đồ án thuyết minh thủy điện full chi tiết 2 tổ máy cung cấp cho các phụ tải tự dùng nhà máy .đồ án này được duyệt bởi thầy phạm văn kiên BK Đà Nẵng được 10 điểmđồ án này do các sinh viên giỏi BKĐN trình bày
Ngày với tốc độ phát triển khoa học kỹ thuật nhằm mục đích đẩy mạnh cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Bên cạnh ngành cơng nghiệp khác ngành cơng 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 đời sống nhân dân nâng cao, 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 khơng nhỏ hệ thống kinh tế quốc danh Do việc tìm hiểu nắm vững cơng 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 thiết kế em thiết kế nhà máy điện kiểu Thuỷ điện Với kiến thức thu nhận qua năm học tập hướng dẫn tận tình thầy giáo phụ trách thầy khác khoa đến em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế Vì thời gian kiến thức có hạn, hẳn đồ án khơng tránh khỏi sai sót Kính mong thầy 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 hồn thành nhiệm vụ thiết kế Đà nẵng, ngày tháng Sinh viên năm CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT, VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN: Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế phần điện Nhà máy: THUỶ ĐIỆN, Cơng suất: 600MW, gồm có: tổ máy 150MW Việc chọn số lượng công suất máy phát cần ý điểm sau đây: - Máy phát có cơng suất lớn vốn đầu tư lớn, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất đơn vị điện chi phí vận hành hàng năm nhỏ Nhưng mặt cung cấp điện đòi hỏi cơng suất máy phát lớn khơng lớn dự trữ quay hệ thống - Để thuận tiện việc xây dựng vận hành sau nên chọn máy phát loại - Chọn điện áp định mức máy phát lớn dòng định mức dòng ngắn mạch cấp điện áp nhỏ, dễ dàng chọn khí cụ điện Với cơng suất tổ máy có nên ta việc chọn máy phát có cơng suất tương ứng tổ là: 150MW Ta chọn cấp điện áp máy phát 15,75KV cấp điện áp thông dụng Tra sách “ Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp” PGS Nguyễn Hữu Khái, ta chọn máy phát điện theo bảng 1.1 Bảng 1.1 Loại máy phát BC-1260/200-60 Thông số định mức Điện kháng tương đối n S P U cos xd” xd’ xd v/ph MVA MW KV 100 176.5 150 15.75 0,85 0,25 0,35 1.03 Như vậy, cơng suất đặt tồn nhà máy là: SNM = x 176.5= 706 MVA 1.2 TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT: Để có sở thiết kế chi tiết cho chương tiếp theo.Trong phần tiến hành tính tốn phân bố cơng suất nhà máy điện, xây dựng đồ thị phụ tải tổng cho nhà máy Định lượng công suất cần tải cho phụ tải cấp điện áp thời điểm đề xuất phương án nối dây hợp lý cho nhà máy Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải sau: 1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát (15,75 KV): Công suất cực đại Pmax = 64MW Hệ số công suất cos = 0,8 Đồ thị phụ tải hình 1.1 P% 100 80 60 40 20 16 12 20 24 t(h) Hình 1.1 Cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát tính theo cơng thức sau: S UF (t ) P % PUFmax cos UF (1.1) Trong đó: SUF(t) cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát PUFmax, coUF công suất cực đại hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Áp dụng cơng thức (1.1) kết hợp với hình 1.1, ta có bảng phân bố cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát bảng 1.2: Bảng 1.2 t(h) P% SUF(t) 04 70 56 14 100 80 48 90 78,75 1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung (110 KV): Công suất cực đại Pmax = 380 MW Hệ số công suất cos = 0,85 Đồ thị phụ tải hình 1.2 14 18 18 24 80 70 64 56 P% 100 80 60 40 Std 12 16 20 24 