Đồ án tốt nghiệp Nguyến kim quý

Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Kim Quý Lớp : D5H3 Ngành : Hệ thống điện TÊN ĐỀ TÀI: PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN I Các số liệu ban đầu Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy, công suất tổ máy PđmF = 55 MW Hệ số tự dùng αTD = 9.2%, cos = 0,87 Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải hạ áp, trung áp, cao áp phát hệ thống : Phụ tải cấp điện áp máy phát UF 10,5 kV Pmax = 14 MW, cos = 0,87 Gồm lộ kép công suất lộ MW, dài 2,5 km Biến thiên phụ tải ghi bảng Tại địa phương dùng máy cắt hợp có dòng điện định mức Icắt 21 kA tcắt=0,7s cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ 70 mm²; Phụ tải cấp điện áp trung UT (110 kV) Pmax= 120 MW; cosφ = 0,84 Gồm kép x 60 MW Biến thiên phụ tải ghi bảng Phụ tải cấp điện áp cao UC (220 kV) Pmax= 55 MW; cosφ = 0,86 Gồm kép x 55 MW Biến thiên phụ tải ghi bảng Nhà máy liên lạc với hệ thống điện đường dây kép 220 kV dài 14 km Hệ thống có cơng suất (khơng kể nhà máy thiết kế) : SđmHT= 4000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống : X*HT= 0,85, cơng suất dự phòng hệ thống : SdtHT = 200 MVA Cơng suất tồn nhà máy : ghi bảng SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp tồn nhà máy Giờ 0÷ 6÷ 9÷ 12 12÷ 16 PUF(%) 70 16÷ 20 20÷ 22 22÷ 24 80 80 80 90 90 80 PUT(%) 80 80 90 90 90 80 80 PUC(%) 90 80 60 90 90 100 80 PTNM(%) 80 80 90 100 100 95 90 PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO HẠ ÁP Thiết kế trạm biến áp treo hạ áp, công suất 400kVA, gồm lộ suất tuyến đầu TRƯỞNG KHOA TS Trần Thanh Sơn SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Nhất Tùng Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng LỜI MỞ ĐẦU *** Đất nước ta bước vào thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa, ngành điện giữ vai trò quan trọng việc phát triển kinh tế đất nước Trong sống đại, điện cần cho sống sinh hoạt phục vụ sản xuất Nền kinh tế phát triển nhu cầu điện tăng lên Nhiệm vụ đặt cho ngành điện phải đáp ứng kịp thời nhu cầu điện ngày tăng Vì việc xây dựng mở rộng thêm nhà máy điện, trạm biến áp đường dây tải điện thiếu quốc gia Việc giải đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật thiết kế nhà máy điện trạm biến áp,… mang lại lợi ích khơng nhỏ kinh tế quốc dân nói chung hệ thống điện nói riêng Xuất phát từ nhu cầu thực tế kiến thức chuyên ngành học, em giao thực Đồ án tốt nghiệp Nhà Máy Điện với nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện cho Nhà máy Nhiệt điện Phần II: Chuyên đề Thiết kế trạm biến áp treo hạ áp Trong thời gian thực đồ án, với lỗ lực thân giúp đỡ tận tình thầy cô giáo, đặc biệt thầy giáo TS Nguyễn Nhất Tùng đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em mong nhận đánh giá nhận xét thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Kim Quý SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng MỤC LỤC PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN PHỤ TẢI CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1.2 Tính tốn cân cơng suất 1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát UF = 10,5kV 1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung UT =110kV 1.2.3 Phụ tải cấp điện áp cao UC=220kV .4 1.2.4 Công suất phát toàn nhà máy 1.2.5 Phụ tải tự dùng 1.2.6 