Đồ án tốt nghiệp Lưu thanh hiền

Luận văn tốt nghiệp đại học Đồ Án Môn Học – Thiết Kế Nhà Máy Điện LỜI MỞ ĐẦU Điện dạng lượng không tái tạo.Hệ thống điện làm phần hệ thống lượng nói chung, bao gồm từ nhà máy điện, mạng điện…đến hộ tiêu thụ điện,trong nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi dạng lượng sơ cấp :than, dầu khí, khí đốt,thủy năng,năng lượng mặt trời… thành nhà máy nhiệt điện khơng chiếm tỷ trọng lớn năm 80 cua kỷ trước.Tuy nhiên, với mạnh nguồn nhiên liệu nước ta, tính chất phủ tải nhà máy nhiệt điện… việc đại hóa xây nhà máy nhiệt điện nhu cầu lớn giai đoạn phát triển Vì vậy,thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện tính tốn chế độ vận hành tối ưu nhà máy điện khơng nhiênmj vụ mà củng cố khác toàn diện mặt keiens thức sinh viên ngành hệ thống điện trước xâm nhập vào thực tế công việc Quá trình thiết kế mơn học khơng củng cố lại kiến thức học mà giúp em có thêm hiểu biết xác đầy đủ hệ thống điện nói chung nhà máy điện nói riêng Qua em bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo Nguyễn Nhất Tùng trực tiếp hướng dẫn em, giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế Đồ án thiết kế nhà máy điện chia làm chương: Chương 1:Tính tốn cân cơng suất, đề suất phương án nối dây Chương 2: Tính tốn chọn máy biến áp cho phương án Chương 3: Tính tốn kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu Chương 4: Tính tốn dòng điện ngắn mạch Chương 5: Chọn khí cụ điện dây dẫn Chương 6: Chọn sơ đồ tự dùng máy biến áp tự dùng Sinhviên Lưu Thanh Hiền Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƢƠNG TÍNH TỐN CĂN BẰNG CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY Tính tốn phụ tải cân công suất phần quan trọng thiết kế nhà máy điện Nó định tính sai tồn q trình tính tốn sở để thành lập phương án nối dây cho đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tiêu kinh tế - kỹ thuật 1.1 Chọn máy phát điện Do yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm có tổ máy, tổ máy có cơng suất 55MW Để đơn giản cho việc tính tốn vận hành, ta chọn máy phát điện loại Tra phụ lục bảng ta chọn máy phát nhiệt điện loại TB60-2T có cơng suất 68,75 MVA có thông số sau: Sđm Loại máy phát Pđm Uđm nđm cos  đm Xd’’ Xd’ Iđm Xd (MVA) (MW) (kV) (v/ph) TB  60-2T 68,75 55 10.5 3000 KV 0.8 0,1316 0,202 1,15131 3,78 Bảng 1.1: thông số máy phát 1.2 Tính tốn cân cơng suất 1.2.1 Phụ tải tồn nhà máy Cơng suất xác định theo cơng thức sau: Stnm (t)  Trong : P%(t) Pdm  100 cos Stnm(t):Công suất phát toàn nhà máy thời điểm t ; MVA P%(t) :Phần trăm cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm t Pđm∑ : Tổng công suất tác dụng định mức toàn nhà máy ; MVA Pđm∑ = n.PđmF n : Số tổ máy cos  : Hệ số công suất PđmF : Công suất tác dụng tổ máy phát;MW Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học Theo đầu thay số vào cơng thức trên, ta có kết cho khoảng thời gian (06)h sau: t  (0  6)  Stnm (0  6)  80.220  207,06(MVA) 100.0,85 Các kết lại tính tương tự ta có bảng sau: Giờ 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 Ptnm% 80 80 90 100 100 95 90 Stnm(t)(MVA) 207,06 207,06 232,94 258,82 258,82 245,88 232,94 Bảng 1.2 :Cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm t Từ bảng 1.2, ta có đồ thị phụ tải tồn nhà máy hình 1.1 Stnm(MVA) 300 258,82 232,94 145,88 207,06 232,94 200 100 