Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng và ngành năng lƣợng nói chung đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nƣớc. Nhà máy điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển của hệ thống điện, cũng nhƣ sự phát triển hệ thống năng lƣợng quốc gia là sự phát triển của các nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng nhƣ hệ thống điện nói riêng… Sau khi học xong chƣơng trình của nghành hệ thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em đƣợc giao nhiệm vụ thiết kế các nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện, gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 100MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phƣơng, phụ tải cấp trung áp 110kV, phụ tải cấp điện áp cao 220 kV và phát về hệ thống qua đƣờng dây kép dài 40 km. Phần II: Chuyên đề xây dựng mới trạm biến áp trạm biến áp ĐÔNG SƠN 2 Em xin chân thành cám ơn: các thầy cô giáo Trƣờng đại học Điện Lực đã trang bị kiến thức cho em trong quá trình học tập. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo trực tiếp hƣớng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp là TS. Nguyễn Nhất Tùng. Tuy nhiên, do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi nhƣng thiếu sót, em mong nhận đƣợc những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô để em rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu. Em xin chân thành cám ơn ! Hà Nội, ngày 4 tháng 1 năm 2014 Sinh viên TRỊNH VĂN BÌNH Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 2 HẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 3 CHƢƠNG I TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các bộ dùng điện luôn thay đổi, do đó việc phân tích kỹ các đồ thị phụ tải là cần thiết, nhăm đó có thể đề suất phương án nối dây hợp lý, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trước hết cho người thiết kế là phải tiến hành các công việc: chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất các cấp điện áp đây chính là các nội dung chính trong chương 1 này. 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo yêu cầu thiết kế : Nhà máy thủy điện gồm 4 tổ máy phát, công suất mỗi tổ máy phát là 100 MW. Từ bảng phụ lục 1.2. Máy phát thủy điện, ta chọn đƣợc máy phát điện CB- 835/180- 36T có các thông số nhƣ sau : Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật máy phát CB-835/190-36T Loại máy S đm MVA P đm MW U đm kV I đm kA Cosφ X d ” X d ’ X d CB-835/180-36T 111 100 13,8 4,65 0,9 0,22 0,3 0,94 1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy Công suất phát ra của nhà máy ở từng thời điểm xác định theo công thức sau:       đmF đmF FNM P tP tS . cos %  (1.1) Trong đó: + S FNM (t) : Công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t, MVA. + P%(t) : Phần trăm công suất toàn nhà máy tại thời điểm t. + cosφ đmF : Hệ số công suất định mức của máy phát, cosφ đmF = 0,9. + P đmFΣ : Tổng công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy, MW. P đmFΣ = 4.100 = 400 (MW). Do nhà máy phát công suất bằng phẳng suốt 24h: Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 4     % 100 . .400 444,44( ) cos 100.0,9 FNM đmF đmF Pt S t P MVA      1.2.2 Công suất phụ tải tự dùng Công suất tự dùng cho toàn nhà máy Thủy điện coi nhƣ không đổi theo thời gian và đƣợc xác định theo công thức sau: td đmF tdtd Pn SS   cos.100 .%. max  (1.2) Trong đó: + S td : Công suất phụ tải tự dùng. + α% : Hệ số công suất tự dùng phần trăm, α% = 1%. + n : Số tổ máy phát, n = 4. + cosφ td : Hệ số công suất phụ tải tự dùng, cosφ td = 0,85. + P đmF : Công suất tác dụng của một tổ máy phát. Theo công thức (1.2) ta có: %. . 1.4.100 4,706( ). 100.cos 100.0,85 đmF td td nP S MVA      1.2.3. Công suất phụ tải các cấp điện áp Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm đƣợc xác định theo công thức:      cos max .% P tPtS  (1.3). Trong đó : + S(t) : Công suất phụ tải tại thời điểm t, MVA. + P%(t) : Phần trăm công suất tại thời điểm t + P max : Công suất tác dụng lớn nhất của phụ tải, MW. + cosφ : hệ số công suất từng cấp phụ tải. a) Phụ tải cấp điện áp máy phát. U đm = 13,8 (kV) ; P max = 20 (MW) ; cosφ = 0,87. Theo công thức (1.3), ta tính đƣợc công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại các thời điểm nhƣ sau: Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 5 Bảng 1.2. Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát. t (h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P UF (%) 70 70 80 80 100 100 80 80 S UF (MVA) 16,092 16,092 18,391 18,391 22,989 22,989 18,391 16,092 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) 5 10 15 20 25 S(MVA) Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát. b) Phụ tải cấp điện áp trung 110kV U đm = 110 (kV) ; P max = 160 (MW) ; cosφ = 0,86. Theo công thức (1.3), ta tính đƣợc công suất phụ tải cấp điện áp trung 110 kV tại các thời điểm nhƣ sau: Bảng 1.3. Công suất phụ tải cấp điện áp trung 110kV. t (h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P UT (%) 80 80 100 100 80 85 80 70 S UT (MVA) 148,837 148,837 186,047 186,047 148,837 158,140 148,837 148,837 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 6 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) 50 100 150 200 S(MVA) Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung. c) Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV. U đm = 220 (kV) ; P max = 140 (MW) ; cosφ = 0,87. Theo công thức (1.3), ta tính đƣợc công suất phụ tải cấp điện áp cao 220 kV tại các thời điểm nhƣ sau Bảng 1.4. Công suất phụ tải cấp điện áp trung 220kV. t (h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 P UC (%) 80 80 100 100 80 85 80 80 S UC (MVA) 128,736 128,736 160,920 160,920 128,736 136,782 128,736 128,736 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 7 0 5 8 11 14 17 20 22 24 t(h) S(MVA) 50 100 150 Hình 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao. 1.2.4 Công suất phát về hệ thống Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm ( công suất phát bằng công suất thu), không xét đến tổn thất công suất trong máy biến áp ta có:           TDUCUTUFVHTTNM StStStStStS  =>             TDUCUTUFTNMVHT StStStStStS  . Trong đó: +   tS TNM : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t. +   tS VHT : Công suất tự phát về hệ thống tại thời điểm t. +   tS UF : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t. +   tS UT : Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t. +   tS UC : Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t. + )(tS TD : Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t. Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 8 Bảng 1.5. Bảng tổng hợp phụ tải các cấp điện áp. t(h) 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24 S TNM MVA 444,44 444,44 444,44 444,44 444,44 444,44 444,44 444,44 S TD MVA 4,706 4,706 4,706 4,706 4,706 4,706 4,706 4,706 S UF MVA 16,092 16,092 18,391 18,391 22,989 22,989 18,391 16,092 S UT MVA 148,837 148,837 186,047 186,047 148,837 158,140 148,837 148,837 S UC MVA 128,736 128,736 160,920 160,920 128,736 136,782 128,736 128,736 S VHT MVA 146,069 146,069 74,376 74,376 139,172 141,823 160,768 146,069 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 9 0 5 8 11 14 17 20 22 24 100 200 300 400 t (h) S(MVA) 450 SVHT SUC SUT SUF Hình 1.4 : Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy. Chú thích : Std Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 10 Nhận xét chung: Nhà máy luôn phát công suất về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ thống khi cực đại so với công suất đặt của nhà máy chiếm: 35,17 %. Nhà máy điện thiết kế đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện với nhiệm vụ chính cung cấp đủ cho: phụ tải địa phƣơng, phụ tải cấp điện áp trung 110 kV và phụ tải cấp điện cao 220 kV. 1.3 CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY 1.3.1 Cơ sở đề xuất các phƣơng án nối điện Căn cứ vào bảng 1.5 kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất để đề xuất các phƣơng án nối điện. +) Xác định sơ đồ có hay không thanh góp điện áp máy phát. max 16,092 . UF S MVA 111 . đmF S MVA Ta có: max 16,092 .100% .100% 7,42% 15%. 2 2 111 UF đmF S S     => Kết luận: Không cần thanh góp ở cấp điện áp máy phát. +) Chọn máy biến áp liên lạc. Xét 2 điều kiện: - Hệ số có lợi: 220 110 0,5 220 CT C UU U       - Lƣới điện phía trung 110kV, phía cao 220kV đều có trung tính trực tiếp nối đất. => Kết luận: Dùng MBA tự ngẫu, có điều chỉnh dƣới tải làm liên lạc. +) Chọn số lƣợng bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây. Ta có: 111 đmF S  (MVA) ; max 186,047 UT S  (MVA) min 148,837( ) UT S MVA max 186,047 1,676 2 111 UT dmF S A S     => Tối đa là 2 min 148,837 1,34 1 111 UT dmF S B S     => Tối thiểu là 1. [...]... 28 SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phƣơng án II là: ΔA = ΔAB1 +ΔAB4+ 2.ΔAB2 = 3580,13 + 3576,32 + 2.2086,3 = 11329,05(MWh) GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 29 SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA CHƢƠNG III TÍNH TOÁN CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU... cấp điện cho phụ tải ở cấp điện áp và vai trò của nhà máy đang thiết kế đối với hệ thống, sơ đồ nối điện của các phƣơng án đƣợc chọn theo sơ đồ: - Phía 220kV: Dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng - Phía 110kV: Dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng - Phía 10kV: Không dùng hệ thống thanh góp đầu cực máy phát 3.2 TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CỦA CÁC PHƢƠNG ÁN 3.2.1 Phƣơng án. .. hoạt và vốn đầu tƣ thấp hơn phƣơng án còn lại Do đó, ta sẽ giữ lại phƣơng án 1 và phƣơng án 2 để tính toán kỹ thuật và kinh tế nhằm chọn đƣợc sơ đồ tối ƣu cho nhà máy điện GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 14 SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA CHƢƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP Điện năng được sản xuất ở nhà máy điện được truyền tải đên hộ tiêu thụ... suất lên hệ thống Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống và cung cấp điện cho phía 110kV Đặc điểm: + Các MBA bố trí hết bên cấp điện áp cao nên vốn đầu tƣ lớn, giá thành lắp đặt cao + Phân bố công suất giữa các cấp điện áp không đều + Sơ đồ đơn giản GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 13 SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện. .. lên hệ thống Một bộ nối lên thanh góp điện áp cấp 110 kV để cung cấp điện cho phụ tải 110 kV Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc có nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, truyền tải công suất cho phía 110kV Đặc điểm: GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 12 SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA + Có một bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây bên cấp điện. .. Phƣơng án Nhìn vào bảng trên ta thấy phƣơng án 1 cả vốn đầu tƣ và phí tổn vận hành hàng năm đều nhỏ hơn phƣơng án 2 Kết Luận: Phƣơng án 1 là phƣơng án tối ƣu GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 34 SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA CHƢƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Mục đích của chương tính dòng ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện. .. điện  9, 45 109  đ  năng hàng năm trong máy biến áp P2   A  1000 11329,05.103  11,33 109  đ  GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 33 SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phƣơng án 2 là : P1 = 9,45 109 + 11,33 109 = 20,78 109 (đồng) 4.3 Lựa chọn phƣơng án tối ƣu Bảng 4.3 Bảng tổng kết so sánh hai phƣơng án: ... 1 a.Sơ đồ nối điện chi tiết MCV MCV 220kV MCLL MCLL 110kV B1 B2 F1 B3 F2 B4 F3 F4 Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối của phương án 1 GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 30 SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA b.Tính vốn đầu tƣ Vốn đầu tƣ của một phƣơng án đƣợc tính nhƣ sau : V = VB + VTBPP Vốn đầu tƣ máy biến áp : VB = kB vB Trong đó : - kB là hệ số xét... lên hệ thống: SVHTmin  70,852(MVA) , vậy lƣợng công suất thiếu là: UT UT Sthiêu  SVHTmin  SUC min  SPC  146,069  128,736  164,503  110, 275(MVA) GVHD: TS Nguyễn Nhất Tùng 21 SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA Sthiếu = 110,275 (MVA) < SDP =180 (MVA) Vậy hệ thống bù đủ công suất thiếu Kết luận : Các máy biến áp đã chọn cho phƣơng án 1... và TBA CHƢƠNG III TÍNH TOÁN CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU Mục đích tính toán ở chương III là so sánh chỉ tiêu kinh tế của 2 phương án để chọn ra phương án tối ưu nhất cho nhà máy 3.1 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CHO CÁC PHƢƠNG ÁN Trong nhà máy điện, các thiết bị điện và khí cụ điện đƣợc nối lại với nhau thành sơ đồ điện Yêu cầu chung của sơ đồ nối điện là: làm việc đảm bảo, tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh . tháng 1 năm 2014 Sinh viên TRỊNH VĂN BÌNH Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 2 . Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng và ngành năng lƣợng nói chung đóng góp một. Nghiệp: Thiết Kế Phần Điện Trong Nhà Máy Điện và TBA GVHD: TS. Nguyễn Nhất Tùng SVTH: Trịnh Văn Bình - Lớp Đ4H3 3 CHƢƠNG I TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY Trong thực tế lượng