Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án Thiết kế phần điện nhà máy Nhiệt điện ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Mục lục Đề mục Trang Mục lục LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.1 Chọn máy phát điện 1.2 Tính toán cân công suất 1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát 1.2.2 Phụ tải cấp điện áp 110 kV .4 1.2.3.Phụ tải toàn nhà máy .5 1.2.4.Phụ tải tự dùng 1.2.5 Cân công suất toàn nhà máy, công suất phát hệ thống 1.3 Nhận xét chung 10 CHƯƠNG 2: CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 11 2.1 Chọn phương án nối dây .11 Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế nhà máy điện Căn vào yêu cầu cung cấp điện hộ phụ tải yêu cầu kinh tế, kỹ thuật nhà máy mà đề phương án cho đảm bảo yêu cầu sau: 11 Khi làm việc bình thường phải cung cấp điện đầy đủ cho hộ phụ tải theo yêu cầu Khi có cố phần tử phải đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải quan trọng tránh trường hợp công suất tải qua nhiều lần máy biến áp gây tổn thất điện 11 2.2 Các phương án nối điện 12 2.2.1 Phương án 12 2.2.2 Phương án 12 2.2.3 Phương án 13 2.2.4 Phương án 4: 14 2.3 Sơ so sánh phương án .14 2.4 Chọn máy biến áp 15 2.4.1 Phương án 15 2.4.1.1 Chọn máy biến áp cho phương án 15 2.4.1.2 Tính toán phân phối công suất cho máy biến áp 16 2.4.1.3 Kiểm tra khả mang tải máy biến áp .17 2.4.1.4 Kiểm tra tổn thất điện máy biến áp 20 2.4.2 Phương án 23 2.4.2.1 Chọn máy biến áp cho phương án 23 2.4.2.2 Tính toán phân phối công suất cho máy biến áp 24 2.4.2.3 Kiểm tra khả mang tải máy biến áp .25 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 31 3.1 Xác định dòng làm việc cưỡng 31 3.1.1 Tính dòng cưỡng cho phương án .31 3.1.1.1 Cấp cao áp 220kV .31 3.1.1.2 Cấp điện áp trung 110kV 32 3.1.1.3 Cấp hạ áp 10,5 kV .32 3.1.2 Tính dòng điện cưỡng cho phương án .32 3.1.2.1.Cấp cao áp 220kV .32 3.1.2.2.Cấp điện áp trung 110kV 33 3.1.2.3.Cấp hạ áp 10,5 kV 34 3.2 Mục đích tính toán ngắn mạch .34 3.2.1.Chọn đại lượng bản: 34 3.2.2.Tính điện kháng phần tử 35 3.3 Tính ngắn mạch cho phương án 36 3.3.1 Phương án 36 3.3.1.1.Chọn điểm ngắn mạch 36 3.3.1.2 Tính ngắn mạch phương án 37 3.3.2 Phương án 45 3.3.2.1.Chọn điểm ngắn mạch 45 3.3.2.2 Tính ngắn mạch phương án 46 3.3.3 Kết tính toán cho phương án .53 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 54 4.1 Chọn máy cắt cho phương án 54 4.2 Phương pháp đánh giá hiệu phương án 55 4.2.1 Tính vốn đầu tư cho thiết bị 56 4.2.2 Tính phí tổn vận hành hàng năm P .56 4.3 Tính toán cho phương án .57 4.3.1.Phương án 57 4.3.1.1 Chọn sơ đồ nối điện thiết bị phân phối 57 4.3.1.2 Xác định chi phí tính toán 58 4.3.2 Phương án 59 4.3.2.1 Chọn sơ đồ nối điện thiết bị phân phối 59 4.3.2.2 Xác định chi phí tính toán 60 4.3.3 Thống kê chi phí phương án, chọn phương án tối ưu 61 CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN .63 5.1 Chọn máy cắt điện dao cách ly 63 5.1.1 Chọn máy cắt điện 63 5.1.2 Chọn dao cách ly 63 5.2 Chọn dẫn cứng 64 5.2.1 Chọn dẫn cứng 65 5.2.1.1 Chọn tiết diện dẫn 65 5.2.1.2.Kiểm tra ổn định động 66 5.2.2 Chọn sứ đỡ dẫn 68 5.2.3 Chọn dây dẫn góp mềm 70 5.2.3.1 Chọn tiết diện dây dẫn góp mềm 70 5.2.3.2 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch 71 5.2.3.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 74 5.3 Chọn máy biến điện áp máy biến dòng điện 75 5.3.1 Chọn máy biến điện áp (BU) 75 5.3.2 Chọn máy biến dòng điện (BI) 79 Tổng cộng 82 5.4 Chọn chống sét 83 5.4.1 Chọn chống sét van cho góp 83 5.4.2 Chọn chống sét cho máy biến áp 84 5.4.2.1.Chống sét cho máy biến áp tự ngẫu 84 5.4.2.2.Chống sét van cho máy biến áp hai dây quấn .84 5.5 Chọn thiết bị điện cho phụ tải địa phương 85 5.5.