12 16 20 22 24 t(h) Hình 1.1:Đồ thị phụ tải tồn nhà máy 1.2.2:Tính tốn phụ tải tự dùng Vì cơng suất điện tự dùng nhà máy nhiệt điện nhỏ chiếm 0,5% tổng công suất phát nhà máy nên coi cơng suất điện tự dùng khơng đổi tính theo cơng thức : Std  t   Stnm  t    % Pđăt   0,  0,6  100 cos TD  Sđăt  Trong đó: Pđặt, Sđặt: công suất tác dụng công suất biểu kiến định mức tồn nhà máy STD(t) : Cơng suất phụ tải tự dùng thời điểm t Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học % : Lượng điện phần trăm tự dùng n : Số tổ máy Stnm(t) : Cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm t Theo đầu thay số vào công thức, ta có kết cho khoảng thời gian (0-6)h sau: t  (0  6)  STD (0  6)  9.5 220  207,06   0,  0,6   19,04(MVA) 100 0,84  275  Các kết lại tính tương tự ta có bảng sau: Giờ 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 STD(t)(MVA) 19,04 19,04 20,30 21,56 21,56 20,93 20,30 Bảng 1.3 : Bảng biến thiên công suất phụ tải tự dùng theo thời gian t Từ bảng 1.3 ta có đồ thị phụ tải tự dùng hình 1.2 Std(MVA) 30 20,93 20 19,04 21,56 20,30 20,30 10 12 16 20 22 24 t(h) Hình 1.2:Đồ thị phụ tải tự dùng 1.2.3.Tính tốn phụ tải cấp điện áp khác Công suất phụ tải cấp thời điểm xác định theo công thức sau: Si (t)  P%(t) Pi max (4) 100 cos i Trong : Si(t) : Cơng suất phụ tải thời điểm t Pimax : Công suất cực đại phụ tải Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học cosi : Hệ số công suất P%(t) : Phần trăm công suất phụ tải thời điểm t a) Phụ tải cấp điện áp máy phát Thay số vào cơng thức ta có kết cho khoảng thời gian (0-6) sau: t  (0  6)  SUF (0  6)  70.12  9.88(MVA) 100.0,85 Tương tự ta có kết bảng sau: Giờ 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 PUF(%) 70 80 80 80 90 90 80 SUF(t)(MVA) 9,88 11,29 11,29 11,29 12,70 12,70 11,29 Bảng 1.4: Bảng biến thiên công suất điện áp máy phát theo thời gian t Từ bảng số liệu 1.4 ta có đồ thị phụ tải cấp máy phát hình 1.3 SUP(MVA) 15 12,7 11,29 11,29 10 9,88 12 16 22 20 24 t(h) Hình 1.3:Đồ thị phụ tải cấp máy phát b) Phụ tải cấp điện áp trung Theo đâu thay sơ vào cơng thức, ta có kết cho khoảng thời gian (06) sau: t  (0  6)  SUT (0  6)  Lưu Thanh Hiền 80.100  94,12(MVA) 100.0,85 Luận văn tốt nghiệp đại học Giờ 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 PUT(%) 80 80 90 90 90 80 80 SUT(t)(MVA) 94,12 94,12 105,88 105,88 105,88 94,12 94,12 Bảng 1.5:Bảng biến thiên cơng suất điện áp trung Từ bảng 1.5 ta có đồ thị cấp điện áp trung hình 1.4 SUT(MVA) 150 105,88 100 94,12 94,12 50 12 16 20 22 t(h) 24 Hình 1.4:Đồ thị cấp điện áp trung c) Phụ tải cấp điện áp cao Theo đâu thay sơ vào cơng thức, ta có kết cho khoảng thời gian (0-6) sau: t  (0  6)  SUC (0  6)  80.80  81,82(MVA) 100.0,85 Tương tự ta có kết bảng sau : Giờ 0-6 6-9 9-12 12-16 16-20 20-22 22-24 PUC(%) 90 80 60 90 90 100 100 SUC(t)(MVA) 81,82 72,73 54,54 81,82 81,82 90,91 90,91 Bảng 1.6: Bảng biến thiên công suất điện áp cao theo thời gian t Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học Từ bảng 1.6 ta có đồ thị cấp điện áp cao hình 1.5 SUC(MVA) 150 100 90,91 81,82 81,82 72,73 54,54 50 12 16 20 22 t(h) 24 Hình 1.5: Đồ thị cấp điện áp cao 1.2.4: Công suất phát hệ thống Theo nguyên tắc cân công suất thời điểm ( công suất phát công suất thu), không xét đến tổn thất công suất máy biến áp Do nhà máy nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải phía trung áp, cao áp phụ tải địa phương lượng lại cung cấp hệ thống, ta có cơng thức sau : SVHT  t   STNM  t   SUF  t   SUT  t   SUC  t   STD  t  Trong đó: STNM (t) : Cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm t SVHT (t) : Công suất tự phát hệ thống 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 tự dùng nhà máy Bảng tổng hợp phụ tải cấp Giờ 0-6 207,06 6-9 207,06 9-12 232,94 12-16 258,82 16-20 258,82 20-22 245,88 22-24 232,94 SUF  t  (MVA) 19,04 9,88 19,04 11,29 20,30 11,29 21,56 11,29 21,56 12,70 20,93 12,70 20,30 11,29 SUT  t  (MVA) 94,12 94,12 105,88 105,88 105,88 94,12 94,12 SUC  t  (MVA) 81,82 72,73 54,54 81,82 81,82 90,91 90,91 SVHT  t  (MVA) 2,2 9,88 40,93 38,27 36,86 27,22 16,32 S NM  t  (MVA) STD  t  (MVA) Bảng 1.7: Bảng tổng hợp phụ tải cấp Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học Từ bảng số liệu 1.7 ta vẽ đồ thị tổng hợp toàn nhà máy: S (MVA) 250 SVHT 200 SUC 150 100 SUT 50 STD SUF 12 16 20 22 24 t(h) Hình 1.6 :Đồ thị tổng hợp toàn nhà máy (xếp chồng ) Nhận xét chung: Nhà máy thiết kế gồm có tổ máy Tổng cơng suất tồn nhà máy S =220MVA Cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát 10,5 kV, trung áp 110 kV, 220 kV tự dùng cho nhà máy Ngồi phát lượng công suất hệ thống Phụ tải cấp điện áp máy phát : SUFmax = 12,70(MVA); SUFmin = 9,88(MVA) Phụ tải trung áp 110 kV: SUTmax = 105,88(MVA) ; SUTmin = 94,12(MVA) Phụ tải cao áp 220 kV: SUCmax = 90,91(MVA); SUCmin = 54,54(MVA) Phụ tải phát hệ thống : SVHTmax = 40,93(MVA) ; SVHTmin = 2,2(MVA) 1.3 Chọn phƣơng án nối dây Chọn phương án nối dây nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện Phương án nối điện hợp lí khơng đem lại lợi ích kinh tế lớn lao mà đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Trong thiết bị điện nhà máy trạm biến áp khí cụ điện nối lại với thành sơ đồ điện, yêu cầu sơ đồ điện làm đảm bảo độ tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế an toàn cho người chọn phương án nối điện khâu quan trọng trình thiết kế Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học Nhận xét: - Dựa vào bảng số liệu tổng hợp phụ tải nguyên tắc đề xuất phương án nối dây ta thấy: Smax UF 100%  12,7 100%  11,54%  15% 2.SđmF 2.55 = > nhà máy điện 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   UC  UT  0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền UC tải công suất liên lạc cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống - Phụ tải cấp điện áp 110 kV có cơng suất: Smax = 105,88MVA, Smin = 94,12 MVA mà: SdmF = 68,75 MVA S 105,88  1,54 => UT max  SdmF 68,75 ; SUT 94,12   1,34 SdmF 68,75 Vậy ghép từ 12 máy phát – máy biến áp ba pha hai cuộn dây lên góp điện áp phía trung - Ta có  SđmF  SdtHT mà SdtHT  150(MVA)  2,18Sdm1MF ghep => ta ghép máy phát chung MBA, tổ máy phát phải có riêng máy cắt điện để thuận tiện cho hòa máy phát vào lưới Từ nhận xét ta đề xuất số phương án sau: Phƣơng án 1: HT SUT SUC 220kV B1 B2 F1 110kV B4 B3 F2 F3 F4 Hình 1.7 : Phương án Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học -Nhận xét: Trong phương án ta dùng hai máy phát máy biến áp hai cuộn dây phát phía trung áp 110KV Còn dùng hai máy phát để cung cấp điện cho 220 kV, hai máy biến áp tự ngẫu B1 B2 dùng để liên lạc cấp điện áp với Ưu điểm: Chủng loại máy biến áp