Đồ án tốt nghiệp phạm thế dũng

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Độc lập – Tự – Hạnh phúC -000 - -000 - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên: Phạm Thế Dũng Lớp: Đ5H4 Hệ : Chính quy Ngành học: Hệ thống điện ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Phần I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NH[ M\Y ĐIỆN Nh{ m|y điện kiểu: NĐNH gồm tổ m|y x 50 MW Nh{ m|y có nhiệm vụ cấp điện cho c|c phụ tải sau đ}y: Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 8MW; cosφ = 0,86; Gồm lộ kép x 3MW x 3km v{ lộ đơn x 2MW x 3km Biến thiên phụ tải ghi bảng Tại địa phương dùng m|y cắt hợp với Icắt=21kA; tcắt = 0,7sec; c|p nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ l{ 70mm2 Phụ tải cấp điện áp trung, 110kV: Pmax = 70MW; cosφ = 0,85 Gồm lộ kép x 70 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian bảng Phụ tải cấp điện áp cao 220kV: Pmax = 60MW; cosφ = 0,89 Gồm lộ đơn x 60 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian bảng Nhà máy nối với hệ thống 220kV đường d}y kép d{i 80km Công suất hệ thống (Không kể công suất nh{ m|y thiết kế) l{ 2500MVA Dự trữ quay hệ thống 100MVA Điện kh|ng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống X*HT = 0,95 Phụ tải tự dùng: α td = 7%; cosφ = 0,83 SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Biến thiên cơng suất phát tồn nhà máy cho bảng Bảng biến thiên cơng suất theo thời gian tính theo phần trăm t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 PUF% 90 90 90 100 100 100 100 90 PUT% 90 80 80 90 90 100 90 90 PUC% 90 90 80 95 95 95 95 90 PNM% 90 80 80 80 100 100 100 90 Phần II: TÍNH TO\N CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MBA VỚI ĐỒ THỊ PHỤ TẢI BẬC HAI M|y biến |p loại l{m m|t dầu ký hiệu Д ứng với đồ thị phụ tải bậc hai hình vẽ Hằng số thời gian ụ = 2,5 h Nhiệt độ môi trường xung quanh 25oC Tỷ số tổn hao ngắn mạch v{ tổn hao không tải l{ k 1,2 0,7 0,7 t (h) 14 20 24 k – Hệ số mang tải m|y biến |p NỘI DUNG TÍNH TỐN: Phần I: Tính tốn cân cơng suất, chọn phương |n nối d}y Tính to|n chọn m|y biến |p Tính to|n ngắn mạch Tính to|n kinh tế - kỹ thuật, chọn phương |n tối ưu Chọn c|c khí cụ điện v{ d}y dẫn Tính to|n tự dùng Phần II: SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Chế độ nhiệt m|y biến |p Tính to|n chế độ nhiệt cho m|y biến |p Bản vẽ: Bản vẽ phụ tải tổng hợp to{n nh{ m|y Sơ đồ c|c phương |n Sơ đồ nối điện chính, kể tự dùng Sơ đồ thiết bị ph}n phối ngo{i trời C|c vẽ cần thiết Ngày giao: Ngày hoàn thành: TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TRẦN THANH SƠN ThS PHẠM NGỌC HÙNG SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA LỜI NÓI ĐẦU Nhu cầu lượng nói chung v{ nhu cầu lượng điện nói riêng ng{y c{ng gia tăng c|ch mạnh mẽ tất c|c nước giới Việc sử dụng c|c nguồn lượng có, quy hoạch v{ ph|t triển c|c nguồn lượng mới, có lượng điện c|ch hợp lý, khơng đảm bảo nhu cầu an ninh lượng m{ l{ vấn đề mang nhiều ý