Thiết kế nhà máy nhiệt điện

12 Chương II: ` CHỌN MÁY BIEN AP ..uu.ccccscccccsssscssccssssssesessssussssssssssesesssssesccssnssees 14 ChươngIV: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH oeccccsccccssesscsssecsssssssossssscssecceseccssse

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC KY THUAT CONG NGHE TP HCM

KHOA DIEN — DIEN TU

NGANH DIEN CONG NGHIEP

LUAN VAN TOT NGHIEP

ĐỀ TÀI :

THIẾT KẾ

NHA MAY NHIET DIEN

: VU PHAN TU : DUONG DANH QUYEN

: 02DC2 : 02DHDT160

wn me ew a oe ì

ĐO NH KV W Nâ | Í

BỘ GIAO DỤC & ĐÀO TẠO ; CONG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRUONG ĐẠI HỘC DỤ, KỸ THUÁ TT CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP Chú ý : SV phải đóng bản nhiệm: vụ này vào trang thứ nhất của luận án - + E

Họ và tên SV : fide Park oy _ Mssv:©2.0A4PT 46©

Ngành : Dien Sài : on ee A2 ây ¬— ec cote donteesceneetes Lop C200 2

1 Dau dé luận án tốt nghiệp :

lo 4 dân, dai Dr, eqn = ACO MYA: ew > d4

2 Nhiệm vụ : Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) :

tala 222 lá Fmt Hug = Lo gg NVA ta =93

wk: hath Smax (đưa = 19Y 120 MA, cab= 9 22AN: adh Sine: [fain = 40/26 NVA ca = %J

TM hệ A Ầ i COD FB GIG ooo oe vests vss

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án :O2/1o/2006

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :13/o1/ 200-7

5 Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

Vu tt Tủ — lo CB?

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua | NGƯỜI HƯỚNG ĐẪN CHÍNH

Ngày MÔ tháng AO nim 200Ẽ ị ÂN và thị nà họ (ca

TRƯỞNG KHOA

fMvìd ght rõ họ lên)

a ee WAN

LOI CAM GN

LOI CAM GON

Em xin chân thành bày tô lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cô của trường

Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP Hồ Chí Minh nói chung, của khoa Điện — Điện Tử

và các thầy cô của bộ môn Cung Cấp Điện nói riêng Là những người thầy cô đã hướng dẫn, giảng dạy và trang bị cho em nhiều kiến thức quí báu trong những năm học đại

học

Em xin cảm ơn thầy Vũ Phan Tú đã hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận

lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện để tài này

Ngày 15 tháng 01 năm 2007

Sinh viên thực hiện

DƯƠNG DANH QUYỀN

Trang 4

MUC LUC

MUC LUC

Trang

LOI CAM ON ssssssssssssessssssssssssssssssssssusususnstssssesesssssssssssssssstussucsevessssssessesssssssssssesesen 4

MUC LUC w cccesessssssssesscssssscsssssssssssssssesessssnssesessssnssecsssssscesssssussesssssusssessstisescessssusecee 5 LOI NOL DAU on ceccscsssssssssesssssscssssssssssssssssessssesssscesssssssssesssuusussasassssisisssestsstesseseceseeeee 6

ChươngI: DO THI PHU TAL esescsssssssssscssscssccscesesessesesesssesutssssstssstvseevereeeseeceevee 8

Chương II: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 12

Chương II: ` CHỌN MÁY BIEN AP uu.ccccscccccsssscssccssssssesessssussssssssssesesssssesccssnssees 14 ChươngIV: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH oeccccsccccssesscsssecsssssssossssscssecceseccsssesecee 18

ChươngV: XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 2 the 41

Chương VI: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN KH HH TT HH1 111111 111 TT TH HH cung rào 48

Chuong VII: LUA CHON SO DO NOI DIBN coeccccccsssssesssssssssssescssssssscsecececccessseees 56 Chương VIH: LỰA CHỌN PHUONG AN TOI UU coescccssssssssssssesssesscssesscsseccceseecce 62

Chuong IX: CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN 52s 66 Chương X: CHỌN THIẾT BỊĐO LƯỜNG .s0 0021 79

Chương XI: TU DUNG woceeccccccscscsssssssssssscssseessecsuscssscsssscsssessucsssecssscesessssssesssssees 89

ChugngI: CHỐNG SÉT ĐÁNHTRỰC TIẾP 2222 94 ChươngII: THIẾTKẾNỐIĐẤT ỎỏỎ ỎỒ 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 5

MUC LUC

LOI NOI DAU

Sản xuất điện năng là một nghành quan trọng đối với nền kinh tế

quốc đân, là một yếu tố để đánh giá tình trạng phát triển công nhiệp

của một quốc gia Trên thế giới phân lớn điện năng được sản xuất từ

nhà máy nhiệt điện và thủy điện

Nước ta là một nước đang phát triển, nhu câu tiêu thụ điện năng

ngày càng tăng cao, do đó cần phải liên tục phát triển nguôn điện để đáp ứng nhu cầu toàn đất nước

Trong lần thiết kế này em được giao nhiệm vụ với dé tài thiết kế

bằng 2 đường dây có chiều dài 120 km S>ur =4000 MVA; Xxur =0,4 Cos p =0,8.Bảo vệ chống sét cho nhà máy và đường dây

Phụ tải của nhà máy:

Cấp điện áp 220kV: 2 đường dây S„/%„

Do thời gian hạn hẹp, cũng như chưa có kinh nghiệm trong thực

tế Nên không thể tránh khỏi những sai xót, rất mong quý thây cô xem xét và chỉ bảo thêm Em xin chân thành cảm ơn thây Vũ Phan Tú đã

tận tình hướng dẫn để em hoàn thành trọn vẹn bản thiết kế này

200/160 MVA;

Tp_Hồ Chí Minh, ngày — tháng năm2007

SVTH : DƯƠNG DANH QUYỀN

Trang 6

CHUONG 1 ĐỒ THI PHU TAI

; Chuong 1

ĐỒ THI PHU TAI

1.1/ Cách xây dưng đồ thi phu tải:

1.1.1/ Phụ tải điên

Phụ tải điện là các thiết bị hay tập hợp các khu vực gồm nhiều thiết bị

sử dụng điện năng biến đổi thành dạng năng lượng khác như quang năng,

nhiệt năng, hoá năng Nói cách khác Phụ tải điện là một đại lượng đặc

trưng cho công suất tiêu thụ của các hộ dùng điện

Phụ tải điện có thể biểu diễn đưới dạng tổng quát: $= P+ /Q Phụ tải có thể phân loại theo tính chất:

+ Phụ tải động lực : cung cấp cho các động cơ điện

+ Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải điện có thể phân loại theo khu vực sử dụng:

+ Phụ tải công nghiệp + Phụ tải nông thôn + Phụ tải sinh hoạt

Phụ tải có thể phân loại theo mức độ quan trong:

+ Phụ tải loại 1 : Khi mất điện ảnh hưởng đến tính mạng con

người, thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân hoặc ảnh hưởng lớn

đến chính trị

+ Phụ tải loại 2 : Khi mất điện có ảnh hưởng đến nền kinh tế, xản suất nhưng không nghiêm trọng như loại một

+ Phụ tải loại 3 : Về nguyên tắc có thể mất điện trong khoảng

thời gian ngắn không ảnh hưởng đến nhiều các nhà tiêu thụ

1.1.2/ Cách xây dựng đồ thi phu tải ngày của nhà máy :

Đồ thị phụ tải là hình vẽ biểu điễn quan hệ giữa công suất phụ tải

(S,P,Q) theo thời gian t

Đồ thị phụ tải ngày vẽ bằng oát-kế tự ghi là chính xác nhất, nhưng cũng có thể vẽ theo từng điểm, nghĩa là cứ sau một khoảng thời gian xác

định ghi lại trị số phụ tải rồi nối lại thành dạng đường gấp khúc Phương pháp vẽ theo từng điểm tuy không chính xác, nhưng trong thực tế được

dùng rất phổ biến

Để tính toán thuận tiện, thường biến đường gấp khúc thành dạng

đường bậc thang nhưng phải bảo đảm hai điều kiện : diện tích giới hạn bởi

đường biểu diễn bậc thang với trục tọa độ phải đúng bằng diện tích giới hạn bởi đường gấp khúc với trục tọa độ, các điểm cực đại và cực tiểu trên

cả hai đường biểu diễn không thay đổi

Khi biết được công suất tác dụng P sẽ suy ra công suất phản kháng

Trang 7

CHUONG 1 ĐỒ THI PHU TAI

P COS Ø

Q=P.‹tgọ và tính được công suất biểu kiến S =

+>,„„: tổng công suất đặt của các tổ máy

+ SŒ) : Phụ tải tổng tại thời điểm t

+ 0,4: là 40% công suất tự dùng không phụ thuộc vào công suất phát ra

+ 0,6: là 60% công suất tự dùng phụ thuộc vào công suất phát ra 1.2/Đồ thi phu tải các cấp điên áp:

1.2.1 Đồ thi phụ tải cấp điện áp 220kV:

Sma„ =220MVA

Ta có được đồ thị phụ tải như sau:

Ta có được đồ thị phụ tải như sau:

Đồ thị phụ tải tổng khi tính cả tự đùng của nhà máy

Do dé tai yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện với 3 tổ máy mỗi máy có công suất

tac dung P = 10OMW.Nén ta chọn máy phát kiểu TB ø-120-2Y3 và có các thông

Tuy nhiên ở cấp điện áp 22kV khi nhận điện từ máy phát phải qua

2 lần biến áp Trong thiết kế thì điều này không nên

Phương án này phụ tải 22kV được lấy từ đầu cực máy phát, nên công

suất qua MBA từ ngẫu sẽ nhỏ hơn những phương án ở trên và công suất được cấp qua các phụ tải chỉ qua 1 lần biến áp

Nhưng việc thiết kế tự dùng nếu lấy từ cực máy phát sẽ phức tạp

*Phương án 3:

Trang 12

CHUGNG 2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC NHÀ MÁY ĐIỆN

Với phương án này phụ tải này ở cấp 110kV, 22kV luôn được cung cấp

đủ công suất và liên lạc với nhau bằng 2 đường dây nên việc cung cấp điện trở nên liên tục khi 1 đường dây bị sự cố

Ở cấp 220kV khi thiếu công suất phải nhận từ hệ thống về để đảm bảo cung câp đủ cho phụ tải ở cấp này

2.2 Lựa chọn phương án tối ưu:

Với các phương án trên phương án nào cũng thể hiện được việc cung cấp điện liên tục cho các phụ tải lúc hoạt động bình thường cũng như lúc một trong những máy phát hay máy biến áp bị sự cố Nhưng

qua phân tích sơ bộ thì phương án 1 và phương án 2 được chọn để tính toán vì chọn công suất của MBA có thể nhỏ hơn những phương án

khác vốn đầu tư và các chỉ phí khác cũng giảm

Tóm lại ta sẽ chọn phương án 1, 2 để tính toán

Trang 13

CHUONG 3 CHON MAY BIEN AP

Chương 3

CHỌN MAY BIEN ÁP

3.1/ Khái niêm:

Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ điện áp này đến điện

áp khác Điện năng sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa phải qua đường dây cao thế 110, 220, 500 kv thường qua

máy biến áp tăng từ điện áp máy phát lên điện áp tương ứng

Trong hệ thống lớn phải qua nhiều lần tăng giảm mới đưa điện năng

từ các máy phát điện đến hộ tiêu thụ Vì vậy tổng công suất máy biến áp trong hệ thống điện có thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất của các máy phát điện Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp là rất lớn Người ta mong

muốn chọn số lượng máy biến áp là ít và công suất nhỏ mà đảm bảo an toàn cho việc cung cấp điện đến các hộ tiêu thụ

Khi chọn công suất của máy biến áp cần xét đến khả năng quá tải

của chúng Có hai dạng quá tải là quá tải thường xuyên và quá tải sự cố:

hơn công suất định mức của máy biến áp , và khoảng thời gian còn lại thì

công suất phụ tải của máy biến áp nhỏ hơn hay bằng với công suất định mức của máy biến áp tuy vậy máy vẫn vận hành mà không gây hư hỏng

+ Quá tải sự cố : Là sự quá tải cho phép của máy biến áp làm việc

trạng hai máy biến áp làm việc song song nếu xảy ra tình trạng một máy

bị sự cố thì máy còn lại phải chịu tải của cả hai máy sẽ dẫn đến tình trạng

3.2/ Chon máy biến áp cho phương án ]:

Trang 14

Chọn MBA theo điều kiện quá tải sự cố: 2 MBA vận hành song song 1

MBA bi su cố phải nghỉ MBA còn lại có thể vận hành với phụ tải lớn hơn định

mức không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh lúc sự cố trong thời gian 5 ngày đêm nếu thoả mãn các điều kiện:

K, < 0,93 K,< 1.4

Tạ < 6 giờ

Chú ý theo dõi nhiệt độ của cuộn dây khônh được vượt quá 140°C và tốt nhất

là tăng cường tối đa các biện pháp làm lạnh MBA

Với đồ thị trên ta chọn MBA có S; = 40KVA

3.2.3/ Chon MBA 3 pha 2 cuộn dây T5

MBA T5 được nối trực tiếp với máy phát nên ta chọn MBA có công

suất bằng máy phát và có các thông số kỹ thuật:

a =Uc—ŸỨ# — 0s

Ức Simp 125

3.3.1/ Chon MBA 3 pha 2 cu6n dây T1,T2:

Chọn MBA TI,T2 giống phương án 1, nhưng cuộn hạ của MBA nối vào

cực máy phat, dién 4p Uy = 10,5 kV va Uc =22 kV

Các thông số kỹ thuật

T5 G3

3.3.2/ Chọn MBA 3 pha 2 cuôn dây T5:

MBA TS được nối trực tiếp với máy phát nên ta chọn MBA có công suất

bằng máy phát và có các thông số kỹ thuật:

Công suất lớn nhất qua cuộn hạ của MBA từ ngẫu :

SH= Samr— Šmm22xv) = 125 — 20 = 105 (MVA)

Vay S, = 1Ö ~210 (MVA)

0,5

Do không có MBA từ ngẫu 210 MVA nên(íao}>họn Sạ = 240 MVA

Các thông số kỹ thuật của MBA từ ngẫu T3,T4:

4.1.1/ khái niêm chung :

Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện Vì vậy các bộ phận trong hệ thống cung cấp điện

phải được tính toán lựa chọn sao cho không những làm việc được trong

trạng thái sự cố mà còn trong giới hạn cho phép

Để lựa chọn các bộ phận của hệ thống điện chúng ta phải tính toán các

thông số của ngắn mạch như : dòng điện ngắn mạch, công suất ngắn mạch, Các số liệu này đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế hệ thống bảo vệ cho hệ thống điện, định phương hướng vận hành cho hệ

thống điện Vì vậy tính toán ngắn mạch không thể thiếu được khi thiết

kế hệ thống cung cấp điện

4.1.2/ Nguyên nhân và hau quả của ngắn mạch :

+ Nguyên nhân gây ra ngắn mạch :

- Do vận hành lâu ngày, cách điện bị lão hoá

- Do sét đánh vào đường dây và thiết bị phân phối ngoài trời hay do

quá điện áp nội bộ

- Do hiện tượng chập các pha trong hệ thống cung cấp điện

+ Hậu quả của ngắn mạch :

- Gây đốt nóng cục bộ các thiết bị

- Tạo ra lực điện động lớn phá hủy trụ điện, sứ đỡ, uốn cong thanh dẫn

- Điện áp giảm xuống có thể làm động cơ ngừng quay, sản xuất bị

ngưng hoạt động hay động cơ quay chậm và làm hư sản phẩm

Tính toán ngắn mạch chính xác trong hệ thống điện rất phức tạp và khó

khăn, nên trong thực tế không cần đòi hỏi chính xác cao, thường dùng

phương pháp gần đúng để tính ngắn mạch Và thường chỉ tính dòng ngắn mạch 3 pha ( NỶ) vì thường dòng ngắn mạch 3 pha lớn hơn dong

ngắn mach 2 pha (N’) va 1 pha( N°)

Khi tính dòng điện ngắn mạch , để đơn giản hoá quá trình tính toán , người ta thường đưa ra các giả thuyết sau :

+ Tất cả các sức điện động trùng pha nhau

Trang 18

CHUONG 4 TINH TOAN NGAN MACH

+ Sức điện động các nguồn cung cấp ở xa đáng kể so với điểm ngắn

+ Thường không xét đến ảnh hưởng của phụ tải

+ Bỏ qua dòng từ hoá của máy biến áp

Để tính dòng ngắn mạch trước hết phải lập sơ đồ thay thế tính điện kháng phần tử chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản (Sa), điện áp cơ bản (U,) nhằm đơn giản hóa quá trình tính toán

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Xi

N2 X2

CHUONG 4 TINH TOAN NGAN MACH

*B =_— x——=043 + Máy biến áp Ts: 125 MVA _ 121/10.5 (kV)

N3 22kV

X8 X8

X, =X, +X, =0,186 +0,2224 =0,4084

X, =X, +X, = 0,084 + 0,2224 = 0,3064 _*X yy _ 0,4084/2x0,3064

= = 0,1225

2 “ ~ 0,4084/2 + 0,3064 X,=(¥,4X,)IX, = _ (0,055 +0,035).0,1225 = 0,052

CHUONG 4 TINH TOAN NGAN MACH

(0,035 + 0,1225).0,055 0,035 + 0,1225+.0,055

Tính dòng ngắn mạch Linh dòng ngắn mạch N, :

Re 8 01465 + 0,2224

_ Ley in - 5,5

I 2M Xsy 0,083 = —=— 62,288(kA “) Tey ys =V2% Ky X Igy, = V2 x1,8x 62,288 = 158,56(KA) 4.4.2/ Phương án 2:

X; = X‹pm = X‹pr¿ = 0,263

X4 = X‹c p3 = X‹c prạ = 0,075

X:= X‹H pT3= X‹H BT4 = 0,221

Xo = Xer_pr2 = Xep_pr3= 0 X7 = Xeprs = 0,084

CHUGNG 4 TINH TOAN NGAN MACH

Tym =v2x Kya xi NI v2x 18x 6,077 = 15,47(KA)

CHUGNG 4 TINH TOAN NGAN MACH

CHUGNG 4 TINH TOAN NGAN MACH

(0,071 + 0,242) x 0,243 0,071 + 0,242 + 0,243

TINH TOAN NGAN MACH

Xi N3

X8

Trang 35

CHUONG 4 TINH TOAN NGAN MACH

Các sơ đồ tương đương:

0,0925 + 0,181

Trang 36

CHUONG 4 TINH TOAN NGAN MACH

X, =X, +X, =0,0612 + 0,221 = 0,2822

0,2822 x 0,2224 0,2822 + 0,2224

X yr ya 7X, =X, 1X, = = 0,124

5,5 0,124

CHUONG 4 TINH TOAN NGAN MACH

- Bất kỳ một thiết bị điện nào khi vận hành cũng bị tổn hao một phần năng

lượng, và đối với máy biến áp cũng thế Khi máy biến áp vận hành bản thân nó tiêu thụ một lượng công suất (APp ) gọi là tổn thất qua máy biến áp Tổn hao năng lượng trong máy biến áp thường cũng như trong máy biến áp từ ngẫu đều bao gồm hai thành phần sau :

- Thành phần không đổi : Là thành phần không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất công suất lúc không tải Đó là tổn thất trong lõi thép

- Thành phần có thay đổi : Là thành phần phụ thuộc vào phụ tải của máy biến

áp , đó là tổn thất trong cuộn dây của máy biến áp Khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất này bằng tổn thất công suất khi ngắn mạch 5.2 CÔNG THỨC TÍNH TOÁN

5.2.1/Tổn thất điên năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây :

- Khi có đồ thị phụ tải, xác định theo biểu thức :

AA= nAP,.T+~AP, (87.7)

Trong đó :

n : Số máy biến áp làm việc song song

T: Thời gian làm việc của máy biến áp (giờ)

S¡ : Công suất của n máy biến áp tương ứng với thời gian t

5.2.2/ Tổn thất điện năng trong máy biến áp từ ngẫu :

Để xác định tổn thất trong máy biến áp loại này ta phải xác định được tổn thất

trong từng cuộn dây ứng với phụ tải trong lưới điện

Cuộn hạ và cuộn chung của máy biến áp từ ngẫu chỉ tính toán chế tạo với œ lần công suất định mức của máy biến áp

Su = So =O Same

Do đó, khi tính tổn thất có thể sử dụng các biểu thức của máy biến áp ba cuộn dây , nhưng thay tỉ lệ công suất giữa các cuộn cao, trung , hạ là 100/100/œ Trong

đó œ là hệ số có lợi của máy biến áp từ ngẫu

- Tổn thất trong các cuộn dây cao-trung-hạ của máy biến áp tự ngẫu :

CHƯƠNG 5 XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

cuộn dây bằng nhau và bằng 0,5 tổn thất ngắn mạch cuộn cao với cuộn hạ

Alie = APw = APyu = OSAP cy

- Tổn thất điện năng được xác định theo biểu thức sau :

1 Sic Sir Sin

A4=mA ĐT+—> || APuc.-sfC+An, + APY yg |T,

n Sine Sims Sins

5.2.3/ Tổn thất điên năng trong máy biến áp khi nối với máy phát:

Bảng phân bố công suất phụ tải 22kV: