Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 200 MW

Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện tuthienbao.com Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề lượng vấn đề tồn giới quan tâm, điện ln loại lượng quan trọng ứng dụng rộng rãi tất lĩnh vực sống Số lượng nhà máy điện tăng lên nhanh chóng Việc thiết kế nhà máy điện việc quan trọng trình cung cấp lượng Với sinh viên Hệ thống điện, đồ án môn học giúp sinh viên củng cố kiến thức học, nâng cao kỹ cần thiết mà kỹ sư điện cần có dần tiếp cận với thực tế để vận dụng chúng sau Dưới đồ án Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 200 MW gồm tổ máy Đồ án gồm nội dung sau:  Chọn máy phát điện, tính tốn phụ tải cân công suất  Xác định phương án nối dây, chọn máy biến áp, tính tốn tổn thất cơng suất, điện  Tính tốn ngắn mạch, lựa chọn thiết bị nhà máy điện  Tính tốn chọn phương án tối ưu  Sơ đồ nối dây thiết bị tự dùng Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn, đặc biệt TS.Trương Ngọc Minh ThS.Nguyễn Thị Nguyệt Hạnh tận tình hướng dẫn em hoàn thành thiết kế Do thời gian kiến thức hạn chế nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy mơn góp ý để thiết kế em hoàn thiện Hà Nội, tháng 11 năm 2012 Sinh viên Vũ Tiến Thắng Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Khi thiết kế nhà máy điện việc tính tốn phụ tải cân công suất thiếu để đảm bảo tính kinh tế thiết kế, xây dựng vận hành nhà máy Lượng điện phát nhà máy phải tổng lượng công suất tiêu thụ điện tổn thất Ta thấy hàng ngày điện tiêu thụ ln thay đổi, phải biết đồ thị phụ tải hàng ngày Nhờ mà ta chọn phương án nối điện hợp lý, phương án vận hành phù hợp Ngồi đồ thị phụ tải giúp ta chọn máy biến áp (MBA) phân bố tối ưu công suất tổ máy với nhà máy với 1.1 Chọn máy phát điện Theo yêu cầu thiết kế nhà máy điện gồm tổ máy, tổ máy có cơng suất 50MW, nên tổng công suất nhà máy x 50 = 200MW Chọn máy phát điện loại TBΦ50-2 có thông số cho bảng sau Bảng 1.1 Thông số máy phát Loại MF SFđm MVA PFđm MW cosđm UFđm kV Iđm kA Xd’’ Xd ’ Xd TB-50-2 62,5 50 0,8 10,5 5,95 0,135 0,3 1,84 1.2 Tính tốn phụ tải cân công suất Từ đồ thị phụ tải ngày cấp điện áp hệ số công suất cosφ phụ tải tương ứng, ta xây dựng đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện áp theo công suất biểu kiến S (MVA) P(%) Pmax (1) 100 P(t) (2) S(t) = cosυ P(t) = đó: P(t) – cơng suất tác dụng phụ tải thời điểm t S(t) – công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t P(%) - cơng suất tác dụng thời điểm t tính phần trăm công suất max cos - hệ số công suất phụ tải (cos = 0,8) 1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Nhà máy điện gồm tổ máy, tổ máy có cơng suất 50MW nên: Tổng công suất đặt nhà máy : PNM = 4x50 = 200MW  SNM = 235,29 MVA Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Theo cơng thức (1) (2) ta có bảng kết sau : Bảng 1.2 Biến thiên phụ tải hàng ngày nhà máy t(h) 0–8 8– 18 18– 21 21 – 24 PNM(%) 90 100 90 80 PNM(t),MW 180 200 180 160 SNM(t),MVA 225 250 225 200 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Đồ thị phụ tải nhà máy SNM(MVA) 260 240 220 200 180 160 140 120 t(h) 12 16 20 24 1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy Công suất