Đồ án thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

Đồ án mơn học: Nhà máy điện LỜI NĨI ĐẦU ========== Trong nghiệp cơng nghiệp hố đại hố đất nước, điện đóng vai trị đặc biệt quan trọng kinh tế quốc dân đời sống nhân dân Điện sử dụng tất lĩnh vực kinh tế quốc dân dễ sản xt, truyền tải đặc biệt điện dễ chuyển hóa thành dạng lượng khác Tuy nhiên giống dạng lượng khác,điện hữu hạn nên vấn đề đặt phải xây dựng hệ thống truyền tải cung cấp điện hợp lí tố ưu: Vận hành đơn giản, an toàn, thuận tiện cho bảo trì sửa chữa, vừa giảm đươc chi phí đầu tư thi cơng, chi phí vận hành tổn thất điện đồng thời đảm bảo chất lượng điện Vì đồ án mơn học “Phần điện nhà máy điện” bước thực dược quan trọng cho sinh viên nghành Hệ Thống Điện bước đầu làm quen với ứng dụng thực tế Đây đề tài quan trọng cho kĩ sư điện tương lai vận dụng nhằm đưa phương án tối ưu Đồ án hồn thành với hướng dẫn giáo Phùng Thị Thanh Mai với giảng lớp Do thời gian kiến thức cịn hạn chế nên đồ án em tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy mơn góp ý để đồ án hoàn thiện Tài liệu sử dụng: ‘’Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp’’ PGS.TS Phạm Văn Hòa Hà nội, tháng 12 năm 2011 Sinh viên Nguyễn Danh Đức Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện CHƯƠNG I TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 1.1 Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngưng gồm tổ máy x 50MW Uđm= 10,5 kV Cung cÊp cho phụ tải địa phơng, phụ tải trung áp, tha phát lên cao áp Chn mỏy phỏt in loi TB-50-2 cú cỏc thụng s sau: Loại Thông số định mức TB 50−2 N v/phót S(MVA) 3000 U(kV) Cosϕ P(MW) 62,5 Điện kháng tơng đối 50 10,5 0,8 IKA Xd" Xd' Xd 5,73 0,135 0,3 1,84 B¶ng 1.1 1.2 Tính tốn phụ tải cân công suất 1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Đồ thị phụ tải toàn nhà máy xác định theo công thức sau: P% (t) ∑ SdmF STNM(t) = cosϕTD - STNM (t) : Cơng suất phát tồn nhà máy thời điểm t - P% (t) : phần trăm công suất phát toàn nhà máy thời điểm t - SđmΣ : tổng công suất biểu kiến định mức nhà máy - SđmΣ = n.SđmF , : SđmΣ - công suất định mức tổ MF; n- số tổ máy Vậy: SđmΣ = 4.50 = 200 MVA Tính tốn theo cơng thức ta bảng kết sau: t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P(%) 90 90 90 95 100 100 100 90 90 SFNM(t),MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225 Bảng 1.2 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Đồ thị phụ tải tồn nhà máy: Hình 1.2 1.2.2 Đồ th ph ti t dựng Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện thiết kế chiếm 8% công suất định mức nhà máy Phụ tải tự dùng nhà máy thời điểm đợc xác định theo công thức sau: STD(t) = α Trong : n.PdmF  S (t )   0, + 0, FNM ÷ (1.2) cosϕTD  S FNM  - α - số phấn trăm lượng điện tự dùng , α =8% - CosϕTD = 0,82 - STD(t) : công suất tự dùng nhà máy thời điểm t, MVA - SFNM (t) : công suất nhà máy phát thời điểm t, MVA 0,4 : lỵng phơ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát 0,6 :lợng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát Từ số liệu công suất phát nhà máy áp dụng công thức(1.2) ta có bảng biến thiên công suất tự dùng đồ thị phụ tải tự dùng: t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P(%) 90 90 90 95 100 100 100 90 90 SFNM(t), MVA 225 225 225 237,5 250 250 250 225 225 STD (t), MVA 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 20,975 20,975 20,975 Bảng 1.3 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Từ ta có đồ thị: Hình 1.3 1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110 kV Pmax = 100 MW, cosφ= 0,85 => SUTmax = 117,674 MW Gồm kép ×60 MW đơn × 40 MW Theo cơng thức ta tính giá trị công suất phụ tải thời điểm bảng sau: t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P(%) 90 90 80 90 95 100 90 90 80 PUT(t),MVA 90 90 80 90 95 100 90 90 80 SUT(t),MVA 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 117,674 105,88 105,88 94,12 Bảng 1.4 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án mơn học: Nhà máy điện Từ ta có đồ thị: Hình 1.4 1.2.4 Đồ thị phụ tải địa phương (cấp điện áp máy phát) Pmax = 16 MW, cosφ= 0,85 => SUFmax= 18,824 MW Ta có cơng thức tính tốn cơng suất phụ tải địa phương sau: SUF (t) = Pmax P%(t) 100.cos ϕ Theo cơng thức ta tính giá trị cơng suất phụ tải thời điểm bảng sau: t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 P(%) 90 90 80 70 90 100 90 90 80 PUF(t),MVA 14,4 14,4 12,8 11,2 14,4 16 14,4 14,4 12,8 SUF(t),MVA 16,94 16,94 15,06 13,177 16,94 18,824 16,94 16,94 15,06 Bảng 1.5 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án mơn học: Nhà máy điện Hình 1.5 1.2.5 Đồ thị công suất phát hệ thống Công suất phát hệ thống thời điểm xác định theo công thức sau: SVHT(t) = SFNM(t) - [SUF(t) + SUT(t) + SUC(t) + STD(t) ] Ngồi cơng suất góp cao: STGC(t) = SVHT(t) + SUC(t)=SVHT(t) Kết tính tốn cho bảng sau: t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24 SVHT(t),MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845 STGC(t),MVA 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 94,845 Bảng 1.6 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án mơn học: Nhà máy điện Ta có đồ thị: Hình 1.6 Bảng tổng hợp đồ thị phụ tải cấp: t(h) SFNM(t), MVA SUF(t), MVA SUT(t), MVA STD (t), MVA SVHT(t), MVA STGC(t), MVA 0÷4 225 16,94 105,88 20,975 81,205 81,205 4÷8 225 16,94 105,88 20,975 81,205 81,205 8÷10 225 15,06 94,12 20,975 94,845 94,845 10÷12 237,5 13,177 105,88 21,7 96,743 96,743 12÷16 250 16,94 111,75 22,44 98,87 98,87 16÷18 250 18,824 117,674 22,44 91,062 91,062 18÷20 250 16,94 105,88 22,44 104,74 104,74 20÷22 225 16,94 105,88 20,975 81,205 81,205 22÷24 225 15,06 94,12 20,975 94,845 94,845 Bảng 1.7 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Ta có đồ thị: S, MVA 250 SFNM(t ) S FNM(t) 225 200 175 150 SUT(t) 125 100 S TGC(t),S VH(t) S UT(t) STGC(t) SVH(t) 75 50 STD(t) 25 SUFS (t) (t) S TD(t) UF 10 12 14 16 18 20 22 24 t (giờ) Hình 1.7 NHẬN XÉT: - Phụ tải cấp điện áp máy phát tự dùng nhỏ (SUFmax=18,824 MVA, SUFmin=15,06 MVA), phụ tải cấp điện áp trung lớn (SUTmax=117,674 MVA,SUTmin= 94,12 MVA), nhiên nhà máy đáp ứng đủ công suất yêu cầu Phụ tải cấp điện áp máy phát điện áp trung phụ tải loại 1,2 cung cấp điện đường dây kép đơn - Công suất hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) 3000 MVA, dự trữ công suất hệ thống 200 MVA, giá trị lớn công suất cực đại mà nhà máy phát hệ thống SVHTmax=104,74 MVA nên trường hợp cố hỏng vài tổ máy phát hệ thống cung cấp đủ cho phụ tải nhà máy Công suất phát nhà máy vào hệ thống tương đối nhỏ so với tổng cơng suất tồn hệ thống ⇒ nhà máy chạy vận hành khơng có khả điều chỉnh chất lượng điện cho hệ thống - Khả mở rộng phát triển nhà máy không cao.Ta tiếp tục trì vận hành tiêu kinh tế – kĩ thuật tương lai để đáp ứng phần nhu cầu điện địa phương phát lên hệ thống Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện CHƯƠNG II LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY 2.1 Đề xuất phương án Đây khâu quan trọng thiết kế nhà máy Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể tính khả thi có hiệu kinh tế cao Ta có bảng tổng hợp đồ thị phụ tải cấp, MVA t(h) 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22 225 16,94 105,88 20,975 81,205 81,205 225 16,94 105,88 20,975 81,205 81,205 225 15,06 94,12 20,975 94,845 94,845 237,5 13,177 105,88 21,7 96,743 96,743 250 16,94 111,75 22,44 98,87 98,87 250 18,824 117,674 22,44 91,062 91,062 250 16,94 105,88 22,44 104,74 104,74 225 16,94 105,88 20,975 81,205 81,205 Phụ tải Cơng suất tồn nhà máy Phụ tải địa phương Phụ tải cấp điện áp trung Phụ tải tự dùng Công suất phát hệ thống Phụ tải phía góp cao Bảng 2.1 Nhận thấy: Phụ tải cấp điện áp máy phát: SUFmax =18,824 MVA, 18,824 = 9, 42 MVA 9, 42 100% = 15,05% ≈15% SFđm , 62,5 Vì vậy, khơng cần có góp cấp điện áp máy phát (TG UF) Cấp điện áp cao UC= 220 kV Cấp điện áp trung UT= 110 kV Trung tính cấp điện áp cao 220 kV trung áp 110 kV trực tiếp nối đất, hệ số có lợi: α = U C − U T 220 − 110 = = 0,5 UC 220 Vậy nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc cấp điện áp Phụ tải cấp điện áp trung: SUTmax = 117,674 MVA SUTmin = 94,12 MVA Công suất định mức máy phát : SFđm= 62,5 MVA → Có thể ghép 1- máy phát - máy biến áp cuộn dây lên góp 110 kV cho máy phát vận hành phẳng Công suất phát hệ thống : SVHTmax = 104,74 MVA SVHTmin = 81,205 MVA → Có thể ghép 2-3 máy phát lên góp cao áp, Dự trữ cơng suất hệ thống: SdtHT= 200 MVA Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Công suất máy phát : Sbộ= 2.(62,5-5)= 115 MVA Như nguyên tắc ghép chung máy phát với máy biến áp cuộn dây Từ nhận xét vạch phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: 2.1.1 Phương án SUT HT Ñ 220 kV 110 kV TN TN MF B B MF MF MF Hình 2.1 Trong phương án dùng máy phát - máy biến áp cuộn dây cấp điện cho góp điện áp trung 110 kV, máy phát lại nối với máy biến áp tự ngẫu Dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc cấp điện áp phát điện lên hệ thống, Điện tự dùng trích từ đầu cực máy, phụ tải địa phương trích từ đầu cực máy MF1, MF2 Ưu điểm phương án đơn giản hnh, đảm bảo cung cấp điện liờn tc cho phụ tải cấp điện áp, hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ, s lng thiết bị điện cao áp nên giảm giá thành đầu tư Công suất máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía điện áp trung gần phụ tải cấp điện áp nên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp máy biến áp liên lạc nhỏ giảm tổn thất điện làm giảm chi phí vận hành 2.1.2 Phương án Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Chọn góp 110 kV Thanh góp 110 kV chọn giống dây dẫn mềm nối từ máy biến áp lên góp 110 kV Tức chọn dây ACO – 300 Các điều kiện kiểm tra với dây dẫn mềm cấp điện áp 110 kV thoả mãn 5.2 Chọn máy cắt dao cách ly Chọn máy cắt: Máy cắt chọn giống bảng 4.1 chương IV Chọn dao cách li: Dao cách ly (DCL) chọn theo điều kiện sau:  Điều kiện áp: UđmCL ≥ Uđml  Điều kiện dòng: IđmCL ≥ Icb (dòng điện cưỡng bức)  Điều kiện ổn định động: idđm ≥ ixk = Kxk I’’  Điều kiện ổn định nhiệt: I 2nhđh t nh ≥ B N Trong đó:  UđmCL IđmCL: điện áp dòng điện định mức DCL  Inhđm: dòng điện ổn định nhiệt CL ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh  BN: xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch Điều kiện xét DCL có dịng định mức 1000A Phương án I Cấp điện áp (kV) Thông số tính tốn Icb (kA) ixk (kA) 220 0,275 54,549 110 0,344 10,5 1,087 Thông số định mức Loại Dao Cách Ly Uđm (kV) Iđm (kA) ildd (kA) PHД- 220T/800 220 80 146,3 PлHД - 330/3200 330 3,2 160 77,307 PBP -20/8000 20 300 Bảng 5.2 - Ta thấy UđmCl > Uđml , Iđm > Icb , Ildđ > Ixk Do Iđm > 1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt DCL Vậy dao cách ly chọn thỏa mãn 5.3 Chọn máy biến điện áp (BU), máy biến dòng điện (BI) Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Trong nhà máy điện, máy biến điện áp máy biến dòng điện sử dụng với nhiều mục đích đo lường, bảo vệ rơ le, tự động hố, tín hiệu điều khiển, kiểm tra cách điện, hồ đồng bộ, theo dõi thơng số Chúng có mặt cấp điện áp nhà máy Việc chọn máy biến điện áp máy biến dòng điện phụ thuộc vào tải Điện áp định mức chúng phải phù hợp với điện áp định mức mạng 5.3.1.Chọn máy biến điện áp Cấp điện áp 220 kV Ở cấp điện áp 220 kV để kiểm tra cách điện, cung cấp cho bảo vệ rơ le, tự động hoá, ta chọn biến điện áp pha nối dây theo sơ đồ Yo/Yo/∆, loại HKΦ - 220 58 có thơng số kỹ thuật sau: - Điện áp sơ cấp: USdm = 220000 , V - Điện áp thứ cấp chính: UT1dm = 100 , V - Điện áp thứ cấp phụ: UT2 dm = 100, V - Cấp xác 0,5 công suất: S = 400, VA Cấp điện áp 110 kV Chọn biến điện áp pha loại HKΦ - 110 - 58 có thơng số kỹ thuật sau: - Điện áp sơ cấp: USđm = 110000 , V - Điện áp thứ cấp chính: UT1dm = 100 , V - Điện áp thứ cấp phụ: UT2 dm = 100 , V - Cấp xác 0,5 cơng suất S = 400, VA Cấp điện áp mạch máy phát Máy biến điện áp chọn phải thoả mãn điều kiện sau: - Điện áp định mức: UBU dm > UdmL= 10 kV - Công suất định mức: Tổng phụ tải S2 nối vào BU phải bé phụ tải định mức BU, với cấp xá chọn, tức là: S2 < SBU dm với S2 = (∑ Pdc ) + (∑ Q dc ) Trong ΣPdc ΣQdc tổng cơng suất tác dụng công suất phản kháng dụng cụ đo mắc vào biến điện áp Dụng cụ phía thứ cấp máy biến điện áp công tơ nên dùng hai máy biến điện áp pha nối theo sơ đồ V/V Các dụng cụ đo lường sử dụng qua máy biến điện áp ghi bảng sau Số TT Phần tử Ký hiệu Vôn kế Oát kế tác dụng Oát kế phản kháng Oát kế tự ghi B-2 ? - 335 ? - 335 H - 348 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Phụ tải BU: AB P, (W) Q,(VAR) 7,2 1,8 1,8 8,3 - Lớp: Đ3-H1 Phụ tải BU: BC P, (W) Q,(VAR) 1,8 1,8 8,3 - Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Oát kế phản kháng tự ghi Tần số kế Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Tổng H - 348 ∃ - 340 ? - 675 ?-675M 8,3 0,66 0,66 28,72 1,62 1,62 3,24 8,3 6,5 0,66 0,66 28,02 1,62 1,62 3,24 - Phụ tải máy biến điện áp pha A: S2 = SAB = (∑ PAB ) + (∑ QAB ) = 28, 72 + 3, 24 = 28,9 VA P 28, 72 Cosϕ = S AB = 28,9 = 0,99 AB - Phụ tải máy biếnđiện áp pha C: S2 = SBC = (∑ PBC ) + (∑ QBC ) = 28, 02 + 3, 24 = 28, 21 VA PBC 28, 02 = 0,99 Cosϕ = = 28, 21 QBC Vì phụ tải biến điện áp dụng cụ đo lường nên ta chọn máy biến điện áp kiểu HOM – 10 có thơng số sau: - Điện áp định mức cuộn sơ cấp: USdm = 10500 V - Điện áp định mức cuộn thứ cấp: UTdm = 100 V - Công suất định mức: S = 75 VA - Công suất định mức cực đại: S = 640 VA - Cấp xác: 0,5 Để chọn dây dẫn nối từ biến điện áp đến đồng hồ ta xác định dòng pha A, B, C sau: SAB 28,9 = 0, 289 A IA = = U AB 100 SBC 28, 21 = 0, 282 A IC = = 100 U BC Để đơn giản tính tốn coi: IA = IB ≈ 0,289 A, cosϕAB = cosϕBC ≈ Khi ta có: IB = IA = 0,289 = 0,5 A Điện áp giáng dây A B là: ∆ U = ( I A + I B )r = ( I A + I B ) ρ l F Để đơn giản bỏ qua góc lệch pha IA IB, mặt khác ta lấy khoảng cách từ BU đến đồng hồ đo 50 m Theo điều kiện ∆ U% < 5% ta có: (IA + IB) ρ l ≤ 5% F Hay thiết diện dây dẫn phải thoả mãn: F≥ ( I A + I B ) ρ l (0, 289 + 0,5).0, 0175.50 = = 1,381 mm2 0,5 0,5 Để đảm bảo độ bền ta chọn dây dẫn đồng có tiết diện F = 1,5 mm2 5.3.2.Chọn máy biến dòng điện Cấp điện áp 220 110 kV Chọn BI theo điều kiện: Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện UđmBI ≥ Uđmlưới IđmBI ≥ Icb Với cấp điện áp 110kV có: I cb110 = 0,344(kA) Với cấp điện áp 220kV có: I cb220 = 0,275 (kA) Vậy chọn loại BI có thơng số sau: Loại BI TΦH-110M TΦH-2203T Iđm (A) Uđm (kV) Bội số ổn định động Bội số ổn định nhiệt 110 75 60/1 1000 Thứ cấp 220 75 60/1 600 Sơ cấp Cấp xác Phụ tải (Ω) Ildd (kA) 0,5 0,8 145 0,5 54 Bảng 5.4 Cấp điện áp máy phát Biến dòng điện đặt pha, mắc hình Máy biến dịng điện chọn cần thỗ mãn điều kiện sau: - Cấp xác : Vì phụ tải BI có cơng tơ nên cấp xác chọn 0,5 - Điện áp định mức : UBI.đm ≥ Umạng.đm = 10 kV - Dòng điện định mức : ISC.đm ≥ Icb = 3,61 kA - Phụ tải thứ cấp định mức ZBI.đm : Để đảm bảo độ xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp Z2 không vượt phụ tải định mức: Z2 = ZΣdc + Zdd ≤ ZBiđm Trong đó: - ZΣdc : Tổng phụ tải dụng cụ đo - Zdd : Tổng trở dây dẫn nối biến dịng điện với dụng cụ đo Ngồi cần phải thỗ mãn điều kiện ổn định động ổn định nhiệt có ngắn mạch Ta chọn biến dịng kiểu TΠIII - 10 có thông số sau: - Điện áp định mức : UBIđm=10 kV - Dòng điện sơ cấp định mức : ISCđm = 4000 A - Dòng điện thứ cấp định mức : ITCđm = A - Cấp xác : 0,5 - Phụ tải định mức : Z2BIđm = 1,2 Ω - Từ điều kiện Z2 = ZΣdc + Zdd ≤ ZBIđm , ta suy : Zdd ≤ ZBIđm - ZΣdc Hay ρ ltt ≤ ZBIđm - ZΣdc F ρ ltt F≥ Z BIdm − Z Σdc Trong : - F : Tiết diện dẫn từ BI đến dụng cụ đo lường - ρ : Điện trở suất vật liệu dây dẫn - ltt : Chiều dài tính tốn dây dẫn từ BI đến dụng cụ đo lường Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Công suất tiêu thụ cuộn dây đồng hồ đo lườngcho bảng sau: Số TT ∃ - 378 Д - 335 H - 348 Д - 335 Pha A 0,1 0,5 10 0,5 Phụ tải Pha B 0,1 - Pha C 0,1 0,5 10 0,5 H - 318 10 - 10 Д - 675 Д -673M 2,5 2,5 26,1 2,5 2,6 2,5 2,5 26,1 Phần tử Loại Ampemét Oát kế tác dụng Oát kế tác dụng tự ghi Oát kế phản kháng Oát kế phản kháng tự ghi Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Tổng Bảng 5.5 Tổng phụ tải pha : SA = SC = 26,1 VA ; SB = 2,6 VA Phụ tải lớn : Smax = SA = SC = 26,1 VA Tổng trở dụng cụ đo lường mắc vào pha A (hay pha C) : ZdcΣ = S I S TC.dm = 26,1 = 1,044 Ω 52 Ta chọn dây dẫn đồng có ρcu = 0,0175 (Ωmm2/m) giả sử chiều dài từ biến dòng điện đến dụng cụ đo : l = 30m Vì sơ đồ đủ nên ta có ltt = l = 30m Tiết diện dây dẫn chọn theo công thức sau : F≥ ρ cu l Z BIdm − Z dc = ∑ 0, 0175.30 = 3,365 mm2 1, − 1, 044 Căn vào điều kiện ta chọn dây dẫn đồng với tiết diện F = mm2 Biến dịng điện kiểu khơng cần kiểm tra ổn định động định điều kiện ổn định động dẫn mạch máy phát Biến dòng điện chọn khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt có dịng sơ cấp định mức 1000 A Ta có sơ đồ nối dây thiết bị đo: Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án mơn học: Nhà máy điện Hình 5.1 5.4 Chọn thiết bị cho phụ tải địa phương Phụ tải địa phương cung cấp đường cáp chôn đất Tiết diện cáp chọn theo tiêu kinh tế Cáp chọn phải có điện áp định mức phù hợp với điện áp định mức mạng điện, phải thoả mãn điều kiện phát nóng lúc bình thường lúc cố, thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt ngắn mạch 