Đồ án Hệ thống điện NguyenDinhHuy

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.22 MB, 116 trang )

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Nguyễn Đình Huy
Lớp : Đ5H1
Ngành : Hệ Thống Điện
TÊN ĐỀ TÀI
PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
I. Các số liệu ban đầu
Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 04 tổ máy, công suất
của mỗi tổ máy bằng PđmF = 63 MW. Hệ số tự dùng αTD = 11.4%, cos = 0,84.
Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp, trung áp, cao áp và
phát về hệ thống :
1. Phụ tải cấp điện áp máy phát UF 10,5 kV
Pmax = 10 MW, cos = 0,87. Gồm 02 lộ kép, công suất mỗi lộ 04 MW,
dài 2 km; và 2 đơn công suất mỗi lộ 1 MW, dài 1,5 km. Biến thiên phụ tải ghi
trên bảng.
Tại địa phƣơng dùng máy cắt hợp bộ có dòng điện định mức Icắt 21 kA
và tcắt=0,7s và cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm²;
2. Phụ tải cấp điện áp trung UT (110 kV)
Pmax= 100MW; cosφ = 0,88. Gồm 2 kép x 50 MW.Biến thiên phụ tải ghi
trên bảng.
3. Phụ tải cấp điện áp cao UC (220 kV)
Pmax= 80 MW; cosφ = 0,86. Gồm 1 kép x 80 MW.Biến thiên phụ tải ghi
trên bảng.

4. Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài
10 km
Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : SđmHT= 4000
MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X* HT= 0,85,
công suất dự phòng của hệ thống : SdtHT = 100 MVA.
5. Công suất toàn nhà máy : ghi trên bảng.
Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy
SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

1

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

Giờ

0÷ 6

6÷ 9

9÷ 12

12÷ 16

16÷ 20

20÷ 22

22÷ 24

PUF(%)

70

80

80

80

90

90

80

PUT(%)

80

80

90

90

90

80

80

PUC(%)

90

80

60

90

90

100

80

PTNM(%) 80

80

90

100

100

95

90

PHẦN 2: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP THỰC TẾ
Với “Chuyên đề xây dựng trạm biến áp NVH trung tâm Hà Đông” – 400 kVA
– 22/0,4 kV

TRƢỞNG KHOA

GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN

TS. TRẦN THANH SƠN

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

TS. NGUYỄN NHẤT TÙNG

2

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay khi nhu cầu sử dụng năng lượng đang gia tăng mạnh mẽ ở tất cả
các nước trên thế giới.Trong đó, nhu cầu về năng lượng điện đang đặt ra cho
ngành điện lực cũng như các quốc gia những khó khăn lớn. Việc đáp ứng nhu
cầu sử dụng điện trong công nghiệp cũng như sử dụng điện sinh hoạt với chất
lượng điện năng tốt, cung cấp điện liên tục, an toàn đang là vấn đề bức thiết
với mỗi quốc gia.
Việc sử dụng nguồn năng lượng hiện có cũng như việc quy hoạch, khai thác
nguồn năng lượng mới một cách hợp lý, không những đảm bảo về an ninh năng
lượng mà còn là một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị, xã
hội…Sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện, và xuất phát từ
nhu cầu thực tế, em được giao nhiệm vụ thiết kế các nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện, gồm 4 tổ máy với
công suất mỗi tổ máy là 63MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương, phụ tải
cấp trung áp 110 kV, phụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát về hệ thống
qua đường dây kép dài 60 Km.
Phần II: Chuyên đề thiết kế trạm biến áp thực tế.
Em xin chân thành cám ơn: các thầy, cô giáo trong khoa Hệ thống điện
Trường đại học Điện Lực đã tận tâm truyền đạt kiến thức cho em trong quá
trình học tập. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo
Ts. Nguyễn Nhất Tùng đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ
án tốt nghiệp.
Do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi những
thiếu sót, em mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô và các
bạn để em rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu.
Em xin trân trọng cảm ơn !
Hà Nội, ngày 5 tháng 1 năm 2015
Sinh viên

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

3

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................

