Thiết kế phần điện trong nhà máy thuỷ điện gồm 04 tổ nhà máy, công suất của mỗi tổ máy bằng sđmf = 67 1 MW

ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng ngành lượng nói chung đóng góp vai trò quan trọng trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước Nhà máy điện phần tử vô quan trọng hệ thống điện Cùng với phát triển hệ thống điện, phát triển hệ thống lượng quốc gia phát triển nhà máy điện Việc giải đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật thiết kế nhà máy điện mang lại lợi ích không nhỏ kinh tế quốc dân nói chung hệ thống điện nói riêng Là sinh viên theo học ngành hệ thống điện việc làm đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế kĩ thuật, tối ưu kinh tế toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa phương án nối điện kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn phương án tối ưu biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp Với đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện phần giúp em làm quen dần với việc thiết kế đề tài tốt nghiệp sau Trong thời gian làm bài, với cố gắng thân, đồng thời với giúp đỡ thầy cố giáo môn hệ thống điện đặc biệt với giúp tận tình thấy giáo TS.Nguyễn Nhất Tùng, em hoàn thành đồ án môn học Dù cố gắng đồ án khó tránh khỏi sai sót Em mong nhận đánh giá, nhận xét, góp ý thầy cô để đồ án kiến thức thân em hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn thầy TS Nguyễn Nhất Tùng toàn thể thầy cô giáo môn Hà Nội, ngày 09 tháng 11 năm 2014 Sinh viên thực Trần Kim Mạnh ĐỒ ÁN MÔN HỌC SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG THIẾT KẾ MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn : TS NGUYỄN NHẤT TÙNG Sinh viên thực : TRẦN KIM MẠNH Lớp : Đ H1 Đề số : 28 I Các số liệu ban đầu: Thiết kế phần điện nhà máy thuỷ điện gồm 04 tổ nhà máy, công suất tổ máy SđmF = 67.1 MW Hệ số tự dùng αtd =2% , cosⱷ = 0,88 ( Smaxmưa = Smaxnhà máy , Smaxkhô =80% Smaxnhà máy) Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải hạ áp, trung áp, cao áp phát hệ thống 1.Phụ tải cấp điện áp địa phương UĐP 11kV Pmax= 10 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm kép công suất MW dài 1km đơn công suất MW x dài 1km Biến thiên phụ tải ghi bảng Tại địa phương dùng máy cắt hợp có dòng định mức Icắt 21kA tcắt= 0,7s cáp nhôm , vỏ PVC với tiết diện nhỏ 70 mm2 Phụ tải cấp điện áp trung UT (110 kV) Pmax= 90 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm kép x 40 MW Biến thiên phụ tải ghi bảng Phụ tải điện áp cao UC (220 kV) Pmax= 60 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm 1kép x 40 MW đơn x 20 MW Biến thiên phụ tải ghi bảng Nhà máy liên lạc với hệ thống điện đường dây kép 220 kV dài 13 km Hệ thống có công suất (khống kể nhà máy thiết kế ) SđmHT= 6000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống : X*HT =0,85 công suất dự phòng hệ thống SdpHT =200 MVA 5.Công suất toàn nhà máy (ghi bảng) Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp toàn nhà máy: t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P%MPĐ(t) 70 85 80 85 85 100 90 70 P%UT(t) 70 80 90 100 80 90 80 70 P%UC(t) 90 90 90 80 80 90 100 90 SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT - CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY     -1.1Chọn máy phát điện Chất lượng điện yêu cầu quan trọng phụ tải Để đảm bảo chất lượng điện thời điểm, điện nhà máy phát điện phát phái hoàn toàn cân với lượng điện tiêu thụ Vì điện có khả tích lũy nên việc cân công suất hệ thống điện quan trọng, thực tế lượng điện tiêu thụ hộ dùng điện luôn thay đổi việc nắm quy luật biến thiên đồ thị phụ tải điều quan trọng việc thiết kế vận hành Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta lựa chọn phương án nối dây 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 suât máy biến áp phân bố công suất nhà máy điện với Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy thủy điện có tổng công suất đặt 268.4 MW gồm có máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải cấp : phụ tải cấp điện áp máy phát UMPĐ 11kV, phụ tải cấp điện áp trung UT 110 kV phụ tải cấp điện áp cao UC 220 kV Trong trình thiết kế, chọn số lượng máy phát điện cần ý số đặc điểm sau: - Để thuận tiện cho việc xây dựng vận hanh sau , nên chọn máy phát điện loại - Chọn điện áp máy phát lớn dòng điện định mức, dòng ngắn mạch cấp điện áp nhỏ ta dễ dàng chọn khí cụ điện - Tuy nhiên đề tài này, nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm có tổ máy công suất 67.1MW Tra bảng phụ lục máy phát điện đồng tuabin trang 116 sách ( Bảng 1.2) - “ Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp” ta có máy phát điện có thông số sau: Loại máy CB-850/190-48 Sđm MVA 67.1 SV TH : TRẦN KIM MẠNH Pđm MW 57 Uđm KV 10.5 I KA 3.7 TRANG α Xd” Xd’ Xd 0.85 0.2 0.29 1.04 cos ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG 1.2 Cân công suất Trong nhiệm vụ thiết kế cho đồ thị phụ tải nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện áp dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng ( Pmax ) hệ số ( Cosφtb ) phụ tải tương ứng, từ ta tinh phụ tải cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau: S (t )= Pmax P % Cosϕtb Trong : S(t) : công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t tính ( MVA) P% : công suất tác dụng thời điểm tính % công suất cực đại Pmax : công suất phụ tải cực đại tính ( MW) Cosφtb : hệ số công suất trung bình phụ tải 1.3 Đồ thị phụ tải địa phương ( 11kV) Phụ tải địa phương nhà máy có điện áp 11kV, công suất cực đại P max= 10 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm kép công suất MW dài 1km đơn công suất MW x dài 1km Để xác định đồ thị phụ tải địa phương phải vào biến thiên phụ tải hàng ngày cho nhờ công thức PUFmax P % Cosϕtb SUF(t)= VD : t = ( – ) ta có P%(0-5) = 70 ta có : 10.70 0,86.100 SUF(0-5)= =8.14(MVA) Tính tương tự cho thời điểm ta số liệu theo bảng sau 1.1 đồ thị 1.1 : t( giờ) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 PUF(%) 70 85 80 85 85 100 90 70 SUF(t) 8.140 9.884 9.302 9.884 9.884 11.628 10.465 8.140 Bảng 1.1 Từ bảng kết ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát hình vẽ : Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện địa phương 1.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung ( 110kV) : Nhiệm vụ thiết kế cho Pmax= 90 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm kép x 40 MW SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải vào biến thiên phụ tải hàng ngày cho nhờ công thức : PUTmax P % Cosϕtb SUT(t)= Kết tính toán theo thời điểm t cho bảng 1-2 dồ thị phụ tải phía trung áp hình 1.2 : t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P %UT(t) SUT(t) 70 80 90 100 80 90 80 70 73.256 83.721 94.186 94.186 83.721 73.256 104.651 83.721 Bảng 1.2 Hình 1.2 Đồ thị phụ tải phía trung áp 1.5 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao ( 220kV): Nhiệm vụ thiết kế cho Pmax= 60 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm 1kép x 40 MW đơn x 20 MW Để xác định đồ thị phụ tải phía cao áp phải vào biến thiên phụ tải hàng ngày nhờ công thức : PUCmax P % Cosϕtb SUC(t)= Kết tính toán theo thời điểm t cho bảng 1-3 dồ thị phụ tải phía trung áp hình 1.3: t( giờ) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 PT(%) 90 80 80 90 90 100 90 90 SUC 62.791 62.791 62.791 55.814 55.814 62.791 69.767 62.791 Bảng 1.3 Hình 1.3 Đồ thị phụ phía cao áp 1.6 Phụ tải tự dùng toàn nhà máy : Trong việ thiết kế nhà máy thủy điện tự dùng nhà máy gồm hai phần Mục đích để phục vụ cung cấp nước làm mát cho máy phát, máy biến áp, thông thoáng nhà SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG máy, thắp sáng, nhiên lượng điện tự dùng biến thiên không đáng kể theo thời gian nên ta coi số ta có : STD=STD max= const α %.n.PđmF 2.4.57 STD = = = 100.cosϕtd 100.0,88 5.2(MVA) STD – Phụ tải dự phòng α% - Lượng điện % tự dùng CosᵩTD - Hệ số công suất phụ tải tự dùng n - số tổ máy phát PđmF – Công suất tác dụng tổ máy phát Hình 1.4: Đồ thị phụ tải tự dùng - 1.7 Công suất phát toàn nhà máy Do cho mùa mua phát 100% , mùa khô phát 80% so với công suất định mức toàn nhà máy công tính công suất phát toàn nhà máy tính toán sau : - Stnm = n.S dmF Mùa mưa • Mùa khô • : : Stnm = 0.8.n.SdmF STD 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 STNM(t)mư a 268 268 268 268 268 268 268 268 STNM(t)khô 215 215 215 215 215 215 215 215 • Ta có đồ thị phụ tải mùa sau: Hình 1.5: Đồ thị phụ tải mùa mưa SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG Hình 1.6: Đồ thị phụ tải mùa khô I.5 Công suất hệ thống: • Theo nguyên tắc cân công suất thời điểm, không xét đến tổn thất công suất máy biến áp ta có: Stnm (t ) SVHT (t ) S DP (t ) SUT (t ) SUC (t ) STD (t ) + + + + + =0 Hay: SVHT (t) = Stnm (t) – [SDP(t) + SUT(t) + SUC(t) + STD(t)] • Trong đó: SVHT (t ) Công suất phát hệ thống thời điểm t, Stnm (t ) Công suất phát toàn nhà máy thời điểm t, S DP (t ) Công suất phụ tải địa phương thời điểm t, STD (t ) Công suất tự dùngtại thời điểm t, SUC (t ) SUT (t ) S DP (t ) , , Là Công suất Phụ tải cấp điện áp Cao, Trung, Hạ (địa phương) thời điểm t • Mặt khác nhà máy thủy điện vận hành theo mùa: Mùa mưa Mùa khô, Mùa mưa: mua SVHT (t ) mua Stnm (t ) [ S DP (t ) + SUT (t ) + SUC (t ) + STD (t )] = • Ta có bảng biến thiên công suất phát hệ thống mùa mưa sau: t (h) SVHT(t) mưa SVHT(t) khô 20 ÷ 22 0÷5 5÷8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 119.032 106.823 96.939 92.869 113.80 94.614 99.265 119.032 65.352 53.143 43.259 39.189 60.120 40.934 45.585 Trên góp cao áp : SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 22 ÷ 24 65.352 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG Ở phía góp cao áp (TBPP cao áp) đồng cấp điện cho phụ tải điện phía cao áp phát công suất thừa hệ thống Vậy công suất tổng gọi phụ tải góp cao áp STGCA(t) • Mùa khô : STGCA(t) =SVHT(khô)(t) + Suc(t) • Mùa mưa : STGCA(t) =SVHT(mưa)(t) + Suc(t) Ta có, bảng biến thiên đồ thị phụ tải góp cao áp mùa khô sau: t (h) 0÷5 5÷8 STGCA mưa 181.823 STGCA khô 128.143 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 169.614 159.730 148.683 169.61 157.404 115.934 106.050 115.934 103.724 95.003 20 ÷ 22 22 ÷ 24 169.03 115.35 181.82 128.14 Bảng tổng hợp cân công suất phụ tải cấp sau: T ( ) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 SUF 8.140 9.884 9.302 9.884 11.628 10.465 8.140 73.256 83.721 94.186 83.721 94.186 83.721 73.256 SUC 62.791 62.791 62.791 9.884 104.65 55.814 55.814 62.791 69.767 62.791 STD 5.182 5.182 5.182 5.182 5.182 5.182 5.182 5.182 215.0 215.0 215.0 215.0 215.0 215.0 268.0 268.0 268.0 268.0 268.0 268.0 96.939 92.869 113.800 94.614 99.265 119.032 43.259 159.73 106.05 39.189 148.68 60.120 169.61 45.585 169.03 95.003 115.934 40.934 157.40 103.72 65.352 181.82 128.14 SUT SNM SVHT STGCA 215.0 Khô 215.0 Mư 268.0 268.0 a Mư 106.82 119.032 a Khô 65.352 53.143 Mư 181.82 169.61 a 128.14 115.934 Khô Bảng 1.5 SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 115.352 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1.5 Nhận xét: - Nhà máy thiết kế có tổng công suất : SNMđm = ∑ Sđm=n.SđmF = 4*67.1= 268.4 (MVA) So với công suất đặt hệ thống là: 6000 MVA chiếm 4.47 % - Công suất dự phòng hệ thống:SdtHT =200 (MVA) - Công suất phát hệ thống: Svht max (mùa khô) = 119.032 MVA từ : 0h - 5h Svht max (mùa mưa) = 65.352 MVA từ :0h – 5h Svht (mùa khô) = 92.869 MVA từ : 11h - 14h Svht (mùa mưa) = 39.189 MVA từ : 11h - 14h Nhà máy phát công suất thừa hệ thống, công suất thừa phát lên hệ thống Có Svht max < SdtHT  nhà máy làm việc ổn định với hệ thống - Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) có: SUFmax = 11.628 MVA từ 17h-20h SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG SUFmin = 8.14 MVA từ 0h-5h từ 22h-24h SđmF = 67.1 MVA - Phụ tải trung áp : + SUTmax = 104.651 MVA từ 11-14h + SUTmin = 73.256 MVA từ 0h-5h từ 22h-24h Phụ tải cấp điện áp cao : + SUCmax = 69.767 MVA từ 20h–22h + SUCmin= 55.814MVA từ 11h–14h 14h-17h II Lựa chọn phương án nối điện Chọn sơ đồ nối điện nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện Sơ đồ nối điện hợp lí đem lại lợi ích kinh tế lớn lao mà đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Trong thiết bị điện nhà máy trạm biến áp khí cụ điện nối lại với thành sơ đồ điện, yêu cầu sơ đồ điện làm đảm bảo độ tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế an toàn cho người chọn sơ đồ nối điện khâu quan trọng trình thiết kế 2.1 Có hay không dẫn điện áp máy phát? Với nhà máy điện ta thiết kế , dựa vào nhận xét ta thấy công suất phụ tải điện áp máy phát cực đại : 11.628 ( MVA ) max SUF 11.628  100 =   100 =  8.665% < 15% 2.S đmF 2.67.1 Do ta không dùng góp điện áp máy phát, phụ tải điện áp máy phát lấy trực tiếp từ đầu cực máy phát 2.2Chọn máy biến áp tự ngẫu: Do nhà máy có công suất lớn có cấp điện áp trung (110kV), cao (220kV) có trung tính nối đất trực tiếp có hệ số có lợi là: α= U C -U T 220-110 = = 0,5 UC 220 Nên phải dùng máy biến áp tự ngẫu liên lạc cấp để giảm tổn thất điện SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 10 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG I’cp = K1.K2.Icp= 0,89×0,9×180 = 144,18 A > Ibt = 91,546 A - Vậy cáp chọn thoả mãn làm việc bình thường Kiểm tra điều kiện phát nóng làm việc cưỡng bức: I’’cp = Kqt.K1.K2.Icp ≥ Icb - Giả thiết cáp cho phép tải 30% thời gian không ngày đêm, đó: × × × × Dây đơn: I’’cp = Kqt I’cp = 1,3 191,35 = 248,775 A > Icb = 122,061 A Dây kép: I’’cp = Kqt I’cp = 1,3 144,18 = 187,434 A > Icb = 183,029 A Vậy chọn cáp đường dây cáp kép có F kép = 50 mm2, có Icp = 180 (A), cáp đơn có Fđơn = 70 mm2, có Icp = 215 (A) đảm bảo điều kiện kỹ thuật 1.5.2 Chọn kháng điện đường dây: a Khái niệm: Kháng điện cuộn dây cảm lõi thép có điện kháng lớn so với điện trở, dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch hạn chế dòng điện khởi động động mạch công suất lớn nhằm chọn khí cụ điện hạng nhẹ Ngoài kháng điện đường dây có tác dụng nâng cao điện áp dư góp ngắn mạch đường dây b Phân loại: - Theo vị trí đặt: Kháng điện phân đoạn (K1,K2) kháng điện đường dây (KI, KII, KIII) - Theo cấu tạo: Kháng điện đơn (KI, KIII) kháng điện kép (KII) Kháng điện đơn kháng điện kép có chung kiểu cấu tạo khác kháng điện đơn chi có đầu kháng điện kép có ba đầu (một đầu cuộn dây) Cũng nói kháng điện kép có hai cuộn dây, mà cuộn dây có hệ số tự cảm L cuộn dây có hỗ cảm M Ngoài để thiết bị phân phối đỡ cồng kềnh thường dùng kháng cho số đường dây gọi kháng nhóm Kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch thường đặt pha, đường dây hay góp Trong mạng ba pha trung tính trực tiếp nối đát người ta dùng kháng điện pha c Kháng điện đường dây chọn theo điều kiện sau: U dmK ≥ U dmluoi = 11 kV - Điều kiện áp I dmK ≥ I KCB Điều kiện dòng SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 78 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN - GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG XK% Điện kháng chọn theo điều kiện ổn định nhiệt cho cáp ngắn mạch theo điều kiện dòng cắt máy cắt đặt đầu đường dây Trường hợp góp điện áp máy phát: 10.103 I = = 610,306 A 0,86 3.11 K cb Vậy dòng cưỡng qua kháng I dmK = 1000 A Chọn - Tính toán chọn điện kháng XK% Sơ đồ thay để chọn Trong đó: -N5: điểm ngắn mạch nơi đấu kháng điện -N7: điểm ngắn mạch sau MC1 đầu đường dây cáp 1, phục vụ cho chọn MC1 kiểm tra ổn định nhiệt cho cáp ngắn mạch -N8: điểm ngắn mạch sau MC2 đầu đường dây cáp 2, phục vụ cho chọn MC2 kiểm tra ổn định nhiệt cho cáp ngắn mạch X HT : Điện kháng hệ thống, tính đến điểm đấu kháng điện, xác định theo công thức: X HT = I cb S cb 100 = = = 0, 0907 IN5 × U tb × I N ×13,8 × 46,119 X C1 : Điện kháng cáp 1, xác định theo công thức X C1 = x0 × l × Scb 100 = 0, 08 × 1× = 0, 042 U tb 13,82 Cáp có tiết diện FC1 = 95 mm2 cáp đồng nên ta có dòng ổn định nhiệt cáp là: SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 79 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN I nhC1 = GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG F1 × C1 95 ×141 = = 13395 A t cat1 Cáp có tiết diện FC2 = 70 mm2 cáp nhôm nên ta có dòng ổn định nhiệt cáp InhC2 = F2 × C2 70 × 90 = = 7530 A t cat2 0, Đối với MC1 cáp 1: I N ≤ I catMC1 I N ≤ I nhCap1 = 13395 A Đối với MC2 cáp I N ≤ I catMC2 I N ≤ I nhCap2 = 7530 A Ta có: X ∑1 = X HT + X K =  I cb I nhCap1 = Scb × U tb × I nhCap1 = 100 = 0,3123 ×13,8 ×13,395 X K = X ∑1 − X HT = 0,3123 − 0, 0907 = 0, 2216 Đổi dạng phần trăm X K % = 100 × X K × I dmK 1× ×13,8 = 100 × 0, 2216 × = 5, 29 I cb 100 Vậy ta chọn kháng điện đơn có cuộn dây nhôm loại PbA-10-1000-10 với thông số sau: U dmK = 10 kV - I dmK = 1000 A SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 80 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG X K = 0,58 - Hình 5.5.2 Kháng điện đường dây 1.6 Chọn máy biến áp đo lường: 1.6.1 Máy biến điện áp (BU – TU): 1.6.1.1 Khái niệm công dụng: - Khái niệm: Máy biến điện áp máy biến áp đo lường dùng để biến đổi dòng điẹn từ trị số thành trị số thích hợp (UđmT = 100V hay UđmT = hóa 100 V) để cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơ le tự động Nguyên tắc làm việc BU giống MBA thường công suất định mức thường nhỏ từ vài chục đến vài tram (20 – 200) VA, tổng trở mạch thứ SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 81 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN - GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG cấp BU lớn có thẻ xem tình trạng làm việc bình thường BU không tải Công dụng: + Bảo đảm an toàn cho người phục vụ dụng cụ thiết bị nối vào phía thứ cấp cách ly hoàn toàn với điện áp cao áp Cuộn dây thứ cấp luôn nối đất an toàn để đề phòng cách điện cao áp hạ áp bị chọc thủng gây nguy hiểm cho người vận hành dụng cụ đo mạch thứ cấp + Tất dụng cụ đo lương, bảo vệ rơ le tự động hóa cung cấp từ thứ cấp BU (điện áp 100V hay 1.6.1.2 tạo với Uđm = 100V hay Uđm = hạ, làm việc đảm bảo Điều kiện chọn BU: 100 100 V) nên thiết bị chế V) Vì thiết bị đơn giản, giá thành a, Chọn BU cho cấp điện áp máy phát 11 kV: BU chọn theo điều kiện sau: - Sơ đồ nối dây kiểu biến điện áp phải phù hợp với nhiệm vụ Để cấp điện cho công tơ ta cần biến điện áp pha nối V/V - Điều kiện điện áp: UđmBU≥ Uđm mạng - Cấp xác BU: Cấp điện cho công tơ nên chọn BU có cấp xác 0,5 - Công suất định mức: Tổng phụ tải nối vào BU (S 2) phải nhỏ công suất định mức BU với cấp xác chọn: SđmBU≥ S2 S2: Tổng phụ tải dụng cụ đo lường nối vào BU không tính tổng trở dây dẫn S2 = (∑ P ) + (∑ Q ) dc dc ΣPdc ΣQdc tổng công suất tác dụng phản kháng dụng cụ đo, xác định dựa sơ đồ nối dây dụng cụ đo vào thứ cấp máy biến điện áp Ta phân bố đồng hồ điện phía thứ cấp đồng cho BU tương ứng bảng sau: SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 82 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG Bảng phân bố đồng hồ điện phía thứ cấp cho BU Phụ tải BU pha AB Phụ tải BU pha BC Tên đồng hồ Ký hiệu W(P) VAR(Q) W(P) VAR(Q) Vôn kế B-2 7,2 Oát kế 341 1,8 1,8 Oát kế phản kháng 342/1 1,8 1,8 Oát kế tự ghi -33 8,3 8,3 Tần số kế -340 6,5 Công tơ -670 0,66 1,62 0,66 1,62 Công tơ phản kháng WT-672 0,66 1,62 0,66 1,62 Tổng cộng 20,4 3,24 19,72 3,24 S2 = Biến điện áp AB có: cosϕ = dc 20, 42 + 3, 242 = 20, (VA) dc = 20,4 = 0,98 20,7 S2 = Biến điện áp BC có: cosϕ = (∑ P ) + (∑ Q ) (∑ P ) + (∑ Q ) dc dc = 19, 722 + 3, 242 = 19,9 (VA) 19,72 = 0,99 19,9 Ta chọn BU cho cấp điện áp 11 kV có thông số: Bảng Thông số BU chọn cho cấp điện áp 11 kV Công suất định mức Điện áp định mức (V) Cấp điện áp (VA) Kiểu BU Cuộn thứ (kV) Cuộn sơ cấp Cấp 0,5 Cấp cấp 3 75 150 13800× 100× ( Bảng 6.1 phụ lục trang 165 sách thiết kế đồ án phần điện nhà máy điên – trạm biến áp tác giả ‘’Phạm Văn Hòa’’) - Chọn dây dẫn nối BU dụng cụ đo lường: tiết diện dây dẫn chọn cho tổn thất điện áp không vượt 0,5% điện áp định mức thứ cấp có công tơ theo điều kiện độ bền tiết diện tối thiểu dây dẫn 1,5 mm dây đồng 2,5 mm2 dây nhôm Tính dòng điện dây dẫn: 3HOM-15 SV TH : TRẦN KIM MẠNH 15 TRANG 83 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN Ia = Sab 20,7 = = 0,207 (A) U ab 100 Ic = S bc 19,9 = = 0,199 (A) U bc 100 GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG Để đơn giản ta coi Ia = Ic = 0,2 A cosϕab = cosϕbc = → Ib = × Ia = × 0, = 0,346 A Điện áp giáng pha a pha b: ρ.l ∆U = ( ia + i b ) × r = ( ia + i b ) × s Giả sử khoảng cách l từ dụng cụ đo đến BU 40 m, bỏ qua góc lệch pha i a ib Vì mạch có công tơ nên ∆U = 0,5%, tiết diện dây dẫn phải chọn là: i +i 0,2 + 0,34 S = a b ρ l = × 0, 0175 × 40 = 0, 756 mm ∆U 0,5 Theo tiêu chuẩn độ bền học ta lấy dây dẫn dây đồng có tiết diện S = 1,5 mm2 b, Chọn BU cho cấp điện áp 220 kV 110 kV: Phụ tải thứ cấp BU phía 220 kV 110 kV thường cuộn dây điện áp đồng hồ vônmet có tổng trở tương đối lớn nên công suất thường nhỏ Do không cần tính toán phụ tải thứ cấp Tiết diện dây dẫn thường chọn cho đảm bảo độ bền học Nhiệm vụ BU cấp điện áp kiểm tra cách điện đo lường điện áp ta chọn biến điện áp pha đấu Y/Y/∆ Ta chọn BU có thông số sau: Bảng Thông số BU chọn cho cấp điện áp 220 kVvà 110 kV Điện áp định mức Công suất theo cấp Công Cấp điện cuộn dây (V) xác (VA) suất Loại BU áp (kV) max Sơ cấp Thứ cấp Cấp 0,5 Cấp (VA) 110000 HK-110-58 110 400 600 2000 100 220000 HK-220-58 1.6.2 220 100 400 600 2000 ( Bảng 6.1 phụ lục trang 170 sách thiết kế đồ án phần điện nhà máy điên trạm biến áp - tác giả ‘’Phạm Văn Hòa’’) Máy biến dòng điện (BI – TI): SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 84 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG 1.6.2.1 Công dụng đặc điểm chung: a Công dụng: Máy biến dòng máy biến điện áp đo lường dùng để biến đổi dòng điện lớn thành dòng điện bé thích hợp (thường 5A, trường hợp đặc biệt 1A hay 10A) để cung cấp cho thiết bị đo lương, rơ le tự động hóa Yêu cầu sai số dòng điện độ lớn góc pha bé Nhờ có BI mà mạch cao áp dụng cụ đo mắc vào mạch thứ cấp tách biệt đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành Hơn dòng thứ cấp (IđmT) BI thường 5A (có trường hợp đặc biệt 1A hay 10A) cho dùng dòng điện sơ cấp có giá trị nên tất cá thiết bị đo lường chế tạo với Iđm = 5A, giá thành giảm, cấu tạo đơn giản độ xác cao Cuộn thứ cấp BI luôn nối đất để đề phòng điện áp cao xâm nhập sang thứ cấp (cách điện UC UH bị chọc thủng) gây nguy hiểm cho người phục vụ dụng cụ phía thứ cấp b Đặc điểm chung: Nguyên lý làm việc BI giống thứ cấp máy biến áp điện lực, có đặc điểm sau: - Cuộn sơ cấp nối tiếp với mạch thứ, có số vòng bé (W 1), dòng sơ cấp I1 = (400-600) A cao W1 = (vòng), I1đm nhỏ giá trị ta chế tạo hai hay nhiều vòng Còn cuộn dây thứ cấp có số vòng dây nhiều - Phụ tải thứ cấp nhỏ đố coi BI làm việc tình trạng ngắn mạch tình trạng làm việc bình thường BI - Dòng thứ cấp định mức không phụ thuộc dòng sơ cấp Lưu ý: Trường hợp không tải phải nối tắt cuộn thứ cấp để tránh điện áp cho BI 1.6.2.2 Điều kiện chọn BI: Máy biến dòng điện chọn theo điều kiện sau: - Sơ đồ nối dây kiểu máy: Sơ đồ nối dây tuỳ thuộc vào nhiệm vụ máy biến dòng điện, kiểu biến dòng điện phụ thuộc vào vị trí đặt - Điện áp định mức: UđmBI≥ Uđm mạng - Dòng điện định mức sơ cấp: IđmBI≥ Ilvcb - Cấp xác BI chọn phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo Phụ tải thứ cấp BI chọn tương ứng với cấp xác BI có phụ tải định mức Z đmBI, để đảm bảo độ xác yêu cầu tổng phụ tải thứ cấp (Z 2) kể tổng trở dây dẫn không vượt ZđmBI Z2 = Zdc + Zdd≤ ZđmBI SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 85 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG Trong đó: - Zdc: Tổng phụ tải dụng cụ đo - Zdd: Tổng trở dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo a, Chọn máy biến dòng cho cấp điện áp máy phát 11 kV: Từ sơ đồ nối dây dụng cụ đo lường BI ta xác định phụ tải thứ cấp BI pha sau: STT Bảng 5.8 Phụ tải thứ cấp BI Phụ tải thứ cấp (VA) Tên dụng cụ đo lường Kiểu A B Ampe mét E-302 1 Oát kế tác dụng Đ-341 Oát kế tự ghi Đ-33 10 Oát kế phản kháng Đ-324/1 Công tơ tác dụng Đ-670 2,5 Công tơ phản kháng UT-672 2,5 Tổng cộng 26 C 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 lớn pha A C 26 VA - Điện áp định mức BI: UđmBI≥ Uđm mạng = 11 kV - Dòng điện định mức sơ cấp: IđmBI≥ Ilvcb = 4,183 kA - Cấp xác: 0,5 (vì mạch thứ cấp có công tơ) Ta chọn BI cho cấp điện áp máy phát loại: TШ Uđm = 20 kV Iđmsc = 6000 A Iđmtc = A Với cấp xác 0,5 ta có ZđmBI = 1,2Ω • Chọn dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo: Π -20-6000-1 có thông số sau: Giả sử khoảng cách từ BI đến dụng cụ đo 30m Vì biến dòng mắc pha nên chiều dài tính toán là: ltt = l = 30m Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha A (hoặc pha C) là: SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 86 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG S max 26 = = 1,04 Ω I dmtc Z Σdc = Để đảm bảo độ xác tổng phụ tải thứ cấp (Z 2) kể tổng trở dây dẫn không vượt ZdmBI Z = Z dc + Z dd ≤ Z dmBI = 1,2 Ω → Z dd = Z dmBI − Z dc ≈ rdd = →S= ρ.l = 1,2 − 1,04 = 0,16 Ω S ρ.l 0,0175.30 = = 3,28 mm rdd 0,16 Vậy ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện S = mm2 - Máy biến dòng điện chọn kiểm tra điều kiện ổn định động định điều kiện ổn định động dẫn mạch máy phát - Ta có Iđmsc = 6000A >1000A nên BI chọn không cần kiểm tra ổn định nhiệt b, Chọn máy biến dòng điện cho cấp điện áp 220 kV 110 kV: BI chọn theo điều kiện: - Điện áp định mức BI: UđmBI≥ Uđm mạng - Dòng điện định mức sơ cấp: IđmBI≥ Ilvcb Với cấp điện áp 220 kV: Icb = 0,251 kA Với cấp điện áp 110 kV: Icb = 0,502 kA Ta chọn BI có thông số sau: Thông số BI chọn Thông số tính toán Uđm Icb kV A Bội Bội Iđm số ổn số ổn (A) định định Sơ Thứ động nhiệt cấp cấp Loại BI Uđm kV 220 251 TH220-3T 220 - - 800 110 502 TH110M 110 75 60/1 750 Sơ đồ nối BI, BU dụng cụ đo: SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 87 Cấp xác Phụ tải Ω Ildd kA P1 - 48 27,2 0,5 0,8 - - Inh/ tnh ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN A GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG W A A VAr W Wh VARh A B C TШЛ20-1 3HOM-15 a b c F V SV TH : TRẦN KIM MẠNH f TRANG 88 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN TỰ DÙNG     6.1 Khái niệm tự dùng nhà máy điện: 6.1.1 Khái niệm: Trong nhà máy điện thiết bị lò hơi, tuabin, máy phát… có nhiều loại cấu khác để phục vụ hay tự đông hóa trình công tác tổ máy Tất cấu với động điện kéo chúng, mạng điện, thiết bị phân phối, máy biến áp giảm áp, nguồn lượng độc lập, hệ thống điều khiển, tín hiệu, thắp sáng,… tạo thành hệ thống tự dùng nhà máy 6.1.2 Điện tự dùng nhà máy thủy điện: Trong nhà máy thủy điện có cấu tự dùng sau: - Các cấu tuabin nước – máy phát: Bơm dầu hệ thống điều chỉnh bôi trơn cho tổ máy, bơm nước hệ thống làm mát máy làm mát dầu bôi trơn - Các cấu phục vụ cho đập, cửa đập, gian máy, … a Nhà máy thủy điện công suất nhỏ: Nhà máy thủy điện công suất nhỏ có công suất tổ máy chừng 80 MW, tự dùng chung tự dùng riêng chung MBA hạ từ điện áp MF xuống 0,4 kV (B2,B3) Mỗi MF có MBA Các cấu tự dùng chia làm ba loại tuỳ vào mức độ quan trọng Loại gồm cấu tự dùng quan trọng máy kích thích máy phát điện , bơm dầu hệ thống điều chỉnh , máy nén khí , tín hiệu liên lạc … loại không cho phép điện phút Loại hai quan trọng cho phép điện không ba phút gồm có phận làm mát máy điện , làm nước làm mát , làm mát máy biến áp , thắp sáng gian máy , gian lò Loại ba gồm phận vận chuyển than , lọc dầu , thắp sáng công cộng có yêu cầu thấp mức độ tin cậy Yêu cầu hệ thống điện tự dùng độ tin cậy cao đảm bảo tiêu kinh tế Đối với nhà máy thủy điện thiết kế ta dùng cấp điện áp 0,4 KV Bao gồm tự dùng riêng tự dùng chung Nguồn cung cấp điện tự dùng máy phát điện nhà máy hệ thống Lượng điện tự dùng nhà máy thủy điện nhỏ so với nhà máy nhiệt điện công suất.Theo đề thiết kế nhà máy thủy điện có tổ máy, công suất tổ máy SđmF = 67,1 MVA nên nhà máy thủy điện công suất nhỏ, sơ đồ điện tự dùng nhà máy thiết kế có đặc điểm sau: SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 89 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG - Tự dùng chung tự dùng riêng chung MBA hẠ từ điện áp MFxuống 0,4 kV (B5,B6,B7,B8) Mỗi MP có MBA - Các MBA chọn sở chúng làm việc dự phòng nóng - Phía điện áp cao MBA tự dùng dùng máy cắt cần dao cách ly - MBA tự dùng tổ máy có MBA liên lạc phải lấy điện sau máy biến áp liên lạc này, phía máy cắt B1 B2 G1 G2 B5 B4 B3 B6 G3 B7 G4 B8 0,4 kV Phụ tải cấp 0,4 kV dùng chung góp Dự phòng nóng Phía máy phát cần cách ly không cần Máy cắt công suất nhỏ, khô ráo, cố - SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 90 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng SđmB≥ max ⋅ S td n = ×5, = 1,3 MVA = 1300 kVA SđmB ≤ 1000 kVA → Chọn MBA ABB (11/0,4kV) có SđmB = 1000 kVA có thông số: Loại MBA ABB ∆P0 Sđm (kVA) ∆PN (W) 1750 1000 (W) 13000 UN %  Kiểm tra khả tải cố K sc qt ⋅ ( n − 1) ⋅ SdmB = 1,4 ( 4-1) 1000 = 4200 kVA ≥ → MBA chọn thoã mãn 6.3 Chọn máy cắt (MC) khí cụ điện: a Chọn MC tự dùng cấp điện áp MF (11kV): Điều kiện chọn: • Điều kiện áp: UđmMC ≥ UMF • Điều kiện dòng: IđmMC ≥ ICB • Điều kiện cắt Icắtđm ≥ I”’ • S max td Điều kiện ổn định động iđđm ≥ ixk = Kxk × = 3059 kVA × I”’ I nhdm × tnh ≥ BN • Điều kiện ổn định nhiệt Điều kiện xét MC có dòng điện định mức 1000 A Trong đó: - Inhđm: dòng điện ổn định nhiệt MC ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh - BN: xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch - UđmMC: điện áp định mức máy cắt - ICB : dòng điện cưỡng - ixk : dòng điện xung kích xét ngắn mạch Tính toán điểm ngắn mạch N5 Tra phụ lục 3.5 trang 155 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp – PGS.TS Phạm Văn Hòa” ta chọn máy cắt SF6 loại 8BM20 hãng SIEMENS SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 91 ĐỒ ÁN MÔN NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TS NGUY ỄN NH ẤT TÙNG Từ ta có bảng thông số máy cắt chọn sau : Cấp Đại lượng tính toán Đại lượng định mức điện áp Loại Icb Ixk Uđm Iđm Icắt đm Ilđđ I” (kV) máy cắt (kA) (kA) (kV) (A) (kA) (kA) (kA) 11 0,052 8BM20 12 1250 25 15,015 63 38,22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Khái, Thiết kế Nhà máy điện Trạm biến áp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hoà, Phần điện Nhà máy điện Trạm biến áp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 Lã Văn Út, Ngắn mạch Hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, 2000 Phạm Văn Hoà, Ngắn mạch đứt dây Hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 CÁC BẢN VẼ CHÍNH TRONG ĐỒ ÁN SV TH : TRẦN KIM MẠNH TRANG 92 ... mưa 18 1.823 STGCA khô 12 8 .14 3 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 16 9. 614 15 9.730 14 8.683 16 9. 61 157. 404 11 5.934 10 6.050 11 5.934 10 3.724 95.003 20 ÷ 22 22 ÷ 24 16 9.03 11 5.35 18 1.82 12 8 .14 Bảng tổng... đầu: Thiết kế phần điện nhà máy thuỷ điện gồm 04 tổ nhà máy, công suất tổ máy SđmF = 67. 1 MW Hệ số tự dùng αtd =2 % , cosⱷ = 0,88 ( Smaxmưa = Smaxnhà máy , Smaxkhô =8 0% Smaxnhà máy) Nhà máy có... 5 .18 5 .18 5 .18 5 .18 5 .18 5 .18 5 .18 Khô 19 2 19 2 19 2 19 2 19 2 19 2 19 2 19 2 Mưa 240 11 9.0 65.35 240 10 6.8 53 .14 240 240 240 11 3.8 60 .12 240 240 240 11 9.0 65.35 Khô Mưa 96.94 92.87 43.26 39 .19 94.61