Đồ án tốt nghiệp thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY Trong thiết kế vận hành nhà máy điện, việc tính toán phụ tải đảm bảo cân công suất phụ tải quan trọng Công việc đảm bảo cho ổn định hệ thống điện chất lượng điện Quyết định phương thức huy động nguồn vận hành tổ máy phải xác, hợp lý kỹ thuật kinh tế Dưới ta tiến hành tính toán phụ tải phân phối công suất cho tổ máy nhà máy thủy điện mà ta thiết kế 1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Máy phát điện (MPĐ), trái tim nhà máy, phận tách rời nhà máy điện (NMĐ) Vì việc lựa chọn MPĐ cho phù hợp việc quan trọng Để tiện cho việc thiết kế, tính toán ta chọn tổ máy loại máy phát Với yêu cầu thiết kế nhà máy thủy điện công suất đặt 220(MW) gồm tổ máy, công suất 55(MW) nên ta chọn máy phát loại CB-808/130-40 có thông số kỹ thuật cho bảng sau: (Tra Bảng 1.2[Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa&Th.s Phạm Ngọc Hùng]) Điện kháng tương Loại MPĐ CB 808/130-40 Sđm,MVA Pđm,MW cos Uđm,kV Iđm,kA nđm,v/ph đối 64,7 55 0,85 10,5 3,56 150 xd'' xd' xd 0,22 0,35 0,93 Bảng 1.1:Thông số máy phát loại CB-808/130-40 Công suất máy phát lớn ta chọn: SđmF = 64,7 MVA Công suất dự trữ quay hệ thống: Sdtq= 120 MVA Sdtq = 120 MVA > SđmF = 64,7 MVA Vậy máy phát ta chọn thỏa mãn điều kiện công suất máy phát điện lớn không lớn dự trữ quay hệ thống GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 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 biểu đồ biến thiên hàng ngày công suất dạng phần trăm P%(t) phụ tải cấp điện áp biểu đồ biến thiên công suất phát toàn nhà máy Do ta dựa vào số liệu để xây dựng đồ thị công suất phát toàn nhà máy, đồ thị phụ tải tự dùng, đồ thị cấp điện áp công suất phát hệ thống sau Công suất phụ tải cấp thời điểm xác định theo công thức sau: P(t) cos P% P(t)  Pmax 100 S(t)  (1.1) (1.1a) Trong đó: P(t): Công suất phụ tải thời điểm t, (MW) Pmax: Công suất phụ tải lúc cực đại, (MW) P%: Phần trăm công suất cực đại Cos: Hệ số công suất phụ tải S(t): Công suất biểu kiến cấp thời điểm t, (MVA) 1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Phụ tải toàn nhà máy xác định theo công thức sau: STNM (t)  PTNM (t) cos F PTNM (t)  P 0 (t) Pdat 100 (1.2) (1.2a) Trong đó:  STNM(t): Công suất phát biểu kiến toàn nhà máy thời điểm t, (MVA)  PTNM(t): Công suất tác dụng toàn nhà máy thời điểm t, (MW)  P%(t): Phần trăm công suất phụ tải thời điểm t  CosF: Hệ số công suất định mức máy phát  Pđặt: Công suất tác dụng đặt toàn nhà máy, (MW) GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA  Pđặt = n.Pđm  Sđặt = n.SđmF Trang (1.2b) (1.2c) Ở đây:      Sđặt: Công suất biểu kiến đặt toàn nhà máy, (MVA) Pđặt: Công suất tác dụng đặt toàn nhà máy, (MW) Pđm: Công suất tác dụng định mức 1tổ máy, (MW) SđmF: Công suất biểu kiến định mức tổ máy, (MVA) n: Số tổ máy phát Theo số liệu Bảng 1.1 ta có: Pđm = 55 MW n=4 SđmF = 64,7 MVA cosF = 0,85 Từ công thức (1.2b) (1.2c) ta có: Pđặt = n.Pđm = 4.55 = 220 (MW) Sđặt = n.SđmF =4.64,7 = 258,8 (MVA) Từ công thức (1.2a) (1.2) ta có: P %(  4) 70 PTNM (  )  NM Pdat  220  154( MW ) 100 100 P (  ) 154 S TNM (  )  TNM   181,18( MVA ) cos  F 0,85 Tính toán tương tự ta có bảng sau: Giờ PNM% PTNM(t),MW STNM(t),MVA 0÷4 70 154 181,18 4÷7 80 176 207,06 Stnm 7÷11 100 220 258,82 11÷13 80 176 207,06 13÷17 90 198 232,94 17÷21 100 220 258,82 21÷24 90 198 232,94 Bảng 1.2:Công suất phát toàn nhà máy thời điểm t GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang S,MVA 300 258,82 258,82 250 232,94 232,94 207,06 200 181,18 207,06 150 100 50 11 13 17 21 24 t (h) Hình 1.1 Đồ thị phụ tải công suất phát toàn nhà máy thời điểm t Lượng điện năm : Anăm = (PTNM(t) ti).365 (iN) = (154.4 + 176.5 + 198.7 + 220.8).365 = 1694330 (MWh) Thời gian phát công suất cực đại: A 1694330 Tmax  nam   7701,5( h) Pmax 220 Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:  GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền Anam 1694330   0,88 Pmax 8760 220 8760 SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 1.2.2.Đồ thị phụ tải tự dùng Công suất tự dùng phần trăm nhà máy thủy điện thấp nhiều so với nhà máy nhiệt điện, chiếm từ 0,8% đến 1,5% công suất định mức máy phát Phần tự dùng nhà máy thủy điện gồm tự dùng chung (sử dụng chung cho toàn nhà máy, không phụ thuộc vào công suất phát toàn nhà máy) tự dùng riêng cho tổ máy phát Trong công suất cho tự dùng chung chiếm đa phần công suất tự dùng toàn nhà máy Theo đề αTD=1%, nhỏ nên công suất tự dùng cho nhà máy thủy điện coi không đổi theo thời gian công suất tự dùng cực đại: S TD ( t )  S TD max  PTD ( t )  PTD max PTD ( t ) cos  TD   100 (1.3) n P đmF (1.3a) Trong đó:  STD(t): Phụ tải tự dùng, (MVA)  PTD(t): Công suất tác dụng tự dùng thời điểm t, (MW)  CosφTD : Hệ số công suất phụ tải tự dùng  α : Lượng điện phần trăm tự dùng  n : Số tổ máy  PđmF : Công suất tác dụng tổ máy, (MW) Từ công thức (1.3) (1.3a) ta tính phụ tải tự dùng nhà máy sau: PTD (t )  GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền  100 n.PđmF  55  2, 2( MW ) 100 SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA S TD  Giờ PTD(t),MW STD(t),MVA 0÷4 2,20 2,59 4÷7 2,20 2,59 Trang PTD ( t ) 2,2   ,59 ( MVA ) cos  TD 0,85 7÷11 2,20 2,59 STD(t) 11÷13 2,20 2,59 13÷17 2,20 2,59 17÷21 2,20 2,59 21÷24 2,20 2,59 Bảng 1.3:Công suất tự dùng toàn nhà máy thời điểm t S,MVA 2,59 11 13 17 21 24 t (h) Hình 1.2.Đồ thị phụ tải công suất tự dùng toàn nhà máy thời điểm t Lượng điện tự dùng năm : Anăm = (Ptd(t) ti).365 (iN) = 2,2.24.365 = 19272 (MWh) Thời gian phát công suất cực đại: A 19272 Tmax  nam   8760(h) Pmax 2,2 Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:   GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền Anam 19272  1 Pmax 8760 2,2 8760 SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 1.2.3.Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: UĐP = 10,5 kV ; Pmax = 12 MW ; cos = 0,85 Gồm : lộ kép x MW x 4km lộ đơn x 1.5 MW x 4km Từ công thức (1.1) (1.1 a) ta có: PUf %(0  4) 60 PĐP (0  4)  Pmax  12  7,2( MW ) 100 100 P (  4) 7, S ĐP (0  4)  TNM   8,47 ( MVA ) cos  F 0,85 Các khoảng thời gian lại tính toán tương tự kết cho bảng SĐP(t) Giờ 0÷4 4÷7 7÷11 11÷13 13÷17 17÷21 21÷24 PUf% 60 80 100 80 90 100 90 PĐP(t),MW 7,2 9,6 12 9,6 10,8 12 10,8 SĐP(t),MVA 8,47 11,29 14,12 11,29 12,71 14,12 12,71 Bảng 1.4: Công suất phụ tải địa phương S,MVA 14,12 15 14,12 12,71 11,29 12,71 11,29 10 8,47 11 13 17 21 24 t (h) Hình 1.3 Đồ thị phụ tải địa phương thời điểm t GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang Lượng điện tự dùng năm : Anăm = (PĐP(t) ti).365 (iN) = 248,4.365 = 90666 (MWh) Thời gian phát công suất cực đại: A 90666 Tmax  nam   7555,5(h ) Pmax 12 Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:  Anam 90666   0,8625 Pmax 8760 12.8760 1.2.4.