...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

6

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Phần 1:
Bảng 1.1: Thông số máy phát điện.............................................................................15
Bảng 1.2: Công suất phát toàn nhà máy tại các thời điểm..........................................16
Bảng 1.3:Công suất tự dùng của nhà máy tại các thời điểm.......................................16
Bảng 1.4:Công suất phụ tải điện áp cao tại các thời điểm.........................................17
Bảng 1.5:Công suất phụ tải điện áp trung tại các thời điểm.......................................18
Bảng 1.6:ông suất phụ tải địa phương tại các thời điểm............................................18
Bảng 1.7:Tổng hợp phụ tải các cấp điện áp và công suất phát về hệ thống..............20
Bảng 2.1: Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu............27
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây B1.................................28
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây B4.................................28
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu...............................................29
Bảng 2.5: Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu............35
Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây B3,B4............................35
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu...............................................36
Bảng 2.8 : Tổn thất MBA của 2 phương án...............................................................41
Bảng 3.1: Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án I............................................44
Bảng 3.2:Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối phương án I..........................................44

Bảng 3.3: Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án II..........................................45
Bảng 3.4:Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối phương án II.........................................45
Bảng 3.5 : So sánh vốn đầu tư và chi phí của 2 phương án.......................................46
Bảng 4.1: Kết quả tính toán dòng ngắn mạch............................................................58
Bảng 5.1: Bảng tổng kết dòng cưỡng bức...................................................................61
Bảng 5.2: Thông số tính toán và thông số kỹ thuật của máy cắt................................61
Bảng 5.3: Thông số tính toán và thông số kỹ thuật của dao cách ly..........................62
Bảng 5.4: Các thông số kỹ thuật của thanh dẫn hình máng.......................................64
Bảng 5.5: Bảng thông số sứ.......................................................................................67
Bảng 5.6: Bảng thông số thanh góp mềm...................................................................68
Bảng 5.7: Bảng tính ngắn mạch tại N1 các thời điểm................................................70
Bảng 5.8: Bảng tính toán ngắn mạch tại N2 tại các thời điểm...................................71
Bảng 5.9: Bảng tổng hợp tính toán ngắn mạch tại các thời điểm..............................71
Bảng 5.10: Bảng chọn thanh góp thanh dẫn mềm chọn lại........................................73
Bảng 5.11: Thông số máy cắt cho cáp 1.....................................................................79
Bảng 5.12: Thông số máy biến điện áp cấp 220kV và 110kV.....................................79
Bảng 5.13: Bảng phụ tải máy biến áp.........................................................................80
Bảng 5.14: Bảng thông số máy biến điện áp cấp 10,5kV............................................80
Bảng 5.15: Bảng thông số máy biến dòng cấp 220kV và 110kV.................................82
SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

7

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

Bảng 5.16: Bảng công suất tiêu thụ của các cuộn dây dòng......................................83
Bảng 6.1: Thông số máy biến áp tự dùng cấp 6,3 kV.................................................88
Bảng 6.2: Bảng thông số máy biến áp dự phòng.......................................................88
Bảng 6.3: Bảng thông số máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV.........................................88
Bảng 6.4: Bảng thông số máy cắt tự dùng cấp điện áp máy phát..............................89
Bảng 6.5: Bảng thông số máy cắt tự dùng cấp 6,3kV.................................................90
Bảng 6.6: Bảng thông số áp tô mát M12....................................................................91

Phần 2:
Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật của MBA........................................................................97
Bảng 3.1. Danh mục các thiết bị điện chính.............................................................102
Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật cầu dao phụ tải...........................................................102
Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của cầu chì tự rơi.......................................................102
Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật của chống sét van.......................................................102
Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật của sứ cao thế............................................................103
Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật của cáp đồng hạ áp....................................................103
Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật của Atptomat tổng......................................................103
Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật của Atptomat nhánh...................................................103
Bảng 3.9: Thông số kỹ thuật của thanh cái hạ áp....................................................103
Bảng 3.10: Thông số kỹ thuật của máy biến dòng...................................................103
Bảng 3.11: Thông số kỹ thuật của chống sét van hạ áp...........................................104
Bảng 3.12: Thông số kỹ thuật các thiết bị đo đếm điện năng..................................104
Bảng 3.13: Thông số kỹ thuật của cáp đầu ra.........................................................104

