SLIDE-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- Nhà máy điện và trạm biến áp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN HỆ THỐNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
“THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP ’’

SVTH : NGUYỄN NHƯ ĐỨC
GVHD: PGS. TS LÊ ĐÌNH DƯƠNG
LỚP : 17D1
1

1

Đà Nẵng, 3/2022


TỔNG QUAN ĐỒ ÁN
Đồ án bao gồm 6 chương:

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Chọn máy phát điện, tính tốn cân bằng cơng suất, đề xuất phương án tính tốn
Tính chọn máy biến áp, tính tổn thất điện năng, chọn kháng điện phân đoạn
Tính tốn ngắn mạch

So sánh kinh tế-kĩ thuật các phương án, chọn phương án tối ưu
Chọn khí cụ điện và thiết bị điện chạy qua
Thiết kế phần tự dùng cho nhà máy điện

2


CHƯƠNG 1:CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TỐN



CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN: Thiêt kế phần điện trong nhà máy điện kiểu: Nhiệt điện ngưng hơi, Cơng suất: 240 MW, gồm có: 4 tổ máy 60 MW, ta chọn cấp điện áp
máy phát là 10,5kV vì cấp này thơng dụng.

Thơng số định mức
Loại MF

n

Sđm

Pđm

Điện Kháng tương đối
Uđm

Iđm

kV

kA

10,5

4,125

cosϕ

TB-60-2



v/p

MVA

MW

3000

75

60

0,8

"
X d

'

Xd

Xd

0.146

0.22

1.691

TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT

SU (t ) = P %.

PU max
cos ϕU



Phụ tải các cấp điện áp:



Công suất tự dùng trong nhà máy:



Công suất dự trữ quay của hệ thống nối với phía cao áp: SdtHT = Sdt% . SHT



Phân bố cơng suất trong tồn nhà máy: Sth = SNM - [SUF (t)+ SUT (t) + SUC (t) + Std (t) ] = SNM - S∑ (t)


S (t ) 
S td (t ) = α .S NM . 0,4 + 0,6. F 
S NM 


3




ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TỐN
Sau khi tính tốn và nghiên cứu ta chọn ra được 2 phương án tối ưu nhất trong tổng số 4 phương án



Phương án 1:

HT
220 kV

110 kV

B1

B2

10,5 kV

~

~

~

F1

F2

F3

~
F4

Ưu điểm: Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống. Nếu hỏng một máy thì các tổ máy khác vẫn làm việc song song.
Số lượng máy biến áp tương ít nên giá thành khơng cao, đơn giản trong việc lắp đặt, mặt bằng lắp đặt ngoài trời nhỏ

Nhược điểm: Vì nhiều tổ máy được nối vào thanh góp nên phải bố trí mạch vịng do đó hệ thống thanh góp cấp điện áp máy phát rất phức tạp, tính tốn rơ le
phức tạp.
4




Phương án 2:

HT

220 kV

110 kV

B1

B3

B2

10,5 kV

~

~

~

~

F1

F2

F3

F4

Ưu điểm: Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống.
Máy biến áp nối vào thanh góp cấp điện áp trung nên giá thành máy biến áp và các thiết bị ít tốn kém hơn so với bên cao áp

Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát ít nên thanh góp đơn giản.
Nhược điểm: Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến vốn đầu tư tăng, mặt bằng phân bố thiết bị ngoài trời lớn

5


CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN



Chọn máy biến áp:


 

Máy biến áp liên lạc tự ngẫu:
n

∑

Trong đó:



Máy biến áp nối bộ ba pha hai cuộn dây:1

n

∑

1

 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp:

 

Tổn thất điện năng qua máy biến áp liên lạc:

∆AB1,B 2



2
2
2

 STi 
 S Hi 
1   SCi 







= n.∆Po .t + ∑ 
.∆PNC .ti + ∑ 
 .∆PNT .ti + ∑  S
 .∆PNH .ti 

n   S đmB1 
S

 đmB1 
 đmB1 


Tổn thất điện năng qua máy biến áp nối bộ:

∆

Tính chọn kháng điện phân đoạn:

 

Điều kiện chọn:
Điện kháng XK% được chọn theo điều kiện hạn chế dòng ngắn mạch đến trị số cho phép và tổn thất điện áp cho phép trên kháng không được

vượt quá trị số cho phép ở chế độ vận hành bình thường cũng như cưỡng bức



Điều kiện kiểm tra: -Ổn định động:
-Ổn định nhiệt:

I nh2 .tnh ≥ BN = I N2 ∞ .Ttd

4

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH



Mục đích tính dịng ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện, các thành phần có dịng điện chạy qua và kiểm tra các phần tử đó đảm bảo ổn định động và ổn định nhiệt. Ngồi ra, các số
liệu về dịng điện ngắn mạch là căn cứ qua trọng để thiết kế hệ thống bảo vệ rơle và ổn định phương thức vận hành hệ thống.





Sơ đồ tính tốn phương án 1:

Sơ đồ tính tốn phương án 2

HT
N2

N1

B1

B2
N3

N4

K1

N5

N7

N4’
K2
N6

N8

N5’

~F1

K4

K3

N6’

~F2

~F3

~F4

5




Kết quả tính tốn ngắn mạch



Phương án 1

PA

Điểm NM

I


PA

II

Phương án 2

Mạch điện

I "∞

ixk

Ixk

(kA)

(kA)

(kA)

(kA)

Uđm

I "0

(kV)
N1

Cao áp

220

8,665

8,093

22,057

13,8

N2

Trung áp

110

13,552

11,624

34,49

20,463

N3

Hạ áp MBA

10,5

72,243

50,267

188,455

112,592

N4

Phân đoạn

10,5

42,963

39,133

109,365

64,872

N4’

Phân đoạn

10,5

32,269

32,64

82,143

48,725

N5

Máy phát

10,5

29,28

11,134

79,09

47,72

N5’

Máy phát

10,5

82,988

67,15

211,25

125,31

N6

Máy phát

10,5

29,28

11,134

79,09

47,72

N6’

Máy phát

10,5

58,73

49,328

149,5

88,68

N7

Tự dùng

10,5

112,268

78,284

290,34

173,03

N8

Tự dùng

10,5

88,01

60,462

228,59

136,4

Điểm NM

Mạch điện

"
0

I

"
∞

ixk

Ixk

(kV)

(kA)

(kA)

(kA)

(kA)

Uđm

I

N1

Cao áp

220

8,665

8,093

22,06

13,08

N2

Trung áp

110

13,171

10,988

33,528

19,88

N3

Hạ áp MBA

10,5

51,8

34,396

136,416

81,72

N4

Phân đoạn

10,5

22,52

23,262

57,326

34

N5

Máy phát

10,5

29,28

11,134

79,09

47,72

N5’

Máy phát

10,5

53,41

49,94

136

80,65

N6

Máy phát

10,5

29,28

11,134

79,09

47,72

N6’

Máy phát

10,5

45,673

41,838

116,26

68,96

N7

Tự dùng

10,5

82,69

61,074

215,09

128,37

N7’

Tự dùng

10,5

74,953

52,972

195,35

116,68

8


CHƯƠNG 4: SO SÁNH KINH TẾ-KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU



Một phương án về thiết bị điện được gọi là kinh tế nhất nếu chi phí tính tốn C thấp nhất:
Ci = Pi + ađm . Vi + Yi

Trong
đó: i = 1,2,3... là số thứ tự phương án.
 
V là vốn đầu tư của phương án.
ađm là hệ số định mức của hiệu quả kinh tế (1/năm). Đối với tính tốn trong năng lượng .
Y là thiệt hại do mất điện.
P là phí tổn vận hành hàng năm.



Từ các kết quả tính tốn các chỉ tiêu kinh tế cho 2 phương án, ta có bảng so sánh về mặt kinh tế giữa 2 phương án :.

.

Vốn đầu tư (V), (10
Phương án

3
3
Phí tổn vận hành hàng năm (P), (10 R)

3
Chi phí tính tốn hàng năm (C), (10 R)

R)
I

1175,927

317,208

493,597

II

1256,797

377,518

566,038



Kết luận: Về mặt đảm bảo kĩ thuật và hiệu quả kinh tế, ta chọn phương án I

6

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ CĨ DỊNG ĐIỆN CHẠY QUA

Điều kiện chung để chọn khí cụ điện và các phần tử có dịng điện chạy qua:



Kiểu khí cụ điện: Việc chọn loại khí cụ điện phải phù hợp với điều kiện riêng của nó như khí hậu, vị trí lắp đặt... ngồi ra ta cịn cân nhắc về mặt kỹ thuật, kinh tế để chọn cho phù hợp.



Điện áp: Cách điện của chúng phải chịu được khi làm việc lâu dài với điện áp định mức và chịu được khi có sự cố. Điều kiện:

U đmKCĐ ≥ Umạng.

Trong đó:
UđmKCĐ: Điện áp định mức các khí cụ điện.
Umạng



: Điện áp định mức của mạng nơi đặt khí cụ điện.

Dịng điện làm việc: Các khí cụ điện được được chọn phải đảm bảo phát nóng khi có dịng điện chạy qua. Để đảm bảo điều kiện này thì các khí cụ điện phải chọn theo dịng cưỡng bức.
IđmKCĐ ≥ Imạng.
Đối với thanh dẫn và cáp thì có dịng Icp là dòng điện lâu dài cho phép nên điều kiện là:
Icp ≥ Ilvcb



Kiểm tra ổn định nhiệt: Nhiệt độ khí cụ điện và dây dẫn q cao có thể làm cho chúng bị hỏng. Vì vậy khí cụ điện và dây dẫn được chọn phải đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt độ: B N ≥
BNtt



BN

2
: Xung lượng nhiệt của thiết bị chọn, BN = (Inh) .tnh.

BNtt

: Xung lượng nhiệt của dịng ngắn mạch tính tốn

Kiểm tra ổn định động: Khi có dịng ngắn mạch chạy qua các phần tử dẫn điện của khí cụ điện thì sẽ phát sinh lực điện động lớn sẽ làm hõng khí cụ điện nên ta cần kiểm ta lại ổn
động:iôđđ ≥ ixk
iôđđ

: Dòng ổn định động của thiết bị chọn.

ixk

: Dòng ngắn mạch xung kích.

7


CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG CHO NHÀ MÁY ĐIỆN



Trong nhà máy điện ngồi các thiết bị chính như lị hơi, tua bin, máy phát, ... cịn có nhiều loại cơ cấu khác nhau để phục vụ hay tự động hóa q trình cơng tác của các tổ máy. Tất cả
những cơ cấu này cùng với các động cơ điện kéo chúng, mạng điện, thiết bị phân phối, máy biến áp giảm áp, nguồn ngăng lượng độc lập, hệ thống điều khiển, tín hiệu, thắp sáng, ... tạo
thành hệ thống tự dùng của nhà máy.



 

Chọn số lượng và công suất của máy biến áp tự dùng

Máy biến áp tự dùng bậc 1




MBA tự dùng làm việc:
MBA tự dùng dự trữ :

  Máy biến áp tự dùng bậc 2




MBA tự dùng làm việc:
MBA tự dùng dự trữ :



Kiểm tra khả năng tự khởi động của các động cơ: ∑Pđm > Ptdmax

Trong đó:
∑P

∑P

đm

=

đm

là tổng cơng suất các động cơ điện có thể tự mở máy:

(105 − U d %).ηtb. cos ϕ tb.100.SâmB
U d %.I KD .( X K % + U N % )


 

Tính chọn thanh góp, thanh dẫn:



Chọn máy cắt tự dùng

8

THANKS FOR WATCHING

12