Công suất phát hệ thống .7 1.3 Đề xuất phương án nối điện 1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất phương án nối điện .9 1.3.2 Đề xuất phương án 10 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 14 2.1 Phương án 14 2.1.1 Phân bố công suất cấp điện áp máy biến áp 14 2.1.2 Chọn loại công suất định mức máy biến áp .15 2.1.3.Kiểm tra tải MBA có cố 17 2.1.4 Tính toán tổn thất điện máy biến áp 20 2.2 Phương án .23 2.2.1.Phân bố công suất cấp điện áp máy biến áp 23 2.2.2 Chọn loại công suất định mức máy biến áp .24 2.2.3.Kiểm tra tải MBA có cố 25 2.2.3.Tính tốn tổn thất điện máy biến áp 29 CHƯƠNG : 32 TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU .32 3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối .32 SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng 3.1.1 Phương án 32 3.1.2 Phương án 33 3.2 Tính tốn kinh tế- kỹ thuật Chọn phương án tối ưu .34 3.2.1 Tổng quan chung: .34 3.2.2 Tính toán cụ thể cho phương án 35 3.2.3 Lựa chọn phương án tối ưu .37 CHƯƠNG 4:TÍNH TỐN NGẮN MẠCH .39 4.1 Chọn điểm ngắn mạch 39 4.2 Tính điện kháng cho phần tử sơ đồ thay .40 4.3 Tính dòng ngắn mạch theo điểm .41 4.3.1 Phương pháp tính toán 41 4.3.2 Tính cho điểm ngắn mạch N1 .43 4.3.3 Tính cho điểm ngắn mạch N2 44 4.3.4 Tính cho điểm ngắn mạch N3 46 4.3.5 Tính cho điểm ngắn mạch N3’ .49 4.3.6 Tính cho điểm ngắn mạch N4 49 CHƯƠNG :CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 51 5.1 Dòng điện làm việc dòng điện cưỡng .51 5.1.1 Các mạch 220kV 52 5.1.2 Các mạch 110kV 52 5.1.3 Mạch máy phát 10,5kV (mạch 7) .53 5.2 Chọn máy cắt dao cách ly 54 5.2.1 Chọn máy cắt 54 5.2.2 Chọn dao cách ly 55 5.3 Chọn góp cứng đầu cực máy phát 55 5.3.1 Chọn góp cứng 55 5.3.2 Chọn sứ đỡ dẫn cứng 58 SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng 5.4 Chọn dây dẫn, góp mềm phía điện áp cao trung 60 5.4.1 Chọn tiết diện dây dẫn góp mềm 60 5.4.2 Kiểm tra ổn định nhệt ngắn mạch 61 5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 64 5.5 Chọn cáp kháng điện đường dây 65 5.5.1 Chọn cáp .66 5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 68 5.6 Chọn máy biến áp đo lường .71 5.6.1 Chọn máy biến điện áp BU 71 5.6.2 Chọn máy biến dòng điện (BI) .74 5.7 Chọn chống sét van .76 CHƯƠNG :TÍNH TỐN TỰ DÙNG .78 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG 78 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 78 6.2 Chọn máy biến áp .79 6.2.1 MBA cấp 6,3kV 79 6.2.2 MBA cấp 0,4 kV 80 6.3 Chọn máy cắt khí cụ điện .80 6.3.1 Chọn máy cắt 80 6.3.2 Chọn dao cách ly 82 6.3.3 Chọn aptomat cầu dao phía hạ áp 0,4kV .83 PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO HẠ ÁP 85 CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 86 1.1 Xác định phụ tải tính tốn 86 1.2 Chọn máy biến áp .86 1.3 Chọn phương thức lắp đặt trạm biến áp 86 CHƯƠNG 2:SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN, THIẾT BỊ ĐIỆN 87 SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng 2.1 Sơ đồ đấu điện trạm biến áp .87 2.2.1 Chọn thiết bị điện cao áp .88 2.2.2 Chọn thiết bị điện hạ áp 89 2.2.3 Chọn tủ phân phối hạ áp 93 2.3 Tính tốn ngắn mạch kiểm tra thiết bị, khí cụ điện chọn 94 2.3.1 Tính tốn ngắn mạch 94 2.3.2 Kiểm tra thiết bị điện, khí cụ điện chọn 98 CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP .101 