Thiết kế môn học nhà máy điện

Thiết kế môn học nhà máy điện Chơng I tính toán phụ tảI cân công suất I.Chọn máy phát điện cân công suất 1.Chọn máy phát điện Theo yêu cầu đề ta phải thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy x100 MW Nhà máy điện cung cấp điện cho phụ tải địa ph ơng có Uđm= 10 kv , phụ tải trung áp 110 kv phát hệ thống cấp điện áp 220kv Do biết số lợng công suất tổ máy ta cần ý số điểm sau : + Chọn điện áp định mức máy phát lớn dòng điện định mức , dòng ngắn mạch cấp điện áp nhỏ yêu cầu với loại khí cụ điện giảm thấp + Để thuận tiện cho việc xây dựng nh vận hành nên chọn máy phát điện loại Từ ta tra sổ tay đợc loại máy phát sau Sđm Kí hiệu CB-1130/140 MVA 117,7 Pđm MW 100 cosđm 0,85 Uđm Iđm KV 13,8 KA 4,92 Điện kháng tơng đối Xd Xd Xd 0,21 0,26 0,91 48TC Tính toán phụ tải cân công suất Để đảm bảo vận hành an toàn , thời điểm điện nhà máy phát điện phát phải hoàn toàn cân với lợng điện tiêu thụ ỏ hộ tiêu thụ kể tổn thất điện Trong thực tế lợng điện tiêu thụ hộ dùng điện luôn thay đổi Việc nắm đợc quy luật biến đổi tức tìm đợc đồ thị phụ tải điều quan trọng việc thiết kế vận hành Nhờ vào công cụ đồ thị phụ tải mà ta lựa chọn đợc phơng án nối điện hợp lý , đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật , nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài dựa vào đồ thị phụ tải cho phép chọn công suất máy biến áp phân bố tối u công Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội Thiết kế môn học nhà máy điện suất tổ máy phát điện nhà máy phân bố công suất nhà máy điện với Trong nhiệm vụ thiết kế cho đồ thị phụ tải nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P max hệ số costb phụ tải tơng ứng từ ta tính đợc phụ tải cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau : St = Pt cos tb với P% P = P t 100 max Trong : St P% : Công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t tính MVA : Công suất tác dụng thời điểm t tính phần trăm công suất cực đại Pmax : Công suất phụ tải cực đại tính bằng, MW costb : Hệ số công suất trung bình phụ tải SC HT ST Máy biến áp SuF Std Sơ đồ chung nhà máy phát điện có dạng nh Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy phải tổng công suất tiêu thụ Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội Thiết kế môn học nhà máy điện Stnm(t) = Std(t) + SuF(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t) Trong : SVHT(t) : Công suất hệ thống thời điểm t SC(t) : Công suất góp điện áp cao thời điểm t ST(t) : Công suất góp điện áp trung thời điểm t SuF(t) : Công suất yêu cầu phụ tải địa phơng thời điểm t Std(t) : Công suất tự dùng nhà máy thời điểm t a / Công suất toàn nhà máy Nhà máy gồm tổ máy có: Pđm = 100 MW, Cosđm = 0,85 Tổng công suất đặt toàn nhà máy là: SNMđm = 4SGđm= 4.117,7 = 470,8 MVA Từ đồ thị phụ tải nhà máy công thức: St = Pt Cos TB với : Pt = p %.Pmax 100 Kết tính đợc theo thời điểm t cho bảng 1-2 đồ thị phụ tải toàn nhà máy: Bảng 1-2 t (giờ) PNM(%) SNM(t) (MVA) 0ữ8 80 376,5 Nguyễn Văn Ký ữ 12 90 423,5 12 ữ 14 85 400 14 ữ 20 100 470,6 20-24 75 352,9 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội Thiết kế môn học nhà máy điện b / Công suất phụ tải cấp +./ Phụ tải địa phơng Phụ tải địa phơng nhà máy có Uđm= 10 kV , Pdpmax = 14MW , costb = 0,87 Để xác định đồ thị phụ tải địa phơng phải vào biến thiên phụ tải hàng ngày cho nhờ công thức : S dp ( t ) = Pdp ( t ) cos tb với Pdp ( t ) = Pdp % 100 Pdp max Kết tính đợc theo thời điểm t cho bảng 1-3 đồ thị phụ tải địa phơng Bảng 1-3 t (giờ) Pđp(%) Sđp(t) (MVA) 0ữ6 70 11,26 ữ 12 80 12,87 12 ữ 14 80 12,87 14 ữ 20 100 16,09 20-24 70 11,26 + / Công suất phía phụ tải trung áp 110 KV Nhiệm vụ thiết kế cho : P110max = 220 MW costb = 0,86 Tính toán tong tự đợc kết thời điểm t nh sau Bảng 1-4 t(giờ) P (%) ST(t) MVA 0ữ8 75 191,86 Nguyễn Văn Ký ữ 12 90 230,23 12 ữ 14 80 204,65 14ữ 20 100 255,81 20-24 75 191,86 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội Thiết kế môn học nhà máy điện + / Công suất tự dùng Tự dùng max toàn nhà máy 5% công suất định mức nhà máy với cos = 0,85 đợc xác định theo công thức sau: S td (t ) = S NMdm (0,4 + 0,6 ì S NM (t ) ) S max NM Trong : Std(t) : Phụ tải tự dùng nhà máy thời điểm t SNMđm : Tổng công suất nhà máy MVA SNM(t): Công suất nhà máy phát thời điểm t theo bảng 1-2 : Hệ số % lợng điện tự dùng Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) công thức ta có phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian nh bảng 1-5 Bảng 1-5 t (giờ) PNM(%) SNM(t) (MVA) Std(t) (MVA) 0ữ8 80 376,5 20.7 Nguyễn Văn Ký ữ 12 90 423,5 22.1 12 ữ 14 85 400 21.4 14 ữ 20 100 470,6 23.5 20-24 75 352,9 20 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội Thiết kế môn học nhà máy điện + \ Công suất phát hệ thống điện áp 220 KV Công suất thừa nhà máy đợc phát lên hệ thống qua hai đờng dây cao áp 220 kV Ta có phơng trình cân công suất toàn nhà máy là: Stnm(t) = Std(t) + Sdp(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t) Từ phơng trình ta có phụ tải cao áp theo thời gian là: SHT(t) = Stnm(t)- {Std(t) + Sdp(t) + ST(t) } Thay giá trị tính đợc ta đợc kết tính toán phụ tải cân công suất toàn nhà máy bảng sau : 0ữ6 ữ8 ữ 12 12 ữ 14 14ữ20 20-24 Stnm(t) 376.5 376.5 423.5 400 470.6 Sdp(t) Std(t) 11.26 20.7 12.87 20.7 12.87 22.1 12.87 21.4 16.09 23.53 352.9 11.26 ST(t) 191.9 191.9 230.2 204.7 255.8 SHT(t) 152.6 151.0 158.3 161.0 175.2 t (giờ) Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 20 191.9 129.7 Thiết kế môn học nhà máy điện c./ Một số nhận xét chung - Công suất phát lên hệ thống nhà máy nhỏ dự trữ quay hệ thống nên có cố tách nhà máy khỏi hệ thống đảm bảo ổn định hệ thống - Phụ tải điện áp trung chiếm gần 50% công suất nhà máy việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải quan trọng Từ kết tính toán ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tổng hợp nhà máy nh sau: II./ xác định phơng án nối dây sơ Chọn sơ đồ nối điện nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện Sơ đồ nối điện hợp lý đem lại lợi ích kinh tế lớn lao mà phải đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội Thiết kế môn học nhà máy điện Cơ sở để để xác định phơng án sô lợng công suất máy phát điện , công suất hệ thống điện , sơ đồ lới phụ tải tơng ứng , trình tự xây dựng nhà máy điện lới điện Khi xây dựng phơng án nối dây sơ ta có số nguyên tẵc chung sau : Nguyên tắc Có hay góp điện áp máy phát Nếu SuFmax nhỏ nhiều dây cấp cho phụ tải địa phơng không cần góp điện áp máy phát SuFmax 25% Sđm 1F Nguyên tắc Nếu có góp điện áp máy phát số lợng máy phát nối vào góp phải đảm bảo cho tổ máy lớn bị cố máy phát lại phải đảm bảo phụ tải địa phơng tự dùng Nguyên tắc Nếu phía điện áp cao , trung có trung tính nối đất hệ số có lợi 0,5 nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc cấp Nguyên tắc Sử dụng số lợng máy phát máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao trung cho tơng ứng với công suất cực đại cấp Nguyên tắc Có thể ghép chung số máy phát với máy biến áp