I. Thiết kế hệ thống điện nhà máy nhiệt điện 6x50MW
Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống điện cho nhà máy nhiệt điện 6 x 50 MW. Nội dung bao gồm việc tính toán phụ tải, cân bằng công suất và đề xuất các phương án nối điện. Việc lựa chọn máy phát điện (MF) dựa trên thông số kỹ thuật đã cho: nhà máy gồm 6 tổ máy, mỗi tổ công suất 50 MW. Đồ án sử dụng dữ liệu từ bảng 1.1 (Phụ lục 1) để chọn loại máy phát phù hợp. Tính toán cân bằng công suất bao gồm tính toán công suất toàn nhà máy, công suất phụ tải tự dùng và công suất phụ tải các cấp điện áp (máy phát, trung áp, cao áp). Công suất phụ tải tự dùng được tính toán dựa trên công thức (1.2), phản ánh phần trăm công suất tự dùng (khoảng 5-10% tổng công suất phát) và sự phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy. Công suất phụ tải các cấp điện áp được tính toán dựa trên công suất cực đại và hệ số công suất của từng cấp. Phân bố công suất được minh họa qua Hình 1.1, cho thấy công suất phát luôn thừa so với nhu cầu. Các phương án nối điện được đề xuất dựa trên nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm và các yếu tố kỹ thuật khác, ví dụ như việc sử dụng máy biến áp liên lạc và hệ số có lợi (α).
1.1 Lựa chọn máy phát điện
Việc lựa chọn máy phát điện (MF) là rất quan trọng. Đồ án đã sử dụng thông tin từ Bảng 1.1 trong tài liệu tham khảo [1] để lựa chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi phù hợp với công suất và thông số kỹ thuật của nhà máy. Các thông số như công suất định mức (Pđm), điện áp định mức (Uđm), dòng điện định mức (Iđm), và các thông số phản kháng (X''d, X'd, Xd) đều được xem xét. Sự lựa chọn này đảm bảo đáp ứng yêu cầu về công suất và hiệu quả hoạt động của nhà máy. Việc lựa chọn này cần cân nhắc đến các yếu tố kỹ thuật và kinh tế. Công suất định mức của mỗi máy phát là 50 MW, điều này xác định tổng công suất của nhà máy là 300 MW. Chọn máy phát điện phù hợp với công suất yêu cầu đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Các thông số khác như hệ số công suất (cosφ) cũng được xem xét để đảm bảo hiệu quả vận hành của hệ thống. Tất cả các yếu tố này đóng góp vào việc thiết kế hệ thống điện hiệu quả và đáng tin cậy.
1.2 Tính toán cân bằng công suất và phân bố tải
Tính toán cân bằng công suất là một bước quan trọng trong thiết kế hệ thống điện. Công suất toàn nhà máy được tính toán dựa trên công thức (1.1) và được thể hiện trong Bảng 1.2, cho thấy sự biến thiên công suất theo thời gian trong một ngày. Công suất phụ tải tự dùng được tính toán dựa trên công thức (1.2), chiếm một phần trăm nhất định của tổng công suất phát. Bảng 1.3 thể hiện sự biến thiên của công suất phụ tải tự dùng trong ngày. Công suất phụ tải các cấp điện áp (máy phát, trung áp, cao áp) được tính toán dựa trên công thức (1.3), (1.5), và (1.6), và được thể hiện trong các bảng 1.4, 1.5 và 1.6. Phân bố công suất được thể hiện trực quan qua Hình 1.1, đồ thị này cho thấy sự biến thiên công suất phát lên hệ thống trong một ngày, cũng như sự phân bố công suất giữa các cấp điện áp khác nhau. Phân tích đồ thị này giúp đánh giá hiệu quả của hệ thống và xác định các khoảng thời gian cần chú trọng trong vận hành nhà máy. Sự cân bằng công suất được đảm bảo trong quá trình thiết kế, đảm bảo hoạt động ổn định và tin cậy của hệ thống.
1.3 Đề xuất phương án nối điện
Dựa trên kết quả tính toán cân bằng công suất và phân bố tải, đồ án đề xuất các phương án nối điện. Việc lựa chọn phương án được dựa trên các nguyên tắc kỹ thuật, kinh tế và đảm bảo độ tin cậy của hệ thống. Một số nguyên tắc được đề cập đến bao gồm việc xác định xem có cần thiết sử dụng thanh góp điện áp máy phát hay không dựa trên hệ số k. Việc sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu do nhà máy có công suất lớn và các cấp điện áp trung (110kV), cao (220kV) với trung tính nối đất trực tiếp và hệ số có lợi α. Các phương án nối điện cụ thể được minh họa bằng các sơ đồ nối điện (Hình 1.2, 1.3, 1.4, 1.5). Mỗi phương án đều được phân tích về ưu điểm, nhược điểm và tính khả thi. Việc chọn phương án tối ưu cần cân nhắc đến các yếu tố như chi phí đầu tư, hiệu quả vận hành, độ tin cậy và khả năng mở rộng trong tương lai. Phương án nối điện được lựa chọn phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo an toàn vận hành nhà máy.