Đồ thị phụ tải phía trung áp Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: U = 110 kV Pmax = 140 MW cos = 0,85 Gồm : lộ kép x 40 MW lộ đơn x 20 MW Từ công thức (1.1) (1.1 a) ta có: P %(  4) 70 PUT (0  4)  UT Pmax  140  98( MW ) 100 100 S UT (0  4)  PUT (0  4) 98   115,29 ( MVA ) cos  UT 0,85 Các khoảng thời gian lại tính toán tương tự kết cho bảng Giờ P110% PUT(t),MW SUT(t),MVA 0÷4 70 98 115,29 4÷7 80 112 131,76 SUT(t) 7÷11 11÷13 90 80 126 112 148,24 131,76 13÷17 90 126 148,24 17÷21 100 140 164,71 21÷24 80 112 131,76 Bảng 1.5 Công suất phụ tải điện áp trung GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang S,MVA 200 164,71 148,24 150 148,24 131,76 131,76 115,29 131,76 100 50 11 13 17 21 24 t (h) Hình 1.4.Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung thời điểm t Lượng điện tự dùng năm : Anăm = (PUT(t) ti).365 (iN) = 2856.365 = 1042440 (MWh) Thời gian phát công suất cực đại: A 1042440 Tmax  nam   7446(h) Pmax 140 Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:  GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền Anam 1042440   0,85 Pmax 8760 140.8760 SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 10 1.3 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TOÀN NHÀ MÁY Theo nguyên tắc cân công suất thời điểm (công suất phát công suất thu), không xét đến công suất tổn thất máy biến áp ta có : STNM(t) = SVHT(t) + SĐP(t) + SUT(t) + SUC(t) + Std(t)  SVHT(t) = STNM(t) - [SĐp(t) + SUT(t) + SUC(t) + Std(t)] (1.4) Trong :  SVHT(t) : Công suất phát hệ thống thời điểm t, (MVA)  STNM (t) : Công suất phát toàn nhà máy thời điểm t, (MVA)  SĐP (t) : Công suất phụ tải địa phương thời điểm t, (MVA)  STD(t) : Công suất tự dùng nhà máy thời điểm t, (MVA)  SUC(t) : Công suất phía cao áp thời điểm t, (MVA)  SUT(t) : Công suất phía trung áp thời điểm t, (MVA) Ở phía góp cao ( TBPP cao áp) phát công suất thừa hệ thống, công suất gọi phụ tải góp cao áp STGC(t) tính: STGC(t) = SVHT(t) (1.5) Từ công thức (1.4) (1.5) ta có bảng tổng hợp phụ tải toàn nhà máy sau: Bảng tổng hợp phụ tải cấp Giờ 0÷4 4÷7 7÷11 11÷13 13÷17 17÷21 21÷24 Stnm 181,18 207,06 258,82 207,06 232,94 258,82 232,94 STD 2,59 2,59 2,59 2,59 2,59 2,59 2,59 SĐP SUT 8,47 115,29 11,29 131,76 14,12 148,24 11,29 131,76 12,71 148,24 14,12 164,71 12,71 131,76 SVHT 54,83 61,42 93,87 61,42 69,4 77,4 85,88 STGC 54,83 61,42 93,87 61,42 69,4 77,4 85,88 Bảng 1.6 Bảng tổng hợp phụ tải cấp GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 122 Kết luận: Vậy ta chọn loại TBA hợp có công suất 1000 kVA , điện áp 22/0,4kV, trạm có lộ ra, lộ cấp cho xóm IV Chọn sơ đồ nguyên lý tính toán lựa chọn thiết bị Thiết bị trung - Phía trung dùng sơ đồ mạch đầu vào đầu ra, lắp tủ RING MAIN UNIT (RMU) cách điện khí SF6 hãng SIEMENS chế tạo, chứa cầu dao phụ tải mạch vào cầu dao phụ tải mạch máy biến áp có cầu chì bảo vệ cho máy biến áp (Sơ đồ nguyên lý Hình 1.1) Các thông số kỹ thuật tủ RMU:  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 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 có tác dụng đóng cắt tay có điện lắp đặt sẵn tủ RMU nên ta chọn lại - Chọn cầu chì bảo vệ cho MBA: Cầu chì chọn theo điều kiện sau : Đại lượng chọn kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức, kV Uđm.cc  Uđm.m Dòng điện định mức, A Iđm.cc  Icb Dòng điện cắt định mức, kA Iđm.cắt  IN Dòng điện cưỡng phía sơ cấp MBA xác định theo điều kiện tải bình thường MBA với hệ số tải kqt = 1,3 I k qt  SB 3U  1,3  1000  34,11 A  22 GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 123 Trong : + SB : Công suất 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 