ĐỀ TÀI “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI "

Chia sẻ: Le Hung | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:63

Thêm vào BST

Báo xấu

402
lượt xem 115
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay nước ta đang đẩy mạnh công nghiệp hóa - hiện đại hóa, hội nhập kinh tế quốc tế nhằm đưa đất nước phát triển, mục tiêu đến năm 2020 cơ bản trở thành một nước công nghiệp. Bên cạnh việc phát triển các ngành kinh tế khác thì ngành công nghiệp năng lượng của những năm gần đây cũng đạt được những thành tựu đáng kể, đáp ứng được nhu cầu của đất nước. Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc, ở nước ta nhu cầu điện năng trong lĩnh vực công nghiệp, dịch...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ĐỀ TÀI “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI "

ĐỀ TÀI Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI G iảng viên hướng dẫn : Nguyễn Th ị Tâm Sinh viên thực hiện : 1
1.1. ĐỀ XUẤT PHƯ ƠNG ÁN TÍNH TOÁN......................................................10 1.1.1. Phương án I: .........................................................................................12 1.1.2. Phương án II:................................................................ ........................13 1.1.3. Phương án III: ......................................................................................13 1.1.4. Phương án IV: ......................................................................................14 1.1.5. Nhận xét chung: ...................................................................................15 TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN..................................................................................................15 1.2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP. ..............................................................................15 1.2.1. Chọn máy biến áp cho phương án I: .....................................................15 1.3. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP. .......................17 1.3.1. Phương án I: .........................................................................................17 Chương3: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ...................................................................18 1.4. MỞ ĐẦU. ................................................................ ....................................18 1.5. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO PHƯ ƠNG ÁN I. ..................................19 1.5.1. Sơ đồ thay thế nhà máy điện và các đ iểm ngắn mạch tính toán : ............19 1.5.2. Tính toán các thông số củ a sơ đồ thay th ế: ............................................20 1.5.3. Tính toán dòng ngắn mạch: ..................................................................22 1.6. XÁC ĐỊNH XUNG LƯỢNG NHIỆT CỦA DÒNG NGẮN MẠCH ............36 1.6.1. Phương án I: .........................................................................................37 Chương4: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA .....37 1.7. ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ CÓ DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA:.............................................................................37 1.7.1. Khí cụ điện: ..........................................................................................37 1.7.2. Điện áp: ................................................................................................37 1.7.3. Dòng đ iện làm việc:..............................................................................37 1.7.4. Kiểm tra ổn định nhiệt: .........................................................................38 1.7.5. Kiểm tra ổn định động: .........................................................................38 1.8. TÍNH DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨ C: ...........................................................38 1.8.1. Phương án I: .........................................................................................38 1.9. CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY: ...................................................40 1.9.1. Điều kiện chọn máy cắt (MC): ................................ ..............................40 1.9.2. Điều kiện chọn dao cách ly: ..................................................................40 CHỌN THANH GÓP, THANH DẪN, CÁP ĐIỆN LỰ C: ........................43 1.10. 1.10.1. Các m ạch cấp đ iện áp máy phát: ...........................................................43 CHỌN SỨ: ................................................................ ..............................53 1.11. 1.11.1. Chọn sứ đỡ cho các thanh dẫn cứng:.....................................................53 1.11.2. Chọn sứ xuyên tường:................................................................ ...........54 CHỌN CUỘN DẬP HỒ QUANG: ..........................................................54 1.12. 1.12.1. Điều kiện chọn: ....................................................................................55 1.12.2. Chọn cuộn d ập hồ quang cho mạng cấp đ iện áp máy phát 10,5 kV: ......55 CHỌN MÁY BIẾN DÒNG, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP: ...............................55 1.13. 1.13.1. Chọn máy biến dòng (BI): ................................ ....................................56 1.13.2. Chọn máy biến điện áp (BU): ...............................................................57 Chương5: THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG CHO NHÀ MÁY ĐIỆN ...........................60 GIỚI THIỆU CHUNG: ............................................................................60 1.14. CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG:....................................................60 1.15. CHỌN SỐ LƯ ỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG: ......61 1.16. 1.16.1. Máy biến áp tự dùng b ậc 1:...................................................................61 2
1.16.2. Máy biến áp tự dùng b ậc 2:...................................................................62 KIỂM TRA KHẢ NĂNG TỰ KHỞI ĐỘNG CỦA CÁC ĐỘNG CƠ: ......62 1.17. 1.17.1. Kiểm tra các động cơ nối vào thanh góp 6 ,3 kV....................................63 1.17.2. Kiểm tra các động cơ nối vào thanh góp 0,4 kV....................................63 Nguyễn Văn Đạm , Thiết kế các mạ ng và hệ thống điện, NXB Khoa Họ c Và Kỹ [4] Thuật Hà Nội - 2006. .................................................................................................63 Nguyễn Công Hiền (chủ biên) và Nguyễn Mạnh Ho ạch, Hệ thống cung cấp [5] đ iện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng , NXB Khoa Họ c Và Kỹ Thuật Hà Nộ i - 2001 . ................................................................................................ ...........63 3
LỜI NÓI ĐẦU   Ngày nay nước ta đang đ ẩy mạnh công nghiệp hóa - hiện đ ại hóa, hộ i nh ập kinh tế quốc tế nhằm đ ưa đất nước phát triển, mục tiêu đến n ăm 2020 cơ b ản trở thành một nước công nghiệp. Bên cạnh việc phát triển các ngành kinh tế khác thì ngành công n ghiệp n ăng lượng của những n ăm gần đây c ũng đạt được những thành tựu đ áng kể, đ áp ứng được nhu cầu củ a đất nước. Cùng với sự phát triển củ a h ệ thống năng lượng quốc, ở n ước ta nhu cầu điện năng trong lĩnh vực công nghiệp, d ịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Hiện nay nền kinh tế nư ớc ta đ ang phát triển m ạnh m ẽ đời sống nhân dân được nâng cao, d ẫn đến phụ tải điện ngày càng phát triển. Do vậy việc xây dựng thêm các nhà máy điện là đ iều cần thiết để đáp ứng nhu cầu củ a phụ tải. Việc quan tâm quyết định đúng đ ắn vấn đề kinh tế - k ỹ thuật trong việc thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy đ iện sẽ m ang lại lợi ích không nhỏ đ ối với hệ thống kinh tế quốc doanh. Do đó việc tìm hiểu n ắm vững công việc thiết kế nhà máy điện, để đảm b ảo đ ược độ tin cậy cung cấp đ iện, chất lượng điện, an toàn và kinh tế là yêu cầu quang trọng đố i với người k ỹ sư điện. Nhiệm vụ của đ ồ án thiết kế của em là “Thiết kế phần đ iện trong nhà máy điện kiểu NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI”. Với những kiến thức được học ở trường, được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hư ớng dẫn và các thầy cô trong khoa đ ến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế. Vì thời gian và kiến thức có hạn, chắc hẳn đồ án không tránh khỏi những sai sót kính mong các th ầy cô giáo góp ý, ch ỉ bảo đ ể em hoàn thiện kiến thứ c của mình. Cuố i cùng em xin chân thành cảm các thầy cô đ ã truyền th ụ kiến thức cho em, để em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế. Đà Nẵng, ngày tháng nă m Sinh viên . 4
CH ƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT, VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 1.1 CHỌN MÁY PHÁT Đ IỆN: Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế phần điện trong Nhà máy: NHIỆT ĐIỆN NGƯ NG HƠI, Công suất: 120MW, gồm có: 4 tổ máy 30MW. Việc chọ n số lượng và công suất máy phát cần chú ý các đ iểm sau đây: - Mây phât c cng su ất căng lớn th vốn đ ầu tư lớn, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra mộ t đơn vị điện năng và chi phí vận hành hàng năm càng nhỏ. Nhưng về mặt cung cấp điện th đi hỏi cng su ất của mây phât lớn nhất không đư ợc lớn h ơn dự trữ quay về của hệ th ống. - Để thuận tiện trong việc xây d ựng cũng như vận hành về sau nên chọn máy phát cùng loại. - Chọn đ iện áp định mức củ a máy phát lớn th dng đ ịnh mức và dng ngắn mạch ở cấp đ iện áp này sẽ n hỏ, do đó dễ dàng chọn khí cụ điện hơn. V ới công suất của các tổ máy đê c nín ta chỉ việc chọn mây phât c cng suất tương ứng mỗi tổ là: 30MW. Ta chọn cấp điện áp máy phát là 10.5KV v cấp đ iện áp này thông dụng. Tra sách “ Thiết kế ph ần đ iện trong nhà máy điện vă trạm biến âp” của PGS Nguyễn Hữu Khái, ta chọn được máy phát đ iện theo bảng 1.1 Bảng 1.1 Điện kháng tương Thông số đ ịnh mức đối Loại mây phât n S P U cos xd” xd’ xd v/ph MVA MW KV 100 37.5 30 10.5 0 ,8 0,153 0 ,26 2,468 BC-30 Như vậy, công suất đ ặt toàn nhà máy là: SNM = 4 x 37.5= 150 [MVA] 1.2. TNH TOÂN PHỤ TẢ I VĂ CĐN BẰNG CNG SUẤ T: Để có cơ sở thiết kế chi tiết cho các chương tiếp theo.Trong ph ần này sẽ tiến h ành tính toán phân bố công suất trong nhà máy điện, xây d ựng được đồ thị phụ tải tổng cho nhă mây. Định lượng công suất cần tải cho các phụ tải ở các cấp điện áp tại các thời đ iểm và đ ề xuất các phương án nối dây hợp lý cho nhă mây. Nhă mây c nhiệm vụ cung cấp cho câc phụ tải sau: 5
P% 1 .2.1. Phụ tải cấp điện áp máy phát: 100 Cng suất cự c đ ại Pmax = 40MW. H ệ số cng suất cos = 0 ,85. 80 Đồ th ị phụ tải hnh 1 60 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát đư ợc 40 tnh theo cng thức sau: 20 P S UF (t )  P% UFmax (1.1) cos UF 4 8 12 16 20 24 t(h) hình:1 Trong đó: SUF(t) lă cng suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t. P% là phần trăm công su ất phụ tải cấp điện áp máy phát theo thời gian. PUFmax, coUF là công suất cực đ ại và hệ số công su ất phụ tải cấp đ iện áp máy phát. Âp dụng cng thứ c (1.1) kết hợp với hnh 1, ta c bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện áp máy phát như bảng 1.2: Bảng 1.2 4  8 8  16 16  18 18  24 t(h) 0 4 100 80 70 P% 70 80 SUF(t), 47,06 37,65 32,94 32,94 37,65 MVA Nh ư vây: SUFmax = 47,06 [MVA] SUfmin = 32,94 [MVA] P% 1.2.2. Phụ tải cấp điện áp trung (110 KV): 100 Công suất cực đại Pmax = 50MW. 80 Hệ số cng su ất cos = 0,8. Đồ thị phụ tải hnh 2 60 Công su ất phụ tải cấp đ iện áp trung 40 được tính theo công thức sau: PUTmax (1.2) SUT (t )  P% 20 cos UT 4 8 12 16 20 24 t(h) Trong đó: hình:2 SUT(t) là công suất phụ tải cấp đ iện áp trung tại thời đ iểm t. P% là phần trăm công su ất phụ tải cấp điện áp trung theo thời gian. PUTmax, coUT là công suất cực đại và hệ số công su ất phụ tải cấp điện áp trung. 6
Âp dụng cng thức (1.2) kết hợp với hnh 2, ta c bảng phđn bố cng su ất phụ tải cấp điện áp trung nh ư b ảng 1.3: Bảng 1.3 04 20  24 t(h) 4  16 16  20 P% 80 100 90 80 50 50 SUT(t), MVA 62.5 56.25 Như vây: SUTmax = 62.5 [MVA] SUTmin = 50 [MVA] P% 1.2.3. Phụ tải cấp điện áp cao (220 KV): 100 Công suất cực đại Pmax = 20 MW. 80 Hệ số cng su ất cos = 0,8. Đồ thị phụ tải hnh 3 60 40 Công suất phụ tải cấp đ iện áp cao được tính theo công thức sau: 20 PUCmax (1.3) S UC (t )  P% cos UC 4 8 12 16 20 24 t(h) hình:3 Trong đó: SUC(t) là công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t. P% là phần trăm công su ất phụ tải cấp điện áp cao theo thời gian. PUTmax, coUT là công suất cực đại và hệ số công suất phụ tải cấp đ iện áp cao. Âp dụng cng thức (1.3) kết hợp với hnh 3, ta c bảng phđn bố cng su ất phụ tải cấp điện áp cao như bảng 1.4: Bảng 1.4 0  12 12  16 t(h) 20  24 100 80 P% 60 25 20 15 SUC(t) Nh ư vây: SUCmax = 25 [MVA] SUCmin = 15 [MVA] 7
1 .2.4. Cng suất tự dng của nhă mây: Phụ tải tự dùng của nhà máy đ ược xác định theo công thức sau: Std(t) là công su ất tự dùng củ a nhà máy tại thời điểm t.  lă h ệ số tự dng củ a nhă mây,   6% . SF(t) lă cng suất phât của nh ă mây tại thời điểm t. SNM là công suất đ ặt của nhà máy, SNM = 150 MVA V n hă mây phât lun phât h ết cng suất nín ta c: SF(t) = SNM = 1 50 (MVA) Như vậy: Std(t) = Stdmax = â.SNM = 0 ,06 x 150 = 9 [MVA] (1.5) 1 .2.5. Cng suất dự trữ của toăn hệ thống: Công cuất dự trữ của toàn hệ thống (kể cả nhà máy đang thiết kế) đ ược xác định theo công thức sau: S SdtHT = Sdt%.SHT + SNM - (1.6) ptmax Trong đó: S  S UFmax  S UTmax  S UCmax  S tdmax  47.06  62.5  25  9  143.56( MVA ) ptmax  S dtHT  5% * 10.000  150 - 143.56  500,064(MVA) 1 .2.6. Bảng tổng hợp phđn bố cng suất trong toă n nhă mây: Qua tính toán ở trên, ta lập được bảng số liệu cân b ằng công suất củ a toàn nhà m áy theo thời gian trong một ngày, như bảng 1.5. Bả ng 1.5 t(h) 04 4 8 8  12 12  16 16  18 18  20 20  24 SUF(t) 32,94 37,65 47,06 47,06 37,67 32,94 32,94 SUT(t) 50 62.5 62.5 62.5 56.25 56.25 50 15 15 SUC(t) 25 25 25 20 15 Std(t) 9 9 9 9 9 9 9 116.94 134.15 143.56 138.56 117.92 113.19 106.64 Spt(t) SNM 150 150 150 150 150 150 150 Sth(t) 33.06 15.85 6.44 11.44 32.08 36.81 43.36 Trong đó, Sth(t) là công suất thừ a mà nhà máy có thể phát về hệ thống tại thời điểm t. S th (t )  S NM   S pt (t ) (1.7) 8
Từ bảng 1.5, ta nhận thấy trong đ iều kiện lăm việc bnh thường nhà máy đ iện phát đủ công suất cho phủ tải ở các cấp đ iện áp và cn thừa m ột lượng công suất có thể đưa lên hệ thố ng trong tất cả các thời điểm trong ngày. Do đó nhà máy có khả năng phát triển phụ tải ở các cấp điện áp. 1 .2.7. Đồ thị phđn bố cng suất của toăn nh ă mây: Từ bảng 1.5 ta vẽ đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy theo công suất to àn phần hnh 4 Trong đ ó: : Đ ường đặc tính công suất tự dùng. S td : Đ ường đặc tính công suất cấp điện áp máy phát. SUF : Đ ường đặc tính công suất cấp điện áp trung. SUT : Đ ường đặc tính công suất cấp điện áp cao. SUC : Đ ường đặc tính công suất tổng phụ tải. Spt : Đ ường đặc tính công suất nhà máy . SNM 9
S(MVA) 180 170 160 SNM 150 140 130 120 Spt 110 100 90 80 70 60 SUT 50 40 SUF 30 SUC 20 Std 10 0 t (h) 4 8 12 16 20 24 1 .1. Đ Ề XUẤ T PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN. Chọn sơ đồ nối điện chính củ a nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình tính toán thiết kế nhà máy điện. Vì vậy cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm 10
vững các số liệu ban đ ầu. Dựa vào bảng 1.5 và các nhận xét tổng quát, ta tiến hành đề xuất các pương án nố i dây có th ể. Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải, ph ải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp đ iện áp, về số lượng và dung lượng của máy biến áp, về số lượng máy phát điện, ... Sơ đồ nối đ iện giữ a các cấp điện áp phải đ ảm bảo các yêu cầu k ỹ thuật sau: - Số m áy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát ph ải thỏa mãn đ iều kiện khi ngừng một máy phát lớn nhất thì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải cấp đ iện áp máy phát và phụ tải cấp đ iện áp trung.. - Chỉ nối bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cự c tiểu ở đó lớn hơn công su ất của bộ này; có như vậy m ới tránh được trư ờng hợp lúc phụ tải cự c tiểu, bộ n ày không phát h ết công suất ho ặc công su ất phải chuyển qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất và gây quá tải cho máy biến áp ba cuộn dây. Đối với máy biến áp tự n gẫu liên lạc thì không cần điều kiện này. Thành phần phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát so với công suất của toàn nhà máy: S UF max 47,06 (1.8) S UF %  100  100  31,37%  15% S NM 150 Ta nhận th ấy rằng, phụ tải cấp điện áp máy phát lớn hơn 15 tổng cng suất của toăn nhă m ây nín ta dùng sơ đồ nối có thanh góp. -Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạc hay tải đ iện giữ a các cấp điện áp. - Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp cao và trung áp có trung tính trực tiếp nối đ ất (U ≥ 110 kV). - Khi công su ất tải lên điện áp cao lớn hợn dự trữ quay của h ệ thống thì phải đặt ít nh ất h ai máy biến áp. - Không nên nối song song hai máy biến áp h ai cuộn dây với máy biến áp b a cuộn dây vì thư ờng không chọn được hai máy biến áp có tham số phù h ợp với điều kiện để vận hành song song. -Ta nhận th ấy rằng, phụ tải cấp điện áp máy phát lớn h ơn 15% tổng công su ất của toàn nhà máy nên để cung cấp cho nó ta ph ải xây d ựng thanh góp cấp điện áp máy phát. Từ yêu cầu kỹ thuật trên, ta đề xuất ra một số phương án nối đ iện chính cho nhà m áy như sau: 11
1.1.1. Phư ơng án I: 1 .1.1.1. Mô tả p hương án: - Sơ đồ gồm 4 máy phát F1, F2, F3, F4 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát. - Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đ ể liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với h ệ thống. HT 220 110 kV kV B1 B2 10,5 kV ~ ~H:1.5 ~ ~ F1 F2 F4 F 1 .1.1.2. Ưu điểm: - Sơ đồ đ ảm bảo sự liên lạc giữ a các cấp điện áp và giữa nhà máy với h ệ thống. Nếu hỏng một máy thì các tổ máy khác vẫn làm việc song song. - Số lư ợng máy biến áp tương ít nên giá thành không cao, đ ơn giản trong việc lắp đặt, m ặt bằng lắp đặt ngoài trời nhỏ. 1 .1.1.3. Nhược điểm: - Vì nhiều tổ m áy đ ược nối vào thanh góp nên phải bố trí m ạch vòng do đó hệ thống thanh góp cấp điện áp máy phát rất phức tạp. - Thanh góp cấp điện áp máy phát nối vòng nên tính toán Bảo Vệ RơLe phứ c tạp. 12
1 .1.2. Phư ơng án II: 1 .1.2.1. Mô tả phương án: - Sơ đồ gồm 3 máy phát F1, F2, F3 nố i vào thanh góp cấp đ iện áp máy phát. - Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà - m áy với hệ thống. - Mộ t bộ máy phát F4 - máy biến áp hai cuộn dây B3 nối và thanh góp cấp đ iện áp trung. HT 220 110 kV kV B3 B1 B2 10,5 kV ~ ~ ~ ~ 1 .1.2.2. Ưu điểm: F1 F2 F4 F - Sơ đồ đảm b ảo sự liên lạc giữ a các cấp:1.n áp và giữa nhà máy với h ệ thống. H điệ 6 - Máy biến áp nố i vào thanh góp cấp điện áp trung nên giá thành máy biến áp và các thiết bị ít tốn kém h ơn so với bên cao áp. - Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp đ iện áp máy phát ít nên thanh góp đ ơn giản. 1 .1.2.3. Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến vốn đầu tư tăng, m ặt bằng phân bố thiết b ị n goài trời lớn. 1 .1.3. Phư ơng án III: 1 .1.3.1. Mô tả phương án: - Sơ đồ gồm 2 máy phát F1, F2 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát. - Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với h ệ thống. - Hai bộ máy phát F3 - B3 , F4 - B4 tương ứng nố i và thanh góp cấp đ iện áp trung và cấp điện áp cao. HT 220 110 kV kV 13
1 .1.3.2. Ưu điểm: - Sơ đồ đảm b ảo yêu cầu cung cấp điện, độ tin cậy cũ ng như sự liên lạc giữ a các cấp điện áp với nhau và giữa nhà máy với hệ thống. - Máy biến áp tự n gẫu được chọn có công suất nhỏ do có thêm bộ máy phát - m áy biến áp nối bên cao. - Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp đ iện áp máy phát ít nên thanh góp đ ơn giản. 1 .1.3.3. Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đ ến mặt bằng phân bố thiết bị ngoài trời lớn và sẽ khó kh ăn hơn cho việc b ảo dư ợng định k ỳ MBA liên lạc - Vì có bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối ở phía cao nên tốn kém vì phải dùng thiết bị có cách điện cao. - Số lượng máy biến áp hai cuộn dây nhiều nên tốn kếm. 1 .1.4. Phư ơng án IV: 1 .1.4.1. Mô tả phương án: - Sơ đồ gồm 3 máy phát F1, F2, F3 nố i vào thanh góp cấp đ iện áp máy phát. - Dùng hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với h ệ thống. - Hai bộ máy phát F4 - B3 nối và thanh góp cấp điện áp cao. HT 220 110 kV kV B3 B1 B2 10,5 kV ~ ~ ~ ~ F2 F4 F1 F H:1.8 1 .1.4.2. Ưu điểm: - Sơ đồ đảm b ảo sự liên lạc giữ a các cấp điện áp và giữa nhà máy với h ệ thống. - Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp đ iện áp máy phát ít nên thanh góp đ ơn giản. 14
1.1.4.3. Nhược điểm: - Vì b ộ máy phát - máy biến áp hai cu ộn dây nố i ở phía cao nên tốn kém vì phải dùng thiết b ị có cách đ iện cao. - Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đ ến mặt b ằng phân phối thiết bị n goài trời lớn. 1 .1.5. Nhậ n xét chung: Qua phân tích ưu, như ợc điểm của từng ph ương án, ta nh ận thấy phương án I đảm b ảo về m ặt k ỹ thu ật nhất và có nhiều ưu đ iểm hơn nên ta chọn phương án I để tính toán cho các phần tiếp theo. TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN Đ OẠN 1 .2. CHỌ N MÁY BIẾN ÁP. Máy biến áp là một thiết b ị chính trong nhà máy điện, vốn đ ầu tư củ a nó chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số vốn đ ầu tư củ a nhà máy. Vì vậy việc chọ n số lư ợng và công suất đ ịnh mức củ a chúng là rất quan trọng. Công suất của máy biến áp được chọn ph ải b ảo đ ảm đủ cung cấp điện theo yêu cầu ph ụ tải không những trong đ iều kiện làm việc bình thường mà ngay cả lúc sự cố. Chế độ định mức của máy biến áp phụ thu ộc vào nhiệt độ môi trường nhưng do đặt hàng theo điều kiện khí hậu tại nơi lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ. 1 .2.1. Chọ n máy biến áp cho phương án I: HT 220 110 kV kV B1 B2 10,5 kV ~ ~ ~ ~ 1 .2.1.1. Chọn máy biếF1áp liên 2ạc B1,F 32. n Fl B F4 1.2.1.1.1. Chọ n công suất máy biến áp liên lạc B1, B2: H:2.1 Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự n gẫu, công suất được chọn theo điều kiện tải h ết công suất thừa từ thanh góp cấp đ iện áp máy phát: 15
