Đồ án Hệ thống Điện Vũ ngọc hưng

[THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN **************** November 6, 2014 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ************************* Nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp Họ tên sinh viên :Vũ Ngọc Hƣng Lớp : Ngành : Hệ thống điện D5H3 Cán huớng dẫn : ThS.Phạm Ngọc Hùng THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP VỚI ĐỒ THỊ PHỤ TẢI HAI BẬC PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Nhà máy điển kiểu : NĐNH gồm tổ máy x 150 MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho phụ tải sau 1.Phụ tải cấp điện áp máy phát : Pmax = 12 MW; COS  =0,83 Gồm képx3MWx3Km đơn x 1,5 MW x Km Biến thiên phụ tải ghi bảng Tại địa phƣơng dùng máy cắt hợp với Icắt=21 kA tcắt =0,7 sec cáp nhôm,vỏ PVC với thiết diện nhỏ 70 mm2 2.Phụ tải cấp điện áp máy trung 110 kV : Pmax =230 MW; COS  =0,84 Gồm képx 90MW đơn x50MW Biến thiên phụ tải ghi bảng 3.Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV : Pmax =160 MW; COS  =0,84 Gồm kép x 160MW Biến thiên phụ tải ghi bảng Nhà máy nối với hệ thống 220 kV đƣờng dây kép dài 150 Km Công suất hệ thống(không kể nhà máy thiết kế) : 6000 MVA; Cơng suất dự phòng hệ thống :200 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống X*HT = 1.2 MVA Tự dùng :=6%; COS  =0,82 Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 Cơng suất phát tồn nhà máy ghi bảng Bảng biến thiên công suất GIỜ 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S UF 90 90 90 100 100 100 100 90 S UT 90 80 80 90 90 100 90 90 STNM 90 80 80 80 100 100 100 90 SUC 90 90 80 95 95 95 95 90 PHẦN II TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP VỚI ĐỒ THỊ PHỤ TẢI HAI BẬC Máy biến áp loại làm mát dầu ký hiệu Ä ứng với đồ thị phụ tải bậc hai nhƣ hình vẽ Hằng số thời gian = 2,5 h Nhiệt độ môi trƣờng xung quanh 25oC.Tỷ số tổn hao ngắn mạch tổn hao không tải k 1,2 0,7 0,7 t (h) k – Hệ số mang tải máy biến áp NỘI DUNG TÍNH TỐN : Phần I : 1.Tính tốn cân công suất, chọn phuơng án nối dây Tính tốn chọn máy biến áp Tính tốn ngắn mạch Tính tốn kinh tế -kỹ thuật, chọn phuơng án tối ƣu Chọn khí cụ điện dây dẫn Tính tốn tự dùng Phần II: 1.Chế độ nhiệt máy biến áp 2.Tính tốn chế độ nhiệt cho máy biến áp Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 BẢN VẼ : Bản đồ thị phụ tải tổng hợp Sơ đồ phƣơng án Sơ đồ nối điện ,kể tự dùng Sơ đồ thiết bị phân phối trời Các vẽ cần thiết Ngày giao nhiệm vụ : 16 tháng 10 năm 2014 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10 tháng 01 năm 2015 Trƣởng khoa Giáo viên hƣớng dẫn TS TRẦN THANH SƠN THS PHẠM NGỌC HÙNG Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 November 6, 2014 Page [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 CHƢƠNG I : TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY A TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Chất lƣợng điện yêu cầu quan trọng phụ tải Để đảm bảo chất lƣợng điện thời điểm, điện nhà máy phát điện phát phái hoàn toàn cân với lƣợng điện tiêu thụ Vì điện có khả tích lũy nên việc cân công suất hệ thống điện quan trọng, thực tế lƣợng điện tiêu thụ hộ dùng điện luôn thay đổi việc nắm đƣợc 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 phƣơng 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 phần điện cho nhà máy nhiệt điện có cơng suất 