ít, vận hành đơn giản, giảm vốn đầu từ thiết bị bên điện áp cao Nhược điểm: Do Smax UT  105,88(MVA), SUT  114,29(MVA), 2SdmF  137,5 (MVA) = > ln có lượng cơng suất thừa truyền qua máy biến áp tự ngẫu là: max SUT  137,5  105,88  31,62(MVA) thua SUT  137,5  114,29  23,21(MVA) thua Dẫn đến dòng cơng suất truyền qua lần máy biến áp ( MBA MBA liên lạc ) gây nên tổn thất điện lớn Phƣơng án HT SUT SUC 220kV B1 B2 F1 B3 F2 F3 110kV B4 F4 Hình 1.8 : Phương án Nhận xét: Trong phương án dùng MF-MBA cuộn dây nối lên điện áp 110kV MF-MBA cuộn dây nối lên điện áp 220kV Hai MBA tự ngẫu liên lạc cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống vừa truyền tải cơng suất thừa sang phía 110kV Lưu Thanh Hiền 10 Luận văn tốt nghiệp đại học Các bƣớc tiến hành tính ngắn mạch: Tính ngắn mạch hai điểm theo sơ đồ sau: CDPT CCTR N1 MBA AT N2 AN N3 Hình 2.3: Sơ đồ điểm tính tốn ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch: Để kiểm tra thiết bị phía cao áp ta chọn điểm ngắn mạch N1 Để kiểm tra thiết bị điện phía hạ áp 0,4kV ta chọn điểm ngắn mạch N2 , N3: + N2 – Kiểm tra cáp hạ lộ tổng áptômát tổng + N3 – Kiểm tra áptômát nhánh cáp lộ phụ tải Điện kháng hệ thống tính gần qua cơng suất ngắn mạch máy cắt đầu nguồn: SN = 300 (MVA) Đường dây 22kV không đến tiếp điểm cấp điện cho trạm sử dụng dây dẫn loại AC-120 có chiều dài 10km Dây AC-120 có r0 = 0,25 (Ω/km) ; x0 = 0,37 (Ω/km) Điện trở đường dây : R = ro.l = 0,25.10 = 2,5 () Điện kháng đường dây : X = xo.l = 0,37.10 = 3,77 () Lưu Thanh Hiền 84 Luận văn tốt nghiệp đại học Tính ngắn mạch mạch phía cao áp 22(kV)(điểm N1): Ta tính ngắn mạch pha đối xứng nguồn coi có cơng suất vơ lớn trạm biến áp xa nguồn tính tốn ngắn mạch ta xem: IN= I” = I  Sơ đồ thay : Điện kháng hệ thống : Utb = 1,05.Udm = 1,05.22 = 23,1 (kV) Udm 23,12   1,76() S 300 N XHT = Tổng trở đường dây 22kV cấp điện cho trạm biến áp ZD =2,5+j.3,77 Tổng trở từ hệ thống đến đầu điểm N1: ZΣ1 = RD1 +j.(XHT + XD1) = 2,5+j.(1,76+3,77) = 2,5+ j.5,53(Ω) Dòng điện ngắn mạch pha: I N1  U tb 23,1   3,80(kA) Z1 3 (2,52  5,532 ) Dòng điện xung kích : Ixk1 = k xk 2.I N1 = 1,8 2.3,80 = 9,68(kA) Tính tốn ngắn mạch điểm N2: Khi tính tốn ngắn mạch phía hạ áp , ta coi MBA nguồn , điện áp phía hạ áp khơng thay đổi xảy ngắn mạch Do ta có: IN = I” = I  Sơ đồ thay thế: Tổng trở Máy Biến Áp: Lưu Thanh Hiền 85 Luận văn tốt nghiệp đại học 2 Pn U dm 103 U n %.U dm 104 b  b  4ac ZB  j Sdm Sdm 2a 2 6, 2.0, 4.0, 10  j  2, 499  j10,159(m) 630 630 Cáp nối từ máy biến áp đến tủ phân phối dài 5m , ta có: ZD2 = RD2 = 0,5.0,0991.5.10-3 = 0,24 (mΩ) Tổng trở Aptomát tổng: ZAT = RAT +j XAT = 0,12+j.0,094 (mΩ) Do ta có tổng trở: Z  Z B  Z D  Z AT  2,499  j.10,159  0,248  0,12  j.0,094  2,867  j.10, 253 m  Do dòng điện ngắn mạch pha: Udm 400   21,68(kA) 2 Z 3 (2,86  10, 256 ) IN2 = Dòng điện xung kích tính tốn: Ixk2 = 2.k xk I N2  2.1,8.21,68  55,20(kA) Tính tốn ngắn mạch điểm N3: Tổng trở: ZΣ3=ZB+ZD2+ZAT+ZTG+ZAN =2,499+j10,259+0,248+0,12+j0,094+0,029+j0,069+0,15+j0,1 =3,046+j10,522 (mΩ) Do dòng điện ngắn mạch pha: Udm 400   21,08(kA) 2 Z 3 (3,04  10,52 ) IN3 = Dòng điện xung kích tính tốn: Ixk3 = 2.k xk I N3  2.1,8.21,08  53,66(kA) Kiểm tra khí cụ điện: +) Kiểm tra khí cụ điện cao áp: Kiểm tra cầu dao phụ tải 3CJ1461 - 12kV : Điều kiện kiểm tra: Lưu Thanh Hiền 86 Luận văn tốt nghiệp đại học + UđmCD = 24kV  Uđm mang = 22(kV ) + IđmCD = 630 A > Icb =23,14(A ) + IđmN1-3s = 23kA > IN = 3,80( kA) + Iđm = 50kA > IN1 = 3,80 (kA) thoả mãn điều kiện Kiểm tra cầu chì tự rơi: Idm cắt ≥ IN1 Sđmcắt ≥SN1 Theo tính tốn ta có : IN1 = 3,804( kA) Idmcắt = 12 (kA) S N  3.U dm I N  3.27.3,804  177,89( MVA) Sdmc  3.U dm I dmc  3.27.12  561,18( MVA) Do cầu chì tự rơi chọn thỗ mãn ( đạt yêu cầu) Kiểm tra sứ đỡ cao áp 0ШH-10-500 (ШH-10): Điều kiện kiểm tra: + UđmSứ =35kV  Uđm mạng = 22(kV ) + Ftt FCP Trong đó: + FCP = 0,6.FPh = 0,6.500 = 300( kG) + Ftt  1,76.108 ixk2 a Với cấp điện áp 35 kV thì: l = 80 200 cm; a = 30  100 cm Ta chọn: l = 120 cm ; a = 60 cm  Ftt  1,76.108 120 (2,71.103 )2  0, 25 kG 60 Ta thấy: FCP = 300 kG > Ftt = 0,25 kG Đạt yêu cầu +)Kiểm tra khí cụ điện hạ áp: Thanh hạ áp: Lưu Thanh Hiền 87 Luận văn tốt nghiệp đại học - Kiểm tra ổn định lực điện động: Khi có ngắn mạch xảy , dòng điện ngắn mạch chạy qua làm cho chịu lực lớn, rung động làm cho bị uốn cong sinh phá hoại sứ đỡ Do ta phải kiểm tra theo điều kiện sau:  tt   cp Ta có ứng suất tcho phép góp  cp = 1400 kg/cm2 Ứng suất tính tốn tính theo biểu thức sau :  tt  M W Trong : M-momen uốn tính tốn(kG/cm) W-momen chống uốn góp đặt thẳng đứng (cm3) Ta có : M Ftt l 1, 76.102.l ixk  10 10.a ; W= b.h Trong : L = 20 cm : Khoảng cách sứ đỡ a = 10 cm : Khoảng cách pha Ixk = 55,204 kA: Dòng xung kích điểm ngắn mạch N2 Với b=3 mm; h= 25 mm Thay vào ta có: 20 20 55, 2042  214,52(kG.cm) 10 10 1 1 3.10 (25.10 ) W  0,312(cm3 ) M  1,76.102 Nên :  tt  M 214,52   688, 48(kG / cm2 )   cp W 0,1325 Do đảm bảo ổn định lực điện động - Kiểm tra ổn định nhiệt: Kiểm tra ổn định nhiệt dựa vào điều kiện sau: Lưu Thanh Hiền 88 Luận văn tốt nghiệp đại học F  Ftt   I  tqd Trong :  - hệ số ổn định nhiệt, với đồng lấy  =6 Ftt - tiết diện tính tốn nhỏ đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt tqd - thời gian độ, lấy thời gian cắt ngắn mạch, tqd =0,5s Vậy ta có: Ftt  6.21,686 0,5  92,006 mm2 Fcp =50x3=150 mm2 ≥ Ftt Vậy góp cho thỏa mãn điều kiện ổn định động ổn định nhiệt Sứ đỡ hạ áp: Đặc trưng cho độ bền sứ lực phá hoại cho phép tác động lên đầu sứ Fcp, nhà chế tạo cho sẵn Sứ chọn đảm bảo độ bền cơ, cần thỏa mãn điều kiện: Ftt,  0, 6.Fcp Trong : 0,6- hệ số kể đến dự trữ độ bền sứ Ftt, -lực tính tốn lớn tác động llên đầu sứ ngắn mạch pha 1 Hs  h  b Hs  h 2 Ftt,  Ftt  Hs Hs Trong đó: Hs-chiều cao sứ, Hs=65mm h- chiều cao góp, h=25mm b- bề dày miếng kẹp phía góp, b nhỏ bỏ qua Ftt- lực điện động tác động lên góp ngắn mạch pha l 20 Fn  1,76.102 .i 2xk  1,76.102 .55, 202  107,58( kG) a 10 H h/2 65  25 / Ftt'  Ftt s  107,58  128, 27( kG) Hs 65 Lưu Thanh Hiền 89 Luận văn tốt nghiệp đại học Vậy Fcp=375kG > F’tt=128,276 kG Sứ chọn thỏa mãn yêu cầu Kiểm tra cáp tổng hạ áp: Cáp chọn phải thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch, tức tiết diện cáp chọn phải thỏa mãn điều kiện: F   I N t Trong đó:  -Hệ số nhiệt độ, với cáp đồng  =6 t-Thời gian cắt ngắn mạch, lấy thời gian tồn ngắn mạch t=0,5s Tiết diện tính tốn nhỏ đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt bằng: Ftt  6.21,686 0,5  92,006 mm2 Cáp chọn có F=185 mm2>Fttmin Khơng cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cáp ngắn Vậy cáp tổng chọn đạt yêu cầu Kiểm tra cáp nhánh hạ áp Điều kiện: Inh capnhanh  I’’N3 - Dòng ổn định nhiệt cho cáp: I nhCap  Trong đó: F C 150.240   50,91(kA)  I N  21,08(kA) tcat 0,5 tcat: thời gian cắt máy cắt,lấy =0,5s Vậy cáp chọn thoả mãn yêu cầu Kiểm tra Aptomat tổng: Điều kiện kiểm tra: + UđmA =600 (V) > Uđm mạng + IđmA =1000 (A)  Itt = 909,32 (A) + ICđmA = 25 (kA) IN2 = 21,68(kA) Đạt yêu cầu Lưu Thanh Hiền 90 Luận văn tốt nghiệp đại học CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 3.1 Tính tốn nối đất cho trạm biến áp Trong trạm biến áp nối đất an toàn nối đất làm việc thường nối chung với Điện trở nối đất toàn trạm biến áp hạ áp với công suất không 630 kVA thường có Rd ≤ Ω Căn vào điện trở suất đất đất  =0,4.104 Ω.cm & mặt trạm có đủ điều kiện đóng cọc tiếp đất ta chọn phương án nối đất trạm, sau tính tốn điện trở nối đất phương án chọn Nếu trường hợp Rtt = Ω phương án nối đất đạt yêu cầu Rtt ≥ Ω , ta phải sử lý cách đóng cọc điện trở nối đát đạt yêu cầu Mặt bố trí tiếp địa: Hình 3.1: Mặt bố trí tiếp địa Dự kiến phương án nối đất: - Ta sử dụng mạch vòng gồm cọc nối với - Cọc sử dụng loại cọc sắt góc L60x60x6 - Thanh ta dùng sắt dẹt 40x4 Dự kiến phương án nối đất hình vẽ Xét độ ẩm đất , độ ẩm đất thường có dao động phụ thuộc vào mùa mưa mùa khơ , ta xác định điện trở nối đất theo mùa  d =  dtmùa Tra bảng phụ lục ta có : kmùa khô = 0,4; kmùa mưa = 1,6 Điện trở nối đất Hệ thống tính theo công thức sau: Lưu Thanh Hiền 91 Luận văn tốt nghiệp đại học R HT  Trong đó: R c R t R c t  n.R t c Rc : Điện trở cọc Rt : Điện trở n : Số cọc  t;  c: Hệ số sử dụng cọc 3.2 Tính điện trở nối đất cọc Cọc nối đất có điện trở tính theo cơng thức sau: Rc  Trong :  2.L 4.t  L (ln  ln ) 2..L d 4.t  L L: Chiều dài cọc L = 250 cm t = h + L/2 = 250/2+80 = 205 cm d: Đường kính cọc d = 0,95.b = 0,95.6 = 5,7 (cm) Thay số vào ta có : 0,4.104.1,4 2.250 4.205  250 Rc  (ln  ln )  17,08() 2.3,14.250 5,7 4.205  250 3.3 Tính tốn điện trở nối đất Điện trở nối đất tính theo biểu thức sau :  k.L2 Rt  ln 2. L h.d Trong : L : Chiều dài (L =250cm) h: Độ sâu (h=80 cm) d: Đường kính d=b/2=4/2=2 (cm) k = 5,81 Tra bảng ta có :  t = 0,45 ;  c = 0,8 Do Điện trở nối đất tính : Lưu Thanh Hiền 92 Luận văn tốt nghiệp đại học Rt  0,4.104 2502.5,81 ln  31,5() 2.3,14.250 80.2 Điện trở nối đất toàn trạm : R HT  R c R t 17,08.31,5   3,38() R c t  n.R t c 17,08.0, 45  6.31,5.0,8 Vậy ta có RHT =3,38(Ω) < Rd = 4(Ω) Do phương án nối đất vạch đạt yêu cầu kỹ thuật Lưu Thanh Hiền 93 Luận văn tốt nghiệp đại học MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Error! Bookmark not defined.1 CHƢƠNG TÍNH TỐN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY Error! Bookmark not defined.1 1.1 Chọn máy phát điện 1.2 Tính tốn cân cơng suất 1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy 1.2.2:Tính tốn phụ tải tự dùng 1.2.3.Tính tốn phụ tải cấp điện áp khác 1.2.4: Công suất phát hệ thống 1.3 Chọn phương án nối dây CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 14 2.1 Phân bố công suất cấp điện áp máy biến áp 14 2.1-A Phân bố công suất cấp điện áp MBA 14 2.1-B Chọn loại công suất định mức MBA 15 2.1-C Tính toán tổn thất điện MBA 20 2.1.D Tính tốn tổn thất điện MBA tự ngẫu 21 2.2.A-Phân bố công suất điện áp MBA 23 2.2.B-Chọn loại công suất định mức MBA 24 2.3-C Tính tốn tổn thất điện MBA 27 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN KINH TẾ KỸ THUẬT - CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 30 3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 30 3.2 Tính tốn kinh tế kĩ thuật chọn phương án tối ưu 32 CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN DỊNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 35 4.1.Xác định điểm ngắn mạch tính tốn : 35 4.2 Lập sơ đồ thay 36 4.2.1 Tính tốn cho sơ đồ thay 36 4.3 Tính ngắn mạch theo điểm 38 CHƢƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 45 5.1 Dòng điện làm việc dòng điện cưỡng 45 5.2 Chọn máy cắt dao cách ly 47 5.2.1 Chọn máy cắt (MC) 47 5.2.2 Chọn dao cách ly 47 5.3 Chọn dẫn cứng đầu cực máy phát 48 5.3.1 Chọn loại tiết diện dẫn cứng 48 5.3.2 Kiểm tra ổn định nhiệt 49 Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học 5.3.3 Kiểm tra ổn định động xảy ngắn mạch 50 5.3.4 Kiểm tra độ ổn định có xét đến dao động riêng 51 5.3.5 Chọn sứ đỡ 52 5.4 Chọn góp, dẫn mềm 52 5.4.1.Chọn tiết diện dây dẫn góp mềm 53 5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt ngắn mạch 53 5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 56 5.5 Chọn cáp kháng điện đường dây 57 5.5.1 Chọn cáp 57 5.5.2 Chọn kháng đường dây 59 5.6 Chọn máy biến áp đo lường 63 5.6.1 Cấp điện áp 220 kV 63 5.6.2 Cấp điện áp 110 kV 64 5.6.3 Mạch máy phát 10,5 kV 64 5.7 Chọn chống sét van (CSV) 67 CHƢƠNG 6: TÍNH TỐN TỰ DÙNG 69 6.1 Sơ đồ cung cấp điện tự dùng 69 6.2 Chọn máy biến áp tự dùng 69 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp I (cấp điện áp 6,3kV) 69 6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp II (cấp điện áp 0,4kV) 71 6.3 Chọn máy cắt khí cụ điện 71 PHẦN 2: THIẾT KẾ TRẠM HẠ ÁP TỔNG CÔNG SUẤT ĐẶT 630 KVA – 22/0,4kV 74 CHƢƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 74 1.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 74 1.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP 74 1.3 CHỌN KIỂU TRẠM BIẾN ÁP 74 CHƢƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ KHÍ CỤ ĐIỆN 75 2.1 Sơ đồ nối điệntrạm biến áp 75 2.2 Chọn thiết bị điện khí cụ điện 76 2.2.1 Chọn thiết bị điện cao áp 76 2.2.2 Chọn thiết bị điện hạ áp 78 2.3 Tính ngắn mạch 83 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 91 3.1 Tính tốn nối đất cho trạm biến áp 91 3.2 Tính điện trở nối đất cọc 92 3.3 Tính tốn điện trở nối đất 92 Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: thông số máy phát Bảng 1.2 :Cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm t Bảng 1.3 : Bảng biến thiên công suất phụ tải tự dùng theo thời gian t Bảng 1.4: Bảng biến thiên công suất điện áp máy phát theo thời gian t Bảng 1.5:Bảng biến thiên công suất điện áp trung Bảng 1.6: Bảng biến thiên công suất điện áp cao theo thời gian t Bảng 1.7: Bảng tổng hợp phụ tải cấp Error! Bookmark not defined Bảng 2.1 : Phân bố công suất cho MBA theo phương án 15 Bảng 2.2 Thông số MBA cho cuộn dây theo phương án 15 Bảng 2.3 Thông số MBA cho cuộn dây theo phương án 16 Bảng 2.4: Bảng tổng hợp công suất cấp ứng với Smax UT 17 Bảng 2.5 Tổng hợp công suất cấp ứng với 19 Bảng 2.6 Tổn thất điện máy biến áp cuộn dây: 21 Bảng 2.7 Tổn thất công suất ngắn mạch máy biến áp tự ngẫu 21 Bảng 2.8 Tổn thất điện MBA tự ngẫu 22 Bảng 2.9: Tính tốn phân bố công suất cho MBA tự ngẫu 23 max Bảng 2.10 Tổng hợp công suất cấp ứng với SUT 25 Bảng 2.11 