Đồ án Nhà máy điện & Trạm biến áp BKĐN - Trường Đại học Bách khoa

1. CHƯƠNG 1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN

1.1. Chọn máy phát điện

1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất:

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

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

1.2.3. Phụ tải cấp điện áp cao (110kV)

1.2.4. Phụ tải cấp điện áp tự dùng

1.2.5. Công suất thừa phát về hệ thống

1.2.6. Công suất dự trữ của hệ thống (kể cả nhà máy đang thiết kế)

1.2.7. Bảng cân bằng công suất

1.3. Đề xuất phương án tính toán

1.3.1. Phương án II. Phương án III

1.3.2. Nhận xét chung

2. CHƯƠNG 2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP – CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN – TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

2.1. Chọn máy biến áp nối bộ B3

2.2. Chọn máy biến áp liên lạc B1, B2

2.3. Chọn kháng điện phân đoạn

2.3.1. Điều kiện chọn kháng điện phân đoạn

2.3.2. Phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát trên các phân đoạn

2.3.3. Tính toán dòng điện cưỡng bức qua các kháng điện phân đoạn

2.3.4. Chọn kháng điện phân đoạn

2.3.5. Kiểm tra độ lệch điện áp

2.4. Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

2.4.1. Đối với máy biến áp B3

2.4.2. Đối với hai máy biến áp liên lạc B1 và B2

3. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

3.1. Chọn các điểm tính toán ngắn mạch

3.2. Tính toán các đại lượng cơ bản

3.2.1. Chọn các đại lượng cơ bản

3.2.2. Các thông số của sơ đồ thay thế

3.2.3. Thành lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch

3.2.4. Tính toán dòng ngắn mạch

3.2.5. Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch

3.2.6. Bảng tổng hợp tính toán dòng ngắn mạch

4. CHƯƠNG 4 CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

4.1. Điều kiện chung để tính chọn

4.1.1. Khí cụ điện

4.1.2. Dòng điện làm việc

4.1.3. Kiểm tra ổn định nhiệt

4.1.4. Kiểm tra ổn định động

4.2. Tính toán dòng điện cưỡng bức

4.2.1. Các mạch phía cao áp 110kV

4.2.2. Các mạch phía trung áp 35kV

4.2.3. Các mạch phía hạ áp 10,5kV

4.3. Chọn thiết bị điện phía cao áp UC = 110KV

4.3.1. Chọn dao cách ly

4.4. Chọn thiết bị điện phía trung áp UT = 35KV

4.4.1. Chọn dao cách ly

4.5. Chọn thiết bị điện phía cấp điện áp máy phát UF = 10,5KV

4.5.1. Chọn máy cắt và dao cách ly cho mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc

4.5.2. Chọn máy cắt và dao cách ly cho mạch máy phát

4.5.3. Chọn kháng điện phân đoạn

4.5.4. Chọn kháng điện đường dây

4.5.5. Chọn thanh dẫn từ đầu máy phát đến thanh góp 10,5kV

4.5.6. Chọn máy biến điện áp BU

4.5.7. Chọn máy biến dòng điện BI

5. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG

5.1. Chọn sơ đồ chính của hệ thống tự dùng

5.2. Chọn số lượng và công suất máy biến áp tự dùng

5.2.1. Máy biến áp tự dùng bật một

5.2.2. Máy biến áp tự dùng bậc hai

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ

I. Tổng Quan Đồ Án Nhà Máy Điện Trạm Biến Áp BKĐN 2024

Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về đồ án nhà máy điện và trạm biến áp tại Đại học Bách Khoa Đà Nẵng (BKĐN). Đồ án là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư điện, trang bị kiến thức và kỹ năng thiết kế, vận hành hệ thống điện cho sinh viên. Các dự án này thường bao gồm các khâu: cân bằng công suất, lựa chọn thiết bị, tính toán ngắn mạch, thiết kế hệ thống tự dùng, và lập bản vẽ kỹ thuật. Đồ án tham khảo dựa trên tài liệu của TS. Trần Tấn Vinh hướng dẫn sinh viên Nguyễn Hoài Sơn khóa 19DCLC3 năm 2022. Mục tiêu là giúp người đọc hiểu rõ hơn về cấu trúc, chức năng, và quy trình thiết kế một nhà máy điện và trạm biến áp tiêu chuẩn. Bài viết cũng đề cập đến các công nghệ nhà máy điện và công nghệ trạm biến áp hiện đại đang được áp dụng.