600MW, gồm máy phát điện x 150MW, cos   0,86 Uđm = 10,5kV Chọn máy phát điện loạiTB-150-2 có thơng số : SFđm MVA PFđm MW cosđm UFđm kV Iđm kA Xd’’ Xd’ Xd 175 150 0,86 10,5 4,125 0,146 0,217 1,66 Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày cấp điện áp theo phần trăm công suất tác dụng cực đại Pmax hệ số công suất cos phụ tải tƣơng ứng, ta xây dựng đƣợc đồ thị phụ tải cấp điện áp toàn nhà máy theo cơng suất biểu kiến 1.1 CƠNG SUẤT PHÁT TỒN NHÀ MÁY Phụ tải toàn nhà máy đƣợc xác định theo công thức sau: ( ) ( ) ( ) ( ) (1.1a) (1.1b) Trong đó: STNM(t): cơng suất phát biểu kiến toàn nhà máy thời điểm t PTNM(t): cơng suất tác dụng tồn nhà máy thời điểm t CosυF: hệ số công suất định mức máy phát Pđặt : cơng suất tác dụng đặt tồn nhà máy Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 Pđặt = n.Pđm (1.1c) Sđặt = n.Sđm (1.1d) Ở đây: Sđặt : cơng suất biểu kiến đặt tồn nhà máy Pđặt : cơng suất tác dụng đặt tồn nhà máy Pđm : công suất tác dụng định mức tổ máy SđmF: công suất biểu kiến định mức tổ máy n : số tổ máy phát Theo số liệu bảng 1.1 ta có: Pđm = 150 MW n=4 SđmF = 175 MVA cosυF = 0,86 Từ công thức 1.1c 1.1d ta có: Pđm = n.Pđm = 4.150 = 600 (MW) Sđặt = n.SđmF = 4.175 = 700 (MVA) Từ cơng thức 1.1a 1.1b ta có bảng tính tốn sau : t( giờ) PTNM%(t) 0-5 5-8 8-11 90,000 80,000 80,000 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 80,000 100,000 100,000 100,000 90,000 PTNM (t)MW 540,000 480,000 480,000 480,000 600,000 600,000 600,000 540,000 STNM(t) MVA 627,907 558,140 558,140 558,140 697,674 697,674 697,674 627,907 Bảng 1.1: Biến thiên phụ tải toàn nhà máy 1.2 PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm: đƣờng dây kép x MW x km đƣờng dây đơn x 1,5 MW x 3km Phụ tải cấp điện áp máy phát có PUFmax= 12 MW, cos = 0,83 Suy ra: SUF(t)= ( ) Tính tƣơng tự cho thời điểm ta đƣợc số liệu theo bảng sau 1.2 đồ thị 1.2 VD : t = ( – ) ta có P%(0-5) = 90 ta có : SUF(0-5)= ( ) Tính tƣơng tự cho thời điểm ta đƣợc số liệu theo bảng sau: Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] t( giờ) PUF%(t) SUF(t) 0-5 5-8 8-11 11-14 November 6, 2014 14-17 17-20 20-22 22-24 90,000 90,000 90,000 100,000 100,000 100,000 90,000 90,000 13,012 13,012 13,012 14,458 14,458 14,458 13,012 13,012 Bảng 1.2 1.3 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP TRUNG ( 110kV) : Nhiệm vụ thiết kế cho PUTmax =230 MW; COS  =0,84 , gồm kép x 90 MWvà 1đơn x 50 MW Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải vào biến thiên phụ tải hàng ngày cho nhờ công thức : SUT(t)= Kết tính tốn theo thời điểm t cho bảng 1.3 : T(giờ) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 PUT% (t) 90,00 80,00 80,00 90,00 90,00 100,00 90,00 90,00 SUtmax(t) MVA 246,43 219,05 219,05 246,43 246,43 273,81 246,43 246,43 Bảng 1.3 1.4 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP CAO ( 220kV): Nhiệm vụ thiết kế cho : PUCmax =160 MW; COS  =0,84 Gồm képx 160MW Để xác định đồ thị phụ tải phía cao áp phải vào biến thiên phụ tải hàng ngày nhờ công thức : SUC(t)= Kết tính tốn theo thời điểm t cho bảng 1.4: t( giờ) PUC% (t) 0-5 90,000 5-8 90,000 8-11 80,000 11-14 95,000 14-17 95,000 17-20 95,000 20-22 95,000 22-24 90,000 SUC(t) 171,429 171,429 152,381 180,952 180,952 180,952 180,952 171,429 MVA Bảng 1.4 1.5 PHỤ TẢI TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY Công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, loại tuabin, công suất phát nhà máy…) chiếm khoảng 5% đến 10% tổng Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 công suất phát Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có cơng suất tự dùng chiếm 7% Công suất tự dùng gồm thành phần: thành phần thứ ( Chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào cơng suất phát nhà máy, phần lại (chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát nhà máy Một cách gần xác định phụ tải tự dùng nhà máy nhiệt điện theo công thức sau: ( ) ( ) ( ) ( ) Trong đó: Std(t): cơng suất tự dùng thời điểm t Ptd(t): công suất tác dụng tự dùng thời điểm t Cosυ: hệ số công suất tự dùng Ptdmax: công suất tự dùng cực đại Ptdmax= αtd% Pđặt αtd%: hệ số tự dùng cực đại Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: αtd = 7% ; Cosυtd = 0,82 Áp dụng công thức ta có bảng tính tốn 1.5: T( giờ) PTNM(t) MW STD(t) MVA 0-5 5-8 540,000 480,000 41,190 38,564 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 480,000 480,000 600,000 600,000 600,000 540,000 38,564 38,564 43,815 43,815 43,815 41,190 Bảng 1.5: Biến thiên phụ tải tự dùng 1.6 CÂN BẰNG CƠNG SUẤT TỒN NHÀ MÁY Tổng cơng suất hệ thống (không kể công suất nhà máy thiết kế): SHT = 6000 MVA Dữ trữ quay hệ thống: Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 SdtHT = 200 MVA Điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống: X*HT = 1,2 Theo ngun tắc cân công suất thời điểm (công suất phát công suất thu) không xét đến tổn thất cơng suất, tổn thất má biến áp ta có: SVHT(t) = STNM(t) – [ SUF(t) + SUT(t) + STD(t) + SUC(t) ] (1.6a) Trong : SVHT(t) : cơng suất phát hệ thống thời điểm t STNM(t) : cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm t SUF(t) : công suất phụ tải cấp điện áp máy phát thời điểm t SUT(t) : công suất phụ tải cấp điện áp trung thời điểm t SUC(t) : công suất phụ tải cấp điện áp cao thời điểm t Std(t) : công suất phụ tải tự dùng thời điểm t Ở phía góp cao (TBPP cao áp) đồng cấp điện cho phụ tải cấp điện áp phát công suất thừa hệ thống, công suất hệ thống gọi phụ tải góp cao áp STGC(t) đƣợc tính : STGC(t) = SVHT(t) + SUC(t) (1.6b) Từ cơng thức 1.6a 1.6b ta có bảng tổng hợp phụ tải toàn nhà máy nhƣ sau : t( giờ) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 STNM(t) 627,907 558,140 558,140 558,140 697,674 697,674 697,674 627,907 SUF(t) 13,012 13,012 13,012 14,458 14,458 14,458 13,012 13,012 SUT(t) 246,429 219,048 219,048 246,429 246,429 273,810 246,429 246,429 SUC(t) 171,429 171,429 152,381 180,952 180,952 180,952 180,952 171,429 STD(t) 41,190 38,564 38,564 38,564 43,815 43,815 43,815 41,190 SVTH(t) 155,848 116,087 135,135 77,737 212,021 184,640 213,466 155,848 STGC(t) 327,277 287,516 287,516 258,689 392,973 365,592 394,419 327,277 Kết luận : Qua bảng số liệu ta thấy : SVTH(t) > thời điểm Do nhà máy phát công suất thừa cho hệ thống Nhận xét : + nhà máy thiết kế có phụ tải cấp điện áp sau :  Cấp điện áp máy phát  Cấp điện áp trung Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 : 10,5 kV : 110 kV Page [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA]  Cấp điện áp cao November 6, 2014 : 220 kV + Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt 700 MVA so với công suất đặt hệ thống 6000 MVA chiếm 11,667% + Phụ tải cấp điện áp máy phát có : + Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có : + Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV có : + Công suất phát hệ thống : Qua phân tích ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò quan trọng hệ thống điện với nhiệm vụ khơng cung cấp đủ điện cho phụ tải địa phƣơng, phụ tải điện áp trung, phụ tải cấp điện áp cao mà cung cấp cho hệ thống đến gần 30% cơng suất phát tồn nhà máy Từ bảng cân cơng suất tồn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp tồn nhà máy nhƣ sau Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 10 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 Phụ tải biến điện áp AB: √ ( ) ( ) Phụ tải biến điện áp BC: √ Chọn máy biến điện áp kiểu pha HOM – 10 có cơng suất định mức Sđm = 75VA Loại Cấp điện áp (kV) HOM 10 10 Điện áp định mức (V) Cuộn Cuộn Cuộn sơ thứ cấp thứ cấp cấp phụ √ √ √ Cơng suất định mức với cấp xác (VA) Smax(VA) 75 2000 5.6 CHỌN CHỐNG SÉT VAN Chống sét van thiết bị đƣợc ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống điện áp khí Khi xuất điện áp, phóng điện trƣớc làm giảm trị số điện áp đặt cách điện thiết bị hết trình điện áp tự động dập tắt hồ quang điện xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thƣờng 5.6.1 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 đƣờng dây vào trạm Các chống sét van đƣợc chọn theo điện áp định mức mạng:  Trên góp 220 kV: ta chọn chống sét van loại PBC - 220 có điện áp định mức Udm = 220 kV đặt pha  Trên góp 110kV: ta chọn chống sét van loại PBC - 110 có điện áp định mức Udm = 110kV, đặt pha 5.6.2 Chọn chống sét van cho MBA a) Chọn chống sét van cho MBA tự ngẫu Các MBA tự ngẫu có liên hệ điện cao áp trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao sang trung ngƣợc lại Vì đầu cao áp trung áp MBA tự ngẫu ta phải đặt chống sét van Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 71 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014  Phía cao MBA tự ngẫu: ta chọn chống sét van loại PBC-220 có điện áp định mức Udm = 220kV, đặt pha  Phía trung MBA tự ngẫu: ta chọn chống sét van loại PBC - 110 có điện áp định mức Udm = 110kV, đặt pha b) Chọn chống sét van cho MBA hai dây quấn Mặc dù góp 110kV 220kV đặt chống sét van nhƣng đơi có dòng sét có biên độ lớn truyền vào trạm, chống sét van phóng điện Điện áp dƣ lại truyền tới cuộn dây MBA lớn phá hỏng cách điện cuộn dây, đặc biệt phần cách điện gần trung tính trung tính cách điện Vì trung tính MBA hai cuộn dây cần bố trí chống sét van Tuy nhiên, điện cảm cuộn dây MBA, biên độ dòng sét tới điểm trung tính giảm phần Do chống sét van đặt trung tính đƣợc chọn có điện áp định mức giảm cấp:  Phía trung tính MBA cuộn dây B3 phía 220kV:chống sét van PBC-110  Phía trung tính MBA cuộn dây B4,B5 phía 110kV:chống sét van PBC-35 Hình 5.6 Sơ đồ chóng sét van cho MBA-TN MBA dây quấn Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 72 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 CHƢƠNG VI: TÍNH TỐN TỰ DÙNG Để sản xuất điện nhà máy điện tiêu thụ phần điện để cấu tự dùng đảm bảo cho máy phát điện làm việc đƣợc Trong nhà máy nhiệt điện, điện tự dùng đƣợc dùng để chuẩn bị nhiên liệu vào lò đốt, vận chuyển nhiên liệu vào lò đốt, đƣa nƣớc vào nồi hơi, bơm tuần hồn, bơm ngƣng tụ, quạt gió, quạt khói, thắp sáng, điều khiển, tín hiệu liên lạc 6.1 SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 