tủ RMU máy biến áp ngắn, tổng trở cáp nhỏ không đáng kể nên ta bỏ qua kiểm tra điều kiện ngắn mạch cầu chì theo dòng cắt ngắn mạch cầu dao phụ tải Dùng cầu chì cao áp SIEMENS loại 3GD1 408-4B, có thông số sau (Tra Bảng 2.21 [ Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]) Uđm Iđm kV A 24 40 Chiều dài mm 442 Đường kính mm 69 Khối lượng kg 3,8 Icắt N kA 31,5 Icắt N A 315 Tổn hao công suất, W 52 Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật cầu chì cao áp Sơ đồ nguyên lý ngăn trung hình 1.1 LBS 630 A LBS 200 A CC 40 A U Cáp 24 kV Cấp đến U Cấp MBA 1000 kVA Cấp đến Hình 1.1 Sơ đồ sợi ngăn trung GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 124 Máy biến áp Dung lượng máy biến chọn theo yêu cầu cung cấp điện tính toán, xác định cấp điểm đấu Theo yêu cầu đầu bài, ta chọn máy biến áp ba pha hai cuộn dây công suất 1000 kVA điện áp 22/0,4 kV Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo Các thông số MBA sau (Tra Bảng 1.6 [Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]) Công suất kVA 1000 Điện áp kV 22/0,4 P0 W 1720 PN W 11000 UN % Kích thước, mm Dài-Rộng-Cao 2210-1410-2420 Trọng lượng kg 4820 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật MBA Thiết bị hạ áp Các thiết bị hạ áp đặt ngăn hạ áp Ngăn hạ áp thực chất tủ phân phối có đầy đủ thiết bị đóng cắt đo đếm điện năng, làm nhiệm vụ phân phối điện cho phụ tải 3.1 Chọn áptômát Phía hạ áp dùng áptômát tổng sau MBA áptômát nhánh cho lộ phụ tải - Áptômát tổng chọn theo điều kiện tải bình thường MBA, điều kiện chọn kiểm tra sau : + UđmA  Uđm m + IđmA  I lvmax + IcđmA  IN Dòng điện làm việc lớn qua Áptômát MBA bị tải xác định theo công thức : Ilv max  k qt  SB  U Hdm  1,3  1000  1876 A  0,4 => Chọn áptômát có dòng điện định mức 2000 A Vậy ta chọn áptômát tổng loại M20 có cực Merlin Gerin chế tạo Các thông số sau (Tra Bảng 3.8 [Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV Tác giả Ngô Hồng Quang]) GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 125 Loại Số cực Uđm (V) Iđm (A) INmax (kA) M20 3,4 690 2000 55 Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật Aptomat tổng - Các áptômát nhánh thường chọn theo công suất phụ tải nhánh I lv max  S ptnhánh U Hdm  226 , 08  326 ,32 ( A ) , Vậy ta chọn Aptomat có dòng điện định mức 400A loại NS400N Merlin Gerin chế tạo Các thông số sau (Tra Bảng 3.5 [Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]) Loại Số cực Uđm (V) Iđm (A) INmax (kA) NS630N 3,4 690 400 10 Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật Aptomat nhánh 3.2 Chọn dẫn Trạm biến áp hợp sử dụng dẫn đồng để nối MBA với thiết bị đóng cắt làm hạ áp Các dẫn chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng lâu dài cho phép (k1k2Icp  Ilvmax), sau kiểm tra khả ổn định động, khả ổn định nhiệt - Đối với dẫn nối MBA thiết bị đặt đứng, khoảng cách trung bình hình học pha 20cm, khoảng cách hai sứ đỡ 60cm Tiết diện chọn sau : k1k2Icp  Ilvmax => Icp  Ilv max 1876   1876 A k1  k 1.1 Trong : k1 = với dẫn đặt đứng k2 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường Nhiệt độ môi trường xung quanh dẫn 250 C nhiệt độ chuẩn chế tạo dẫn nên k2 =  Chọn dẫn đồng hình chữ nhật kích thước 80x10 (mmxmm) có Icp=1900A, khối lượng 7,1kg/m, r0 = 0,025 m/m, x0 = 0,145 m/m GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 126 - Đối với hạ áp, đặt nằm ngang, khoảng cách trung bình hình học pha 20cm, khoảng cách hai sứ đỡ 60cm Tiết diện chọn sau : k1k2Icp  Ilvmax => Icp  Ilv max 1876   1974,6 A k1.k 0,95.1 Với dẫn đặt nằm ngang k1=0,95  Chọn hình chữ nhật, kích thước 100x10(mmxmm), có Icp=2310A, khối lượng 8,9kg/m, r0 = 0,02 m/m, x0 = 0,09 m/m.( Tra Bảng 10.1 [Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp - Tác giả Phạm Văn Hòa, Phạm Ngọc Hùng]) Tính toán dòng ngắn mạch hạ áp kiểm tra áptômát 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 N1 để kiểm tra áptômát tổng, N2 để kiểm tra áptômát nhánh Tổng trở MBA xác định theo công thức: PN  U 2dm U N %  U 2dm ZB = RB + j XB =  10  j  104 Sdm Sdm 11  0,42  0,42  10  j  104  1,76  j9,6(m) = 1000 1000 Do tổng trở dẫn, cái, áptômát tổng, áptômát nhánh nhỏ so với tổng trở MBA nên ta bỏ qua Khi coi dòng ngắn mạch hai điểm N1ư N2 Dòng điện ngắn mạch tính theo công thức: U 400 IN    23,662 (kA) 3Z  1,76  9,6 GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 127 Dòng điện ngắn mạch xung kích : ixk = 1,8  I N  1,8  23, 662  60, 233 (kA)  Kiểm tra áptômát ta thấy chúng thoả mãn điều kiện ngắn mạch: Icđm > IN  Kiểm tra ổn định động dẫn sau : Lực tác dụng dòng điện ngắn mạch lên dẫn : l 60 Ftt  1, 76 102   ixk2  1, 76 10 2   60, 2332  191,561 (kG) a 20 Trong : l: khoảng cách sứ pha, 60cm a: khoảng cách pha, 20cm Mômen uốn tính toán : F  l 191,561 60 M  tt   1149,368 (kGm) 10 10 Ứng suất tính toán :  tt  M W + Đối với dẫn đặt đứng ta có : h  b 8.1   1,3cm3 W= 6 =>  tt  1149,368 2  884,130 kG/cm < cp = 1400 kG/cm 1,3 + Đối với đặt nằm ngang ta có : b  h 1.102 W=   16,67cm3 6 =>  tt  1149,368  68,948 kG/cm2 < cp = 1400 kG/cm2 16, 67 Vậy dẫn chọn thoả mãn điều kiện ổn định động dòng điện ngắn mạch GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 128  Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt dẫn F    I N  t qd   23,662  0,7  118,782 ( mm2) Với: : Hệ số nhiệt Với dẫn đồng  =6 tqd =0,7s : Thời gian cắt ngắn mạch So sánh với tiết diện dẫn chọn thấy thoả mãn 3.3 Chọn thiết bị đo lường Các thiết bị đo đếm bao gồm:  công tơ hữu công (kWh) pha loại 230/400V- 5A- 50Hz cấp xác  công tơ vô công (kVArh) pha loại 230/400V-5A- 50Hz cấp xác  đồng hồ Ampe có dòng điện định mức 5A, dải đo từ 0-2000A  đồng hồ Vol có thang đo 0-500V  Công tắc chuyển mạch Vol loại vị trí  cầu chì 5A bảo vệ cho mạch đo đếm  đèn báo pha  chống sét van pha  biến dòng pha Chống sét van pha hãng Cooper (Mỹ) chế tạo Biến dòng pha loại 4MA74 Siemens chế tạo có thông số sau: Uđm, kV U chịu đựng tần số công nghiệp 1’,kV U chịu đựng xung 1,2/50 s, kV I1đm, A I2đm, A Iôđ nhiệt 1s, kA Iôđ động, kA Trọng lượng, kG GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền 24 50 125 2000 80 120 25 SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 129 Bảng 3.1 Thông số máy biến dòng điện SƠ ÐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM BIẾN ÁP 1 Cáp 22 kV loại XLPE 3x95mm 2.Dao cắt phụ tải cầu chì cao áp loại 3GD1 408-4B SIEMENS MBA 1000 KVA - 22 /0,4kV Cáp 0,4 kV vỏ PVC LENS chế tạo Ba đồng hồ ampe Đồng hồ vol Sáu biến dòng điện 1pha loại 4MA74 A A V A kWh Công tơ hữu công kVArh Công tơ vô công 10 Aptomat tổng M20-2000A 10 11 Thanh 0,4 kV 11 12 Bốn áptômát nhánh loại NS400N 13.Chống sét van 12 13 14 Cáp hạ áp PVC tiết diện 240 mm2 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 130 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 MBA Chọn loại cáp đồng, tiết diện cáp trung áp chọn theo điều kiện kinh tế sau: Fkt  I max 34,11   11mm2 jkt 3,1 Với jkt : mật độ dòng điện kinh tế Cáp đồng jkt = 3,1 A/mm2 Theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch: F   I N t qd  6.16 0,7  80,319 (mm2) : Hệ số nhiệt độ, với đồng  = IN : Dòng điện ngắn mạch phía trung áp, lấy theo dòng cắt ngắn mạch dao cắt phụ tải  Chọn cáp tiết diện 95 mm2 cách điện XLPE có đai thép, vỏ PVC hãng Alcatel chế tạo Thông số kỹ thuật cáp sau (Bảng 4.41 [ Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]) F mm2 95 r0 /km 0,247 L0 mH/km 0,38 C0 F/km 0,21 Icp A 356 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật cáp cao áp + Cáp hạ 1kV sợi đơn dùng để đấu nối từ đầu MBA đến đầu vào khoang phân phối hạ áp Chọn cáp đồng, tiết diện cáp chọn theo điều kiện phát nóng: k1k2Icp  Itt = I lv max Trong : k1: Hệ số kể đến môi trường đặt cáp, k1 =1 k2: Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt rãnh k2=1  Icp  Itt = 326,32 A  Chọn đường cáp có tiết diện đường 240 mm2 lõi cách điện PVC hãng Lens chế tạo, có thông số sau (Bảng 4.23 [Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Tác giả Ngô Hồng Quang]) F d lõi d vỏ d vỏ max M r0 Icp GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA mm2 240 mm 17,9 mm 25,1 mm 28,25 Trang 131 kg/km 2433 /km 0,0754 A 501 Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật cáp hạ áp Kiểm tra lại cáp theo điều kiện kết hợp với áptômát : I 1,25.I đmA 1,25.400   333,33( A) Icp=501 A > kdnhietA  1,5 1,5 1,5 Cáp chọn thoả mãn 3.5 Chọn kích thước trạm biến áp hợp Kích thước trạm dùng tủ RMU, 24kV, loại 8DJ10, cách điện SF6, 630A, 16 kA hãng Siemens sản xuất: 3000x1700x2200 (mmxmmxmm) Kết cấu trạm sau :  Khung bao che: + Khung trạm khung chịu lực, chế tạo bàng thép dầy 2,5mm dập định hình liên kết hàn cho khoang, khoang ngăn cách vách ngăn phẳng làm thép dầy 2mm, kết cấu hàn ghép bulông liên kết khoang + Bao che trạm thông gió chế tạo thép 2mm dập định hình ghép dọc với tạo thành khe thông gió tự nhiên rộng (7-10)mm hàn thành Cấu tạo khe thông gió vừa đảm bảo nước mưa không lọt vào phía trong, dùng que chọc vào Tổng diện tích thông gió đủ để giữ cho nhiệt độ trạm đạt mức cho phép + Nóc trạm chế tạo thép dày 2mm có cấu tạo khung chịu lực Nắp trạm lắp chụp lên khung trạm, khung trạm có khe thông gió tạo thành hệ thống gió đối lưu khe mái khe bao che xung quanh trạm + Mái che, thông gió cánh cửa trạm tạo nên tổng thể cho trạm thoả mãn tiêu chuẩn bảo vệ IP43 chống xâm nhập bên xâm nhập nước + Đế trạm làm thép dày 2,5mm, dập hình chữ C, cao 100mm, kết cấu hàn, kích thước đế thu vào so với đáy khung trạm chiều 10mm + Trạm cho phép tháo lắp dễ dàng tiện cho việc đưa MBA và khỏi trạm lắp ráp, thay bảo dưỡng + Cơ cấu thao tác : Bố trí tay thao tác trước cầu dao, phía cánh cửa bảo vệ bên thuận tiện cho thao tác quan sát trạng thái cầu dao GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 132 2200  Cửa trạm: + Trạm có lắp cửa riêng cho khoang chiếu sáng cục cho trạm thực công tắc hành trình Mỗi cửa lắp công tắc hành trình cho phép tự bật sáng cửa mở cắt đóng + Cửa trạm vừa có chức bảo vệ trạm vừa làm nhiệm vụ che chắn bên cho cấu thao tác Cửa liên kết với khung lề cho phép góc mở 900, vật liệu chế tạo làm thép dày 2mm 3.6 Thiết kế cách lắp đặt 3000 1700 Hình 3.3 Hình chiếu đứng, hình chiếu cạnh TBA hợp 3000 NGÃN TRUNG THẾ (RMU) 1700 MÁY BIẾN ÁP NGÃN HẠ THẾ Cắt GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền Cắt SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 133 Hình 3.4 Hình chiếu TBA hợp V Tính toán nối đất Hệ thống nối đất kết cấu thép góc L: 60 x 60 x (mm) dài l=2,5m chúng nối với thép dẹt 40 x (mm) tạo thành mạch vòng nối đất xung quanh trạm biến áp Các cọc đóng sâu chôn sâu h = 0,8 m Mặt trạm là: l1xl2 = 5x2,5 m2 Điện trở suất đất đo đo = 0,4.104 .cm Hệ số hiệu chỉnh theo mùa cọc nối đát là: Hệ số mùa an toàn Kmt = 1,6; Kmc = 1,4 Yêu cầu điện trở nối đất trạm có Uđm = 24 kV : Rnđ   1.