Thiết kế phần điện trong nhà máy điện,trạm biến áp và cấp điện cho phụ tải địa phương

Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cấp điện cho các phụ tải địa phương.. Sơ đồ bố trí trạm biến áp và các hộ tiêu thị điện Bảng số liệu của các phụ tải c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Đà Nẵng, 18/08/2021

Sinh viên thực hiện: Nuyễn nhật Thủ

Mã SV: 1711505110128 Lớp: 17HTĐ1

Đồ án tập trung về việc tính toán thiết kế phần điện trong nhà máy điện , tính chọn máy biến áp, chọn sơ đồ nối điện,tính toán ngắn mạch, tính toán kinh tế kỹ thuật

I Phần điện trong nhà máy điện

I.1 Chọn máy phát diện tính toán cân bằng công suất

I.2 Chọn sơ đồ nối điện

I.3 Chọn máy biến áp, tính tổn thất điện năng trong máy biến áp, chọn kháng điện phân đoạn I.4 Tính toán ngắn mạch

I.5 Tính chọn máy biến áp mạch tự dùng

II Phần mạng điện

II.1 Cân bằng công suất cho hệ thống điện

II.2 Dự kiến phương án chọn dây dẫn, tính toán chọn dây dẫn

II.3.Tính toán kinh tế và chọn phương án thiết kế

II.4 Chọn máy biến áp

II.5.Tính bù kinh tế

II.6.Tính toán chính xác phân bố công suát, tính tổn thất điện năng

II.7 Tính điện áp tại các nút của mạng, chọn đầu phân áp cho máy biến áp

KHOA ĐIỆN

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Đoàn Anh Tuấn

1 Tên đề tài:

Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cấp điện cho các phụ tải địa phương

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp

Sơ đồ bố trí trạm biến áp và các hộ tiêu thị điện

Bảng số liệu của các phụ tải cần cung cấp điện

3 Nội dung chính của đồ án:

Tính toán cân bằng công suất, chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy

Chọn máy biến áp tính tổn thất điện năng trong máy biến áp, chọn kháng điện phân đoạn Tính toán ngắn mạch, tính chọn máy biến áp mạch tự dùng

Cân bằng công suất trong hệ thống, tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật chọn phương án cấp điện Tính chọn số lượng dung lượng máy biến áp, tính bù kinh tế

Tính phân bố công suất cho toàn mạng, tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng toàn mạng điện

Tính diện áp nút và lựa chọn đầu phân áp của máy biến áp tại các hộ tiêu thụ

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: NGUYỄN NHẬT THỦ

2 Lớp: 17HTD1 Mã SV: 1711505110128

3 Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong hệ thống điện, trạm biến áp và cấp điện cho phụ tải địa phương

4 Người hướng dẫn: TS ĐOÀN ANH TUẤN Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

- Sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, nhu cầu điện năng trong công nghiệp dịch vụ

và sinh hoạt tăng trưởng mạnh, nền kinh tế nước ta đang phát triển dẫn đến phụ tải điện ngày càng tăng cao Do vậy thiết kế và xây dựng nhà máy điện là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu phụ tải

- Việc thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cung cấp điện cho phụ tải địa phương là rất cần thiết cho các cán bộ ngành kỹ thuật điện Sinh viên có thể áp dụng các kiến thức chuyên ngành đã học để áp dụng vào thiết kế một hệ thống mang tính thực tế cao

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

- Sinh viên đã giải quyết được các vấn đề nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đặt ra: Hiểu được cân bằng công suất là gì, chọn phương án đi dây tối ưu; Chọn máy biến áp theo phương án, đảm bảo đầy đủ yêu cầu về kinh tế kỹ thuật; Tìm và chọn điểm ngắn mạch khi xảy ra sự cố nguy hiểm nhất đến hệ thống và tại sao chọn điểm đó; So sánh kinh tế kỹ thuật từng phương án, tính bù kinh

tế, phân bố công suất toàn mạng điện áp nút của mạng khu vực

- Nội dung đồ án đáp ứng được yêu cầu, đầy đủ về khối lượng và chất lượng Đủ điều kiện để được bảo vệ đề tài tốt nghiệp trước Hội đồng

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Về hình thức: Đồ án tốt nghiệp đáp ứng yêu cầu đề ra;