tự dùng nhà máy thời điểm ngày tính theo cơng thức sau : STD (t) = S (t)  α% PNM   0,4 + 0,6 NM  100 cosυTD  SNM  Trong đó: PNM - cơng suất tác dụng định mức nhà máy, PNM =200 MW S NM - công suất biểu kiến định mức nhà máy, S NM =250 MVA  - lượng điện phần trăm tự dùng,  = 8% cosTD - hệ số công suất phụ tải tự dùng, cosTD = 0,85 Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Bảng 1.3.Biến thiên hàng ngày phụ tải tự dùng t(h) 0–8 - 18 18 – 21 21 - 24 SNM(t),MVA 225 250 225 200 STD(t),MVA 18,33 19,53 18,33 17,13 Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy Std(MVA) 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 t(h) 12 16 20 24 1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát Phụ tải điện áp máy phát có U dm = 10kV; PUFmax = 10 MW; cos = 0,85 Theo công thức (1) (2) ta có bảng kết sau : Bảng 1.4 Biến thiên phụ tải hàng ngày phụ tải địa phƣơng t(h) – 10 10 – 18 18 – 21 21 - 24 PUF(%) 90 100 90 70 PUF(t),MW 10 SUF(t),MVA 10,588 11,765 10,588 8,235 Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát Đồ thị phụ tải địa phƣơng SUF(MVA) 14 13 12 11 10 t(h) 12 16 20 24 1.2.4 Đồ thị phụ tải điện áp trung áp Phụ tải trung áp có U dm = 110 kV; PUTmax = 80 MW; cos = 0,85 Theo công thức (1) (2) ta có bảng kết sau: Bảng 1.5 Biến thiên phụ tải hàng ngày phụ tải điện áp trung áp t(h) – 10 10 – 18 18 – 21 21 - 24 PUT(%) 90 100 90 80 PUT(t),MW 72 80 72 64 SUT(t),MVA 61,2 68 61,2 54,4 Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ thị phụ tải điện áp cấp trung áp Đồ thị phụ tải điện áp trung SUT(MVA) 80 70 60 50 40 30 20 t(h) 12 16 20 24 1.2.5 Đồ thị công suất phát hệ thống Công suất phát hệ thống thời điểm xác định theo công thức sau : SVHT(t) = SNM(t) - [SUF(t) +SUT(t) +STD(t) ] Dựa vào kết tính tốn trước ta tính công suất phát hệ thống nhà máy thời điểm ngày Kết tính tốn cho bảng sau: Bảng 1.6 Biến thiên phụ tải hàng ngày phụ tải tổng hợp toàn nhà máy t(h) 0–8 – 10 10 – 18 18 – 21 21 - 24 SNM(t) 225 250 250 225 200 SUF (t) 10,588 10,588 11,765 10,588 8,235 SUT(t) 61,2 61,2 68 61,2 54,4 STD(t) 18,33 19,53 19,53 18,33 17,13 SVHT(t) 134,882 158,682 150,705 134,882 120,235 Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy S(MVA) Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy tuthienbao.com 260 240 220 200 180 160 140 Snm SuF 120 SuT 100 Std SvHT 80 60 40 20 0 Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 12 16 20 24 t(h) Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 1.3 Nhận xét 1.3.1 Phụ tải địa phƣơng Xét tỉ số: SUFmax 11, 765 100 0 = 100 0 = 9,412 0 < 15 0 2SđmF 2.62,5 Như vậy, phụ tải điện áp máy phát nhỏ lấy rẽ nhánh từ máy phát điện – máy biến áp mà khơng cần góp điện áp máy phát 1.3.2 Hệ thống Hệ thống có lượng cơng suất dự trữ 240MVA Nhận thấy: SđmF = PđmF 50 = = 62,5 (MVA) < SdtHT cosυF 0,8 Vì máy phát bị hỏng không ảnh hưởng đến hệ thống Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG ÁN – LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP Việc chọn sơ đồ nối điện khâu quan trọng việc tính tốn thiết kế nhà máy điện Chọn sơ đồ nối điện phải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho phụ tải cấp điện áp khác Ngồi phải thể tính khả thi tính