nghĩa kinh tế, trị v{ x~ hội Xuất ph|t từ thực tế v{ sau học xong chương trình ng{nh hệ thống điện Em giao nhiệm vụ thiết kế gồm c|c nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện nh{ m|y nhiệt điện ngưng hơi, gồm tổ m|y công suất tổ l{ 100 MW cấp điện cho phụ tải cấp điện |p m|y ph|t, phụ tải trung |p 110kV, phụ tải cao |p 220kV v{ ph|t v{o hệ thống 220kV Phần II: Tính to|n chế độ nhiệt m|y biến |p Trong qu| trình l{m đồ |n tốt nghiệp, với nỗ lực th}n song kiến thức hạn chế v{ thời gian có hạn nên đồ |n tốt nghiệp khơng tr|nh khỏi sai sót Vì vậy, em mong góp ý v{ bảo c|c thầy cô để đồ |n em ng{y c{ng ho{n thiện Qua đ}y, em xin ch}n th{nh c|m ơn thầy gi|o ThS Phạm Ngọc Hùng đ~ trực tiếp hướng dẫn v{ bảo em suốt qu| trình l{m đồ |n, c|c thầy cô gi|o môn đ~ giúp đỡ em ho{n th{nh nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp n{y Em xin tr}n trọng cảm ơn / Hà Nội, tháng năm 2015 Sinh viên Phạm Thế Dũng SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA MỤC LỤC Phần I: Thiết kế phần điện nhà máy điện Chương 1: TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1.CHỌN M\Y PH\T ĐIỆN 1.2.TÍNH TO\N C]N BẰNG CƠNG SUẤT 10 1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 10 1.2.2.Đồ thị phụ tải tự dùng 11 1.2.3.Đồ thị phụ tải cấp điện |p m|y ph|t 12 1.2.4.Đồ thị phụ tải cấp điện |p trung (110kV) 12 1.2.5.Đồ thị phụ tải cấp điện |p cao (220kV) 12 1.2.6.Đồ thị công suất ph|t hệ thống 13 1.3.ĐỀ XUẤT C\C PHƯƠNG \N NỐI ĐIỆN 16 1.3.1.Phương |n 1: 17 1.3.2.Phương |n 2: 18 1.3.3.Phương |n 3: 19 Chương 2: TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1.PHƯƠNG \N 1: 21 2.1.1.Chọn công suất cho c|c MBA 21 2.1.2.Ph}n bố tải cho c|c MBA 22 2.1.3.Kiểm tra khả mang tải c|c MBA 22 2.1.4.Tính to|n tổn thất điện MBA 28 2.2.PHƯƠNG \N : 31 2.2.1.Chọn công suất cho c|c MBA 31 2.2.2.Ph}n bố tải cho c|c MBA 32 2.2.3.Kiểm tra khả mang tải c|c MBA 32 2.2.4.Tính tốn tổn thất điện MBA 38 SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Chương 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 3.1.CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PH]N PHỐI 41 3.1.1.Sơ đồ TBPP phương |n I 42 3.1.2.Sơ đồ TBPP phương |n 43 3.2.TÍNH TO\N KINH TẾ-KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG \N TỐI ƯU 44 3.2.1.C|c tiêu kinh tế phương |n I 44 3.2.2.C|c tiêu kinh tế phương |n II 45 3.3.SO S\NH CHỈ TIÊU KINH TẾ-KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG \N TỐI ƯU 46 Chương 4: TÍNH TỐN DỊNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 4.1.CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 47 4.2.LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 49 4.3.TÍNH TO\N NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM 52 4.3.1.Điểm ngắn mạch N1 52 4.3.2.Điểm ngắn mạch N2 55 4.3.3.Điểm ngắn mạch N3 57 4.3.4.Điểm ngắn mạch N’3 60 4.3.5.