Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ ĐẠI HỌC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ Họ tên sinh viên: Mai Hương Thơm Lớp: C14 – H1 Ngành: Hệ thống điện Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Nhất Tùng TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN I, Các số liệu ban đầu Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện gồm tổ máy, công suất tổ máy PđmF = 44 MW Hệ số tự dùng αTD = %, (Smaxmưa = Smaxnhà máy, Smaxkhô = 75% Smaxnhà máy ) Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải hạ áp, trung áp, cao áp phát hệ thống 1, Phụ tải cấp điện áp máy phát UMPĐ = 11 kV Pmax = 13 MW, cosφ = 0,88, gồm kép x 0.5 MW, dài 1.5 km; đơn x 1.5 MW, dài km Biến thiên phụ tải ghi bảng Tại địa phương dùng máy cắt hợp có dòng điện định mức Icắt = 21 kA, tcắt = 0,7s cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ 70 mm2 2, Phụ tải cấp điện áp trung UT = 110 kV Pmax = 40 MW, cosφ = 0,85, gồm kép x 30 MW đơn x 10MW Biến thiên phụ tải ghi bảng 3, Phụ tải điện áp cao UC = 220 kV Pmax = 80 MW, cosφ = 0,87, gồm kép x 60 MW; đơn x 20MW Biến thiên phụ tải ghi bảng 4, Nhà máy liên lạc với hệ thống điện đường dây kép 220 kV dài 12 km Hệ thống có công suất (không kể nhà máy thiết kế): S đmHT = 6000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến góp phía hệ thống: X* HT = 0,85 Công suất dự phòng hệ thống: SdtHT = 200 MVA Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp t (h) P %MPĐ(t) P %UT(t) P %UC(t) 0÷ 5÷ 8÷ 11 ÷ 14 ÷ 17 ÷ 20 ÷ 22 ÷ 11 14 17 20 22 24 70 85 80 85 85 100 90 70 70 80 90 100 80 90 80 70 90 90 90 80 80 90 100 90 SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng LỜI MỞ ĐẦU ***** Ngành điện nói riêng ngành lượng nói chung đóng góp vai trò quan trọng trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước Nhà máy điện phần tử vô quan trọng hệ thống điện Nhu cầu điện theo phát triển đất nước ngày tăng, việc phát triển nhà máy điện tất yếu Việc giải đắn vấn đề kinh tế -kỹ thuật thiết kế nhà máy điện mang lại lợi ích không nhỏ kinh tế quốc dân nói chung hệ thống điện nói riêng Là sinh viên theo học ngành hệ thống điện việc làm “Đồ án môn học Nhà Máy Điện” điều cần thiết, giúp em biết cách thiết kế kĩ thuật, tối ưu kinh tế toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa phương án nối điện kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn phương án tối ưu biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp Trong trình thực đồ án, với cố gắng thân giúp đỡ thầy cô giáo, đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy giáo TS.Nguyễn Nhất Tùng, em hoàn thành đồ án môn học Song thời gian kiến thức hạn chế nên làm không tránh khỏi thiếu sót Do kính mong nhận góp ý, bảo thầy cô giáo để em có kinh nghiệm chuẩn bị cho công việc sau Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Mai Hương Thơm SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1.1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Khi thiết kế phần điện nhà máy điện người ta định trước số lượng công suất máy phát (MF), cần chọn MF tương ứng theo đề cho trước Ở ta cần chọn MF thủy điện