Đồ án ngành hệ thống điện NGUYỄN GIANG NAM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Giang Nam Lớp : D7H4 Ngành : Hệ thống điện TÊN ĐỀ TÀI: PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngưng có công suất đặt 400 MW gồm tổ máy,công suất tổ máy 100 MW.Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải sau: Phụ tải địa phương 10,5 kV: Pmax = 10 MW, cos = 0,84 Gồm lộ kép công suất lộ 3MW,dài 3km lộ đơn công suất lộ 2MW, dài 3km Tại địa phương sử dụng máy cắt hợp với Icắt = 20 kA; tcắt = 0,7sec; Cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ 70 Biến thiên phụ tải ghi bảng Phụ tải cấp điện áp trung UT (110 kV) Gồm lộ kép x 80 MW lộ đơn x20 MW Biến thiên phụ tải ghi bảng Pmax= 100 MW; cosφ = 0,86 Phụ tải cấp điện áp cao UC (220 kV) Gồm đơn x 80 MW Pmax= 80 MW; cosφ = 0,87 Biến thiên phụ tải ghi bảng Nhà máy liên lạc với hệ thống điện đường dây kép 220 kV dài 80 km Hệ thống có công suất (không kể nhà máy thiết kế) : SđmHT= 8000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống : X*HT= 0,5, công suất dự phòng hệ thống : SdtHT = 200 MVA Phụ tải tự dùng : αtd = 7% ; cosφ=0,87 SVTH:NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Biến thiên công suất toàn nhà máy : ghi bảng Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp toàn nhà máy Giờ 0÷ 5÷8 8÷ 11 11÷13 13÷17 17÷21 21÷24 PDP(%) 60 70 90 80 90 100 80 PUT(%) 80 80 100 80 80 90 70 PUC(%) 60 80 90 80 90 100 80 PTNM(%) 80 80 100 90 90 100 80 Yêu cầu: 1.Tính toán cân công suất,chọn phương án nối dây 2.Tính toán chọn máy biến áp 3.Tính toán kinh tế - kỹ thuất,chọn phương án tối ưu Tính toán ngắn mạch 5.Chọn khí cụ điện dây dẫn 6.Tính toán tự dùng 7.Bản vẽ: Bản vẽ phụ tải tổng hợp toàn nhà máy Kết tính toán kinh tế - kỹ thuật phương án Sơ đồ nối điện kể tự dùng Sơ đồ thiết bị phân phối PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO HẠ ÁP Thiết kế trạm biến áp treo hạ áp(22/0,4KV),công suất 400kVA TRƯỞNG KHOA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Trần Thanh Sơn TS Nguyễn Đức Quang SVTH:NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LỜI MỞ ĐẦU Ngày điện tham gia vào lĩnh vực sống từ công nghiệp đến sinh hoạt Nó đóng vai trò quan trọng trình công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Bởi điện có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành dạng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá, ) dễ dàng truyền tải phân phối Chính điện ứng dụng rộng rãi Điện nguồn lượng điều kiện quan trọng để phát triển đất nước.Vì vây muốn phát triển kinh tế xã hội, điện phải trước bước Để làm điều này,chúng ta phải không ngừng nâng cao phát triển hệ thống điện nước nói chung phát triển nhà máy điện nói riêng 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 vấn đề kinh tế , kỹ thuật thiết kế nhà máy điện mang lại lợi ích không nhỏ kinh tế quốc dân nói chung hệ thống điện nói riêng Trong trình thiết kế, với khối lượng kiến thức học giúp đỡ TS Nguyễn Đức Quang giúp em hoàn thành thiết kế Nhưng kiến thức có hạn thiếu kinh nghiệm thực tế nên thiết kế không tránh khỏi sai sót, mong góp ý thầy cô khoa Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội tháng 12 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Giang Nam SVTH: NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Đức Quang- người trực tiếp hướng dẫn định hướng giúp em nhanh chóng tiếp cận, nắm bắt kiến thức hoàn thành đề tài “Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện’’ Em xin gửi lời cảm ơn tới khoa Hệ Thống Điện- Trường Đại Học Điện Lực, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập trường Em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể thầy cô giáo khoa Hệ Thống Điện- Trường Đại Học Điện Lực, tận tình giảng dạy trang bị cho em kiến thức quý báu năm học vừa qua Em xin gửi lời cảm ơn đến người thân gia đình, bạn bè động viên tạo điều kiện giúp chúng em trình học tập sống Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Giang Nam SVTH: NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN: …… …………………………………………… ………………………… … ………… SVTH: NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN: …… …………………………………………… ………………………… … ………… SVTH: NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Mục lục CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1.1 Chọn máy phát điện: 1.2 Tính toán cân công suất 1.3 Chọn sơ đồ nối dây CHƢƠNG 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 16 2.1.Phương án I: 16 2.1.1: Phân bố công suất cho máy biến áp làm việc bình thường 16 2.1.2:Chọn chủng loại công suất định mức cho máy biến áp 18 2.1.3:Kiểm tra tải MBA 20 2.1.4: Tính toán tổn thất điện máy biến áp 25 2.2.Phương án II: 28 2.2.1 Phân bố công suất cấp điện áp máy biến áp 28 2.2.2:Chọn chủng loại công suất định mức cho MBA 30 2.2.3 Kiểm tra tải máy biến áp 32 2.2.4: Tính toán tổn thất điện máy biến áp 35 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU38 3.1 Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối 38 3.1.1 Phương án I 38 3.1.2 Phương án II 39 3.2 Tính toán kinh tê, kỹ thuật Chọn phương án tối ưu 41 3.2.1 Các tiêu kinh tế phương án I 42 3.2.2 Các tiêu kinh tế phương án II 44 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH 47 4.1 Chọn điểm ngắn mạch 47 4.2 Lập sơ đồ thay 48 4.3 Tính toán ngắn mạch theo điểm 50 4.3.1 Điểm ngắn mạch N1 50 4.3.2 Điểm ngắn mạch N2 53 4.3.3 Điểm ngắn mạch N3 55 4.3.4 Điểm ngắn mạch N3’ 57 SVTH: NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 4.3.5 Điểm ngắn mạch N4 57 CHƢƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 59 5.1 Tính toán dòng cưỡng cấp điện áp 59 5.1.1 Cấp điện áp 220 kV 59 5.1.2 Cấp điện áp 110 kV 59 5.1.3 Cấp điện áp 10,5 kV 60 5.2 Chọn máy cắt Dao cách ly 61 5.2.1 Chọn máy cắt 61 5.2.2 Chọn dao cách ly 62 5.3 Chọn dẫn cứng đầu cực máy phát 63 5.3.1 Chọn loại tiết diện 63 5.3.2 Kiểm tra ổn định động ngắn mạch 64 5.3.3 Chọn sứ đỡ cho dẫn cứng 66 5.4 Chọn dẫn mềm 67 5.4.1 Chọn góp cấp điện áp 220(kV) 68 5.4.2 Chọn góp cấp điện áp 110(kV) 71 5.5 Chọn cáp kháng điện đường dây 74 5.5.1 Chọn cáp cho phụ tải điện áp máy phát 74 5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 78 5.6 Chọn máy biến áp đo lường 81 5.6.1 Chọn máy biến dòng điện 81 5.6.2 Chọn máy biến điện áp 85 5.6.3 Hình vẽ sơ đồ nối dụng cụ đo 88 5.7 Chọn chống sét van 88 CHƢƠNG 6: CHỌN SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG 89 6.1 Sơ đồ tự dùng 89 6.2 Chọn thiết bị điện khí cụ cho tự dùng 90 6.2.1 Chọn máy biến áp 90 6.2.2 Chọn máy cắt 6,3(kV) 92 6.2.3 Tính toán ngắn mạch chọn Aptômat cầu dao 93 SVTH: NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƢƠNG 7: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 96 7.1 Xác định phụ tải tính toán 96 7.2 Chọn máy biến áp 96 7.3 Chọn phương thức lắp đặt trạm biến áp 96 CHƢƠNG 8: SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN, THIẾT BỊ ĐIỆN 97 8.1 Sơ đồ đấu điện trạm biến áp 97 8.2.1 Chọn thiết bị điện cao áp 98 8.2.2 Chọn thiết bị điện hạ áp 100 8.2.3 Chọn tủ phân phối hạ áp 104 8.3 Tính toán ngắn mạch kiểm tra thiết bị, khí cụ điện chọn 105 8.3.1 Tính toán ngắn mạch 105 8.3.2 Kiểm tra thiết bị điện, khí cụ điện chọn 108 CHƢƠNG 9: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 111 9.1 Điện trở nối đất 111 9.2 Điện trở nối đất cọc 111 9.3 Điện trở nối đất hệ thống cọc 112 SVTH: NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thông số máy phát điện Bảng 1.3: Biến thiên công suất phụ tải địa phương Bảng 1.4: Biến thiên công suất phụ tải trung áp Bảng 1.5:Biến thiên công suất phụ tải cao áp Bảng 1.6 :Biến thiên công suất tự dùng Bảng 1.7: Công suất tính toán hệ thống Bảng 2.1: Phân bố công suất MBA tự ngẫu 18 Bảng 2.2: Thông số kĩ thuật MBA cuộn dây B1 18 Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật máy biến áp hai cuộn dây B4 19 Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật máy biến áp tự ngẫu 19 Bảng 2.5: Tổn thất máy biến áp tự ngẫu 27 Bảng 2.6: Phân bố công suất MBA tự ngẫu 30 Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật máy biến áp hai cuộn dây B4 30 Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật máy biến áp tự ngẫu 31 Bảng 2.9: Phân bố công suất MBA tự ngẫu 37 Bảng 3.1 : Vốn đầu tư cho máy biến áp phương án I 42 Bảng 3.2 :Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối phương án I 43 Bảng 3.3 : Vốn đầu tư cho máy biến áp phương án II 44 Bảng 3.4 : Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối phương án II 45 Bảng 3.5: So sánh vốn đầu tư chi phí phương án 46 Bảng 4.1: Kết tính toán dòng ngắn mạch 58 Bảng 5.1: Dòng cưỡng cấp điện áp 61 Bảng 5.2: Thông số tính toán thông số kỹ thuật máy cắt 62 Bảng 5.3: Thông số tính toán thông số kỹ thuật dao cách ly 62 SVTH: NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Bảng 8.2 Thông số cầu chì tự rơi Loại cầu chì Uđm(kV) Iđm(A) IcắtN(kA) Khối lượng (kg) 3GD1 403-4B 24 16 40 3,8 8.2.1.3 Chọn chống sét van Ta sử dụng cách đấu CSV vào trạm : Đấu chống sét van vào trạm, vừa đảm bảo an toàn cho cầu chì tự rơi vừa thuận tiện cho sửa chữa thay chống sét van Điều kiện : U dmcsv  U dm.m Ta chọn chống sét van SIEMENS chế tạo có thông số sau: Bảng 8.3 Thông số kỹ thuật chống sét van Loại Vật liệu Uđm(kV) IPđm(kA) Vật liệu vỏ 3EG4 Cacbua Silic(SiC) 24 Sứ 8.2.1.4 Chọn sứ cao Ta chọn sứ Liên Xô chế tạo có thông số sau: Bảng 8.4 Thông số kỹ thuật sứ cao Kiểu Uđm(kV ) Fph(kG) Upđkhô(kV) Upđ.ướt(kV) Trọng lượng (kg) 0WH-35-2000 35 2000 120 80 44,6 8.2.1.5 Chọn dẫn đồng Chọn tiết diện dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: K1.K I cp  Ilvcb = 14,7 (A) Với: K1= 0,88 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ K2: hệ số hiệu chỉnh số cáp đặt song song; cáp đơn: K2 =1  Icp  I lvcb 14,7   16,704( A) K1.K 0,88.1 => Tra PL10- Bảng 10.2 - Thiết kế phần điện NMD TBA-PGS.TS Phạm Văn Hòa,ta chọn dẫn đồng đặc có tiết diện tròn với đường kính 7mm, với I cp = 195A có sơn để phân biệt pha SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 99 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 8.2.2 Chọn thiết bị điện hạ áp - Các thông số phục vụ cho việc lựa chọn thiết bị: + Dòng điện định mức phía hạ áp là: I lv max  I dmB  SdmB 400   577,35( A) 3.U dm 3.0, + Máy biến áp phép tải 40% nên dòng điện cưỡng là: Ilvcb = 1,4.Ilv max  1,25.577,35  808,29( A) 8.2.2.1 Chọn cáp hạ lộ tổng từ MBA đến tủ phân phối Do chiều dài cáp ngắn nên ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép Ta có điều kiện: K1.K2 I cp  Ilvcb  808,29 (A) Với: K1 – hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ K1= 0,88 K – hệ số hiệu chỉnh số cáp đặt song song; cáp đơn: K2 =1  Icp  I lvcb 808, 29   918,511( A) K1.K 0,88.1 Vì không tìm loại cáp lõi (3 pha trung tính) có dòng cho phép đáp ứng yêu cầu tính toán nên ta chọn cáp theo phương án sau: Công suất truyền tài qua cáp đơn (1 cáp đơn pha) cáp đóng vai trò cáp trung tính Ta chọn cáp đồng hạ áp lõi cách điện PVC, hãng LENS chế tạo có thông số sau: Bảng 8.5 Thông số kỹ thuật cáp đồng hạ áp I cp ( A) Loại cáp F (mm2 ) R0 ( / km) Cáp pha 1x630 Cáp trung tính 1x630 SVTH:NGUYỄN GIANG NAM Trong nhà Ngoài trời 0,0283/0,07 850 1088 0,0283/0,07 850 1088 100 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 8.2.2.2 Chọn Aptomat tổng Aptomat tổng chọn theo điều kiện: U dmAT  U dmmang  0,4kV I dmAT  Ilv max  577,35 A ICdmAT  I N Bảo vệ dòng thao tác đóng cắt mạch hạ Aptomat tổng pha Merlin Gerin chế tạo có thông số sau: Bảng 8.6 Thông số kỹ thuật Atptomat tổng Loại I dm (A) U dm (A) ICdmA (kA) R X NS600E 600 500 15 0,12 0,094 8.2.2.3 Chọn Aptomat nhánh Vì từ cao áp có lộ cung cấp cho phụ tải, ta coi công suất lộ nên Aptomat nhánh chọn theo điều kiện sau: U dmA  U dmmang  0,4kV I dmA  I lv max 577,35   144,34( A) 4 ICdmA  I N => Chọn Aptomat nhánh Merlin Gerin chế tạo có thông số sau: Bảng 8.7 Thông số kỹ thuật Atptomat nhánh Loại I dm (A) U dm (A) ICdmA (kA) R X NS225E 225 500 7,5 0,36 0,28 8.2.2.4 Chọn hạ áp - Chọn tiết diện dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: I cp  Ilvcb  808,29 A => Chọn đồng tiết diện chữ nhật có sơn màu để phân biệt pha, thông số cho bảng sau: SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 101 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Bảng 8.8 Thông số kỹ thuật hạ áp Kích thước(mm) F (mm2 ) M(kg/m) I cp ( A) 250 2,225 860 50x5 8.2.2.5 Chọn máy biến dòng - Chọn máy biến dòng theo điều kiện sau: U dmTI  U dmmang  0,4kV I lvcb 808, 29   673,575 A 1, 1, => Chọn máy biến dòng Liên Xô chế tạo, có thông số kỹ thuật sau: I dmTI  Bảng 8.9: Thông số kỹ thuật máy biến dòng Loại U dm (kV) I dm (A) TKM-0,5 0,5 800 Số cuộn dây Dung lượng thứ cấp (VA) Cấp xác 10 0,5 8.2.2.6 Chọn sứ đỡ - Điều kiện chọn: U dmSu  U dmang  0,4kV Ta chọn sứ O  -1-20YT3 Liên Xô chế tạo có thông số sau: Bảng 8.10: Thông số kỹ thuật sứ đỡ Loại Sứ U dm (kV) U pdkho (kV ) O  -1-20YT3 11 Phụ tải phá hoại Chiều cao(mm) (kg) 750 72 8.2.2.7 Chọn chống sét van hạ áp - Điệu kiện chọn: U dmCSV  U dmmang  0,4kV Dùng chống sét van Liên Xô chế tạo có thông số kỹ thuật sau: Bảng 8.11: Thông số kỹ thuật chống sét van hạ áp Loại Udm (kV) Umax (kV) Uđánh thủng f=50Hz (kV) PHK-0,5Y 0,5 SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 0,5 1,3 Uđánh thảng xung kich Khi tpd =2÷10s (kV) 1,9-2,5 102 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 8.2.2.8 Chọn thiết bị đo đếm điện Bảng 8.12: Thông số kỹ thuật thiết bị đo đếm điện Công suất tiêu thụ(VA) Tên đồng hồ Đơn vị Ampe-mét A  378 1,5 Vôn-mét V  378 1,5 Công tơ tác dụng Wh MV3 E4 1,5 0,5 Công tơ phản kháng VAh MV3 E4 R 1,5 0,5 Loại Cấp xác Cuộn điện áp Cuộn dòng điện 0,1 Để đảm bảo độ bền học, ta chọn dây dẫn nối từ biến dòng đến dụng cụ đo dây dẫn đồng sợi bọc nhựa PVC tiết diện 2,5mm2 trở lên vỏ bọc có màu tương ứng với màu quy ước pha 8.2.2.9 Chọn cáp đầu nhánh - Cáp chọn theo điều kiện sau: + Dòng làm việc lâu dài cho phép: K1.K I cp  I lv max 577,35   144,34( A) 4 Với: K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt K1= 0,88 K2: hệ số hiệu chỉnh số cáp đặt song song (n=4) Lấy K2 = 0,9 144,34  I cp   182, 25( A) 0,88.0,9 Chọn cáp đồng hạ áp lõi + trung tính cách điện PVC, hãng LENS chế tạo có thông số sau: Bảng 8.13: Thông số kỹ thuật cáp đầu F(mm ) Icp (A) R ( / km) Trong nhà (3x120)+(1x70) SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 0,153/0,268 343 Ngoài trời 346 103 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 8.2.3 Chọn tủ phân phối hạ áp - Sử dụng loại tủ sơn tĩnh điện: Tủ gồm hai ngăn lắp cột cạnh máy biến áp Trong lắp đặt thống đo đếm điện + Ngăn đếm: Gồm TI 800/5A, đồng hồ công tơ tác dụng pha 380/220-5A, công tơ phản kháng pha 380/220 V -5A, Ampemet 0, 600 A; vôn mét 0,450 +Ngăn phân phối bảo vệ gồm có: 01 Aptômát tổng 600A Aptômát nhánh 225A Merlin Gerin, chống sét van PHK-0,5Y - Chọn tủ phân phối 0,4kV có kích thước cao 1,2m - rộng 0,8m – dày 0,6m Đường dây không 22kV 22kV Cầu dao phụ tải 24kV NPS24 B1-K4J2 Cầu chì tự rơi 3GD1 403-4B Chống sét van 3EG4 Thanh dẫn tròn phi7 MBA ABB 400- 22/0,4kV Cáp đồng vỏ PVC lõi + trung tính (3x300) +(1x150)mm2 Máy biến dòng TKM -0,5 Công tơ hữu công 380/220-5A Công tơ vô công 380/220-5A Đồng hồ Ampemet Vônmet Aptomat tổng NS600E Thanh 0,4kV Apptomat nhánh NS225E Chống sét van PHK-0,5Y Cáp đồng lõi + trung tính cách điện PVC (3x120)+(1x70)mm2 kWh A A kVarh A V 0,4kV Hình 8.2: Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp treo SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 104 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 8.3 Tính toán ngắn mạch kiểm tra thiết bị, khí cụ điện chọn 8.3.1 Tính toán ngắn mạch Tính toán ngắn mạch để xác định trị số dòng điện ngắn mạch nhằm kiểm tra thiết bị điện chọn => ta chọn điểm ngắn mạch hình vẽ 22kV CDPT CCTR N1 MBA AT N2 0,4kV AN N3 Hình 8.3: Sơ đồ vị trí điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch: - Để kiểm tra thiết bị phía cao áp ta chọn điểm ngắn mạch N1 - Để kiểm tra thiết bị điện phía hạ áp 0,4kV ta chọn điểm ngắn mạch: + N2: Kiểm tra cáp hạ lộ tổng aptomat tổng + N3: Kiểm tra aptomat nhánh cáp lộ phụ tải Giả thiết ngắn mạch xảy dạng ngắn mạch pha đối xứng coi nguồn có công suất vô lớn Vì trạm biến áp coi xa nguồn, nên tính toán ngắn mạch ta xem: I N  I ”  I  Điện kháng hệ thống tính gần qua công suất ngắn mạch máy cắt đầu nguồn: SN = 300 MVA Đường dây không 22kV cấp điện cho trạm biến áp sử dụng dây dẫn loại AC-95 có chiều dài 10km,có : ro=0,33 (Ω /km),xo=0,429(Ω/km) Điện trở đường dây : RD = r0.l = 0,33.10 = 3,3 (Ω) SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 105 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Điện kháng đường dây : XD = x0.l = 0,429.10 = 4,29 (Ω) 8.3.1.1 Tính toán ngắn mạch phía cao áp 22kV Sơ đồ thay tính ngắn mạch điểm N1: Hình 8.4 Sơ đồ thay ngắn mạch điểm N1 Ta có: Utb = 1,05.Uđm = 23kV - Điện kháng hệ thống: U 232 X HT  tb   1,76() S N 300 - Tổng trở đường dây 22kV cấp điện cho TBA Z D  3,3  j.4,29 () - Vậy tổng trở từ hệ thống đên điểm ngắn mạch N1 là: Z1  R12  X12  3,32  1,76  4,29   6,891() - Dòng điện ngắn mạch N1 là: U tb 23 I N1    1,927(kA) 3.Z1 3.6,891 - Dòng điện xung kích là: ixk  kxk 2.I N1  1,8 2.1,927  4,905(kA) 8.3.1.2 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4kV Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp, ta coi MBA hạ áp nguồn (vì nối với hệ thống có công suất vô lớn), điện áp phía hạ áp không thay đổi xảy ngắn mạch, ta có: I N  I ”  I  Sơ đồ thay sau : Hình 8.5: Sơ đồ thay ngắn mạch điểm N2, N3 a) Tính dòng ngắn mạch điểm N2 - Tổng trở máy biến áp: P U 106 U %.U dm 10 Z B  n 2dm j n Sdm Sdm  5,75.0,42.106 4.0,42.104  j  5,75  j16(m) 4002 400 SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 106 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Với: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN  Pn: công suất ngắn mạch máy biến áp Un%: điện áp ngắn mạch máy biến áp Uđm, Sđm: điện áp công suất máy biến áp - Tổng trở cáp nối từ máy biến áp tủ hạ áp ZC + Cáp nối từ máy biến áp tủ hạ áp có: r0 =0,0283 (mΩ/m), x0 = 0,07(mΩ/m) + Giả sử cáp có chiều dài l = 3(m), ta có  ZC  r0 l  j.x0 l  0,0283.3  j 0,07.3  0,0849  j.0,21(m) - Tổng trở áp tô mát tổng: Z AT  0,12  j 0,094(m) => Tổng trở tính tới điểm N2: Z2  Z B  ZC  Z AT  5,75  j16  0,0849  j 0,21  0,12  j 0,094  5,955  j16,304(m) - Dòng điện ngắn mạch điểm N2: U 400 I N  dm   13,305(kA) 2 3.Z  5,955  16,304  - Dòng điện xung kích tính toán điểm ngắn mạch N2: X 16,304 Ta có:   2,737 => Tra đồ thị hình 4.43 sách ngắn mạch đứt dây R2 5,955 hệ thống điện – PGS.TS Phạm Văn Hòa, ta được: kxk =1,35  ixk  2.kxk I N  2.1,35.13,305  25,397(kA) b) Tính dòng ngắn mạch điểm N3 - Tổng trở hạ kích thước 50x5 (mm) Ta có: LTC = 0,6m; r0 = 0,08(mΩ/m); x0 = 0,18(mΩ/m)  ZTC  (r0  jx ).l  (0,08  j.0,18).0,6  0,048  j 0,108(m) - Tổng trở áp tô mát nhánh là: Z AN  0,36  j 0,28(m) => Tổng trở tính tới điểm N3: Z3  Z2  ZTC  Z AN  5,955  j16,304  0,048  j 0,108  0,36  j 0,28  6,363  j16,692(m) - Dòng điện ngắn mạch điểm N3: U 400 I N  dm   12,928(kA) Z3 3 6,3632  16,6922   - Dòng điện xung kích tính toán điểm ngắn mạch N3: SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 107 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN X 16,692   2,623 R3 6,363 Ta có: => Tra đồ thị hình 4.43 sách ngắn mạch đứt dây PGS.TS Phạm Văn Hòa, ta được: kxk =1,35 hệ thống điện  ixk  2.kxk I N  2.1,35.12,928  24,678(kA) Ta có bảng tổng kết giá trị dòng ngắn mạch điểm ngắn mạch sau: Bảng 8.14: Tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch Điểm ngắn mạch N1 N2 N3 INi(kA) 1,927 13,305 12,928 ixk(kA) 4,905 25,397 24,678 8.3.2 Kiểm tra thiết bị điện, khí cụ điện chọn 8.3.2.1 Kiểm tra cầu dao phụ tải NPS 24 B1-K4J2 - 24kV Điều kiện kiểm tra: U dmCD  24(kV )  U dmmang  22(kV ) I dmCD  400( A)  I cb  14,7( A) I dmN 3 s  10(kA)  I N  1,927(kA) I dmcat  40(kA)  I N  1,927(kA) => thỏa mãn điều kiện 8.3.2.2 Kiểm tra cầu chì tự rơi 3GD1 403-4B- 24kV - Điều kiện kiểm tra: U dmCC  24(kV )  U dmmang  22(kV ) I dmCC  16( A)  I cb  14,7( A) I dmcat  40(kA)  I N  1,927(kA) => thỏa mãn điều kiện 8.3.2.3 Kiểm tra sứ đỡ cao áp 0WH-35-2000 - Điều kiện kiểm tra: U dmSu  35(kV )  U dmmang  22(kV ) Ftt  Fcp Trong đó: Fcp  0,6.FPh  0,6.200  1200(kG ) Ftt  1,76.102 .ixk2 a SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Với cấp điện áp 6÷ 35kV thì: l=80÷200 cm; a=30 ÷ 100 cm => ta chọn: l=120mm; a=60mm 120  Ftt  1,76.102 .5,57  1,09(kG) 60 Ta thấy: Fcp  1200(kG)  Ftt  1,09(kG) => Đạt yêu cầu 8.3.2.4 Kiểm tra hạ áp - Kiểm tra 0,4kV theo điều kiện ổn định động: M  tt    cp W ( Với góp đồng có :  cp  1400 (kg / cm2 ) ) Trong đó: +  tt : ứng suất tính toán lực điện động pha tạo + M: mô men uốn tính toán: F l l l M  tt  1,76.102 .ixkN (kG / cm) 10 a 10 Với: l=50 cm khoảng cách sứ đỡ a=15 cm khoảng cách pha ixkN  25,397(kA) 50 50 24,592  189, 202(kG / cm) 15 10 + W : mô men chống uốn dẫn => M  1,76.102 b.h2 0,5.52 W   2,08(cm3 ) 6 M 189, 202   90,962(kG / cm2 ) =>  tt  W 2,08 - Ta thấy:  tt  90,962(kG / cm2 )   cp  1400(kG / cm2 ) => Đạt yêu cầu 8.3.2.5 Kiểm tra Aptomat tổng NS600E - Điều kiện kiểm tra: U dmAT  500(V )  U dmmang I dmAT  600( A)  I tt  577,35( A) I CdmAT  15(kA)  I N  13,305(kA) => Đạt yêu cầu SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 109 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 8.3.2.6 Kiểm tra Aptomat nhánh NS225E - Điều kiện kiểm tra: U dmAN  500(V )  U dmmang I dmAN  225( A)  I tt  144,34( A) I CdmAN  25(kA)  I N  12,928(kA) => Đạt yêu cầu SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƢƠNG TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP Hệ thống nối đất kết cấu thép góc L60x60x6mm dài l = 2,5m chúng nối với thép dẹt 40x4mm tạo thành mạch vòng nối đất xung quanh trạm biến áp Các cọc đóng ngập sâu h = 0,8m Mặt trạm là: l1xl2 = (6x4)m2 Điện trở suất đất : do  0, 4.104 (.cm) Hệ số hiệu chỉnh theo mùa cọc nối đất Kmc = 1,4 nối đất Kmt = 1,6 Yêu cầu điện trở nối đất trạm có Uđm = 22kV: Rnd  4 9.1 Điện trở nối đất - Điện trở nối đất tính theo công thức sau:  K L2 Rt  ln 2 L d h Trong đó:   do Kmt  0, 4.104.102.1,6  64(m) L chu vi mạch vòng : L = (6+4).2 = 20 (m) b 40.103  0,02(m) d đường kính thanh, thép dẹt nên : d   2 K hệ số phụ thuộc vào sơ đồ nối đất K = f (l1/l2)=f(6/4)=f(1,5)=5,81 64 5,81.202  Rt  ln  6,05() 2. 20 0,02.0,8 9.2 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  Trong đó:   do Kmc  0, 4.104.102.1,  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) SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 111 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN l 2,5 h  0,8  2,05(m) 2 56  2.2,5 4.2,05  2,5   Rc  ln  ln  17,07() 2. 2,5  0,057 4.2,05  2,5  t 9.3 Điện trở nối đất hệ thống cọc - Mặt bố trí tiếp địa: Hình 9.1 Sơ đồ mặt bố trí tiếp địa - Điện trở nối đất hệ thống cọc xác định theo công thức: Rc Rt Rht  Rc t  Rt t n Trong đó: Rc, Rt: điện trở cọc nối L 20 8 n: số cọc n   l 2,5 t , c : hệ số sử dụng cọc (Tra tài liệu kỹ thuật điện cao áp ta có t  0,36;c  0,56 ) - Thay số vào ta được: Rc Rt 17,07.6,05 Rht    3,12() Rc t  Rt t n 17,07.0,36  6,05.0,56.8 Ta có: Rht  3,12()  Rnd  4() Vậy hệ thống nối đất cho trạm đạt yêu cầu kỹ thuật KẾT LUẬN PHẦN II Như vậy, trạm biến áp treo hạ áp công suất 400kVA, gồm lộ suất tuyến đầu thiết kế hoàn chỉnh, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 112 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa, Th.S Phạm Ngọc Hùng Nhà xuất KH & KT - 2007 Phần điện nhà máy điện trạm biến áp TS Đào Quang Thạch, PGS.TS Phạm Văn Hòa Nhà xuất KH & KT Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện PGS.TS Phạm Văn Hòa Nhà xuất KH & KT - 2006 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện 0,4-500kV – Ngô Hồng Quang Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm SVTH:NGUYỄN GIANG NAM 113 ... thực Nguyễn Giang Nam SVTH: NGUYỄN GIANG NAM – LỚP D7H4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Đức Quang- người trực... phần sơ đồ:  máy phát-máy biến áp cuộn dây (FF3-B3;F4-B4 ) nối lên góp điện áp 110kV cung cấp điện cho phụ tải trung áp 110kV  máy phát-máy biến áp tự ngẫu liên lạc (F1-B1;F2-B2) cấp điện áp,vừa... tải trung áp 110kV  máy phát-máy biến áp cuộn dây (F1-B1) nối lên góp điện áp 220KV cung cấp điện cho phụ tải cao áp 220kV  máy phát-máy biến áp tự ngẫu (F2-B2;F3-B3) liên lạc cấp điện áp,vừa