1 (2.1 SHđmB1 = SHđmB2 = Smẫu = Kcl . SđmB1 ≥ . Sthmax 2 ) Trong đó: 4 4 Sthmax=  SđmFi -  StdFimax - SUFmin =4*37.5 - 9 - 32.94 = 108.06 MVA 1 1 4  SđmFi là tổng công suất định mức của máy phát F1, F2, F3, F4 Với: 1 4  StdFimax là công suất tự dùng lớn nhất của máy phát F1, F2, F3, F4 1 SUFmin là công suất cực tiểu của phụ tải cấp điện áp máy phát. Kcl : Là h ệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu. U  U T 220  110 K cl  C   0,5 UC 220 Như vậy, công suất của máy biến áp lên lạc B1 và B2 là 1 108.06 SđmB1 = SđmB2  .  108.06 (MVA) 2 0,5 Tra sách “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp ” củ a PGS Nguyễn Hữu Khái, ta có thông số máy biến áp B1 và B2 như bảng 2.1. Bảng 2.1 Điện áp cuộn Loại Sđm Po P N, kW U N% dây, kV Io% MBA MVA kW C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H ATỒTH 125 230 121 11 85 290 11 31 19 0,6 1.2.1.1.2. Kiểm tra máy biến áp: a. Kiểm tra quá tả i bình thường: Vì công suất định mức củ a máy biến áp B1, B2 được chọn lớn hơn công suất tính toán nên không cần kiểm tra quá tải bình thường. b. Kiểm tra quá tả i sự cố : Giả sử sự cố máy biến áp B1 thì máy biến áp B2 còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải cung cấp đủ công suất phụ tải cấp điện áp trung, cao lúc cực đại. Nghĩa là: Ksc . Kcl .SđmB2 ≥ [SUTmax + (SUCmax - SdtHT)] qt (2.2 Vì: SUCmax - SdtHT = 25 - 506.44 = -481.44 < 0 tức là h ệ thống đủ cung cấp cho ) phụ tải cấp đ iện áp cao. Do đó điều kiện (2.2) trở thành: Ksc . Kcl .SđmB2 ≥ SUTmax (2.3 qt ) sc Vế trái: Kqt . Kcl .SđmB2 = 1 ,2.0,5.125 = 75 MVA Vế p hải: SUTmax = 62.5 MVA Vậy (2.3) đã thỏ a mãn. 1 .2.1.2. Kết luận: Các máy biến áp đ ã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc bình th ường và sự cố. 16
1 .3. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP. Tổn thất đ iện năng trong máy biến áp gốm 2 phần: - Tổn thất không tải không phụ thuộ c vào đồ thị phụ tải. - Tổn thất tải phụ thuộ c vào đồ thị phụ tải. 1 .3.1. Phư ơng án I: 1 .3.1.1. Tổn thất điện năng qua máy biến áp liên lạc B1, B2: Vì h ai máy biến áp B1, B2 là hai máy biến áp tự ngẫu giống nhau vận hành song song và đồ thị phụ tải của ta là đồ thị b ậc thang nên ta sử dụng công th ức (2.9) sau: 2 2 2 1   SCi   (2.9  STi   SHi  AB1,B2  n.Po .t    .PNC .t i    .PNT .t i   .PNH .t i  ) n   SđmB1  S  S      đmB1   đmB1   Tr ong đó: n là số máy biến áp làm việc song song SCi, STi, SHi là công su ất qua cuộn cao, cu ộn trung, cuộn hạ áp của n máy biến áp biến áp tự ngẫu. PNC, PNT, PNH là tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu. Po là tổn thất không tải củ a máy biến áp. P P   PNC  0,5. PNCT  NCH  NT H   2 2     (2.1 PNT  H PNCH    PNT  0,5. PNCT    0) 2 2     P P PNH= 90 kW, do H ó có thểHxem:PNCT  0,5. NC đ  NT    Chỉ có PNC-T 2 2 2   1 1 PNC-H = PNT-H = .PNC-T = .290=145 kW 2 2 â = Kcl = 0,5   Vậy kW   145 145  0 , 5 . 290    145 :  P NC    ( 0 ,5 ) 2 ( 0 ,5 ) 2       kW   145 145  0 , 5 . 290    145  P NT    ( 0 ,5 ) 2 ( 0 ,5 ) 2   kW  145  145  P NH  0 , 5 .  ( 0 , 5 ) 2  ( 0 , 5 ) 2  290   435    Vì nhà máy luôn phát hết công suất cung cấp cho các phụ tải và còn thừ a tại mọ i th ời đ iểm trong ngày nên công su ất qua các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu: STi(t) = SUT(t) 4 4  SđmFi -  StdFi max - SUF(t) SHi(t)= 1 1 SCi(t) = SHi(t) - STi(t) 17
Bảng 2.4 t (h) 0÷4 4÷8 8÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20 ÷24 SUF (t) 32.94 37.65 47.06 47.06 37.67 32.94 32.94 SH (t) 108.06 103.35 93.94 93.94 103.33 108.06 108.06 ST (t) 50 62.5 62.5 62.5 56.25 56.25 50 SC (t) 58.06 40.85 31.44 31.44 47.08 51.81 58.06 2  ti  58.062  4  40.852  4  31.442  4  31.442  4  47.082  2  51.812  2  58.042  4  38100.3.103 (MVA)2.h S ci 2 t i  50 2  4  62.5 2  12  56.25 2  4  50 2  4  69531.25.10 3 (MVA)2.h S ti 2 t i  108 . 06 2  10  103 . 35 2  4  93 . 94 2  8  103 .33 2  2  251446 . 