cho nhà máy thủy điện gồm tổ máy, công suất tổ máy 120 MW Máy phát chọn từ phụ lục 1, trang 114 – Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp (PGS.TS.Phạm Văn Hòa) Các thông số ghi theo bảng 1.1 Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật máy phát điện Loại MF Sđm MVA Pđm MW Uđm kV Cosφ TBɸ-50-2 62.5 44 10.5 0.8 Iđm (K X’’d a) 3.45 0.135 X’d Xd 0.3 1.84 1.2: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Trong nhiệm vụ thiết kế người ta thường cho công suất cực đại, hệ số công suất cosφ biểu đồ biến thiên hàng ngày công suất dạng phần trăm P%(t) phụ tải cấp điện áp, cho biểu đồ biến thiên phát công suất toàn nhà máy, lượng phần trăm điện tự dùng hệ số công suất cosφ td Dựa vào số liệu để xây dựng đồ thị công suất phát toàn nhà máy, đồ thị pụ tải tự dùng, đồ thị phụ tải điện áp cấp công suất phát hệ thống Các tính toán trình bày cụ thể sau 1.2.1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy o Nhà máy thủy điện cho mùa mưa phát tổ máy làm việc với Smaxmưa = Smaxnhà máy, mùa khô có Smaxkhô = 75% Smaxnhà máy Khi tính toán công suất phát toàn nhà máy tính toán sau: Stnm (t ) = n × SdmF                 - Mùa mưa: Stnm (t ) = 75% × n × S dmF      - Mùa khô: o Như vậy: Stnm (t ) = × 62.5 = 250 MVA - Mùa mưa: Stnm (t ) = 75% × × 250 = 750 MVA - Mùa khô: SVTH: Mai Hương Thơm (1.2a) (1.2b) Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Ta có đồ thị phụ tải mùa sau: Hình 1.1: Đồ thị phụ tải mùa mưa mùa khô 1.2.2: Công suất phụ tải tự dùng nhà máy Phần tự dùng nhà máy Thủy điện gồm phần tự dùng chung phần tự dùng riêng cho tổ máy; phần tự dùng chung chiếm đa phần công suất tự dùng toàn nhà máy, công suất tự dùng cho toàn nhà máy Thủy điện coi không đổi theo thời gian xác định theo công thức: STD = α% n.PdmF 100 cosϕtd 101\* MERGEFORMAT (.) : STD: phụ tải tự dùng α%: lượng điện phần trăm tự dùng (α = %) cosϕTD: hệ số công suất phụ tải tự dùng (cosϕtd = 0,84) n: số tổ máy phát PđMPĐ: công suất tác dụng tổ MPĐ STD = α % n × PdmF × 44 × = × = 4.19 ( MVA ) 100 cosϕtd 100 0.84 Hình 1.2: Đồ thị phụ tải tự dùng 1.2.3: Đồ thị phụ tải cấp điện áp sau: Công suất phụ tải cấp điện áp thời điểm xác định theo công thức S (t ) = PMax × P % ( t ) cos ϕ ×100   đó: 202\* MERGEFORMAT (.) S(t) : công suất phụ tải thời điểm t PMax : công suất max phụ tải; cos φ: hệ số công suất P%(t): phần trăm công suất phụ tải thời điểm t a Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Áp dụng công thức (1.3) phụ tải cấp điện áp máy phát khoảng thời gian 05 với số liệu cho: PMax=13(MW); cos φ=0,88 ta có: S(0 −5) = PMax 13 × 70 × P% ( t ) = = 10.34( MVA) cos ϕ 0.88 × 100 Tương tự tính cho khoảng thời gian khác ta có bảng 1.3: Bảng 1.3 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 PUF%(t) 70 85 80 85 85 100 90 70 SUF (MVA) 10.34 12.55 11.81 12.55 12.55 14.77 13.29 10.34 Hình 1.3: Đồ thị phụ tải cấp điện địa phương b Công suất phụ tải cấp điện áp trung áp Áp dụng công thức (1.3) phụ tải cấp điện áp máy phát khoảng thời gian 05 với số liệu cho: PMax=40(MW); cos φ=0,85 ta có: S(0 −5) = PMax 40 × 70 × P% ( t ) = = 32.94( MVA) cos ϕ 0,85 × 100 