110 kV 220 kV kV 0,4 kV Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 73 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP BẬC MỘT Máy biến áp bậc đƣợc chọn theo công suất tự dùng cực đại: SB.dm  SF.dm SB1.dm  SB 2.dm  SB3.dm  SB 4.dm  8%.175  14MVA Ta chọn máy biến áp bậc một: Loại Sđm MBA TДHC MVA 16 ĐA cuộn dây, kV C 10,5 Tổn thất, kW P0 17,8 H 6,3 PN 105 UN% I0 % 10 0,75 Bảng 6.2 6.3 CHỌN MÁY BIẾN ÁP DỰ TRỮ Máy biến áp dự trữ đƣợc chọn theo điều kiện sau: SBdt  1,5SF.dm SBdt1  1,5.8%.175  21MVA Ta chọn máy biến áp dự trữ ĐA cuộn dây, kV Loại Sđm MBA MVA C H TPДHC 25 10,5 6,3 Tổn thất, kW P0 21 PN 125 UN% I0 % 9,5 0,5 UN% I0 % 1,2 Bảng 6.3 6.4 CHỌN MÁY BIẾN ÁP CÔNG TÁC BẬC HAI Máy biến áp bậc hai đƣợc chọn theo điều kiện: SB.dm  (10  15)%..SF.dm SB1dm  SB5dm  SB 6dm  SB1dm  15%.8%.175  2,1MVA Ta chọn máy biến áp dự trữ: Tra sổ tay ta chon lại máy biến áp SCR10/0,4 Yunnan chế tạo có thơng số nhƣ sau ĐA cuộn dây, kV Loại Sđm MBA MVA C H SCR10/0,4 2,5 10,5 6,3 Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Tổn thất, kW P0 PN 18 Page 74 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 6.5 CHỌN MÁY CẮT MẠCH TỰ DÙNG 6.5.1 Chọn MC - Máy cắt điện hạ áp đƣợc chọn theo điều kiện sau : Loại máy cắt điện: máy cắt khơng khí Điện áp: ( ) - ( Dòng điện: Ổn định lực động điện: Điều kiện cắt: - - ) ( ( ) ) Ta chọn đƣợc máy cắt khơng khí loại 8BK41 hãng SIEMENS với thơng số kỹ thuật chính: Loại máy cắt Uđm , kV Iđm , A ICđm , kA Ilđđ, kA 8BK41 12 12500 80 225 Bảng 6.5.1 6.5.2 Chọn MC - Để chọn máy cắt 6,3 kV ta tính ngắn mạch điểm N7 góp phân đoạn 6,3 kV Nguồn cấp đến điểm ngắn mạch toàn nhà máy hệ thống Chọn Scb = 100 ; Ucb = 6,3 kV Ta có sơ đồ thay để tính tốn: XHT EHT XB N7 N4 Dòng ngắn mạch siêu độ điểm N4: 48,656(kA) Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là: √ √ Điện kháng máy biến áp tự dùng cấp 6,3 kV: Dòng siêu độ thành phần chu kỳ N7 Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 75 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] √ November 6, 2014 ( √ ) Dòng điện xung kích N7 là: √ ( √ ) Ta chọn đƣợc máy cắt khơng khí loại 8FG10của hãng SIEMENS với thơng số kỹ thuật chính: Loại máy cắt Uđm , kV Iđm (kA) ICđm(kA) Ilđđ(kA) 8FG10 7,2 12,5 80 225 Bảng 6.5.2 Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 76 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 Phần II TÍNH TỐN NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP ĐẠI CƢƠNG Tính tốn nhiệt tính tốn nhiệt trạng thái xác lập, nghĩa máy biến áp làm việc liên tục với tải định mức, trạng thái xác lập toàn nhiệt lƣợng dây quấn lõi sắt phát khuấch tán xung quanh Đƣờng khuấch tán dòng nhiệt phân đoạn sau: - Từ dây quấn hay lõi sắt mặt tiếp xúc với dầu truyền dẫn - Quá độ từ mặt dây quấn hay lõi sắt vào dầu - Từ dầu mặt dây quấn hay lõi sắt truyền tới mặt thùng dầu đối lƣu - Quá trình độ từ dầu vào vách thùng dầu - Cuối nhiệt truyền từ vách thùng truyền không khí xung quanh xạ đối lƣu Qua q trình truyền nhiệt độ giảm dần, nghĩa gây nên lƣợng giảm nhiệt độ, kết so với mơi trƣờng khơng khí xung quanh phận máy biến áp có nhiệt độ chênh so với mơi trƣờng khơng khí xung quanh Trị số dòng nhiệt lớn nhiệt độ chênh lớn Tính tốn nhiệt máy biến áp gồm phần sau - Tính nhiệt độ chênh qua phần - Chọn kích thƣớc thùng dầu bảo đảm tỏa nhiệt tốt, nghĩa cho nhiệt độ dây quấn, lõi sắt dầu không mức qui định Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 77 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 TÍNH NHIỆT ĐỘ CHÊNH QUA TỪNG PHẦN 2.1 Tính tốn độ chênh nhiệt dây quấn - Nhiệt độ chênh dây quấn hạ áp Nhiệt độ chênh chủ yếu hiệu số nhiệt độ lớp cách điện  Gọi nhiệt độ chênh  o theo công thức 6-1 tài liệu ta có  o2 = q  cd , oC đó:  =0,3.10-3m chiều dày cách điện phía (m) cd suất dẫn nhiệt lớp cách điện dây dẫn, tra theo bảng 54-tài liệu ta có cd =0,17 (w/m oC) q mật độ dòng nhiệt bề mặt dây quấn tính theo cơng thức: q2= pCu k f M2 kf2 hệ số tổn hao phụ dây quấn hạ áp kf2=1,0467 pCu2 tổn hao đồng dây quấn hạ áp pCu2=22777,89 (W) M2 bề mặt tỏa nhiệt dây quấn hạ áp M2=5,254 (m2) Thay số vào ta có: q2= pCu k f M2 = 22777,89.1,0467 = 4537,8 (W/m2) 5,254 - Độ chênh nhiệt dây quấn hạ áp: Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 78 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] q   o2 = cd November 6, 2014 4537,8.0,3.10 3 = =8,008 oC 0,17 - Nhiệt độ chênh dây quấn cao áp Tƣơng tự nhƣ dây quấn hạ áp ta có:  o1 = q1  cd o C đó:  =0,2.10-3 m chiều dày cách điện phía (m) cd suất dẫn nhiệt lớp cách điện dây dẫn, tra theo bảng 54-tài liệu ta có cd =0,17 (w/m oC) q mật độ dòng nhiệt bề mặt dây quấn tính theo cơng thức: q1= pCu1 k f M1 kf1 hệ số tổn hao phụ dây quấn hạ áp kf1=1,0025 pCu1 tổn hao đồng dây quấn hạ áp pCu1=17036,62 (W) M1 bề mặt tỏa nhiệt dây quấn hạ áp M1=12,48 (m2) Thay số vào ta có: q1= pCu1 k f M1 = 17036,62.1,0025 =1368,53 (W/m2) 12,48 - Độ chênh nhiệt dây quấn cao áp:  o1 = q1  cd 1368,53.0,2.10 3 = =1,161 oC 0,17 2.2 Nhiệt độ chênh mặt dây quấn dầu  od Hiệu số nhiệt độ phụ thuộc vào lƣợng tổn hao dây quấn thƣờng đƣợc xác định theo công thức kinh nghiệm gần - Dây quấn hạ áp dầu Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 79 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 Dây quấn hạ áp làm dây dẫn hình chữ nhật, dây quấn hình ống khơng có rãnh làm mát ngang trục đƣợc tính theo cơng thức 6-10a trang 140 tài liệu1  od =k.q 0,6 k=0,285 hệ số kinh nghiệm, q2là mật độ dòng nhiệt dây quấn hạ áp, thay số vào ta đƣợc:  od =k.q =0,285 4537,8 =44,56 C 0,6 0,6 o - Dây quấn cao áp dầu Dây quấn cao áp làm dây dẫn tròn dây quấn hình ống khơng có rãnh dầu ngang trục đƣợc tính theo công thức 6-10a trang 140 tài liệu1  od =k.q 0,6 k=0,285 hệ số kinh nghiệm, q1 mật độ dòng nhiệt dây quấn cao áp, thay số vào ta đƣợc:  od1 =k.q =0,285 1368,53 0,6 0,6 =21,7 oC 2.3 Nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu - Dây quấn hạ áp o  02dtb   02   od =44,56+8,008=52,568 C - Dây quấn cao áp o  01dtb   01   od1 =1,161+21,7= 22,861 C TÍNH TỐN NHIỆT CỦA THÙNG DẦU Thùng dầu đồng thời vỏ máy máy biến áp có đặt chi tiết quan trọng nhƣ sứ dây quấn cao áp hạ áp, ống phòng nổ, bình giản dầu thùng dầu ngồi u cầu tản nhiệt tốt phải đảm bảo tính điện nhƣ đảm bảo khoảng cách cách điện cho phép dây quấn với Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 80 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 vách thùng, có độ bền học đảm bảo, chế tạo đơn giản có khả rút gọn đƣợc kích thƣớc bên ngồi Việc tính tốn chủ yếu vào u cầu tản nhiệt để thiết kế đƣợc loại thùng thích hợp, sau kiểm tra lại xem với kết cấu thùng nhƣ nhiệt độ chênh phận máy biến áp có đạt tiêu chuẩn nhà nƣớc qui định không 3.1 Chọn loại thùng Đối với máy biến áp mạch từ không gian ba trụ nằm ba đỉnh tam giác ta chọn hình dáng vỏ giống với hình giáng ruột với đáy có dang hình tam giác ba góc đƣợc vê tròn Làm mát máy biến áp tản nhiệt gắn vào ba mặt bên thùng theo bảng 57 tài liệu ta chọn tản nhiệt kiểu ống thẳng 3.2 Chọn kích thƣớc tối thiểu bên thùng Căn vào kích thƣớc biết lõi sắt, dây quấn, để chọn khoảng cách cách điện tối thiểu từ dây dẫn đến bề mặt dây quấn, đến vách thùng phận nối đất khác máy biến áp Từ định kích thƣớc tối thiểu bên thùng s1 Dây dẫn cao áp s3 Dây dẫn hạ áp d1 d2 s4 s2 Dây quấn cao áp Dây quấn cao áp Hình 6-1: Các khoảng cách tối thiểu bên thùng: Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 81 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 Các khoảng cách chọn theo điện áp thử dây quấn cao áp điện áp thử dây quấn hạ áp s1 khoảng cánh từ dây dẫn cao áp đến vách thùng s2 khoảng cách dây dẫn dây quấn cao áp đến dây quấn cao áp tra bảng 31-tài liệu thiết kế ta có s1=s2=32 mm d1 đƣờng kính dây dẫn có bọc cách điện dây quấn cao áp, với điện áp 22 KV d1=25 mm s3 khoảng cách từ dây dẫn dây quấn hạ áp đến vách thùng tra bảng 32 tài liệu ta có s3=25 mm s4 khoảng cách từ dây dẫn dây quấn hạ áp đến dây quấn cao áp tra bảng 32-tài liệu ta có s4=50 mm d2 kích thƣớc dây dẫn khơng bọc cách điện dây quấn hạ áp d2=10mm s5 khoảng cách dây quấn cao áp vách thùng: theo kích thƣớc ta có: s1+d1+s2=32+32+25=89 mm s3+d2+s4=25+10+50=85 mm Ta chọn khoảng cách dây quấn cao áp vách thùng s5=90 mm -Xác định chiều cao thùng dầu Chiều cao thùng dầu gồm hai phần: H=H1+H2 (m) H1 khoảng cách từ đáy thùng đến hết chiều cao lõi sắt, đƣợc xác định nhƣ sau H1=lt+2.hg+n.10-3 (m) n chiều dày đệm lót dƣới gơng n=30-50 mm chọn n=40 mm lt chiều cao trụ lt=1,1079 m hg chiều cao gông hg= 0,374 m thay số vào ta đƣợc: H1=1,1079+2 0,374+40.10-3=1,8959 m Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 82 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 H2 Chiều cao tối thiểu từ gông đến nắp thùng: tra theo bảng 58 ta đƣợc H2=350 mm =0,35 m Vậy chiều cao thùng dầu là: H=H1+H2=1,8959+0,35=2,2459 m ta chọn chiều cao thùng dầu để phù hợp với kích thƣớc tản nhiệt Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 83 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 3.3 Sơ tính bề mặt đối lƣu, xạ thùng dầu - Bề mặt xạ C Hình 6-2: Dùng để xác định bề mặt đối lƣu xạ: a b o c Theo hình 6-2 ta có tam giác abc tam giác suy cung ab=ba=ca ta có bề mặt xạ thùng dầu Mbx=(3.C+3  ( D '' 2.s5 ) ).H.k k hệ số kể đến ảnh hƣởng dạng mặt thùng sơ tra bảng 59 tài liệu ta có k=1,5-2,0 chọn k=1,6 Mbx=(3.C+  (D1’’+2.s5)).H.k=(3.0,61988+  (0,589988+2.0,09).2,2459.1,6 =15,375 (m2) - Bề mặt đối lƣu thùng Vũ Ngọc Hƣng – Đ5H3 Page 84 [THIẾT KÊ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA] November 6, 2014 Căn vào tổng tổn hao, vào nhiệt độ chênh vách thùng môi trƣờng xung quanh sơ xác định bề mặt đối lƣu thùng theo công thức 6-22 trang 146 tài liệu Mđl’= p 1,05 p 2,5 1, 25tk  1,12M bx tổng tổn hao không tải ngắn mạch p =po+pn=7432,48+43282=50714,48 (W) - Nhiệt độ chênh trung bình cho phép dầu khơng khí: tính cho dây quấn nóng nhất, dây quấn hạ áp  dk =65-  o2 dtb =65-52,568=12,432 C o - Nhiệt độ chênh lớp dầu so lới khơng khí 1,2  dk =1,2 12,432=14,92oC