Điện trở nối đất Điện trở nối đất tính theo công thức sau :  K.L2 Rt  ln 2 L d.h Trong :  = đo.Kmt = 0,4.104.10-2.1,6 = 64 m L chu vi mạch vòng : L = (5+2,5).2 = 15 m b 40.103 d: đường kính thanh, thép dẹt nên : d    0,02m 2 K hệ số phụ thuộc vào sơ đồ nối đất K = f (l1/l2)=f(5/2,5)=f(2) = 6,42  Rt  64 6, 42.152 ln  7,752  2. 15 0,02.0,8 Điện trở nối đất cọc Điện trở nối đất cọc tính theo công thức: Rc    2l 4t  l  ln  ln 2. l  d 4t  l  GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 134 Trong đó:  = đo.Kmc = 0,4.104.10-2.1,4 = 56 m l chiều dài cọc : l = 2,5m d đường kính cọc, cọc 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 56  2.2,5 4.2,05  2,5   Rc  ln  ln  17,073  2. 2,5  0,057 4.2,05  2,5  t Điện trở nối đất hệ thống cọc - Gọi số cọc cần phải đóng n - Gọi khoảng cách cọc a  a = L n a =  a =2,5 m l L 15 Vậy số cọc cần đóng n =  = cọc a 2,5 - Nếu lấy tỷ số Tra tài liệu kỹ thuật điện cao áp ta có hệ số sử dụng cọc là: t = 0,4; c = 0,65 Điện trở nối đất hệ thống cọc: R ht  R c.R t 17,073.7,752   3,571  R c . t  n.C R t 17,073.0,  6.0,65.7,752 Ta có : Rht = 3,571  < Rđ =  Vậy hệ thống nối đất thiết kế cho trạm đạt yêu cầu kỹ thuật GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 135 l=2,5 m 2,5 m TBA h=0,8 m 1 5m 1.Cọc Thanh nối a = 2,5 m Hình 3.5 Mặt bằng, mặt cắt hệ thống nối đất TBA hợp GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Trang 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO  PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Tác giả: TS ĐÀO QUANG THẠCH (Chủ biên), TS PHẠM VĂN HÒA NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT – 2004 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Tác giả: PGS-TS PHẠM VĂN HÒA (Chủ biên), ThS PHẠM NGỌC HÙNG NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT – 2007 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Tác giả: NGUYỄN HỮU KHÁI NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT – 2005 NGẮN MẠCH VÀ ĐỨT DÂY TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Tác giả: PGS-TS PHẠM VĂN HÒA NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT – 2007 SỔ TAY LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỊ ĐIỆN (Từ 0,4-500 KV) Tác giả: NGÔ HỒNG QUANG NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT – 2006 THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN Tác giả: NGÔ HỒNG QUANG-VŨ VĂN TẨM NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT – 1997 GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn [...]... Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Trang 13 1.4 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 1.4.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện Phương án nối điện chính của nhà máy điện là một khâu hết sức quan trọng trong quá trình thiết kế phần điện trong nhà máy điện Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất để đề xuất các phương án nối điện Có một số... Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Trang 21 CHƯƠNG 2: 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... SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Trang 19 4.Phương án IV HT SUT 110kV B1 B2 B3 B4 B5 B6 SĐP F1 F3 F2 F4 Hình 1.9 Sơ đồ nối điện phương án IV + Đặc điểm: Nhà máy dùng bốn bộ máy phát điện- máy biến áp đều nối với thanh góp cao 220kV Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa thanh góp cao và thanh góp trung đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải địa.. .Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Trang 11 Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy như sau: S,MVA 300 258,82 250 200 STNM 148,24 150 SUT 93,87 100 50 SVHT 14,12 SÐP 0 4 7 STD 11 13 17 21 24 Hình 1.5 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn t (h) Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện. .. Trong đó: Po : Tổn thất công suất không tải trong máy biến áp, kW PN: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp, kW SđmB: Công suất định mức của máy biến áp, MVA Sbộ: Công suất truyền tài qua máy biến áp bộ MPĐ-MBA, MVA Theo công thức (2.7) ta có: Đối với máy biến áp B3, B4 cấp điện áp 110kV ta có: GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà. .. tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Trang 16 1.Phương án I HT SUT 110kV B1 B2 B3 STD STD B4 SĐP STD F1 F2 STD F3 F4 Hình 1.6 Sơ đồ nối điện phương án I + Đặc điểm: Phương án này có hai bộ máy phát điện- máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm... cấp điện liên tục  Vận hành đơn giản + Nhược điểm:  Vốn đầu tư lớn hơn phương án I GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Trang 18 3.Phương án III HT SUT 110kV B1 B5 B2 B6 B4 B3 SĐP F1 F3 F2 F4 Hình 1.8 Sơ đồ nối điện phương án III + Đặc điểm: Nhà máy dùng bốn bộ máy phát điện- máy biến áp: hai bộ nối với thanh góp cao và. .. trong hai điều kiện trên không thỏa mãn thì dùng hai máy biến áp (MBA) ba cuộn dây làm liên lạc Ghi chú: Trong trường hợp chỉ có hai cấp điện áp (không có phụ tải phía trung) thì dùng hai máy biến áp hai cuộn dây làm liên lạc GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Trang 14 Nguyên tắc 4 Chọn số lượng bộ máy phát điện – máy biến. .. ,26 ( MVA )  S DP  120 ( MVA ) Vậy khi hỏng máy biến áp tự ngẫu B2 thì nhà máy vẫn làm việc bình thường Kết luận: Qua tính toán phân bố công suất ở trên ta thấy các máy biến áp đã chọn ở Phương án I đạt yêu cầu 2.1.4 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp 1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây: Tổn thất điện năng được xác định theo công thức:   S... cung cấp điện liên tục + Nhược điểm:  Số lượng, chủng loại máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng  Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất của nó GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền SVTH: Nguyễn Công Tuấn Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA Trang 20 Kết luận ... [Thit k phn in nh mỏy in v trm bin ỏp PGS.TS Phm Vn Hũa&Th.s Phm Ngc Hựng]) Loại MBA P Sđm MVA 80 Điện áp cuộn dây, kV C T 115 - Tổn thất công suất, kW UN % Io % Po PN C-T C-H T-H A C-T C-H T-H 10,... phn in nh mỏy in v trm bin ỏp PGS.TS Phm Vn Hũa&Th.s Phm Ngc Hựng]) Loại MBA Sđm MVA ATH 160 Điện áp cun dây, kV C T 230 121 H 11 Tổn thất công suất, kW UN % Io % Po PN C-T C-H T-H A C-T C-H... Th Thng Huyn SVTH: Nguyn Cụng Tun ỏn tt nghip:Thit k phn in nh mỏy in v TBA Loại MBA Sđm MVA Điện áp cuộn dây, kV C 80 242 T - H Trang 40 Tổn thất công suất, UN % kW Po PN A C-T C-H T-H 10,