Uđm Iđm Icắtđm Iđđm (kV) (kA) (kA) (kA) 245 4 40 100 245 1,25 -- 80 145 4 40 100 145 2 -- 50 15 5 63 160 20 5 -- 200 Các máy cắt và dao cách ly được chọn đều có dòng định mức lớn hơn 1000A nên ta không phải kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. 5.3. Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 1. Chọn tiết diện thanh dẫn Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp ba pha hai cuộn dây. Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài. Chọn thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: I 'cp = k hc I cp ≥ I cb Trong đó: k hc : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường nơi đặt thanh dẫn. Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là θcp = 70oC, nhiệt độ môi trường xung quanh là θ0 = 35oC và nhiệt độ tính toán định mức là θđm = 250C. Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 64 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền khc = GVHD: Th.s Ma Thị Thương θ cp − θ xq 70 − 35 = = 0,882 θ cp − θ ch 70 − 25 I cb 4393 = = 4980, 726( A) khc 0,882 Vì mạch cấp 13,8 kV có Icb=4393A nên: I cp ≥ Vậy chọn thanh dẫn đồng có tiết diện hình máng với các thông số: Bảng 5.3 Thông số thanh dẫn đồng Kích thước, mm H 150 b 65 7c Tiết diện một cực, 17852 mm r 10 Mômen trở kháng, cm3 Một thanh Wx-x Wy-y Hai 74 14,7 thanh 167 Wyy0-y0 y Y X Mômen quán tính, cm4 Một thanh Hai Jx-x Jy-y thanh 560 68 1260 Jy0-y0 X y b Y Icp cả hai thanh, A 7000 h y h1 Hình 5.1. Tiết diện thanh dẫn đồng 2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép I cp> 1000 A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. 3. Kiểm tra ổn định động Lấy khoảng cách giữa các pha là a = 60 cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ là l = 200 cm. * Tính ứng suất giữa các pha: Lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt là: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 65 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Mô men uốn tác dụng lên chiều dài nhịp : Ứng suất do lực động điện giữa các pha là : với Wyoyo =167 cm3 là mô men chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn. * Xác định khoảng cách giữa 2 sứ: Lực tác dụng do dòng ngắn mạch trong cùng một pha gây ra lên đơn vị dài 1 cm: Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra : Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là : Suy ra: Thanh dẫn đồng có σcpCu = 1400 kG/cm2. Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các sứ mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động là : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 66 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Giá trị này lớn hơn khoảng cách của khoảng vượt l = 200 cm. Do đó chỉ cần đặt miếng đệm tại hai đầu sứ mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động. 4. Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng Tần số dao động riêng của sứ và thanh dẫn cần phải nằm ngoài khu vực cộng hưởng với giới hạn 10% tần số chính của hệ thống. Cụ thể đối với tần số hệ thống 50Hz thì tần số riêng phải nằm ngoài giới hạn 45÷50Hz và 90÷110Hz. Tần số riêng của thanh dẫn dạng bất kì có thể xác định theo công thức: Trong đó: l- độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ, cm; E- modun đàn hồi của vật liệu thanh dẫn(ECu=1,1.106kG/cm2) J- mômen quán tính của tiết diện thanh dẫn đối với trục thẳng góc S- tiết diện ngang của thanh dẫn, cm2 - khối lượng riêng của vật liệu làm thanh dẫn( Cu =8,93 g/cm3) Giá trị này nằm ngoài khoảng 45÷50Hz và 90÷110Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động của thanh dẫn. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 67 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 5. Chọn sứ đỡ Hình 5.2: Sơ đồ kết cấu thanh dẫn-sứ đỡ - Loại sứ: Đặt trong nhà Bảng 5.4. Thông số sứ Loại sứ Oф-20-750Y3 Điện áp Duy trì ở trạng Định mức thái khô 20 75 Lực phá hủy nhỏ nhất khi Chiều cao, mm 750 202 - Điện áp: - Kiểm tra ổn định động: Trong đó: Fph- lực phá hủy cho phép của sứ - lực động điện đặt lên đầu sứ khi ngắn mạch 3 pha. Với: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 68 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Ftt- lực động điện tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha H- chiều cao của sứ H’- chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn Thanh dẫn đã chọn chiều cao h=150 mm Do đó: H’ = H + 0,5.h = 202 + 0,5.150 = 277(mm) Lực phá hoại tính toán của sứ: Như vậy sứ thỏa mãn điều kiện ổn định động. 5.4. Chọn thanh dẫn mềm Thanh dẫn mềm dùng để làm thanh góp thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời điện áp 35kV trở lên. Nó là dây vặn xoắn bằng đồng hay nhôm lõi thép. Tiết diện thanh dẫn, thanh góp mềm được chọn theo các điều kiện sau: Điều kiện dòng điện: dòng điện cho phép đã hiệu chỉnh phải lớn hơn dòng điện làm việc cưỡng bức Icb.Căn cứ vào điều kiện này để chọn loại và tiết diện thanh (thường là dây nhôm lõi thép) Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Trong đó: S- tiết diện của thanh dẫn mềm, mm2 BN- xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch, A2s C- hệ số(CCu=171A2s; CAl=79A2s) Kiểm tra điều kiện vầng quang(với điện áp lớn hơn 110kV thì phải kiểm tra điều kiện này) SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 69 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Trong đó: Uvq- điện áp tới hạn có thể phát sinh vầng quang, kV 1. Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 220kV Điều kiện dòng điện: Mà: Icphc=Icp. Khc nên: Trong đó: Icb- dòng điện làm việc cưỡng bức trên thanh góp cấp điện áp 220kV.Như tính toán ở trên: Icb=0,384(kA) Khc- hệ số hiệu chỉnh Do đó ta chọn thanh góp mềm loại dây nhôm lõi thép có các thông số kĩ thuật như sau: Bảng 5.5. Thông số thanh góp mềm cấp 220 kV Tiết diện chuẩn 240/32 Tiết diện,mm2 Nhôm Thép 244 31,7 Đường kính,mm Dây dẫn Lõi thép 21,6 7,2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Ta kiểm tra theo điều kiện sau: S ≥ Smin = SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 70 BN C Dòng điện phụ tải cho phép, A 610 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Trong đó: 2 - S: Tiết diện của thanh dẫn mềm, mm - Smin: Tiêt diện nhỏ nhất để thanh dẫn ổn định nhiệt, mm2 - BN: Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch (A2.s) - C: Hằng số phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn ( A. s ). Với dây AC thì C = 79. mm • Xác định xung lượng nhiệt: BN = BNck + BNkck - Giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 0,5s. Khi đó có thể tính gần đúng xung ( ) 2 lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ; BNkck = I''N1 .τ Trong đó I''N1 =9,015(kA) và τ = 0,05s với mạng điện trên 1000V. Vậy xung lượng nhiệt thành phần không chu kỳ là: B 2 2 Nkck = 9, 015 .0,05=4,78(kA .s) - Xung lượng nhiệt thành phần dòng điện ngắn mạch chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tich đồ thị: n B Nck = ∑ I 2tbi .Δt i i=1 1 Từ sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch N của phương án tối ưu 2 sau. HT E12345 N1 x1 x8 0,046 0,058 1 +) Tính giá trị dòng điện ngắn mạch tại N theo các thời gian t = 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1. 1 Xét đoạn từ HT đến điểm N , điện kháng tính toán phía hệ thống khi xảy ra ngắn 1 mạch N . SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 71 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền N1 X ttHT =X HT . GVHD: Th.s Ma Thị Thương SHT 3000 =0,046. =1,38 Scb 100 t Tra đường cong tính toán ta được các dòng I* , từ đó áp dụng công thức sau để tính dòng ngắn mạch tại nhánh hệ thống. I''HT (t)=I*HT (t). SHT 3.U cb Trong đó: - I’’HT(t) – dòng ngắn mạch nhánh hệ thống tại thời điểm t. - I*HT(t) – Giá trị hiệu dụng thành phần chu kỳ dòng ngắn mạch tại thời điểm t dang tương đối định mức. - SHT – Công suất hệ thống (=3000MVA). - Ucb – điện áp cơ bản tại điểm ngắn mạch (=230kV). Kết quả tính được có trong bảng sau. 1. Bảng 5.7. Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N t 0 0,1 0,2 0,5 1 0,72 0,64 0,6 0,57 0,62 5,42 4,82 4,52 4,29 4,67 HT I* (t) HT I’’ (t),kA SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 72 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1 Tính tương tự cho nhanh từ nhà máy đến điểm ngắn mạch N với giá trị điện kháng tính toán. N1 X ttNM =X NM . SHT 3000 =0,058. =1,74 Scb 100 Từ đấy ta có bảng sau. 1 Bảng 5.8. Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N . t 0 0,1 0,2 0,5 1 (t) 0,56 0,48 0,43 0,44 0,47 (t),kA 4,22 3,61 3,24 3,31 3,54 NM I* NM I’’ 1 N1 HT Vậy giá trị dòng ngắn mạch tổng hợp tại N là I’’ (t)= I’’ NM (t) + I’’ (t). Kết quả có trong bảng sau. 1. Bảng 5.9. Giá trị dòng ngắn mạch tại N t 0 0,1 0,2 0,5 1 (t),kA 5,42 4,82 4,52 4,29 4,67 (t),kA 4,22 3,61 3,24 3,31 3,54 HT I’’ NM I’’ SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 73 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương N1 I’’ (t), kA 9,64 8,43 7,76 7,6 8,21 +) Trị số trung bình bình phương của các dòng ngắn mạch với ∆t i = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5 I 2N1(0) +I 2N1(0,1) 2 I tb1 = 2 I 2N1(0,1) +I2N1(0,2) 2 I tb2 = 2 = 8,432 +7,762 = =65,64(kA 2 ) 2 I 2N1(0,2) +I2N1(0,5) 2 I tb3 = = I 2N1(0,5) +I2N1(1) 2 I tb4 = = 2 2 9,642 +8,432 =82(kA 2 ) 2 7,762 +7,6 2 =58,99(kA 2 ) 2 7,62 +8,212 =62,58(kA 2 ) 2 Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch chu kỳ: BNck =ΣI 2tbi .Δt i =0,1.82+0,1.65,64+0,3.58,99+0,5.62,58=63,75 (kA 2s) 1. Xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch N BN =B Nck +B Nkck =63,75+4,87=68,62(KA 2 .s) Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở cấp điện áp 220kV: Smin = BN C = ( ) Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn đinh nhiệt. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 ( 68,62 =104,86 mm 2 < S=301 mm 2 79 74 ) Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Kiểm tra điều kiện vầng quang: Nếu 3 pha được bố trí trên ba đỉnh của một tam giác đều: Trong đó: r- bán kính ngoài của dây dẫn, cm; r=1,66cm a- khoảng cách giữa các trục dây dẫn, cm; a=5m=500cm m- hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn; m=0,93 Thay vào công thức: Trên thực tế thì 3 pha đặt trên cùng một mặt phẳng; nên U vq ở pha giữa giảm đi 4%. Như vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang. 2. Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 110kV Điều kiện dòng điện: Mà: Icphc=Icp. Khcnên: Trong đó: Icb- dòng điện làm việc cưỡng bức trên thanh góp cấp điện áp 35kV.Như tính toán ở trên: Icb=0,659(kA) Khc- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 75 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Do đó ta chọn thanh góp mềm loại dây nhôm lõi thép có các thông số kĩ thuật như sau Bảng 5.6. Thông số thanh góp mềm cấp 110 kV Tiết diện chuẩn 600/72 Tiết diện,mm2 Nhôm Thép 580 72,2 Đường kính,mm Dây dẫn Lõi thép 33,2 11 Dòng điện phụ tải cho phép, A 1050 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép I cp> 1000 A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Kiểm tra điều kiện vầng quang: Nếu 3 pha được bố trí trên ba đỉnh của một tam giác đều: Trong đó: r- bán kính ngoài của dây dẫn, cm; r=1,66cm a- khoảng cách giữa các trục dây dẫn, cm; a=4m=400cm m- hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn; m=0,93 Thay vào công thức: Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện vầng quang. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 76 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 5.5. Chọn cáp và máy biến áp phụ tải địa phương Hình 5.3. Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương 1. Chọn MBA Do Uđp= 22 kV mà UF = 13,8 kV nên ta sẽ dùng 2 MBA tăng áp để cung cấp cho phụ tải địa phương,lấy điện từ 2 đầu cực MF có MBA liên lạc và để ở chế độ dự phòng nóng. Công suất định mức của MBA được chọn theo điều kiện khi một máy bị sự cố, máy còn lại với khả năng quá tải cung cấp đủ cho phụ tải địa phương : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 77 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Do đó ta chọn máy biến áp có Sđm = 25 MVA là loại: TPДHC-16-24/13,8có các thông số kỹ thuật như ở bảngsau: Bảng 5.7. Thông số MBA phụ tải địa phương Loại MBA TPДHC SđmB Uđm(kV) UN ΔP0 ΔPN I0 (MVA) C H (%) (kW) (kW) (%) 25 24 13,8 9,5 24,9 145 0,7 Kiểm tra sự cố MBA: sc .S K qt dmBA max ≥ S DP sc Với K qt = 1,4 ta có : 1,4.25 > 11,765 Vậy MBA thõa mãn điều kiện khi có sự cố MBA xảy ra. 2. Chọn cáp Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 10MW; cosφ = 0,85 Gồm 2 lộ kép x 3 MW x 4 km và 2 lộ đơn x 2MW x 4 km.Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt = 20kA; tcắt = 0,7sec; cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70mm2. Hệ thống cáp cho phụ tải địa phương gồm có 2 đoạn: Đoạn 1 là cáp 1: từ nhà máy sau kháng đường dây đến trạm địa phương, có máy cắt đầu đường dây là MC1 Đoạn 2 là cáp 2: từ trạm địa phương đến hộ tiêu thụ mà đầu đường dây có MC2 Thông thường cho trước loại và tiết diện tối thiểu cáp 2, cũng như loại I cắt; tcắt của MC2. Vậy trong thiết kế phải tiến hành tính toán và chọn cáp 1 ; MC1 Chọn cáp 1 như sau: a. Cáp đơn: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 78 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương - Chọn loại cáp: Cáp 3 lõi bằng nhôm, cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không chảy, vỏ bằng chì hay nhôm , đặt trong không khí - Chọn tiết diện cáp theo mật độ dòng điện: Trong đó: Ulưới- điện áp định mức của lưới Jkt- mật độ dòng điện, phụ thuộc vào loại cáp và thời gian sử dụng. Thời gian sử dụng công suất cực đại của cáp ( Tmax ) : Tmax = ∑ SĐPi .∆t i .365 SĐPmax Trong đó : SĐPi - công suất phụ tải địa phương tại từng thời điểm SĐPmax - công suất lớn nhất của phụ tải địa phương ∑ SĐPi .∆t i = 7,059.5 + 8, 235.3 + 10,588.3 + 9, 412.2 + 10,588.4 + 11, 765.4 + 9, 412.3 = 216, 471 => Tmax = 216, 471 .365 = 6715,845h 11,765 Tra bảng ứng với thời gian sử dụng công suất cực đại T max=6715,845h>5000h, cáp cách điện bằng giấy lõi nhôm: Jkt=1,2(A/mm2) Chọn cáp 3 lõi bằng nhôm , vỏ chì bọc riêng từng pha , cách điện bằng giấy tẩm, đặt trong đất có các thông số như sau: Bảng 5.8. Thông số cáp đơn Tiết diện phần lõi dẫn điện,mm2 70 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 Dòng điện lâu dài cho phép của cáp, A 150 79 Uđm , kV 22 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương - Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường Trong đó: K2- hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song; K2=0,92 K1- hệ số hiệu chỉnhtheo nhiệt độ Như vậy điều kiện phát nóng bình thường được thỏa mãn. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch sẽ được xét khi chọn kháng điện đường dây. b. Cáp kép - Chọn loại cáp: Cáp 3 lõi bằng nhôm, cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất dẻo không chảy, vỏ bằng chì hay nhôm , đặt trong không khí. - Chọn tiết diện cáp theo mật độ dòng điện: Trong đó: Ulưới- điện áp định mức của lưới J kt- mật độ dòng điện, phụ thuộc vào loại cáp và thời gian sử dụng công suất cực đại Thời gian sử dụng công suất cực đại của cáp ( Tmax ) : Tmax = ∑ SĐPi .∆t i .365 SĐPmax Trong đó : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 80 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương SĐPi - công suất phụ tải địa phương tại từng thời điểm SĐPmax - công suất lớn nhất của phụ tải địa phương ∑ SĐPi .∆t i = 7,059.5 + 8, 235.3 + 10,588.3 + 9, 412.2 + 10,588.4 + 11, 765.4 + 9, 412.3 = 216, 471 => Tmax = 216, 471 .365 = 6715,845h 11,765 Tra bảng ứng với thời gian sử dụng công suất cực đại T max=6715,845h>5000h, cáp cách điện bằng giấy lõi nhôm: Jkt=1,2(A/mm2) Chọn cáp 3 lõi bằng nhôm , vỏ chì bọc riêng từng pha , cách điện bằng giấy tẩm, đặt trong đất có các thông số như sau : Bảng 5.9. Thông số cáp kép Tiết diện phần lõi dẫn điện,mm2 70 Dòng điện lâu dài cho phép của cáp, A 150 - Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường Trong đó: K2- hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song; K2=0,92 K1- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ Như vậy điều kiện phát nóng bình thường được thỏa mãn. - Kiểm tra điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 81 Uđm , kV 22 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Đối với cáp kép xét sự cố 1 lộ, lộ còn lại phải mang tải với khả năng quá tải của mình mà vẫn đảm bảo tải dòng điện. Khi đó cần thoả mãn điều kiện : Trong đó : K- hệ số quá tải sự cố (K = 1,4) ⇒ 1,4.0,882.0,92.150= 170,402(A) > Icb = 2.46,312 = 92,624 (A) Như vậy cáp kép đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng khi làm việc cưỡng bức. Vậy ta chọn cáp 3 lõi bằng nhôm, vỏ chì bọc riêng từng pha, cách điện bằng giấy tẩm, đặt trong đất có tiết diện là: 70(mm2) có Icp = 150 (A). 3. Chọn máy cắt và dao cách ly cho phụ tải địa phương a. Chọn máy cắt và dao cách ly cho mạch cấp điện áp 13,8 kV Dựa vào kết quả tính toán ngắn mạch tại điểm N4,ta chọn được MC và DCL: Dòng điện cưỡng bức qua một MC chính là dòng quá tải sự cố khi 1 MBA bị sự cố Icb = SUFmax 11,765 = = 0, 492 (kA) 3.U F 3.13,8 Bảng 5.10.Thông số MC trước MBA phụ tải địa phương Tên mạch Phía trên MBA địa phương Thông số tính toán Uđm (kV ) Icb (kA) 13,8 0,492 I”N (kA) Loại MC ixk (kA) 43,666 111,555 Thông số định mức Uđm Iđm Icắt Iđ.đm (kV (kA (kA (kA) ) ) ) 8BK40 15 5 63 160 Bảng 5.11.Thông số DCL trước MBA phụ tải địa phương Tên mạch Phía trên MBA địa phương Thông số tính toán Uđm Icb ixk (kV) (kA) (kA) 13,8 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 0,492 Loại DCL 111,555 82 PBK-20/5000 Thông số định mức Uđm Iđm Iđ.đm (kV) (kA) (kA) 20 5 200 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Các máy cắt và dao cách ly đã chọn ở trên đều có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên ta không phải kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. b. Chọn MC cho mạch cấp điện áp 22kV (sau MBA địa phương) Các điểm ngắn mạch trong sơ đồ hình 5.3 : - Điểm N5 : điểm ngắn mạch ngay sau MC1 đầu đường dây cáp 1, phục vụ cho chọn MC1 và kiểm tra ổn định nhiệt cho cáp 1 khi ngắn mạch. - Điểm N6 : điểm ngắn mạch ngay sau MC2 đầu đường dây cáp 2, phục vụ cho chọn MC2 và kiểm tra ổn định nhiệt cho cáp 2 khi ngắn mạch. Hình 5.4. Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N5 và N6 Điện kháng của MBA địa phương ta đã chọn ở trên là : XB = U N % Scb 9,5 100 . = . = 0,38 100 SđmB 100 25 Điện kháng hệ thống tính đến trước MBA địa phương là : X HT = Icb Scb 100 = = = 0,096 I′′N4 3.U tb .I′′N 4 3.13,8.43,666 Dòng ngắn mạch siêu quá độ tại N5 là : I′′N5 = Icb Scb 100 = = = 5,513 (kA) X HT + X B 3.U tb .(X HT + X B ) 3.22.(0,096 + 0,38) Dòng ngắn mạch xung kích là : i = .1,8.5,513 = 14,034 (kA) Dòng điện làm việc cưỡng bức qua một MC: Icb = SUFmax 11,765 = = 0,309 (kA) 3.U ĐP 3.22 Chọn máy cắt có các thông số như sau : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 83 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Bảng5.12. Thôngsố MC cho mạch cấp điện áp 22kV Tên mạch Phía sau MBA địa phương Thông số tính toán Loại MC Uđm (kV ) Icb (kA) I”N (kA) Ixk (kA) 24 0,309 5,513 14,034 8BJ50 Thông số định mức Uđm Iđm Icắt Iđ.đm (kV (kA (kA (kA) ) ) ) 24 2 20 50 c. Kiểm tra điều kiện • Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của cáp 1 : I”N5≤ I Dòng ổn định nhiệt cho cáp 1 được xác định là : Inh.Cáp 1 = F.C t cat Trong đó : F- tiết diện của cáp (F = 70 mm2) C- hệ số ( C = 90 ) t - thời gian cắt của máy cắt, bao gồm cả thời gian bảo vệ rơle (t = t + ∆t ,∆t = 0,3÷0,5s). Ta đã có trước thời gian cắt của MC2 là: tcắt MC2 = 0,7 (s). Lấy ∆t = 0,3 (s). ⇒ Inh.Cáp1 = 70.90 = 6300 (A) = 6,3 (kA) 0,7 + 0,3 Ta thấy: I”N5 = 5,513 (kA) < I = 6,3 (kA). Vậy điều kiện ổn định nhiệt cho cáp 1 đảm bảo yêu cầu. • Kiểm tra MC2 và cáp 2 Do yêu cầu MC2 là máy cắt hợp bộ với I = 20 (kA) ; t = 0,7 (s) và cáp 2 là cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70 mm 2 nên ta cần kiểm tra các điều kiện của MC2 và cáp 2 như sau : Điện kháng của cáp 1 được xác định theo công thức: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 84 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền XCáp1 = x 0 .l. GVHD: Th.s Ma Thị Thương Scb U 2tb Trong đó: x-điện kháng đơn vị của cáp (x = 0,137 Ω/km - tra bảng phụ lục 10.18) l - độ dài của cáp (l = 4 km) ⇒ XCáp1 = 0,137.4. 100 = 0,113 222 Dòng ngắn mạch siêu quá độ tại N6 là : I′′N6 = = Icb Scb = X HT + X B + X Cap1 3.U tb .(X HT + X B + X Cap1 ) 100 = 4, 456 (kA) 3.22.(0,096 + 0,38 + 0,113) Dòng ổn định nhiệt cho cáp 2 được xác định theo công thức: Inh.Cáp 2 = F.C 70.90 = = 7529,94 (A) = 7,529 (kA) t cat 0,7 Ta thấy : I”N6 = 4,456 (kA) < I = 20 (kA) I”N6 = 4,456 (kA) < I = 7,529 (kA) Vậy MC2 và cáp 2 đã chọnđảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 5.6. Chọn máy biến áp đo lường 1. Máy biến dòng điện (BI) Máy biến dòng điện được chọn theo các điều kiện sau: • Chọn sơ đồ nối dây và kiểu máy: sơ đồ nối dây có thể là đủ cả 3 pha, hai pha hay một pha tùy thuộc vào nhiệm vụ của biến dòng. Kiểu biến dòng phụ thuộc vào vị trí đặt của chúng. • Điện áp định mức: • Dòng điện định mức sơ cấp: • Cấp chính xác được chọn tùy theo nhu cầu. Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp Z2 không được vượt quá phụ tải định mức: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 85 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương a. Chọn biến dòng điện cấp điện áp máy phát 13,8kV • Sơ đồ nối dây đủ cả 3 pha: sử dụng 3 biến dòng điện • Điện áp định mức: : =13,8 kV • Dòng điện định mức sơ cấp: =4,393kA Phía thứ cấp có dòng định mức là 5A • Cấp chính xác:0,5(dùng cho công tơ điện) Vậy từ các điều kiện trên ta chọn BI cho mạch cấp điện áp máy phát loại: TПШ20 có thông số như sau: Bảng 5.13. Thông số BI cấp 13,8 kV Loại máy biến dòng Uđm, kV TШП-20-1 20 Dòng điện định mức,A Sơ cấp 6000 Thứ cấp 5 Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác,Ω 0,5 1,2 • Chọn dây dẫn nối giữa biến dòng điện và dụng cụ đo lường Để đảm bảo độ bền về cơ thì tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn các trị số sau: - Khi nối với dụng cụ đo điện năng: FCu≥2,5mm2; FAl≥4mm2 - Khi không nối với dụng cụ đo điện năng: FCu≥1,5mm2; FAl≥2,5mm2 Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp Z 2 không được vượt quá phụ tải định mức: Trong đó: Zdd- tổng trở của dây dẫn nối biến dòng điện với dụng cụ đo - tổng phụ tải các dụng cụ đo SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 86 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Để xác định tổng phụ tải các dụng cụ đo ta phải lập bảng phụ tải đồng hồ đo theo sơ đồ nối điện các dụng cụ đo vàobiếndòngđiện. Bảng 5.14. Các dụng cụ đo Tên đồng hồ Kí hiệu Pha A 1 5 5 10 2,5 2,5 26 ∃ - 302 Д - 341 Д-342/1 Д-33 T-670 MT-672 Ampe kế Oát kế tác dụng Oát kế phản