kinh tế thiết kế Dựa vào kết tính tốn chương I ta có số nhận xét sau: - Gọi k tỷ lệ công suất cực đại mà máy phát truyền cho phụ tải địa phương với công suất máy phát => k = SUFmax 11, 765 100 0 = 100 0 = 9,412 0 2SđmF 2.62,5 Từ kết ta thấy k < 15% nên khơng cần dùng góp điện áp máy phát - Do cấp điện áp 220kV 110kV có trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ số có lợi : α=1- UT 110 =1= 0,5 UC 220 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống - Công suất máy phát điện - máy biến áp không lớn trữ quay hệ thống nên ta dùng sơ đồ máy phát điện - máy biến áp - Có thể ghép chung số máy phát vào MBA đảm bảo tổng công suất tổ máy phát nhỏ cơng suất dự trữ nóng hệ thống - Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho phụ tải cấp điện áp khác nhau, đồng thời bị cố khơng bị tách rời phần có điện áp khác Với nhận xét ta có phương án nối điện cho nhà máy sau: 2.1 Đề xuất phƣơng án 2.1.1 Phƣơng án - Nối MF - MBA hai cuộn dây vào góp 220kV - Nối MF - MBA hai cuộn dây vào góp 110kV - Nối hai MF- MBA tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc cấp điện áp: vừa truyền tải công suất hệ thống vừa truyền công suất hai cấp điện áp cao- trung - Phụ tải địa phương cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát nối với MBA tự ngẫu Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội - Điện tự dùng lấy từ đầu cực máy phát HTĐ SUT 110kV 220kV B3 B1 B2 B4 1/2SUF F3 1/2SUF F1 F2 F4 - Ưu nhược điểm sơ đồ: + Ưu điểm : Máy phát phát phẳng liên tục, tổn thất MBA chế độ làm việc bình thường nhỏ + Nhược điểm: Dùng ba loại máy biến áp gây khó khăn việc vận hành bảo vệ Ngoài số thiết bị bên phía cao áp nhiều nên vốn đầu tư cao 2.1.2 Phƣơng án - Hai MF - MBA nối vào góp điện áp 110kV - Hai MF - MBA nối vào góp điện áp 220kV - Hai MBA tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc cấp điện áp - Phụ tải địa phương cung cấp điện từ phía hạ MBA tự ngẫu - Điện tự dùng lấy từ đầu cực MF Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 10 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Vậy ta chọn loại BI có thơng số sau : Bảng 5.6 Thơng số máy biến dòng điện BI Iđm(A) Bội số Bội số Loại BI Uđm(kV) ổn định ổn định Thứ Sơ cấp động nhiệt cấp THД110M TH220-3T Cấp xác Phụ tải () Ildd (kA) 110 110 34,6/3 400 0,5 1,2 145 220 75 60/1 400 0.5 24-48 5.3.2.2 Cấp điện áp máy phát Biến dòng điện đặt pha, mắc hình Máy biến dòng điện chọn cần thỏa mãn điều kiện sau : * Cấp xác : Vì phụ tải BI có cơng tơ nên cấp xác chọn 0,5 * Điện áp định mức : UBIđm  UđmL = 10 KV * Dòng điện định mức : Iscđm  Icb = 3,608kA * Phụ tải thứ cấp định mức ZBIdm : Để đảm bảo độ xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp Z2 không vượt phụ tải định mức : Z2 = Z∑dc + Zdd  ZB1đm Trong : Z∑dc : Tổng phụ tải dụng cụ đo Zdd : Tổng trở dây dẫn nối biến dòng điện với dụng cụ đo Ngồi cần phải thỏa mãn điều kiện ổn định động ổn định nhiệt có ngắn mạch Ta chọn biến dòng kiểu TΠIII – 10 có thông số sau : * Điện áp định mức : UB1đm = 10 KV * Dòng điện sơ cấp định mức : Iscđm = 4000 A * Dòng điện thứ cấp định mức : ITđm = A * Cấp xác : 0,5 * Phụ tải định mức : Z2BIdm = 1,2 Ω * Từ điều kiện Z2 = Z∑dc + Zdd  ZBIdm, ta suy : Zdd  ZBIdm - Z∑dc Hay ρ.ltt  ZB1dm - Z∑dc F ρ.ltt F ZBIdm - Z dc  Trong : Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 70 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội F : Tiết diện dẫn từ BI đến dụng cụ đo lường  : Điện trở suất vật liệu dây dẫn ltt : Chiều dài tính tốn dây dẫn từ BI đến dụng cụ đo lường Công suất tiêu thụ đồng hồ đo lường cho bảng sau Bảng 5.7 Thông số công suất cuộn dây BI Phụ tải Stt Phần tử Loại Pha A Pha B Ampemét Ǝ – 378 0,1 0,1 Oát kế tác dụng Д – 341 0,5 Oát kế tác dụng tự ghi H – 348 10 Oát kế phản kháng Д – 342/1 0,5 Oát kế phản kháng tự ghi H – 318 10 Công tơ tác dụng Д – 670 2,5 Công tơ phản kháng иT - 672 2,5 2,5 Tổng 26,1 2,6 Tổng phụ tải pha SA = SC = 26,1VA ; SB = 2,6VA Phụ tải lớn Smax = SA = SC = 26,1VA Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha A ( hay pha C) là: Zdc = Pha C 0,1 0,5 10 0,5 10 2,5 2,5 26,1 Smax 26,1 = = 1,044Ω Idmtc Ta chọn dây dẫn đồng có ρCu = 0,0175(Ωmm2 /m) giả sử chiều dài từ biến dòng điện đến dụng cụ đo l = 30m Vì sơ đồ đủ nên ta có ltt=l=30m Tiết diện dây dẫn chọn theo công thức F ρCu l 0,0175.30 = = 3,365mm2 ZBIdm -Zdcå 1,2-1,044 Căn vào điều kiện ta chọn dây dẫn đồng với tiết diện F= 4mm2 Biến dòng điện kiểu khơng cần kiểm tra điều kiện ổn định động điều kiện định điều kiện ổn định động dẫn mạch máy phát Biến dòng điện chọn khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt có dòng sơ cấp định mức 1000A Ta có sơ đồ nối dây thiết bị đo Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 71 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 5.4 Chọn thiết bị cho phụ tải địa phƣơng Phụ tải địa phương cung cấp đường cáp chôn đất Tiết diện cáp chọn theo tiêu kinh tế Cáp chọn phải có điện áp định mức phù hợp với điện áp định mức mạng điện, phải thõa mãn điều kiện phát nóng lúc bình thường lúc cố, thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch 5.4.1 Chọn cáp Phụ tải địa phương cấp điện áp 10kV Gồm đường dây cáp kép P = 5MW, cosυ = 0,85 S= P = = 5,882 MVA cosυ 0,85 Tiết diện cáp chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt Scap = Ilvbt J kt đó: + Ilvbt : dòng điện làm việc bình thường đường dây Cơng suất đường dây cáp kép S = 5,882 MVA a) Chọn cáp Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 72 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Dòng điện làm việc bình thường qua cáp S 5,882.103 = = 169,8 A 3.U 3.10,5 Ilvbt = Tiết diện cáp chọn Scapkep = Ilvbt 169,8 = = 84,9 mm2 J kt Tra bảng chọn loại cáp lõi đồng cách điện giấy tẩm dầu nhựa thông chất dẻo khơng cháy, võ chì đặt đất, nhiệt độ đất 150C S = 95 mm2 ; Udm = 10,5 kV; Icp = 265A b)Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng cưỡng Điều kiện kiểm tra : k1.k k qtsc Icp > Icb + kqtsc hệ số tải cố, với cáp đồng đặt đất lấy kqtsc = 1,3 + k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, k1 = 0,882 + k2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song, k2 = 0,92 + Icb : Icb = S 5,882.103 = = 323,43 A 3U 3.10,5 k1.k k qtsc Icp = 0,882.0,92.1,3.265 = 279,54A < Icb = 323,43 A Vậy cáp chọn không đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, phải chọn lại cáp Ta chọn lại cáp có S = 120 mm2 ; Uđm = 10 kV ; Icp = 310 A Khi đó: k1.k k qtsc Icp = 0,882.0,92.1,3.310 = 327A > Icb = 323,43A Vậy cáp chọn lại thỏa mãn yêu cầu kĩ thuật c)Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện : k1.k Icp  Ilvbt đó: + k1: hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt cáp k1 = θ cp - θ '0 θ cp - θ = 0,882 k2 : hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song, với cáp kép k2 = 0,92 Thay số vào ta có 0,882.0,92.310 = 251,55  Ilvbt = 169,8A Vậy cáp chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng lâu dài cho phép 5.4.2 Chọn máy cắt hợp đầu đƣờng dây Các máy cắt đầu đường dây chọn loại Dòng cưỡng qua máy cắt tính tốn cho đường dây kép đường dây bị cố Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 73 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Icb = Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội S 5,882.103 = = 339,6 A 3U 3.10 Tra bảng chọn loại máy cắt BM∏-11-1000-20KT có thơng số: Udm = 11kV; Iđm = 1kA ; Icắtdm = 20kA Vấn đề phải chọn kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch có cố ngắn mạch đường dây phụ tải địa phương để dòng ngắn mạch không vượt trị số Icắtđm =20kA 5.4.3 Chọn kháng điện Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải địa phương gồm + đường dây cáp kép x 5MW x 2km *Xét trường hợp dùng kháng điện đơn hình vẽ đây: Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 74 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội N5 K1 K2 F3 F2 N6 N7 Sơ đồ thay thế: XHT N5 XK N6 XC1 N7 XC2 Để chọn kháng điện ta chọn theo điều kiện sau đây: + Điện áp định mức kháng điện : UKdm  UđmMLD + Dòng điện định mức kháng : IKdm  Icb Dòng điện cưỡng chạy qua kháng là: Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 75 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Pmax = 3.Ucb cosυ Icbkhang = Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 10.103 = 646,89 A 3.10,5.0,85 Ta chọn kháng điện đơn có cuộn dây nhơm PbA-10-750 có I Kdm  750 (A) Cũng từ ta chọn máy cắt cho thiết bị phân phối phụ tải địa phương với thời gian cắt ngắn mạch máy cắt đầu đường dây cung cấp 0,5s dòng điện định mức máy cắt thỏa mãn Idm  Icb = 646,89 A UCdm  UđmMLD ta chọn máy cắt 8BM20 (MC1) có thơng số sau: UCdm = 12 (kV), Idm = 1250 (A), ICdm = 25 (kA), iddm = 63 (kA) + Chọn điện kháng kháng điện x K 0 theo hai điều kiện sau: * x K 0 phải chọn cho hạn chế dòng ngắn mạch N6 để chọn MC1 đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt cho cáp tức IN6 ≤ {Icắt1; Iodnh1} * x K 0 phải chọn cho hạn chế dòng ngắn mạch N7 để chọn MC2 đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt cho cáp tức IN7 ≤ {Icắt2; Iodnh2} Với Iodnh dòng điện ổn định nhiệt cáp Iodnh xác định sau: Iodnh = S.C t cat đó: + S: tiết diện cáp + C: số phụ thuộc vào loại tiết diện dây dẫn + tcắt: thời gian cắt ngắn mạch Tại trạm địa phương chọn máy cắt điện ( MC2) có Icắt2 = 20kA thời gian cắt ngắn mạch tcắt2 = 0,5s, thời gian cắt ngắn mạch đầu cáp ứng với đường dây kép tcắt1kep = 0,5 + 0,3 = 0,8s Đã chọn cáp có S = 50mm2 nên dòng ổn định nhiệt cáp Iodnhcap2 = 141.50 = 9,97(kA) 103 0,5 Dòng ổn định nhiệt cáp cáp cáp kép (S = 120 mm2) Iodnhcap1kep = 141.120 = 18,92(kA) 10 0,5 + 0,3 Ta nhận thấy Iodnhcap1kep < Icắt1 ( 18,92 < 20) nên ta cần chọn kháng cho dòng điện ngắn mạch N6 thõa mãn điều kiện: IN6 ≤ Iodnhcap1kep = 18,92 (kA) Từ điều kiện ta có điện kháng tính đến điểm N6 Ta có: Icb  Scb = 3.U Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 200 = 10,997 3.10,5 76 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện X  Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Icb 10,997 = = 0,581 I N6 18,92 Mặt khác ta có X∑ = XHT + XK → XK = X∑ - XHT Ngồi ta có điện kháng tính đến điểm ngắn mạch N5 là: X HT = Icb 10,997 = = 0,24 I N5 45,827 Suy XK ≥ 0,581 – 0,24 = 0,341 → Điện kháng kháng điện theo phần trăm hệ đơn vị tương đối định mức : x K(dm) % = X K IKdm 0,75  0,341 .100 = 2,33% Icb 10,997 Như ta chọn kháng điện đơn có cuộn dây nhơm PbA – 10 – 750 – có xK  3,1% Sau chọn kháng điện ta kiểm tra lại điều kiện sau: + Tính toán kiểm tra lại kháng chọn điểm ngắn mạch N7 Điện kháng kháng điện chọn X K = x K(dm) % Icb 10,997 = 0,031 = 0,455 IdmK 0,75 Điện kháng đường dây cáp kép XC1 = x l Scb 200 = 0,081.2 = 0,294 Ucb 10,52 Dòng ngắn mạch N7: I N7 = X HT Icb 10,997 = = 11,12 A + X K + XC1 0,24 + 0,455 + 0,294 Ta thấy IN7 > Iodnhcap2 = 9,97 kA nên dòng ngắn mạch chưa thỏa mãn điều kiện Chọn lọai kháng điện đơn có cuộn dây nhơm PbA – 10 – 750 – có xK  4% + Tính tốn kiểm tra lại kháng chọn điểm ngắn mạch N7 Điện kháng kháng điện chọn X K = x K(dm) % Icb 10,997 = 0,04 = 0,587 IdmK 0,75 Điện kháng đường dây cáp kép XC1 = x l Scb 200 = 0,081.2 = 0,294 Ucb 10,52 Dòng ngắn mạch N7: I N7 = X HT Icb 10,997 = = 9,8 A + X K + XC1 0,24 + 0,587 + 0,294 Ta thấy IN7 < Iodnhcap2 = 9,97 kA nên dòng ngắn mạch thỏa mãn điều kiện Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 77 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Như ta thấy đặt kháng hợp lý 5.5 Chọn chống sét van Chống sét van thiết bị ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống điện áp khí Khi xuất điện áp, phóng điện trước làm giảm trị số điện áp đặt cách điện thiết bị hết điện áp tự động dập hồ quang xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường 5.5.1 Chọn chống sét van cho góp Trên góp 220 kV 110 kV đặt chống sét van với nhiệm vụ quan trọng chống điện áp truyền từ đường dây vào trạm Vì chống sét van chọn theo điện áp định mức mạng lưới điện Trên góp 110 kV ta chọn chống sét van loại PBC- 110 có U đm  110 kV, đặt ba pha 5.5.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp + Chống sét van cho máy tự ngẫu : Các máy biến áp tụ ngẫu có liên hệ điện cao trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao áp sang trung áp ngược lại Vì ,ở đầu cao áp trung áp máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt chống sét van • Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-220 có U đm  220 kV, đặt ba pha U đm • Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van loại PBC-110 có  110 kV, đặt ba pha + Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây : Mặc dù góp 220 kV có đặt chống sét van đơi có đường sắt có biên độ lớn truyền vào trạm, chống sét van phóng điện Điện áp dư lại truyền tới cuộn dây máy biến áp lớn phá hỏng cách điện cuộn dây,đặc biệt phần cách điện gần trung tính trung tính cách điện Vì trung tính máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí chống sét van Tuy nhiên điện cảm cuộn dây máy biến áp biên độ đường sét tới điểm trung tính giảm phần, chống sét van đặt trung tính chọn có điện áp định mức giảm cấp Ta chọn chống sét van loại PBC-110 có U đm  110 kV Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 78 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG VI SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng Điện tự dùng phần điện không lớn lại giữ phần quan trọng trình vận hành nhà máy điện, đảm bảo hoạt động nhà máy: chuẩn bị nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu, bơm nước tuần hồn, quạt gió, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu liên lạc Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện chia làm hai phần : • 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 khơng liên quan trực tiếp đến lò tuabin lại cần thiết cho làm việc nhà máy Ta chọn sơ đồ tự dùng theo nguyên tắc kinh tế đảm bảo cung cấp điện liên tục,đối với nhà máy điện thiết kế ta dùng hai cấp điện áp tự dùng : kV 0,4 kV Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 79 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện B1 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội B2 F1 B3 F2 B4 F3 F4 6,3k V 0,4k V Sơ đồ tự dùng toàn nhà máy Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 80 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng bậc Các máy có nhiệm vụ nhận điện từ đầu cực máy phát 10,5 kV cung cấp cho phụ tải tự dùng cấp điện áp kV lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V Công suất định mức máy biến áp công tác bậc xác định từ biểu thức sau : SBdm  ΣP1 K1 + ΣS2 K η1cos1 Trong : ΣP1 : tổng cơng suất tính tốn máy công tác tới động kV nối vào phân đoạn xét ΣS2 : tổng công suất định mức máy biến áp bậc hai nối vào phân đoạn xét K1 : hệ số đồng thời có tính đến khơng đầy tải máy cơng tác động kV η1 cosυ1 : hiệu suất hệ số công suất động kV K : hệ số đồng thời nhóm máy biến áp bậc hai Lấy K1 = 0,9 ; K = 0,9 η1.cos1 Nên ta có : SBdm  0,9.(ΣP1 + ΣS2 ) Trong phạm vi thiết kế ta chọn công suất máy biến áp tự dùng bậc theo công suất tự dùng cực đại toàn nhà máy : Stdmax = 19,53 (MVA) Vậy công suất máy biến áp tự dùng bậc : SB1dm  19,53 Stdmax = = 4,88 (MVA) n Tra bảng chọn loại máy biến áp : TMH-6300/10,5 có thơng số sau : Bảng 6.1: Thơng số máy biến áp tự dùng cấp Điện áp (kV) Tổn thất (kW) S B1dm un 0 I0 00 P0 PN cuộn cao cuộn hạ (kVA) TMHC 6300 10,5 6,3 46,5 0,9 + Máy biến áp dự trữ : chọn phù hợp với mục đích chúng : máy biến áp dự trữ phục vụ để thay máy biến áp công tác sửa chữa • Cơng suất máy biến áp dự trữ : Loại 1 Sdtdm  1,5 .Stdmax = 1,5 .19,53 = 7,324 (MVA) n Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 81 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội  Chọn loại máy biến áp : TДHC-10000/10,5 có thơng số cho bảng sau: Bảng 6.2: Thông số máy biến áp dự trữ máy biến áp tự dùng cấp Điện áp (kV) Tổn thất (kW) S B1dm Loại TMH (kVA) 10000 cuộn cao cuộn hạ P0 PN 10,5 6,3 12,3 85 un I0 00 14 0,8 6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng công tác bậc hai Các máy biến áp tự dùng bậc hai dùng