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương 85 5.5.2 Chọn kháng điện cho phụ tải địa phương 88 5.5.3 Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương 93 5.6 Chọn cáp cho phụ tải trung áp .94 CHƯƠNG 6: CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG 96 6.1 Chọn máy biến áp tự dùng 96 6.1.1 Chọn máy biến áp cấp 96 6.1.1.1.Máy biến áp công tác 96 6.1.1.2 Máy biến áp dự trữ 97 6.1.2 Chọn máy biến áp cấp hai .97 6.2 Chọn máy cắt Áptômát .98 6.2.1 Chọn máy cắt phía cao áp máy biến áp tự dùng cấp 1( 10,5 kV) 98 6.2.2 Chọn dao cách ly 99 6.2.3 Chọn máy cắt phía hạ áp máy biến áp tự dùng cấp 1(6,3 kV) 100 6.2.4 Chọn áptômát .101 6.3 Sơ đồ nối điện tự dùng 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO .105 Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện LỜI MỞ ĐẦU Ngày với tốc độ phát triển khoa học kỹ thuật nhằm mục đích đẩy mạnh công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Bên cạnh ngành công nghiệp khác ngành công nghiệp lượng năm gần đạt thành tựu đáng kể, đáp ứng nhu cầu đất nước Cùng với phát triển hệ thống lượng quốc gia, nước ta nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Hiện kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, dẫn đến phụ tải điện ngày phát triển Do việc xây dựng thêm nhà máy điện điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu phụ tải Việc quan tâm định đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật việc thiết kế, xây dựng vận hành nhà máy điện mang lại lợi ích không nhỏ hệ thống kinh tế quốc dân Do việc tìm hiểu nắm vững công việc thiết kế nhà máy điện, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện, an toàn kinh tế yêu cầu quan trọng người kỹ sư điện Nhiệm vụ đồ án em “Thiết kế phần điện nhà máy Nhiệt điện” Với kiến thức thu nhận qua năm học tập hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Huỳnh Đức Hoàn, đến em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp Vì thời gian kiến thức có hạn, nên đồ án em không tránh khỏi sai sót Em kính mong thầy cô giáo góp ý, bảo để em nắm vững kiến thức trước trường Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn tất thầy cô giáo truyền thụ kiến thức cho em em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế Quy Nhơn, ngày tháng năm 2013 Sinh viên Đặng Thành Chung SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Tính toán phụ tải cân công suất thiết kế nhà máy điện việc thiếu để đảm bảo kinh tế xây dựng vận hành Lượng điện nhà máy phát phải cân với điện tiêu thụ hộ dùng điện điện tổn thất Trong thực tế lượng điện tiêu thụ hộ dùng điện thay đổi Do vậy, người ta cần phải biết đồ thị phụ tải, nhờ chọn phương án vận hành hợp lý, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tiêu kinh tế kỹ thuật Từ vấn đề đặt nhiệm vụ trước hết cho người thiết kế phải tiến hành công việc: chọn máy phát điện, tính toán phụ tải cân công suất cách hợp lý 1.1 Chọn máy phát điện Cùng với phát triển hệ thống lượng quốc gia, nước ta ngày xây dựng thêm nhiều nhà máy điện trạm máy biến áp có công suất lớn, phần thiếu hệ thống lượng Thiết bị quan trọng nhà máy điện máy phát điện, máy phát điện biến đổi thành điện tạo thành nguồn cung cấp cho hệ thống Ngoài máy phát điện có khả điều chỉnh công suất giữ vai trò quan trọng việc đảm bảo chất lượng điện (điều chỉnh tần số điện áp hệ thống điện ) Theo yêu cầu nhiệm vụ thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng có tổng công suất 275MW gồm tổ máy công suất 55MW, ta chọn máy phát điện có thông số Bảng 1.1 SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Bảng 