Tính toán kinh tế kỹ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện

Tính toán kinh tế kỹ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện

thiết kế môn học nhà máy điện lời nói đầu Ngày nay, điện đợc sử dụng rộng rÃi lĩnh vực đời sống Điện đợc sản xuất từ nhà máy điện để cung cấp cho hộ tiêu thụ Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện Do việc nghiên cứu tính toán kinh tế kĩ thuật thiết kế xây dựng nhà máy điện công việc cần thiết Xuất phát từ nhu cầu thực tế, với kiến thức chuyên ngành đà đợc học, em đà đợc giao thực Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với nhiệm vụ thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 200 MW Trong trình thiết kế, với tận tình giúp đỡ thày giáo môn bạn lớp với nỗ lực thân em đà hoàn thành đợc đồ án Tuy nhiên, trình độ chuyên môn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi có thiếu sót Em mong nhận đợc góp ý thầy cô giáo bạn để đồ án đợc hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn thầy Bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt GS.TS Là Văn út PGS.TS Nguyến Hữu Khái đà giúp em hoàn thành thiết kế đồ án môn học Hà nội, tháng 10 năm 2004 Sinh viên Nguyễn Tiến Quỳnh mục lục lời nói đầu ngun tiÕn qnh -1- líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện mục lục ch¬ng i .4 chọn máy phát điện Tính toán phụ tải cân công suất 2.1 phụ tải cấp điện áp máy phát .5 2.2 phô tải cấp điện áp trung 110kv 2.3 công suất phát nhà m¸y 2.4 phụ tải tự dùng nhà máy .8 2.5 công suất phát vỊ hƯ thèng Mét sè nhËn xÐt chung 10 Ch¬ng II 11 I Đề xuất phơng án .11 1.1 Phơng án 12 1.2 Phơng án 13 .13 1.3 Phơng án 13 1.4 Phơng án 14 II tính toán chọn máy biến áp cho phơng án .15 Phơng án .15 1.1 Chän M¸y BiÕn ¸p 15 1.2 Phân Bố Công SuÊt Cho C¸c MBA 16 1.3 Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA 17 1.4 TÝnh Tæn ThÊt Điện Năng 19 1.5 Tính Dòng Điện Cỡng Bức Của Các Mạch 21 Phơng án .23 23 2.1 Chän m¸y biÕn ¸p 23 2.2 Phân Bố Công Suất Cho Các MBA 24 2.3 KiĨm Tra Qu¸ Tải Của Các MBA 25 2.4 Tính Tổn Thất Điện Năng 27 2.5 Tính Dòng Điện Cỡng Bức Của Các Mạch 28 Ch¬ng III 31 I phơng án 31 Xác định điểm ngắn mạch tính to¸n .31 x¸c định điện kháng phần tử .32 xác định dòng ngắn mạch .33 3.1 Ngắn mạch N-1 33 3.2 Ngắn mạch N-2 35 3.3 Ngắn Mạch Tại N-3 37 3.4 Ngắn mạch N-3 38 3.5 Ngắn Mạch Tại N-4 39 Chọn Máy Cắt Điện 40 II phơng án 41 Xác định điểm ngắn mạch tính toán .41 ngun tiÕn qnh -2- líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện xác định điện kháng phần tử 41 xác định dòng ngắn mạch .41 3.1 Ngắn mạch N-1 41 3.2 Ngắn mạch N-2 43 3.3 Ngắn Mạch Tại N-3 45 3.4 Ngắn mạch N-3 46 3.5 Ngắn Mạch Tại N-4 48 Chọn Máy Cắt Điện 49 Ch¬ng IV 49 I pHƯƠNG áN 51 Tính Vốn Đầu T Của Thiết Bị 51 1.1 Vốn Đầu T Mua Máy Biến áp 51 1.2 Vốn Đầu T Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối .52 Tính Phí Tổn Vận Hành Hàng Năm 52 Chi PhÝ TÝnh Toán Của Phơng án .52 II pHƯƠNG áN .53 TÝnh Vèn Đầu T Của Thiết Bị 53 1.1 Vốn Đầu T Mua Máy BiÕn ¸p 53 1.2 Vốn Đầu T Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Ph©n Phèi .54 TÝnh PhÝ Tỉn VËn Hành Hàng Năm 54 Chi Phí Tính Toán Của Phơng án .54 III so s¸nh kinh tế - kỹ thuật chọn phơng án tối u .55 KÕt LuËn VÒ TÝnh To¸n Kinh TÕ 55 So Sánh Về Mặt Kỹ Thuật 55 KÕt luËn 55 Ch¬ng V 55 Chọn dây dẫn Phụ tải cấp điện áp máy phát 56 1.1 Đờng Dây Kép 56 1.2 Đờng Dây Đơn 57 Chän dÉn, gãp .58 2.1 Chän Thanh DÉn Cøng .58 2.2 Chọn Dây Dẫn Và Thanh Gãp MỊm PhÝa Trung ¸p 60 2.3 Chọn Dây Dẫn Và Thanh Góp