Đồ án thiết kế nhà máy điện

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề lượng vấn đề toàn giới quan tâm, điện ln loại lượng quan trọng ứng dụng rộng rãi tất lĩnh vực sống Số lượng nhà máy điện tăng lên nhanh chóng Việc thiết kế nhà máy điện việc quan trọng trình cung cấp lượng Với sinh viên Hệ thống điện, đồ án môn học giúp sinh viên củng cố kiến thức học, nâng cao kỹ cần thiết mà kỹ sư điện cần có dần tiếp cận với thực tế để vận dụng chúng sau Dưới đồ án Thiết kế phần điện nhà SVTH: VŨ CÔNG PHÚ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH máy nhiệt điện công suất 400 MW gồm tổ máy Đồ án gồm nội dung sau: • Chọn máy phát điện, tính tốn phụ tải cân cơng suất • Xác định phương án chọn máy biến áp, tính tổn thất cơng suất, điện • Tính tốn ngắn mạch, lựa chọn thiết bị điện nhà máy • Tính tốn chọn phương án tối ưu • Chọn sơ đồ nối dây thiết bị tự dùng Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn, đặc biệt Thầy Trương Ngọc Minh tận tình hướng dẫn em hoàn thành thiết kế Do thời gian kiến thức hạn chế nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy mơn góp ý để thiết kế em hoàn thiện Hà Nội, tháng năm 2018 Sinh viên thực Vũ Công Phú CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Để đảm bảo chất lượng điện năng, đặc biệt giữ vững tần số công nghệ 50 Hz điện nhà máy điện phát phải hoàn toàn cân với điện tiêu thụ (kể tổn thất) Như điều kiện cân công suất quan trọng, thực tế công suất tiêu thụ phụ tải luôn thay đổi, việc biết quy luật biến đổi tức tìm đồ thị phụ tải quan trọng người thiết kế Vận hành nhờ đồ thị phụ tải ta lựa trọn phương án nối điện hợp lý đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Đồ thị phụ tải cho phép chọn công suất máy biến áp, phân bố tối ưu công suất nhà máy điện tổ máy nhà máy điện , từ người SVTH: VŨ CÔNG PHÚ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH vận hành chọn phương thức vận hành hợp lý, chủ động lập kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị điện I.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Nhà máy thiết kế gồm máy phát với tổng công suất 4x100 MW = 400 (MW); hệ số công suất cos ϕ = 0.8 Công suất biểu kiến định mức mối máy là: SđmF = = = 125(MVA); Uđp = 10KV;  Cấp điện áp máy phát: 10.5 KV;  Máy phát đồng Tuabin Bảng 1-1: Thông số máy phát chọn Loại máy n(v/p) phát TB-120-2 3000 SFđm PFđm MVA MW 125 100 cosϕđm 0.8 UFđm Iđm kV kA 10.5 6,875 Xd’’ Xd’ Xd 0.19 0.2 1.9 73 07 I.2 TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Để đảm bảo vận hành an toàn, thời điểm điện nhà máy phát điện phát phải hoàn toàn cân với lượng điện tiêu thụ hộ tiêu thụ kể tổn thất điện Trong thực tế lượng điện tiêu thụ hộ dung điện luôn thay đổi Việc nắm quy luật biến đổi tức tìm đồ thị phụ tải điều quan trọng việc thiết kế vận hành Nhờ vào công cụ đồ thị phụ tải mà ta lựa chọn phương án nối điện 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 cơng suất máy biến áp phân bố tối ưu công suất tổ máy phát điện nhà máy phân bố công suất nhà máy điện với Trong nhiệm vụ thiết kế cho đồ thị phụ tải nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện áp dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P max hệ số cos SVTH: VŨ CÔNG PHÚ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH phụ tải tương ứng Từ đó, ta tính phụ tải cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau: St = Pt cos ϕTB Pt = với P %.Pmax 100 Trong đó: S(t): cơng suất biểu kiến phụ tải thời điểm t (MVA) cos ϕTB : hệ số công suất trung bình phụ tải P%: Cơng suất tác dụng thời điểm t tính phần trăm công suất cực đại Pmax : Công suất phụ tải cực đại tính MW I.2.1 Phụ tải tồn nhà máy Nhiệm vụ thiết kế cho nhà máy gồm tổ máy phát nhiệt điện có: P F =100MW, cosϕ = 0,8 Công suất biểu kiến tổ máy 125MVA Tổng cơng suất đặt tồn nhà máy là: PNM = 4.PđmF = 4.100 = 400 (MW); SNM = SđmF = 4.125 = 500 (MVA); Từ biểu đồ phát công suất nhà máy, ta tính cơng suất phát nhà máy thời điểm ngày: PNM % × PNM ( MW) 100 P (t ) S NM (t ) = NM ( MVA) cos ϕMFD PNM (t ) = Thời gian, h Cơng suất SVTH: VŨ CƠNG PHÚ 0-8 - 11 11 – 14 14 -20 20 - 24 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN P% PNM, MW SNM, MVA GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH 85 95 80 100 340 380 320 400 425 475 400 500 Bảng 1-2: Bảng biến thiên phụ tải toàn nhà máy 90 360 450 Hình 1-1 Đồ thị phụ tải nhà máy I.2.2 Phụ tải tự dùng Theo nhiệm vụ thiết kế công suất tự dùng cực đại nhà máy chiếm 6.5% công suất định mức nhà máy Ta xác định công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện theo công thức: STD (t ) = S (t )  α % PNMdm  × × 0, + 0, ì NM ữ 100 cos ϕtd  S NMdm  Trong đó: +) α- số phần trăm lượng điện tự dùng; α%=6.5% +) +) +) +) +) cos ϕtd STD = 0.8; (t) - công suất tự dùng nhà máy thời điểm t, MVA S NM (t ) PNMdm S NMdm - công suất nhà máy phát thời điểm t, MVA - công suất định mức nhà máy, MW - công suất biểu kiến định mức nhà máy, MVA Thời gian, h Công suất SNM, MVA STD, MVA 0-8 - 11 11 – 14 14 -20 20 - 24 425 29.575 475 31.525 400 28.6 500 32.5 450 30.55 Bảng 1-3: Bảng biến thiên phụ tải tự dùng nhà máy SVTH: VŨ CÔNG PHÚ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng nhà máy I.2.3 Phụ tải địa phương Phụ tải địa phương: Uđm=10kV, Pmax=25MW, cos=0,85 Gồm đường dây cáp kép x5.5MW x5km đường dây cáp đơn x3.5MW x4km Dựa vào bảng biến thiện phụ tải ngày (Tính theo %Pmax), ta có bảng biến thiên phụ tải địa phương sau: Thời gian, h Công suất P% PDP, MW SDP, MVA 0-7 - 12 12 – 15 15 -20 20 - 24 80 20 23.5294 100 25 29.4117 80 20 23.5294 90 22.5 26.4706 85 21.25 25 Bảng 1-4: Bảng biến thiên phụ tải địa phương Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phương nhà máy I.2.4 Phụ tải trung áp Phụ tải trung áp: Uđm=110kV, Pmax=200MW, cos=0,86 Gồm đường dây kép x45MW đường dây đơn x55MW Dựa vào bảng biến thiện phụ tải ngày (Tính theo %Pmax), ta có bảng biến thiên phụ tải trung áp sau: Thời gian, h Công suất P% PTA, MW STA, MVA SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 0-7 - 12 12 – 15 15 -20 90 100 90 95 180 200 180 190 209.3023 232.5581 209.3023 220.9302 Bảng 1-5: Bảng biến thiên phụ tải trung áp 20 - 24 75 150 174.4186 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH Hình 1-4: Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung I.2.5 Công suất nhà máy phát hệ thống Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua đường dây kép 220kV, chiều dài 