t(h) Hình Cơng suất phụ tải cấp điện áp trung tính theo công thức sau: SUT (t ) P % PUTmax cos UT (1.2) Trong đó: SUT(t) cơng suất phụ tải cấp điện áp trung thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp trung theo thời gian PUTmax, coUT công suất cực đại hệ số công suất phụ tải cấp điện áp trung Áp dụng công thức (1.2) kết hợp với hình 1.2, ta có bảng phân bố cơng suất phụ tải cấp điện áp trung bảng 1.3: Bảng 1.3 t(h) P% SUT(t) 2 26 70 80 312,94 357,64 10 12 12 16 16 20 20 24 80 90 80 70 357,64 402,35 357,64 312,94 10 100 447 1.2.3 Phụ tải cấp điện áp cao (220 KV): Công suất cực đại Pmax = 120 MW Hệ số công suất cos = 0,85 Đồ thị phụ tải hình 1.3 P% 100 80 60 40 20 12 16 20 24 t(h) Hình 1.3 Cơng suất phụ tải cấp điện áp cao tính theo cơng thức sau: S UC (t ) P% PUCmax cos UC (1.3) Trong đó: SUC(t) công suất phụ tải cấp điện áp cao thời điểm t P% phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp cao theo thời gian PUTmax, coUT công suất cực đại hệ số công suất phụ tải cấp điện áp cao Áp dụng công thức (1.3) kết hợp với hình 3, ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp cao bảng 1.4: Bảng 1.4 t(h) P% SUC(t) 04 80 112,94 48 90 127 12 12 16 16 24 100 90 100 141,18 127 141,18 1.2.4 Công suất tự dùng nhà máy: Phụ tải tự dùng nhà máy xác định theo công thức sau: S (t ) S td (t ) S NM 0,4 0,6 F S NM (1.4) Trong đó: Std(t) cơng suất tự dùng nhà máy thời điểm t hệ số tự dùng nhà máy, 2% SF(t) công suất phát nhà máy thời điểm t SNM công suất đặt nhà máy, SNM = 706 MVA Vì nhà máy phát ln phát hết cơng suất nên ta có: SF(t) = SNM = 706 (MVA) Như vậy: Std(t) = Stdmax = α.SNM = 0,02 x 706 = 14,12 (MVA) (1.5) 1.2.5 Cơng suất dự trữ tồn hệ thống: Cơng cuất dự trữ toàn hệ thống (kể nhà máy thiết kế) xác định theo công thức sau: SdtHT = Sdt%.SHT + SNM - S ptmax (1.6) Trong đó: S ptmax S UFmax S UTmax S UCmax S tdmax 80 447 141,18 14,12 637,65( MVA) S dtHT 5% * 10.000 706 - 637,65 568,64(MVA) 1.2.6 Bảng tổng hợp phân bố cơng suất tồn nhà máy: Qua tính tốn trên, ta lập bảng số liệu cân cơng suất tồn nhà máy theo thời gian ngày, bảng 1.6 Bảng 1.5 t(h) 02 24 46 56 78,75 SUF(t) 56 SUT(t) 312,94 357,64 357,64 SUC(t) 112,94 112,94 127 Std(t) 14,12 14,12 14,12 496 577,51 Spt(t) 496 SNM 706 706 706 Sth(t) 210 210 128,49 8 10 10 12 12 14 14 16 16 18 18 20 20 22 78,75 80 80 80 64 64 56 56 447 447 357,64 402,35 402,35 357,64 357,64 312,94 127 141,18 141,18 127 127 141,18 141,18 141,18 14,12 14,12 14,12 14,12 14,12 14,12 14,12 14,12 666,87 682,3 592,94 623,47 607,47 576,94 568,94 524,24 706 706 706 706 706 706 706 706 39,13 23,7 113,06 82,53 98,53 129,06 137,06 181,76 22 24 56 312,94 141,18 14,12 524,24 706 181,76 Trong đó, Sth(t) cơng suất thừa mà nhà máy phát hệ thống thời điểm t S th (t ) S NM S pt (t ) (1.7) Từ bảng 1.5, ta nhận thấy điều kiện làm việc bình thường nhà máy điện phát đủ công suất cho phủ tải cấp điện áp thừa lượng cơng suất đưa lên hệ thống tất thời điểm ngày Do nhà máy có khả phát triển phụ tải cấp điện áp 1.2.7 Đồ thị phân bố công suất toàn nhà máy: Từ bảng 1.6 ta vẽ đồ thị phụ tải tổng tồn nhà máy theo cơng suất tồn phần hình H1: Trong đó: S td : Đường đặc tính cơng suất tự dùng SUF : Đường đặc tính cơng suất cấp điện áp máy phát SUT : Đường đặc tính cơng suất cấp điện áp trung SUC : Đường đặc tính cơng suất cấp điện áp cao ΣSpt : Đường đặc tính cơng suất tổng phụ tải SNM : Đường đặc tính cơng suất nhà máy S(MVA) 850 800 750 SNM 700 650 600 Spt 550 ` 500 450 400 350 SUT 300 SUC 250 200 150 ` 100 SUF 50 Std t ( h) 12 16 20 1.3 VẠCH SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY: Chọn sơ đồ nối điện nhà máy khâu quan trọng q trình tính tốn thiết kế nhà máy điện Vì cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững số liệu ban đầu Dựa vào bảng 1.6 nhận xét tổng quát, ta tiến hành vạch phương án nối dây Các phương án đưa phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hộ tiêu thụ, phải khác cách ghép nối máy biến áp với cấp điện áp, số lượng dung lượng máy biến áp, số lượng máy phát điện… Sơ đồ nối điện cấp điện áp phải đảm bảo yêu cầu sau kỹ thuật sau: + Số máy phát điện, máy biến áp nối liên lạc phải thoả mãn điều kiện ngừng máy phát máy biến áp cố máy phát lại đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải cấp điện áp máy phát phụ tải cấp điện áp trung + Công suất máy phát - máy biến áp không lớn dự trữ quay hệ thống Dự trữ quay hệ thống SdtHT = 568,64 (MVA) > S = 176,5 (MVA) + Chỉ nối máy phát - máy biến áp hai cuộn dây vào góp điện áp mà phụ tải cực tiểu lớn cơng suất này; có tránh trường hợp lúc phụ tải cực tiểu, không phát hết công suất công suất phải chuyển qua hai lần máy biến áp làm tăng tổn hao, gây lãng phí cơng suất máy phát + Nếu phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ lấy rẽ nhánh từ máy phát máy biến áp công suất lấy rẽ nhánh không vượt 15% Thành phần phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát so với công suất toàn nhà máy: SUF % SUF max 80 100 100 11,33% 15% S NM 706 (1.8) Ta nhận thấy rằng, phụ tải cấp điện áp máy phát bé 15 tổng công suất toàn nhà máy nên ta dùng sơ đồ nối + Không nên dùng máy biến áp ba cuộn dây hay máy biến áp tự ngẫu để liên lạc hay tải điện cấp điện áp + Máy biến áp tự ngẫu sử dụng hai phía điện áp cao trung áp có trung tính trực tiếp nối đất Từ yêu câu kỹ thuật trên, ta vạch số phương án nối điện cho nhà máy sau: 1.3.1 Phương án I: 1.3.1.1 Mô tả phương án: - máy phát nối bên cao bên trung - Dùng máy biến áp tự ngẫu liên lạc cấp điện áp HT TBPP 220 KV B1 B2 B3 TBPP 110 KV B4 B5 B6 F3 F4 Hình:1-5 F1 F2 1.3.4.2 Ưu điểm: - Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp - Dung lượng máy biến áp nhỏ nên chọn khí cụ điện hạng nhẹ 1.3.4.3 Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến tổn thất điện lớn nên giá thành đầu tư lớn - Chiếm nhiều diện tích mặt để xây dựng - Số lượng thiết bị cấp trung cao áp nhiều nên dễ bị cố giá thành xây dựng góp cấp điện áp cao trung lớn 1.3.2 Phương án II: 1.3.2.1 Mô tả phương án: - Sơ đồ cấp điện áp cao khơng có nối -Hai máy phát F3, F4 – máy biến áp hai cuộn dây B3, B4 nối vào góp cấp điện áp trung - Dùng máy biến áp ba cuộn dây để liên lạc cấp điện áp HT TBPP 110 KV TBPP 220 KV B1 B2 F1 F2 15,75 KV B3 B4 F3 F4 Hình:1-7 1.3.2.2 Ưu điểm: - Đảm bảo yêu cầu cung cấp điện, độ tin cậy liên lạc cấp điện áp với nhà máy với hệ thống - Số lượng máy biến áp nên đơn giản việc lắp đặt vận hành giảm diện tích lắp đặt, vốn đầu tư cho phương án 1.3.2.3 Nhược điểm: - Khi gặp cố 1trong máy biến áp, gây lãng phí cơng suất máy phát phài ngừng làm việc - Dung lượng máy biến áp lớn,khó khăn cho việc vận chuyển lắp đặt 1.3.3 Phương án III: 1.3.3.1 Mô tả phương án: - Sơ đồ dùng máy phát – máy biến áp nối F1 - B1 F4 – B4 nối vào góp220 KV 110 KV; - Dùng máy biến áp tự ngẫu liên lạc cấp điện áp 1.3.3.2 Ưu điểm: - Sơ đồ đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp - Đảm bảo liên lạc cấp điện áp nhà máy với hệ thống - Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát đơn giản, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nguyên tắc chọn sơ đồ - Số lượng MBA số lượng nguồn nên vận hành nhà máy linh hoạt, kinh tế 10 175 206 = 1408,287 KG Ftt = 988,44 206 Fcp = 0,6.Fph = 0,6.3000 = 1600 KG Vậy Ftt < Fcp thỏa mãn yêu cầu ổn định động Chọn sứ xuyên tường: Với sứ xuyên chọn ta dựa vào điều kiện: - Điện áp: Uđms Umg - Dòng điện: Iđms Ilvcb Ta có: Umg = 15,75 (KV) I cbMBA = 6,7934 (KA) Vậy ta chọn sứ xuyên cho dẫn loại: -15,75-7000-6000 có thơng số sau: Uđm = 15,75 KV; Iđm = 7000 A; Fph = 6000 KG 46 4.4.4 Chọn kháng điện đường dây: Kháng điện đường dây có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch hạn chế dòng điện khởi động động mạch cơng suất lớn nhằm chọn khí cụ điện hạng nhẹ nâng cao điện áp dư góp ngắn mạch đường dây Điều kiện chọn kiểm tra: + Điện áp: UđmK Umạng + Dòng điện: IđmK Icb + Kiểm tra ∆U% làm việc bình thường, cưỡng + Kiểm tra điều kiện ổn định động: iôđđ ixk + Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: I 2nh t nh B HT TBPP 110 KV TBPP 220 KV B1 B2 F1 F2 B4 B3 15,75 KV K1 K2 MW 10 MW MW F3 F4 K3 10 MW 10 MW K4 MW 10 MW Hình 4.4 Lập bảng phân bố công suất qua kháng: Bảng 4.6 Chế độ Kháng Bình thường Sự cố K1 Sự cố K2 Sự cố K3 Sự cố K4 Phụ tải (MVA) K2 K3 16 16 21 21 16 16 21 21 K1 16 21 21 16 47 K4 16 16 21 21 MW Dòng điện làm việc bình thường qua kháng điện: I bt K1 bt K3 bt K2 = I =I =I bt K4 = PKbt1, 3.U đmK cos = 16 3.15,75.08 = 0,733 KA Dòng điện cưỡng qua kháng điện: I Kcb1 = I Kcb2 = I Kcb3 = I Kcb4 = PKcb3, 3.U đmK COS = 21 3.15,75.08 = 0,96 KA Tra sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp” PGS Nguyễn Hữu Khái, ta chọn: Kháng điện K1, K2, K3, K4 PbA – 15,75 - 1500 - XK% Xác định XK%: XK% xác định theo điều kiện hạn chế dòng ngắn mạch đến trị số cho phép nhằm đảm bảo ổn định động, ổn định nhiệt khả cắt máy cắt sau kháng điện đường dây đảm bảo điện áp dư góp phân đoạn Đồng thời phải đảm bảo tổn thất điện áp kháng điện không vượt trị số cho phép 3.1 Xác định XK1%, XK2%, XK3%, XK4%: Xét kháng điện K1 (K2…) ta có sơ đồ thay ngắn mạch xảy ngắn mạch N7 sau : HT HT HT XHT N5 K XK Xtt MC XC N7 N7 N7 Hình 4.5 Tacó: Scb =100 MVA Ucb = 15,75 KV Icb = 3,665 KA Theo tính tốn ngắn mạch ta có: I”N5 = 57,302 KA Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N5: XHT= I cb 3,665 = = 0,0639 " IN5 57,302 Với: XK Xtt = XHT + XK + XC 48 Vì điện kháng cáp nhỏ so với điện khán cửa hệ thống nên bỏ qua: Xtt = XHT + XK Để đảm bảo khả cắt máy cắt địa phương điều kiện ổn định nhiệt cho cáp thì: I " N ≤ {Icđm, InhC} Trong đó: Icđm dòng điện cắt định mức máy cắt địa phương, Icđm = 20 KA InhC dòng ổn định nhiệt cáp địa phương InhC = S.C tc Với: S tiết diện cáp C hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cáp, CAl = 88 As1 / / mm tc thời gian cắt ngắn mạch máy cắt, tc = s InhC = 3.120.88 3 10 = 31680 A = 31,68 KA > 20 KA Vậy chọn I N" = 20 KA Xtt = I cb 3,665 = = 0,183 " 20 I N7 XK = Xtt – XH = 0,183 – 0,0639 = 0,119 XK1% = XK2% = XK I đmK 1,50 100 = 0,119 .100 = 4,875% I cb 3,665 Vậy, ta chọn XK1% = XK3% = 6%, thông số kháng điện K1, K2, K3, K4 bảng 4.7: Bảng 4.7 Uđm iôđđ iôđn PK Loại kháng điện Iđm (A) XK% XKđm() (KV) (KA) (KA) (KW) PbA-15,75-1500 - 15,75 1500 0,23 10,5 53 42 3.2 Kiểm tra kháng điện chọn: Kiểm tra khả cắt máy cắt địa phương: Ta có: XK1 = XK2 = XK1% I N" = I cb I đmK = 6% 3,665 = 0,146 1,50 I cb 3,665 = = 17,41 KA X HT X K 0,0639 0,1466 Ta thấy I N" = 17,41 KA < 20 KA Vậy kháng chọn thỏa mãn điều kiện Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp ∆UK%: a) Điều kiện làm việc bình thường: U Kbt % ≤ U cpbt % = 2% 49 bt K U % = XK% I Kbt1, I đmK sin Trong đó: cos = 0,85 sin = 0,527 U btK % = 6% 0,685 0,527 = 1,45% < 2% 1,500 Vậy U Kbt % < U cpbt % đạt b) Điều kiện làm việc cưỡng bức: U Kcb % < U cb cp % = 5% U cb K % = XK% I Kcb1,3 I đmK U cb K % = 6% sin 1,059 0,572 = 2,23 % < 5% 1,500 cb Vậy U cb K % < U cp % đạt Kiểm tra điều kiện tạo điện áp dư góp ngắn mạch sau máy cắt đường dây: ∆Udư% = XK% I N" sinΦ≥ U dcp % = (60 75)% I đmK ∆Udư% = 6% 17,41 = 69,64% > U dcp % 1,5 Vậy kháng điện chọn thỏa mãn điều kiện Kiểm tra ổn định động: ixk ≤ iôđđ Ta có: iơđđ = 53 KA ixk = Kxk.I”N7 = 1,8.17,41 = 41,319 KA Ixk = q.I”N7 = 1,5.17,41 = 26,463 KA ixk = 41,319 < iôđđ = 53 KA Vậy kháng điện chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động Kiểm tra ổn định nhiệt: Điều kiện kiểm tra: I2nh.tnh > BNtt BNtt = (I”N7)2.(tc+tqđ) = (17,41)2.(1 + 0,5) = 318,264 KA2/S I2nh.tnh = 422.1 = 1764 KA2/S Vậy kháng điện chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt Vậy kháng điện chọn thỏa mãn tất điều kiện kiểm tra 50 4.4.5 Chọn cuộn dập hồ quang cho mạng địa phương 15,75 kV: Phụ tải địa phương gồm: + đường dây kép x 10 MW dài 11 Km + đường dây đơn x MW dài 11 Km Tổng chiều dài đường dây: lΣ = 11 + x 11 = 132 Km Tổng chiều dài cáp: lC = (4 + 4) 0,2 = 2,4 Km Tổng chiều dài đường dây không: lK = lΣ - lC = 132 – 2,4 = 129,6 Km Dòng điện dung dẫn đường dây khơng: I cK = U d l 15,75.129,6 = = 5,83 A 350 350 Dòng điện dung dẫn cáp: I Cc = U d l 15,75.2,4 = = 3,78 A 10 10 Dòng điện dung dẫn đường dây phụ tải cấp trung áp: Ic = I cK + I Cc = 5,83 + 3,78 = 9,61 A Ta thấy Ic < 30 A nên không cần phải đặt cuộn dập hồ quang cho lưới 15,75 KV 4.4.6 Chọn máy biến dòng, máy biến điện áp: Các phần tử hệ thống điện thường có điện áp cao dòng điện làm việc lớn, đưa trực tiếp đại lượng vào dụng cụ đo lường, rơle, thiết bị tự động hóa kiểm tra Để cung cấp tín hiệu cho thiết bị trên, người ta dùng máy biến dòng điện (BI) máy biến điện áp (BU), gọi chung biến dòng,biến áp đo lường Máy biến dòng điện (BI) máy biến dòng đo lường, làm nhiệm vụ biến đổi dòng điện lớn cần đo I1 xuống dòng điện tiêu chuẩn I2 với tổn hao sai số nhỏ để cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện cách an toàn Máy biến điện áp (BU) máy biến áp đo lường dùng để biến đổi điện áp từ trị số U1 (thường U1 ≥ 380 V) trị số thích hợp U2 (100; 100/ 100/3 V) để cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle, tự động hóa, kiểm tra cách điện… mạng điện Ngoài ra, nhờ có máy biến điện áp, máy biến dòng điện mà dụng cụ đo lường, rơle cách ly với mạng điện áp cao U, đảm bảo an toàn cho người vận hành 51 4.4.7 Chọn BI, BU cho cấp 15,75 kV: Chọn máy biến dòng (BI): 1.1 Điều kiện chọn: Máy biến dòng BI chọn theo điều kiện: - Điện áp: UđmBI Umạng = 15,75 KV I cb IcbMF 6,7934 - Dòng điện: IđmBI = = = 5,662 KA 1,2 1,2 1,2 - Phụ tải: Z2đmBI Z2 = r2 - Ổn định động: kôđđ.I1đm ixk - Ổn định nhiệt: (knhđm.Inhđm) tnh BN Ta chọn BI đặt nhà, ba pha mắc hình có thơng số bảng 4.8 Bảng 4.8 Dòng điện định Cấp Phụ tải Loại biến Điện áp, mức, A định mức, kơđđ iơđđ Inh/tnh dòng KV xác Ω Sơ cấp Thứ cấp TШл-20-1 15,75 6000 0,5 1,2 165 81 31,5/4 Ta có phụ tải BI bảng 4.9: Bảng 4.9 Phụ tải, VA Pha A Pha B Pha C 01 Ampe kế A 0,5 0,5 0,5 -335 02 Oát mét tác dụng W Д-335 0,5 0,5 03 Oát mét phản kháng VAR Д-335 0,5 0,5 04 Oát mét tác dụng tự ghi W H-318 10 10 05 Oát mét phản kháng tự ghi VAR H-3180 10 10 06 Oát kế tác dụng WH И-675 2,5 2,5 2,5 07 Oát kế phản kháng Varh И-673M 2,5 2,5 2,5 Tổng công suất 26,5 5,5 26,5 Từ bảng 4.9, ta thấy pha A C mang tải nhiều S = 26,5 VA nên lấy số liệu pha A để tính tốn Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha A (C): STT Tên dụng cụ Zdc = S I 2 dm = Ký hiệu Loại 26,5 = 1,06 52 Tổng trở dây nối từ BI đến dụng cụ đo: Zdd = ZđmBI - Zdc Trong đó: ZđmBI tổng trở định mức phụ tải BI, ZđmBI = 1,2 Zdc tổng trở dụng cụ đo Zđc = 1,06 Zdd = 1,2 – 1,06 = 0,14 Giả sử chiều dài dây dẫn từ BI đến dụng cụ đo 30 m Chọn dây dẫn đồng có = 0,0175 mm2/m, nên ta có : 52 Zdd rdd = Ftt = l rdd l Ftt = 0,0175.30 = 3,75 mm2 0,14 Vậy, ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện F = mm2 1.2 Kiểm tra máy biến dòng chọn: Kiểm tra ổn định động: Điều kiện: kôđđ.I1đm ixk Ta có: kơđđ = 165 kơđđ.I1đm = 165.8 =1866,762 KA ixk = ixkN6 = 461,629 KA < 1866,762 KA Vậy BI chọn đảm bảo điều kiện ổn định động Kiểm tra ổn định nhiệt: Vì BI có Iđm > 1000A nên ta khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy biến điện áp (BU): Máy biến điện áp chọn theo điều kiện sau: - Điện áp: UđmBU Umạng = 15,75 KV - Công suất định mức: S2đmBU S2 = dc P Qdc2 - Cấp xác 0,5 - Vị trí đặt nhà Để cung cấp tín hiệu cho dụng cụ đo lường kiểm tra cách điện cho thiết bị ta chọn BU loại pha trụ nối theo Yo/ Yo / Ta có phụ tải BU bảng 4.10: Bảng 4.10 STT Tên dụng cụ Loại S cuộn (VA) 01 02 03 04 05 06 07 08 Vôn kế Oát mét tác dụng Oát mét phản kháng Oát mét tác dụng tự ghi Oát mét phản kháng tự ghi Oát kế tác dụng Oát kế phản kháng Tần số kế Tổng công suất -335 Д-335 Д-335 H-318 H-3180 И-675 И-673M -340 1,5 1,5 10 3 3 53 Phụ tải pha AB P Q (w) (Var) 1,5 1,5 10 7,3 3 0 21 7,3 Phụ tải pha BC P Q (w) (Var) 0 1,5 1,5 10 7,3 3 7,3 6,5 28,5 7,3 Từ bảng 4.10, ta có: Tổng cơng suất phản kháng tác dụng : Qdc 14,6 (Var); Pdc 43 (W) S2 = 43 14,6 = 41,45 ( VA) P 41,45 = = 0,96 43 S Vậy, ta chọn máy biến điện áp (BU) có thơng số bảng 4.11: Bảng 4.11 Điện áp định mức, V Cấp Cấp Công suất Loại máy điện áp, Cuộn thứ cấp Cuộn thứ cấp định mức, biến điện áp KV xác VA phụ HTMN-18 15,75 100 100/3 0,5 120 Chọn dây dẫn nối từ BU đến dụng cụ đo: Dây dẫn phải thoả mãn điều kiện: - Tổn thất điện áp dây dẫn: U Ucp = 0,5% ( có dùng công tơ) - Đảm bảo độ bền cơ: Tiết diện nhỏ dây dẫn nhôm 2,5(mm2); dây đồng 1,5(mm2) Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện F = 1,5 (mm2), cu 0,0175 (Ω.mm2/m) cosdc = Giả sử chiều dài dây dẫn từ BU đến dụng cụ đo l = 50 m Điện trở dây l 50 dẫn là: rdd = = 0,0175 = 0,58 () 1,5 s Vậy tổn thất điện áp dây dẫn là: S r 41,45.0,58 U% = 2dd 100 = 100 = 0,25% < Ucp% 100 U2 Vậy máy biến điện áp (BU) chọn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật 54 Hình 4.6 55 F F ~ HTMN A B A TШA-20-1 A A V Hz W VAR W tự ghi VAR tự ghi Wh VARh Sơ đồ nối dụng cụ đo vào máy biến dòng máy biến điện áp (Cấp 15,75 KV): CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG: Trong nhà máy điện, việc sản xuất điện cung cấp cho hộ tiêu thụ thân nhà máy tiêu thụ lượng điện gọi điện tự dùng nhà máy điện Các máy công tác thiết bị phụ nhà máy thuỷ điện tiêu thụ lượng điện tự dùng chiếm khoảng 2% công suất nhà máy, gồm thành phần: Những máy công tác thiết bị phụ trợ đảm bảo khởi động làm việc dừng máy phát điện thiết bị hệ thống kích từ, hệ thống bơm dầu bơi trơn làm mát, hệ thống điều khiển cửa đập… Những máy cơng tác thiết bị khơng có quan hệ trực tiếp máy phát thuỷ điện cần thiết cho hoạt động toàn nhà máy như: Hệ thống chiếu sáng ,thông tin liên lạc, hệ thống bảo vệ rơle, nạp ắcquy… Vì cần thiết phải đảm bảo yêu cầu cung cấp điện tự dùng liên tục, đảm bảo tin cậy cho hoạt động toàn nhà máy 5.2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG: Điện tự dùng phần quan trọng nhà máy điện trạm biến áp Các cố hệ thống điện nhà máy điện dẫn đến phá hoại làm việc bình thường phần tồn nhà máy, đơi phát triển thành cố hệ thống điện Do vậy, sơ đồ nối điện tự dùng cần thực cho có độ tin cậy cao, đảm bảo cung cấp điện đầy đủ cho cấu tự dùng quan trọng chế độ làm việc Mặt khác yêu cầu hệ thống tự dùng phải đơn giản, linh hoạt, giá thành hạ, chi phí vận hành thấp, dễ vận hành… Điện áp tự dùng sử dụng chủ yếu cấp KV 0,4KV Cấp KV cung cấp cho động công suất lớn 200 KW, cấp 0,4 KV để cung cấp cho động bé thắp sáng, tín hiệu Cấp KV khơng dùng giá thành động KV KV khơng chênh lệch nhiều phí tổn kim loại màu tổn thất mạng KV lớn nhiều so với cấp KV Hơn dùng cấp KV có ưu điểm là: - Tăng công suất đơn vị động - Tăng cơng suất máy biến áp nên chọn số lượng máy biến áp - Điều khiển tự mở máy tốt Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện ta phân đoạn góp tự dùng xây dựng góp tự dùng dự trữ cho cấp điện áp Máy biến áp tự dùng dự trữ nối vào máy biến áp liên lạc đoạn máy cắt máy biến áp để đảm bảo làm việc máy biến áp dự trữ sữa chữa phân đoạn thiết bị phân phối Đối với hệ thống điện tự dùng nhà máy điện thiết kế ta bố trí sơ đồ sau: Tại tổ máy phát điện bố trí máy biến áp tự dùng làm việc bậc I máy biến áp tự dùng làm việc bậc II Toàn hệ thống bố trí máy biến áp tự dùng dự trữ bậc I máy biến áp tự dùng dự trữ bậc II Các MBA tự dùng làm việc bậc I là: B5, B6, B7, B8 Một MBA tự dùng dự trữ bậc I là: B9 Có: UCđm= 15,75 KV 56 UHđm= 6,3 KV Các MBA tự dùng làm việc bậc II là: B10, B11, B12, B13 Một MBA tự dùng dự trữ bậc II là: B14 Có: UCđm= 6,3 KV UHđm= 0,4 KV 5.3 CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG: 5.3.1.Chọn máy biến áp tự dùng bậc1: 5.3.1.1 Máy biến áp tự dùng làm việc bậc 1: Nhà máy có tổ máy phát tương ứng có máy biến áp tự dùng làm việc Máy biến áp tự dùng bậc biến đổi từ cấp điện áp máy phát xuống cấp điện áp KV, cung cấp điện chủ yếu cho động KV Công suất định mức máy biến áp tự dùng làm việc bậc xác định sau: lv S đmB (6.1) 1i ≥ StdFimax = α% SđmFi = 2% 176,5 = 3,53 MVA Trong đó, B1i máy biến áp B5, B6, B7, B8 5.3.1.2 Máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 1: Do số lượng máy biến áp tự dùng làm việc nên ta cần đặt máy biến áp tự dùng dự trữ Máy biến áp tự dùng dự trữ có nhiệm vụ dự trữ cho máy biến áp tự dùng làm việc đảm bảo cấp điện tự dùng dừng khởi động cho tổ máy khác Để đảm bảo điều kiện này, công suất máy biến áp tự dùng dự trữ phải chọn lớn 1,5 lần công suất phụ tải cực đại tự dùng làm việc, đó: dt (6.2) S đmB i ≥ 1,5 StdFimax = 1,5 3,53 = 5,295 MVA Trong đó, B2i máy biến áp B9 Tra sách “Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp” Trang 135 Tác giả Nguyễn Hữu Khái, ta chọn máy biến áp tự dùng bậc với thông số bảng 5.1: Bảng 5.1 Điện áp Sđm Số (KV) Loại máy biến áp (KVA) lượng Cao Hạ TM-4000/15,75 Làm việc 4000 04 15,75 6,3 TM-6300/15,75 Dự trữ 6300 01 15,75 6,3 57 Tổn thất (KW) ΔPo ΔPn 5,54 33,5 7,65 46,5 UN% Io% 6,5 6,5 0,9 0,8 Hình 5.1 Sơ đồ bố trí thiết bị tự dùng 58 5.3.2 Chọn máy biến áp tự dùng bậc2: 5.3.2.1 Máy biến áp tự dùng làm việc bậc 2: Máy biến áp tự dùng bậc