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

8

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

DANH MỤC HÌNH VẼ
Phần 1:
Hình 1.1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.......................................................................16
Hình 1.2: Đồ thị phụ tải tự dùng................................................................................17
Hình 1.3: Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao Uc..............................................................17
Hình 1.4: Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung UT...........................................................18
Hình 1.5: Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát UF.....................................................19
Hình 1.6: Đồ thị công suất phát về hệ thống..............................................................19
Hình 1.7: Đồ thị phụ tải tổng hợp...............................................................................20
Hình 1.8 : Phương án I………………………………………………………………………22
Hình 1.9 : Phương án II………………………………………..……………………………23
Hình 1.10 : Phương án III………………………………………………….……………….24
Hình 1.11 : Phương án IV…………………………………….……………………………..25
Hình 2.1: Sơ đồ nối điện phương án 1........................................................................26
Hình 2.2: Sự cố hỏng 1 MBA 2 dây quấn....................................................................30
Hình 2.3: Sự cố hỏng máy biến áp tự ngẫu.................................................................31
Hình 2.4: Sơ đồ nối điện phương án II........................................................................34
Hình 2.5: Sự cố hỏng 1 MBA 2 dây quấn....................................................................37
Hình 2.6: Sự cố hỏng MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại....................38
Hình 2.7: Sự cố hỏng 1 MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu................39
Hình 3.1 : Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1........................................................42
Hình 3.2 : Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2........................................................43
Hình 4.1: Hình vẽ các điểm tính toán ngắn mạch.......................................................47
Hình 4.2: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch............................................................49
Hình 5.1: Mặt cắt thanh dẫn hình máng.....................................................................63

Hình 5.2: Sơ đồ chọn sứ..............................................................................................66
Hình 5.3: Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương..............................................76
Hình 5.4: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MPĐ84
Hình 6.1: Sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy nhiệt điện.................................................86

Phần 2:
Hình 3.1: Sơ đồ dấu dây trạm biến áp treo 22/0,4kV....................................100

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

9

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

DANH MỤC VIẾT TẮT
Viết tắt
HTĐ

Hệ thống điện

NĐ

Nhiệt điện

NMĐ

Nhà máy điện

MF

Máy phát

MF-MBA

Máy phát-máy biến áp

MBA

Máy biến áp

TĐK

Điều chỉnh kích từ

MBA TN

Máy biến áp tự ngẫu

MC

Máy cắt

DCL

Dao cách ly

tđcb

Tƣơng đối cơ bản

BI

Máy biến dòng điện

BU

Máy biến điện áp

DC

Dòng điện một chiều

AC

Dòng điện xoay chiều

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

10

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

Mục Lục
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN ..................... 14
CHƢƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƢƠNG
ÁN NỐI DÂY ................................................................................................ 15
1.1. Chọn máy phát điện ................................................................................ 15
1.2. Tính toán cân bằng công suất .................................................................. 15
1.2.1. Phụ tải toàn nhà máy ............................................................................ 15
1.2.2. Phụ tải tự dùng ..................................................................................... 16
1.2.3. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp ...................................................... 17
1.2.4. Công suất phát về hệ thống .................................................................. 19
1.3. Đề xuất các phƣơng án nối điện .............................................................. 21
CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP .................................... 26
A. Phƣơng án 1 .............................................................................................. 26
2.1.A. Phân bố công suất các cấp điện áp trong máy biến áp .......................... 26
2.1.A.1. MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA ...................................... 26
2.1.A.2. MBA liên lạc .................................................................................... 26
2.2.A. Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp............................... 28
2.2.A.1. MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA ..................................... 28
2.2.A.2. MBA tự ngẫu.................................................................................... 28
2.3.A. Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp ................................... 32
2.3.A.1. Tính tổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây. ............................... 32
2.3.A.2. Tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu. .................................... 32
B. Phƣơng án 2 .............................................................................................. 34
2.1.B. MBA liên lạc ....................................................................................... 34
2.1.B.1. MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA ..................................... 35
2.1.B.2. MBA tự ngẫu .................................................................................... 36
2.2.B. Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp ................................... 40
CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƢƠNG ÁN

TỐI ƢU ......................................................................................................... 42
3.1. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối ........................................................... 42
3.1.1. Phƣơng án 1 ......................................................................................... 42
3.1.2. Phƣơng án 2 ......................................................................................... 43
3.2. Tính toán kinh tế, kỹ thuật. Chọn phƣơng án tối ƣu ................................. 43
SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