Tương tự tính cho khoảng thời gian khác ta có bảng 1.4: Bảng 1.4 Công suất phụ tải cấp điện áp trung áp t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 PUT% 70 80 90 100 80 90 80 70 SUT (MVA) 32.94 37.64 42.35 47.05 37.64 42.35 37.64 32.94 Hình 1.4: Đồ thị phụ tải phía trung áp c Công suất phụ tải cấp điện áp cao áp SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Áp dụng công thức (1.3) phụ tải cấp điện áp máy phát khoảng thời gian 05 với số liệu cho: PMax=80(MW); cos φ=0,87 ta có: S(0−5) = PMax 80 × 90 × P% ( t ) = = 82.75( MVA) cos ϕ 0.87 ×100 Tương tự tính cho khoảng thời gian khác ta có bảng 1.5: Bảng 1.5 Công suất phụ tải cấp điện áp cao áp t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 PUC% 90 90 90 80 80 90 100 90 SUC (MVA 82.75 82.75 82.75 73.56 73.56 82.75 91.95 82.75 Hình 1.5: Đồ thị phụ phía cao áp 1.2.4: Công suất phụ tải công suất phát hệ thống Theo nguyên tắc cân công suất thời điểm công suất phát công suất thu, không xét đến tổn thất công suất máy biến áp ta có: Như phương trình cân công suất toàn nhà máy là: STNM ( t )  = SUF ( t ) + SUT ( t ) + SUC ( t ) + SVHT ( t )  + STD ( t ) Từ phương trình ta có phụ tải hệ thống theo thời gian là: SVHT ( t )  = STNM ( t ) –  SUF ( t ) +  SUT ( t ) + SUC ( t ) + STD ( t )  303\* MERGEFORMAT (.) : SVHT(t) : công suất phát hệ thống thời điểm t, (MVA) STNM(t) : công suất phát toàn nhà máy thời điểm t, (MVA) SUF(t) : công suất phụ tải địa phương thời điểm t, (MVA) SUT(t) : công suất phụ tải cấp điện áp trung thời điểm t, (MVA) SUC(t) : công suất phụ tải cấp điện áp cao thời điểm t, (MVA) STD(t) : công suất phụ tải tự dùng thời điểm t, (MVA) Tổng công suất phát lên góp cao : SΣC = SVHT + SUC Với t = (0 - 5) h, ta có : SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng SVHT ( t )  = STNM ( t1 ) –  SUF ( t1 ) +  SUT ( t1 ) + SUC ( t1 ) + STD ( t1 )  = 250 − (10.34 + 32.94 + 82.75 + 4.19) = 119.78 (MVA) Tính toán tương tự với khoảng thời gian lại,ta có kết bảng 1.6: t(h) SNM (MVA) STD (MVA) SUF (MVA) SUT (MVA) SUC (MVA) SVHT (MVA) SΣC (MVA) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 250 250 250 250 250 250 250 250 4.19 10.34 12.55 11.81 12.55 12.55 14.77 13.29 10.34 32.94 37.64 42.35 47.05 37.64 42.35 37.64 32.94 82.75 82.75 82.75 73.56 73.56 82.75 91.95 82.75 119.78 112.87 108.9 112.65 122.06 105.97 102.93 119.78 202.53 195.62 191.65 186.21 195.62 188.72 194.88 202.53 Bảng tính toán công suất phát hệ thống mùa mưa t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 SNM (MVA) 750 750 750 750 750 750 750 750 STD (MVA) 4.19 SUF (MVA) 10.34 12.55 11.81 12.55 12.55 14.77 13.29 10.34 SUT (MVA) 32.94 37.64 42.35 47.05 37.64 42.35 37.64 32.94 SUC (MVA) 82.75 82.75 82.75 73.56 73.56 82.75 91.95 82.75 SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện SVHT (MVA) SΣC (MVA) TS Nguyễn Nhất Tùng 619.78 612.87 608.9 612.65 622.06 605.97 602.93 619.78 702.53 695.62 691.65 686.21 695.62 688.72 694.88 702.53 Bảng tính toán công suất phát hệ thống mùa khô Từ bảng kết ta vẽ đồ thị ngày phụ tải tổng hợp hình Hình 1.6.1: Sơ đồ phụ tải tổng hợp công suất toàn nhà máy mùa mưa