Mềm Phía Cao ¸p 62 Chän sø ®ì dÉn cøng .64 Chọn máy cắt điện 65 Chän dao c¸ch ly .65 Chọn kháng Điện phụ tải cấp ®iƯn ¸p m¸y ph¸t .66 Chọn máy biến dòng Điện 69 7.1 Cấp Điện áp Máy Phát .69 7.2 Cấp Điện áp 110kV & 220kV 70 Chọn máy biến điện áp 71 8.1 Cấp Điện áp Máy Phát .71 8.2 Cấp Điện áp Cao Vµ Trung 72 Ch¬ng VI 72 nguyÔn tiÕn quúnh -3- lớp htđ - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện sơ đồ cung cấp điện tự dïng 73 chän m¸y biÕn ¸p bËc mét 73 chän m¸y biÕn ¸p dù tr÷ 74 chọn máy biến áp công tác bËc hai 74 Chọn máy cắt Mạch tự dùng 74 4.1 Chän MC - 74 4.2 Chän MC - 75 tµi liƯu tham kh¶o 76 chơng i tính toán phụ tải cân công suất Chọn máy phát điện Cân công suất tác dụng hệ thống điện cần thiết đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định, tin cậy đảm bảo chất lợng điện Công suất nhà máy điện phát phải cân với công suất yêu cầu phụ tải Trong thực tế lợng điện thay đổi ngời ta phải dùng phơng pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải, nhờ định phơng pháp vận hành tối u, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cÊp ngun tiÕn qnh -4- líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 200MW, gồm máy phát điện x 50MW, cos = 0,8 , Uđm = 10,5kV Chọn máy phát điện loại TB 50 có thông số : bảng 1.1 SFđm PFđm MVA 62,5 MW 50 UFđm 0,8 I®m kV 10,5 cosϕ®m kA 5,73 Xd’’ Xd’ Xd 0,135 0,3 1,84 Tính toán phụ tải cân công suất Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày cấp điện áp theo phần trăm công suất tác dụng cực đại Pmax hệ số công suất cos phụ tải tơng ứng, ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải cấp điện áp toàn nhà máy theo công suất biểu kiến 2.1 phụ tải cấp điện áp máy phát Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm: đờng dây kép x 3,2MW x 4km đờng dây đơn x 1MW x 3km Phụ tải cấp điện áp máy phát có PUFmax= 9,2MW, cosϕ = 0,8 Suy ra: S UF max = PUF max 9,2 = = 11,5MW cos ϕ 0,8 Tõ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính đợc nhu cầu công suất thời điểm ngày: PUF ( t ) = p( t ).PUF max S UF ( t ) = p( t ).S UF max Kết tính toán cho ta bảng cân công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.2 Thời gian, h C«ng suÊt p, % PUF , MW SUF , MVA 0-6 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 24 55 5,06 6,325 80 7,36 9,2 100 9,2 11,5 90 8,28 10,35 65 5,98 7,475 §å thị phụ tải điện áp máy phát: nguyễn tiến quỳnh -5- lớp htđ - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện Hình 1.1 2.2 phụ tải cấp điện áp trung 110kv Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm đờng dây kép đờng dây đơn với công suất mạch nh Phụ tải cấp điện áp trung có PUTmax= 110MW, cos = 0,8 Suy ra: S UT max = PUT max 110 = = 137,5MW cos UT 0,8 Từ đồ thị phụ tải tính theo %Pmax, ta tính đợc nhu cầu công suất thời điểm ngày: PUT ( t ) = p( t ).PUT max S UT ( t ) = p( t ).S UT max KÕt qu¶ tÝnh toán cho ta bảng cân công suất cấp điện áp máy phát : bảng 1.3 Thời gian, h Công suÊt p, % PUT , MW SUT , MVA 0-4 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 24 70 77 96,25 85 93,5 116,875 95 104,5 130,625 100 110 137,5 75 82,5 103,125 Đồ thị phụ tải ®iƯn ¸p trung ngun tiÕn qnh -6- líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện Hình 1.2 2.3 công suất phát nhà máy Nhiệm vụ thiết kế đà cho nhà máy gồm tổ máy phát nhiệt điện có : PF = 50 MW, cos = 0,8 Do công suất biểu kiến tổ máy : SF = PF 50 = = 62,5MVA cos 0,8 Tổng công suất đặt toàn nhà máy là: PNM = 4PF = 4.50 = 200 MW S NM = 4SF = 4.62,5 = 250 MVA Từ biểu đồ phát công suất nhà máy, ta tính đợc công suất phát nhà máy thời điểm ngày: PNM ( t ) = p( t ).PNM S NM ( t ) = p( t ).S NM Kết tính toán cho ta bảng cân công suất phát nhà máy: bảng 1.4 Thêi gian, h C«ng suÊt p, % PNM , MW SNM , MVA 0–8 – 12 12 – 14 14 -20 20 – 24 70 140 175 90 180 225 100 200 250 85 170 212,5 70 140 175 Đồ thị phát công suất nhà máy: nguyễn tiÕn qnh -7- líp ht® - F - K45 thiÕt kế môn học nhà máy điện Hình 1.3 2.4 phụ tải tự dùng nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng nhà máy chiếm 8% điện phát nhà máy Nh lợng tự dùng nhà máy thời điểm ngµy:  S (t)  STD = α.S NM  0,4 + 0,6 NM   S NM   đó: SNM : công suất đặt nhà m¸y, S NM = 250 MVA α : tù dïng nhà máy, = 8% Kết tính toán cho ta bảng cân công suất tự dùng nhà máy: bảng 1.5 Thời gian, h Công suất SNM , MVA STD , MVA 0–8 – 12 12 – 14 14 -20 20 – 24 175 16,4 225 18,8 250 20 212,5 18,2 175 16,4 Đồ thị phụ tải tù dïng: ngun tiÕn qnh -8- líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện Hình 1.4 2.5 công suất phát hệ thống Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua lộ đờng dây 220kV, chiều dài lộ 80km Công suất phát hệ thống đợc xác định biểu thức: SVHT = S NM − ( SUF + SUT + STD ) đó: S NM : công suất đặt toàn nhà máy Dựa vào kết tính toán trớc ta tính đợc công suất phát hệ thống nhà máy thời điểm ngày Kết qu¶ tÝnh ë b¶ng 1.6 b¶ng 1.6 Thêi gian, h SNM , MVA SUF , MVA SUT , MVA STD , MVA SVHT , MVA 0_4 4_6 6_8 8_10 175 175 175 225 225 250 212,5 212,5 175 6,32 6,32 9,2 9,2 11,5 11,5 10,35 7,47 7,47 96,2 116,8 116,8 116,8 16,4 16,4 16,4 18,8 18,8 20 18,2 18,2 16,4 56,0 35,4 32,52 80,12 64,07 87,87 46,45 83,7 48 nguyÔn tiÕn quúnh 10_12 12_14 14_18 18_20 20_24 130,62 130,62 -9- 137,5 103,12 103,12 líp htđ - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy: SNM SUT SVHT STD SUF Hình 1.5 Một sè nhËn xÐt chung  VỊ tÝnh chÊt phơ t¶i cấp điện áp: Ta thấy phụ tải phân bố không cấp điện áp: PUF max = 9,2MW PUT max =110 MW PUF / 9,2 / 100 = 100 = 9,2% PF.dm 50 Phô tải cấp điện áp máy phát nhỏ 15% công suất tổ máy Nhà máy phụ tải cấp điện áp cao Nhà máy có đủ khả cung cấp cho phụ tải cấp điện áp Về vai trò nhà máy hệ thống: Công suất đặt nhà máy: x 50MW Công suất hệ thống (không kể nhà máy thiết kế): SHT = 2700 MVA Dự trữ công suất hệ thống 15%, tức: SDT = 15%.2700 = 405MVA Công suất cực đại nhà máy phát lên hƯ thèng lµ: SVHT max = 87,875MVA tøc lµ chiÕm 87,875 100 = 21,7% 405 87,875 100 = 3,25% 2700 công suất dự trữ quay hệ thống chiếm công suất toàn hệ thống Khả phát triển nhà máy tơng lai Nhà máy có khả mở rộng tơng lai tăng lợng công suất phát hệ thống đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải nguyễn tiến quỳnh - 10 - lớp htđ - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện Hai máy biến áp hai dây quấn TPH - 63MVA - 115kV, máy có giá là: v B3 = 91.10 3.40.10 = 3,64.10 VND hệ số tính đến chi phí vận chuyển lắp đặt máy biến áp là: k B3 = 1,5 Vậy vốn đầu t mua máy biến áp lµ: VB = 2.( k B1 v B1 + k B3 v B3 ) VB = 2.(1,4.7,4.10 + 1,5.3,64.10 ) = 31,64.10 VND 1.2 Vèn Đầu T Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối Phơng án có mạch máy cắt cao áp 220 kV, mạch máy cắt phía trung áp 110 kV mạch máy cắt phía hạ áp 10,5 kV Cụ thể: Ba mạch máy cắt cao áp 220 kV, mạch trị giá: 220 kV v TBPP = 71,5.10 3.40.10 = 2,86.10 VND Năm mạch máy cắt trung áp 110 kV, mạch trị gi¸: v110 kV = 31.10 3.40.10 = 1,24.10 VND TBPP Hai mạch máy cắt hạ áp 10,5 kV, mạch trị giá: v10,5 kV = 15.10 3.40.10 = 0,60.10 VND TBPP Do vốn đầu t xây dựng thiết bị phân phối: VTBPP = 3.2,86.10 + 5.1,24.10 + 2.0,60.10 = 15,98.10 VND Vậy vốn đầu t phơng án 1: V1 = 31,64.10 + 15,98.10 = 47,62.10 VND Tính Phí Tổn Vận Hành Hàng Năm Phí tổn vận hành hàng năm phơng án đợc xác định: P1 = Pk + Pt1 đó: Tiền khấu hao hàng năm vốn đầu t sửa chữa lớn: Pk = a.V1 8,4.47,62.10 = = 4,00.10 VND/năm 100 100 Chi phí tổn thất hàng năm thiết bị điện: Pt1 = A1 = 600.6542.10 = 3,93.10 VND/năm Vậy phí tổn vận hành hàng năm phơng án 1: P1 = 4,00.10 + 3,93.10 = 7,93.10 VND/năm Chi Phí Tính Toán Của Phơng án Chi phí tính toán phơng án 1: Z1 = 7,93.10 + 0,125.47,62.10 = 13,88.10 VND/năm nguyễn tiÕn qnh - 52 - líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện II pHƯƠNG áN Tính Vốn Đầu T Của Thiết Bị Chọn sơ đồ hệ thống góp cấp điện áp cao trung Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện vận hành bình thờng nh cố hay sửa chữa thiết bị, ta chọn sơ đồ hệ thống hai góp TGI TGII MCN F3  B2 B1 B3 F1 B4 F2 F4 Vèn đầu t mua thiết bị phơng án: 2 V2 = VB + VTBPP VB = k B v B 1.1 Vốn Đầu T Mua Máy Biến áp Phơng án sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu hai máy biến áp hai dây quấn Cụ thĨ:  Hai m¸y biÕn ¸p tù ngÉu ATДЦTH - 125MVA - 230kV, máy có giá là: v B1 = 185.10 3.40.10 = 7,4.10 VND vµ hƯ số tính đến chi phí vận chuyển lắp đặt máy biến áp là: k B1 = 1,4 Một máy biến áp hai dây quấn TPH - 63MVA - 230kV có giá là: v B3 = 109.10 3.40.10 = 4,36.10 VND hệ số tính đến chi phí vận chuyển lắp đặt máy biến áp là: k B3 = 1,4  Mét m¸y biÕn ¸p hai dây quấn TPH - 63MVA - 115kV có giá là: ngun tiÕn qnh - 53 - líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện v B = 91.10 3.40.10 = 3,64.10 VND hệ số tính đến chi phí vận chuyển lắp đặt máy biến áp là: k B = 1,5 Vậy vốn đầu t mua máy biến áp là: VB = 2.k B1 v B1 + k B3 v B3 + k B v B VB = 2.1,4.7,4.10 + 1,4.4,36.10 + 1,5.3,64.10 = 32,28.10 VND 1.2 Vốn Đầu T Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối Phơng án có mạch máy cắt cao áp 220 kV, mạch máy cắt phía trung áp 110 kV mạch máy cắt phía hạ áp 10,5 kV Cụ thể: Bốn mạch máy cắt cao áp 220 kV, mạch trị giá: 220 kV v TBPP = 71,5.10 3.40.10 = 2,86.10 VND Bốn mạch máy cắt trung áp 110 kV, mạch trị giá: v110 kV = 31.10 3.40.10 = 1,24.10 VND TBPP  Hai mạch máy cắt hạ áp 10,5 kV, mạch trị gi¸: v10 ,5 kV = 15.10 3.40.10 = 0,60.10 VND TBPP Do vốn đầu t xây dựng thiết bị phân phối: VTBPP = 4.2,86.10 + 4.1,24.10 + 2.0,60.10 = 17,60.10 VND VËy vốn đầu t phơng án 2: V2 = 32,28.10 + 17,60.10 = 49,88.10 VND TÝnh Phí Tổn Vận Hành Hàng Năm Phí tổn vận hành hàng năm phơng án đợc xác định: P2 = Pk2 + Pt2 ®ã:  TiỊn khÊu hao hàng năm vốn đầu t sửa chữa lớn: a.V2 8,4.49,88.10 P = = = 4,19.10 VND/năm 100 100 k  Chi phÝ tæn thÊt hàng năm thiết bị điện: Pt2 = A = 600.7013,4.10 = 4,21.10 VND/năm Vậy phí tổn vận hành hàng năm phơng án 2: P2 = 4,19.10 + 4,21.10 = 8,40.10 VND/năm Chi Phí Tính Toán Của Phơng án Chi phí tính toán phơng án: Z = 8,40.10 + 0,125 49,88.10 = 14,64.10 VND/năm nguyễn tiến qnh - 54 - líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện III so sánh kinh tế - kỹ thuật chọn ph ơng án tối u KÕt Ln VỊ TÝnh To¸n Kinh TÕ Qua kết tính toán kinh tế ta nhận thấy phơng án có vốn đầu t phí tổn vận hành hàng năm bé phơng án nên phơng án phơng án tốt mặt kinh tế Tổng kết tính toán kinh tế phơng án bảng 3.1 Phơng án Vốn đầu t V, 109 VND 47,62 49,88 PhÝ tỉn vËn hµnh hàng năm P, 109 VND/năm 7,93 8,40 Chi phí tính toán hàng năm C, 109 VND/năm 13,88 14,64 Kết luận Tốt So Sánh Về Mặt Kỹ Thuật Về mặt kü tht, ®é tin cËy cung cÊp ®iƯn cđa hai phơng án nh nhau, phơng án có tổn thất công suất bé phơng án bố trí nguồn tải cân đối Kết luận Từ so sánh kinh tế - kỹ thuật, ta định chọn phơng án phơng án thiết kế Chơng V Lựa chọn dây dẫn khí cụ điện Trong chơng ta tiến hành chọn dây dẫn khí cụ điện nh máy cắt, dao cách ly, góp, dẫn, sứ đỡ, máy biến áp đo lờng Các dây dẫn khí cụ điện đợc chọn theo điều kiện làm việc bình thờng đợc kiểm tra điều kiện ổn định nguyễn tiÕn qnh - 55 - líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện Chọn dây dẫn Phụ tải cấp điện áp máy phát Dây dẫn đợc chọn theo mật độ dòng kinh tế: S kt = I bt J kt ®ã: I bt : dòng điện làm việc tính toán mạch điện, A J kt : mật độ dòng kinh tế Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài: I 'cp = k k I cp ≥ I bt Kiểm tra điều kiện phát nóng làm việc cỡng bøc I " cp =qt k k I cp k Dự định dùng cáp XLPE lõi đồng đai thép, vỏ bọc PVC 1.1 Đờng Dây Kép Ta có: Pddkep Sddkep 1 3,2.10 I bt = = = =110 kA 3U 3U cos ϕ 3.10,5.0,8 Thêi gian sư dơng c«ng suất cực đại: Tmax = 365 Si t i S max Tmax = 365 6,325 + 9,2.4 + 11,5.4 + 10,35.4 + 7,475.4 = 6095,5h 11,5 Với cáp đồng cách điện PVC Tmax = 6095,5h , tra bảng ta có mật độ kinh tế: J kt = 2,7A / mm VËy tiÕt diƯn kinh tÕ cđa c¸p: 110 = 40,74mm 2,7 50 mm2 øng víi I cp =180 A → S kt = Chän c¸p XLPE cã tiÕt diƯn  KiĨm tra theo ®iỊu kiƯn phát nóng lâu dài: XLPE (3x50) I 'cp = k k I cp ≥ I bt ®ã: k : hƯ sè hiƯu chØnh theo m«i trờng đặt cáp: k1 = nguyễn tiến quỳnh cp θ0 θcp − θ0 dm = - 56 - 60 − 25 = 0,88 60 − 15 líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện k : hƯ sè hiƯu chØnh theo sè lỵng cáp khoảng cách cáp đặt rÃnh Với đờng cáp kép khoảng cách ánh sáng cáp 200 mm, tra bảng ta cã: k = 0,92 VËy: I 'cp = 0,88.0,92.180 =145,7 A > I bt =110 A Nh vËy c¸p đà chọn thoả mÃn điều kiện phát nóng lâu dài Kiểm tra điều kiện phát nóng làm việc cìng bøc §iỊu kiƯn: I =qt k k I cp k " cp ®ã: k qt : hệ số tải cho phép chế độ cỡng bức, k qt =1,3 I cb : dòng điện làm việc cỡng cố đờng cáp, I cb = 2I bt = 2.110 = 220 A I"cp = 1,35.0,88.0,92.180 = 196,7A < I cb = 220A Nh ta phải tăng tiết diện cáp chọn lên 70mm2 cã Khi ®ã: I cp = 215A I = 1,35.0,88.0,92.215 = 235A > I cb = 220A " cp Tãm lại với đờng dây kép ta chọn cáp lõi đồng 2XLPE (3x70) 1.2 Đờng Dây Đơn Ta có: I bt = Sdddon Pdddon 1.10 = = = 68,7 A 3U 3U cos ϕ 3.10,5.0,8 Thêi gian sư dơng c«ng suất cực đại: Tmax = 365 Si t i S max Tmax = 365 6,325 + 9,2.4 + 11,5.4 + 10,35.4 + 7,475 = 6095,5h 11,5 Víi c¸p đồng cách điện cao su Tmax = 6095,5h , tra bảng ta có mật độ kinh tế: J kt = 2,7A / mm VËy tiÕt diÖn kinh tÕ cđa c¸p: 68,7 = 25,5mm 2,7 35mm2 øng víi I cp =150 A → S kt = Chän cáp XLPE có tiết diện Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài: nguyễn tiến quỳnh - 57 - XLPE (3x35) líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện I 'cp = k k I cp ≥ I bt ®ã: k : hƯ sè hiƯu chØnh theo m«i trờng đặt cáp: k1 = cp cp θ0 dm = 60 − 25 = 0,88 60 − 15 k : hÖ sè hiÖu chØnh theo sè lợng cáp khoảng cách cáp đặt rÃnh Với đờng cáp đơn ta có: k = VËy: I 'cp = 0,88.1.150 = 132 A > I bt = 68,7 A Nh cáp đà chọn thoả mÃn điều kiện phát nóng lâu dài Kiểm tra điều kiện phát nóng làm việc cỡng bøc §iỊu kiƯn: I " cp =qt k k I cp k ®ã: k qt : hƯ số tải cho phép chế độ cỡng bức, k qt =1,3 I cb : dòng điện làm việc cỡng cố đờng cáp, I cb = 2I bt = 2.68,7 = 137,4A suy ra: I"cp = 1,35.0,88.1.150 = 178,2A > I cb = 137,4A VËy cáp đà chọn thoả mÃn điều kiện phát nóng làm việc cỡng Tóm lại với đờng dây đơn ta chọn cáp lõi đồng XLPE (3x35) Chọn dÉn, gãp Thanh dÉn cøng dïng ®Ĩ nèi từ đầu cực máy phát điện đến cuộn hạ áp máy biến áp tự ngẫu máy biến áp hai cuộn dây Dây dẫn mềm dùng để nối điện từ máy biến áp lên góp cao trung áp, vµ chän dÉn mỊm lµm gãp cao vµ trung ¸p 2.1 Chän Thanh DÉn Cøng Chän dÉn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: I 'cp = k hc I cp ≥ I cb ®ã: k hc : hÖ sè hiÖu chØnh theo nhiÖt độ môi trờng nơi đặt dẫn, k hc = cp cp dm Nhiệt độ môi trờng xung quanh nơi đặt dẫn là: = 42 o C ngun tiÕn qnh - 58 - líp htđ - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện Nhiệt độ cho phép lâu dài dÉn lµ: θcp = 70 o C k hc = Vì có I cb = 3444 A nên: I cp ≥ 70 − 42 = 0,79 70 − 25 3444 = 4365 A 0,79 VËy chän dÉn nh«m cã thiết diện hình máng với thông số: bảng 5.1 KÝch thíc, mm h b c r 125 55 6,5 10 Tiết diện cực, mm2 1370 Mômen trở kháng, Mômen quán tính, cm cm4 Một Hai Một Hai thanh Wx-x Wy-y W Jx-x Jy-y Jy0-y0 y0-y0 50 9,5 100 290,3 36,7 625 y Y X Y 4641 y X y b Icp c¶ hai thanh, A h y h1 Khoảng cách hai pha a = 60cm Độ dài nhịp l = 120cm Kiểm tra ổn định nhiệt Thanh dẫn có dòng định mức lớn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt Kiểm tra ổn định động Điều kiện kiểm tra ổn định động: tt cp ®èi víi dÉn nh«m: Al σcp = 700kG / cm Lực tính toán: Mômen uốn: l Ftt =1,76.10 −8 .i xk a 120 Ftt =1,76.10 −8 .(92,69.10 ) = 302,4kG 60 nguyÔn tiÕn quúnh - 59 - líp ht® - F - K45 thiÕt kÕ môn học nhà máy điện M= Ftt l 302,4.120 = = 3629 kG.cm 10 10 øng suÊt tÝnh to¸n: σtt = M 3629 = = 36,29kG / cm Wy 0y 100 Xác định khoảng cách hai miếng ®Öm l1: 1 f = 0,51.10 −8 .I = 0,51.10 −8 .(92,69.10 ) = 3,53kG / cm xk h 12,5 l1 = 12 Wy− y ( σ cp − σ1 ) f2 = 12.9,5.( 700 36,29 ) = 146,4cm 3,53 Vậy ta không cần đặt thêm miếng đệm cho nhịp - Khi xét đến dao động: Tần số dao động riêng dÉn: ωr = 3,56 E.J y 0−y 10 l2 S. đó: E : môđul đàn hồi cđa vËt liƯu dÉn, E Al = 0,65.10 kg / cm J : mômen quán tính đối víi trơc y0- y0, J y 0−y = 625cm S : thiÕt diƯn ngang cđa dÉn, S =1370 mm =13,7cm : khối lợng riêng cđa vËt liƯu dÉn, γ Al = 2,74g / cm VËy: ωr = 3,56 0,65.10 6.625.10 = 0,575Hz 120 2.13,7.2,74 Giá trị nằm khoảng 45 - 55Hz 90 - 100Hz Vậy dẫn đà chọn đợc thoả mÃn điều kiện ổn định ®éng xÐt ®Õn dao ®éng thang dÉn 2.2 Chän Dây Dẫn Và Thanh Góp Mềm Phía Trung áp Tiết diện dây dẫn góp mềm đợc chọn theo điều kiện sau: - Theo dòng điện cho phép lóc lµm viƯc cìng bøc: I 'cp = k hc I cp I cb - Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch: N N.cp hay S BN C - Kiểm tra điều kiện vầng quang: U vq U dm.mg Dây dẫn góp mềm phía 110kV đợc chọn nh sau: Theo điều kiện cho phÐp lóc lµm viƯc cìng bøc I 'cp = k hc I cp ≥ I cb ®ã: k hc : hƯ sè hiƯu chØnh theo m«i trêng dÉn: ngun tiÕn qnh - 60 - líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện k hc = θcp − θ0 θcp − θ0 dm = 70 − 25 = 0,79 70 − 15 Dßng cìng đà tính phần 3.4 chơng ta có: I cb = 0,40 kA = 400 A VËy: I cp ≥ I cb 400 = = 506,3A k hc 0,79 Do ta chọn góp mềm loại : bảng 5.2 Tiết diện, mm Nhôm Thép 187,0 24,2 Tiết diện chuẩn 185/24 Đờng kính, mm Dây dẫn Lâi thÐp 18,9 6,3 Icp, A 510 KiĨm tra ỉn định nhiệt ngắn mạch N N.cp hay S BN C víi: C : h»ng sè, víi d©y ACO th× C = 79As1 / mm −1 BN : xung lợng dòng ngắn mạch, A2s B N = B N.ck + B N.kck Giả thiết thời gian tồn ngắn mạch 1s i Xác định xung lợng nhiệt thành phần không chu kì B N.kck Với thời gian ngắn mạch t =1s > 0,1s , xung lợng nhiệt thành phần chu kì đợc tính gần theo công thức: B N.ck = I Ta "2 đây: - I " : dòng ngắn mạch thành phần siêu độ thành phần chu I" 10 kì, ta đà tính đợc chơng III, I " = = ,19 kA N - Ta : h»ng sè thời gian tơng đơng lới điện Với lới cao ¸p cã thÓ lÊy Ta = 0,05s VËy xung lợng nhiệt thành phần không chu kì: B N.kck = (10,19.10 ) 0,05 = 5,19.10 A s ii Xác định xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ B N.ck Để xác định xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ B N.ck , ta sử dụng phơng pháp thời gian tơng đơng: B N.ck = I ∞.Ttd ®ã: ngun tiÕn qnh - 61 - líp htđ - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện - Dòng ngắn mạch thành phần chu kì đà tính đợc chơng III, N I = I ∞−2 = 7,93kA - Thêi gian t¸c dơng nhiệt tơng đơng xác định theo đờng cong " Ttd = f ( t , β) I 10,19 β = = =, 28 I∞ 7,93 Tra đờng cong xác định thời gian tác dụng nhiệt tơng đơng ứng với =1,28 t = 1s ta đợc Ttd =1s Vậy xung lợng nhiệt thành phần chu kì: B N.ck = ( 7,93.10 ) = 62,88.10 A s Do ®ã, xung lợng nhiệt dòng ngắn mạch: B N = 5,19.10 + 62,88.10 = 68,07.10 A s Suy tiết diện dây dẫn đảm bảo ổn ®Þnh nhiƯt: S = BN 68,07.10 = = 104,4mm C 79 Ta thấy tiết diện dây đà chọn S = 185mm > Smin nên dây dẫn đà chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt Kiểm tra điều kiện vầng quang: U vq U dm.mg ®ã: U vq = 84.m.r lg a tb r m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, m = 0,93 r : bán kính dây dẫn, r =18,9mm =1,89cm a : khoảng cách trục dây dẫn, a = 5m = 500cm U vq =84.0,93.1,89 lg mµ: suy ra: 500 = 357,6kV 1,89 U dm.mg = 110%.110 = 121kV U vq > U dm.mg Nh vËy dÉn ®· chän thoả mÃn điều kiện vầng quang 2.3 Chọn Dây Dẫn Và Thanh Góp Mềm Phía Cao áp Dây dẫn góp mềm phía 220kV đợc chọn hoàn toàn tơng tự bên 110kV Theo dòng điện cho phép lúc lµm viƯc cìng bøc: I 'cp = k hc I cp I cb Dòng cỡng đà tính phần 3.4 chơng III ta có: I cb = 0,44kA = 440 A ngun tiÕn qnh - 62 - líp htđ - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện Vậy: I cp I cb 440 = = 556,9A k hc 0,79 Do ta chọn dây dẫn góp mềm loại : bảng 5.3 Tiết diƯn, mm2 Nh«m ThÐp 244,0 31,7 TiÕt diƯn chn 240/32 Đờng kính, mm Dây dẫn Lõi thép 21,6 7,2 Icp, A 610 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn m¹ch θN ≤ θN.cp hay S≥ BN C víi: C : số, với dây ACO C = 79As1 / mm BN : xung lợng dòng ngắn m¹ch, A2s B N = B N.ck + B N.kck Giả thiết thời gian tồn ngắn mạch 1s iii Xác định xung lợng nhiệt thành phần không chu kì B N.kck Với thời gian ngắn mạch t =1s > 0,1s , xung lợng nhiệt thành phần chu kì đợc tính gần theo công thức: B N.ck = I Ta "2 đây: - I " : dòng ngắn mạch thành phần siêu độ thành phần chu I" 6, kì, ta đà tính đợc ch¬ng III, I " = −=01kA N - Ta : số thời gian tơng đơng lới điện Víi líi cao ¸p cã thĨ lÊy Ta = 0,05s Vậy xung lợng nhiệt thành phần không chu kì: B N.kck = ( 6,01.10 ) 0,05 = 1,81.10 A s iv Xác định xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ B N.ck Để xác định xung lợng nhiệt thành phần chu kỳ B N.ck , ta sử dụng phơng pháp thời gian tơng đơng: B N.ck = I .Ttd đó: - Dòng ngắn mạch thành phần chu kì đà tính đợc ch¬ng III, N I ∞ = I ∞−1 = 5,73kA ngun tiÕn qnh - 63 - líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện - Thời gian tác dụng nhiệt tơng đơng xác định theo ®êng cong ë ®©y " Ttd = f ( t , β) I 6,01 β = = =,05 I 5,73 Tra đờng cong xác định thời gian tác dụng nhiệt tơng đơng ứng với t = 1s ta đợc Ttd = 0,8s Vậy xung lợng nhiệt thành phần chu kì: =1,05 B N.ck = (5,73.10 ) 0,8 = 26,27.10 A s Do đó, xung lợng nhiệt dòng ngắn mạch: B N = 1,81.10 + 26,27.10 = 28,08.10 