11

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

3.2.1. Các chỉ tiêu kinh tế của phƣơng án I..................................................... 43
3.2.2. Các chỉ tiêu kinh tế của phƣơng án II ................................................... 45
3.3. So sánh chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật. Chọn phƣơng án tối ƣu ....................... 46
CHƢƠNG IV : TÍNH TOÁN DÕNG NGẮN MẠCH .................................... 47
4.1. Chọn điểm ngắn mạch ............................................................................. 47
4.2. Lập sơ đồ thay thế ................................................................................... 47
4.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm............................................................... 49
4.3.1. Điểm ngắn mạch N1 ............................................................................. 49
4.3.2. Điểm ngắn mạch N2 ............................................................................. 51
4.3.3. Điểm ngắn mạch N3 ............................................................................. 53
4.3.4. Điểm ngắn mạch N3‟ ........................................................................... 56
4.3.5. Điểm ngắn mạch N4 ............................................................................. 57
CHƢƠNG V: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN ................................... 59
5.1. Tính toán dòng cƣỡng bức các cấp điện áp .............................................. 59

5.1.1. Cấp điện áp cao áp 220 kV. .................................................................. 59
5.1.2. Cấp điện áp trung áp 110 kV. ............................................................... 60
5.1.3. Cấp điện áp máy phát 10,5 kV. ............................................................. 60
5.2. Chọn máy cắt và Dao cách ly .................................................................. 61
5.2.1. Chọn máy cắt ....................................................................................... 61
5.2.2. Chọn dao cách ly .................................................................................. 62
5.3. Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát .................................................. 62
5.3.1. Chọn loại và tiết diện ........................................................................... 63
5.3.2. Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch .................................................. 64
5.3.3. Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng. ................................ 66
5.3.4. Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng............................................................ 66
5.4. Chọn thanh dẫn mềm .............................................................................. 68
5.4.1. Chọn tiết diện. ...................................................................................... 68
5.4.2.Kiểm tra ổn định nhiệt. .......................................................................... 68
5.4.3. Kiểm tra điều kiện vầng quang ............................................................. 72
5.5. Chọn cáp và kháng điện đƣờng dây ......................................................... 74
5.5.1. Chọn cáp cho phụ tải điện áp máy phát ................................................ 74
5.5.2. Chọn kháng điện đƣờng dây cho phụ tải địa phƣơng ............................ 76
5.6. Chọn máy biến áp đo lƣờng .................................................................... 79
SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

12

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

5.6.1. Chọn máy biến áp BU ......................................................................... 79
5.7 Chọn chống sét van (CSV) ....................................................................... 84
CHƢƠNG VI: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG ............................................. 86
6.1. Sơ đồ cung cấp điện tự dùng ................................................................... 86
6.2. Chọn máy biến áp ................................................................................... 87
6.3. Chọn máy cắt và khí cụ điện ................................................................... 89
PHẦN II: CHUYÊN ĐỀ XÂY DỰNG TRẠM BIẾN ÁP NHÀ VĂN HÓA...
TRUNG TÂM HÀ ĐÔNG ............................................................................. 93
CHƢƠNG I: TỔNG QUÁT ........................................................................... 94
1.1. Sự cần thiết đầu tƣ, mục tiêu xây dựng công trình ................................... 94
1.2. Địa điểm xây dựng công trình ................................................................. 94
1.2. Quy mô xây dựng.................................................................................... 95
1.3. Phƣơng án kỹ thuật ................................................................................. 95
CHƢƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
...................................................................................................................... 97
2.1. Xác định phụ tải và chọn máy biến áp ..................................................... 97
2.2. Cấp độ công trình .................................................................................... 97
CHƢƠNG III: SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN, THIẾT BỊ
ĐIỆN ............................................................................................................. 99
3.1. Sơ đồ đấu điện trạm biến áp .................................................................... 99
3.2. Các thiết bị điện, khí cụ điện đƣợc chọn và thông số kỹ thuật ............... 101
3.2.2. Thông số kỹ thuật các thiết bị điện cao áp .......................................... 102
3.2.3 Thông số kỹ thuật các thiết bị điện hạ áp ............................................. 103
3.3 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn. ........................... 105
3.3.1 Tính toán ngắn mạch ........................................................................... 105
3.3.1.1 Tính toán ngắn mạch phía cao áp 22kV ............................................ 107
3.3.1.2Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4kV.............................................. 107
3.3.2 Kiểm tra các thiết bị, khí cụ điện đã chọn ............................................ 109
3.3.2.1 Phía cao áp ....................................................................................... 109
3.3.2.2 Phía hạ áp......................................................................................... 110