Hình 1.6.2: Sơ đồ phụ tải tổng hợp công suất toàn nhà máy mùa khô Bảng 1.7 Bảng công suất Max Min cấp điện áp ngày Công suất Max Min STNM (MVA) 750 250 SUF (MVA) 14.77 10.34 SUT (MVA) 47.05 32.94 SUC (MVA) 91.95 73.56 1.3: Đề xuất phương án nối dây Chọn sơ đồ nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế nhà máy điện Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể tính khả thi đem lại hiệu kinh tế Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải cấp điện áp vạch phương án nối điện cho nhà máy 1.3.1: Cơ sở đề xuất phương án nối dây: • Nguyên tắc 1: Kiểm tra điều kiện sử dụng góp điện áp máy phát sơ đồ Theo tính toán phần ta có được: Max  S DP = 11.494 MVA     S đmF = 134 MVA Ta có: Max S DP 11.494 × 100 = × 100 = 4.289% < 15% × S đmF × 134 Kết luận: Không cần góp điện áp máy phát, phụ tải địa phương tách từ đầu cực máy phát • Nguyên tắc 3: Sử dụng máy biến áp liên lạc loại nào? Theo đề bài: Nhà máy điện cần thiết kế bao gồm cấp điện áp nên ta phải sử dụng máy biến áp cuộn dây máy biến áp tự ngẫu Xét điều kiện: α= - U C − U T 220 − 110 = = 0,5 UC 220 Hệ số có lợi: Do cấp điện áp phía trung 110kV phía cao 220kV theo lý thuyết thực tế có trung tính trực tiếp nối đất Thích hợp dùng MBA tự ngẫu (TN) để liên lạc phía trung áp cao áp • Nguyên tắc 4: Chọn số lượng MPĐ-MBA hai cuộn dây o Theo phần ta có: Max SUT 149.425 = = 1.115 SdmF 134 Min SUT 104.598 = = 0.781 SdmF 134  Ta ghép MPĐ-MBA hai cuộn dây lên góp phía 110kV SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Nguyên tắc : Xét điều kiên ổn định hệ thống điện • Xét điều kiện : n ∑S i =1 dmF HT < S DP Thử với MPĐ ghép lên MBA ta có : HT   2 × S dmF = ×134 = 268 > S DP = 150  Ta ghép máy phát lên MBA 1.3.2 : Đề xuất phương án nối dây a Phương án Hình 1.1 Sơ đồ dây phương án - Mô tả sơ đồ : + Phía trung áp dùng máy phát – máy biến áp pha dây quấn + Phía cáo áp dung máy phát – máy biến áp tự ngẫu + Liên lạc cao áp trung áp máy biến áp tự ngẫu - Nhận Xét : ngẫu + Chủng loại máy biến áp ít, phía cao áp dùng máy biến áp tự nên vốn đầu tư giá thành thiết bị nhỏ + Thuận tiện cho việc vận hành sửa chữa + Tổn thất vận hành: SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện x HT HT TS Nguyễn Nhất Tùng xK X C1 MC1 MC2 N6 N N4 X C2 Ở phần tính toán ngắn mạch ta tính dòng ngắn mạch điểm N4: I N′′ = 91.728  ( kA ) I cb = lấy Scb= 100 MVA Scb 100 = = 5.499 × U cb × 10.5 Điện kháng hệ thống tính theo công thức: X HT  =  I cb 5.499  =   = 0.06 I N′′ 91.728 Điện kháng cáp 1: X = 0.08 (Ω / km) (Tra bảng 10.18: đặc trưng tính toán đường dây cáp cách điện giấy có tẩm nhớt) S 100 X C1 = x × l × cb2  = 0.08 × 1.5 ×  = 0.109 U tb 10.52 Trong mạch địa phương ta dùng máy cắt hợp bộ với I cắt = 21 kA, tcắt= 0.7s ,tiết diện nhôm Smin = 70mm2 Dòng ổn định nhiệt cáp1 là: F1 × C Al 70 × 90 I nhC1 =   =  = 6300(kA)= 6.3 (kA) t catMC2 +Δt 0.7+0.3 thời gian cắt máy cắt là: tcatMC1 = tcatMC + ∆t = 0.7 + 0.3 = 1s Dòng ổn định nhiệt cáp xác định theo công thức: I nhC2 =  F2 × C Al 70 × 90  =   =7529.94 (A) =7.53 (kA) t catMC2 0.7 Giá trị điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch N6 là: X Σ = X HT + X K + X C1 = SVTH: Mai Hương Thơm I cb I nhC = 5.499 = 0.73 7.53 Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng ⇒ X K = X ∑  -X HT  -X C1 = 0.73- 0.06- 0.109= 0.561 ⇒ X K % = X K × IdmK × 10.5 × × 100 = 0.561 × × 100 =10.203% ≈ 10% Icb 100 Như ta chọn kháng điện bê tông đơn dây nhôm PbA-10-600 có X K% = % IđmK = 600 (A)  Kiểm tra kháng chọn : Điện kháng tương đối điện kháng vừa chọn : XK = XK %× I cb 100 = 0.08 × = 0.733 I dmK 0.6 × × 10.5 Dòng ngắn mạch siêu độ N6: Icb 100 I′′N = = = 6.096 (kA) X HT + X K + X C1 × 10.5 × (0.06+0.733+0.109) Dòng ngắn mạch siêu độ N5: Icb 100 I′′N = = =6.934 (kA) X HT + X K × 10.5 × (0.06+0,733) Kiểm tra kháng điện theo điều kiện cắt máy cắt ổn định nhiệt cáp 2: IN6” = 6.096(kA) < Icắt2.đm = 40 (kA) IN5”= 6.934 (kA) < Inh.C2 = 7.53 (kA) Kết luận: Kháng chọn đạt yêu cầu 5.6 Chọn máy biến áp đo lường 5.6.1 Cấp điện áp 220 kV Máy biến dòng điện (BI220) Ta chọn máy biến dòng điện TФH-220-3T dùng cho bảo vệ rơle đo lường: + Điện áp định mức là: Uđm = 220 kV + Dòng điện định mức : I S.đm/IT.đm = 1200/5 (A) + Cấp xác 0.5 ứng với phụ tải định mức (Ω) + Dòng điện ổn định động : Ilđđ = 108 (kA) > Ixk.N1 = 41.455(kA) Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng sơ cấp lớn 1000 (A) Máy biến điện áp (BU220)  Chọn sơ đồ nối dây kiểu máy: SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Sơ đồ nối dây đo điện áp pha dây mà đo điện áp thứ tự không U0 nhờ ba cuộn dây quấn phụ nối tam giác hở, cuộn dây nối tam giác hở có điện trở cố định để ngăn cản dao động hồi phát tượng công hưởng sắt từ lưới trung tính cách điện có điện dung nhỏ  Điều kiện điện áp: Điện áp máy biến điện áp phải phù hợp với điện áp lưới  Cấp xác: Vì để đo công tơ điện dùng cho đồng hồ để bảng nên ta chọn loại máy biến điện áp có cấp cấp xác 0.5  Công suất định mức: Tổng công suất phụ tải nối vào biến điện áp phải nhỏ hay công suất định mức biến điệp áp với cấp xác chọn : S ≤ SđmBU ⇒ Từ đánh giá ta chọn máy biến điện áp HKФ-220-58 nối theo sơ đồ Y0/Y0/Δhở với thông số cho bảng sau: Bảng 5.7 Thông số máy biến điên áp HKФ-220-58 Công suất ứng Cấp Điện áp định mức (kV) điện Loại BU xác (kVA) áp (kV) HKФ-220-58 220 với cấp Sơ cấp 150 Cuộn Cuộn thứ phụ 0.1 0.1 0,5 400 600 Công suất cực đại (VA) 2000 5.6.2 Cấp điện áp 110 kV Chọn máy biến dòng điện (BI110) Ta chọn máy biến dòng điện TФH-110 dùng cho bảo vệ rơle đo lường: + Điện áp định mức :Uđm = 110 kV + Dòng điện định mức : I S.đm/IT.đm = 1500/5 (A) + Cấp xác 0.5 ứng với phụ tải định mức 0.8 (Ω) + Có hệ số ổn định động Kđ = 75 Từ ta có điều kiện ổn định động : I ldd = × K d × I S = × 75 × 1.5 = 159.099 (kA) Ilđđ = 159.099 (kA) > Ixk.N2 = 52.032 (kA) ⇒ thỏa mãn SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng sơ cấp lớn 1000 (A) Chọn biến điện áp (BU110) Để kiểm tra cách điện dùng cho bảo vệ rơle ta chọn máy biến điện áp loại HKФ pha nối theo sơ đồ Y0/Y0/Δhở với thông số bảng sau: Bảng 5.8 Thông số máy biến điện áp HKФ-110-58 Cấp Loại BU điện Điện áp định mức (kV) cấp xác (kVA) áp (kV) HKФ-110-58 Công suất ứng với 110 Sơ Cuộn Cuộn cấp thứ 66 0.1 phụ 0.1/3 Công suất cực đại (VA) 0,5 400 600 2000 5.6.3 Mạch máy phát 10.5 kV Chọn máy biến dòng điện Biến dòng điện đặt ba pha mắc hình Ta chọn biến dòng điện kiểu dẫn loại TШЛ-20-1 có thông số: + Điện áp định mức là: Uđm.BI = 20 kV + Dòng điện định mức IS.đm/IT.đm = 8000/5 (A) + Cấp xác 0.5 ứng với phụ tải 1.2 (Ω) Công suất tiêu thụ cuộn dây, đồng hồ đo lường cho bảng sau: TT Phần tử Loại Ampe mét Oát kế TD Oát kế PK Oát kế tự ghi Công tơ TD Công tơ PK Tổng ∃ - 302 Д -341 Д -342/1 Д-33 H-670 HT-672 Pha A 5 10 2.5 2.5 26 Tổng phụ tải pha : SA = SC = 26 (VA) ; SB = (VA) Phụ tải lớn SMax = SA = SC = 26 (VA) SVTH: Mai Hương Thơm Phụ tải (VA) Pha B 0 0 Pha C 5 10 2.5 2.5 26 Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Tổng trở phụ tải đo lường mắc vào pha A (hay C) là: Z DC = S I Tdm 26 = 1.04 (Ω) 52 = Mặt khác ta chọn dây dẫn đồng từ biến dòng điện đến dụng cụ đo giả sử chiều dài l = 60 (m).Vì sơ đồ nối hoàn toàn nên ta có: l= 60 (m) ρ = 0.0175 (Ωmm2/m) Từ suy tiết diện dây dẫn chọn theo công thức sau: F≥ ρCu × l 0.0175 × 60 = = 6.563 (mm ) Z dm − Z DC 1.2 − 1.04 Ta chọn dây đồng có F = 10 (mm2) để đảm bảo độ bền cho dây dẫn Chọn máy biến điện áp Khí cụ phía thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng hai máy biến áp 1pha loại HOM10.Có thông số : + Uđm.CS = 10.5 kV + Cấp xác 0.5 ứng với S đm = 75 (VA) Tổng công suất phụ tải nối vào biến điện áp phải nhỏ hay công suất định mức biến điệp áp với cấp xác chọn : S ≤ SđmBU Phụ tải biến điện áp phân bố đồng theo cách bố trí đồng hồ phía thư cấp có công suất đồng hồ đo lường cho bảng sau: Phụ tải BU: AB P(W) Q(VAR) Phụ tải BU: BC P(W) Q(VAR) TT Phần tử Loại Vôn kế B-2 7.2 - - - Oát kế 341 1.8 - 1.8 - Oát kế PK 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 PK WT-672 0.66 1.62 0.66 1.62 Tổng 20.42 3.24 19.72 3.24 SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Ta có sơ đồ nối dụng cụ đo vào biến điện áp biến dòng điện mạch máy phát sau: Ta có công suất phụ tải : S2 AB = 20.422 + 3.242 = 20.7 S2 BC = 19.722 + 3.242 = 19.9 cos ϕ = 19.72 = 0.99 19.9 Vậy ta chọn hai máy biến điện áp pha loại HOM-10 có công suất định mức máy ứng với cấp xác 0.5 Sđm = 75 (VA) - Chọn dây dẫn từ BU đến đồng hồ đo theo hai điều kiện sau: + Tổn thất điện áp dây dẫn không vượt 0.5 % (0.5V) điện áp có công tơ 3% công tơ + Để đảm bảo độ bền tiết diện dây dẫn không nhỏ trị số sau: Khi nối với dụng cụ đo điện : F Cu ≥ 2.5mm2 ; FAl ≥ 4mm2 Khi không nối với dụng cụ đo điện : F Cu ≥ 1.5mm2 ; FAl ≥ 2.5mm2 Trước hết ta cần xác định dòng dây dẫn a,b,c theo công thức sau: SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện Ia = TS Nguyễn Nhất Tùng Sab 20.7 S 19.9 = = 0.207 ( A) ; I c = bc = = 0.199 ( A) U ab 100 U bc 100 Để đơn giản ta coi : Ia = Ic = 0.2 (A) cosφab = cosφbc = ta có: I b = × I a = × 0.2 = 0.34 ( A) Điện áp giáng dây a, b : ∆U = ( I a + I b ) × r = ( I a + I b ) × ρ ×l F Với : + ρ điện trở suất vật liệu dây dẫn + F tiết diện dây dẫn Để đơn giản ta bỏ qua góc lệch pha I a Ib , mặt khác ta lấy khoảng cách từ BU đến đồng hồ đo điện (60) Vì theo điều kiện ΔU ≤ 5% nên ta có : ρ ×l ≥ 5% F ρ ×l 0.0175 × 60 ⇒ F ≥ ( I a + Ib ) × = (0.34 + 0.2) × = 1.134 (mm2 ) F 0.5 ∆U = ( I a + I b ) × r = ( I a + I b ) × Ta chọn dây đồng có F = 1.5 (mm2) thỏa mãn 5.7 Chọn chống sét van (CSV) 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 Chọn sơ : UđmCSV = Uđm - Mỗi góp trời ta đặt chống sét van: + Thanh góp 220 kV : đặt PBC - 220 + Thanh góp 110 kV : đặt PBC - 110 - MBA tự ngẫu đặt chống sét van cho phía cao trung áp: + Phía cao : đặt PBC - 220 + Phía trung : đặt PBC - 110 - MBA hai cuộn dây đặt chống sét van trung tính MBA nhỏ cấp so với Uđm.C ( khoảng cách từ MBA đến CSV góp nhỏ nên không đặt CSV phía cao): SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện + Bên 110 kV : đặt PBC - 35 + Bên 220 kV : đặt PBC – 110 SVTH: Mai Hương Thơm TS Nguyễn Nhất Tùng Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 6.1 Sơ đồ cung cấp điện tự dùng Do nhà máy thiết kế nhà máy thuỷ điện có công suất tổ máy 134 MVA nên thuộc nhà máy TĐ công suất trung bình, tự dùng chung tự dùng riêng dùng chung MBA hạ từ điện áp máy phát xuống 0.4kV (B5, B6, B7, B8) Mỗi máy phát có MBA tự dùng Các MBA tự dùng chọn sở chúng làm việc dự phòng nóng Phía cao áp MBA tự dùng ta dùng máy cắt, phía hạ áp sử dụng aptomat Các MBA B5, B6 lấy điện từ phía hạ MBA liên lạc Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 6.2 Chọn thiết bị điện khí cụ điện cho tự dùng 6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng a Chọn máy biến áp tự dùng riêng cấp 0.4 KV Công suất tự dùng lớn toàn nhà máy SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Stdmax = α × S NMdm = 0.01 × 536 = 5.36 ( MVA) Trong nhà máy thủy điện công suất trung bình, lưới điện tự dùng có cấp điện áp 0.4 kV Trong chia tự dùng chung cho toàn nhà máy phần tự dùng riêng cho tổ máy Thông thường máy biến áp cho phần tự dùng riêng không lớn 250 kVA Để đơn giản ta chọn công suất máy biến áp phần tự dùng riêng 250 kVA Ta chọn máy biến áp loại TM 250 – 11/0.4 có thông số sau: Loại TM S dm U Cdm S Hdm KVA KV KV kW KW 250 11 0.4 1.1 4.4 Δ P0 Δ PN Un % I0 % Bảng 6.1 Thông số MBA tự dung riêng b, Chọn máy biến áp tự dùng chung cấp 0.4 KV Ta có tổng công suất tự dùng riêng STD.rieng = × S BA = × 250 = 1000 ( kVA) = ( MVA) Vậy phần công suất tự dùng chung lại STD.chung = STD.max − STD.rieng = 5.36 − = 4.36 ( MVA) Tự dùng chung cấp điện qua hai máy biến áp điều kiện chọn máy biến áp trường hợp S BA ≥ STD.chung K qt = 4.36 = 3.114 ( MVA) 1.4 Ta chọn loại MBA TM 2500 – 11/0,4 có thông số sau: Loại TM S dm U Cdm S Hdm KVA KV KV kW KW 2500 11 0.4 3.3 18 SVTH: Mai Hương Thơm Δ P0 Δ PN Un % 5.5 I0 % 1.3 Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Bảng 6.2 Thông số MBA tự dùng chung c Kiểm tra điều kiện tải hỏng MBA Điều kiện tải : sc K qtđmB × (n − 1) td × S ≥ S Max → 1.4 × 2.5 × = 10.5MVA > 5.36 MVA Vậy máy biến áp chọn thỏa mãn điều kiện 6.1.2 Chọn máy cắt khí cụ điện a Chọn MC tự dùng cấp điện áp MPĐ (11 kV, phía MBA tự dùng) Các điều kiện chọn MC ta nêu phần trên, dựa vào kết tính ngắn mạch N4: I N′′ = 91.728 kA ; I xkN = 233.501 kA Coi dòng làm việc cưỡng dòng điện làm việc mạch biến áp tự dùng S dmB 2500 I cb = =   = 137.464 ( A) = 0.137 ( kA) × U tb × 10.5 chung: Điều kiện chọn máy cắt nêu: + Điều kiện áp: UđmMC≥ Ulưới=11kV + Điều kiện dòng: IđmMC≥Icb=0,073kA (Icb- dòng cưỡng bức) + Điều kiện cắt: Icắtđm≥ I''= I''N4 = 91.728 (kA) + Điều kiện ổn định động: iđđm≥ixk= + Điều kiện ổn định nhiệt: I xkN = 233.501 (kA) I n2hđm × tnh ≥ BN Trong đó: Inhđm- dòng điện ổn định nhiệt định mức MC ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh BN- xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch Điều kiện xét MC có dòng định mức 1000A Tra ‘Bảng 3.5 - Phụ lục - Thiết kế Phần điện nhà máy điện trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa Th.S Phạm Ngọc Hùng’, ta chọn cắt 8BK41 có thông số sau: Loại MC Uđm, kV Iđm, A Dòng cắt định mức; kA 8BK41 12 12500 80 SVTH: Mai Hương Thơm Dòng ổn định động định mức 225 Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Bảng 6.2 Bảng thông số máy cắt tự dùng cấp điện áp máy phát Tương tự ta chọn đc DCL có thông số sau: Loại DCL Uđm, kV Iđm, A Dòng cắt định mức; kA PBK-20/5000 20 5000 200 Dòng ổn định động định mức 70 Bảng 6.3 Bảng thông số dao cách ly tự dùng cấp điện áp máy phát b) Chọn Aptomat khí cụ phía hạ áp 0.4kV Ap-to-mat chọn theo điều kiện: Uđm ≥ Uđm mạng = 0.4 kV Iđm ≥ I lvmax I cắt đm ≥ I’’N Chọn Scb=100 MVA , Ucb = 0.4 kV Máy biến áp ABB-250 – 11/0.4 có ΔPN =4.4kW; UN %= Nhà máy coi hệ thống vô lớn nên coi điện kháng hệ thống Để chọn dòng cắt định mức aptomat ta tính dòng ngắn mạch 0,4 kV, điểm N8 Lúc coi MBA tự dùng nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch Sơ đồ thay thế: N8 HT RB XB 0,4 kV ∆PN × U dm U N % × U d2m Z B = RB + jX B = × 10 + j × × 104 Sdm Sdm ZB = 4.4 × 0.4 × 0.42 × 10 + j × 104 = 11.264 + j.25.6 ( mΩ) 250 250 Z B = 11.2642 + 25.62 = 27.969 ( mΩ) Trong : ΔPN- tổn thất ngắn mạch MBA, W U - điện áp định mức phía hạ MBA, kV S - công suất định mức MBA, kVA SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng UN% - điện áp ngắn mạch MBA Thành phần chu kỳ dòng ngắn mạch ba pha : IN = U TB × 103 0.4 × 103 = = 8.257 (kA) × ZB × 27.969 Tra bảng 3.8-Trang 150-Sách lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV, ta chọn aptomat không khí Merlin-Gerin chế tạo có thông số sau : Loại Uđm (V) Iđm (A) Icắtđm (kA) M12 690 1250 40 Bảng 6.5 Thông số aptomat chọn Kết luận: Vậy Aptomat chọn thỏa mãn điều kiện yêu cầu SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện SVTH: Mai Hương Thơm TS Nguyễn Nhất Tùng Thiết kế phần điện nhà máy điện SVTH: Mai Hương Thơm TS Nguyễn Nhất Tùng ... sơ đồ nối điện nhà máy điện khâu quan trọng trình thiết kế nhà máy điện Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung SVTH: Mai Hương Thơm Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng cấp điện. .. Thiết kế phần điện nhà máy điện TS Nguyễn Nhất Tùng Ta có đồ thị phụ tải mùa sau: Hình 1.1: Đồ thị phụ tải mùa mưa mùa khô 1.2.2: Công suất phụ tải tự dùng nhà máy Phần tự dùng nhà máy Thủy điện. .. thống điện nói riêng Là sinh viên theo học ngành hệ thống điện việc làm Đồ án môn học Nhà Máy Điện điều cần thiết, giúp em biết cách thiết kế kĩ thuật, tối ưu kinh tế toán thiết kế phần điện nhà