95km Phương trình cơng suất tồn nhà máy: (t) Cơng suất phát hệ thống xác định biểu thức: (t) = Dựa vào kết tính tốn trước ta tính cơng suất phát hệ thống nhà máy thời điểm ngày theo bảng sau : t(h) MVA , MVA , MVA , MVA SVHT, MVA 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-20 20-24 425 425 475 400 400 500 500 450 23.5294 29.4117 29.4117 29.4117 23.5294 23.5294 26.4706 25 29.575 29.575 31.525 28.6 28.6 32.5 32.5 30.55 209.3023 232.5581 232.5581 232.5581 209.3023 220.9302 220.9302 174.4186 162.593 133.455 181.505 109.430 138.568 223.040 220.099 220.031 Bảng 1-6 : Bảng cân cơng suất tồn nhà máy Hình 1-5 : Đồ thị công suất phát vào hệ thống I.2.6 Kết tổng hợp Qua kết tính tốn ta có bảng kết tổng hợp : t(h) MVA , MVA 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-20 20-24 425 425 475 400 400 500 500 450 23.5294 29.4117 29.4117 29.4117 23.5294 23.5294 26.4706 25 SVTH: VŨ CÔNG PHÚ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN , MVA , MVA SVHT, MVA GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH 29.575 29.575 31.525 28.6 28.6 32.5 32.5 30.55 209.3023 232.5581 232.5581 232.5581 209.3023 220.9302 220.9302 174.4186 162.593 133.455 181.505 109.430 138.568 223.040 220.099 220.031 Bảng 1-7 : Kết tổng hợp Hình 1-6 : Đồ thị cơng suất tổng hợp Nhận xét : Nhà máy cung cấp đủ cho phụ tải phát công suất thừa lên hệ thống Phụ tải điện áp trung nhỏ 174.4186 (MVA), lớn công suất định mức máy phát (125 MVA) nên ghép máy phát vào phía góp cho vận hành định mức liên tục • Nhà máy thiết kế có hai cấp điện áp là: + Cấp điện áp địa phương có = 10,5 kV + Cấp điện áp trung có = 110 kV Phát cơng suất lên hệ thống cấp điện áp 220 kV • • I.3 TỔNG KẾT CHƯƠNG I Trong chương 1, ta chọn máy phát điện phù hợp với thông số yêu cầu Đồng thời ta thực cân cơng suất, tính tốn vẽ đồ thị cơng suất phía cơng suất mà nhà máy điện phát hệ thống khung Đó sở cần thiết để chọn kiểm tra máy biến áp tính tốn sau SVTH: VŨ CÔNG PHÚ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP,TÍNH TỔN THẤT CƠNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG II.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Việc chọn sơ đồ nối điện khâu quan trọng việc tính tốn thiết kế nhà máy điện Chọn sơ đồ nối điện phải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho phụ tải cấp điện áp khác Ngồi phải thể tính khả thi tính kinh tế thiết kế Dựa vào kết tính tốn chương I ta có số nhận xét sau: Nhà máy gồm tổ máy, công suất định mức tổ máy 100 MW, cung cấp điện cho phụ tải: - Phụ tải cấp điện áp máy phát 10 KV - Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV - Phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV Gọi k tỷ lệ công suất cực đại mà máy phát truyền cho phụ tải địa phương với cơng suất máy phát Ta có: k= SDP max 29.4117 100% = 100% = 11.765% 2.S Fđm 2.125 Từ kết ta thấy k < 15% nên khơng cần dùng góp điện áp máy phát Các lưới điện cấp trung cấp cao lưới điện có trung tính trực tiếp nối đất Do đó, ta dùng biến áp tự ngẫu để làm biến áp liên lạc phía cao trung Hệ số có lợi là: SVTH: VŨ CƠNG PHÚ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN α= GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH U C − U T 220 − 110 = = 