CHƢƠNG IV: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP .................. 113
4.1 Điện trở nối đất của thanh ...................................................................... 113
4.2 Điện trở nối đất của cọc ......................................................................... 113
4.3 Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc ................................................. 114

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

13

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

14

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

CHƢƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƢƠNG

ÁN NỐI DÂY
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần quan trọng khi thiết
kế nhà máy điện và là cơ sở để thành lập các phƣơng án nối dây . Đây chính là
mục tiêu và là nội dung chủ đạo trong chƣơng 1.
1.1. Chọn máy phát điện
Theo đề bài yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện gồm 4 tổ máy,
công suất của mỗi tổ máy bằng P đmF = 63 MW. Tra bảng 1.2 trang 113 – Sách
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp PGS-TS Phạn Văn Hòa, ta chọn
máy biến áp loại CB-505/190-16T có các thông số ghi trong bảng dƣới đây:
Bảng 1.1: Thông số máy phát điện

Loại máy
phát

Sđm,
MVA

Pđm,
MVA

Uđm,
kV

n,
vg/ph

cosαđm

Iđm,
kA

X''d

X'd

Xd

TBΦ-63-2

78,75

63

10,5

300

0,8

4,3
3

0,1
53

0,2
24

2,1
99

1.2. Tính toán cân bằng công suất
Để đảm bảo chất lƣợng điện năng tại mỗi thời điểm, công suất do các nhà
máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất
công suất trong các mạng điện). Công thức chung để tính toán thiết kế nhƣ sau:
P%(t )
.Smax
100

S t

P%(t )
.Pmax
100.cos

(1-1)

Trong đó:
S(t) : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp tại thời điểm t.
S%(t) : Công suất tính theo % của công suất cực đại tại thời điểm t.
cos : Hệ số công suất phụ tải.
Pmax: Công suất tác dụng cực đại.
1.2.1. Phụ tải toàn nhà máy
Với PTNMmax= n.PdmF = 4.63 = 252 MW; cos = 0,8
Phụ tải toàn nhà máy tại thời điểm từ 0 - 6h đƣợc xác định theo công thức (1-1)

STNM 0

6

80
252 252(MVA)
100.0, 8

Tính toán cho các thời điểm tƣơng tự ta có bảng tổng hợp phụ tải sau:

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

15

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

Bảng 1.2: Công suất phát toàn nhà máy tại các thời điểm

T(h)

0-6

6-9

9-12

12-16

16-20

20-22

22-24

PTNM(%)

80

80

90

100

100

95

90

252

283,5

315

315

299,25

283,5

STNM(MVA) 252
STNM(MVA)
350

315

299.25
283.5

283.5

300
252
250
200
150
100
50

0

6

9

12

16

20

22

24

(h)

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.2. Phụ tải tự dùng
Phụ tải tự dùng đƣợc xác định theo công thức sau:
STD (t) =
Với : cos

S
t
% n.PdmF
(0, 4 0, 6. TNM
)
.
n.SdmF
100 cos TD
TD

STD(0-6) =

= 0,84,

(1-2)

= 11,4%, n = 4.

11, 4 4.63
252
.
.(0, 4 0, 6.
) 30,1 (MVA)
100 0,84
4.78, 75

Tính toán cho các thời điểm tƣơng tự ta có bảng tổng hợp phụ tải sau:
Bảng 1.3:Công suất tự dùng của nhà máy tại các thời điểm

T(h)

0-6

STD(MVA) 30,10

6-9

9-12

12-16

16-20

20-22

22-24

30,10

32,15

34,20

34,20

33,17

32,15

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

16

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

STD(MVA)
34.2

35

33.17

32.15

32.15

30.1

30
25
20
15
10
5

0

6

9

12

16

20

22

24

(h)