5.4.1 Chọn cáp Phụ tải cấp điện áp 10,5 kV gồm: - Bốn đường dây cáp kép: P = MW; Cosϕ = 0,85 dài km ⇒S = P = = 3,529 MVA Cosϕ 0,85 - Hai đường dây cáp đơn: P = MW; Cosϕ = 0,85 dài km ⇒ S = 2,353 MVA I lvbt Tiết diện cáp chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt: Scáp = J kt Trong đó: - Ilvbt : dịng điện làm việc bình thường Chọn tiết diện cáp đơn a Chọn cáp Phụ tải địa phương dùng cáp nhôm Các đường dây đơn có cơng suất S = 2,353 MVA Vậy dịng điện làm việc bình thường : Ilvbt = 2,353 = 0,129 kA= 129 A 3.10,5 Tra bảng với Tmax = 7665 (h) ứng với cáp lõi nhơm có cách điện giấy => 129 Fcáp = 1, = 107,5 mm2 Vậy ta chọn dây cáp cách điện giấy có tẩm nhớt F= 120 mm2; Uđm = 10 kV ; Icp = 240 A Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện b Kiểm tra cáp chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện là: K1.K2.Icp ≥ Ilvbt Trong đó: - K1 : hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt cáp θ cp − θ 0' - K1 = θ cp − θ - θcp: nhiệt độ phát nóng cho phép cáp θcp = 600C - θ’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp = 250C - θ0: nhiệt độ tính tốn tiêu chuẩn 150C - K1 = 60 − 25 = 0,88 60 − 15 - K2: hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn,K2= Thay số vào ta có: 0,88.1.240 = 211,2 > Ilvbt = 129 A Vậy cáp chọn đảm bảo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép Chọn tiết diện cáp kép - Công suất đường dây cáp kép S = 3,529 MVA Chọn tiết diện cáp kép theo dòng điện cưỡng Dòng điện làm việc cưỡng qua cáp là: Icb = S 3,529 = = 0,194 kA= 194 A 3.U 3.10,5 Tra bảng với Tmax = 7665 (h) ứng với cáp lõi nhôm có cách điện giấy Icb 194 = J kt 1, = 161,7 mm2  Fcáp = Chọn cáp F = 185 mm2 ; Uđm = 10 kV ; Icp = 310 A a Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện kiểm tra : Icb ≤ KQTSC K1.K2.ICP Trong : - KQTSC : Hệ số tải cố, lấy KQTSC=1,3 Icb = S 3,529 = = 0,194 kA= 194 A 3U 3.10,5 KQTSC ICP= 1,3.0,88.1.310= 354 A > Icb= 194 A Vậy cáp chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 5.4.2 Chọn máy cắt đầu đường dây MC1 Các máy cắt đầu đường dây chọn loại Dòng cưỡng qua máy cắt tính tốn cho đường dây kép đường dây bị cố Icb = S 3,529 = = 0,194 kA 3.U 3.10,5 §Ĩ chän máy cắt phía 10,5 kV ta dựa vào kết tính toán ngắn mạch điểm ngắn mạch N4 : IN4(0) = 30,369 kA ; ixk = 77,307 kA Tra bảng chọn loại máy cắt BMΠ-10-1000-20K có thơng số: Uđm = 10 kV; Iđm = 1000 kháng điện; Icắt đm = 20 kA Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Vấn đề phải chọn kháng điện để hạn chế dịng ngắn mạch có cố ngắn mạch đường dây phụ tải địa phương để dòng ngắn mạch không vượt trị số Icắt đm = 20 kA 5.4.3 Chọn kháng điện Kháng chọn theo điều kiện: - Uđm K ≥ Umạng = 10 kV - Iđm K ≥ Icb - Điện kháng X% chọn theo điều kiện ổn định nhiệt cho cáp ngắn mạch theo điều kiện dòng cắt máy đặt đầu đường dây Theo nhiệm vụ thiết kế, phụ tải địa phương gồm đường dây kép ×3 MW × km đường dây đơn × MW × km Điện lấy từ đầu cực máy phát 10 kV.Ta sử dụng kháng giống K1, K2, K3 để hạn chế dòng ngắn mạch đến mức đặt máy cắt BMΠ-10 cáp lưới điện phân phối có tiết diện nhỏ 70 mm2 theo yêu cầu đầu Ta có s sau: K1 K2 Hỡnh 5.2 Phụ tải địa phơng gồm có đờng dây kép đờng dây đơn chia u cho mi cuụn khỏng dõy kép dây đơn Pmax = 16 (MW) , cosϕ = 0,85 Phân bố công suất qua kháng bình thường tình cố sau: Cơng suất qua kháng Chế độ Bình thường Sự cố K1 Sự cố K2 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức K1 K2 16 