kháng Oát kế tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Tổng Phụ tải Pha B 1 0 0 0 0 5 6 Pha C 1 5 5 10 2,5 2,5 26 Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha A(hay pha C): Từ đó suy ra tiết diện dây dẫn: Trong đó: - điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn; ( Cu =0,0175 .mm2/m; =0,028 .mm2/m) Al ltt- chiều dài tính toán; ltt=l(do BI đấu sao hoàn toàn) Giả sử chiều dài từ biến dòng điện đến các dụng cụ đo là 50m; ltt=l=30m Chọn vât liệu làm dây dẫn bằng đồng. Khi đó ta có: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 87 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Vậy chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện: FCu=4mm2. - Máy biến dòng không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt vì có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000 (A) - Máy biến dòng không cần kiểm tra điều kiện ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện ổn định động thanh dẫn mạch máy phát. b. Chọn biến dòng điện cấp điện áp 110kV • Sơ đồ nối dây đủ cả 3 pha: sử dụng 3 biến dòng điện • Điện áp định mức: : =110kV • Dòng điện định mức sơ cấp: =0,659 kA • Phía thứ cấp có dòng định mức là 5A • Cấp chính xác:0,5(dùng cho công tơ điện) Vậy từ các điều kiện trên ta chọn BI cho mạch cấp điện áp có thông số như sau: Bảng 5.15. Thông số BI cấp 110kV Loại máy biến dòng Uđm, kV Sơ cấp TфH-110M 110 Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác,Ω Dòng điện định mức,A 1500 Thứ cấp 5 Bội số ổn định dòng 0,5 0,8 75 - Máy biến dòng loại này không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt vì có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000 (A). - Kiểm tra điều kiện ổn định động theo công thức :.K.I ≥ I Từ bảng 4.1 - chương 4 ta có : i = 37,766 (kA). ⇒.75.1,5 = 159,099 (kA) > i = 37,766 (kA) → thỏa mãn điều kiện ổn định động. c. Chọn biến dòng điện cấp điện áp 220 kV • Sơ đồ nối dây đủ cả 3 pha: sử dụng 3 biến dòng điện • Điện áp định mức: : =220 kV • Dòng điện định mức sơ cấp: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 =0,472 kA 88 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương • Phía thứ cấp có dòng định mức là 5A • Cấp chính xác:0,5(dùng cho công tơ điện) Vậy từ các điều kiện trên ta chọn BI cho mạch cấp điện áp có thông số như sau: Bảng 5.16. Thông số BI cấp 220kV Loại máy biến dòng Uđm, kV Dòng điện định mức,A Sơ cấp TΦH-220-3T 220 1500 Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác,Ω Thứ cấp 5 Idđ kA 0,5 1,2 90 - Máy biến dòng loại này không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt vì có dòng định mức sơ cấp lớn hơn 1000 (A). - Kiểm tra điều kiện ổn định động: ta có Idđ = 90 (kA) >i = 22,948 (kA) → thỏa mãn điều kiện ổn định động. 2. Chọn máy biến điện áp (BU) Máy biến điện áp được chọn theo các điều kiện sau: • Chọn sơ đồ nối dây và kiểu máy biến điện áp: Sơ đồ nối dây và kiểu máy biến điện áp phải phù hợp với nhiệm vụ của nó. Để cấp cho công tơ chỉ cần 2 biến điện áp một pha đấu hình V/V. • Điều kiện về điện áp: điện áp định mức của biến điện áp phải phù hợp với điện áp lưới. • Cấp chính xác: 0,5(dùng cho công tơ điện) • Công suất định mức: tổng phụ tải nối vào biến điện áp S2 phải bé hơn hay bằng công suất định mức của biến điện áp với cấp chính xác đã chọn: a) Chọn biến điện áp cấp 13,8kV Máy biến điện áp được chọn theo các điều kiện sau: • Chọn sơ đồ nối dây và kiểu máy biến điện áp: Sơ đồ nối dây và kiểu máy biến điện áp phải phù hợp với nhiệm vụ của nó. Để cấp cho công tơ chỉ cần 2 biến điện áp một pha đấu hình V/V. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 89 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương • Điều kiện về điện áp: • Cấp chính xác: 0,5(dùng cho công tơ điện) Ta chọn BU cấp điện áp 13,8kV có thông số như sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 90 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Bảng 5.17. Thông số BU cấp 13,8 kV Loại máy biến điện áp Cấp điện áp Điện áp định mức, V Cuộn sơ cấp 3HOM-15 15 Công suất định mức, VA ứng với cấp chính xác Cuộn thứ cấp 13800/ 100/ 0,5 1 75 150 Công suất cực đại, 640 • Chọn dây dẫn nối giữa biến điện áp và dụng cụ đo lường Tổng phụ tải nối vào biến điện áp S2 phải bé hơn hay bằng công suất định mức của biến điện áp với cấp chính xác đã chọn: Để xác định tổng phụ tải các dụng cụ đo S 2 ta phải lập bảng phụ tải đồng hồ đo điện theo sơ đồ nối điện các dụng cụ đo vào biến điện áp Bảng 5.18. Các dụng cụ đo Tên đồng hồ Kí hiệu Vôn kế Oát kế tác dụng Oát kế phản kháng Oát kế tự ghi Tần số kế Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Tổng B-2 Д - 341 Д - 342/1 Д - 33 Д - 340 T- 670 MT-672 Phụ tải AB P (W) Q (Var) 7,2 1,8 1,8 8,3 0,66 1,62 Phụ tải AC P (W) Q (Var) 1,8 1,8 8,3 6,5 0,66 1,62 20,4 1,62 0,66 1,62 20,42 3,24 19,72 3,24 Phụ tải của máy biến điện áp AB: (VA) cosφ= PAB 20, 42 = = 0,986 SAB 20,7 Phụ tải của máy biến điện áp BC: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 91 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền cosφ= GVHD: Th.s Ma Thị Thương PBC 19,72 = = 0,991 SBC 19,9 Dây dẫn nối từ biến điện áp đến các dụng cụ đo phải thảo mãn các điều kiện sau: - Tổn thất điện áp trên dây dẫn không vượt quá 0,5%(0,5V) điện áp thứ cấp khi có công tơ và 3% khi không có công tơ - Để đảm bảo độ bền về cơ thì tiết diện dây dẫn không được nhỏ hơn các trị số sau: + Khi nối với dụng cụ đo điện năng: FCu≥2,5mm2; FAl≥4mm2 + Khi không nối với dụng cụ đo điện năng: FCu≥1,5mm2; FAl≥2,5mm2 Để đơn giản coi: Ia=Ic=0,35A; cosφab= cosφbc=1 Nhưvậy: =0,606(A) Điện áp giáng trên dây a và b là: Giả sử khoảng cách từ BU đến các thiết bị đo là l=50m; có công tơ)và dùng dây dẫn đồng có ρ = 0,0175 (Ω.mm2/m) Vậy tiết diện dây dẫn là: Để đảm bảo về độ bền cơ học ta chọn FCu=2,5 (mm2) b) Chọn biến điện áp cấp 110,220kV SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 92 (mạch thứ cấp Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Phụ tải phía thứ cấp của BU cấp điện áp 110kV và 220kV thường là cuộn dây điện áp của các đồng hồ Vônmét có tổng trở rất lớn nên công suất thường nhỏ nên không cần phải tính phụ tải phía thứ cấp. Tiết diện được chọn sao cho đảm bảo độ bền cơ học. Nhiệm vụ chính của các BU ở các cấp điện áp này là kiểm tra cách điện và đo lường điện áp do vậy ta chọn ba biến điện áp một pha đấu Y0/Y0/∠. Ta chọn các BU có thông số sau : Bảng 5.19. ThôngsốBU cấp110,220kV HKφ− 110− 58 Cấp điện áp (kV) 110 Sơ cấp 110000/ 3 Thứ cấp 100/ 3 Công suất theo cấp chính xác (VA) 0,5 1 400 600 HKφ−220 − 58 220 220000/ 3 100/ 3 400 Loại BU Điện áp định mức các cuộn dây (V) A A A W W VAR Công suất max (VA) 2000 600 Wh 2000 VARh a b c 2.HOM-15 A B C V f F Hình 5.5. Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MF SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 93 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 5.7. Chọn chống sét van Chống sét van là thiết bị được ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống quá điện áp khí quyển. Khi xuất hiện quá điện áp, nó sẽ phóng điện trước làm giảm trị số quá điện áp đặt trên cách điện của thiết bị và khi hết quá trình điện áp sẽ tự động dập tắt hồ quang điện xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường. 5.7.1. Chọn chống sét van cho thanh góp Trên các thanh góp 220 kV và 110 kV đặt các chống sét van với nhiệm vụ quan trọng là chống quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm. Các chống sét van này được chọn theo điện áp định mức của mạng: • Trên thanh góp 220 kV: ta chọn chống sét van loại PBC - 220 có điện áp định mức Udm = 220 kV đặt trên cả 3 pha. • Trên thanh góp 110kV: ta chọn chống sét van loại PBC - 110 có điện áp định mức Udm = 110kV, đặt trên cả 3 pha. 5.7.2. Chọn chống sét van cho máy biến áp 5.7.2.1. Chọn chống sét van cho MBA tự ngẫu Các MBA tự ngẫu do có sự liên hệ về điện giữa cao áp và trung áp nên sóng điện áp có thể truyền từ cao sang trung hoặc ngược lại. Vì vậy ở các đầu ra cao áp và trung áp của MBA tự ngẫu ta phải đặt các chống sét van. • Phía cao của MBA tự ngẫu: ta chọn chống sét van loại PBC-220 có điện áp định mức Udm = 220kV, đặt trên cả 3 pha. • Phía trung của MBA tự ngẫu: ta chọn chống sét van loại PBC - 110 có điện áp định mức Udm = 110kV, đặt trên cả 3 pha. 5.7.2.2. Chọn chống sét van cho MBA hai dây quấn Mặc dù trên thanh góp 110kV và 220kV đã đặt chống sét van nhưng đôi khi có những dòng sét có biên độ lớn truyền vào trạm, các chống sét van ở đây phóng điện. Điện áp còn dư lại truyền tới cuộn dây của MBA rất lớn có thể phá hỏng cách điện cuộn dây, đặc biệt là phần cách điện ở gần trung tính nếu trung tính cách điện. Vì vậy tại trung tính của MBA hai cuộn dây cần bố trí một chống sét van. Tuy nhiên, do điện cảm của cuộn SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 94 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương dây MBA, biên độ dòng sét khi tới điểm trung tính sẽ giảm một phần. Do đó chống sét van đặt ở trung tính được chọn có điện áp định mức giảm một cấp: • Phía trung tính MBA hai cuộn dây B3 phía 220kV: chống sét van PBC-110. • Phía trung tính MBA hai cuộn dây B4, B5 phía 110kV: chống sét van PBC35. Hình 5.6. Sơ đồ bố trí chống sét van cho MBA tự ngẫu và MBA hai dây quấn SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 95 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 6.1. Chọn sơ đồ tự dùng Nhà máy thủy điện công suất trung bình chỉ có 1 cấp điện áp tự dung là 0,4 kV nhưng được tách tự dùng chung và tự dùng riêng. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 96 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 6.1. Sơ đồ tự dùng 1. Tự dùng riêng - Mỗi tổ MF có một MBA tự dùng riêng (B6,B7,B8,B9,B10). Công suất mỗi tổ máy được chọn khoảng 250 kVA đến 560 kVA tùy thuộc vào công suất từng tổ MF,điện áp hạ từ điện áp MF xuống 0,4 kV. - Các MBA tự dùng riêng làm việc theo chế độ dự phòng nhờ MBA tự dùng chung. 2. Tự dùng chung - Công suất cho tự dùng chung sẽ là: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 97 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Trongđó: Stdmax - côngsuấttự dùng cực đại cho toàn nhà máy rieng S dmB - côngsuấtđịnh mức MBA tự dùng riêng n – số MBA tự dùng riêng ( n =5 ) - Tự dùng chung được cấp điện từ hai MBA điện áp MF xuống 0,4 kV,đấu điện từ phía hạ MBA liên lạc của nhà máy-phía trên MC (B9,B10). Phía điện áp MF sử dụng MC,còn phía hạ áp sử dụng aptomat-có aptomat phân đoạn thường mở khi bình thường.Hai MBA tự dùng chung làm việc theo chế độ dự phòng nóng.Vậy công suất của MBA tự dùng chung được chọn: - Hai MBA tự dùng chung không những dự phòng nóng cho nhau mà còn làm dự phòng cho các MBA tự dùng riêng thông qua các aptomat thường mở lúc bình thường. 6.2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng 1. Chọn máy biến áp tự dùng riêng Công suất mỗi tổ máy được chọn khoảng 250 kVA đến 560 kVA nên ta chọn máy biến áp loại 560 kVA hạ từ điện áp MF 13,8 kV xuống 0,4 kV.Tra bảng phụ lục 2.2 [tr120] ta chọn máy biến áp do thiết bị điện Đông Anh chế tạo có các thông số sau: Bảng 6.1. Thông số MBA tự dùng riêng Sđm UCđm UHđm ∆P0 ∆PN kVA KV kV kW kW 250 15 0,4 0,64 4,1 2. Chọn máy biến áp tự dùng chung - Tổng công suất tự dùng chung là: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 98 UN% 4 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương - Công suất của MBA tự dùng chung được chọn: Tra bảng 2.2 phụ lục ta chọn được MBA có thông số như sau: Bảng 6.2. Thông số MBA tự dùng chung Sđm UCđm UHđm ∆P0 ∆PN kVA KV kV W W 800 13,8 0,4 1400 10500 UN% 5 3. Chọn máy cắt và khí cụ điện a. Chọn MC và DCL tự dùng cấp điện áp MF Chọn theo điều kiện của máy cắt. Tuy nhiên cần chú ý: - Điều kiện dòng phải tính theo dòng công suất MBA dự phòng và điện áp MF - Điều kiện dòng cắt và dòng ổn định động phải theo dòng ngắn mạch ngay phía trên MBA tự dùng cấp 13,8kV Coi dòng làm việc cưỡng bức bằng dòng điện làm việc ở mạch biến áp tự dùng chung: Điều kiện chọn máy cắt như trên đã nêu: + Điều kiện áp: UđmMC≥ Ulưới=13,8 kV + Điều kiện dòng: IđmMC≥Icb=0,033 kA SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 99 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền + Điều kiện cắt: Icắtđm≥ I''= GVHD: Th.s Ma Thị Thương =43,666 kA + Điều kiện ổn định động: iđđm≥ixk =111,555 kA + Điều kiện ổn định nhiệt: Trong đó: Inhđm- dòng điện ổn định nhiệt định mức của MC ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh. BN- xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch Điều kiện này chỉ xét khi MC có dòng định mức dưới 1000A Tra bảng phụ lục 3.1[tr154] ta chọn loại máy cắt có các thông số như sau Bảng 6.3. Thông số máy cắt Thông số tính toán Tên mạch Phía trên MBA tự dùng chung Loại MC Uđm Icb I”N ixk (kV) (kA) (kA) (kA) 13,8 0,033 43,666 111,555 8BK40 Thông số định mức Uđm Iđm Icắt Iđ.đm (kV) (kA) (kA) (kA) 15 5 63 160 Tương tự ta chọn được DCL có thông số như sau: Bảng 6.4. Thông số DCL Thông số tính toán Tên mạch Phía trên MBA tự dùng chung Loại DCL Thông số định mức Uđm Icb ixk Uđm Iđm Iđ.đm (kV) (kA) (kA) (kV) (kA) (kA) 13,8 0,033 111,555 20 5 200 PBK-20/5000 b. Chọn Aptomat và khí cụ phía hạ áp 0,4kV - Điều kiện chọn aptomat là : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 100 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương U đmA ≥ U Hđm IđmA ≥ Ilv max I CđmA ≥ I N Tính điện kháng của các phần tử như sau : - Công suất của các MBA tự dùng rất nhỏ so với tổng công suất của hệ thống và nhà máy nên hệ thống là nguồn công suất vô cùng lớn, do đó điện kháng của hệ thống lấy bằng 0. - Điện trở và kháng của máy biến áp là : ∆PNđmBA .U 2 .103 (mΩ) rB = 2 SđmBA %.U 2 x = 10.U xđmBA .103 (mΩ) B SđmBA Trong đó : ΔPN(W) ; UđmBA(kV) ; SđmBA(kVA) U x % - thành phần phản kháng của điện áp NM; U x % = U 2N % − U 2r % U r % - thành phần tác dụng của điện áp NM; U r % = Ur % = ∆PN .100 2 10 .SđmBA 3 10500 .100 = 1, 641.10−3 103.8002 U x % = 52 − (1, 641.10−3 ) 2 ≈ 5% 10500.0,42 3 .10 = 2,625(mΩ) rB = 8002 ⇒ 2 x = 10.5.0, 4 .103 ≈ 10 (mΩ) B 800 - Thành phần chu kỳ dòng ngắn mạch ba pha tại thanh góp 0,4 kV là : U tb .103 0, 4.103 IN = = = 22,337(kA) 3.ZB 3. 2,6252 + 10 2 - Để dự trữ có thể lấy: Ilv maxđmBA =I SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 = SđmBA 800 = = 1,155 (kA) 3.U dm 3.0,4 101 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Tra bảng 3.8 (Sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500 kV-Ngô Hồng Quang), ta chọn aptomat không khí do Merlin- Gerin chế tạo có các thông số như sau : Bảng 6.5. Thông số aptomat tự dùng Loại Uđm (V) Iđm (A) Icắtđm (kA) NC 100 H 125 H125 415 12500 125 Các aptomat khác chọn cùng loại. PHẦN 2 Thiết kế trạm hạ áp 22/0,4kV để cung cấp cho khu đô thị mới I. Yêu cầu thiết kế . Thiết kế trạm hạ áp 22/0,4 kV để cung cấp cho một khu đô thị mới II. Khảo sát phụ tải Phụ tải là một khu đô thị mới chia làm 4 khu. Qua khảo sát số liệu tại đó thì tổng công suất phụ tải khu đô thị này là 945,39 kVA. Kết luận: Vậy ta chọn loại TBA hợp bộ có công suất 1000 kVA, điện áp 22/0,4 kV trạm có 4 lộ ra, mỗi lộ sẽ được cấp cho một khu. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 102 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương III. Giới thiệu chung về trạm biến áp hợp bộ Trạm biến áp hợp bộ còn được gọi là trạm biến áp di động, nó là đơn vị phân phối cuối cùng trong hệ thống tuyền tải và phân phối điện trung áp, hạ áp. Trong đó, tất cả các phần tử của trạm đã được chế tạo, lắp đặt sẵn và đặt trong một container kín có ngăn chia thành 3 khoang: − Khoang trung thế : Chứa thiết bị trung thế. − Khoang máy biến thế : Chứa máy biến thế có điện áp 22/0,4kV − Khoang hạ thế : Chứa các thiết bị phân phối có điện áp 0,4kV. Côngtainơ được chế tạo đặc biệt chịu được mọi thời tiết, chịu được va đập cơ học. Nóc có mái che mưa nắng, đáy làm bằng bê tông đặc biệt chịu được ẩm ướt, có khả năng chống thấm cao. Các khoang được bố trí linh hoạt vị trí lẫn kích thước để có thể thích ứng với các vị trí đặt khác nhau. Người đặt hàng chỉ cần gửi cho nhà chế tạo sơ đồ nguyên lý trạm cùng các yêu cầu kỹ thuật chi tiết là có thể nhận được một trạm trọn bộ như ý. Vì vậy lên chọn Trạm biến áp hợp bộ được chế tạo sẵn, an toàn, chắc chắn, gọn nhẹ, thiết bị cao áp được cách điện bằng khí SF 6 không cần bảo trì, dễ lắp đặt rất phù hợp với khu đô thị có diện tích đất đai chật hẹp, yêu cầu cao về mỹ quan nên được sử dụng ngày càng rộng rãi. IV. Giới thiệu chung về TBA hợp bộ Phụ tải là một khu đô thị mới chia làm 4 khu qua khảo sát số liệu tại đó thì tổng công suất phụ tải khu đô thị này là 938,24 kVA Kết luận: vậy ta chọn loại TBA hợp bộ có công suất 1000 kVA, điện áp 22/0,4 kV trạm có 4 lộ ra, mỗi lộ sẽ được cấp cho một khu. V. Chọn sơ đồ nguyên lý và tính toán lựa chọn các thiết bị 1. Thiết bị trung thế. - Phía trung thế dùng sơ đồ mạch một đầu vào và một đầu ra, lắp tủ RING MAIN UNIT (RMU) cách điện bằng khí SF 6 do hãng SIEMENS chế tạo, trong đó chứa một cầu dao phụ tải của mạch vào và một cầu dao phụ tải của mạch ra máy biến áp có cầu chì bảo vệ cho máy biến áp (Sơ đồ nguyên lý như Hình 1.1). Các thông số kỹ thuật chính của tủ RMU: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 103 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương • Điện áp định mức : 24 kV • Điện áp sử dụng : 22 kV • Điện áp chịu tần số công nghiệp : 50kV • Điện áp chịu xung sét : 125kV • Dòng điện thanh cái định mức : 630A • Dòng điện định mức lộ vào : 630A • Dòng điện định mức lộ cấp cho MBA: 200A • Dòng điện ngắn mạch định mức : 16 kA/1s Các cầu dao phụ tải vào và ra thanh cái có tác dụng đóng cắt bằng tay ngay cả khi có điện đã được lắp đặt sẵn trong tủ RMU nên ta không phải chọn lại. - Chọn cầu chì bảo vệ cho MBA: Cầu chì được chọn theo các điều kiện như sau : Đại lượng chọn và kiểm tra Điện áp định mức, kV Dòng điện định mức, A Dòng điện cắt định mức, kA Điều kiện Uđm.cc ≥ Uđm.m Iđm.cc ≥ Icb Iđm.cắt ≥ IN Dòng điện cưỡng bức phía sơ cấp của MBA được xác định theo điều kiện quá tải bình thường của MBA với hệ số quá tải kqt = 1,3. I= k qt ×SB 3 ×U = 1,3 ×1000 = 34,11 A 3 ×22 Trong đó : + SB : Công suất của MBA - 1000 kVA +U : Điện áp định mức phía sơ cấp MBA - 22kV => Chọn cầu chì có dòng điện định mức 40A Do đoạn cáp nối giữa tủ RMU và máy biến áp rất ngắn, tổng trở của cáp rất nhỏ không đáng kể nên ta có thể bỏ qua và kiểm tra điều kiện ngắn mạch của cầu chì theo dòng cắt ngắn mạch của cầu dao phụ tải. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 104 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Dùng cầu chì cao áp của SIEMENS loại 3GD1 408-4B, có các thông số như sau. (Tra Bảng 2.21 [ Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]). Uđm Iđm kV A 24 40 Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của cầu chì cao áp. Chiều dài Đường kính Khối lượng Icắt N Icắt N min mm mm kg kA A 442 69 3,8 31,5 315 Tổn hao công suất, W 52 Sơ đồ nguyên lý ngăn trung thế hình 1.1 LBS 630 A LBS 200 A CC 40 A U Cáp 24 kV Cấp đến U Cấp ra MBA 1000 kVA Cấp đến Hình 1.1. Sơ đồ một sợi ngăn trung thế. 2. Máy biến áp. Dung lượng của máy biến thế được chọn theo yêu cầu cung cấp điện được tính toán, xác định ngay khi được cấp điểm đấu. Theo yêu cầu của đầu bài, ta chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây công suất 1000 kVA điện áp 22/0,4 kV do Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo. Các thông số của MBA như sau (Tra Bảng 1.6 [Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]). SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 105 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền Công suất kVA 1000 GVHD: Th.s Ma Thị Thương Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của MBA. Điện áp UN Kích thước, mm ∆P0 ∆PN kV % Dài-Rộng-Cao W W 22/0,4 1720 11000 6 2210-1410-2420 Trọng lượng kg 4820 . 3. Thiết bị hạ áp. Các thiết bị hạ áp được đặt trong ngăn hạ áp. Ngăn hạ áp thực chất là một tủ phân phối trong đó có đầy đủ các thiết bị đóng cắt và đo đếm điện năng, làm nhiệm vụ phân phối điện cho các phụ tải. 3.1. Chọn áptômát. Phía hạ áp dùng 1 áptômát tổng sau MBA và 4 áptômát nhánh cho 4 lộ ra phụ tải. - Áptômát tổng được chọn theo điều kiện quá tải bình thường của MBA, các điều kiện chọn và kiểm tra như sau : + UđmA ≥ Uđm m + IđmA ≥ I lvmax + IcđmA ≥ IN Dòng điện làm việc lớn nhất qua Áptômát khi MBA bị quá tải được xác định theo công thức : Ilv max = k qt ×SB 3 ×U Hdm = 1,3 ×1000 = 1876 A 3 ×0,4 => Chọn áptômát có dòng điện định mức là 2000 A. Vậy ta chọn áptômát tổng loại M20 có 3 cực do Merlin Gerin chế tạo. Các thông số như sau (Tra Bảng 3.8 [Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV Tác giả Ngô Hồng Quang]). Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của Aptomat tổng. Loại Số cực Uđm (V) Iđm (A) INmax (kA) M20 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 3,4 690 106 2000 55 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương - Các áptômát nhánh thường được chọn theo công suất phụ tải của nhánh. I lv max = S ptnhánh 3.U Hdm = 226,08 = 326,32( A) 3.0,4 Vậy ta chọn 4 Aptomat có dòng điện định mức 400A loại NS400N do Merlin Gerin chế tạo. Các thông số như sau (Tra Bảng 3.5 [Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]). Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của Aptomat nhánh. Số cực Uđm (V) Iđm (A) INmax (kA) Loại NS630N 3,4 690 400 10 3.2. Chọn thanh dẫn và thanh cái. Trạm biến áp hợp bộ sử dụng các thanh dẫn bằng đồng để nối giữa MBA với các thiết bị đóng cắt và làm thanh cái hạ áp. Các thanh dẫn được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng lâu dài cho phép (k 1k2Icp ≥ Ilvmax), sau đó kiểm tra khả năng ổn định động, khả năng ổn định nhiệt. - Đối với thanh dẫn nối MBA và các thiết bị đặt đứng, khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là 20cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ là 60cm. Tiết diện được chọn như sau : k1k2Icp ≥ Ilvmax => I cp ≥ Ilv max 1876 = = 1876 A k1 ×k 2 1.1 Trong đó : k1 = 1 với thanh dẫn đặt đứng k2 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ môi trường xung quanh thanh dẫn là 250 C bằng nhiệt độ chuẩn khi chế tạo thanh dẫn nên k2 = 1. Chọn thanh dẫn đồng hình chữ nhật kích thước 80x10 (mmxmm) có Icp=1900A, khối lượng 7,1kg/m, r0 = 0,025 mΩ/m, x0 = 0,145 mΩ/m. - Đối với thanh cái hạ áp, đặt nằm ngang, khoảng cách trung bình hình học giữa các pha là 20cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ là 60cm. Tiết diện được chọn như sau : SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 107 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền k1k2Icp ≥ Ilvmax => Icp ≥ GVHD: Th.s Ma Thị Thương I lv max 1876 = = 1974,6 A k1.k 2 0,95.1 Với thanh dẫn đặt nằm ngang k1=0,95. Chọn thanh cái hình chữ nhật, kích thước 100x10(mmxmm), có Icp=2310A, khối lượng 8,9kg/m, r0 = 0,02 mΩ/m, x0 = 0,09 mΩ/m.