3.1 Điện trở nối đất 101 3.2 Điện trở nối đất cọc 101 3.3 Điện trở nối đất hệ thống cọc 102 SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng DANH MỤC BẢNG PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Bảng 1.1: Thông số máy phát điện .2 Bảng 1.2 Bảng biến thiên công suất phụ tải địa phương theo thời gian Bảng 1.3 Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp 110kV theo thời gian Bảng 1.4 Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp 220kV theo thời gian Bảng 1.5 Bảng biến thiên công suất nhà máy theo thời gian Bảng 1.6 Bảng biến thiên công suất tự dùng nhà máy theo thời gian Bảng 1.7: Công suất phát hệ thống theo thời gian .8 Bảng 1.8 Các giá trị công suất max, cấp theo thời gian Bảng 2.1 : Phân bố công suất cho cuộn dây mba tự ngẫu theo thời gian : 15 Bảng 2.2 : Thông số máy biến áp B1 16 Bảng 2.3: Thông số máy biến áp B4 .16 Bảng 2.4: Thông số máy biến áp tự ngẫu (B2, B3) .17 max Bảng 2.5 Tổng hợp công suất cấp ứng với SUT 17 Bảng 2.6 Tổn thất điện máy biến áp cuộn dây: .21 Bảng 2.7: Tổn thất công suất ngắn mạch MBA tự ngẫu .21 Bảng 2.8: Tổn thất điện máy biến áp tự ngẫu 22 Bảng 2.9: Phân bố công suất cho cuộn dây mba tự ngẫu theo thời gian : 24 Bảng 2.10: Thông số máy biến áp B3, B4 .25 Bảng 2.11: Thông số máy biến áp tự ngẫu (B1, B2) .25 Bảng 2.12 Tổng hợp công suất cấp ứng với SUT 28 Bảng 2.13 Tổn thất điện máy biến áp cuộn dây: 30 Bảng 2.14: Tổn thất công suất ngắn mạch máy biến áp tự ngẫu 30 Bảng 2.15: Tổn thất điện MBA tự ngẫu 30 Bảng 2.16 Tổn thất điện máy biến áp phương án 31 Bảng 3.1: Vốn đầu tư MBA phương án 36 SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng - Các thông số phục vụ cho việc lựa chọn thiết bị: + Dòng điện định mức phía hạ áp là: I lv max  I dmB  S dmB 400   577,35( A) 3.U dm 3.0, + Máy biến áp phép tải 25% nên dòng điện cưỡng là: I lvcb = 1,25.Ilv max  1,25.577,35  721,69( A) 2.2.2.1 Chọn cáp hạ lộ tổng từ MBA đến tủ phân phối Do chiều dài cáp ngắn nên ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép Ta có điều kiện: K1.K I cp  Ilvcb  721,69 (A) Với: K1 – hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ K1= 0,88 K2 – hệ số hiệu chỉnh số cáp đặt song song; cáp đơn: K2 =1  I cp  I lvcb 721, 69   820,10( A) K1.K 0,88.1 Ta chọn cáp đồng hạ áp lõi + trung tính cách điện PVC, hãng LENS chế tạo có thơng số sau: Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật cáp đồng hạ áp F (mm2 ) R0 ( / km) (3x300) +(1x150) 0,07/0,193 I cp ( A) Trong nhà 565 Ngoài trời 693 Bảng 4.23- Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện 0,4-500kV – Ngô Hồng Quang 2.2.2.2 Chọn Aptomat tổng Aptomat tổng chọn theo điều kiện: U dmAT  U dmmang  0, 4kV I dmAT  Ilv max  577,35 A I CdmAT  I N Bảo vệ q dòng thao tác đóng cắt mạch hạ Aptomat tổng pha Merlin Gerin chế tạo có thơng số sau: SVTH: Nguyễn Kim Q – D5H3 90 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật Atptomat tổng Loại I dm (A) U dm (A) ICdmA (kA) R X NS600E 600 500 15 0,12 0,094 Bảng 3.4- Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện 0,4-500kV – Ngô Hồng Quang 2.2.2.3 Chọn Aptomat nhánh Vì từ cao áp có lộ cung cấp cho phụ tải, ta coi công suất lộ nên Aptomat nhánh chọn theo điều kiện sau: U dmA  U dmmang  0, 4kV I dmA  I lv max 577,35   144,34( A) 4 I CdmA  I N => Chọn Aptomat nhánh Merlin Gerin chế tạo có thông số sau: Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật Atptomat nhánh Loại I dm (A) U dm (A) ICdmA (kA) R X NS225E 225 500 7,5 0,36 0,28 Bảng 3.4- Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện 0,4-500kV – Ngô Hồng Quang 2.2.2.4 Chọn hạ áp - Chọn tiết diện dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: I cp  I lvcb  721,69 A => Chọn đồng tiết diện chữ nhật có sơn màu để phân biệt pha, thông số cho bảng sau: Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật hạ áp Kích thước(mm) F (mm2 ) M(kg/m) I cp ( A) 50x5 250 2,225 860 Bảng 10.1- thiết kế phần điện NMD TBA- PGS.TS Phạm Văn Hòa 2.2.2.5 Chọn máy biến dòng - Chọn máy biến dòng theo điều kiện sau: U dmTI  U dmmang  0, 4kV I dmTI  I lvcb 721,69   601, 41 A 1, 1, => Chọn máy biến dòng Liên Xơ chế tạo, có thơng số kỹ thuật sau: SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 91 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật máy biến dòng Loại U dm (kV) I dm (A) Số cuộn dây thứ cấp Dung lượng (VA) Cấp xác TKM-0,5 0,5 800 10 0,5 PL III.17- Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm 2.2.2.6 Chọn sứ đỡ - Điều kiện chọn: U dmSu  U dmang  0,4kV Ta chọn sứ O  -1-20YT3 Liên Xô chế tạo có thơng số sau: Bảng 2.10: Thơng số kỹ thuật sứ đỡ Loại Sứ U dm (kV) U pdkho ( kV ) Phụ tải phá hoại (kg) Chiều cao(mm) O  -1-20YT3 11 750 72 PL9- Bảng 9.1- thiết kế phần điện NMD TBA- PGS.TS Phạm Văn Hòa 2.2.2.7 Chọn chống sét van hạ áp - Điệu kiện chọn: U dmCSV  U dmmang  0, 4kV Dùng chống sét van Liên Xơ chế tạo có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật chống sét van hạ áp Loại Udm (kV) Umax (kV) Uđánh thủng f=50Hz (kV) PHK-0,5Y 0,5 0,5 1,3 Uđánh thảng xung kich Khi tpd =2÷10s (kV) 1,9-2,5 Bảng 8.4- Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện 0,4-500kV – Ngô Hồng Quang 2.2.2.8 Chọn thiết bị đo đếm điện Bảng 2.12: Thông số kỹ thuật thiết bị đo đếm điện Công suất tiêu thụ(VA) Tên đồng hồ Đơn vị Loại Cáp xác Ampe-mét A  378 1,5 Vôn-mét V 1,5 Công tơ tác dụng Wh  378 MV3 E4 1,5 0,5 Công tơ phản kháng VAh MV3 E4 R 1,5 0,5 SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Cuộn điện áp Cuộn dòng điện 0,1 92 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng Để đảm bảo độ bền học, ta chọn dây dẫn nối từ biến dòng đến dụng cụ đo dây dẫn đồng sợi bọc nhựa PVC tiết diện 2,5mm2 trở lên vỏ bọc có màu tương ứng với màu quy ước pha 2.2.2.9 Chọn cáp đầu nhánh - Cáp chọn theo điều kiện sau: + Dòng làm việc lâu dài cho phép: K1.K I cp  I lv max 577,35   144,34( A) 4 Với: K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt K1= 0,88 K2: hệ số hiệu chỉnh số cáp đặt song song (n=4) Lấy K2 = 0,9  I cp  144,34  182, 25( A) 0,88.0,9 Chọn cáp đồng hạ áp lõi + trung tính cách điện PVC, hãng LENS chế tạo có thơng số sau: Bảng 2.13: Thông số kỹ thuật cáp đầu F (mm2 ) R0 ( / km) (3x120)+(1x70) 0,153/0,268 I cp ( A) Trong nhà Ngoài trời 343 346 Bảng 8.6- Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện 0,4-500kV – Ngô Hồng Quang 2.2.3 Chọn tủ phân phối hạ áp - Sử dụng loại tủ sơn tĩnh điện: Tủ gồm hai ngăn lắp cột cạnh máy biến áp Trong lắp đặt thống đo đếm điện + Ngăn đếm: Gồm TI 800/5A, đồng hồ công tơ tác dụng pha 380/220-5A, công tơ phản kháng pha 380/220 V -5A, Ampemet 0, 600 