Tổn thất điện máy biến áp cuộn dây: 27 Bảng 2.12.Tổn thất công suất ngắn mạch MBA tự ngẫu 28 Bảng 2.13 Tổn thất điện máy biến áp tự ngẫu 29 Bảng 2.14: tổn thất công suất phương án phương án 29 Bảng 3.1: Bảng so sánh phương án phương án 34 Bảng 4.1: Kết tính tốn dòng ngắn mạch 44 Bảng 5.1: Thông số máy cắt điện 47 Bảng 5.2: Thông số dao cách ly 48 Bảng 5.3: Thông số dẫn cứng 49 Bảng 5.4: Thông số sứ 52 Bảng 5.5: Thông số dây dẫn 53 Bảng 5.6: thông số dây dẫn 55 Bảng 5.7: thông số dây dẫn 56 Bảng 5.8: Phân bố công suất qua kháng tình 61 Bảng 5.9: Thơng số máy cắt cho cáp 63 Bảng 5.10: Thông số máy biến điên áp HKФ-220-58 64 Bảng 5.11: Thông số máy biến điện áp HKФ-110-58 64 Bảng 5.12: Công suất tiêu thụ cuộn dây đồng hồ đo lường 65 Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học Bảng 5.13: Thông số phụ tải 66 Bảng 6.1: Thông số máy biến áp TMHC-6300/10,5 70 Bảng 6.2 : Thông số máy biến ápTДHC-10000/10,5 71 Bảng 6.3: Thông số máy biến áp TM-1000/6,3 71 Bảng 6.4: Thông số máy cắt MГ10-5000/1800 71 Bảng 6.5: Thông số máy cắt BMΠ-10-1000-20 72 Bảng 6.6: Thông số apstomat M63 73 Bảng 1.1: Bảng thông số máy biến áp 74 Bảng 2.1: Thông số cầu dao phụ tải 76 Bảng 2.2: Thơng số cầu chì tự rơi 77 Bảng 2.3 Thông số chống sét van 77 Bảng 2.4: Thông số sứ cao 77 Bảng 2.5:Thông số cáp chọn 79 Bảng 2.6: Thông số hạ áp 79 Bảng 2.7: Thông số Aptomat tổng 79 Bảng 2.8: Thông số Aptomat nhánh 80 Bảng 2.9: Thông số máy biến dòng điện 80 Bảng 2.10: Thông số chống sét van 81 Bảng 2.11: Thông số thiết bị đo đếm điện 81 Bảng 2.12: Thông số sứ hạ 81 Bảng 2.13: Thông số cáp chọn 82 Lưu Thanh Hiền Luận văn tốt nghiệp đại học DANH MỤC HÌNH Hình 1.1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Hình 1.2:Đồ thị phụ tải tự dùng Hình 1.3:Đồ thị phụ tải cấp máy phát Hình 1.4:Đồ thị cấp điện áp trung Hình 1.5: Đồ thị cấp điện áp cao Hình 1.6 :Đồ thị tổng hợp toàn nhà máy (xếp chồng ) Hình 1.7 : Phương án Hình 1.8 : Phương án 10 Hình 1.9:Phương án 11 Hình 1.10: Phương án 12 Hình 2.1 Phương án 14 Hình 2.2 Phân bố lại cơng suất máy biến áp cố 1(phương án 1) 16 Hình 2.3 Phân bố lại cơng suất cố (phương án 1) 18 Hình 2.4: Phân bố lại công suất cố (phương án 1) 19 Hình 2.5: Phương án 23 Hình 2.6 : cố (phương án 2) 24 Hình 2.7:Sự cố (phương án 2) 26 Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị trạm phân phối phương án I 30 Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị trạm phân phối phương án II 31 Hình 4.1: lựa chọn điểm ngắn mạch 36 Hình 4.2: Sơ đồ thay tính ngắn mạch 38 Hình 4.3 :Sơ đồ thay tính ngắn mạch N1 38 Hình 4.4 :Sơ đồ tính tốn ngắn mạch N1 sau rút gọn 39 Hình 4.5: Sơ đồ thay tính ngắn mạch N2 40 Hình 4.6 :Sơ đồ tính tốn ngắn mạch N2 sau rút gọn 41 Hình 4.7: Sơ đồ thay tính ngắn mạch N3 42 Hình 4.8 Sơ đồ tính tốn ngắn mạch N3’ tối giản 43 Hình 4.9: Sơ đồ thay tính ngắn mạch N3 44 Hình 5.1: Sơ đồ chọn kháng điện cho phụ tải địa phương 59 Hình 5.2: Sơ đồ cấp điện cho phụ tải địa phương kháng kép 61 Hình 5.3 :Sơ đồ nối dụng cụ đo vào biến điện áp biến dòng điện mạch máy phát 66 Hình 6.1: Sơ đồ cấp điện tự dùng 69 Hình 2.1: Sơ đồ đấu dây trạm biến áp treo 22/0,4kv 75 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp treo sau chọn thiết bị 83 Hình 2.3: Sơ đồ điểm tính tốn ngắn mạch 84 Hình 3.1: Mặt bố trí tiếp địa 91 Lưu Thanh Hiền