( Tra Bảng 10.1 [Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp - Tác giả Phạm Văn Hòa, Phạm Ngọc Hùng]). Tính toán dòng ngắn mạch hạ áp và kiểm tra các áptômát và các thanh dẫn: Sơ đồ thay thế: MBA TD ZB ZTD AT ZAT N1 N1 TC ZTC AN ZAN N2 N2 Hình 3.1. Sơ đồ tính toán ngắn mạch Dòng ngắn mạch tại N1 để kiểm tra áptômát tổng, còn tại N 2 để kiểm tra áptômát nhánh. Tổng trở của MBA được xác định theo công thức: ∆PN ⋅ U 2dm U N % ⋅ U 2dm 6 ⋅ 10 + j ⋅ 10 4 ZB = RB + j XB = 2 Sdm Sdm 11 ×0,42 6 ×0,4 2 6 × 10 + j ×104 = 1,76 + j9,6(mΩ) 2 1000 = 1000 Do tổng trở của thanh dẫn, thanh cái, áptômát tổng, áptômát nhánh rất nhỏ so với tổng trở của MBA nên ta có thể bỏ qua. Khi đó có thể coi dòng ngắn mạch tại hai điểm N1ư và N2 là như nhau. Dòng điện ngắn mạch được tính theo công thức: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 108 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền IN = GVHD: Th.s Ma Thị Thương U 400 = = 23,662 (kA) 3 ×Z 3 × 1,762 + 9,6 2 Dòng điện ngắn mạch xung kích : 2 ×1,8 ×I N = 2 ×1,8 ×23, 662 = 60, 233 ixk = (kA) • Kiểm tra các áptômát ta thấy chúng đều thoả mãn điều kiện ngắn mạch: Icđm > IN. • Kiểm tra ổn định động của thanh dẫn như sau : Lực tác dụng của dòng điện ngắn mạch lên thanh dẫn : l 60 Ftt = 1, 76 ×10−2 × ×ixk2 = 1, 76 ×10 −2 × ×60, 2332 = 191,561 (kG) a 20 Trong đó : l: khoảng cách giữa các sứ của một pha, l= 60cm. a: khoảng cách giữa các pha, a=20cm. Mômen uốn tính toán : F ×l 191,561×60 M = tt = = 1149,368 (kGm) 10 10 Ứng suất tính toán : σ tt = M W + Đối với thanh dẫn đặt đứng ta có : h ⋅ b 2 8.1 = = 1,3 6 W= 6 cm3 => σ tt = 1149,368 = 884,130 kG/cm2 < σcp = 1400 kG/cm2 1,3 + Đối với thanh cái đặt nằm ngang ta có : b ⋅ h 2 1.10 2 = = 16,67 6 W= 6 cm3 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 109 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền => σ tt = GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1149,368 = 68,948 kG/cm2 < σcp = 1400 kG/cm2 16, 67 Vậy các thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động dòng điện ngắn mạch. • Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của thanh dẫn F ≥ α ×I N × t qd = 6 ×23,662 × 0,7 = 118,782 ( mm2) Với: α: Hệ số nhiệt. Với thanh dẫn đồng α =6 tqd =0,7s : Thời gian cắt ngắn mạch So sánh với tiết diện các thanh dẫn đã chọn thấy đều thoả mãn. 3.3. Chọn thiết bị đo lường. Các thiết bị đo đếm bao gồm: • 1 công tơ hữu công (kWh) 3 pha loại 230/400V- 5A- 50Hz cấp chính xác 1. • 1 công tơ vô công (kVArh) 3 pha loại 230/400V-5A- 50Hz cấp chính xác 1 • 3 đồng hồ Ampe có dòng điện định mức 5A, dải đo từ 0-2000A • 1 đồng hồ Vol có thang đo 0-500V • Công tắc chuyển mạch Vol loại 7 vị trí • 6 cầu chì 5A bảo vệ cho các mạch đo đếm • 3 đèn báo pha • 3 chống sét van 1 pha • 6 biến dòng 1 pha. Chống sét van 1 pha của hãng Cooper (Mỹ) chế tạo. Biến dòng 1 pha loại 4MA74 do Siemens chế tạo có các thông số như sau: Bảng 3.1. Thông số của máy biến dòng điện Uđm, kV U chịu đựng tần số công nghiệp 1’,kV U chịu đựng xung 1,2/50 µs, kV SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 110 24 50 125 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền I1đm, A I2đm, A Iôđ nhiệt 1s, kA Iôđ động, kA Trọng lượng, kG GVHD: Th.s Ma Thị Thương 2000 5 80 120 25 SƠ ÐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM BIẾN ÁP 1 1. Cáp 22 kV loại XLPE 3x95mm 2 2.Dao cắt phụ tải và cầu chì cao áp loại 3GD1 408-4B của SIEMENS 2 3. MBA 1000 KVA - 22 /0,4kV 3 4. Cáp 0,4 kV vỏ PVC do LENS chế tạo 5. Ba đồng hồ ampe 6. Đồng hồ vol 4 7. Sáu biến dòng điện 1pha loại 4MA74 A 5 A V 6 A Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý trạm biến 8. Công áptơ hữu công kWh kVArh 7 8 9. Công tơ vô công 9 10. Aptomat tổng M20-2000A 10 11. Thanh cái 0,4 kV 11 12. Bốn áptômát nhánh loại NS400N 13.Chống sét van 12 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 13 111 14. Cáp hạ áp PVC tiết diện 240 mm2 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 3.4. Chọn cáp liên lạc Trong trạm có hai hệ thống cáp: + Cáp 24kV dùng sợi đơn dùng để đấu nối từ thiết bị trung áp sang cực vào của MBA. Chọn loại cáp đồng, tiết diện của cáp trung áp được chọn theo điều kiện kinh tế như sau: Fkt ≥ I max 34,11 = = 11 mm2 jkt 3,1 Với jkt : mật độ dòng điện kinh tế. Cáp đồng thì jkt = 3,1 A/mm2 Theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch: F ≥ α I N t qd = 6.16. 0,7 = 80,319 (mm2) α: Hệ số nhiệt độ, với đồng α = 6. IN : Dòng điện ngắn mạch phía trung áp, lấy theo dòng cắt ngắn mạch của dao cắt phụ tải. Chọn cáp tiết diện 95 mm2 cách điện XLPE có đai thép, vỏ PVC do hãng Alcatel chế tạo. Thông số kỹ thuật của cáp như sau (Bảng 4.41 [ Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]). F mm2 95 Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật của cáp cao áp. r0 L0 C0 Icp mH/km A Ω/km µF/km 0,247 0,38 0,21 356 + Cáp hạ thế dưới 1kV sợi đơn dùng để đấu nối từ đầu ra của MBA đến đầu vào của khoang phân phối hạ áp. Chọn cáp đồng, tiết diện cáp được chọn theo điều kiện phát nóng: k1k2Icp ≥ Itt = Ilv max Trong đó : k1: Hệ số kể đến môi trường đặt cáp, k1 =1. k2: Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong cùng rãnh. k2=1. Icp ≥ Itt = 326,32 A SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 112 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Chọn một đường cáp có tiết diện mỗi đường 240 mm 2 lõi cách điện PVC do hãng Lens chế tạo, có các thông số như sau (Bảng 4.23 [Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]). F mm2 240 Bảng 3.3. Thông số kỹ thuật của cáp hạ áp. r0 d lõi d vỏ min d vỏ max M mm mm mm kg/km Ω/km 17,9 25,1 28,25 2433 0,0754 Icp A 501 Kiểm tra lại cáp theo điều kiện kết hợp với áptômát : I kdnhietA 1,25.I đmA 1,25.400 = = = 333,33( A) Icp=501 A > 1,5 1,5 1,5 Cáp đã chọn là thoả mãn. 3.5. Chọn kích thước trạm biến áp hợp bộ. Kích thước trạm dùng tủ RMU, 24kV, loại 8DJ10, cách điện SF 6, 630A, 16 kA do hãng Siemens sản xuất: 3000x1700x2200 (mmxmmxmm). Kết cấu của trạm như sau : • Khung nóc và bao che: + Khung trạm là khung chịu lực, được chế tạo bằng thép tấm dầy 2,5mm dập định hình liên kết hàn cho mỗi khoang, các khoang được ngăn cách bằng vách ngăn phẳng làm bằng thép tấm dầy 2mm, kết cấu hàn và ghép bulông liên kết giữa các khoang. + Bao che ngoài trạm là các tấm thông gió được chế tạo bằng các thanh thép tấm 2mm dập định hình ghép dọc với nhau tạo thành các khe thông gió tự nhiên rộng (710)mm và được hàn thành tấm. Cấu tạo của các khe thông gió vừa đảm bảo nước mưa không lọt vào phía trong, cũng như không thể dùng que chọc vào. Tổng diện tích thông gió đủ để giữ cho nhiệt độ trong trạm đạt mức cho phép. + Nóc trạm cũng được chế tạo bằng thép dày 2mm có cấu tạo khung chịu lực. Nắp trạm được lắp chụp lên khung trạm, giữa nóc và khung trạm có khe thông gió tạo thành hệ thống gió đối lưu giữa các khe trên mái và các khe bao che xung quanh trạm. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 113 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương + Mái che, các tấm thông gió và cánh cửa trạm tạo nên tổng thể cho trạm thoả mãn tiêu chuẩn bảo vệ IP43 chống sự xâm nhập của bên ngoài và sự xâm nhập của nước. + Đế trạm làm bằng thép dày 2,5mm, dập hình chữ C, cao 100mm, kết cấu hàn, kích thước của đế được thu vào so với đáy khung trạm mỗi chiều 10mm. + Trạm cho phép tháo lắp dễ dàng tiện cho việc đưa MBA và và ra khỏi trạm khi lắp ráp, hoặc thay thế bảo dưỡng. + Cơ cấu thao tác : Bố trí tay thao tác ngay trước cầu dao, phía trong cánh cửa bảo vệ bên ngoài thuận tiện cho thao tác và quan sát trạng thái cầu dao. • Cửa trạm: + Trạm có lắp cửa riêng cho mỗi khoang và chiếu sáng cục bộ cho trạm được thực hiện bằng công tắc hành trình. Mỗi cửa được lắp một công tắc hành trình cho phép tự bật sáng khi cửa mở và cắt khi đã được đóng. + Cửa trạm vừa có chức năng bảo vệ trạm vừa làm nhiệm vụ che chắn bên ngoài cho cơ cấu thao tác. Cửa được liên kết với khung bằng bản lề cho phép góc mở hơn 90 0, vật liệu chế tạo làm bằng thép tấm dày 2mm. 2200 3.6. Thiết kế cách lắp đặt 3000 1700 Hình 3.3. Hình chiếu đứng, hình chiếu cạnh TBA hợp bộ SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 114 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 3000 NGÃN TRUNG THẾ (RMU) 1700 MÁY BIẾN ÁP NGÃN HẠ THẾ Cắt Cắt Hình 3.4. Hình chiếu bằng TBA hợp bộ VI. Tính toán nối đất. Hệ thống nối đất được kết cấu bởi các thanh thép góc L: 60 x 60 x 6 (mm) dài l=2,5m và chúng được nối với nhau bằng thép dẹt 40 x 4 (mm) tạo thành mạch vòng nối đất xung quanh trạm biến áp. Các cọc đóng sâu được chôn sâu h = 0,8 m. Mặt bằng trạm là: l1xl2 = 5x2,5 m2. Điện trở suất của đất đo được là ρđo = 0,4.104 Ω.cm. Hệ số hiệu chỉnh theo mùa của cọc và thanh nối đát là: Hệ số mùa an toàn Kmt = 1,6; Kmc = 1,4 Yêu cầu của điện trở nối đất đối với trạm có Uđm = 24 kV : Rnđ ≤ 4 Ω. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 115 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1. Điện trở nối đất của thanh. Điện trở nối đất của thanh được tính theo công thức sau : ρ K.L2 Rt = .ln 2π .L d.h Trong đó : ρ = ρđo.Kmt = 0,4.104.10-2.1,6 = 64 Ωm L là chu vi mạch vòng : L = (5+2,5).2 = 15 m b 40.10−3 d: là đường kính thanh, vì thanh là thép dẹt nên : d = = = 0,02m 2 2 K là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ nối đất K = f (l1/l2)=f(5/2,5)=f(2) = 6,42 64 6,42.152 ⇒ Rt = .ln. = 7,752 Ω 2.π .15 0,02.0,8 2. Điện trở nối đất của cọc . Điện trở nối đất của cọc tính theo công thức: Rc = ρ 2l 1 4t + l . ln. + ln. 2.π l d 2 4t − l Trong đó: ρ = ρđo.Kmc = 0,4.104.10-2.1,4 = 56 Ωm l là chiều dài cọc : l = 2,5m d là đường kính cọc, vì cọc là thép góc L60x60x6 nên d = 0,95b. d = 0,95.60.10-3 = 0,057 m l 2,5 +h = + 0,8 = 2,05 m 2 2 56 2.2,5 1 4.2,05 + 2,5 ⇒ Rc = . ln. + ln = 17,073 Ω 2.π .2,5 0,057 2 4.2,05 − 2,5 t= SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 116 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 3. Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc. - Gọi số cọc cần phải đóng là n - Gọi khoảng cách giữa các cọc là a ⇒ a = L n a = 1 ⇒ a =2,5 m l L 15 Vậy số cọc cần đóng là n = = = 6 cọc. a 2,5 - Nếu lấy tỷ số Tra tài liệu kỹ thuật điện cao áp ta có hệ số sử dụng của thanh và cọc là: ηt = 0,4; ηc = 0,65. Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc: R ht = R c.R t 17,073.7,752 = = 3,571 Ω R c..η t + n.ηC .R t 17,073.0,4 + 6.0,65.7,752 Ta có : Rht = 3,571 Ω < Rđ = 4 Ω Vậy hệ thống nối đất đã thiết kế cho trạm đạt yêu cầu kỹ thuật. 1 2 2,5 m TBA h=0,8 m 2 l=2,5 m 1 5m a = 2,5 m Hình 3.5. Mặt bằng, mặt cắt hệ thống nối đất TBA hợp bộ. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 117 1 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp. PGS-TS Phạm Văn Hòa, Th.s Phạm Ngọc Hùng. Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật , Hà Nội, 2007. 2. Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp TS Đào Quang Thạch, TS Phạm Văn Hòa. Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội, 3. Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện PGS-TS Phạm Văn Hòa. Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội , 2004. SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 118 [...]... án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 3 GVHD: Th.s Ma Thị Thương Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY Trong thiết kế và vận hành nhà máy điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân bằng công suất... Lớp Đ4H2 6 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy Nhận xét: + Nhà máy gồm có 5 tổ máy Công suất mỗi tổ 80 MW + Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau: Cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương): 22 kV Cấp điện áp trung: 110 kV Cấp điện áp cao: 220 kV + Nhà máy điện thiết kế có công.. .Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 3.2 Chọn thanh dẫn và thanh cái 107 Tính toán dòng ngắn mạch hạ áp và kiểm tra các áptômát và các thanh dẫn: .108 3.3 Chọn thiết bị đo lường 110 3.6 Thiết kế cách lắp đặt 114 VI.Tính toán nối đất 115 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 2 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần. .. phát của toàn nhà máy tại thời điểm t PTNM% 70 80 100 80 90 100 80 STNM(t),MVA 350 400 500 400 450 500 400 SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 2 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1.2.2 .Đồ thị phụ tải tự dùng Vì công suất điện tự dùng trong nhà máy thủy điện rất nhỏ chỉ chiếm 0,5% tổng công suất phát ra của nhà máy nên có thể coi công suất điện tự dùng... thống điện và chất lượng điện năng Quyết định phương thức huy động nguồn cũng như vận hành từng tổ máy phải chính xác, hợp lý cả về kỹ thuật và kinh tế Dưới đây ta sẽ tiến hành tính toán về phụ tải và đề xuất các phương án nối dây cho nhà máy thủy điện mà ta sẽ thiết kế 1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Do yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện có tổng công suất là 400MW gồm có 5 tổ máy, mỗi tổ máy có... SđmF = 100 MVA Vậy máy phát ta chọn thỏa mãn điều kiện công suất của một máy phát điện lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 1 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Trong nhiệm vụ thiết kế thường cho công suất cực đại, hệ số công suất cos φ và biểu đồ biến thiên hàng... cấp điện cho các hộ tiêu thụ, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận khả năng quá tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng A PHƯƠNG ÁN I SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 14 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện. .. 2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 2.1 2.3.1 Tổn thất điện năng hằng... thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu Tổn thất công suất trong các cuộn được tính như sau: SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 23 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Trong ó: ∆PNC , ∆PNT , ∆PNH là tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ ∆PNCT ∆P CH ∆PTH , N , N là tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung ,cao-hạ, trung-hạ Máy. .. – 100 = 22,093 MVA nhỏ Điện năng tránh tổn thất công suất qua nhiềuMBA + Nhược điểm: Bộ MF-MBA khác loại gây khó khăn trong lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa Giá thành MBA bên 220 kV đắt hơn giá thành MBA 110 kV SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 10 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương 2.Phương án II Hình 1.3 : Phương án II + Ưu điểm: Đảm bảo ... Đức Lớp Đ4H2 Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Huyền SVTH: Quách Tiến Đức Lớp Đ4H2 GVHD: Th.s Ma Thị Thương Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Huyền GVHD:... NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên: Quách Tiến Đức Lớp: Đ4H2 Hệ : Chính quy Ngành học: Hệ thống điện ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện. .. Đồ án tốt nghiệp: thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Huyền GVHD: Th.s Ma Thị Thương Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy Nhận xét: + Nhà máy gồm có tổ máy Công suất tổ 80 MW + Nhà máy