- Về cấu trúc, bố cục: đồ án có cấu trúc và bố cục hợp lý, rõ ràng, thể hiện đầy đủ nội dung và các yêu cầu đề ra Bố cục nhiệm vụ tính toán gồm 2 phần:

+ Phần 1: Phần nhà máy điện và trạm biến áp có 4 Chương

+ Phần 2: Phần thiết kế cấp điện cho mạng khu vực có 6 chương

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

- Đồ án đã cơ bản thiết kế được phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp, thiết kế được hệ thống cung cấp điện cho phụ tải địa phương đảm bảo cung cấp điện tin cậy, hiệu quả, đảm bảo được các chỉ tiêu cung cấp điện theo yêu cầu

- Đồ án được thiết kế, tính toán đảm bảo tính khoa học

điện và khả năng ứng dụng vào thực tế là rất cao

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

- Do đồ án được thực hiện trong thời gian ngắn, tác giả chưa có điều kiện được tiếp cận với các

hệ thống thực tế nên không thể tránh khỏi các sai sót Tác giả cần có thời gian để tiếp thu và hoàn thiện đồ án, áp dụng vào thực tế công việc trong tương lai

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

- Sinh viên có tinh thần, thái độ nghiên cứu, học tập tốt

- Sinh viên đã chịu khó tìm hiểu các tài liệu liên quan, thường xuyên trao đổi, gặp gỡ giáo viên hướng dẫn để hoàn thành đồ án đúng thời hạn

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: 9.4/10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn nhật Thủ

2 Lớp: 17 HTĐ Mã SV: 1711505110128

3 Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong hệ thống điện,trạm biến áp và cấp điện cho phụ tải địa phương

4 Người phản biện: Trương Thị Hoa Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

Kiến thức về thiết kế phần điện trong nhà máy điện, trạm biến áp và cung cấp điện cho phụ tải địa phương là rất cần thiết cho các cán bộ ngành kỹ thuật điện

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

Đồ án đã giải quyết các nôi dung nhiệm vụ đạt yêu cầu

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

Hình thức, cấu trúc và bố cục đáp ứng yêu cầu đề ra;

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài:

Đề tài đồ án có thể ứng dụng trong thực tế để thiết kế một hệ thống nhà máy điện, trạm biến áp và cung cấp điện cho các phụ tải địa phương

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

-Trang bìa, biểu mẫu, mục lục, danh mục hình ảnh bảng biểu, ký hiệu, tài liệu tham khảo cần được chỉnh sửa cho đúng văn phong, các đề mục cần được viết hoa đầu dòng

-Thuyết minh cần bổ sung phụ lục bản vẽ các sơ đồ nối điện chính, sơ đồ mặt bằng mặt cắt phân bố thiết bị, kết quả các chế độ tính toán

-Thuyết minh cần cung cấp thông tin về số liệu ban đầu của nhà máy điện và mạng điện địa phương trước khi tính toán thiết kế

tối đa

Điểm đánh giá

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải quyết

1b - Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;

- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0 3,0

1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ, chương

1d

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề nghiên cứu

(thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể hiện

qua các tài liệu tham khảo)

1,0 0,8

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0 0,8

3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân) 8,5/10

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ:

………

1 Giải thích công thức tính chọn máy biến áp liên lạc

- Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 6 tháng 9 năm 2021

Người phản biện

Trương Thị Hoa

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì công nghiệp điện năng giữ một vai trò hết sức quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân.Cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế thì nhu cầu điện năng sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ đều tăng lên không ngừng Do điện năng không phải là nguồn năng lượng vô hạn nên

để các công trình điện sử dụng điện năng một cách có hiệu quả nhất (cả về độ tin cậy cấp điện cả kinh tế) thì ta phải thiết kế cung cấp điện cho các công trình này.Thiết kế

hệ thống cung cấp điện là một việc làm rất khó Một công trình điện dù nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ nhiều chuyên ngành hẹp (Cung cấp điện, thiết bị điện,

kỹ thuật cao áp, an toàn…) Ngoài ra người thiết kế còn phải có sự hiểu biết nhất định

về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện, về tiếp thị Công trình thiết kế quá

dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, tiền của làm ứ đọng vốn đầu tư Công trình thiết kế sai sẽ gây nên những hậu quả nghiêm trọng (Gây sự cố mất điện, thiệt hại cho sản xuất, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tài sản và tiền của của nhân dân).Trong chương trình đào tạo dành cho sinh viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thì môn học hệ thống cung cấp điện là một môn học quan trọng Việc làm đồ án môn học này

sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về môn học, hơn nữa nó chính là bước tập dượt ban đầu trong công việc của sinh viên sau này Đề tài thiết kế môn học này của em là : Thiết kế phần điện trong nhà máy điện trạm biến áp và cấp điện cho phụ tải địa phương Trong quá trình làm đồ án em đã được sự chỉ bảo hướng dẫn tận tình của thầy TS Đoàn Anh Tuấn Mặc dù em đã rất cố gắng để làm được đồ án một cách tốt nhất nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót do chưa có kinh nghiệm vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ báo và nhận xét thẳng thắn của các thầy cô để em có thể nhận thức đúng đắn nhất về vấn đề và có thêm kinh nghiệm cho công việc thiết kế sau này của em

Em xin chân thành cám ơn !

Em xin cam đoan đề tài “ thiết kế phần điện trong nhà máy điện,trạm biến áp và cấp điện cho phụ tải địa phương” được tiến hành công khai dựa trên sự cố gắng, nỗ lực của bản thân và tích cực thỏa luận nhóm của thành viên trong nhóm, sự giúp đỡ không nhỏ của thầy cô trong trường, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy TS Đoàn Anh Tuấn

Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề tài là trung thực và hoàn toàn không sao chép hoặc sử dụng kết quả nghiên cứu nào tương tự Nếu phát hiện có sự sao chép kết quả nghiên cứu của đề tài khác, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Nhật Thủ

Trang

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 Chọn máy phát điện tính toán cân bằng công suất, chọn sơ đồ nối điện

1.1Chọn máy phát điện 2

1.2 Tính toán phân bố công suất trong toàn nhà máy 2

1.2.1 Phụ tải cấp điện máy phát (10,5kV) 3

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung (35kV) 4

1.2.3 Phụ tải cấp điện phía cao (110kV) 4

1.3 Sơ đồ nối điện cho nhà máy 7

1.3.1 Phương án 1 7

1.3.2 Phương án 2 8

1.3.3 Phương án 3 9

Chương 2 Chọn máy biến áp tính tổn thất điện năng trong máy biến áp 11

2.1 Chọn máy biến áp 11

2.1.1 Phân bố tải cho các máy biến áp 12

2.1.2 Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp 12

2.1.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 14

Chương 3 Tính toán ngắn mạch 16

3.1 Chọn điểm ngắn mạch 16

Chương 4 Chọn máy biến áp mạch tự dùng 35

4.1 Chọn máy biến áp cấp 1 35

4.2 Chọn máy biến áp cấp 2 36

Chương 5 Cân bằng công suất cho hệ thống điện 37

5.1 Thu thâp số liệu và phân tích phụ tải 37

5.2 Phân tích nguồn cấp điện 37

5.3 Cân bằng công suất trong hệ thống 37

5.3.1 Cân bằng công suất tác dụng 38

5.3.2 Cân bằng công suất phản kháng 39

Chương 6 Dự kiến phương án về mặt kỹ thuật 41

6.1Chọn sơ đồ nối dây của mạng điện 41

6.2 Tính toán các thông số kỹ thuật (phương án 1) 41

6.2.1 Lựa chọn điện áp tải điện (phương án 1) 41

6.2.3 Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện, kiểm tra điều kiện phát nóng lúc xảy

ra sự cố (phương án 1) 44

6.3 Tính toán các thông số kỹ thuật (phương án 2) 47

6.3.1 Lựa chọn điện áp tải điện (phương án 2) 47

6.3.2 Chọn tiết diện dây dẫn (phương án 2) 48

6.3.3 Tính toán tổn thất điện áp trong mạng điện, kiểm tra điều kiện phát nóng lúc xảy ra sự cố (phương án 2) 49

Chương 7 Tính toán kinh tế phương án thiết kế tổng kết các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật 53

7.1 Nội dung 53

7.2 Tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật phương án 54

7.4 Bảng tổng kết chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 56

Chương 8 Chọn máy biến áp và sơ đồ nối dây chi tiết 58

8.1 Nội dung 58

8.2 Chọn máy biến áp cho từng trạm 58

8.2 Bảng tổng kết chọn máy biến áp 59

8.3 Sơ đồ nối dây của mạng điện thiết kế 59

Chương 9 Tính bù công suất mạng điện 62

9.1 Nội dung 62

9.2 Tính toán chi phí tổn thất do lắp đặt thiết bị bù 62

9.3 Tính toán cụ thể cho mạng điện 63

9.3 Bảng số liệu bù kinh tế 65

Chương 10 Tính toán phân bố công suất trong mạng điện, tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng 66

10.1 Nội dung 66

10.2 Tính toán phân bố công suất 68

10.3 Kiểm tra sự cân bằng công suất phản kháng 83

10.4 Tính tổn thất công suất tổn thất điện năng trong toàn mạng điện 84

10.4.1 Tổn thất công suất 84

10.4.2 Tổn thất điện năng 85

Chương 11 Tính điện áp tại các nút của mạng điện chọn đầu phân áp của các máy biến áp 86

11.1 Nội dung 86

11.3 Bảng tổng kết 96-97

KẾT LUẬN 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO

BẢNG 1.1 Thông số của máy phát

BẢNG 1.2 Bảng phân bố công suất cho phụ tải cấp điện áp máy phát

BẢNG 1.3 Bảng phân bố công suất cho phụ tải cấp điện áp trung áp

BẢNG 1.4 Bảng số liệu cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian

BẢNG 2.1 Thông số máy biến áp

BẢNG 2.1.a Bảng phân bố công suất theo thời gian

BẢNG 3.1 Bảng tính toán ngắn mạch phương án 2

BẢNG 4.1 Thông số máy biến áp dầu cấp 1

BẢNG 4.2 Thông số máy biến áp dầu cấp 1

BẢNG 4.3 Thông số máy biến áp dầu cấp 2

BẢNG 5.1 Số liệu phụ tải

BẢNG 5.2Công suất tác dụng và công suất phản kháng của nguồn và phụ tải BẢNG 5.3 Số liệu phụ tải trước và sau khi bù

BẢNG 6.1 Bảng thể hiện chiều dài đường dây

BẢNG 6.2 Bảng số liệu công suất truyền tải và chiều dài đường dây phương án 1 BẢNG 6.3 Bảng thông số dây dẫn của các đường dây phương án 1

BẢNG 6.4 Tổn thất điện áp trong mạng phương án 1

BẢNG 6.5 Bảng tính toán dòng sự cố của các đường dây trên mạng phương án 1 BẢNG 6.6 Bảng số liệu công suất truyền tải và chiều dài đường dây phương án 2 BẢNG 6.7 Bảng thông số dây dẫn của các đường dây phương án 2

BẢNG 6.8 Tổn thất điện áp trong mạng phương án 2

BẢNG 6.9 Bảng tính toán dòng sự cố của các đường dây trên mạng phương án 2 BẢNG 7.1 Bảng số liệu về giá thành và khối lượng của 1km đường dây

BẢNG 7.2 Bảng tổn thất công suất hàng năm của các đường dây phương án 1 BẢNG 7.3 Bảng tổng kết chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật phương án 1

BẢNG 7.4 Bảng tổn thất công suất hàng năm của các đường dây phương án 2 BẢNG 7.5 Bảng tổng kết chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật phương án 2

BẢNG 7.6 Bảng tổng kết chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của 2 phương án

BẢNG 8.1 Bảng thông số máy biến áp cho trạm giảm áp của các phụ tải

BẢNG 9.1 Bảng số liệu bù kinh tế

BẢNG 10.3 Bảng số lượng máy biến áp khi làm việc ở chế độ cực tiểu

BẢNG 10.4 Bảng công suất tác dụng và phản kháng của các nhánh ở chế độ cực đại BẢNG 10.4 Bảng công suất tác dụng và phản kháng của các nhánh ở chế độ cực tiểu BẢNG 10.5 Bảng công suất tác dụng và phản kháng của các nhánh ở chế độ sự cố BẢNG 11.1 Bảng phạm vi và điện áp dành cho máy biến áp thường

BẢNG 11.2 Bảng đầu phân áp cho trạm điều chỉnh khác thường

BẢNG 11.3 Bảng tổng kết chọn đầu phân áp ở chế độ cực đại

BẢNG 11.4 Bảng tổng kết chọn đầu phân áp ở chế độ cực tiểu

BẢNG 11.5 Bảng tổng kết chọn đầu phân áp ở chế độ sự cố

HÌNH 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điên áp máy phát (10.5kV)