Điểm ngắn mạch N4 60 Chương 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 5.1.TÍNH TO\N DỊNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC (Icb) 62 5.2.CHỌN M\Y CẮT V[ DAO C\CH LY 65 5.2.1.Chọn MC 65 5.2.2.Chọn DCL 66 5.3.CHỌN THANH DẪN CỨNG ĐẦU CỰC MF 66 5.3.1.Chọn loại v{ tiết diện dẫn 66 5.3.2.Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch 68 5.3.3.Kiểm tra ổn định động 68 5.3.4 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 69 5.3.5.Chọn sứ đỡ dẫn cứng 69 5.4.CHỌN THANH GÓP MỀM 71 SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA 5.4.1.Chọn dẫn mềm l{m góp cấp điện |p 220kV 71 5.4.2.Chọn dẫn mềm l{m góp cấp điện |p 110kV 73 5.5.CHỌN C\P V[ KH\NG ĐIỆN ĐƯỜNG D]Y 74 5.5.1.Chọn c|p 74 5.5.2.Chọn kh|ng điện đường d}y cho phụ tải cấp điện |p MF 77 5.5.3.Chọn MC sau kh|ng 79 5.6.CHỌN MBA ĐO LƯỜNG 80 5.6.1.Chọn m|y biến điện |p 80 5.6.2.Chọn m|y biến dòng điện 82 5.7.CHỌN CHỐNG SÉT VAN 84 5.7.1.Chọn chống sét van cho góp 84 5.7.2.Chọn chống sét van cho MBA 84 Chương 6: CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN TỰ DÙNG 6.1.SƠ ĐỒ THIẾT BỊ ĐIỆN TỰ DÙNG 86 6.2.CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN V[ KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG 88 6.2.1.Chọn MBA 88 6.2.2.Chọn m|y cắt 6,3 kV 89 6.2.3.Chọn Aptomat 0,4 kV 90 Phần II: Tính tốn chế độ nhiệt máy biến áp Chương 1: LÝ THUYẾT VỀ CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MBA 1.1.Chế độ nhiệt MBA 94 1.2.Độ tăng nhiệt độ dầu v{ cuộn d}y m|y biến |p trạng th|i x|c lập phụ tải kh|c định mức 95 1.3.Độ tăng nhiệt độ dầu v{ cuộn d}y m|y biến |p qu| trình qu| độ 96 1.4.Chế độ nhiệt m|y biến |p đồ thị phụ tải hai bậc 98 Chương : ÁP DỤNG TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ NHIỆT MBA SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Phần I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Chương 1: TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤTCHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Tại thời điểm điện công suất nh{ m|y ph|t phải c}n với điện tiêu thụ phụ tải kể c|c tổn thất phụ tải Trong thực tế điện tiêu thụ c|c hộ dùng điện thay đổi, việc tìm đồ thị phụ tải l{ quan trọng việc thiết kế v{ vận hành nhà máy Dựa v{o đồ thị phụ tải ta chọn phương |n nối điện hợp lý, đảm bảo c|c tiêu kinh tế kĩ thuật Đồ thị phụ tải cho ta chọn cơng suất c|c m|y biến |p (MBA) v{ ph}n bố tối ưu công suất c|c tổ m|y với v{ c|c nh{ m|y điện với 1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Nhiệm vụ l{ thiết kế phần điện cho nh{ m|y nhiệt điện ngưng có cơng suất đặt 200 MW gồm tổ m|y, công suất tổ m|y l{ 50 MW + Chọn điện |p m|y ph|t lớn dòng điện định mức, dòng ngắn mạch c|c cấp điện |p nhỏ v{ yêu cầu với c|c loại khí cụ điện giảm thấp + Để thuận tiện cho việc x}y dựng việc vận h{nh nên chọn c|c m|y ph|t điện loại Dựa v{o t{i liệu “THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN & TRẠM BIẾN ÁP” –PGS.TS Phạm Văn Hòa(chủ biên) v{ ThS.Phạm Ngọc Hùng –Nh{ xuất khoa học v{ kĩ thuật, H{ Nội 2007, ta chọn m|y ph|t có c|c