Hình 1.2: Đồ thị phụ tải tự dùng

1.2.3. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp
a. Phụ tải cấp 220 kV.
Theo bài cho: PUCmax = 80 MW; cos = 0,86
Công suất phụ tải cao áp 220 kV đƣợc xác định theo công thức (1-1):

SUC (0

PUC (0 6) %
6)

100.cos

.PUC max

90
.80 83, 72( MVA)
100.0,86

Tính toán cho các thời điểm tƣơng tự ta có bảng tổng hợp phụ tải sau:
Bảng 1.4:Công suất phụ tải điện áp cao tại các thời điểm

T(h)

0-6

6-9

9-12

12-16

16-20

20-22

22-24

PUC(%)

90

80

60

90

90

100

80

83,72

74,42

55,81

83,72

83,72

93,02

74,42

SUC(MVA)
SUC(MVA)

93.02

100
83.72

83.72

74.42

80

74.42

55.81

60
40
20

0

6

9

12

16

20

22

24

(h)

Hình 1.3: Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao Uc
SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

17

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

b. Phụ tải trung áp 110 kV
Ta có: PUTmax = 100 MW; cos = 0,88
Phụ tải trung áp tại thời điểm từ 0h – 6h đƣợc xác định theo công thức (1-1):
SUT (0

PUT (0 6) %
6)

100.cos

80
.90 81,82( MVA)
100.0,88

.PUT max

Tính toán cho các thời điểm tƣơng tự ta có bảng tổng hợp phụ tải sau:
Bảng 1.5:Công suất phụ tải điện áp trung tại các thời điểm

T(h)

0-6

6-9

9-12

12-16

16-20

20-22

22-24

PUT(%)

80

80

90

90

90

80

80

81,82

92,05

92,05

92,05

81,82

81,82

SUT(MVA) 81,82
SUT(MVA)

92.05

100
81.82

81.82

80
60
40
20

0

6

9

12

16

20

22

24

(h)

Hình 1.4: Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung UT

c. Phụ tải cấp điện áp máy phát
Với: PFmax = 10 MW; cos = 0,87
Phụ tải địa phƣơng tại thời điểm từ 0h – 6h đƣợc xác định theo công thức (1-1):
SUF (0

PUF (0 6) %
6)

100.cos

.PF max

70
.10 8, 05( MVA)
100.0,87

Tính toán cho các thời điểm tƣơng tự ta có bảng tổng hợp phụ tải sau:
Bảng 1.6:ông suất phụ tải địa phương tại các thời điểm

T(h)

0-6

6-9

9-12

12-16

16-20

20-22

22-24

PUF(%)

70

80

80

80

90

90

80

SUF(MVA)

8,05

9,20

9,20

9,20

10,34

10,34

9,20

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

18

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

SUF(MVA)
12
10.35
9.2

10

9.2

8.05
8
6
4
2

0

6

9

12

16

20

22

24

(h)

Hình 1.5: Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát UF

1.2.4. Công suất phát về hệ thống
Dựa trên nguyên tắc tổng công suất phát bằng công suất thu ta có:
Công suất phát vào hệ thống đƣợc xác định theo công thức sau:
SVHT (t) = STNM (t) - [ STD(t) + SUC (t)+ SUT(t) + SUF(t)] (1-2)
SVHT(0-4) = 252 – (30,1 + 83,72 + 81,82 + 8,05) = 48,32 (MVA)
Tính toán cho các thời điểm tƣơng tự ta có bảng tổng hợp sau:
T(h)

0-6

SVHT(MVA) 48,32

6-9

9-12

12-16

16-20

20-22

22-24

56,47

94,30

95,84

94,69

80,89

85,92

SVHT(MVA)
100

94.3

95.84

94.69
80.89 85.92

80
60

56.47
48.32

40

20

0

6

9

12

16

20

22

24

(h)

Hình 1.6: Đồ thị công suất phát về hệ thống
SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

19

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

Bảng 1.7:Tổng hợp phụ tải các cấp điện áp và công suất phát về hệ thống

T(h)

0-6

6-9

9-12

12-16

16-20

20-22

22-24

STNM(MVA) 252

252

283,5

315

315

299,25

283,5

STD(MVA)

30,10

30,10

32,15

34,20

34,20

33,17

32,15

SUC(MVA)

83,72

74,42

55,81

83,72

83,72

93,02

74,42

SUT(MVA)