HÌNH 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp (35kV)

HÌNH 1.3 Đồ thị phụ tải tổng của nhà máy

HÌNH 1.4 Phương án nối dây 1

HÌNH 1.5 Phương án nối dây 2

HÌNH 1.6 Phương án nối dây 3

HÌNH 6.1 Phương án 1

HÌNH 6.2 Phương án 2

HÌNH 8.1 Sơ đồ nối dây trạm nguồn

HÌNH 8.2 Sơ đồ nối dây trạm trung gian

KÝ HIỆU:

…….……

…….……

…….……

…….……

…….……

…….……

CHỮ VIẾT TẮT: …….……

…….……

…….……

…….……

Ghi chú:

- Ký hiệu: mỗi mục ký hiệu gồm ký hiệu và phần tên gọi, diễn giải ký hiệu

- Cụm từ viết viết tắt là các chữ cái và các ký hiệu thay chữ được viết liền nhau, để thay cho một cụm từ có nghĩa, thường được lặp nhiều lần trong đồ

án

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, nhu cầu tiêu thụ điện năng ngày càng nhiều trên nhiều dịa phương vùng sâu vùng xa vẫn còn hạn chế về cung cấp điện, nguồn dự phòng trên lưới còn thiếu hụt.vì vậy nên thiết kế phần điện trong nhà máy điện và cấp điện phụ tải cho các địa phương để giải quyết các vấn đề trên

CHƯƠNG I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

1.1 Chọn máy phát điện:

Theo đề tài yêu cầu thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện công suất 180MW, gồm 6 tổ máy, công suất của mỗi tổ máy là 40 MW Với công suất nhà máy của mỗi tổ máy đã có, để đáp ứng yêu cầu nên ta chỉ việc chọn máy phát có công suất tương ứng và cùng loại

Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ Vậy ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5 KV để dễ dàng chọn các khí cụ điện đi kèm

Tra tài liệu "Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp" của PGS.TS Phạm Văn Hoà ta chọn máy phát có các thông số như sau:

Sđm MVA

Như vậy công suất đặt của toàn nhà máy là: SNM = 6 50= 300 (MVA)

1.2 Tính toán phân bố công suất trong toàn nhà máy:

Việc tính toán cân bằng công suất trong nhà máy điện nhằm giúp chúng ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng cho nhà máy điện Như vậy dựa vào đồ thị phụ tải, công suất cực đại ở các cấp điện áp ta sẽ tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hằng ngày

1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 KV):

Phụ tải cấp điện áp máy phát có thể thay đổi theo thời gian có thể được xác định theo biểu thức sau:

F

F UF

P t P t S



cos)

%(

)(  max (1-1)

Hình 1

100 80 60 40

SUF (t): Công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t (MVA)

P% (t): Phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t

PUFmax: Công suất cực đại của phụ tải cấp điện áp máy phát PUFmax = 12 (MW)

Cosφ: Hệ số công suất của phụ tải cấp máy phát, cosφF = 0,94

Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát như hình ( H 1.1 )

Áp dụng công thức ( 1-1 ) kết hợp với hình ( H 1.1 ) ta có bảng phân bố công suất cho phụ tải cấp điện áp máy phát như sau:

Bảng 1 - 2:

T (h) 0 ÷ 4 4 ÷8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 24

SUF(MVA) 12,77 11,49 11,49 12,77 10,21 11,49

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung [35 KV]

Phụ tải cấp điện áp trung thay đổi theo thời gian có thể được xác định theo biểu thức sau:

T

UT UT

P t P t S



cos)

%(

)(  max (1-2)

100 80 60 40

SUT (t) : Công suất của phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t (MVA)

P% (t) : Phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t

PUTmax : Công suất cực đại của phụ tải cấp điện áp trung, PUTmax =20 MW

CosφT Hệ số công suất của phụ tải cấp trung, cosφT = 0,92

Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung như hình (H 1.2)

Áp dụng công thức (1-2) kết hợp với hình (H 1.2) ta có bảng phân bố công suất cho phụ tải cấp điện áp trung như sau:

Bảng 1 – 3:

t (h) 0 ÷ 4 4 ÷8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 24

SUT(MVA) 17,39 21,74 21,74 19,57 19,57 17,39

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp cao [110 KV]

Phụ tải cấp điện áp cao có thể được xác định theo biểu thức sau:

SUCptmax : Công suất của phụ tải cấp điện áp cao (MVA)

∑PUcptmax : Tổng công suất của phụ tải cấp điện áp cao

∑PUCptmax = 21+20+25+34+26+28 = 154MW

CosφC : Hệ số công suất của phụ tải cấp cao, cosφC = 0,8

Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao như hình ( H 1.3 )

Áp dụng công thức ( 1-3 ):

) ( 5 , 192 8 , 0

154 cos



1.2.4 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy:

Công suất tự dùng của nhà máy điện phụ thuộc vào loại nhà máy điện và công suất nhà máy điện phát ra ở từng thời điểm Công suất tự dùng của nhà máy thủy điện gần đúng có thể tính theo biểu thức sau:

))(6,04,0.(

.)

(

NM

F NM

td

S

t S S

t

S    (1- 4) Trong đó :

Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t

SF(t) : Công suất do nhà máy điện phát ra tại thời điểm t

α : Số phần trăm lượng điện tự dùng, ở đây α = 3%

Stdmax = α SNM : Công suất tự dùng lớn nhất của nhà máy

t

300

300 6 , 0 4 , 0 (

300

%.

3 )

1.2.5 Công suất dự trữ của toàn hệ thống:

Công suất dự trữ của toàn hệ thống được xác định theo công thức sau:

Sdt%: Phần trăm công suất dự trữ của hệ thống, ở đây Sdt% = 0,03

SHT : Công suất của hệ thống, SHT = 3000 (MVA)

1.2.6 Bảng tổng hợp phân bố công suất trong toàn nhà máy:

Qua tính toán ở trên, ta lập được bảng số liệu cân bằng công suất của toàn nhà

máy theo thời gian trong một ngày như bảng (1-4)

1.2.7 Đồ thị phân bố công suất của toàn nhà máy:

Từ bảng 1 - 4, ta thấy trong điều kiện làm việc bình thường nhà máy điện phát đủ công suất cho phụ tải ở các cấp điện áp và còn thừa một lượng công suất có thể đưa lên hệ thống trong tất cả các thời điểm trong ngày Do đó nhà máy có khả năng phát triển phụ tải ở các cấp điện áp

Đồ thị phụ tải tổng của nhà máy như hình ( H 1.4 )

Spt Snm

t(h)

P%

Suc

Std : đường đặc tính công suất tự dùng

SUC : đường đặc tính công suất cấp điện áp cao

SUF : đường đặc tính công suất cấp điện áp máy phát

SUT : đường đặc tính công suất cấp điện áp trung

∑Spt : đường đặc tính công suất tổng phụ tải

S :đường đặc tính công suất nhà máy

1.3 Vạch sơ đồ nối điện cho nhà máy:

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình tính toán thiết kế nhà máy điện Vì vậy cần nguyên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu Dựa vào bảng 1.6 và các nhận xét tổng quát, ta tiến hành vạch các phương án nối dây có thể Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ, phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điện áp, về số lượng và dung lượng của máy biến áp, về số lượng máy phát điện

Sơ đồ nối điện giữa các cấp điện áp phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

+ Số máy phát điện nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát phải thoả mãn điều kiện khi ngừng máy phát lớn nhất thì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải cấp điện áp trung

+ Công suất mỗi bộ máy phát - máy biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

Sdt = 3% 3000 = 90 (MVA)

+ Chỉ nối bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này, có như vậy mới tránh được trường hợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suất phải chuyển qua hai lần máy biến áp làm tăng tổn hao và gây qú tải cho máy biến áp ba cuộn dây Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này

+ Nếu phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ thì có thể lấy rẽ nhánh từ bộ máy phát máy biến áp nhưng công suất láy rẽ nhánh không được vượt quá 15% của bộ

+ Máy biến áp ba cuộn dây chỉ nên sử dụng khi công suất truyền tải qua cuộn dây này không nhỏ hơn 15% công suất truyền tải qua cuộn dây kia Đây không phải là điều qui định mà chỉ là điều cần chú ý khi ứng dụng máy biến áp ba cuộn dây

;100/66,7/66,7 hay 100/100/66,7 ; nghĩa là cuộn dây có công suất thấp nhất cũng bằng 66,7% công suất định mức Do đó, nếu công suất truyền tải qua một cuộn dây nào đó quá nhỏ sẽ không tận dụng được khả năng tải của nó

+ Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp

Thành phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát so với công suất của toàn nhà máy:

4,26%

300

100.12,77100

NM

U UF

Từ yêu cầu kỹ thuật trên, ta vạch ra một số phương án nối điện chính cho nhà máy như sau:

1.3.1 Phương án I:

1.3.1.1 Mô tả phương án:

- Sơ đồ gồm 6 máy phát F5, F6 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Máy phát F1, F2, F3, F4 nối bộ lên thanh góp cao áp

- Dùng máy biến áp ba cuộn dây B5, B6 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

110 kV HT

- Sơ đồ gồm ba máy phát F1, F2, F3, F4 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Dùng hai máy biến áp ba cuộn dây B4, B5 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

~

S uF

S TD B1

1.3.2.2 Ưu điểm:

- Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải các cấp điện áp

- Đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

- sử dụng ít máy biếp áp nên ít tốn kém

- Sơ đồ gồm ba máy phát F1, F2, F3 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Dùng hai máy biến áp hai cuộn dây B1, B2 nối lên thanh góp cao áp

- Bộ máy phát F4 – B3, F5 – B4, F6 – B5, ba cuộn dây liên lạc giữa trung áp và cao

áp

110 kV HT

- Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải các cấp điện áp

- Sử dụng ít máy biến áp

- liên lạc giữa các cấp điện áp cao

1.3.3.3 Nhược điểm:

- sử dụng 3 máy biến áp 3 cuộn dây dẫn đến tốn kém

- sử dụng 3 máy phát F2, F2, F3 phát lên thanh góp mà chỉ sử dụng 2 máy biến áp nên công suất máy biến áp lớn

1.3.4 Kết luận:

Sau khi phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng phương án, ta nhận thấy phương

án II là đảm bảo về mặt kỹ thuật nhất và có nhiều ưu điểm hơn Nên ta chọn phương

án này để tính toán cho nhà máy cần thiết kế

CHƯƠNG II CHỌN MÁY BIẾN ÁP TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

B

6

9.450.4(3

1)6

.44

(3

3 , 2 ,

9 50 2

7 , 0

395 , 43

5

Tra sách "Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp " của PGS.TS Nguyễn Văn Hòa, ta có thông số phương án 2 như sau:

Bảng 2.1 thông số máy biến áp

2.1.1.Phân bố tải cho các máy biến áp:

Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B2, B3 làm việc với đồ thị phụ tải suốt năm

MVA

S S

S S

dmF B

B

6

9 4 50 4 ( 3

1 ) 6

4 4

( 3

3 2

2

)

) ( 110

B B B UC th B

B B UC TG

t C

S S S S

S S

S S S

2.1.2 Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp

+ Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thường

S uF

S TD

B1

-Điều kiện kiểm tra sự cố

- Phân bố công suất khi sự cố MBA B5:

+ Phía trung của máy biến áp ba cuộn dây phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng công suất :

k

S HB4  qt. dmB 1,2.8096

MVA MVA

S TB4  96  37 , 01

 Do vậy máy biến áp không quá bị tải :

S uF

S TD

B1

phân bố công suất khi sự cố B3

- khi có sự cố MBA B3 MBA B2 và B1 phải tải một lượng công suất là:

MVA S

S S S

6

4 49 , 11 50 4 ( 2

1 ) 6

4 4

( 2

1

max 2

+Thực tế biến áp B4 phải tải được 1 lượng công suất là:

MVA S

k S

S B1 B2 qt. dmB1,2.8096

Ta thấy: S B1 S B2  96MVA 91 , 26MVA

Kết luận

Các máy biến áp chon ở phương án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm

việc tin cậy, không có tình trạng làm viêc quá tải

2.1.3.Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp :

Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần :

+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất

không tải của nó

+ Tổn thất đồng trong dây dẩn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp

Công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp 3 pha 2 dây trong 1

năm:

t S

S P t P A

dm

b N O

TN P S t P S P S t

S t P

A   3652  2  2  2

Trong đó :

