Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Giảng viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Lớp: ThS Phạm Hoàng Nam Lê Hồng Thiện 135D5103010032 54K2 - CNKT Điện, Điện tử Nghệ An - 5/2018 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC _ _ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Hồng Thiện Lớp: 54K2 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện, Điện tử I Tên đề đồ án: Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện 4x60MW II Các số liệu ban đầu: Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy Phụ tải cấp điện máy phát 10,5kV Pmax = 19 MW; Hệ số công suất 0,87 Phụ tải cấp điện trung áp 110 kV Pmax = 120 MW; Hệ số công suất 0,86 Nhà máy đƣợc nối với hệ thống có cơng suất 5000 MVA đƣờng dây kép dài 25 km Cơng suất tồn nhà máy Bảng biến thiên cơng suất phụ tải: Giờ 0÷6 6÷9 9÷ 12÷16 16÷20 20÷22 22÷24 PUF(%) 80 80 70 80 100 90 80 PUT(%) 90 80 90 90 90 80 80 PTNM(%) 80 80 90 100 100 90 90 III Nội dung phần thuyết minh tính tốn Tổng quan nhà máy Tính tốn phụ tải chọn sơ đồ nối dây Tính tốn chọn máy biến áp Tính tốn kinh tế kỹ thuật chọn phƣơng án tối ƣu Tính tốn ngắn mạch Chọn khí cụ dây dẫn Tính tốn tự dùng cho nhà máy IV Các vẽ Các phƣơng án Sơ đồ nguyên lý cấp điện nhà máy Sơ đồ nối điện tự dùng SVTH: Lê Hồng Thiện Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam V Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày tháng năm 2018 VI Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày tháng năm 2018 Trƣởng Bộ Môn Vinh, ngày tháng năm 2018 Giáo viên hƣớng dẫn ThS Phạm Hoàng Nam SVTH: Lê Hồng Thiện Đồ án tốt nghiệp mơn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, cô giáo trƣờng Đại học Vinh, đặc biệt thầy cô giáo Viện Kỹ thuật Công nghệ, thầy cô dìu dắt, trang bị kiến thức q báu cho em suốt trình học tập trƣờng Những kiến thức quí báu, giúp đỡ thầy giúp em hồn thành tốt nhiệm vụ ngƣời kỹ sƣ tƣơng lai nhƣ sống Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy ThS Phạm Hồng Nam tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn em suốt trình thiết kế đồ án tốt nghiệp Lời cuối em xin chúc thầy ln có sức khỏe tốt để tiếp tục cống hiến tốt cho nghiệp giáo dục nƣớc nhà Em xin trân trọng cảm ơn! Vinh, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Lê Hồng Thiện SVTH: Lê Hồng Thiện Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay, điện dạng lƣợng đƣợc sử dụng rộng rãi tất lĩnh vực hoạt động kinh tế đời sống ngƣời Điện đƣợc sản xuất chủ yếu nhà máy điện Vấn đề đặt nhu cầu sử dụng lƣợng điện nƣớc ta ngày tăng cao, nguồn lƣợng sơ cấp ngày khan việc cần phát triển nhà máy điện tận dụng tối đa nguồn lƣợng sẵn có tất yếu Căn vào dạng lƣợng sơ cấp nhƣ: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng… nhà máy điện đƣợc phân thành: nhà máy thủy điện, nhiệt điện điện nguyên tử Hiện nƣớc ta lƣợng điện đƣợc sản xuất hàng năm nhà máy nhiệt điện khơng cịn chiếm tỉ trọng lớn nhƣ thập kỷ 80 Điều chƣa tƣơng xứng với mạnh nguồn nguyên liệu than, dầu, khí, nƣớc ta, việc củng cố xây dựng nhà máy nhiệt điện nhu cầu lớn giai đoạn phát triển Và để xây dựng nhà máy cần nghiên cứu tính tốn thiết kế kỹ phần điện nhà máy điện trạm biến áp Sau học xong chƣơng trình ngành hệ thống điện, xuất phát từ nhu cầu thực tế, em đƣợc giao nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện Việc thiết kế nhà máy điện giúp em củng cố thêm kiến thức học hiểu thêm vài nét hệ thống điện nƣớc ta để phục vụ cho công việc sau Qua đây, em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy giáo trực tiếp hƣớng dẫn em trình làm đồ án tốt nghiệp ThS Phạm Hồng Nam thầy viện kỹ thuật công nghệ trƣờng Đại học Vinh tận tình dẫn giúp đỡ em hồn thành Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Lê Hồng Thiện Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam MỤC LỤC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC .5 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH .8 CHƢƠNG I TÍNH TỐN PHỤ TẢI, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 1.2 TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT` .9 1.2.1 Các cơng thức tính toán cân phụ tải nhà máy điện .9 1.2.2 Biến thiên phụ tải cấp điện áp toàn nhà máy 10 1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp toàn nhà máy 11 1.3 CHỌN CÁC PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY 12 CHƢƠNG II TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 16 A PHƢƠNG ÁN 16 2.1.A CHỌN MÁY BIẾN ÁP 16 2.2.B TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 22 B PHƢƠNG ÁN 23 2.1.A CHỌN MÁY BIẾN ÁP 23 2.2.B TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 29 2.2.1 Máy biến áp hai cuộn dây 29 2.2.2 Máy biến áp tự ngẫu 29 CHƢƠNG III TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 31 3.1 CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 31 3.2 TÍNH TỐN KINH TẾ- KỸ THUẬT, CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 32 3.2.1 Vốn đầu tƣ 32 3.2.2 Chi phí vận hành năm 32 3.2.3 Tính tốn chi tiết cho phƣơng án 33 3.2.4 Chọn phƣơng án tối ƣu 34 CHƢƠNG IV TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 35 4.1 CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 35 4.2 LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 35 4.2.1 Chọn đại lƣợng 36 4.2.2 Tính giá trị điện kháng cho phần tử hệ đơn vị tƣơng đối 36 4.2.3 Sơ đồ thay 37 SVTH: Lê Hồng Thiện Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam 4.3 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM 38 CHƢƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 45 5.1 TÍNH TỐN DÒNG CƢỠNG BỨC CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 45 5.2 CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 47 5.3 CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT .48 5.4 CHỌN THANH GÓP MỀM 51 5.5 CHỌN CÁP VÀ KHÁNG ĐIỆN ĐƢỜNG DÂY 55 5.6 CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƢỜNG 60 5.7 CHỌN CHỐNG SÉT VAN (CSV) 64 CHƢƠNG VI TÍNH TỐN TỰ DÙNG .66 6.1 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG 66 6.2 CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỰ DÙNG 67 KẾT LUẬN 70 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 SVTH: Lê Hồng Thiện Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thơng số kỹ thuật máy phát điện .9 Bảng 1.2: Biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp toàn nhà máy 10 Bảng 1.3: Tổng kết công suất cấp điện áp phụ tải toàn nhà máy .12 Bảng 2.1: Thông số MBA hai cuộn dây 16 Bảng 2.2: Thông số MBA tự ngẫu 17 Bảng 2.3:Phân bố cơng suất cho phía máy biến áp liên lạc theo thời điểm .18 Bảng 2.4: Tính tốn tổn thất điện MBA hai cuộn dây 22 Bảng 2.5: Tính tốn tổn thất Bi 23 Bảng 2.6: Thông số MBA hai cuộn dây 24 Bảng 2.7: Thông số MBA tự ngẫu 24 Bảng 2.8:Phân bố công suất cho phía máy biến áp liên lạc theo thời điểm .25 Bảng 2.9: Tính tốn tổn thất điện MBA hai cuộn dây 29 Bảng 2.10: Tính toán tổn thất Bi 30 Bảng 2.11: So sánh tổn thất hai phƣơng án 30 Bảng 3.1 Tổng kết chi phí đầu tƣ vận hành hai phƣơng án .34 Bảng 4.1 Tổng kết kết tính tốn ngắn mạch cho phƣơng án 44 Bảng 5.1 Dịng làm việc bình thƣờng dịng cƣỡng mạch đƣờng dây đơn 45 Bảng 5.2 Dòng làm việc bình thƣờng dịng cƣỡng mạch đƣờng dây kép 46 Bảng 5.3 Dòng làm việc dòng cƣỡng mạch máy biến áp tự ngẫu .46 Bảng 5.4 Tổng hợp dòng cƣỡng cấp điện áp 47 Bảng 5.5 Thơng số tính tốn thơng số định mức máy cắt 48 Bảng 5.6 Thơng số tính tốn thơng số định mức dao cách ly 48 Bảng 5.7 Thông số dẫn đầu cực máy phát 49 Bảng 5.8 Thông số sứ cách điện 51 Bảng 5.9 Thông số dây dẫn, góp mềm .52 Bảng 5.10 Dòng điện cƣỡng qua kháng (MW) .59 Bảng 5.11 Thông số máy cắt MC1 .60 Bảng 5.12 Thông số máy biến dòng BI cấp 10,5kV 60 Bảng 5.13 Thơng số máy biến dịng BI cấp 110kV 220kV .62 Bảng 5.14 Thông số máy biến điện áp BU cấp 10,5kV .63 Bảng 5.15 Thông số máy biến điện áp BU cấp 110 kV 220 kV .64 Bảng 6.1 Thông số MBA tự dùng cấp kV 67 Bảng 6.2 Thông số MBA tự dùng cấp 0,4 kV .67 Bảng 6.3 Thông số máy cắt cấp 10,5 kV 68 Bảng 6.4 Thông số dao cách ly cấp 10,5 kV 68 Bảng 6.5 Thông số máy cắt cấp điện áp 6,3 kV 69 Bảng 6.6 Thông số Aptomat 69 SVTH: Lê Hồng Thiện Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Đồ thị phụ tải địa phƣơng 11 Hình 1.2 Đồ thị phụ tải trung áp 11 Hình 1.3 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 11 Hình 1.4 Đồ thị phụ tải tự dùng 11 Hình 1.5 Đồ thị cơng suất phát hệ thống 11 Hình 1.6 Đồ thị cơng suất phụ tải tổng 12 Hình 1.7: Sơ đồ nối điện phƣơng án 13 Hình 1.8: Sơ đồ nối điện phƣơng án 14 Hình 1.9: Sơ đồ nối điện phƣơng án 14 Hình 1.10: Sơ đồ nối điện phƣơng án .15 Hình 2.1: Sơ đồ nối điện phƣơng án 16 Hình 2.2: Sự cố hỏng MBA bên trung phụ tải trung cực đại .18 Hình 2.3: Sự cố hỏng MBA tự ngẫu phụ tải trung cực đại .19 Hình 2.4: Sự cố hỏng MBA tự ngẫu phụ tải trung cực tiểu 21 Hình 2.5: Sơ đồ nối điện phƣơng án 23 Hình 2.6: Sự cố hỏng MBA phụ tải trung cực đại 25 Hình 2.7: Sự cố hỏng MBA tự ngẫu phụ tải trung cực đại 26 Hình 2.8: Sự cố hỏng MBA tự ngẫu phụ tải trung cực tiểu .28 Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phƣơng án .31 Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối phƣơng án .32 Hình 4.1: Sơ đồ điểm ngắn mạch phƣơng án 35 Hình 5.1: Sơ đồ sứ đỡ 51 Hình 5.2: Sơ đồ chọn kháng điện phụ tải địa phƣơng 59 Hình 6.1: Sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy nhiệt điện 66 SVTH: Lê Hồng Thiện Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam CHƢƠNG I TÍNH TỐN PHỤ TẢI, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo đề yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy, công suất tổ máy PđmF = 60 MW Tra bảng 1.1 trang 113 - Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS-TS Phạm Văn Hòa, ta chọn máy phát loại TBΦ-60-2 có thống số ghi bảng dƣới đây: Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật máy phát điện Loại máy Sđm, Pđm, Uđm, n, phát MVA MW kV vg/ph TBΦ-60-2 75 60 10,5 3000 Cosđm 0,8 Iđm, X''d X'd X2 0,146 0,22 0,178 kA 4,125 1.2 TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT` 1.2.1 Các cơng thức tính toán cân phụ tải nhà máy điện Trong nhiệm vụ thiết kế cho đồ thị phụ tải nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện áp cho dƣới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax hệ số cosφ phụ tải tƣơng ứng từ ta tính đƣợc phụ tải cấp điện áp theo công suất biểu kiến Các tính tốn đƣợc trình bày nhƣ sau: P t   P t  % P t  Pmax ; S  t   100 cos  Trong đó: P(t)%- phần trăm cơng suất phụ tải thời điểm t P(t)- Công suất tác dụng phụ tải thời điểm t Pmax- Công suất max phụ tải S(t)- Công suất biểu kiến phụ tải thời điểm t Cos - Hệ số công suất phụ tải + Phụ tải cấp điện áp máy phát UMPĐ (10,5 kV) Pmax = 19 MW, cos = 0,87 + Phụ tải cấp điện áp trung UT (110kV) Pmax= 120MW; cosφ = 0,86 + Phụ tải toàn nhà máy Tổng cơng suất định mức tồn nhà máy: PdmΣ = n.PdmF = 4.60 = 240 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy đƣợc xác định theo công thức sau: SVTH: Lê Hồng Thiện Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam - Kiểm tra điều kiện phát nóng làm việc cƣỡng bức: cáp kép nên ta xét cố lộ đƣờng dây, lộ lại phải mang tải với khả tải mà phải đảm bảo tải dòng điện Dòng điện làm việc cƣỡng có cố hỏng lộ đƣờng dây: Icb = 2.Ibt = 2.126,404= 252,808A Điều kiện: Kscqt.K1.K2.Icp=1,3.0,789.0,92.275= 259,502A  Icb = 252,808A Vậy cáp kép chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng b Chọn kháng điện đường dây Kháng điện cuộn dây điện cảm lõi thép có điện kháng lớn so với điện trở, dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch hạn chế dòng điện khởi động động mạch cơng suất lớn nhằm chọn đƣợc khí cụ điện hạng nhẹ Ngoài kháng điện đƣờng dây cịn có tác dụng nâng cao điện áp dƣ góp ngắn mạch đƣờng dây - Kháng điện đƣờng dây đƣợc chọn theo điều kiện sau: +Điều kiện áp UdmK ≥ Udmluoi +Điều kiện dòng IdmK ≥ IKCB +Điện kháng XK% đƣợc chọn theo điều kiện ổn định nhiệt cho cáp ngắn mạch theo điều kiện dòng cắt máy cắt đặt đầu đƣờng dây (+) Tính dịng điện cƣỡng qua kháng Sơ đồ nhà máy điện khơng có góp điện áp máy phát nên dòng cƣỡng qua kháng là: K I CB  PDP max cos 3.U dm Trong đó: PDPmax - cơng suất tác dụng cực đại phụ tải địa phƣơng Cos φ - hệ số công suất phụ tải địa phƣơng Udm - điện áp định mức lƣới Thay số ta đƣợc, dòng cƣỡng qua kháng là: K I CB  PDP max cos  3.U dm  19  1, 201(kA)  1201(A) 0,87 3.10,5 Ta chọn kháng điện bê tơng có cuộn dây nhơm PbA-10-1500-6 có IdmK=1500 (A) (+) Tính tốn chọn điện kháng XK%  SVTH: Lê Hồng Thiện 57 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam Các điểm ngắn mạch sơ đồ: - Điểm N4: Điểm ngắn mạch phục vụ chọn tự dùng phụ tải địa phƣơng - Điểm N5: Điểm ngắn mạch sau MC1 đấu đƣờng dây cáp 1, phục vụ chọn MC1 kiểm tra ổn định nhiệt cho cáp ngắn mạch - Điểm N6: Điểm ngắn mạch sau MC2 đấu đƣờng dây cáp 2, phục vụ chọn MC2 kiểm tra ổn định nhiệt cho cáp ngắn mạch Chọn Scb= 100 MVA, Ucb= 10,5 kV Nhƣ tính chƣơng ta có I""N4= 59,893 kA Điện kháng hệ thống, tính đến điểm đấu kháng điện: I HT  Scb I '' N4 3.U dm  100  0, 092 58,893 3.10,5 Cáp có tiết diện nhỏ F=120mm2 (chọn cáp nhỏ cho dịng Inh Cap1 nhỏ nhất) làm nhơm (có hệ số C= 90) nên ta tính đƣợc dịng ổn định nhiệt cáp là: I nhcap1  F C 79.90  103  6,3(kA) tcat1 0,  0,3 Ta phải chọn đƣợc kháng có XK% cho hạn chế đƣợc dòng ngắn mạch nhỏ dòng cắt định mức máy cắt chọn đồng thời đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp có tiết diện chọn, nghĩa là: '' ''    I N  I catMC1  I N  I catMC1   ''  ''  I N  6,3kA  I N  I nhcap1   Từ sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch ta có: X 1  X HT  X K  Scb 3.Utb Inhcap1  100  0,873 3.10,5.6,3 X k  X 1  X HT  0.873  0, 092  0, 781 Suy ra: XK %  XK 1dmK 3.10,5.1,5 100%  0, 781 .100%  21,31%  10% I cb 100 Vậy kháng đơn không đƣợc sử dụng trƣờng hợp này, ta triển khai lựa chọn kháng điện kép Một số quy định sơ đồ kháng kép cấp cho đƣờng dây phụ tải địa phƣơng: Mỗi kháng kép có hai phân đoạn, phân đoạn kháng với phân đoạn kháng có máy cắt liên lạc thƣờng mở đóng có kháng bị cố; Đƣờng dây kép phải lấy điện từ hai phân đoạn khác kháng kép; Bố trí đối xứng Ta có sơ đồ bố trí cấp điện kháng kép nhƣ sau: SVTH: Lê Hồng Thiện 58 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam Hình 5.2: Sơ đồ chọn kháng điện phụ tải địa phương Dòng điện cƣỡng qua nhánh kháng kép đƣợc xác định có kháng bị cố, ta có bảng tính tốn cố nhƣ sau: Bảng 5.10 Dịng điện cưỡng qua kháng (MW) Kháng Tình Kháng Nhánh Nhánh Nhánh Nhánh Bình thƣờng 4 Hỏng kháng 0 Dòng điện làm việc cƣỡng lớn qua nhánh I cb  9   0,569kA  569 A cos  3.U dm 0,87 3.10,5 Vậy ta chọn kháng điện kép có cuộn dây nhơm PbAC-10-2x600-XK% có Iđm = 600 A Chọn điện kháng XK% cho kháng kép: Tƣơng tự nhƣ phần ta có X K %  KK I dmK 3.10,5.0, 100%  0, 781 .100%  8,52% I cb 100 Vậy cụ thể ta chọn đƣợc loại kháng có cuộn dây nhơm PbAC-10-2x600-10 có XK nhánh 10% có dịng định mức Iđm= 600 A SVTH: Lê Hồng Thiện 59 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam Chọn máy cắt MC1 Điện kháng tƣơng đối điện kháng vừa chọn là: XK %  XK I dmK 100  0,1  0,916 I cb 3.10,5.0, Dòng ngắn mạch điểm N5 là: IN5  I cb 100   5, 455 (KA) X HT  X K 3.10,5.(0, 092  0,916) Dịng xung kích điểm ngắn mạch N5 là: iXK  K XK 2.I N  1,8 2.5, 455  13,886 (KA) Vậy ta chọn MC1 nhƣ bảng sau: Bảng 5.11 Thông số máy cắt MC1 Điểm ngắn Thơng số định mức Thơng số tính toán IN"" (kA) Loại ixk (kA) MC mạch Uđm (kV) ICB (kA) N5 10,5 0,569 5,455 13,455 8BM20 UđmMC (kV) IđmMC (kA) Icắtđm(kA) Iddm(kA) 12 1,25 25 63 Máy cắt chọn không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt có dịng Iđm >1000 A Tính tốn kiểm tra kháng chọn Ta có: IN5= 5,455 kA < IcatMC1= 25 kA IN5= 5,455 kA < InhCap1= 6,3 kA Vậy kháng chọn đạt yêu cầu 5.6 CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƢỜNG a Máy biến dòng điện + Cấp điện áp máy phát 10,5 kV - Chọn sơ đồ nối dây kiểu máy biến dòng điện: Máy biến dòng điện đƣợc đặt pha mắc hình - Điện áp định mức: SC U dmBI  Udmluoi = 10,5 kV - Dòng điện định mức sơ cấp: SC 10,5 kV I dmBI  I c.buc = 4,330 kA Dòng điện định mức thứ cấp: - Cấp xác: 0,5 ItdmBI = A Từ điều kiện ta chọn loại BI nhƣ sau: Bảng 5.12 Thơng số máy biến dịng BI cấp 10,5kV Loại BI TШЛ-20-1 Dịng điện định mức (A) Cấp xác Phụ tải định mức ứng với cấp Uđm (KV) hay kí hiệu Sơ cấp Thứ cấp cuộn thứ cấp xác 0,5 () 20 SVTH: Lê Hồng Thiện 6000 0,5 1,2 60 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam - Chọn dây dẫn nối biến dòng điện dụng cụ đo lƣờng: Tƣơng ứng với cấp xác, biến dịng điện có phụ tải định mức Z dmBI Để đảm bảo độ xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp Z2 (kể dây dẫn) khơng đƣợc vƣợt phụ tải định mức: Z2  Zdc  Z d  Z dmBI Trong đó: Zdd -Tổng trở dây dẫn nối biến dòng với dụng cụ đo ZΣdc - Tổng phụ tải dụng cụ đo Để xác định Zdc ta lập bảng phụ tải dụng cụ đo sau: STT Phần tử Phụ tải (VA) Ký hiệu Pha A Pha B Pha C Ampe kế Э-302 1 Oát kế tác dụng Д-341 5 Oát kế phản kháng Д-342/1 5 Oát kế tự ghi Д-33 10 10 Công tơ tác dụng H-670 2,5 2,5 Công tơ phản kháng HT-672 2,5 2,5 26 12 26 Tổng cộng Phụ tải pha: Pha A: SA = 26 (VA) Pha B: SB = 12 (VA) Pha C: SC = 26 (VA) Phụ tải pha A pha C lớn nhất: Smax= 26 (VA) Tổng trở dụng cụ đo mắc vào pha A hay pha C: Z dc  S 26   1, 04() I dm Để đảm bảo độ xác yêu cầu: Z2 = Zdc + Zdd  ZdmBI  ZdmBI - Zdc  Zdd Lấy l = ltt= 50 m (BI theo sơ đồ hình hồn toàn) Tiết diện dây dẫn: Fdd  ltt Z dm  Z  dc  0, 0175.50  5, 47(mm2 ) 1,  1, 04 Ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện F=10 mm2 làm dây dẫn từ BI tới dụng cụ đo (+) Cấp điện áp 220 kV cấp 110 kV Điều kiện: - Điện áp: SC U dmB  Udmluoi SVTH: Lê Hồng Thiện 61 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam SC - Dịng điện định mức sơ cấp: I dmB  Ic.buc - Cấp xác: 0,5 Dịng điện cƣỡng cấp điện áp 220kV cấp điện áp 110kV là: 220kV I CB =0,346 kA 110kV I CB =0,414 kA Ta chọn BI có thơng số sau: Bảng 5.13 Thơng số máy biến dịng BI cấp 110kV 220kV Dịng điện định mức(A) Cấp xác Phụ tải định mức Loại BI Uđm(KV) TH-220-3T THPД-110M ứng với cấp hay kí hiệu cuộn thứ cấp xác 0,5 () Sơ cấp Thứ cấp 220 400 0,5 110 600 0,5 1,2 b Máy biến điện áp Cấp điện áp máy phát 10,5 kV - Chọn sơ đồ nối dây kiểu máy biến điện áp Khí cụ phía thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng máy biến điện áp pha nối Y/Y - Điều kiện điện áp: U dmBU  U luoi =10,5 kV - Cấp xác: 0,5 - Cơng suất đinh mức: SdmBU  S2 Phụ tải BU cần phải phân bố cho hai biến điện áp sau: Tên đồng hồ Kiểu Phụ tải pha AB Phụ tải pha BC P (W) Q (VAR) P (W) Q (VAR) Vôn kế B-2 7,2 - - - Oát kế 341 1,8 - 1,8 - Oát kế phản kháng 342/1 1,8 - 1,8 - Oát kế tự ghi Д- 33 8,3 - 8,3 - Tần số kế Д- 340 - - 6,5 - Công tơ H- 670 0,66 1,62 0,66 1,62 Công tơ phản kháng WT-672 0,66 1,62 0,66 1,62 20,4 3,24 19,72 3,24 Tổng Biến điện áp pha AB: SVTH: Lê Hồng Thiện 62 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam S2 AB  P2dc  Q2dc  20, 42  3, 242  20, 655(VA) cos   20,  0,98 20, Biến điện áp BC: S2 BC  P2dc  Q2dc  19, 722  3, 242  19,984(VA) cos   19, 72  0,99 19,98 Ta chọn BU có thông số nhƣ sau: Bảng 5.14 Thông số máy biến điện áp BU cấp 10,5kV Cấp Loại BU điện áp (kV) HOM-10 Điện áp định mức (kV) Công suất định mức Công suất Cuộn sơ Cuộn thứ cấp ứng với cấp xác 0,5 (kVA) cấp 10,5 10 0,1 0,075 cực đại (kVA) 0,64 Chọn dây dẫn nối từ máy biến điện áp đến dụng cụ đo lƣờng theo hai điều kiện sau: - Tổn thất điện áp dây dẫn không đƣợc lớn 0,5% điện áp định mức thứ cấp có cơng tơ - Theo điều kiện độ bền học: tiết diện nhỏ dây đồng 2,5 mm2, dây nhôm mm2 nối với dụng cụ đo Xác định dịng dây dẫn a, b, c theo cơng thức sau: Ia  Sab 20, 655 S 19,984   0, 206  A ; I b  bc   0,199  A U ab 100 U bc 100 Để đơn giản, ta coi: Ia = Ic = 0,2 A cos ab = cos bc = Khi đó, ta có: Ib  3.I a  3.0,  0,34( A) Điện áp giáng dây a b: ΔU= Ia +Ib .r = Ia +Ib   l F Lấy l=ltt = 50 m dùng dây dẫn đồng có  = 0,0175 .mm2/m Vì mạch có cơng tơ nên U = 0,5% Vậy tiết diện dây dẫn là: F  I a  Ib  .l  U  0,  0,34  0, 0175.50  0,945  mm2  0,5 Theo yêu cầu độ bền học ta chọn dây dẫn có tiết diện: 2,5 (mm2) (+) Cấp điện áp 220kV cấp điện áp 110 Kv - Chọn sơ đồ nối dây kiểu máy biến điện áp Chọn loại máy biến điện áp pha nối sao/sao/tam giác hở SVTH: Lê Hồng Thiện 63 Đồ án tốt nghiệp mơn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam - Điều kiện điện áp: U dmBI  Uluoi - Cấp xác: Vì để đo cơng tơ điện dùng cho đồng hồ để bảng nên chọn loại máy biến điện áp có cấp xác 0,5 - Cơng suất định mức: SdmBU  S2 Trong đó: S2 tổng công suất phụ tải nối vào BU Ta chọn BU có thơng số nhƣ sau: Bảng 5.15 Thông số máy biến điện áp BU cấp 110 kV 220 kV Loại BU Cấp điện áp Điện áp định mức (kV) (kV) Sơ cấp HK-220-58 220 150 0,1 HK-110-58 110 66 0,1 Công suất ứng với Cơng suất cấp xác (kVA) cực đại 0,5 (KVA) 0,1 0,4 0,6 0,1/3 0,4 0,6 Thứ cấp Cuộn phụ Ta có sơ đồ nối dụng cụ đo vào máy biến điện áp máy biến dòng điện mạch máy phát nhƣ sau: 5.7 CHỌN CHỐNG SÉT VAN (CSV) Chống sét van thiết bị đƣợc ghép song song với thiết bị điện để bảo vệ chống điện áp khí Khi xuất điện áp, phóng điện trƣớc làm giảm trị số điện áp đặt cách điện thiết bị hết điện áp tự động dập hồ quang điện xoay chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thƣờng Chọn sơ bộ: UdmCSV  Uluoi SVTH: Lê Hồng Thiện 64 Đồ án tốt nghiệp mơn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam  Chọn CSV cho góp: Mỗi góp trời ta đặt CSV: đặt CSV với nhiệm vụ quan trọng chống điện áp truyền từ đƣờng dây vào trạm Các CSV đƣợc chọn theo Uluoi - Thanh góp 220kV: Đặt PBC-220 đặt pha - Thanh góp 110 kV: Đặt PBC-110 đặt pha  Chọn CSV cho máy biến áp: - MBA tự ngẫu: Các MBA tự ngẫu có liên hệ điện cao áp trung áp nên sóng điện áp truyền từ cao áp sang trung áp ngƣợc lại Vì đầu cao áp trung áp MBA tự ngẫu ta phải đặt CSV + Phía cao: PBC-220 đặt pha + Phía trung: PBC-110 đặt pha - MBA hai cuộn dây: Mặc dù góp 220KV đặt CSV nhƣng đơi có đƣờng sét có biên độ lớn truyền vào trạm, CSV phóng điện Điện áp dƣ cịn lại truyền tới cuộn dây MBA lớn phá hỏng cách điện cuộn dây, đặc biệt phần cách điện gần trung tính trung tính cách điện Vì trung tính MBA hai cuộn dây cần bố trí CSV Tuy nhiên, điện cảm cuộn dây MBA, biên độ đƣờng sét tới điểm trung tính giảm phần Do CSV đặt trung tính đƣợc chọn có Udm giảm cấp Từ ta chọn CSV loại PBC-110 SVTH: Lê Hồng Thiện 65 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam CHƢƠNG VI TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 6.1 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG Trong nhà máy điện ngồi thiết bị nhƣ lị hơi, tuabin, máy phát,… Cịn có nhiều loại cấu khác để phục vụ hay tự động hóa q trình cơng tác tổ máy Tất cấu với động điện kéo chúng, mạng điện, thiết bị phân phối, hệ thống điều khiển, tín hiệu, thắp sáng… tạo thành hệ thống tự dùng nhà máy Điện tự dùng nhà máy giữ vai trị quan trọng Nó định trực tiếp đến làm việc bình thƣờng nhà máy Vì sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy phải có độ tin cậy cao Trong nhà máy nhà máy này, điện tự dùng sử dụng hai cấp điện áp: 6kV 0,4kV - Cấp điện áp kV: Giả sử tổ máy tƣơng ứng với lò lò đƣợc cung cấp điện từ phân đoạn Mỗi phân đoạn đƣợc cung cấp MBA (B3, B4, B5, B6) - Cấp điện áp 0,4kV: MBA cấp lấy điện trực tiếp từ tự dùng 6,3kV (B8, B9, B10, B11) Để dự trữ cho cấp điện áp 6kV ta dùng MBA (B7) dự phòng lạnh nối với cuộn hạ áp máybiến áp tự ngẫu phía máy cắt Để dự trữ cho cấp điện áp 0,4kV ta dùng MBA (B12) dự phòng lạnh nối với cuộn hạ áp MBA (B11) TN1 TN2 F1 B7 B1 F2 B3 B2 F3 B4 F4 B5 B6 B10 B11 6kV B12 B8 B9 0,4kV Hình 6.1: Sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy nhiệt điện SVTH: Lê Hồng Thiện 66 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam 6.2 CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỰ DÙNG a Chọn máy biến áp tự dùng Chọn máy biến áp tự dùng cấp (6kV) TD Ta có cơng suất tự dùng cực đại toàn nhà máy là: Smax =25,120 MVA Vậy công suất MBA tự dùng chọn theo điều kiện sau: kV SdmB  TD Smax 25,120   6, 280(MVA)  6280(kVA) n Máy biến áp dự phòng lạnh (B7) chọn theo điều kiện: 6KV SdmB7 1,3 SdmB = 1,3.6280= 8164kVA Bảng 6.1 Thông số MBA tự dùng cấp kV Loại Các MBA Điện áp (kV) SđmB (kVA) Cuộn cao Tổn thất (kW) Cuộn hạ  Po  PN UN % 85 14 Io% TMH B3, B4, B5, B6 6300 TДHC B7 10000 10,5 6,3 14,5 0,75 Chọn máy biến áp tự dùng cấp (0,4kV) Lấy điện trực tiếp từ kV, dùng để cấp điện cho động công suất dƣới 200 kW cho thắp sáng Thƣờng chọn công suất MBA tự dùng cấp 0,4 kV MBA dự phịng là: 0,4KV =1000 kVA SdmB Cơng suất tự dùng cấp 0,4 kV là: 0,4KV TD STD =10% Smax =0,1.25,120= 2,512MVA= 2512kVA Số phân đoạn cấp 0,4kV là: n 0,4 KV STD 2512   2,512  4MF 1000 1000 Nên phân đoạn chọn MBA công suất 1000(kVA) có thơng số sau: Bảng 6.2 Thơng số MBA tự dùng cấp 0,4 kV Loại TM Các MBA Điện áp (kV) Tổn thất (kW) SđmB Cuộn Cuộn UN % (kVA)  Po  PN cao hạ B8, B9, B10, B11, B12 1000 0,4 5,5 Io% 1,4 b Chọn khí cụ điện tự dùng Chọn máy cắt, dao cách ly trƣớc MBA tự dùng cấp 10,5Kv - Máy cắt đƣợc chọn theo điều kiện sau: + Điều kiện áp: UđmMC ≥ Ulƣới = 10,5 kV SVTH: Lê Hồng Thiện 67 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam + Điều kiện dòng: IđmMC ≥ ICB = 4,330 kA + Điều kiện cắt: ICat dm  I"N4 = 59,893 kA + Điều kiện ổn định động: N4 iddm  iXK =152,462 kA Căn vào điều kiện ta chọn máy cắt nhƣ sau: Bảng 6.3 Thông số máy cắt cấp 10,5 kV Loại Udm, kV Idm, kA Icắtdm, kA Iddm, kA Loại máy cắt 8BK40 12 63 160 SF6 - Dao cách ly đƣợc chọn phải thỏa mãn điều kiện sau: + Điều kiện điện áp: UđmCL ≥ Ulƣới = 10,5 kV + Điều kiện dòng điện: IđmCL ≥ ICB = 4,330 kA + Điều kiện ổn định động: N4 iđđm  iXk = 152, 462kA Căn vào điều kiện ta chọn dao cách ly nhƣ sau: Bảng 6.4 Thông số dao cách ly cấp 10,5 kV Loại Udm,kV PBK-20/5000 20 Idm,kA iđđm,kA 200 tnh,s 10 (+) Chọn máy cắt tự dùng cấp 6kV Để chọn máy cắt cho mạch 6,3kV ta cần xác định dòng ngắn mạch sau máy biến áp tự dùng cấp Ta có sơ đồ thay nhƣ sau: Theo kết tính ngắn mạch chƣơng III I”N4 = 59,893 kA Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N4 là: X HT   I cb 100   0, 092 " IN 3.10,5.59,893 Điện kháng máy biến áp cấp U n% Scb 6,5 100 X B1    1, 032 100 SdmB 100 6,3  X = XHT + XB1 = 0,092 + 1,032 = 1,124 Dòng ngắn mạch N7 là: I N"  I cb 100   8,155kA I 3.6,3.1,124 Dịng điện xung kích N7: iXKN  2.K XK I*N  2.1,8.8,155  20,758(KA) SVTH: Lê Hồng Thiện 68 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hồng Nam Dịng điện làm việc cƣỡng bức: SdmB I CB  3.U cb  6,3  0,577(kA) 3.6,3 Căn vào điều kiện chọn máy biến áp giá trị dịng ngắn mạch, dịng xung kích, dịng cƣỡng vừa tính đƣợc,ta chọn MC có thơng số sau: Bảng 6.5 Thông số máy cắt cấp điện áp 6,3 kV Loại máy cắt Udm,kV Idm, kA Icdm,kA Iddm,kA 8BM20 12 1,250 25 63 (+) Chọn aptomat cho mạch tự dùng phía hạ áp Điều kiện chọn aptomat: - Điều kiện điện áp: UdmA  Uluoi = 0,4kV - Điều kiện dòng điện: I dmA  ICB Idmcat  IN Điện kháng MBA tự dùng cấp là: X B0,42 kV  U N% Scb 5,5 100   5,5 100 SdmB 100 Điện kháng điểm ngắn mạch N8 là: X = XHT + XB1 + XB2 = 0,092 + 1,032 + 5,5 = 6,624 Dòng điện ngắn mạch N8 là: I N*  I cb Scb 100    21, 790(kA) X 3.U cb X  3.0, 4.6, 624 Dòng điện làm việc cƣỡng bức: I CB  SdmB 3.U cb   1, 443(kA)  1443(A) 3.0, Vậy ta chọn Aptomat có thơng số sau: Bảng 6.6 Thông số Aptomat Loại Aptomat UdmA (kV) IdmA (A) Idmcat (kA) M16 0,69 1600 40 Ta không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt dịng định mức Aptomat lớn 1000A SVTH: Lê Hồng Thiện 69 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam KẾT LUẬN Nhƣ nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy, tổ có cơng suất 60MW đƣợc thiết kế hồn chỉnh, đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cách an toàn, tin cậy liên tục SVTH: Lê Hồng Thiện 70 Đồ án tốt nghiệp môn Nhà máy nhiệt điện GVHD: ThS Phạm Hoàng Nam DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Phạm Văn Hòa, TH.S Phạm Ngọc Hùng, Thiết kế phần điện nhà máy điện Trạm biến áp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2007 TS Đào Quang Thạch, TS Phạm Văn Hòa, Phần điện nhà máy điện Trạm biến áp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2008 PGS.TS Phạm Văn Hòa, Ngắn mạch đứt dây Hệ thống điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2011 Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 - 500kV, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2007 TS Nguyễn Đăng Toản, Slides Ổn định Hệ thống điện SVTH: Lê Hồng Thiện 71 ... DÂY 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo đề yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm tổ máy, công suất tổ máy PđmF = 60 MW Tra bảng 1.1 trang 113 - Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến... đƣợc giao nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện Việc thiết kế nhà máy điện giúp em củng cố thêm kiến thức học hiểu thêm vài nét hệ thống điện nƣớc ta để phục vụ cho công việc sau... dựng nhà máy nhiệt điện nhu cầu lớn giai đoạn phát triển Và để xây dựng nhà máy cần nghiên cứu tính tốn thiết kế kỹ phần điện nhà máy điện trạm biến áp Sau học xong chƣơng trình ngành hệ thống điện,