1.1. Mục tiêu và phạm vi của đồ án nhà máy điện TBA BKĐN

Đồ án đặt ra mục tiêu chính là sinh viên có thể thiết kế được hệ thống điện cơ bản cho một nhà máy nhiệt điện, trạm biến áp 110kV, 220kV, hoặc 500kV. Phạm vi bao gồm tính toán cân bằng công suất, lựa chọn máy biến áp, thiết kế nhà máy điện, thiết kế hệ thống bảo vệ, tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị. Sinh viên cần nắm vững các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định hiện hành để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của hệ thống. Ngoài ra, sinh viên còn cần hiểu rõ về điện công nghiệp và tự động hóa nhà máy điện.

1.2. Tầm quan trọng của đồ án nhà máy điện TBA trong đào tạo kỹ sư

Đồ án đóng vai trò then chốt trong việc giúp sinh viên áp dụng lý thuyết đã học vào thực tế. Quá trình thực hiện đồ án giúp sinh viên phát triển tư duy thiết kế, khả năng giải quyết vấn đề và làm việc nhóm. Đây là những kỹ năng cần thiết cho kỹ sư điện khi tham gia vào các dự án thực tế, đảm bảo khả năng làm việc hiệu quả trong lĩnh vực kỹ thuật điện.

II. Thách Thức Vấn Đề Trong Thiết Kế Nhà Máy Điện BKĐN

Quá trình thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp không hề dễ dàng. Sinh viên thường gặp nhiều khó khăn trong việc áp dụng lý thuyết vào thực tế, lựa chọn thiết bị phù hợp, và giải quyết các vấn đề kỹ thuật phát sinh. Một số thách thức thường gặp bao gồm: đảm bảo tính ổn định của hệ thống điện, hạn chế dòng ngắn mạch, đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường và an toàn, và tối ưu hóa chi phí đầu tư. Việc sử dụng phần mềm thiết kế nhà máy điện và phần mềm thiết kế trạm biến áp cũng đòi hỏi kỹ năng và kinh nghiệm.

2.1. Khó khăn trong việc cân bằng công suất và lựa chọn thiết bị

Cân bằng công suất là khâu quan trọng, đòi hỏi sinh viên phải tính toán chính xác nhu cầu phụ tải và lựa chọn máy phát điện, máy biến áp có công suất phù hợp. Sai sót trong bước này có thể dẫn đến tình trạng quá tải hoặc lãng phí công suất. Việc lựa chọn thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau cũng đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức sâu rộng về thông số kỹ thuật và khả năng so sánh, đánh giá.

2.2. Thách thức trong tính toán ngắn mạch và bảo vệ rơ le

Tính toán ngắn mạch là một công việc phức tạp, đòi hỏi sinh viên phải nắm vững lý thuyết về mạch điện và sử dụng các phần mềm mô phỏng để xác định dòng ngắn mạch. Việc thiết kế hệ thống bảo vệ rơ le nhà máy điện và bảo vệ rơ le trạm biến áp hiệu quả cũng là một thách thức lớn, đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức chuyên sâu về tự động hóa trạm biến áp.

2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến bản vẽ nhà máy điện và TBA

Để có một bản vẽ nhà máy điện và bản vẽ trạm biến áp đạt chuẩn, sinh viên cần chú ý đến nhiều yếu tố, bao gồm: vị trí đặt thiết bị, khoảng cách an toàn, hệ thống thông gió, chiếu sáng, và hệ thống phòng cháy chữa cháy. Bản vẽ phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định hiện hành để đảm bảo tính an toàn và khả năng vận hành của hệ thống.

III. Phương Pháp Tính Toán Thiết Kế Nhà Máy Điện Chuẩn BKĐN

Để giải quyết các thách thức trong thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp, sinh viên cần áp dụng các phương pháp tính toán và thiết kế khoa học. Một số phương pháp phổ biến bao gồm: sử dụng phần mềm mô phỏng, áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành, và tham khảo các mẫu đồ án nhà máy điện và mẫu đồ án trạm biến áp đã được nghiệm thu.

3.1. Hướng dẫn cân bằng công suất và lựa chọn máy biến áp tối ưu

Để cân bằng công suất, sinh viên cần xác định nhu cầu phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau. Dựa vào đó, lựa chọn máy biến áp có công suất phù hợp, đảm bảo khả năng đáp ứng nhu cầu phụ tải trong điều kiện bình thường và sự cố. Cần tính đến hệ số dự phòng và khả năng quá tải của máy biến áp.

3.2. Cách tính toán ngắn mạch và chọn thiết bị bảo vệ hiệu quả

Để tính toán ngắn mạch, sinh viên cần xây dựng sơ đồ thay thế của hệ thống điện và sử dụng các phần mềm mô phỏng để xác định dòng ngắn mạch ở các vị trí khác nhau. Dựa vào kết quả tính toán, lựa chọn thiết bị bảo vệ (máy cắt, dao cách ly, rơ le) có khả năng cắt dòng ngắn mạch và bảo vệ hệ thống khỏi các sự cố.

3.3. Bí quyết thiết kế hệ thống tự dùng nhà máy điện tiết kiệm

Hệ thống tự dùng là một phần quan trọng của nhà máy điện, cung cấp điện cho các thiết bị phụ trợ. Sinh viên cần thiết kế hệ thống tự dùng sao cho đảm bảo tính tin cậy, an toàn và tiết kiệm năng lượng. Cần lựa chọn các thiết bị có hiệu suất cao và áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng như sử dụng đèn LED, hệ thống điều khiển thông minh.

IV. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Đồ Án Nhà Máy Điện BKĐN

Các đồ án nhà máy điện và trạm biến áp không chỉ là bài tập học thuật mà còn có giá trị ứng dụng thực tiễn. Nhiều đồ án đã được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các dự án thực tế, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo kỹ sư điện tại BKĐN.

4.1. Phân tích bản vẽ và thuyết minh đồ án nhà máy điện nhiệt điện 120MW

Ví dụ, một đồ án thành công là thiết kế nhà máy nhiệt điện công suất 120MW, gồm 4 tổ máy x 30MW. Đồ án bao gồm các bản vẽ chi tiết về sơ đồ nối điện chính, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp ngoài trời, và thuyết minh chi tiết về quá trình tính toán, lựa chọn thiết bị. Thuyết minh đồ án nhà máy điện chi tiết giúp sinh viên hiểu rõ quy trình thiết kế và các quyết định kỹ thuật.

4.2. Đánh giá tính khả thi của phương án nối điện và lựa chọn MBA

Đồ án đã đề xuất và phân tích các phương án nối điện khác nhau, lựa chọn phương án tối ưu về mặt kinh tế và kỹ thuật. Việc lựa chọn máy biến áp cũng được thực hiện một cách cẩn thận, đảm bảo khả năng đáp ứng nhu cầu phụ tải và tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật. Các đồ án cần phải tính đến sự cố nhà máy điện để đưa ra phương án dự phòng.

V. Kết Luận Tương Lai Của Đồ Án Nhà Máy Điện BKĐN 2025

Đồ án nhà máy điện và trạm biến áp là một phần không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư điện tại BKĐN. Trong tương lai, đồ án cần được cập nhật để đáp ứng các yêu cầu mới của ngành điện, đặc biệt là việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như SCADA nhà máy điện, SCADA trạm biến áp, và các hệ thống điện thông minh.

5.1. Đề xuất cập nhật nội dung đồ án theo xu hướng công nghệ mới

Nội dung đồ án cần được cập nhật để phản ánh các xu hướng công nghệ nhà máy điện và công nghệ trạm biến áp mới nhất, như sử dụng năng lượng tái tạo (như nhà máy điện mặt trời, nhà máy điện gió), lưới điện thông minh, và các hệ thống điều khiển tự động. Sinh viên cần được trang bị kiến thức về điều khiển nhà máy điện và điều khiển trạm biến áp hiện đại.

5.2. Phát triển kỹ năng vận hành nhà máy điện cho sinh viên

Ngoài kỹ năng thiết kế, sinh viên cũng cần được trang bị kỹ năng vận hành nhà máy điện và vận hành trạm biến áp. Cần có các bài tập thực hành và mô phỏng để sinh viên làm quen với quy trình vận hành và xử lý sự cố. Việc hiểu về sự cố trạm biến áp và các biện pháp phòng ngừa cũng rất quan trọng.

Đồ án Thiết kế Nhà máy điện và Trạm biến áp BKĐN - Nguyễn Hoài Sơn