A s Suy tiÕt diƯn d©y dÉn đảm bảo ổn định nhiệt: S = BN = C 28,08.10 = 67,1mm 79 Ta thÊy tiÕt diện dây đà chọn S = 240 mm > Smin nên dây dẫn đà chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt Kiểm tra điều kiện vầng quang: U vq ≥ U dm.mg ®ã: U vq = 84.m.r lg a tb r m : hÖ sè xÐt đến độ xù xì bề mặt dây dẫn, m = 0,93 r : bán kính dây dẫn, r = 21,6mm = 2,16cm a : khoảng cách trục dây dẫn, a = 5m = 500cm đó: U vq =84.0,93.2,16 lg mặt khác: nên: 500 = 398,9kV 2,16 U dm.mg = 110%.220 = 242 kV U vq > U dm.mg Nh dẫn đà chọn thoả mÃn điều kiện vầng quang Chọn sứ đỡ dẫn cứng Sứ đỡ dẫn cứng đợc chọn theo điều kiện sau: Loại sứ : chọn theo vị trí đặt Điện áp : U dms U dm.mg =10,5kV ' Kiểm tra ổn định động: Ftt Fcp = 0,6Fph đây: nguyễn tiến quỳnh - 64 - F1 Fcp líp ht® - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện ' ' Ftt : lực động điện đặt lên đầu sứ ngắn mạch pha, Ftt = Ftt H +h/2 H H: chiỊu cao cđa sø h’: chiỊu cao dẫn Ftt: lực động điện tác động lên dẫn ngắn mạch pha Chọn sứ đỡ loại O P − 10 − 750 − II − Y3 cã thông số kỹ thuật: bảng 5.4 Loại sứ OP-10-750-II-Y3 Điện áp , kV Định Duy trì trạng mức thái khô 10 47 Lực phá hoại nhỏ uèn tÝnh, kG 750 ChiÒu cao , mm 190  Kiểm tra ổn định động Ta có: Fcp = 0,6Fph = 0,6.750 = 450 kG Ftt = 302,4kG h =125mm H =190 mm Do ®ã: ' Ftt = 302,4 125 = 401,9kG ≤ F = 450 kG cp 190 190 + Vậy sứ đà chọn hoàn toàn thoả mÃn điều kiện ổn định động Chọn máy cắt điện Máy cắt điện đà đợc chọn chơng III: Thông số tính toán Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Uđm kV Icb A I’’ kA N1 220kV 220 0,44 N2 110kV 110 N3 10,5kV 10,5 bảng5.5 Thông số định mức ixk kA Loại MC điện Uđm kV Idm kA Icắt kA ildd kA 6,01 15,31 3AQ2 245 50 125 0,33 10,19 25,93 3AQ1 123 40 100 9,62 36,19 97,75 8BK41 12 12,5 80 225 Các máy cắt điện đà chọn có dòng điện định mức lớn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt Chọn dao cách ly Dao cách ly đợc chọn theo điều kiện sau : nguyễn tiến quỳnh - 65 - lớp htđ - F - K45 thiết kế môn học nhà máy điện - Điện áp: U dmMC U mg - Dòng điện: I dmMC I cb - ổn định nhiệt: I nh t nh B N - ổn định lực động điện: i ldd i xk Ta có bảng tổng hợp chọn dao cách ly: bảng5.6 Thông số định mức Thông số tính toán Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Uđm kV Icb kA ixk kA Loại DCL Uđm kV Idm kA ildd kA N1 220kV 220 0,44 15,31 SCGT-245/800 245 0,8 80 N2 110kV 110 0,33 25,93 SCGT-123/800 123 0,8 80 N3’ 10,5kV 10,5 9,62 97,75 PBK-20/12500 20 12,5 320 C¸c m¸y cắt điện đà chọn có dòng điện định mức lớn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt Chọn kháng Điện phụ tải cấp điện áp máy phát Kháng điện đợc chọn theo yêu cầu sau: i Điện áp: U dm.K U mg ii Dòng điện: I dm.K I cbN4 iii Điện kháng x K % : xuất phát từ điều kiện hạn chế dòng ngắn mạch K2 4km x 70mm2 K1 nguyễn tiÕn quúnh BMП-10 tc = 0,8s F2 N5 - 66 - N6 Ba đường đơn 3km x 70mm2 Ba đường ®¬n 3km x 70mm2 F1 BMП-10 tc = 0,6s líp ht® - F - K45 ... K45 thiết kế môn học nhà máy điện chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 200MW, gồm máy phát điện x 50MW, cos = 0,8 , Uđm = 10,5kV Chọn máy phát... suất nhà máy: nguyễn tiÕn qnh -7- líp ht® - F - K45 thiÕt kế môn học nhà máy điện Hình 1.3 2.4 phụ tải tự dùng nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng nhà máy chiếm 8% điện phát nhà máy. .. - K45 thiết kế môn học nhà máy điện Hình 1.2 2.3 công suất phát nhà máy Nhiệm vụ thiết kế đà cho nhà máy gồm tổ máy phát nhiệt điện có : PF = 50 MW, cos = 0,8 Do công suất biểu kiến tổ máy :