S Ci,S Ti,S Hi : công suất tải cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp ba cuộn

dây trong thời gian t i



NC H NT H

T NC NC

P P

P P

145

7,0

1457

,0

1452905,



NT H NC H

T NC NT

P P

P P

145

7,0

1457

,0

1452905,

NC H

1457

,0

1455,

- Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây:

-Máy biến áp B1, B2, B3 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó

2

80

65.3103

189.3

t P

A  3652  2  2  2

145 32 , 92 145 8 , 7 151 41 , 62  4 [

63

365 8760

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

A TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Ngắn mạch là một sự cố xảy ra trong hệ thống điện do hiện tượng chạm chập giữa các pha, không phụ thuộc vào chế độ bình thường Chúng ta cần phải dự báo các tình trạng ngắn mạch có thể xảy ra và xác định dòng điện ngắn mạch tính toán tương ứng

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

Phương pháp tính toán ngắn mạch ở đây, ta chọn phương pháp đường cong tính toán Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra ngắn mạch tại đó mà dòng đi qua khí cụ điện là lớn nhất Vì vậy việc lập sơ đồ tính dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn một chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện thực tế

Chọn đại lượng cơ bản

Chọn điểm ngắn mạch N4: Để chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến

áp liên lạc coi như F5 nghỉ nguồn cung cấp là các máy phát điện khác và hệ thống

Chọn điểm ngắn mạch N’4: Khi tính toán chỉ kể thành phần F5 cung cấp

Điểm ngắn mạch N5 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, thực ra có thể lấy "

4 ' 4

HT

cb HT HT

S

S X X

0 , 94

115

1000 62 4 , 0 2

1

2

U

S L X X

Điện kháng máy phát

50

1000.2,0



dmF

cb d F

S

S X X

Điện kháng máy biến áp 2 cuộn dây

1,31

80

1000.100

5,10

S

S U X

Điện kháng của máy biến áp 3 cuộn dây B4, B5:

S

S U

U U

S

S U

U U

S

S U

U U



3.2.3.Tính toán ngắn mạch theo điểm:

a Tính dòng ngắn mạch tại N1

Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế

Sơ đồ thay thế

S uF E6

31,143

67,1.67,1// 5

2

)403,1).(

403,1()//(

X5 X TB4//X TB5 0

E56 E1234

6 3

X

Nhập 2 nguồn E1234 và E56 lại :

01,1355,344,1

355,3.44,1

//

7 2

7 2 7 2

X X X X X

50.6.01,1

cb

đmF tt

S

S X X

+ Tra đường cong tính toán ta được bội số dòng ngắn mạch

3.15

) ( 

N K

+ Dòng điện quá độ ban đầu và dòng xác lập

U

S K

I

tb

dmF N

115.3

50.6.8,3

3

) 0 ( ) 0 (

U

S K

I

tb

dmF N

115.3

50.6.15,3

3

) ( )

I

I"N1 ( 0 )  'N(0) H 5,724,9710,69

KA I

I

I"N1 (  )  'N(  ) H 4,744,979,71+ Dòng điện xung kích tại N1:

Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ ứng với điểm ngắn mạch N1 ta có sơ

đồ rút gọn với điểm N2 như sau:

67,1.67,1// 5

835,0.007,1835,0007,1

2

3 1 3 1

X

X X X X X

007,1

835,0.44,1835,044,1

1

3 2 3 2

X

X X X X X

Sơ đồ rút gọn

//

6 4

6 4 6 4

X X X X X

50.6.47,1

cb

đmF tt

S

S X X

Tra đường cong tính toán ta có:

K N(0) 2,33

2,8

) ( 

N K

+ Dòng điện quá độ ban đầu và dòng xác lập

U

S K

I

tb

dmF N

37.3

50.6.33,2

3

) 0 ( ) 0 (

U

S K

I

tb

dmF N

37.3

50.6.8,2

3

) ( )

(





I

I"N2 ( 0 )  'N(0) H 10,96,4217,32

KA I

I

I"N12 (  )  'N(  ) H 13,16,4219,52+ Dòng điện xung kích tại N2:

03,167,14.(

2

)03,167,14).(

03,167,14()//(

56 , 0 01 , 1 56 , 0 007 , 1

4

3 1 3 1

X

X X X X X

007,1

4,3.56,04,356,0

1

4 3 4 3

X

X X X X X

85,5.1// 6