A; vôn mét 0,450 + Ngăn phân phối bảo vệ gồm có: 01 Aptơmát tổng 600A Aptômát nhánh 225A Merlin Gerin, chống sét van PHK-0,5Y - Chọn tủ phân phối 0,4kV có kích thước cao 1,2m - rộng 0,8m – dày 0,6m ( Lưu ý : Hai bên mặt trước thành tủ nên bố trí khe thơng gió để làm mát ) SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 93 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng 22kV Đường dây không 22kV Cầu dao phụ tải 24kV NPS24 B1-K4J2 Cầu chì tự rơi 3GD1 403-4B Chống sét van 3EG4 Thanh dẫn tròn phi7 MBA ABB 400- 22/0,4kV Cáp đồng vỏ PVC lõi + trung tính (3x300) +(1x150)mm2 Tủ phân phối (1,2x0,8x0,6)m Máy biến dòng TKM -0,5 Công tơ hữu công 380/220-5A Công tơ vô công 380/220-5A Đồng hồ Ampemet Vônmet Aptomat tổng NS600E Thanh 0,4kV Apptomat nhánh NS225E Chống sét van PHK-0,5Y Cáp đồng lõi + trung tính cách điện PVC (3x120)+(1x70)mm2 kWh A A kVarh A V 0,4kV Hình 2.2: Sơ đồ ngun lý trạm biến áp treo 2.3 Tính tốn ngắn mạch kiểm tra thiết bị, khí cụ điện chọn 2.3.1 Tính tốn ngắn mạch Tính tốn ngắn mạch để xác định trị số dòng điện ngắn mạch nhằm kiểm tra thiết bị điện chọn => ta chọn điểm ngắn mạch hình vẽ SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 94 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng 22kV CDPT CCTR N1 MBA AT N2 0,4kV AN N3 Hình 2.3: Sơ đồ vị trí điểm 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: Kiểm tra cáp hạ lộ tổng aptomat tổng + N3: Kiểm tra aptomat nhánh cáp lộ phụ tải Giả thiết ngắn mạch xảy dạng ngắn mạch pha đối xứng coi nguồn có cơng suất vơ lớn Vì trạm biến áp coi xa nguồn, nên tính tốn ngắn mạch ta xem: I N  I ”  I  - Điện kháng hệ thống tính gần qua cơng suất ngắn mạch máy cắt đầu nguồn: SN = 300 MVA - Đường dây 22kV không cấp điện cho trạm biến áp sử dụng dây dẫn loại AC-120 có chiều dài 10km , có r0 = 0,25 (/km) ; x0 = 0,377 (/km) + Điện trở đường dây : RD = r0.l = 0,25.10 = 2,5 (Ω) + Điện kháng đường dây: XD = x0.l = 0,377.10 = 3,77 (Ω) 2.3.1.1 Tính tốn ngắn mạch phía cao áp 22kV SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 95 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng Sơ đồ thay tính ngắn mạch điểm N1: Hình 2.4 Sơ đồ thay ngắn mạch điểm N1 Ta có: Utb = 1,05.Uđm = 23kV - Điện kháng hệ thống: X HT U tb2 232    1,76() S N 300 - Tổng trở đường dây 22kV cấp điện cho TBA Z D  2,5  j3,77 () - Vậy tổng trở từ hệ thống đên điểm ngắn mạch N1 là: Z1  R12  X12  2,52  1,76  3,77   6,07() - Dòng điện ngắn mạch N1 là: I N1  U tb 23   2,19(kA) 3.Z1 3.6,07 - Dòng điện xung kích là: ixk  kxk 2.I N1  1,8 2.2,19  5,57(kA) 2.3.1.2 Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp 0,4kV Khi tính tốn ngắn mạch phía hạ áp, ta coi MBA hạ áp nguồn (vì nối với hệ thống có cơng suất vơ lớn), điện áp phía hạ áp khơng thay đổi xảy ngắn mạch, ta có: I N  I ”  I  Sơ đồ thay sau : Hình 2.5: Sơ đồ thay ngắn mạch điểm N2, N3 a) Tính dòng ngắn mạch điểm N2 - Tổng trở máy biến áp: P U 106 U %.U dm 10 Z B  n 2dm j n Sdm Sdm 5,75.0, 42.106 4.0, 42.104  j  5,75  j16(m) 4002 400 Với:  Pn: công suất ngắn mạch máy biến áp Un%: điện áp ngắn mạch máy biến áp SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 96 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng Uđm, Sđm: điện áp công suất máy biến áp - Tổng trở cáp nối từ máy biến áp tủ hạ áp ZC + Cáp nối từ máy biến áp tủ hạ áp có r0 = 0,07(mΩ/m), x0 = 0,06(mΩ/m) + Giả sử cáp có chiều dài l = 3(m), ta có  ZC  r0 l  j.x0 l  0,07.3  j 0,6.3  0,21  j 0,18(m) - Tổng trở áp tô mát tổng: Z AT  0,12  j 0,094(m) => Tổng trở tính tới điểm N2: Z2  Z B  ZC  Z AT  5, 75  j16  0, 21  j 0,18  0,12  j 0, 094  6, 08  j16, 27( m) - Dòng điện ngắn mạch điểm N2: IN2  U dm  3.Z 400  6,08  16, 27   13,30(kA) - Dòng điện xung kích tính tốn điểm ngắn mạch N2: Ta có: X 16, 27   2, 68 => Tra đồ thị hình 4.43 sách ngắn mạch đứt dây R2 6, 08 hệ thống điện – PGS.TS Phạm Văn Hòa, ta được: kxk =1,35  ixk  2.kxk I N  2.1,35.13,30  25,39(kA) b) Tính dòng ngắn mạch điểm N3 - Tổng trở hạ kích thước 50x5 (mm) Ta có: LTC = 0,6m; r0 = 0,08(mΩ/m); x0 = 0,18(mΩ/m)  ZTC  (r0  jx ).l  (0,08  j.0,18).0,6  0,048  j 0,108(m) - Tổng trở áp tô mát nhánh là: Z AN  0,36  j 0, 28(m) => Tổng trở tính tới điểm N3: Z3  Z  ZTC  Z AN  6,08  j16, 27  0,048  j 0,108  0,36  j 0,28  6, 49  j16, 66( m  ) - Dòng điện ngắn mạch điểm N3: IN3  U dm  Z3 3 400  6, 492  16,662   12,92(kA) - Dòng điện xung kích tính tốn điểm ngắn mạch N3: SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 97 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ Ta có: GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng X 16,66   2,6 => Tra đồ thị hình 4.43 sách ngắn mạch đứt dây hệ R3 6, 49 thống điện – PGS.TS Phạm Văn Hòa, ta được: kxk =1,35  ixk  2.k xk I N  2.1,35.12,92  24,67(kA) Ta có bảng tổng kết giá trị dòng ngắn mạch điểm ngắn mạch sau: Bảng 2.14: Tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch Điểm ngắn mạch N1 N2 N3 INi(kA) 2,19 13,3 12,92 ixk(kA) 5,57 25,39 24,67 2.3.2 Kiểm tra thiết bị điện, khí cụ điện chọn 2.3.2.1 Kiểm tra cầu dao phụ tải NPS 24 B1-K4J2 - 24kV Điều kiện kiểm tra: U dmCD  24(kV )  U dmmang  22(kV ) I dmCD  400( A)  I cb  13,13( A) I dmN 3 s  10( kA)  I N  2,19(kA) I dmcat  40(kA)  I N  2,19(kA) => thỏa mãn điều kiện 2.3.2.2 Kiểm tra cầu chì tự rơi 3GD1 403-4B- 24kV - Điều kiện kiểm tra: U dmCC  24(kV )  U dmmang  22(kV ) I dmCC  16( A)  I cb  13,13( A) I dmcat  40(kA)  I N  2,19(kA) => thỏa mãn điều kiện 2.3.2.3 Kiểm tra sứ đỡ cao áp 0WH-35-2000 - Điều kiện kiểm tra: U dmSu  35(kV )  U dmmang  22(kV ) Ftt  Fcp Trong đó: Fcp  0,6.FPh  0,6.200  1200(kG) Ftt  1,76.102 .ixk2 a SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 98 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng Với cấp điện áp 6÷ 35kV thì: l=80÷200 cm; a=30 ÷ 100 cm => ta chọn: l=120mm; a=60mm  Ftt  1,76.102 120 5,57  1,09( kG ) 60 Ta thấy: Fcp  1200(kG)  Ftt  1,09(kG) => Đạt yêu cầu 2.3.2.4 Kiểm tra hạ áp - Kiểm tra 0,4kV theo điều kiện ổn định động:  tt  M   cp W ( Với góp đồng có :  cp  1400 (kg / cm ) ) Trong đó: +  tt : ứng suất tính tốn lực điện động pha tạo + M: mô men uốn tính tốn: Ftt l l l  1,76.10 2 .ixkN ( kG / cm) 10 a 10 Với: l=50 cm khoảng cách sứ đỡ M  a=15 cm khoảng cách pha ixkN  25,39(kA) 50 50 25,39  189,1( kG / cm) 15 10 + W : mô men chống uốn dẫn => M  1,76.102 W =>  tt  b.h 0,5.52   2,08(cm3 ) 6 M 189,1   90,91(kG / cm ) W 2,08 - Ta thấy:  tt  90,91( kG / cm )   cp  1400( kG / cm ) => Đạt yêu cầu 2.3.2.5 Kiểm tra Aptomat tổng NS600E - Điều kiện kiểm tra: U dmAT  500(V )  U dmmang I dmAT  600( A)  I tt  577,35( A) I CdmAT  15(kA)  I N  13,30(kA) => Đạt yêu cầu 2.3.2.6 Kiểm tra Aptomat nhánh NS225E SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 99 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng - Điều kiện kiểm tra: U dmAN  500(V )  U dmmang I dmAN  225( A)  I tt  192, 45( A) I CdmAN  25(kA)  I N  12,92(kA) => Đạt yêu cầu SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 100 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng CHƯƠNG TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP Hệ thống nối đất kết cấu thép góc L60x60x6mm dài l = 2,5m chúng nối với thép dẹt 40x4mm tạo thành mạch vòng nối đất xung quanh trạm biến áp Các cọc đóng ngập sâu h = 0,8m Mặt trạm là: l1xl2 = (6x4)m2 Điện trở suất đất :   0, 4.10 (.cm ) Hệ số hiệu chỉnh theo mùa cọc nối đất Kmc = 1,4 nối đất Kmt = 1,6 Yêu cầu điện trở nối đất trạm có Uđm = 22kV: Rnd  4 3.1 Điện trở nối đất - Điện trở nối đất tính theo công thức sau:  K L2 Rt  ln 2 L d h Trong đó:    K mt  0, 4.10 4.102.1,6  64(m ) L chu vi mạch vòng : L = (6+4).2 = 20 (m) d đường kính thanh, thép dẹt nên : d  b 40.103   0,02(m) 2 K hệ số phụ thuộc vào sơ đồ nối đất K = f (l1/l2)=f(6/4)=f(1,5)=5,81  Rt  64 5,81.202 ln  6,05() 2. 20 0,02.0,8 3.2 Điện trở nối đất cọc - Điện trở nối đất cọc tính theo cơng thức: Rc    2l 4t  l  ln  ln 2. l  d 4t  l  Trong đó:    K mc  0, 4.10 4.102.1,  56(m) l chiều dài cọc : l = 2,5m SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 101 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng d đường kính cọc, cọc thép góc L60x60x6 nên d = 0,95b d = 0,95.60.10-3 = 0,057 (m) t l 2,5 h   0,8  2, 05(m) 2  Rc  56  2.2,5 4.2,05  2,5  ln  ln  17,07() 2. 2,5  0,057 4.2,05  2,5  3.3 Điện trở nối đất hệ thống cọc - Mặt bố trí tiếp địa: Hình 3.1 Sơ đồ mặt bố trí tiếp địa - Điện trở nối đất hệ thống cọc xác định theo công thức: Rht  Rc Rt Rc t  Rt t n Trong đó: Rc, Rt: điện trở cọc nối n: số cọc n  L 20  8 l 2,5 t , c : hệ số sử dụng cọc (Tra tài liệu kỹ thuật điện cao áp ta có t  0,36;c  0,56 ) - Thay số vào ta được: Rht  Rc Rt 17,07.6,05   3,12() Rc t  Rt t n 17, 07.0,36  6,05.0,56.8 Ta có: Rht  3,12()  Rnd  4() Vậy hệ thống nối đất cho trạm đạt yêu cầu kỹ thuật SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 102 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng KẾT LUẬN PHẦN II Như vậy, trạm biến áp treo hạ áp công suất 400kVA, gồm lộ suất tuyến đầu thiết kế hoàn chỉnh, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 103 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa, Th.S Phạm Ngọc Hùng Nhà xuất KH & KT - 2007 Phần điện nhà máy điện trạm biến áp TS Đào Quang Thạch, PGS.TS Phạm Văn Hòa Nhà xuất KH & KT Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện PGS.TS Phạm Văn Hòa Nhà xuất KH & KT - 2006 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện 0,4-500kV – Ngô Hồng Quang Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 104 ... địa 102 SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn... xét thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Kim Quý SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng NHẬN XÉT CỦA... => tổn thất điện lớn SVTH: Nguyễn Kim Quý – D5H3 11 Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành KTĐ GVHD:TS Nguyễn Nhất Tùng 3) Phương án + Nối MF-MBA cuộn dây vào góp 110kV + Nối MF-MBA cuộn dây vào góp