nhng phải đảm bảo Sbộ Sdự phòng ht Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có tổ máy phát, công suất định mức tổ máy 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ba cấp điện áp sau: Phụ tải địa phơng cấp điện áp 10 kV có: Sdpmax = 16,09 MVA Sdpmin = 11,26 MVA Phụ tải trung áp cấp điện áp 110 kV có: STmax = 255,8 MVA Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội Thiết kế môn học nhà máy điện STmin = 191,9 MVA Phụ tải cao áp cấp điện áp 220 kV ( hệ thống ) có: SVHTmax = 175,2 MVA SVHTmin = 129,7 MVA Ta có dự trữ quay hệ thống SDT = 190 MVA Công suất MF-MBA = 62.5 MVA nhỏ dự trữ quay hệ thống nên dùng sơ đồ Cấp điện áp cao trung la 220 kV 110 kV có trung tính nối đất trực tiếp nên dùng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc, tiết kiệm chi phí giảm đợc tổn hao MBA Từ ta vạch phơng án nh sau : 2.1.Phơng án Phơng án I, phía cao áp góp 220kV bố trí máy biến áp gồm máy biến áp tự ngẫu máy biến pha dây quấn Phía trung áp góp 110kV đợc nối với máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn Để cung cấp điện thêm cho phụ tải nh để liên lạc ba cấp điện áp dùng hai máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu (G1-T1 G2-T2) Phụ tải địa phơng 10 kV đợc cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát điện G1,G2 thông qua kháng đờng dây Ưu điểm phơng án: - cung cấp đủ công suất cho phụ tải cấp điện áp Nhợc điểm : - máy phát máy biến áp khác loại gây khó khăn lắp đặt vận hành bảo dỡng sửa chữa ST HT 220KV Nguyễn Văn Ký 110KV TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội Thiết kế môn học nhà máy điện T5 T4 T2 T1 ~ STD G T3 STD Hình 2-1 ~ G STD ~ G 2.2.Phơng án Để khắc phục nhợc điểm trên, chuyển G5-T5 từ góp 220kV sang phía 110kV Phần lại phơng án II giống nh phơng án I Ưu điểm - sử dụng loại máy biến áp thuận tiện vận hành bảo dỡng sửa chữa - khắc phục đợc phần lớn nhợc điểm phơng án I Nhợc điểm - phụ tải bên trung cho MF-MBA bên trung làm việc dịnh mức có phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung MBA tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn thất qua lần MBA ST HT 220KV T1 Nguyễn Văn Ký T2 110KV T4 T3 T5 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 10 STD ~ ~ G STD G 3 ~ STD G Thiết kế môn học nhà máy điện I2tb1 = I 02 + I 02,1 I2tb3 = I 02, = 185,2 (KA2) + I 02,5 = 93,5 (KA2) ; ; I2tb2 = I 02,1 + I 02, I2tb4 = I 02,5 + I 12 = 144,8 (KA2) = 93,3 (KA2) 2 Với t = 0,1; 0,1; 0,3; 0,5 Từ ta có : BN-CK = 0,1 185,22+ 0,1.144,82 + 0,3.93,52 + 0,5.93,32 = 107,7 (KA2.s) - Khi ta tính gần xung lợng nhiệt thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ : BN-KCK = (IN1)2.Ta = 10,042.0,05 = 5,04 (KA2.s) * Vậy xung lợng nhiệt dòng ngắn mạch N2 : BN = BN-CK + BN-KCK = 5,04 + 107,7 = 112,74 (KA2.s) Tiết diện dây dẫn nhỏ đảm bảo ổn định nhiệt cấp điện áp 220 KV : Smin = BN C = 112,74 103 = 134,4 mm2 79 Dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt c Kiểm tra điều kiện vầng quang : Uvq Uđm Trong Uvq điện áp tới hạn để phát sinh vầng quang.Nếu nh dây dẫn ba pha đợc bố trí ba đỉnh tam giác điện áp vầng quang đợc tính nh a sau : Uvq = 84.m.r.lg (KV) r m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn (m = 0,85) r : bán kính dây dẫn (cm) a : khoảng cách pha dây dẫn Với loại dây dẫn chọn : r = 1,33 (cm) ; a = 300 (cm), ta có : 300 a Uvq = 84.m.r.lg = 84.0,85.1,33.lg = 223,47 (KV) > Uđm= 220 (KV) 1,33 r Thỏa mãn điều kiện vầng quang Vì , dẫn mềm góp mạch cao áp đợc chọn loại dây AC- 400/22 