thơng số bảng 1.1: Bảng 1.1.Thông số kĩ thuật máy phát (Tra bảng 1.1 phụ lục 1) Thông số định mức Loại MPĐ TBФ-50-3600 Sđm, Pđ, Uđm, nđm, MVA MW kV v/ph 62,5 50 10,5 3000 SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Điện kh|ng tương đối cosφđm I, kA 0,8 5,73 X’’d X’d Xd 0,134 0,179 14,036 Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA 1.2.TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT Cơng suất phụ tải c|c cấp điện |p thời điểm x|c định theo công thức sau: P(t) cos P%(t) P(t)  P 100 max S(t)  Trong đó: S(t) – cơng suất biểu kiến cấp thời điểm t P(t) - công suất phụ tải thời điểm t Pmax – công suất phụ tải lúc cực đại P%(t) – phần trăm công suất cực đại Cosφ – hệ số công suất phụ tải 1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Phụ tải to{n nh{ m|y x|c định theo công thức sau: P%(t) P 100 dat P (t) STNM (t)  TNM cosTNM PTNM (t)  Trong đó: Pdat : công suất t|c dụng đặt to{n nh{ m|y Pdat=n.Pdm=4.50=200 (MW) Sdat=n.Sdm=4.62,5=250 (MVA) Tính to|n cho thời điểm ta có bảng kết sau: Bảng 1.2.1.Biến thiên phụ tải toàn nhà máy 11- 14- 17- 20- 22- 14 17 20 22 24 80 80 100 100 100 90 200 200 250 250 250 225 Giờ 0-5 5-8 8-11 Ptnm% 90 80 Stnm(t) 225 200 SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 10 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA IMCdm= 5000 A > Ilvcb= 426 A Icdm= 63 kA > I”N4= 45,686 kA Ildd= 160 kA > ixk= 116,297 kA ⇒Vậy MC đ~ chọn phù hợp 6.2.1.2.Chọn MBA tự dùng cấp II (6,3/0,4 kV) Điều kiện: Tra bảng chọn MBA loại ABB-6,3/0,4 kV có thơng số sau: Loại MBA ABB-6,3/0,4 Sđm Ucđ Uh P0 PN (kVA) (kV) (kV) (kW) (kW) 1000 6,3 0,4 1,75 13 UN % 6.2.2.Chọn máy cắt 6,3 kV Để chọn MC hợp ta tính dòng điện ngắn mạch N7 MBA tự dùng cấp 1, với nguồn cung c}p slaf hệ thống v{ c|c MF nh{ m|y Ta có sơ đồ thay thế: EHT XHT XB N7 Chọn Scb= 100 MVA; Ucb= 6,3 kV - Điện kh|ng HT tính đến điểm ngắn mạch N4: - Điện kh|ng MBA tự dùng: - Dòng điện ngắn mạch điểm N7: SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 89 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA √ - Dòng điện xung kích điểm N7: √ - √ Dòng điện l{m việc cưỡng dòng điện l{m việc mạch dựph òng khởi động lò: √ √ Căn v{o số liệu tính to|n ta chọn MC dầu có ký hiệu BMДД-10-1600-20 có thơng số sau: Loại MC BMДД-10-1600-20 Uđm Iđm Icdm Ildd (kV) (kA) (kA) (kA) 10 1600 20 52 6.2.3.Chọn Aptomat 0,4 kV RB XB N8 U=0,4 kV - Tổng trở MBA: - Ta có: - Dòng ngắn mạch N8: - √ √ Dòng điện xung kích N8: √ √ - √ Dòng điện l{m việc cưỡng bức: SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 90 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA √ √ Ta chọn Aptomat có ký hiệu M16 Metlin Gerin chế tạo có thống số kỹ thuật sau: Loại Aptomat M16 - Uđm Iđm (V) (A) 690 1600 Số cực 3-4 Icdm (kA) 40 Kiểm tra Aptomat: Udm= 690 V > Umạng= 400 V Idm= 1600 A > Ilvcb= 1443,8 A Icdm= 40 kA > I”N8= 27,925 kA Vậy Aptomat đ~ chọn l{ phù hợp SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 91 