81,82

81,82

92,05

92,05

92,05

81,82

81,82

SUF(MVA)

8,05

9,20

9,20

9,20

10,34

10,34

9,20

56,47

94,30

95,84

94,69

80,89

85,92

SVHT(MVA) 48,32
(MVA)

350
300

SVHT

250

SUC

200
150

SUT

100

SUF

50

STD

0

6

9

12

16

20 22 24

(h)

Hình 1.7: Đồ thị phụ tải tổng hợp

Nhận xét:Nhà máy thiết kế gồm có 4 tổ máy. Tổng công suất toàn nhà máy S
=315MVA. Cung cấp điện cho các phụ tải điện áp máy phát 10,5 kV, trung áp
110 kV, 220 kV và tự dùng cho nhà máy. Ngoài ra còn phát 1 lƣợng công suất
về hệ thống.
Phụ tải điện áp máy phát: Smax =10,35(MVA), Smin = 8,05(MVA)
Phụ tải trung áp 110 kV: Smax = 92,05(MVA), Smin = 81,82(MVA)
Phụ tải cao áp 220 kV: Smax = 93,02(MVA), Smin =55,81(MVA)
Công suất phát về hệ thống: Smax =85,84(MVA), Smin = 48,32(MVA)
SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

20

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

1.3. Đề xuất các phƣơng án nối điện
Có thể đƣa ra một số nguyên tắc để đề xuất các phƣơng án nối điện của
nhà máy điện nhƣ sau:
1. Có hay không sử dụng thanh góp điện áp máy phát
Xét giá trị tính toán sau:
max
SUF
.100%
10,35
.100% 6,57% 15%

2.SdmF
2.78, 75
Không cần thanh góp điện áp đầu cực máy phát, phụ tải điện áp máy phát

đƣợc lấy điện từ phía hạ áp máy biến áp liên lạc.
2. Chọn số lượng và loại máy biến áp làm liên lạc
- Hệ số có lợi:

U C UT
UC

220 110
220

0,5

- Lƣới điện áp phía trung 110 kV, phía cao 220 kV đều là lƣới có trung tính
trực tiếp nối đất.
Vậy dùng 2 MBA tự ngẫu, có bộ điều chỉnh điện áp dƣới tải làm liên lạc.
3. Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây trên thanh góp điện áp phía
trung
- Phụ tải cấp điện áp 110 kV có công suất:
Smax = 92,05MVA, Smin=81,82MVA
Mà SdmF = 78,75 MVA.
max
SUT
Ta có :
SdmF

max

SUT
92,05
1,16 ;
SdmF
78,75

81,82
1,04
78,75

Vậy có thể ghép từ 1 2 bộ MF - MBA ba pha hai cuộn dây lên thanh góp
điện áp phía trung.
Trên cơ sở những nguyên tắc trên, ta có một số phƣơng án nối dây nhƣ sau:
4. Ta có:

SdtHT
SdmF

120
1,5
78,75

=> ta chỉ có thể ghép 1 máy phát với 1 MBA.
Phương án I:
Đặc điểm: Ta dùng 1 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây nối lên phía trung áp. Còn
dùng 3 máy phát để cung cấp điện cho thanh cái phía cao áp 220 KV, trong đó
có 1 bộ MPĐ-MBA (F1 – B1) phát điện lên thanh và sử dụng 2 MBA (B2, B3)
tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp.

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

21

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

HT

SUT

SUC

220 KV

B1

110 KV

B2

B4

B3

SĐP
F1

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

SĐP

F2

F3

F4

Hình 1.2 : Phương án I

Ƣu điểm :
min
- SUT

81,82(MVA) > SdmF

78,75(MVA) =>Sử dụng 1 bộ MPĐ-MBA

2 cuộn dây bên trung công suất luôn truyền từ MBATN sang phía trung =>sẽ
tránh đƣợc việc truyền công suất qua 2 lần MBA( MBA bộ B4 và MBA liên
lạc) => giảm đƣợc tổn thất điện năng.Nhƣ vậy sự phân bố công suất hợp lý.
Nhƣợc điểm :
- Giá thành bộ MPĐ-MBA bên điện áp cao đắt.
- Vận hành phức tạp do chủng loại MBA nhiều (so với phƣơng án 2).
Phương án II:
Đặc điểm: Ta dùng 2 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây nối lên phía trung áp. Bên
phía cao 220 kV ta sử dụng 2 MBA tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa các cấp
điện áp.