1.1 Thông số máy phát điện Thông số định mức Loại máy TBΦ-60-2T N S P U V/P MVA MW 3000 68,75 55 KV 10,5 Điện kháng tương đối cosϕ 0,8 I KA 3,78 X” d X ’d 0,1361 Xd 0,202 1,5131 1.2 Tính toán cân công suất Khi vận hành hệ thống điện ta thấy đồ thị phụ tải thay đổi theo thời gian, qui luật biến thiên phụ tải theo thời gian biểu diễn hình vẽ gọi đồ thị phụ tải Như vậy, đồ thị phụ tải cần thiết cho thiết kế vận hành hệ thống điện Khi có đồ thị phụ tải toàn hệ thống phân bố tối ưu công suất cho nhà máy điện hệ thống, xác định mức tiêu hao nhiên liệu Đồ thị phụ tải ngày nhà máy hay trạm biến áp dùng để chọn dung lượng máy biến áp, tính tổn thất điện máy biến áp, chọn sơ đồ nối dây 1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát Ta có: Pmax = 14 MW , cos ϕ = 0,81 Suy ra: Smax= Pmax 14 = =17,284 (MVA) Cosϕ 0,81 Tính phụ tải địa phương với công thức sau: SDP(t) = PDP (t ) P %.PDP max Với PDP(t) = Cosϕ 100 Bảng 1.2 Phụ tải cấp điện áp máy phát t(h) CS P% 60 70 100 85 90 PDP(t)(MW) 8,40 9,80 14,00 11,90 12,60 SDP(t)(MVA) 10,370 12,099 17,284 14,691 15,556 SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 85 11,90 14,691 70 60 9,80 8,40 12,099 10,370 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện SDP(t) (MVA) 20 17,284 12,099 10,370 14,691 15,556 14,691 15 12,099 10,370 10 12 14 16 18 20 24 t (h) Hình 1.1 Đồ thị phụ tải điện áp máy phát 1.2.2 Phụ tải cấp điện áp 110 kV Ta có: PT max =90 MW, cos ϕ tb = 0,89 Suy ra: Smax= Mà Pmax 90 = = 101,124 ( MVA) Cosϕ 0,89 ST (t ) = PT (t ) cos ϕtb PT (t ) = PT max PT % 100 Bảng 1.3 Biến thiên phụ tải cấp điện áp 110 kV t(h) CS P% 70 75 90 85 100 90 70 60 PT(t) (MW) 63,00 67,50 81,00 76,50 90,00 81,00 63,00 54,00 ST(t)(MVA) 70,787 75,843 91,011 85,955 101,124 91,011 70,787 60,674 SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện ST (t) (MVA) 100 70,787 75,843 91,011 85,955 101,124 91,011 70,787 60,674 75 50 25 12 14 16 18 20 24 t (h) Hình 1.2 Đồ thị phụ tải điện áp trung 110 kV 1.2.3.Phụ tải toàn nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy gồm tổ máy phát, tổ máy thiết kế kiểu TBΦ-60-2T có PFdm = 55MW, cosϕ = 0,8 Từ đó: S dmF = PFdm 55 = = 68, 75 ( MVA) cos ϕ dm 0,8 Tổng công suất đặt toàn nhà máy là: S NMdm = 5.Sdm = 5.68, 75 = 343, 75 MVA Để xác định đồ thị phụ tải nhà máy điện nhờ công thức: S NM (t ) = PNM (t ) cos ϕdm mà PNM ( t ) = PNM %.PNMdm 100 Bảng 1.4 Biến thiên phụ tải toàn nhà máy t(h) CS P% PNM(t) (MW) SNM(t) (MVA) 85 85 95 SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 80 100 100 85 80 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện SNM(t) (MVA) 326,563 350 275,000 343,750 292,188 292,188 275,000 300 250 200 150 100 50 12 14 16 18 20 t (h) 24 Hình 1.3 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1.2.4.Phụ tải tự dùng Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng cực đại nhà máy 7% công suất định mức nhà máy, với cosϕ = 0,8, tức hệ số công suất nhà máy (cosϕđm=0,8) Công suất tự dùng nhà máy xác định theo công thức: STD (t) = S NM (t ) α% SNM[0,4 + 0,6 ] (MVA) S NM 100 Trong : STD (t) : phụ tải tự dùng nhà máy thời điểm t, tính MVA α% : hệ số % lượng điện tự dùng.Nhiệm vụ thiết kế cho: α=7% SNM(t) : công suất nhà máy phát thời điểm t, tính MVA SNM : tổng công suất đặt nhà máy, tính MVA Bảng 1.5 Biến thiên phụ tải tự dùng t(h) CS P% STD(t) (MVA) 85 85 95 SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 80 100 100 85 80 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện STD (t) (MVA) 23,338 21,895 21,173 24,060 21,895 21,173 25 20 15 10 12 14 16 18 20 24 t (h) Hình 1.4 Đồ thị phụ tải tự dùng 1.2.5 Cân công suất toàn nhà máy, công suất phát hệ thống Điện nhà máy sản xuất ra, phần cung cấp cho phụ tải địa phương tự dùng, phần cung cấp cho phụ tải trung áp 110 kV, phần lại phát vào hệ thống Như công suất phát vào hệ thống xác định sau: SHT(t)= SNM(t) - ( SĐP(t) + ST(t) + STD (t) ) Bảng 1.6 Biến thiên công suất phát hệ thống t(h) CS (MVA) SNM(t) 292,188 292,188 326,563 275,000 343,750 343,750 292,188 275,000 STD(t) 21,895 21,895 23,338 21,173 24,060 24,060 21,895 21,173 SDP(t) 10,370 12,099 17,284 14,691 15,556 14,691 12,099 10,370 ST(t) 70,787 75,843 91,011 85,955 101,124 91,011 70,787 60,674 SHT(t) 189,136 182,351 194,929 153,181 203,011 213,987 187,408 182,783 SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 91 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện N5 K1 K2 ~ 1,5 N6 1,5 2,5 1,5 1,5 2,5 1,5 1,5 ~ N7 Hình 5.10.Sơ đồ nối kháng điện kép SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 92 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Bảng 5.10 Bảng phân bố công suất qua kháng Tình Kháng Kháng Nhánh Nhánh Nhánh Nhánh 4 Bình thường Hỏng kháng 0 Phân bố công suất qua nhánh kháng kép Dòng điện làm việc bình thường nhánh : Ibt = cosϕ 3.U dm = = 0, 259 0, 85 3.10, Dòng điện làm việc cưỡng nhánh : IcbK = cosϕ 3.U dm = = 0, 518 0,85 3.10, Ta chọn kháng điện kép cuộn dây nhôm: PbAC-10-2x600 có UđmK= 10 kV; IđmK = 600 A Xác định XK% Điện kháng tương đối định mức kháng: xK % = x K I Kdm 0, 100 = 0,552 .100 = 6, 023 % I cb 5, 4986 Chọn kháng điện đơn có xK % = % Kháng điện PbAC - 10 – 2x600 - có: Hệ số liên hệ K : 0,51 Ω Tổn thất định mức pha: 7,9 kW Kiểm tra kháng điện chọn Điện kháng tương đối kháng điện vừa chọn hệ tương đối bản: xK = xK % I cb 5, 4986 = 0, 06 = 0,55 I đmK 0, Dòng điện ngắn mạch N6: IN6 = I cb 5, 4986 = = 8, 538 kA xHT + xK 0, 094 + 0, 55 SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 93 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Dòng điện ngắn mạch N7: I N'' = xHT I cb 5, 4986 = = 6,379 kA + xK + X C1 0, 094 + 0,55 + 0, 218 I N'' = 8,538 kA < InhC1 = 9,599kA Vậy: I N'' = 6,379 kA < InhC2 = 8,910 kA 5.5.3 Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương Ta chọn máy cắt nhánh đầu cáp loại, theo điều kiện chọn máy cắt: + Loại máy cắt : máy cắt hợp + Điện áp : UdmMC ≥ Umg + Dòng điện : IdmMC ≥ Icb + Điều kiện cắt : ICdm ≥ I’’ + Điều kiện ổn định động ildd ≥ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt I nh tnh ≥ BN ( Điều kiện xét Idm < 1000 A) Dòng điện cưỡng qua máy cắt: I cb = S DP max 17, 284 = = 0, 950 kA 3.U đm 3.10,5 Dòng điện ngắn mạch I’’ sau kháng : Tại điểm ngắn mạch N6 tính trên: IN6’’ = 7,293 kA IxkN6 = 18,565 kA Vậy ta chọn máy cắt (khí SF6): [TL1, Tr237] Bảng .Thông số máy cắt phụ tải địa phương Loại máy cắt Udm kV Idm A ICdm kA Ildd kA 8DA10 12 2500 40 110 Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt máy cắt điện có Idm> 1000A SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 94 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 5.6 Chọn cáp cho phụ tải trung áp Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải địa phương có: Uđm = 110 kV; Pmax = 90 MW; cosϕ = 0,89 Phụ tải địa phương gồm: đường dây cáp kép x 30 MW Tiết diện cáp chọn theo mật độ kinh tế dòng điên J kt, xác định theo biểu thức: Fkt = I bt (mm2 ) J kt Trong đó: Ibt : dòng điện làm việc bình thường Jkt : mật độ dòng điện kinh tế - Dòng điện làm việc bình thường cáp kép: P 30.103 I bt = = = 88, 46( A) 3.U cos ϕ 3.110.0,89 Từ đồ thị phụ tải trung áp ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại năm: Tmax = 365.∑ Pi ti 63.6 + 67,5.2 + 81.4 + 76,5.2 = 365 Pmax 90 + 90.2 + 81.2 + 63.2 + 54.4 = 6789h > 5000h 90 Đối với cáp bọc giấy cách điện, lõi nhôm có Jkt= 1,2 A/mm2 theo [TL1, tr.56] Tiết diện cáp kinh tế đường dây kép: Fkt = I bt 88, 46 = = 73, 717( mm ) J kt 1, Ta chọn cáp nhôm cách điện XLPE điện áp 64/110 (123) kV ALCATEL chế tạo [TL2, tr.265] SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 95 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Bảng Tiết diện lõi Hình dáng lõi mm2 240R R- khối Điện trở Điện dung Ω/km µF/km 0,125 0,16 Icp (A) đặt cáp chồng lên đất 200C 405 tròn Kiểm tra: I SC P 30.103 = = = 176,92( A) < I CP = 405( A) 3.U cos ϕ 3.110.0,89 ∆U bt = ρ P.l 31,5.30.3 = = 0,054(kV ) < ∆U btcp = 10%U dm = 11(kV ) 2U dm F 2.110.240 ∆U SC = ρ P.l 31,5.30.3 = = 0,107(kV ) < ∆U sccp = 20%U dm = 22( kV ) U dm F 110.240 Kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch: F = 240 ≤ α I ∞ t qd = 11.8,160.103 0,5 = 63469,9 Trong đó: ∆U bt - tổn thất điện áp đường dây trường hợp làm việc bình thường ∆U btcp - tổn thất điện áp cho phép đường dây làm việc bình thường ∆U sc - tổn thất điện áp tuyến đường dây xảy cố nguy hiểm ∆U sccp -tổn thất điện áp cho phép cố I sc - dòng điện lớn qua dây dẫn cố I cp - dòng ddienj cho phép ứng với tiết diện dây chọn, nhà chế tạo cho α - hệ số nhiệt, cáp nhôm α = 11 tqd - thời gian quy đổi, với lưới trung lấy thời gian cắt ngắn mạch SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 96 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện CHƯƠNG 6: CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện có vai trò quan trọng trình vận hành nhà máy điện Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện chia thành hai phần khác nhau: Một phần cung cấp cho máy công tác đảm bảo làm việc lò tua bin tổ máy Phần cung cấp cho máy công tác phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò tua bin, nhiên cần thiết cho làm việc nhà máy Trong nhà máy nhiệt điện, điện tự dùng sử dụng hai cấp điện áp kV 0,4kV Ở cấp điện áp kV ta dùng phân đoạn để cung cấp điện, phân đoạn qua máy biến áp giảm áp 10/6 kV Cấp điện áp 0,4 kV cung cấp qua máy biến áp 6/0,4 kV Để dự trữ cho cấp kV ta dùng máy biến áp nối với cuộn hạ máy biến áp tự ngẫu phía máy cắt máy phát - máy biến áp Dự trữ cho cấp 0,4 kV ta dùng máy biến áp nối với góp dự trữ kV Sơ đồ nối điện tự dùng hình 7.1 6.1 Chọn máy biến áp tự dùng 6.1.1 Chọn máy biến áp cấp 6.1.1.1.Máy biến áp công tác Máy biến áp cấp có nhiệm vụ nhận điện từ đầu cực máy phát cung cấp cho phụ tải tự dùng kV, lại cung cấp tiếp cho phụ tải tự dùng cấp 0,4 kV Từ đó, công suất chúng cần phải chọn phù hợp với phụ tải cực đại động cấp điện áp kV tổng công suất máy biến áp cấp hai nối tiếp với Ta dùng năm máy biến áp công tác có công suất: 1 SđmB ≥ STD max = 24, 060 = 4,812 MVA 5 Vậy ta chọn máy biến áp dầu có thông số Bảng 6.1[TL1,Tr 140] SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 97 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Bảng 6.1: Thông số máy biến áp 6,3 công tác Loại Sđm kVA TMHC Điện áp kV Tổn thất kW Cuộn cao Cuộn hạ ∆P0 ∆PN 10,5 6,3 8,0 46,5 6300 8,0 0,9 6.1.1.2 Máy biến áp dự trữ Trong nhà máy nhiệt điện nối theo sơ đồ bộ, nhiệm vụ máy biến áp dự phòng thay máy biến áp công tác sửa chữa cung cấp cho hệ thống tự dùng trình dừng khởi động Công suất cần thiết để dừng tổ máy khởi động tổ máy khác chiếm 50 % công suất cần thiết cho làm việc bình thường khối lúc đầy tải Bởi công suất máy biến áp dự trữ chọn lớn cấp so với máy biến áp công tác Công suất máy biến áp dự trữ chọn sau: 1 S đmdt ≥ 1,5 Std max = 1, 24, 060 = 7, 218 MVA 5 Vậy ta chọn máy biến áp dầu theo [ TL1, tr.140] Bảng 6.2 Bảng 6.2: Thông số MBA dự phòng Loại Sđm kVA TДHC Điện áp kV Tổn thất kW Cuộn cao Cuộn hạ ∆P0 ∆PN 10,5 6,3 12,3 85 10000 14 0,8 6.1.2 Chọn máy biến áp cấp hai Máy biến áp cấp hai dùng để cung cấp cho động 380/220 V chiếu sáng Công suất máy biến áp thường nằm khoảng 630 ÷ 1000 kVA, máy biến áp công suất lớn ta không mong muốn lúc dòng ngắn mạch lưới 380 V giá thành thiết bị tương ứng tăng lên nhiều Giả thiết phụ tải chiếm 15% công suất phụ tải cấp Khi ta chọn công suất máy: SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 98 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện S đm ≥ 15 4,812.103 = 721,8 MVA 100 Vậy ta chọn máy biến áp phân phối ABB chế tạo theo [ TL2, tr.18] Bảng 6.3 Bảng 6.3: Thông số MBA công tác Loại ABB Sđm Điện áp kV kVA 1000 Tổn thất kW Cuộn cao Cuộn hạ ∆P0 ∆PN 6,3 0,4 1,75 13 Nhà máy thiết kế đặt máy biến áp công tác cấp hai ta đặt máy biến áp dự trữ cấp hai cho máy công tác, công suất chọn máy biến áp công tác, thông số Bảng 6.3 6.2 Chọn máy cắt Áptômát 6.2.1 Chọn máy cắt phía cao áp máy biến áp tự dùng cấp 1( 10,5 kV) Các máy cắt cấp 10 kV chọn giống nhau, ta xét điểm ngắn mạch N5, tính chương I”N5 = 58,498 kA; ixk=148,912 kA Dòng điện làm việc bình thường qua máy cắt: Ilvbt = STD max 24, 060 = = 0, 265 kA 3.U dm 3.10, Chọn dòng cưỡng dòng làm việc bình thường: Icb = Ilvbt = 0,265 kA Chọn máy cắt theo điều kiện: + Điện áp : UdmMC ≥ Umg + Dòng điện : IdmMC ≥ Icb + Điều kiện cắt : ICdm ≥ I’’ + Điều kiện ổn định động ildd ≥ ixk SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 99 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện + Điều kiện ổn định nhiệt I nh2 tnh ≥ BN (Điều kiện xét Idm < 1000 A) Kết chọn máy cắt không khí hãng SIEMENS theo [ TL1, tr.236] Bảng 6.4 Bảng 6.4 Thông số máy cắt phía cao áp MBA tự dùng cấp Loại máy Thông số tính toán Thông số định mức cắt Uđm Icb I’’ ixk UđmMC IđmMC ICđm Iôđđ kV kA kA kA kV kA kA kA 10 0,265 12 63 160 58,451 148,787 Máy cắt chọn có : 8BK40 Iđm = kA > kA ilđđ = 160 kA > ixk = 148,912 kA Do không cần kiểm tra ổn định động ổn định nhiệt 6.2.2 Chọn dao cách ly Điều kiện chọn dao cách ly: - Điện áp : UđmCL ≥ Umạng - Dòng điện : IđmCL ≥ Icb - Điều kiện ổn định động : ilđđ ≥ ixk - Điều kiện ổn định nhiệt : I2nhđm tnhđm ≥ BN Như mục 6.2.1 ta có Icb = 0,265 kA , ixk = 148,912 kA Ta chọn dao cách ly đặt nhà loại PBK – 20/5000 theo [ TL1, tr.243] có: UdmCL = 20 kV IdmCL = 5000 A Ildd = 200 kA Dao cách ly có dòng định mức lớn 1000 A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 100 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 6.2.3 Chọn máy cắt phía hạ áp máy biến áp tự dùng cấp 1(6,3 kV) Điều kiện chọn máy cắt: - Điện áp : UđmMC ≥ Umạng - Dòng điên : IđmMC ≥ Icb - Điều kiện cắt : ICđm ≥ I’’ - Điều kiện ổn định động : iôđđ ≥ ixk - Điều kiện ổn định nhiệt : I nhđh t nhđh ≥ BN Để chọn máy cắt ta tính dòng ngắn mạch ba pha N máy biến áp tự dùng cấp Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch (N 5) trước máy biến áp tự dùng cấp " Scb = 100 MVA; Ucb = 10,5 kV; I N = 58, 498 kA X HT = Scb 3.U cb I '' N5 = 100 = 0, 094 3.10, 5.58, 498 Điện kháng máy biến áp cấp một: Máy biến áp công tác có: UN% = %; SđmB1 = 6,3 MVA X B1 = U N % Scb 100 = =1, 270 100 S đmB1 100 6, Máy biến áp dự trữ có: UN% = 14 %; SđmB1 = 10 MVA X B2 = U N % S cb 14 100 = =1, 100 S đmB1 100 10 Ta chọn XB = { XB1 , XB2 } để ngắn mạch N6 có tình trạng nặng nề cho việc chọn máy cắt Điện kháng tính toán: Xtt = ( XHT + XB ) S HT 2100 = ( 0,094 + 1,270 ) = 28,644 > S cb 100 SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 101 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Vậy dòng ngắn mạch điểm N5 là: I N" = I cb S HT = = XΣ 3U cb X tt 2900 = 9, 278 kA 3.6,3.28, 644 Dòng xung kích điểm ngắn mạch N6 là: ixk = 1, 8.9, 278 =23, 618 kA Coi dòng điện làm việc cưỡng dòng điện làm việc mạch dự trữ khởi động dừng lại: I cb = S đmdt 10000 = = 916, 429 A 3.U đm 3.6, Ta chọn máy cắt không khí hãng SIEMENS theo [ TL1, tr.237 ] có thông số kỹ thuật Bảng 6.5: Bảng 6.5 Thông số máy cắt phía hạ áp MBA tự dùng cấp Loại máy Uđm Iđm cắt kV kA 8BM20 7,2 1,25 Máy cắt chọn có : Iđm = 1,25 kA > kA ICđm ildd kA 25 kA 63 ilđđ = 63 kA > ixk = 23,618 kA Do không cần kiểm tra ổn định động ổn định nhiệt 6.2.4 Chọn áptômát Để chọn áptômát ta tính dòng ngắn mạch (N7) góp phân đoạn 0,4 kV Áptômát chọn theo điều kiện sau: - Điện áp định mức : UđmA ≥ UđmLD - Dòng điện định mức : IđmA ≥ Itt - Dòng điện cắt định mức : ICđmA ≥ IN Trong : I tt = I dmB = S đmB 1000 = =1443 A 3.U đm 3.0, SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 102 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Chọn aptomat kiểu hộp Merlin Gerin chế tạo [ TL2, tr.149]: Bảng 6.6: Thông số áptômát Loại Uđm (V) Iđm(A) ICđm (kA) CM1600N 690 1600 50 Tính toán ngắn mạch kiểm tra lại áptomat chọn: Với lưới hạ áp ngắn mạch xa nguồn nên: IN = Ick = I∞ = I’’ Để tính ngắn mạch hạ áp, cho phép lấy kết gần cách cho trạm biến áp phân phối nguồn, tổng trở ngắn mạch cần tính từ tổng trở biến áp đến điểm cần tính ngắn mạch Sơ đồ tính toán ngắn mạch H ZB ZC ZA N Điện kháng điện trở phần tử mạng hạ áp: -Tổng trở máy biến áp quy phía hạ áp: 2 ∆PN U dmB U N %.U dmB 13.0, 42 5.0, 42 6 ZB = 10 + j 10 = 10 + j 104 2 S dmB S dmB 1000 1000 = 2,08 + j8 mΩ -Tổng trở cáp nối từ máy biến áp đến áptômat: Ta chọn cáp đồng hạ áp cách điện PVC LENS chế tạo [TL2, Tr 249]: PVC (3x120+70) dài 10m Tổng trở đoạn cáp đồng: ZC = ( r0 +jx0).l = ( 0,153+j0,07).0,01= 1,53.10-3 + j 0,7.10-3 Ω = 1,53 +j 0,7 mΩ -Tổng trở áptômat: Với áptômat 1600A ta có: Điện trở tiếp xúc aptomat R tx = 0,2 mΩ; điện trở cuộn dây bảo vệ dòng Rbv = 0,09 mΩ , điện kháng xbv = 0,1 mΩ ZA=(Rtx+Rbv)+jxbv = (0,2+0,09)+j0,1= 0,29 + j0,1 mΩ SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 103 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Tổng trở tính đến điểm ngắn mạch N là: ZT = ZB + ZC + ZT = 3,9 + j8,8 mΩ Trị số dòng điện ngắn mạch ghóp 0,4kV là: IN = U tb ZT2 = 400 3,92 + 8,82 = 23,993 kA Ta thấy dòng ngắn mạch tính toán I N=23,993 kA < ICdm= 50 kA nên aptomat đạt yêu cầu SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 104 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 6.3 Sơ đồ nối điện tự dùng T3 T2 T1 AT2 AT1 8FG10 ~ ~ ~ ~ ~ 8BK40 TДHC - 10000 TMHC -6300 8BM20 kV ABB-1000 0,4 kV CM1600N Hình 7.1 Sơ đồ nối điện tự dùng SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 105 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS Nguyễn Hữu Khái (2006), “Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp -Phần điện” , Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Ngô Hồng Quang (2007), “Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4500kV”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Lã Văn Út, “Ngắn mạch hệ thống điện”, Nhà xuất KHKT, Hà Nội, 2007 [4] Nguyễn Văn Đạm, TL2: Mạng lưới điện, Nhà xuất KHKT, Hà Nội, 2005 SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn [...]... trong tương lai Nhà máy có vai trò quan trọng trong hệ thống điện Lượng công suất thừa phát vào hệ thống lớn hơn dự trữ quay của hệ thống, chiếm một lượng lớn công suất nhà máy phát ra Góp phần làm tăng công suất dự trữ, vận hành kinh tế hệ thống điện SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện CHƯƠNG 2: CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 2.1... cân bằng công suất toàn nhà máy Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 1.3 Nhận xét chung Công suất của nhà máy phát vào hệ thống là: SHT max =213,987 (MVA) < SNMmax =343,75 (MVA) SHT min =153,181 (MVA) Công suất cực đại của phụ tải địa phương là: 17,284/2 (MVA) chỉ chiếm 12,57% công suất của một máy phát 68,75 (MVA) Công suất phát lớn nhất của nhà máy là 343,75 (MVA), lượng... Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của các hộ phụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương án sao cho đảm bảo những yêu cầu sau: Khi làm việc bình thường phải cung cấp điện đầy đủ cho các hộ phụ tải theo yêu cầu Khi có sự cố một phần tử nào đó phải đảm bảo cung cấp điện cho các... số lượng máy biến áp ít nhưng khi xảy ra sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu thì sẽ bị mất 2 tổ máy phát Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta chọn phương án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật, chọn ra phương án tối ưu để thiết kế nhà máy 2.4 Chọn máy biến áp Điện năng sản xuất ở các nhà máy điện được truyền tải đến hộ tiêu thụ thường qua nhiều lần biến đổi bằng các máy biến áp Do vậy, máy biến áp... góp ở cấp điện áp máy phát để cung cấp điện cho phụ tải địa phương Vì cấp điện áp cao áp (220KV) và trung áp (110KV) là lưới có trung tính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa ba cấp điện áp với nhau SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 12 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Vì công suất của một máy phát nhỏ hơn công suất dự trữ quay... lần máy biến áp gây ra tổn thất điện năng Công suất mỗi bộ MF – MBA (máy phát điện- máy biến áp) không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh từ đầu máy phát điện nhưng không được vượt quá 15% công suất của bộ Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết. .. các máy biến áp 2.4.1.2.1 Công suất qua MBA 2 dây quấn nối bộ MF-MBA (T1,T2,T3): ST1 = ST2 = ST3 = SNM - Std max 24, 060 = 68,75 = 63,938 (MVA) n 5 Trong đó : Stdmax : Công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy n : Số tổ máy phát trong nhà máy 2.4.1.2.2 Công suất qua MBA tự ngẫu (AT1,AT2): SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn 0,6 Trang 17 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt. .. nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 3.1.1.2 Cấp điện áp trung 110kV Đối với mạch đường dây do có 2 đường dây kép Dòng điện làm việc cưỡng bức là dòng điện chạy trên đường dây khi bị đứt 1 lộ Ta có công suất lớn nhất của phụ tải trung áp là STmax = 101,124 MVA, do đó công suất trên một lộ kép là ST max 3 nên dòng điện cưỡng bức là: Ilvcb = 2.STmax 3 3U dm = 2.101,124 = 0,354 kA 3.110 3 Mạch bộ máy. .. Do vậy, máy biến áp là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện Tổng công suất của các máy biến áp rất lớn và bằng vào khảng 4-5 lần tổng công suất của máy phát điện Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp rất nhiều Người ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít, công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Do đó khi chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn... của máy phát nối với MBATN SVTH: Đặng Thành Chung-ĐKT31 GVHD: TS.Huỳnh Đức Hoàn Trang 16 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện α α= : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu U C − UT 220 − 110 = = 0,5 UC 220 SAT1dm = SAT2dm ≥ 1 1 SdmMF = 68,75 = 137,5 (MVA) 0,5 α Vậy ta chọn các MBA có thông số như bảng 2.1[TL1,Tr.151,155,156] Bảng 2.1 Thông số các máy biến áp ở phương án 1 Loại MBA Điện