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Phần II: TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ NHIỆT MÁY BIẾN ÁP SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 92 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Chương 1: LÝ THUYẾT VỀ CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MBA Khi làm việc tổn thất máy biến áp biến thành nhiệt làm tăng nhiệt độ toả mơi trường xung quanh Nguồn nhiệt chủ yếu toả từ cuộn dây tổn hao đồng cuộn dây ( chiếm khoảng 80% tổng tổn hao ) Mặc dù hiệu suất máy biến áp công suất lớn đạt đến khoảng 99,5% tổn hao chúng tới vài trăm kW Theo tiêu chuẩn Nga, độ tăng nhiệt độ cho phép MBA c|ch điện loại A trình b{y bảng đ}y: C|c phần MBA -Cuộn d}y -Bề mặt mạch từ v{ c|c phần tử MBA -Lớp dầu trên: +đối với MBA có hệ thống l{m m|t M v{ Д +đối với MBA có hệ thống l{m m|t Ц v{ ДЦ -Độ tăng nhiệt độ cuộn d}y đo theo thay đổi điện trở, c|c phần lại đo nhiệt kế -Nhiệt độ môi trường xung quanh: +đối với nước v{o l{m m|t ≤ 250C +nhiệt độ trung bình ng{y khơng khí ≤ 300C +nhiệt độ trung bình năm ≤ 200C Độ tăng nhiệt độ (0C) 65 75 55 40 Thực nghiệm cho thấy nhiệt độ điểm nóng cuộn dây máy biến áp vận hành ln 98oC thời gian phục vụ cách điện khoảng 20 đến 25 năm Với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật chế tạo máy biến áp có tuổi thọ cao coi không hợp lý Nhiệt độ điểm nóng cuộn dây cho phép cao nhiệt độ trung bình 13oC, nhiệt độ trung bình cuộn dây điều kiện vận hành định mức 85oC SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 93 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA 1.1.Chế độ nhiệt MBA Sự truyền nhiệt máy biến áp thực dẫn nhiệt, xạ đối lưu Sự phân bố độ tăng nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh đến nhiệt độ cuộn dây máy biến áp dầu biểu diễn hình sau : Nhiệt độ tương đối % Cuộn d}y 100 80 Dầu Thùng 60 40 Khơng khí 20 x Đoạn 1-2 biểu diễn giảm nhiệt độ cuộn dây, không vượt vài độ Đoạn 2-3 biểu diễn thay đổi nhiệt độ từ bề mặt cuộn dây đến lớp dầu tiếp giáp, chủ yếu đối lưu Sự giảm nhiệt độ 20-30% tổng độ tăng nhiệt độ cuộn dây so với khơng khí Đoạn 3-4 biểu diễn giảm nhiệt độ dầu Đoạn 4-5 biểu diễn giảm nhiệt độ từ dầu đến thành thùng, trình truyền nhiệt thực đối lưu Đoạn 5-6 đặc trưng cho giảm nhiệt độ thành thùng máy biến áp, khơng lớn SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 94 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Đoạn 1-2 biểu thị giảm nhiệt độ từ thành thùng máy biến áp đến mơi trường xung quanh, q trình thực xạ đối lưu Nhiệt giáng đoạn chiếm khoảng 60-70% nhiệt giáng tổng Nhiệt độ dầu cuộn dây máy biến áp tăng theo chiều cao máy biến áp, tính tốn gần coi phụ thuộc tuyến tính Đối với máy biến áp có hệ thống làm mát M, Д vận hành định mức, độ tăng nhiệt độ điểm nóng dầu ( lớp ) khoảng 55oC Độ tăng nhiệt độ trung bình dầu khoảng 44oC, cuộn dây khoảng 65oC Độ tăng nhiệt độ điểm nóng cuộn dây so với dầu khoảng 23oC so với khơng khí xung quanh khoảng 78oC Đối với máy biến áp có hệ thống làm mát Ц , ДЦ độ tăng nhiệt độ điểm nóng dầu ( lớp ) khoảng 40oC Độ tăng nhiệt độ trung bình dầu khoảng 36oC, cuộn dây khoảng 65oC Độ tăng nhiệt độ điểm nóng cuộn dây so với dầu khoảng 38oC so với khơng khí xung quanh khoảng 78oC Vậy vận hành định mức, nhiệt độ điểm nóng cuộn dây máy biến áp dầu khoảng 98oC 1.2.Độ tăng nhiệt độ dầu cuộn dây máy biến áp trạng thái xác lập phụ tải khác định mức Sự truyền nhiệt cuộn dây vào môi trường xung quanh bao gồm hai trình : từ cuộn dây đến dầu từ dầu đến khơng khí Độ tăng nhiệt độ dầu ( lớp ) so với nhiệt độ môi trường làm mát lại gồm ba giai đoạn truyền nhiệt : - Giữa dầu thành thùng bên - Trong thành thùng - Giữa thành thùng ngồi mơi trường Độ tăng nhiệt độ dầu so với môi trường làm mát tỷ lệ bậc m với tổn hao công suất máy biến áp Giá trị m phụ thuộc vào hệ thông làm mát Tổn hao công suất phụ tải định mức : SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 95 Đồ án tốt nghiệp: : b  Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA PCu tỷ số tổn hao công suất cuộn dây lõi thép phụ tải định PFe mức ( b = - ) Khi phụ tải khác định mức tổn hao công suất thay đổi theo biểu thức : P = PFe.( 1+b.k2 ) : k  S - phụ tải tương đối máy biến áp Sdm Độ tăng nhiệt độ lớp dầu so với nhiệt độ môi trường làm mát với phụ tải tương đối k xác định theo biểu thức : ( ) : d(đm) - độ tăng nhiệt độ dầu phụ tải định mức Độ tăng nhiệt độ cuộn dây so với nhiệt độ dầu với phụ tải tương đối k tính theo cơng thức : cd = cd(đm).k2n : cd(đm) - độ tăng nhiệt độ cuộn dây so với nhiệt độ dầu lớp phụ tải định mức Trong tính tốn gần coi n = m Vậy độ tăng nhiệt độ cuộn dây điểm nóng so với nhiệt độ môi trường làm mát phụ tải tương đối k : cd = d + cd 1.3.Độ tăng nhiệt độ dầu cuộn dây máy biến áp trình độ Ở chế độ xác lập, nhiệt độ máy biến áp không đổi Giữa hai chế độ xác lập chế độ nhiệt độ máy biến áp Trong giai đoạn độ, nhiệt độ máy biến áp không ngừng thay đổi Để xác định nhiệt độ máy biến áp tải ta cần nghiên cứu q trình q độ nhiệt Coi máy biến áp vật thể đồng nhất, viết phương trình cân lượng trình độ : P.dt = C.G.d + .F..dt : P - lượng nhiệt sinh đơn vị thời gian SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 96 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA C - tỷ nhiệt vật G - trọng lượng vật  - độ tăng nhiệt độ vật so với môi trường xung quanh  - hệ số truyền nhiệt, tức nhiệt lượng toả đơn vị thời gian đơn vị diện tích bề mặt độ tăng nhiệt độ 1oC F - diện tích bề mặt làm mát vật t - thời gian P.dt : nhiệt lượng sinh thời gian dt C.G.d : nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ vật lên d .F..dt : nhiệt lượng toả vào môi trường xung quanh bề mặt vật thể thời gian dt Ở chế độ xác lập d = P = .F.xl , :  xl  P  F Khơng tính tản nhiệt ta có : P.dt = C.G.d tích phân hai vế : P.t = C.G. , coi P không đổi C khơng phụ thuộc vào nhiệt độ ta có thời gian cần thiết để đạt đến nhiệt độ xác lập khơng có tản nhiệt ( số thời gian trình nhiệt ) : kết hợp với phương trình cân lượng ta có : xl.dt = .d + .dt ( xl -  ).dt = .d Giải phương trình ta :  - xl = A.e-t/ thời điểm ban đầu t = 0, độ tăng nhiệt độ ban đầu có giá trị o Do : A = o - xl Vậy :  = xl + ( o - xl ).e-t/ SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 97 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Biểu thức giúp ta tính độ tăng nhiệt độ vật thể thời điểm trình độ đốt nóng để nguội vật thể đồng Về lý thuyết  = xl t =  thực tế độ tăng nhiệt độ đạt đến trị số xác lập t = 4,6. Máy biến áp khơng phải vật thể hồn tồn đồng tính tốn gần sử dụng biểu thức Hằng số  phụ thuộc vào công suất hệ thống làm mát máy biến áp 1.4.Chế độ nhiệt máy biến áp đồ thị phụ tải hai bậc Tính tốn chế độ nhiệt máy biến áp nghĩa xác định thay đổi nhiệt độ lớp dầu bề mặt θd = f(t) nhiệt độ điểm nóng cuộn d}y θcd =f(t) khoảng thời gian khảo sát Giả sử máy biến áp làm việc với đồ thị phụ tải hai bậc hình sau : K t1 t2 K1 K2 t θcd θ’2 θ2xl θ θ0 θ1xl t SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 θ1xl t t Trang 98 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Giả thiết thời gian t1 đủ lớn để độ tăng nhiệt độ cuộn dây máy biến áp đạt đến trị số xác lập 1xl Như bắt đầu thời gian t2 ứng với phụ tải k2 độ tăng nhiệt độ dầu có xu hướng tăng đến trị số xác lập 2xl Tuy nhiên thời gian t2 không đủ lớn trình tăng nhiệt độ bị đứt đoạn ’2 Độ tăng nhiệt độ ’2 tính theo biểu thức :  = xl.( - e-t/ ) + o.e-t/ biết độ tăng nhiệt độ ban đầu Sau phụ tải giảm, q trình nguội lạnh bắt đầu cuối đạt đến nhiệt độ 1xl Quan hệ cd = f(t) biểu thị độ tăng nhiệt độ cuộn dây so với môi trường làm mát theo thời gian Hiệu tung độ hai đường cong cd  xác định độ tăng nhiệt độ cuộn dây so với dầu, tính theo biểu thức : cd = cd(đm).k2n SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 99 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Chương : ÁP DỤNG TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ NHIỆT MBA Tính tốn chế độ nhiệt máy biến áp có hệ thống làm mát Д ứng với đồ thị phụ tải hai bậc hình vẽ Hằng số thời gian nhiệt  = 2,5 h Nhiệt độ môi trường làm mát 25oC Tỷ số tổn hao ngắn mạch tổn hao không tải 1,2 0,7 0,7 t(h) 14 20 24 Ta thấy khoảng thời gian t1 từ 20h ngày hôm trước đến 14h ngày hôm sau lớn 4,6. = 4,6.2,5 = 11,5h đủ để chế độ nhiệt đạt đến trạng thái ổn định Giả thiết tiếp phụ tải tăng lên chế độ nhiệt đạt đến trạng thái xác lập Khi : - Độ tăng nhiệt độ dầu 1 ứng với phụ tải bậc k1 = 0,7 tính theo cơng thức sau độ tăng nhiệt độ ban đầu dầu ứng với phụ tải bậc hai : ( ) Máy biến áp có hệ thống l{m m|t Д , d(đm) = 55oC m = 0,9 ( SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 ) Trang 100 Đồ án tốt nghiệp: - Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Độ tăng nhiệt độ dầu 2 ứng với phụ tải bậc hai k2 = 1,2 : ( - ) ( ) Độ tăng nhiệt độ dầu so với môi trường làm mát khoảng thời gian từ 14h đến 20h xác định theo công thức : d = xl + ( o - xl ).e-t/ d = 72,9 + ( 33,4 - 72,9 ).e-t/2,5 = 72,9 - 39,5 e-t/2,5 Kết tính tốn độ tăng nhiệt độ dầu so với môi trường làm mát thời điểm 14h, 16h, 18h 20h ghi vào bảng Bảng ghi nhiệt độ dầu cuộn dây theo thời gian Thời gian (h) 0(24) 14 16 18 20 22 Thời gian bậc 12 18 - - Thời gian bậc hai - - - - - Ө d oC 40,6 36,7 34,9 33,7 33,4 55,2 64,9 69,3 49,5 Ө d oC 65,6 61,7 59,9 58,7 58,4 80,2 89,9 94,3 74,5 Өcd oC 52,7 48,8 47 45,8 87,1 96,8 61,6 Өcd oC 77,7 73,8 72 70,8 112,1 121,8 86,6 - Ta xác định d trình phụ tải bậc ( từ 20h ngày hôm trước đến 14h ngày hôm sau ) với giả thiết o = 69,3oC, xl = 33,4oC d = 33,4 + ( 69,3 - 33,4 ).e-t/2,5 = 33,4 + 35,9.e-t/2,5 Kết tính toán thời điểm 22h,0h,2h,4h 8h ghi vào bảng SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 101 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Nhiệt độ đẳng trị môi trường làm mát 25oC nên nhiệt độ dầu : θd = d + 25oC Kết tính toán ghi vào bảng - Độ tăng nhiệt độ cuộn dây so với dầu trình phụ tải bậc hai là: cd = cd(đm).k2n = 23.1,22.0,9 = 31,9oC trình phụ tải bậc : cd = 23.0,72.0,9 = 12,1oC - Độ tăng nhiệt độ cuộn dây máy biến áp so với nhiệt độ mơi trường làm mát q trình phụ tải bậc hai : cd = d + 31,9oC trình phụ tải bậc : cd = d + 12,1oC θcd = cd + 25oC Nhiệt độ cuộn dây : Các kết tính tốn ghi vào bảng Từ ta vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ θd = f(t) θcd = f(t) oC 140 126,2 121,8 112,1 106,4 77,7 73,8 72 70,8 65,6 61,7 59,9 58,7 50 40 94,3 90,3 89,9 70,5 80,2 58,4 86,6 74,5 77,7 65,6 14 16 18 20 22 24 t (h) Đường 1: Nhiệt độ cuộn d}y Đường 2: Nhiệt độ dầu SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 102 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phần điện nhà máy điện TBA Nhận xét: Máy biến áp tính tốn chế độ nhiệt làm việc chủ yếu tình trạng nhiệt độ cuộn dây dầu trị số cho phép Khi bắt đầu thời gian phụ tải bậc hai nhiệt độ cuộn dây tăng lên vượt trị số định mức (98oC), sau khoảng 1h tức lúc 15h Nhiệt độ tăng lên đến giá trị lớn 126,2oC vào lúc kết thúc trình phụ tải bậc hai (20h) sau giảm đến trị số định mức vào lúc khoảng 21h Như nhiệt độ cuộn dây máy biến áp vượt trị số định mức khoảng 6h ngày Do hồn tồn cho phép máy biến áp làm việc ổn định trình phục vụ lâu dài SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 103 ... T H A C-T C-H TH CT C-H T- I% H 110 Tдц 80 121 - 10,5 70 - 310 - - 10.5 - 0.55 220 Tдц 80 242 - 10,5 80 - 320 - - 11 - 0,6 220 ATдцTH 160 230 121 11 85 380 - - 11 32 20 0.5 SV: Phạm Thế Dũng _Lớp... Điện |p cuộn dây (kV) UN % I% P0 PN C-T C-H T-H - - 10,5 - 0,55 - 11 32 20 0,5 C T H A C-T C-H T-H 80 121 - 10,5 70 - 310 160 230 121 11 85 380 - SV: Phạm Thế Dũng _Lớp Đ5H4 Trang 21 Đồ án tốt nghiệp:... (MVA) 0-5 5-8 8-1 1 1 1-1 4 1 4-1 7 1 7-2 0 2 0-2 2 2 2-2 4 SC = SH 58,283 58,283 58,283 58,283 58,283 58,283 58,283 58,283 SC 63,327 55,451 55,451 50,868 74,856 70,739 74,856 63,327 ST -2 1,224 -2 5,342 -2 5,342