II. Thử nghiệm điện áp DC và đo điện trở cách điện cáp 24kV
Phần này tập trung vào thử nghiệm điện áp một chiều tăng cao và đo điện trở cách điện của cáp 24 kV. Đây là phần chuyên đề của đồ án tốt nghiệp. Nội dung bao gồm giới thiệu chung về cáp điện, thông số kỹ thuật của cáp 24kV, tìm hiểu về thiết bị thử nghiệm (thiết bị Kyoritsu KEW 3125A/3025A và thiết bị HVTS 50/70), phương pháp thử nghiệm, trình tự thực hiện và đánh giá kết quả. Thử nghiệm điện áp DC nhằm kiểm tra khả năng chịu đựng điện áp cao của cáp, đảm bảo an toàn vận hành. Đo điện trở cách điện nhằm đánh giá chất lượng cách điện của cáp, phát hiện sớm các hư hỏng tiềm ẩn. Kết quả thử nghiệm được ghi nhận và phân tích trong các bảng và hình vẽ. Các kết quả này giúp đánh giá chất lượng cáp và đảm bảo an toàn trong vận hành.
2.1 Giới thiệu chung về cáp và thông số kỹ thuật
Phần này trình bày giới thiệu chung về cáp điện, bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các thông số kỹ thuật quan trọng. Thông số kỹ thuật của cáp 24kV được nêu rõ, bao gồm tiết diện, điện áp định mức, vật liệu cách điện, v.v… Việc hiểu rõ cấu tạo và thông số kỹ thuật của cáp là cần thiết để thực hiện đúng các phép thử nghiệm và đảm bảo độ chính xác của kết quả. Cấu tạo của cáp bao gồm các thành phần như ruột dẫn, lớp bán dẫn, lớp cách điện, vỏ bảo vệ… Mỗi lớp có vai trò riêng và ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền của cáp. Thông số kỹ thuật cần thiết bao gồm điện áp định mức, dòng điện định mức, điện trở, điện dung, hệ số công suất… Việc lựa chọn cáp phù hợp với yêu cầu của hệ thống điện là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động. Hiểu rõ thông số kỹ thuật sẽ giúp lựa chọn cáp phù hợp và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
2.2 Thiết bị và phương pháp thử nghiệm
Phần này mô tả thiết bị thử nghiệm được sử dụng, bao gồm thiết bị Kyoritsu KEW 3125A/3025A để đo điện trở cách điện và thiết bị HVTS 50/70 để thử nghiệm điện áp một chiều tăng cao. Phương pháp thử nghiệm được trình bày chi tiết, bao gồm các bước chuẩn bị, tiến hành thử nghiệm và xử lý dữ liệu. Thiết bị Kyoritsu KEW 3125A/3025A được sử dụng để đo điện trở cách điện của cáp, đảm bảo độ chính xác cao. Thiết bị HVTS 50/70 được sử dụng để thử nghiệm điện áp một chiều tăng cao, giúp kiểm tra khả năng chịu đựng điện áp của cáp. Phương pháp thử nghiệm cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật để đảm bảo độ tin cậy của kết quả. Trình tự đo bao gồm các bước chuẩn bị thiết bị, kết nối cáp, thực hiện đo và ghi nhận kết quả. Việc sử dụng đúng phương pháp và thiết bị sẽ đảm bảo kết quả thử nghiệm chính xác và đáng tin cậy. Mô tả chi tiết phương pháp thử nghiệm giúp người đọc hiểu rõ quy trình và có thể áp dụng trong thực tế.
2.3 Kết quả và đánh giá
Phần này trình bày kết quả thử nghiệm điện áp DC và đo điện trở cách điện của cáp 24kV. Dữ liệu được thể hiện trong các bảng và hình vẽ. Đánh giá kết quả được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu của nhà sản xuất. Kết quả đo điện trở cách điện được thể hiện trong Bảng 7.1 và Hình 7.19, cho thấy giá trị điện trở cách điện của từng pha. Kết quả thử nghiệm điện áp DC được thể hiện trong Hình 7.20 và 7.21, cho thấy cáp đạt yêu cầu về khả năng chịu đựng điện áp. Phân tích kết quả giúp đánh giá chất lượng cáp và xác định các vấn đề tiềm ẩn. Đánh giá kết quả cho phép đưa ra kết luận về chất lượng cáp và khả năng vận hành an toàn. Kết luận cần dựa trên so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu của nhà sản xuất. Việc phân tích kết quả này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn vận hành của hệ thống điện.