để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V chiếu sáng Công suất loại phụ tải thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường chọn loại máy có cơng suất từ 630-1000 kVA Loại lớn thường không chấp nhận giá thành lớn dòng ngắn mạch phía 380 (V) lớn Cơng suất máy biến áp tự dùng cấp hai chọn sau : SB2dm  (10 0 - 20 0 ) .Stdmax = (10 0 - 20 0 ).SB1dm n SB2dm  10 0 SB1dm = 0,1.6,3 = 0,63MVA = 630kVA Lấy: Vậy, ta chọn loại máy biến áp ABB-800/6,3 có thơng số sau : Bảng 6.3: Thông số máy biến áp tự dùng bậc hai Loại MBA Điện áp (kV) Tổn thất (W) S B dm un 0 P0 PN (kVA) cuộn cao cuộn hạ ABB-800/6,3 800 6,3 0,4 1400 10500 I0 00 - 6.3 Chọn máy cắt 6.3.1 Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng Dòng cưỡng mạch MBA tự dùng I cb  SB 10   0,55 kA 3.U dm 3.10,5 Chọn tương tự với máy cắt cấp điện áp 10,5kV lựa chọn chương Tức loại máy cắt 8BK40 có thông số cho bảng sau: Cấp điện áp (kV) 10,5 Bảng 6.4: Thông số máy cắt cao áp máy biến áp tự dùng Đại lượng tính tốn Đại lượng định mức Loại I dm I catdm ildd U dm I cb i xk I N" (0) máy cắt (kA) (kA) (kV) (kA) (kA) (kA) (kA) 0,55 Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 45,83 120,8 8BK40 12 63 160 82 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 6.3.2 Máy cắt hạ áp MBA tự dùng Để chọn máy cắt điện trường hợp ta tính dòng ngắn mạch góp phân đoạn (kV) điểm N8 để chọn máy cắt N5 EHT XHT 0,24 N8 XB1 2,54 Chọn : Scb = 200 (MVA) , U(10) cb = 10,5 (kV) Điện kháng hệ thống : x HT = Icb Scb = = I N5 3Ucb I N5 200 = 0,24 3.10,5.45,83 Điện kháng máy biến áp tự dùng bậc : X B1*(cb) S u n 0 UđmB 200 = cb2 = = 2,540 100 SđmB Ucb 100 6,3 Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch N8 : XΣ = 0,24 + 2,54 = 2,78 Dòng ngắn mạch N8 : I N8 = Icb = XΣ 200 = 6,593 (kA) 3.6,3.2,78 Dòng xung kích N8 : i xk = 2k xk I N8 = 2.1,8.6,593 = 16,783 (kA) Dòng điện làm việc cưỡng : Icb = SB1dm = 3.6,3 6,3 = 0,577 (kA) 3.6,3 Căn vào điều kiện chọn máy biến áp giá trị dòng ngắn mạch, dòng xung kích, dòng cưỡng vừa tính ta chọn máy cắt đặt SF6 : 8BM20 có Icat = 25 (kA), Udm = 7,2 (kV), Idm = 1250 (A) ildd = 63 (kA) Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 83 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Khái - Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp – NXB KHKT - 2006 Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hòa - Phần điện nhà máy điện trạm biến áp – NXB KHKT - 2007 Lã Văn Öt - Ngắn mạch hệ thống điện – NXB KHKT - 2006 Lã Văn Öt - Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện – NXB KHKT - 2006 Nguyễn Văn Đạm – Thiết kế mạng hệ thống điện – NXB KHKT – 2006 Ngô Hồng Quang - Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV – 500kV – NXB KHKT - 2007 Vũ Tiến Thắng – HTĐ3 84 ... Khoa Hà Nội Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy S(MVA) Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy tuthienbao. com 260 240 220 200 180 160 140 Snm SuF 120 SuT 100 Std SvHT 80 60 40 20 0 Vũ Tiến Thắng –... Tiến Thắng – HTĐ3 23 Đồ án môn học : Thiết kế nhà máy điện Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội HTĐ tuthienbao. com SUT 220kV 110kV B1 B2 B3 1/2SUF B4 1/2SUF F1 F2 F3 F4 Trường hợp nguy hiểm trường hợp