16 Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án mơn học: Nhà máy điện Dịng cưỡng qua kháng chọn theo kháng có phụ tải lớn nhất: Icb = 16.103 = 879,8 A 3.10,5 Tra phụ lục chọn kháng điện đơn bê tơng có cuộn dây nhơm loại PbA-101000-4 có IđmK= 1000A Xác định XK%: XHT MC1 XK N4 XC1 MC2 N5 XC2 N6 Hình 5.3: Sơ đồ thay để chọn XK% Ta có: Điện kháng hệ thống tính dến điểm ngắn mạch N4: Scb 100 = = 0,181 " 3.U cb I N 3.10,5.30,369 X HT = = x l Điện kháng cáp là: XC1 S cb U 2tb Với x0: điện kháng đơn vị cáp, tra tài liệu 0,06 Ω / km l: chiều dài cáp , km S 100 cb XC1 = x o l U = 0,06.3.10,52 = 0,163 cb Dòng cắt MC1 Icắt1 = 21 kA Dịng nhiệt cáp tính theo cơng thức: InhC1 = F.C t cat = 120.90 = 10800 A = 10,8 kA Trong đó: - InhC: dịng ổn định nhiệt cáp, A - F: tiết diện cáp, mm2, chọn 240 mm2 - C: hệ số lõi, cáp nhôm, C = 90 - tcắt: thời gian cắt máy cắt tcắt1 = tcatMC2 + ∆t = 0,7 + 0,3 = 1s Theo đề ta có: địa phương dùng máy cắt hợp với Icắt = 21 kA tcắt = 0,7 sec cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ 70mm2 Dịng nhiệt cáp tính sau: InhC2= F2 C 70.90 = = 7,53 kA t c2 0,7 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện Với: - tcatMC2: thời gian cắt MC2, 0,7s - ∆t : chọn 0,3s S cb 100 = Ta có điều kiện: Icb = = 5,499 kA 3.U cb 3.10,5 Ta có: XΣ1 = XHT + XK = I cb I nhcap1 = 5,499 = 0,51 10,8 Vậy giá trị điện kháng dạng tương đối là: XK = XΣ1 - XHT = 0,51 – 0,181= 0,329 Qui dạng phần trăm: XK% = X K 100.Iđm 100.1000 = 0,329 = 5,99 % Icb 5499 Chọn XK% = 8%, ta có: X chon % I cb 5,499 chon XK = K = = 0,439 100 I đmK 100 XKΩ= X K %.U dmK 100 3.I đmK = 8.10,5 100 3.1 = 0,485 Ω Chọn kháng điện Loại kháng Uđm kV Iđm A XKđm Ω ∆P kW Iđđ kA Inh kA PbA–10 – 10008 10,5 1000 0,47 10,2 29 23 Kiểm tra kháng chọn : Khi ngắn mạch N5 - Dòng ngắn mạch N5: I N5 = X HT Icb 5,499 = = 8,87 kA chon + XK 0,181 + 0,439 Do IN5 = 8,87 kA < InhC1 = 10,8 kA nên kháng điện chọn thoả mãn yêu cầu kỹ thuật - Dòng ngắn mạch N6: Icb 5,499 = chon IN6 = X HT + X K + X C1 0,181 + 0,439 + 0,163 = 7,02 kA Dòng ngắn mạch tính nhỏ dịng nhiệt cáp Inhcap2 = 7,53 kA dòng máy cắt Icắt2 = 21 kA Vậy kháng chọn thỏa mãn điều kiện CHƯƠNG VI Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG Điều kiện 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 tuốc bin cá tổ máy - Những máy phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò tuốc bin 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 Cấp tự dùng 380/220 (V) bố trí máy biến áp 6/0,4 kV máy biến áp dự trữ 6.1 Chọn sơ đồ tự dùng Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện TN1 B9 TN1 F1 B5 B3 B4 F2 B6 F3 B7 F4 B8 B1 B1 B1 6kV B1 B1 0,4k V Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy a Cấp điện áp 6,3 kV: Dùng để cung cấp điện cho động công suất từ 200 kW trở lên Gồm máy B5, B6, B7, B8, B9.Trong điện từ đầu cực B5, B6, B7, B8 lấy điện từ đầu cực MF Máy B9 dùng làm dự phòng lạnh cho máy biến áp trên, lấy điện từ cuộn hạ máy biến áp TN1 TN2 b Cấp điện áp 0,4 kV: Dùng để cung cấp điện cho động công suất nhỏ từ 200 kW trở xuống Bao gồm máy B10, B11, B11, B12 hạ điện áp từ 6,3 kV xuống 0,4 kV Máy B14 dùng làm dự phòng lạnh cho máy trên, lấy điện từ phía 6,3 kV máy biến áp dự phòng B9 S max td = 22,44 MVA S 0td, kV = (10 ÷ 15)% S max td , ta lấy 15%, tức là: Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện S 0td, kV = 15 ⋅ 22,44 = 3,366 MVA 100 Số phân đoạn cấp 0,4 kV là: S 0td, 4kV 