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

22

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

HT

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

SUT

SUC

220 KV

110 KV

B1

B3

B2

SĐP
F1

B4

SĐP
F2

F3

F4

Hình 1.3: Phương án II

Ƣu điểm :
- Số lƣợng chủng loại MBA ít, chỉ có 2 loại MBA, vận hành đơn giản.
- Giảm đƣợc vốn đầu tƣ do thiết bị bên điên áp cao ít hơn.
Nhƣợc điểm :
-Ta có:

2.SdmF

min
SUT
157,5 81,82 75,68(MVA)

2.SdmF

max
SUT
157,5 92,05 65,45(MVA)

=>luôn có lƣợng công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu là: 75,68 MVA(khi

min
max
) và 65,45 MVA(khi SUT
) => dòng công suất truyền qua 2 lần MBA (
SUT

MBA bộ và MBA liên lạc) => tổn thất điện năng lớn .
Phươngán III:
Đặc điểm: Đối với phƣơng án này ta dùng 2 bộ MPĐ-MBA (F5-B5 và F6B6) làm việc song song để cung cấp điện cho phụ tải bên điện áp trung. Bên
cao 220 KV ta cũng dùng 2 bộ MPĐ-MBA (F1-B1 và F2-B2) làm việc song
song. Và để liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau ta dùng 2 MBA tự ngẫu (TN1TN2) liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp trung và cao, phía cuộn hạ thì cung
cấp cho phụ tải điện áp MPĐ .

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

23

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

HT

SUC

SUT

220 kV

B1

110 kV

B2

B3

B4

B5

B6

SĐP

F1

F2

F3

F4

Hình 1.4: Phương án III

Ƣu điểm :
- Phụ tải địa phƣơng không phụ thuộc vào máy phát.

Nhƣợc điểm :
-Vận hành, sửa chữa, bảo dƣỡng khó khăn, phức tạp .
-Số lƣợng MBA và tổng công suất của các MBA lớn, vốn đầu tƣ tăng.

2.SdmF
2.SdmF

min
SUT
157,5 81,82 75,68(MVA)
max
SUT
157,5 92,05 65,45(MVA)

=>luôn có lƣợng công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu là: 75,68 MVA(khi
min
max
) và 65,45 MVA(khi SUT
) => dòng công suất truyền qua 2 lần MBA (
SUT

MBA bộ và MBA liên lạc) => tổn thất điện năng lớn .
Phương án IV :
Đặc điểm: Phƣơng án này ta dùng 1 bộ MPĐ-MBA (F6-B6) để cung cấp
điện cho phụ tải bên điện áp trung. Bên cao 220 KV ta cũng dùng 3 bộ MPĐMBA (F1-B1, F2-B2 và F3-B3) làm việc. Và để liên lạc giữa 3 cấp điện áp với
nhau ta dùng 2 MBA tự ngẫu (TN1-TN2) liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp
trung và cao, phía cuộn hạ thì cung cấp cho phụ tải điện áp MPĐ .

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

24

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Chuyên Ngành HTĐ

GVHD:T.SNguyễn Nhất Tùng

HT

SUC

SUT

220 kV

B1

B2

110 kV

B4

B3

B5

B6

SĐP

F1

F2

F4

F3

Hình 1.5: Phương án IV

Ƣu điểm :
- Phụ tải địa phƣơng không phụ thuộc vào máy phát.
Nhƣợc điểm :
- Vận hành, sửa chữa, bảo dƣỡng khó khăn, phức tạp .
-Số lƣợng MBA và tổng công suất của các MBA lớn, vốn đầu tƣ tăng.
KẾT LUẬN: Qua 4 phƣơng án đã đƣợc đƣa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2
phƣơng án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phƣơng án còn lại. Do đó
ta sẽ giữ lại phƣơng án 1 và phƣơng án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm
chọn đƣợc sơ đồ nối điện tối ƣu cho nhà máy điện.

SV:Nguyễn Đình Huy-Lớp Đ5H1

25

Trƣờng Đại Học Điện Lực

Đồ án Hệ thống điện NguyenDinhHuy

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về