biến đổi từ cấp điện áp KV xuống cấp điện áp 0,4 KV; có nhiệm vụ cung cấp điện cho động 0,4 KV thắp sáng, tín hiệu Đối với nhà máy nhiệt điện, công suất phụ tải tự dùng bậc chiếm khoảng 30% công suất tự dùng tồn nhà máy, nên cơng suất máy biến áp tự dùng bậc xác định sau: lv S đmB (6.3) j ≥ 20%.StdFimax = 20%.3,53 = 0,706 MVA Trong đó, B1j máy biến áp B10, B11, B12, B13 5.3.2.2 Máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 2: Tương tự bậc 1, công suất máy biến áp tự dùng dự trữ bậc xác định sau: dt lv S đmB (6.4) j ≥ 1,5 S đmB1 j = 1,5 0,706 = 1,059 MVA Trong đó, B2j máy biến áp B13 Tra sách “Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp” Trang 135 Tác giả Nguyễn Hữu Khái , ta chọn máy biến áp tự dùng bậc với thông số bảng 6.2: Bảng 5.2 Điện áp Sđm Số (KV) Loại máy biến áp (KVA) lượng Cao Hạ TM-1000/6,3 Làm việc 1000 04 6,3 0,4 TM-1600/6,3 Dự trữ 1600 01 6,3 0,4 Tổn thất (KW) ΔPo ΔPn 2,1 11,5 2,1 11,6 UN% Io% 5,5 6,5 1,4 1,5 5.4 KHẢ NĂNG TỰ MỞ MÁY CỦA CÁC ĐỘNG CƠ: 5.4.1.Điều kiện chung: Điều kiện để động tự mở máy tổng công suất động điện hệ thống tự dùng nhà máy bé tổng công suất động cho phép tự khởi động Tổng công suất động cho phép tự khởi động tính theo biểu thức sau: (105 U d %) η tb cos tb 100 S âmB (6.5) Pâm U d % I KÂ (X K % U N %) Trong đó: + Costb: Hệ số cơng suất trung bình động cơ, chọn Costb = 0,85 + Ud%: Điện áp tự dùng thời gian động tự mở máy, chọn Ud% = 65 + IKĐ: Trị số tương đối dòng điện mở máy tổng tất động cơ, chọn IKĐ = 4,8 + tb: Hiệu suất trung bình động cơ, chọn tb = 0,9 + UN%: Điện áp ngắn mạch phần trăm máy biến áp tự dùng + SđmB: Công suất định mức máy biến áp nối vào góp + XK%: Điện kháng phần trăm kháng điện, XK% = 59 5.4.2 Đối với động góp 6,3kV: P âm6,3kV (105 65) 0,9 0,85 100 6,154 (MW) 65 4,8 6,5 Ptdmax6,3kV = CosF (6.6) S tdmax 14,12 = 0,85 = (MW) 4 Ta thấy Pđm6,3Kv = 6,154 (MW) > Ptdmax6,3kV = (MW), nên tất động nối vào góp cấp điện áp 6,3KV đảm bảo điều kiện tự khởi động 5.4.3 Đối với động góp 0,4KV: P âm0,4kV (105 65) 0,9 0,85 100 1,78(MW) 65 4,8 5,5 Ptdmax0,4kV = CosF 0,3 (6.7) S tdmax 14,12 = 0,85.0,3 = 0,9 (MW) 4 Ta thấy Pđm0,4Kv = 1,78 (MW) > Ptdmax0,4kV = 0,9 (MW) nên tất động nối vào góp cấp điện áp 0,4 KV đảm bảo điều kiện tự khởi động [1] PGS Nguùn Hỉỵu Khại, Thiãút kãú nh mạy âiãûn v trảm biãún ạp “pháưn âiãûn”, NXB Khoa Hc V K Thût H Näüi - 2004 [2] PGS Nguùn Hỉỵu Khại, Thiãút kãú nh mạy âiãûn v trảm biãún ạp “pháưn âiãûn”, NXB Khoa Hc V K Thût H Näüi - 1999 [3] TS Nguùn Quang Thảch (ch biãn) v TS Phảm Vàn Ha, Pháưn âiãûn nh mạy âiãûn v trảm biãún ạp, NXB Khoa Hc V K Thût H Näüi - 2004 [4] Nguùn Vàn Âảm, Thiãút kãú cạc mảng v hãû thäúng âiãûn, NXB Khoa Hc V K Thût H Näüi - 2006 [5] Nguùn Cäng Hiãưn (ch biãn) v Nguùn Mảnh Hoảch, Hãû thäúng cung cáúp âiãûn ca xê nghiãûp cäng nghiãûp, âä thë v nh cao táưng, NXB Khoa Hc V K Thût H Näüi - 2001 60 ... Áp dụng cơng thức (1.1 ) kết hợp với hình 1.1 , ta có bảng phân bố cơng suất phụ tải cấp điện áp máy phát bảng 1.2 : Bảng 1.2 t(h) P% SUF(t) 04 70 56 14 100 80 48 90 78,75 1.2 .2 Phụ tải cấp điện... suất phụ tải cấp điện áp trung Áp dụng công thức (1.2 ) kết hợp với hình 1.2 , ta có bảng phân bố cơng suất phụ tải cấp điện áp trung bảng 1.3 : Bảng 1.3 t(h) P% SUT(t) 2 26 70 80 312,94 357,64 10... thức (1.3 ) kết hợp với hình 3, ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp cao bảng 1.4 : Bảng 1.4 t(h) P% SUC(t) 04 80 112,94 48 90 127 12 12 16 16 24 100 90 100 141,18 127 141,18 1.2 .4