6.4.Chọn thiết bị cho phụ tải địa phơng Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 59 Thiết kế môn học nhà máy điện 6.4.1.Chọn cáp cho phụ tải địa phơng Theo nhiệm vụ thiết kế, phụ tải địa phơng gồm hộ tiêu thụ đợc, công suất hộ 7,5 MW với costb = 0,92 đợc cung cấp đờng dây cáp kép Dòng điện làm việc bình thờng qua cáp là: Ilvbt = Pdp cos 3.U = 2,5.10 2.0,87 3.10,5 = 79 A Icb = 2.Ilvbt = 2.79 =158 A Từ đồ thị phụ tải địa phơng tính bảng 1-3, ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại nh sau : Tmax = S dpi t i S dp max 365 = 11,26.6 + 12,87.4 + 12,87.2 + 16,09.6 + 11,26.4 365 = 7079 h 16,09 Do ta dùng cáp ba lõi đồng mật độ dòng điện kinh tế lấy Jkt = 1,2 A/mm2 Tiết diện cáp đợc chọn theo mật độ Jkt là: FC = I lvbt 79 = = 65,83 mm2 J kt 1,2 Ta chọn cáp ba pha có lõi đồng đặt đất có tiết diện 120 mm có : Icp = 285 A Kiểm tra điều kiện phát nóng lâu dài cáp: - Kiểm tra điều kiện phát nóng làm việc bình thờng : Icp = K1.K2.Icp Ibt : K1-Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng đặt cáp K2-Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song, K2 = 0,9 - Đặt cáp đất có nhiệt độ 15oC, nhiệt độ phát nóng ruột cáp 10,5 kV cho phép 60oC, nhiệt độ tiêu chuẩn 25oC Do đó: K1 = cp o cp odm = 60 25 = 0,88 60 15 - Nh dòng điện làm việc lâu dài cho phép cáp nhiệt độ đất 25 C là: Icp = K1.K2.Icp = 0,88.0,9.285 = 225,72 A >Ibt = 79 A - Vậy cáp chọn thoả mãn làm việc bình thờng Kiểm tra điều kiện phát nóng làm việc cỡng bức: Icp = Kqt.K1.K2.Icp Icb Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 60 Thiết kế môn học nhà máy điện - Giả thiết cáp đợc cho phép tải 30% thời gian không ngày đêm, đó: Icp = Kqt.Icp = 1,3.225,72 = 293,436 A > Icb = 158 A Vậy chọn cáp có tiết diện 120 mm2 6.4.2 Chọn kháng điện : a Cấp điện áp định mức kháng : Uđm K = Ulới = 10 KV b Xác định dòng cỡng lớn qua kháng : Xác định dòng điện làm việc cỡng qua kháng Từ sơ đồ cung cấp điện phụ tải địa phơng ta có công suất qua kháng lúc bình thờng lúc cố kháng nh sau: Dòng cỡng đợc chọn theo kháng có phụ tải lớn : P 14 Icb = Icb = = 0,885 (kA) 3.10,5.0,87 3.U dm cos Ta chọn kháng đơn dây nhôm : PbA-10-1000 : Uđm = 10 (KV) ; Iđm = 1000 (A) *)Xỏc nh XK % in khỏng ca ng dõy dựng cho ph ti a phng c chn cho m bo hn ch dũng ngn mch nh hn hay dũng ct nh mc ca mỏy ct v m bo n nh nhit cho cỏp cú tit din ó chn thit b phõn phhi cng knh thng dựng mt khỏng cho mt s ng dõy Trong iu kin lm vic bỡnh thng dũng qua khỏng chớnh l dũng qua ph ti , ú tn tht in ỏp trờn khụng ln Vỡ vy m in khỏng phi chn khụng quỏ 8% vi khỏng n v khụng quỏ 16% vi khỏng kộp *)S thay th 77,41 62,1 210,42 Chn Scb = 100 MVA v ngn mch ti N4 cú IN4 = 77,41 kA Scb 100 = Icba = = 5,5 kA 3.U cb 3.10,5 in khỏng ca h thng tớnh dn im ngn mch N4 : I cba 5,5 XHT = I = 77,41 = 0,071 N4 in khỏng ca cỏp l : S cb 100 XC1 = x o l = 0, 08.2 10,52 = 0,145 U cb Dũng n nh ca cỏp S1 : InhS1 = S1.C 70.90 = = 7530 A t1 0, Nguyễn Văn Ký XHT N4 XK N5 XC1 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK XC2 Hà Nội 61 Thiết kế môn học nhà máy điện Dũng in n nh ca cỏp S2 InhS2 = S C 70.90 = = 9961,17A = 9,96 kA t2 0, N6 in khỏng tng tớnh n im N6 : I cba 5,5 = X = I 9,96 = 0,552 nh X = XHT + XK + XC1 - in khỏng ca khỏng in s l : XK = X XHT - XC1 = 0,552 0,071 0,145 = 0,336 I dmK XK% = Xk .100 = 0,336 5,5 100 = 6,1 % I cba Ta chn loi khỏng : PbA-10-1000-8 : UmK =10 (KV) : ImK = 1000 (A) : XK% = 12 % Dũng in n nh ng 29 (KA) Tn tht nh mc pha : 8,3 (KW) Tớnh toỏn kim tra khỏng ó chn : Tớnh toỏn kim tra li khỏng ó chn ti im ngn mch N5 : I cba = 0,12 5,5 = 0,66 XK = XK% I dmK Dũng in ngn mch ti N5 I cba 5,5 = = 7,52 (KA) IN5 = X HT + X K 0,071 + 0,66 ICm = 20 (KA) ; InhS1 = 7,53 (KA) Tho iu kin IN5 (ICm ; Inh S1 ) Kim tra li khỏng ó chn ti im N6 : I cba = 0,12 5,5 = 0,66 XK = XK% I dmK Dũng in ngn mch im N6: I cba 5,5 = = 6,26 (KA) IN6 = X HT + X K + X C1 0,071 + 0,66 + 0,145 ICm = 20 (KA) ; InhS2 = 9,96 (KA) Tho iu kin IN6 (ICm ; Inh S2 ) n nh ng ca khỏng in: Dũng in n nh ng 29 KA Kim tra n nh ng : ixk = kxk IN6 = 1,8 6,26 = 15,94 (KA) < 29 (KA) Tho Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 62 Thiết kế môn học nhà máy điện 6.5.Chọn máy biến điện áp máy biến dòng điện Việc chọn máy biến điện áp máy biến dòng điện phụ thuộc vào tải Điện áp định mức chúng phải phù hợp với điện áp định mức mạng 6.5.1 Chọn máy biến điện áp BU : Chọn BU theo điều kiện : + Điện áp : UđmBU =Umạng + Cấp xác : 0,5 +Công suất định mức : S2đmBU S2 * Chọn BU cho cấp điện áp 10,5 KV nh sau : - Dụng cụ phía thứ cấp công tơ nên dùng hai biến điện áp nối dây theo V/V : Uđm =10,5 KV cấp xác 0,5 Phụ tải BU cần phải phân bố cho hai biến điện áp nh bảng sau : Tên đồng hồ Kiểu Vôn kế Oát kế Oát kế phản kháng Oát kế tự ghi Tần số kế Công tơ Công tơ phản kháng Tổng B-2 341 342/1 - 33 - 340 - 670 WT-672 Phụ tải pha AB P(W) Q(VAR) 7,2 1,8 1,8 8,3 0,66 0,66 20,4 Phụ tải pha BC P(W) Q(VAR) 1,8 1,8 8,3 6,5 0,66 0,66 19,72 1,62 1,62 3,24 1,62 1,62 3,24 - Biến điện áp AB : S2 = 20,4 + 3,24 = 20,7 VA cos = 20,4 =0,98 20,7 cos = 19,72 = 0,99 19,99 - Biến điện áp BC : S2 = 19,72 + 3,24 = 19,99 VA Ta chọn BU có thông số sau : Loại BU Cấp điện áp Điện áp định mức (V) cuộn sơ cấp HOM-10 10 Nguyễn Văn Ký 10000 cuộn thứ cấp 100 Công suất định mức (VA) ứng với cấp xác 0,5 Công suất 75 640 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 63 Thiết kế môn học nhà máy điện * Chọn dây dẫn nối từ BU đến đồng hồ đo : - Chọn dây dẫn nối từ máy biến điện áp đến dụng cụ đo theo hai điều kiện sau : + Tổn thất điện áp dây dẫn,không đợc lớn 0,5% điện áp định mức thứ cấp (trờng hợp có đồng hồ đo điện năng) + Theo điều kiện độ bền : tiết diện nhỏ dây đồng 1,5 mm 2,đối với dây nhôm 2,5 mm2 Xác định dòng dây dẫn a, b , c : Sab 20,7 = Ia = =0,207 A U ab 100 Sbc 19,9 = Ic = =0,199 A U bc 100 Coi Ia = Ic = 0,2 A cos ab = cos bc = Ib = 0,2 = 0,34 A Điện áp giáng dây a b : .l U =(Ia + Ib ).r = (Ia + Ib ) S Giả sử khoảng cách đặt đồng hồ đo tới BU 50 m dùng dây dẫn đồng có = 0,0175 .mm2/m.Vì có công tơ nên U = 0,5 Vậy tiết diện dây dẫn : (I a + I b )..l (0,2 + 0,34).0,0175.50 = S = 0,945 mm2 U 0,5 Theo yêu cầu độ bền ta chọn dây dẫn có tiết diện : 1,5 (mm2) * Chọn BU cho cấp điện áp 110 KV 220 KV : - Phụ tải phía thứ cấp BU phía 110 KV 220 KV thờng cuộn dây điện áp đồng hồ có tổng trở lớn,công suất nhỏ nên không cần tính toán phụ tải - Nhiệm vụ kiểm tra cách điện đo điện áp nên ta chọn đồng hồ có thông số sau : Loại BU Cấp điện áp (KV) Điện áp định mức (V) cuộn sơ cấp HK-110-57 110 110000/ cuộn thứ cấp 100/ HK-220-58 220 220000/ 100/ Nguyễn Văn Ký cuộn thứ cấp phụ 100 100 Công suất định mức (VA) ứng với cấp xác Công suất cực đại (VA) 600 2000 600 2000 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 64 Thiết kế môn học nhà máy điện 6.5.2 Chọn máy biến dòng điện BI : - Máy biến dòng điện đợc chọn theo điều kiện sau : Sơ đồ nối dây tùy thuộc vào nhiệm vụ biến dòng, kiểu biến dòng tùy thuộc vào vị trí đặt biến dòng + Điện áp : UđmBI Uđm mạng + Dòng điện :IđmBI Ilvcb + Cấp xác : 0,5 * Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp máy phát : Từ sơ đồ nối dây dụng cụ đo lờng vào BI ta xác định đợc phụ tải thứ cấp BI : STT Tên dụng cụ Ampe mét Oát kế tác dụng Oát kế tự ghi Oát kế phản kháng Công tơ tác dụng Công tơ phả kháng Tổng cộng Loại -302 -341 -342/1 -33 -670 T-672 Phụ tải (VA) 1 5 10 2,5 2,5 26 5 10 2,5 2,5 26 Phụ tải pha : - Pha A : SA = 26 (VA) - Pha B : SB = (VA) - Pha C : Sc = 26 (VA) Phụ tải pha A pha C lớn : 26 (VA) + Điện áp : UđmBI Uđm mạng =10,5 (KV) + Dòng điện :IđmBI Ilvcb = 6,79 (KA) + Cấp xác : 0,5 Ta chọn BI cho cấp điện áp máy phát 10,5 KV loại : T-20-1 có thông số sau : Loại BI Uđm(KV) T-20-1 20 Dòng điện định mức(A) Sơ cấp Thứ cấp 8000 Cấp xác hay ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức ứng với cấp xác () 0,5 0,5 1,2 Cấp xác 0,5 : Z2đm =1,2 () Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 65 Thiết kế môn học nhà máy điện - Chọn dây dẫn từ BI đến phụ tải : Lấy l = ltt = 50 m ( BI theo sơ đồ hình hoàn toàn ) - Tổng trở dụng cụ đo mắc vào pha A hay pha C : S 26 Zdc = = =1,04 () I dm Để đảm bảo độ xác ,yêu cầu tổng phụ tải phía thứ cấp Z (cả dây dẫn) không vợt phụ tải định mức BI : Z2 = Zdc + Zdd Z2đm .l Z2đm - Zdc Zdd = tt S Từ suy tiết diện dây dẫn : .l tt 0,0175.50 = S = 5,47 mm2 Z 2dm Z dc 1,2 1,04 Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện mm2 làm dây dẫn từ BI tới dụng cụ đo - Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định nhiệt : có dòng định mức sơ cấp lớn 1000 (A) - Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định động : định điều kiện ổn định động dẫn mạch máy phát * Chọn biến dòng điện cho cấp điện áp 110 KV 220 KV : Chọn theo điều kiện : + Điện áp : UđmBI Uđm mạng + Dòng điện :IđmBI Ilvcb Với cấp điện áp 110 KV có : Icb = 0,65 (KA) Với cấp điện áp 220 KV có : Icb = 0,68 (KA) Ta chọn BI có thông số sau Uđm Loại BI KV TH-110M TH-220-3T 110 220 Cấp Dòng điện định mức xác hay (A) ký hiệu cuộn thứ cấp Sơ cấp Thứ cấp 1500 1200 0,5 P2 Phụ tải định mức ứng với cấp xác () 0,5 0,8 50 Bội số ổn định động 75 - Ilđđ kA 108 - Máy biến dòng không cần kiểm tra ổn định nhiệt : có dòng định mức sơ cấp lớn 1000 (A) - Kiểm tra ổn định động : Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 66 Thiết kế môn học nhà máy điện Kldd.IđmSC ixk + Loại BI : TH-110M có Kldd =75 ; IđmSC =1,5 KA Ta có : Kldd.IđmSC = 75.1,5 = 159,1 > ixk = 28,23 (KA) thỏa mãn điều kiện ổn định động + Loại BI : TH-220-3T có Ilđđ =108 kA > ixk = 11,79 (kA) thỏa mãn điều kiện ổn định động Hai loại máy biến dòng chọn cho cấp điện áp trung cao áp thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt ổn định động W MC AA A AB AC W Wh VARh VAr B C a b c 2-HOM-10 F V f Sơ đồ nối dụng cụ đo vào BU BI 6.6 Chọn chống sét van : Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 67 Thiết kế môn học nhà máy điện Chống sét van thiết bị đợc ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống điện áp khí Khi xuất điện áp, phóng điện trớc làm giảm trị số điện áp đặt cách điện thiết bị hết điện áp tự động dập hồ quang xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thờng 6.6.1 Chọn chống sét van cho góp : Trên góp 220 KV 110 KV đặt chống sét van với nhiệm vụ quan trọng chống điện áp truyền từ đờng dây vào trạm Các chống sét van đợc chọn theo điện áp định mức trạm Trên góp 110 KV ta chọn chống sét van loại PBC- 110 có Uđm = 110 KV, đặt ba pha 6.6.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp : a Chống sét van cho máy tự ngẫu : Các máy biến áp tụ ngẫu có liên hệ điện cao trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao áp sang trung áp ngợc lại Vì ,ở đầu cao áp trung áp máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt chống sét van - Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-220 có Uđm = 220 KV, đặt ba pha - Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110 có Uđm = 110 KV, đặt ba pha b Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây : Mặc dù góp 220 KV có đặt chống sét van nhng có đờng sắt có biên độ lớn truyền vào trạm, chống sét van phóng điện Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 68 Thiết kế môn học nhà máy điện CHNG VI S T DNG V MY BIN P T DNG S ni in t dựng in t dựng l mt phn in nng khụng ln nhng li gi mt phn quan trng quỏ trỡnh hnh nh mỏy in , nú m bo hot ng ca nh mỏy : nh chun b nhiờn liu , chuyn nhiờn liu , bm nc tuwnf hon , qut giú , thp sỏng , iu khin , tớn hiu v liờn lc in t dựng nh mỏy nhit in c bn cú th chia lm hai phn : Mt phn cung cp cho cỏc mỏy cụng tỏc m bo s lm vic ca lũ v tua bin cỏc t mỏy Phn cung cp cho cỏc mỏy cụng tỏc phc v chung khụng liờn quan trc tip n lũ hi v tua bin nhng li cn thit cho s lm vic ca nh mỏy Ta chn s t dựng theo nguyờn tc kinh t v m bo cung cp in liờn tc , i vi nh mỏy in thit k dựng hai cp in ỏp t dựng KV v 0,4 KV 7.1.Chọn máy biến áp tự dùng Chn mỏy bin ỏp t dựng cp I Cỏc mỏy ny cú nhim v nhn in t cỏi 10,5 kV cung cp cho ph ti t dựng cp in ỏp KV cũn li cung cp cho ph ti in cp in ỏp 380/220KV Cụng sut ca mỏy bin ỏp cụng tỏc bc mt cú th xỏc nh nh sau: K1 SBm P1 +S2.K2 cos - Trong ú : + P1 : Tng cụng sut tớnh toỏn ca cỏc mỏy cụng tỏc ti ng c KV ni vo phõn on xột (KW) + S2 : Tng cụng sut nh mc ca mỏy bin ỏp bc hai ni vo phõn on xột + K1 : h s ng thi cú tớnh n s khụng y ti ca cỏc mỏy cụng tỏc ca ng c KV + cos1 : hiu sut v h s cụng sut ca ng c KV K1 T s : thng ly bng 0,9 1.cos H s ng thi K2 cng ly gn ỳng bng 0,9 Nờn ta cú : SBm (P1 + S2).0,9 Trong phm vi thit k ta chn cụng sut ca mỏy bin ỏp t dựng cp I theo cụng sut t dựng cc i ca ton nh mỏy : Stdmax = 23,53MVA Vy cụng sut mỏy bin ỏp t dựng cp I l : SmB Stdmax n Nguyễn Văn Ký TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 69 Thiết kế môn học nhà máy điện SmB 23,53= 4,706 MVA Tra bng chn loi mỏy bin ỏp TMHC-6300/10,5 cú cỏc thụng s sau : SmB in ỏp (KV) Tn tht (KW) Loi (KVA) Cun cao Cun h Po PN TMHC 6300 10,5 6,3 8,0 46,5 8,0 0,9 Chọn máy biến áp dự trữ : Vì hệ thống tự dùng nối theo sơ đồ khối nên máy biến áp dự trữ cấp đợc chọn theo điều kiện không để thay cho máy biến áp làm việc sửa chữa mà để cung cấp cho hệ thống tự dùng trình dừng khởi động khối Do cần chọn máy biến áp dự trữ vợt cấp so với máy biến áp công tác Thông thờng công suất để khởi động dừng tổ máy khác chiếm khoảng 50% công suất công suất cần thiết cho làm việc bình thờng đầy tải ta có : : c chn phự hp vi mc ớch ca chỳng : mỏy bin ỏp d tr ch phc v thay th mỏy bin ỏp cụng tỏc sa cha Cụng sut mỏy bin ỏp d tr : 1 Smdt 1,5 .Stdmax = 1,5 .23,53= 7,059 MVA n Chn mỏy bin ỏp : THC-10000/10,5 : 7.1.2.Chọn máy biến áp tự dùng cấp 0.4 kV Thực tế vận hành cho thấy công suất tự dùng cấp 0.4 KV chiếm khoảng (10 ữ 15)% công suất tự dùng toàn nhà máy Do công suất tự dùng cấp 0.4KV lúc : Std0.4max = 0.1*Stdmax = 0.1*17.5 = 1.75 MVA = 1750 KVA Giả thiết dùng máy biến áp có S Tđm = 630 KVA số lợng máy biến áp tự dùng cần thiết là: n= S td 0.4 max 1750 = = 