0,5 UC 220 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống - Công suất máy phát điện - máy biến áp không lớn trữ quay hệ thống nên ta dùng sơ đồ máy phát điện - máy biến áp - Có thể ghép chung số máy phát vào MBA đảm bảo tổng công suất tổ máy phát nhỏ công suất dự trữ nóng hệ thống - Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cung cấp điện an toàn, liên tục cho phụ tải cấp điện áp khác nhau, đồng thời bị cố không bị tách rời phần có điện áp khác Với nhận xét ta có phương án nối điện cho nhà máy II.2 XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN II.2.1 Phương án - Nối MF – MBA hai cuộn dây vào góp 220 kV - Nối MF – MBA hai cuộn dây vào góp 110 kV - Nối hai MF – MBA tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc cấp điện áp: vừa truyền tải công suất hệ thống, vừa truyền công suất hai cấp điện áp cao – trung - Phụ tải địa phương cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát nối với MBA tự ngẫu - Điện tự dùng lấy từ đầu cực máy phát - Ưu điểm: + Máy phát phát phẳng liên tục, tổn thất MBA chế độ làm việc bình thường nhỏ Ngay lúc phụ tải phía trung cực tiểu phát công suất định mức - Nhược điểm: + Dùng ba loại MBA gây khó khăn việc vận hành bảo vệ + Ngoài số thiết bị bên phía cao áp nhiều nên vốn đầu tư cao SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH ⇔ xk % ≥ 10% Vậy ta chọn kháng điện loại PbA – 10 – 2000 – 12 V.5.3 Chọn máy cắt hợp phía đầu đường dây phụ tải địa phương Các máy cắt đầu đường dây chọn loại Dòng cưỡng qua máy cắt tính tốn cho đường dây kép đường dây bị cố: Icb = 372A Theo thiết kế trạm cuối phụ tải đại phương lắp đặt loại máy cắt có dòng cắt định mức Icắt đm = 20 kA, thời gian cắt ngắn mạch 0,5 s Tra bảng chọn loại máy cắt loại BMΠΠ-10-1600-20 có thơng số: Uđm = 10 kV; Iđm = 1600 A; Icắt đm = 20 kA, thời gian cắt 0,5s Vấn đề phải chọn kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch có cố ngắn mạch đường dây phụ tải địa phương để dòng ngắn mạch khơng vượt q trị số Icắt đm = 20 kA - Tính dòng điện ngắn mạch siêu độ điểm : EHT I cb 1, 05.2 I N" = = = 14,52kA X HT + X K 0, 0246 + 0,12 - Dòng điện xung kích có giá trị: ixk N = 2.k xk I N" = 2.1,8.14,52 = 36,96kA Điều kiện chọn kiểm tra máy cắt: - Điện áp: U dm− MC ≥ U dm− Mang Dòng điện định mức: I dm − MC ≥ I cbK = 1, 698 ( kA) Dòng điện cắt định mức: I C − dm ≥ I N" = 14,52 ( kA ) Kiểm tra theo điều kiện ổn định động: Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt: SVTH: VŨ CÔNG PHÚ iodd ≥ ixk N6 = 36,96 ( kA) I nh2 tnh ≥ BN 114 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Đối với máy cắt có I dm ≥ 1000 ( A) GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt Tra phụ lục V trang 231, ta chọn máy cắt BMΠΠ-10-1600-20 có thơng số bảng sau: Bảng 5.10 Thơng số máy cắt BMΠ-10-1600-20 Loại máy cắt BMΠΠ-10-1600-20 Uđm (kV) 10 Iđm (A) 1600 I cắt đm (kA) 20 (kA) 52 V.5.4 Chọn máy cắt hợp phía đầu đường dây sau kháng điện Các máy cắt sau kháng điện tính tốn trưởng hợp cố hỏng kháng điện: Icb = 1,698kA Tính tốn tương tự ta có: - Điện áp: U dm − MC ≥ U dm− Mang Dòng điện định mức: I dm − MC ≥ I cbK = 1, 698 ( kA ) Dòng điện cắt định mức: I C − dm ≥ I N" = 14,52 ( kA ) Kiểm tra theo điều kiện ổn định động: Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt: Đối với máy cắt có I dm ≥ 1000 ( A) iodd ≥ ixk N6 = 36,96 ( kA ) I nh2 tnh ≥ BN khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt Tra phụ lục V trang 231, ta chọn máy cắt BMΠΠ-10-1600-20 có thơng số bảng sau: Bảng 5-11: Thông số máy cắt BMΠΠ-10-1600-20 Loại máy cắt BMΠΠ-10-1600-20 SVTH: VŨ CÔNG PHÚ Uđm (kV) 10 Iđm (A) 1600 I cắt đm (kA) 20 (kA) 52 115 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH V.6 CHỌN CHỐNG SÉT VAN Chống sét van thiết bị ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống điện áp khí Khi xuất điện áp, phóng điện trước làm giảm trị số điện áp đặt cách điện thiết bị hết điện áp tự động dập hồ quang xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường Các chống sét van chọn theo điều kiện sau: + Điện áp định mức chống sét: Uđm csv Umạng + Điện áp định mức mạng điện: Sau ta tiến hành chọn chống sét cho cấp điện áp V.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 đường dây vào trạm Vì chống sét van chọn theo điện áp định mức mạng lưới điện Ta chọn loại chống sét van sau : Bảng 5.12 Thông số loại chống sét van cho góp Loại chống sét van Cấp điện áp kV Điện áp lớn lưới kV Điện áp làm việc lớn kV Dòng điện phóng định mức kA Vật liệu vỏ SiC 220 245 216 50/63 Sứ 3EP1 110 170 186 40 Sứ V.6.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp a) Chống sét van cho MBA tự ngẫu Các máy biến áp tự ngẫu có liên hệ điện cao trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao áp sang trung áp ngược lại Vì vậy, SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 116 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH đầu cao áp trung áp máy biến áp tự ngẫu ta phải đặt chống sét van Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van SiC – 220 có Uđm=220kV thơng số bảng trên, đặt pha Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu ta chọn chống sét van 3EP1 – 110 có Uđm = 110kV thông số bảng, đặt pha b) Chống sét van cho MBA cuộn dây Mặc dù góp 220kV 110kV có đặt chống sét van đơi có sóng có biên độ lớn truyền vào trạm, chống sét van phóng điện Điện áp dư lại truyền tới cuộn dây máy biến áp lớn phá hỏng cách điện cuộn dây, đặc biệt phần cách điện gần trung tính trung tính cách điện Vì trung tính máy biến áp hai cuộn dây cần bố trí chống sét van Tuy nhiên điện cảm cuộn dây máy biến áp biên độ đường sét tới điểm trung tính giảm phần, chống sét van đặt trung tính chọn có điện áp định mức giảm cấp Ta chọn loại chống sét van sau: Bảng 5.13 Thông số loại chống sét van cho MBA cuộn dây Loại chống sét van Cấp điện áp kV 3EE1 35 Điện áp lớn lưới kV 36 Điện áp làm việc lớn kV 42 Dòng điện phóng định mức kA Vật liệu vỏ Sứ V.7 TỔNG KẾT SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 117 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH Trong chương 5, ta chọn khí cụ điện dây dẫn cho phương án tối ưu chọn, gồm có: dẫn cứng, dây dẫn mềm, máy cắt, dao cách ly, máy biến điện áp máy biến dòng điện, chọn cáp kháng cho phụ tải địa phương chống sét van Đây phần tử mạng điện nhà máy, đến ta gần hồn thành nhiệm vụ thiết kế, phần cuối chọn sơ đồ tự dùng thiết bị CHƯƠNG 6: CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG Điện tự dùng phần điện tiêu thụ nhà máy điện giữ vai trò quan trọng định trực tiếp đến trình làm việc nhà máy - Thành phần máy công tác hệ thống tự dùng nhà máy điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố loại nhiên liệu công suất tổ máy nhà máy nói chung - Các máy cơng tác động điện tương ứng nhà máy nhiệt điện chia thành hai phần + Những máy công tác đảm bảo làm việc lò tuabin tổ máy + Những máy phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò tuabin lại cần cho làm việc nhà máy Trong nhà máy nhiệt điện phần lớn phụ tải hệ thống tự dùng động điện có cơng suất từ 200 kW trở lên Các động làm việc kinh tế với cấp điện áp kV Các động công suất nhỏ thiết bị tiêu thụ điện khác nối vào điện áp 380/220 V Do phân bố phụ tải lưới điện áp kV lưới điện áp 380/220 V sơ đồ cung cấp điện hợp lý máy biến áp nối tiếp nghĩa tất công suất biến đổi từ điện áp máy phát điện 10.5 kV đến điện áp lưới hệ thống KV Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cách hợp lý phân đoạn hệ thống tự dùng phù hợp với sơ đồ nhiệt điện nhà máy Trong sơ đồ dùng máy biến áp cấp có điện áp 10/6 kV Một máy biến áp dự trữ có cơng suất nối vào mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 118 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH - Cấp tự dùng 380/220 (V) bố trí máy biến áp 6/0.4 kV máy biến áp dự trữ VI.1 SƠ ĐỒ TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 119 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MƠN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH Hình 6.1 Sơ đồ tự dùng nhà máy VI.2 CHỌN MBA TỰ DÙNG SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 120 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH VI.2.1 Chọn MBA tự dùng cấp Theo nhiệm vụ thiết kế, công suất tự dùng nhà máy 6,5% điện phát nhà máy Vậy công suất tự dùng cực đại nhà máy là: = = 6,5%.4.125 = 32,5 MVA Ta chọn máy biến áp tự dùng theo điều kiện: = 8,125 (MVA) Với n: Số tổ máy nhà máy (n=4) Tham khảo phụ lục III.2 trang 140, ta chọn máy biến áp khơ mã hiệu TДHC nối Y/ có thơng số bảng sau: Sđm, Loại KVA TДHC- 10000/10,5 10000 Uđm, kV Uđm, kV Cao Hạ 10,5 6,3 ∆P0, kW ∆PN, kW UN% I0% 12,3 85 14 0,8 Bảng 6.1 Thông số MBA tự dùng cấp VI.2.2 Chọn MBA tự dùng dự trữ cấp Được chọn phù hợp với mục đích chúng Máy biến áp dự phòng phục vụ thay máy biến áp công tác sửa chữa Vì nhà máy điện có máy phát điện nối theo sơ đồ nên nhiệm vụ máy biến áp dự phòng để cung cấp cho hệ thống tự dùng trình dừng khởi động Công suất cần thiết để dừng tổ máy khởi động tổ máy khác chiếm khoảng 50% cơng suất cần thiết cho làm việc bình thường khối lúc đầy tải Bởi công suất máy biến áp dự phòng lớn cấp so với công suất máy biến áp tự dùng cấp Công suất máy biến áp tự dùng dự trữ : 1 Sdtdm ≥ 1,5 × × Stdmax = 1,5 × × 32,5 = 12,1875 (MVA) n Tham khảo phụ lục III.2 trang 140, ta chọn máy biến áp khơ mã hiệu TДHC nối Y/ có thơng số bảng sau: SVTH: VŨ CƠNG PHÚ 121 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN Sđm, Loại KVA TДHC- 16000/10,5 GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH Uđm, kV Uđm, kV Cao Hạ ∆P0, kW ∆PN, kW UN% 16000 10,5 6,3 17,8 105 10 Bảng 6.2 Thông số MBA tự dùng dự trữ cấp I0% 0,75 VI.2.3 Chọn MBA tự dùng cấp Các máy biến áp tự dùng bậc hai dùng để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 380/220 V chiếu sáng Công suất loại phụ tải thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường chọn loại máy có cơng suất từ 630-1000 kVA Loại lớn thường khơng chấp nhận giá thành lớn dòng ngắn mạch phía 380 (V) lớn Cơng suất máy biến áp tự dùng cấp hai chọn sau: SB2dm ≥ (10 0 - 20 0 ) .Stdmax n Lấy: SB2dm ≥ 10% × × Stdmax = 0,1.8,125= 0,8125MVA = 812,5 kVA n Vậy, ta chọn loại máy biến áp TM-1000/6/0,4 có thơng số sau: Loại MBA TM Điện áp (kV) Sđm B2 (kVA) 1000 cuộn cao cuộn hạ 0,4 Tổn thất (W) ∆P0 ∆PN UN % I0 00 2,45 12,2 5,5 1,4 Bảng 6.3 Thông số MBA tự dùng cấp VI.2.4 Chọn MBA tự dùng dự trữ cấp Chọn giống MBA tự dùng cấp VI.3 CHỌN MÁY CẮT SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 122 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH VI.3.1 Máy cắt phía cao áp MBA tự dùng Do khí cụ điện cấp điện áp ta chọn loại giống nhau, mặt khác máy biến áp dự phòng cấp có cơng suất lớn máy biến áp tự dùng cấp nên ta chọn máy cắt phía cao áp máy biến áp tự dùng cấp theo máy biến áp Dòng cưỡng mạch MBA tự dùng: I cb = 1,5 Std max 32,5 = 1,5 = 0,67 kA 3.U dm n 3.10,5.4 Điều kiện chọn máy cắt - Điện áp định mức máy cắt : UđmMC> Uđm mạng - Dòng điện định mức máy cắt : IđmMC> Icb I N'' (0) - Dòng điện cắt định mức máy cắt : Icắt đm> - Kiểm tra theo điều kiện ổn định động : iđ.đm ≥ ixk - Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt : I nhdm t nh.dm ≥ B N Đối với máy cắt có Iđm ≥ 1000A khơng cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt Dòng điện ngắn mạch dòng điện xung kích tính tốn điểm ngắn mạch N5 Từ kết tính dòng ngắn mạch dòng cưỡng ta chọn máy cắt( Phụ lục V- Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp –Nguyễn Hữu Khái Trg 236) sau: Cấp điện áp (kV) 10,5 Đại lượng tính tốn I cb I N" (0) Đại lượng định mức i xk (kA) (kA) (kA) 0,67 81,24 212,364 Loại máy cắt 8BK41 U dm (k I dm (k I catdm ildd V) A) (kA) (kA) 12 12,5 80 225 Bảng 6.4 Thơng số máy cắt phía cao MBA tự dùng SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 123 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH VI.3.2 Máy cắt phía hạ áp MBA tự dùng Để chọn máy cắt điện trường hợp ta tính dòng ngắn mạch góp phân đoạn (kV) điểm N8 để chọn máy cắt Chọn : Scb = 100 (MVA) , U cb = 10,5 (kV) Điện kháng hệ thống: x HT = I(10,5) 5, 499 cb = = 0,0677 I N5 81, 24 Điện kháng máy biến áp tự dùng cấp 1: X B1*(cb) = U N % U đmB S 14 100 cb2 = = 1,4 100 SđmB U cb 100 10 Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch N8: X Σ = 0,0677 + 1,4 = 1,4677 Dòng ngắn mạch N8 : I N8 = E HT I(6,3) cb = XΣ 1,05.100 = 6,556 3.6,3.1,4677 (kA) Dòng xung kích N8 : i xk = 2k xk I N8 = 2.1,8.6,556 = 16,689 (kA) Dòng điện làm việc cưỡng : Icb = SVTH: VŨ CÔNG PHÚ Std max 3.U.n = 32,5 = 0,744 3.6,3.4 (kA) 124 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH Căn vào điều kiện chọn máy biến áp giá trị dòng ngắn mạch, dòng xung kích, dòng cưỡng vừa tính ta chọn máy cắt dầu ( phụ lục V.1- Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp – Nguyễn Hữu Khái Trg231) , có thơng số sau: Loại MC Uđm (KV) 10 BMII-10-1000-20 Iđm (A) 1000 Icđm (KA) 20 Ilđd 64 Inh/tnh (kA/s) 20/8 Bảng 6.5 Máy cắt hạ áp MBA tự dùng VI.3.3 Chọn Áp tô mát cho phụ tải 0,4kV Để chọn áp tô mát ta tính dòng ngắn mạch góp phân đoạn 0,4kV (điểm N9) Ta có sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch sau: Áp tơ mát chọn theo điều kiện sau: - Điện áp định mức Uđm ≥ 0,4kV Dòng điện định mức Iđm ≥Imax Dòng điện cắt định mức Icđm ≥ IN9 Imax: dòng điện lớn phía 0,4kV I max = SdmB 1000 = = 1443,37 3.U dm 3.0,4 A IN9: dòng ngắn mạch góp phân đoạn 0,4kV Chọn : Scb = 100 (MVA) , U (0,4) = 0,4 cb (kV) Điện kháng máy biến áp tự dùng cấp 2: SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 125 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN X B2*(cb) GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH U N % U đmB2 S 5,5 100 = cb2 = = 5,5 100 SđmB2 U cb 100 Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch N9: X∑ = XHT + XB1 + XB2 = 0,0677 + 1,4 + 5,5 = 6,9677 Vậy dòng ngắn mạch điểm N9 là: I N9 = E HT Icb 1,05.Scb = = XΣ 3.U tb X Σ 1, 05.100 = 21, 751 3.0, 4.6,9677 kA Ta chọn áp tô mát ( bảng 3.6-trg 150 sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điệnNgô Hồng Quang) sau: Loại áp tô mát CM2500H Uđm V 690 Iđm A 2500 Icđm kA 50 Bảng 6.6 Thông số kĩ thuật áp tơ mát cấp 0,4kV SVTH: VŨ CƠNG PHÚ 126 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH KẾT LUẬN Trong phạm vi đồ án mơn học, em hồn thành nội dung sau: Chọn máy phát điện, tính tốn phụ tải cân công suất Xác định phương án chọn máy biến áp Tính tốn ngắn mạch Tính tốn chọn phương án tối ưu Chọn khí cụ điện dây dẫn Chọn sơ đồ thiết bị tự dùng Qua trình làm Đồ án, chúng em được sử dụng kiến thức tổng hợp học môn chuyên ngành như: Phần điện nhà máy điện trạm biến áp, Ngắn mạch hệ thống điện, Lưới điện, Bảo vệ Rơle, Tự động hóa hệ thống điện Đồ án môn học hội cho thân em trau dồi vận dụng kiến thức học vào việc thiết kế nhà máy nhiệt điện Và sở để tiếp tục thực nội dung sâu xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy đồ án tốt nghiệp sau Do kiến thức thân hạn chế khơng thể khơng mắc phải sai sót tính tốn Vì em mong thầy góp ý để em hồn thiện đồ án SVTH: VŨ CƠNG PHÚ 127 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Khái, Thiết kế Nhà máy điện Trạm biến áp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hoà, Phần điện Nhà máy điện Trạm biến áp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 Lã Văn Út, Ngắn mạch Hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, 2000 Phạm Văn Hoà, Ngắn mạch đứt dây Hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 SVTH: VŨ CÔNG PHÚ 128 ... phụ tải cho phép chọn cơng suất máy biến áp, phân bố tối ưu công suất nhà máy điện tổ máy nhà máy điện , từ người SVTH: VŨ CƠNG PHÚ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH vận... vào đồ thị phụ tải cho phép chọn công suất máy biến áp phân bố tối ưu công suất tổ máy phát điện nhà máy phân bố công suất nhà máy điện với Trong nhiệm vụ thiết kế cho đồ thị phụ tải nhà máy đồ. ..ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN GVHD: TRƯƠNG NGỌC MINH máy nhiệt điện công suất 400 MW gồm tổ máy Đồ án gồm nội dung sau: • Chọn máy phát điện, tính tốn phụ tải cân