49 .10 3 (MVA)2.h S HI Tổn th ất điện n ăng của máy biến áp B1, B2 trong một ngày: 1 .(145.38100 + 145.69531,25 + 435.251446,49).103 ÔAng = 2.105.24+ 2.100 2 =6254317 Tổn thất đ iện năng củ a máy biến áp B1, B2 trong một n ăm: ÔAB1,B2 = ÔAng .365 = 6254317..365 = 2282825.103 kWh = 2282,825 MWh Tổn thất đ iện năng hàng năm: ÔA = ÔAB1,B2 = 2282,825 MWh Chương3: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 1 .4. MỞ ĐẦU. Ngắn mạch là mộ t loại sự cố xảy ra trong hệ thống điện do hiện tượng chạm chập giữa các pha, không thuộc chế độ làm việc bình thường. Chúng ta cần phải dự báo các tình trạng ngắn m ạch co th ể xảy ra và xác đ ịnh dòng điện ngắn m ạch tính toán tương ứng. Mục đích tính dòng ngắn m ạch là đ ể chọn các khí cụ điện, các thành phần có dòng đ iện chạy qua và kiểm tra các ph ần tử đó đảm bảo ổ n định động và ổn đ ịnh nhiệt. Ngoài ra, các số liệu về dòng điện ngắn m ạch là căn cứ qua trọng để thiết kế h ệ thống b ảo vệ rơle và ổn định phương thức vận hành h ệ thống. Ph ương pháp tính toán ngắn mạch ở đây, ta chọn phương pháp đường cong tính toán. Điểm ngắn mạch tính toán là đ iểm mà khi xảy ra ngắn mạch tại đó thì dòng ngắn m ạch đi qua khí cụ đ iện là lớn nh ất. Vì vậy việc lập sơ đồ tính toán dòng điện ngắn 18
m ạch đối với mỗ i khí cụ điện cần chọn một chế độ làm việc nặng n ề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện thự c tế. 1 .5. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN I. 1 .5.1. Sơ đồ thay thế nhà máy điện và các điểm ngắ n mạch tính toán: 1 .5.1.1. Sơ đồ tính toán: HT N1 N2 B1 B2 N3 N 4’ N4 K1 K4 K2 K3 N6 N5 N7 N8 ~N ~N ~ ~ 5 6 ’ ’ F1 F2 F3 F4 H:3.1 1 .5.1.2. Các đ iểm ngắn mạch: 1.5.1.2.1. Điểm N1: - Mụ c đích: Để ch ọn và kiểm tra khí cụ đ iện các mạch phía cao áp. - Trạng thái sơ đồ : Tất cả các máy phát, máy biến áp và h ệ thống đang vận hành b ình thường. 1.5.1.2.2. Điểm N2: - Mụ c đích: Để ch ọn và kiểm tra khí cụ đ iện các mạch phía trung áp. - Trạng thái sơ đồ : Tất cả các máy phát, máy biến áp và h ệ thống đang vận hành b ình thường. 1.5.1.2.3. Điểm N3: - Mụ c đích: Để ch ọn và kiểm tra khí cụ đ iện mạch hạ áp m áy biến áp. - Trạng thái sơ đồ: Tất cả các máy phát và hệ thống đ ang vận hành bình thường chỉ có máy biến áp B1 nghỉ. 1.5.1.2.4. Điểm N4, N4’: - Mụ c đích: Để ch ọn và kiểm tra khí cụ đ iện cho m ạch phân đoạn. - Trạng thái sơ đồ: + Điểm N4: Tất cả các máy phát và h ệ thống đang vận hành bình thường, máy phát F1 và máy biến áp B1 n ghỉ. + Điểm N4’: Tất cả các máy phát và hệ thống đang vận hành bình thường, máy phát F2 và K2 (hoặc K3) nghỉ. 19
1.5.1.2.5. Điểm N5 , N5’, N6 , N6’: - Mụ c đích: Để ch ọn và kiểm tra khí cụ đ iện cho m ạch máy phát. - Trạng thái sơ đồ: + Điểm N5: Chỉ có máy phát F1 làm việc. + Điểm N5’: Tất cả đều làm việc bình thư ờng, trừ m áy phát F1 nghỉ. + Điểm N6: Chỉ có máy phát F2 làm việc. + Điểm N6’: Tất cả đều làm việc bình thư ờng, trừ m áy phát F2 nghỉ. 1.5.1.2.6. Điểm N7, N8: - Mụ c đ ích : Để chọn và kiểm tra khí cụ điện cho m ạch tự dùng và m ạch phụ tải cấp điện áp máy phát. - Trạng thái sơ đồ : Tất cả các máy phát, máy biến áp và h ệ thống đang vận hành b ình thường. Từ sơ đồ hình H:3.1 và giả thiết tính toán ngắn m ạch ta có: IN  IN  IN  3 4 5  I N  I N  I N '  (Theo Nguyên lý xếp 7 5 5  chồng) IN  IN  IN ' 8 6 6 1 .5.1.3. Sơ đồ thay thế: Với E1 = E2 = E3 = E4 = E (các máy phát như nhau) X 16 0,014 HT X 15 0,0756 X X 14 13 X 12 X 11 0 , 23 0,23 0 0 E X9 X 10 X4 X8 X5 0,39 0,39 0,408 0,22 0,22 X6 X7 X3 X1 X2 0,22 0,22 0, 408 0,408 0,408 1 .5.2. Tính toán các thông số của sơ đồ thay thế: E E E 1 .5.2.1. Các đại lượng cơ bản: H:3.2 Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 100 MVA Ucb = Utb ở các cấp điện áp Scb 100 I cb10,5   5,499kA   U cb10,5 = 10,5 kV 3.U cb10,5 3.10,5 20