2.78 ta dùng máy biến áp công tác 630 630 Nh chọn máy biến áp loại TC3C-630/10 có thông số kỹ thuật cho bảng 7-1 Máy biến áp dự trữ cho cấp điện áp chọn loại Bảng 7-1 Loại Sđm UCđm UHđm P0 PN (MVA) (KV) (KV) (KW) (KW) 6.3 10.5 6.3 8.0 46.5 TMHC Nguyễn Văn Ký Un% I0% 8.0 0.9 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 70 Thiết kế môn học nhà máy điện 10 THC TC3C- 630/10 6.3 0.4 12.3 85 14 0.8 8.5 8.0 7.2.Chọn máy cắt điện dao cách ly 7.2.1.Tính toán ngắn mạch Để chọn đợc thiết bị tự dùng trớc máy biến áp tự dùng cấp 6,3 KV dựa vào kết tính toán ngắn mạch N chơng V: IN4 =97,226 KA; ixkN4 =253,0328 KA Để chọn mắy cắt hợp phía sau máy biến áp tự dùng cấp cần tính toán ngắn mạch N5 HT XT6,3 X HT N5 Hình 7-1 X1 Hình 7-2 N5 Điện kháng tổng hệ thống: X = S cb 3U tb I" N = 100 3.10,5.97,226 = 0,0566 Ta có điện kháng máy biến áp tự dùng hệ đơn vị tơng đối là: XT6,3 = U n % S cb 14 100 = = 1,4 100 S dm 100 10 Biến đổi sơ đồ hình 7-1 ta đợc sơ đồ thay hình - với : X1 = X + XT6,3 = 0,0566 + 1,4 = 1,4566 Xtt = X1 S Gdm + S HT S cb = 1,4566 588,25 + 7000 = 110,53 > 100 Do ta có: I* = I* = 110,53 = 0,009 Đổi hệ đơn vị có tên ta đợc: IN5 = 0,009 ixkN5 = Nguyễn Văn Ký S G dm + S HT 3.U tb = 0,009 588,25 + 7000 3.6,3 = 6,2587 KA 1,8.6,2587 = 15,93 KA TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 71 Thiết kế môn học nhà máy điện 7.2.2.Chọn máy cắt điện dao cách ly cho mạch tự dùng 10,5 KV Tham số tính toán nh chơng IV, điểm ngắn mạch tính toán N4: IN4 = 97,226 KA ; ixkN4 = 253,0328 kA ; Icb = S T 6,3dm 3U dm = 10 3.10,5 = 0,55 KA Nh chọn máy cắt dao cách ly có thông số kỹ thuật sau: Bảng 7-2 Thông số Kiểu Thông số tính toán máy cắt định mức U(kV) 10,5 Uđm(kV dao cách ly 20 9500-3000 Iđm(kA) Icắt(kA) Ilđđ(kA) Thông số định mức Uđm(kV ) M-20Icb(kA) 0,55 I(kA) 97,226 ixk(kA) 253,0328 Kiểu PBP-20- ) 8000 Iđm(kA) 9,5 100 300 20 Ilđđ(kA) 300 Không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng định mức chúng lớn 1000A 7.2.3.Chọn máy cắt hợp cho mạch tự dùng Thông số tính toán điểm ngắn mạch N5: IN8 = 6,2587 kA ; ixkN8 = 15,93 kA Dòng điện cỡng qua máy cắt hợp đợc tính theo dòng lớn qua máy biến áp tự dùng cấp 1: Icb = S Tdm 3.U tb = 10 3.6,3 = 0,916 kA Nh chọn máy cắt hợp có thông số kỹ thuật nh sau: Bảng 7-3: Cấp điện áp (kV) 6,3 Thông số tính toán Icb I ixk (kA) (kA) (kA) 0,916 6,2587 15,93 Nguyễn Văn Ký Thông số dịnh mức Loại U I Icắt Ilđđ máycắt (kV) (kA) (kA) (kA) BM-101000-20 10 20 20 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 72 Thiết kế môn học nhà máy điện Máy cắt chọn không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt có dòng định mức lớn 1000A 7.2.4.Chọn áp-to-mat cho mạch tự dùng Ap-to-mat đợc chọn theo điều kiện : Uđm Uđm lới Iđm Ilvmax Icắt đm IN Iđm Ap-to-mat = Iđm BATD cấp = 1000 3.0,4 = 1443,38A Để chọn dòng cắt định mức Ap-to-mat ta tính ngắn mạch góp 0,4kV điểm N6 Lúc coi MBA tự dùng cấp I nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch Ta có sơ đồ thay nh hình 7-3 ZB = RB + j.XB RB 2 PN U dm U N %.U dm + j 10 = S dm S dm XB 6,3KV 12.0,4 8.0,4 10 + j .10 = 1,92 + j.12,8 = 1000 1000 Hình 7-3 N6 ZB = 1,92 + 12,8 = 12,94 (m) Dòng ngắn mạch điểm N6 : IN6 = U TB 3.Z B = 400 3.12,94 = 17,85kA Căn vào điều kiện chọn Ap-to-mat kết tính ngắn mạch ta chọn Ap-to-mat hãng Melin Gerin chế tạo loại M15 có thông số sau : Bảng 7-4 Loại M15 Nguyễn Văn Ký Uđm(V) 690 Iđm (A) 1500 Số cực 3-4 Icắt đm (kA) 40 TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội 73