3,366 = 3,366 < n = 1000 Vậy chọn số phân đoạn cấp 0,4 kV 6.2 Chọn máy biến áp a Máy biến áp cấp 6,3 kV S max ≥ td n Trong đó: - Stdmax = 22,44 MVA: cơng suất tự dùng cực đại nhà máy - n = 4: Số tổ máy phát 22,44 S max ,3kV Nên: S 6đmB ≥ td = = 5,61 MVA n Tra bảng ta chọn máy TMC-6300 - 10,5/6,3 Máy biến áp dự phòng chọn giống máy biến áp tự dùng b Máy biến áp cấp 0,4 kV: Công suất máy 1000 kVA, tra bảng ta chọn máy loại TMH cấp điện áp 10/0,4 kV ,3kV S 6đmB Tên MBA TMH Sđm, (kVA) 1000 Điện áp, kV 10/0,4 ∆PN, kW 12,2 UN % 5,5 Giá,.103 (rúp) 2,32 6.3 Chọn máy cắt khí cụ điện: Ta chọn máy cắt cho phía cấp điện áp 10,5 kV Máy cắt chọn theo điều kiện sau: Điều kiện áp: UđmMC ≥ Uđml Điều kiện dòng: IđmMC ≥ Icb Điều kiện cắt: Icắtđm ≥ I” Điều kiện ổn định động: idđm ≥ ixk = Kxk I’’ Điều kiện ổn định nhiệt: I 2nhđh t nh ≥ B N ; đó: - Inhđm: dòng điện ổn định nhiệt MC ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh - BN: xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch (Điều kiện xét máy cắt có dịng định mức 1000A) Ta có: Uđml = 10,5 kV Smax 22,44 td = = Icb = 0,308 kA n 3.U đm 3.10,5 Với: n = 4: số tổ máy phát Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện I’’ = I 'N' = 30,369 kA Ixk = 77,307 kA Từ tra bảng ta chọn loại máy cắt có thơng số sau: Loại MC Uđm kV Iđm A Icắtđm kA idđm kA inh/tnh kA/s MΓΓ-10-3200-45Y3 10 3200 45 120 45/4 Bảng 6.2: Bảng chọn thông số máy cắt 6.4 Chọn aptomat hạ áp 0,4 kV Ap-to-mat chọn theo điều kiện: Uđm ≥ Uđm mạng = 0,4 kV Iđm ≥ I lvmax I cắt đm ≥ I’’N Iđm.Ap-to-mat =IđmB.Tự dùngcấp = 1000 = 1433,4 A 3.0, Để chọn dòng cắt định mức aptomat ta tính dịng ngắn mạch 0,4 kV, điểm N6 Lúc coi MBA tự dùng nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch Sơ đồ thay thế: N6 6,3kV RB XB 0,4kV 2 U N %U dm ∆PN U dm ZB = RB + jXB = 10 + j 104 S dm S dm ZB = 12, 2.0, 42 5,5.0, 4 10 + J 10 = 1,95+ j.8,8 10002 1000 ZB = 1,952 + 8,82 = 9,013 (mΩ) -Dòng ngắn mạch N8 là: U TB 400 I”N8= 3.Z = 3.9, 013 = 25,62 kA B Căn vào điều kiện chọn ap-to-mat kết tính ngắn mạch, chọn aptomat loại M12 hãng Merlin Gerin chế tạo có thơng số bảng sau: Loại M12 Uđm,V 690 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Iđm, A 1250 Lớp: Đ3-H1 Số cực 3-4 IcắtN , kA 40 Page: Đồ án môn học: Nhà máy điện MỤC LỤC Chương I: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY …………………………… Page: Chương II: TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN Page: …………………………… Chương III: TÍNH DỊNG ĐIỆN NGẮN MẠCH …………………………… Page: 31 Chương IV: SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Page: 56 …………………………… Chương V: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN …………………………… Page: 65 Chương VI: CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG …………………………… Page: 81 Sinh viên: Nguyễn Danh Đức Lớp: Đ3-H1 Page: ... Page: Đồ án mơn học: Nhà máy điện Đồ thị phụ tải tồn nhà máy: Hình 1.2 1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dựng Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện thiết kế chiếm 8% công suất định mức nhà máy Phụ tải tự dùng nhà. .. 2.5 Chọn máy biến áp liên lạc Chọn máy biến áp liên lạc máy biến áp tự ngẫu có cấp điện áp 220/110/10 kV, Loại điều chỉnh tải Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu: STNđm ≥ Trong : max.. .Đồ án mơn học: Nhà máy điện CHƯƠNG I TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 1.1 Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện