Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong hệ thống năng lượng quốc gia, các nhà máy điện giữ vai trò biến đổi các dạng năng lượng sơ cấp thành điện năng cung cấp cho mạng điện và các hộ tiêu thụ. Mặc dù tỉ trọng sản xuất điện năng của các nhà máy nhiệt điện có sự thay đổi theo từng giai đoạn, nhưng với thế mạnh về nguồn nguyên liệu sẵn có cùng đặc tính vận hành ổn định ở vùng phụ tải đáy, việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn là một yêu cầu kỹ thuật cấp thiết đối với sự phát triển của hệ thống điện.
Đồ án tốt nghiệp "Tính toán cung cấp điện cho nhà máy nhiệt điện" của tác giả Bùi Tiến Đạt (ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng, dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Đoàn Phong) thực hiện nhiệm vụ tính toán, thiết kế toàn diện phần điện cho một nhà máy nhiệt điện ngưng hơi.
Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể trong đồ án được xác định như sau:
- Nghiên cứu tổng quan về nhà máy nhiệt điện và đặc điểm của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi.
- Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 24 giờ cho các cấp điện áp của nhà máy và toàn hệ thống.
- Đề xuất các phương án sơ đồ nối điện chính, tính chọn công suất máy biến áp và kiểm tra điều kiện quá tải bình thường cũng như quá tải sự cố.
- Tính toán dòng điện ngắn mạch tại các vị trí xung yếu trên sơ đồ nối điện nhằm phục vụ công tác lựa chọn thiết bị.
- So sánh kinh tế - kỹ thuật giữa các phương án đề xuất để xác định sơ đồ nối điện tối ưu.
- Lựa chọn và kiểm tra các khí cụ điện, dây dẫn, thanh dẫn, cáp điện lực, sứ đỡ, máy biến áp đo lường (BU, BI) và kháng điện.
- Thiết kế sơ đồ và tính chọn thiết bị cho hệ thống điện tự dùng xoay chiều và một chiều của nhà máy.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cung cấp điện và thiết bị phân phối điện của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi công suất đặt $180\text{ MW}$ (gồm 3 tổ máy $\times 60\text{ MW}$).
- Phạm vi không gian: Nhà máy liên kết với hệ thống điện qua đường dây kép $220\text{ kV}$ chiều dài $97\text{ km}$; cung cấp điện cho phụ tải trung áp $110\text{ kV}$, phụ tải địa phương $10\text{ kV}$ và hệ thống tự dùng nội bộ.
- Phạm vi thông số kỹ thuật: Hệ thống điện có công suất ngắn mạch $S_{HT} = 2800\text{ MVA}$, dự trữ quay $200\text{ MVA}$; chu kỳ khảo sát phụ tải trong 24 giờ.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận áp dụng hệ thống phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật điện truyền thống kết hợp phân tích kinh tế - kỹ thuật theo các tiêu chuẩn ngành điện lực:
1. Khung lý thuyết và mô hình tính toán:
- Tính toán cân bằng công suất và đồ thị phụ tải: Xác định công suất tác dụng $P(t) = P_{\max} \cdot (P% / 100)$ và công suất biểu kiến $S(t) = P(t) / \cos\varphi$ theo từng khoảng thời gian trong ngày ($24\text{ h}$).
- Phương pháp tính toán ngắn mạch: Sử dụng hệ đơn vị tương đối cơ bản ($S_{cb} = 100\text{ MVA}$, $U_{cb} = U_{tbđm}$). Sơ đồ thay thế mạng điện được biến đổi tương đương thông qua các phép biến đổi sao - tam giác ($Y \leftrightarrow \Delta$), gập nguồn đối xứng nhằm tìm điện kháng đẳng trị, từ đó tra đường cong tính toán để xác định dòng ngắn mạch siêu quá độ $I''(0)$, dòng ngắn mạch ổn định $I''(\infty)$ và dòng xung kích $i_{xk}$.
- Quy tắc lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện, dây dẫn:
- Điều kiện định mức: $U_{đm} \ge U_{đmmạng}$, $I_{đm} \ge I_{cb}$ (dòng cưỡng bức).
- Khả năng cắt: $I_{cđm} \ge I''$.
- Ổn định động: $i_{đđm} \ge i_{xk}$ (hoặc kiểm tra ứng suất cơ học cho phép của vật liệu $[\sigma]_{cp}$).
- Ổn định nhiệt: $I^2_{nhđm} \cdot t_{nhđm} \ge B_N$ (với $B_N$ là xung lượng nhiệt) hoặc kiểm tra tiết diện nhỏ nhất $S \ge S_{\min} = \sqrt{B_N} / C$.
- Điều kiện chống phát sinh vầng quang đối với thanh dẫn điện áp cao từ $110\text{ kV}$ trở lên: $U_{vq} \ge U_{đmmạng}$.
- Phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế: Tính toán chi phí quy năm theo công thức $Z = a_{đm} \cdot V + P$, trong đó $a_{đm} = 0,15$ là hệ số hiệu quả kinh tế định mức, $V$ là tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối và máy biến áp, $P$ là phí tổn vận hành hàng năm (bao gồm chi phí khấu hao và tổn thất điện năng).
2. Nguồn dữ liệu:
- Các biểu đồ phụ tải ngày của phụ tải địa phương ($10\text{ kV}$), phụ tải trung áp ($110\text{ kV}$) và phụ tải toàn nhà máy do đề tài cung cấp.
- Sổ tay tra cứu thông số kỹ thuật thiết bị điện, máy phát, máy biến áp, máy cắt, dao cách ly, thanh cái và cáp điện chuyên ngành.
Nội dung chính theo từng chương
Chương I: Khái quát chung về nhà máy nhiệt điện
Chương này trình bày nguyên lý chuyển hóa năng lượng từ nhiên liệu sơ cấp (than đá, than bùn, dầu đốt, khí thiên nhiên, khí lò cao) thành nhiệt năng của hơi nước qua lò hơi, sau đó chuyển thành cơ năng tại tuabin hơi và cuối cùng thành điện năng tại máy phát điện đồng bộ. Tác giả phân loại hai hình thức nhà máy nhiệt điện chính: nhiệt điện ngưng hơi (toàn bộ hơi dùng để sản xuất điện năng) và nhiệt điện trích hơi (một phần hơi dùng cho công nghiệp và sinh hoạt). Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi được tổng hợp:
- Công suất phát lớn, thường đặt gần nguồn nhiên liệu.
- Phụ tải địa phương chiếm tỷ trọng nhỏ, phần lớn điện năng được nâng áp để truyền tải đi xa.
- Hiệu suất nhiệt toàn nhà máy đạt khoảng $30 - 35%$.
- Tỷ lệ điện năng tự dùng chiếm từ $3 - 15%$ tổng công suất phát.
- Thời gian khởi động lò từ $3 - 10\text{ giờ}$ (nhà máy than có thời gian khởi động lâu hơn nhà máy dầu/khí).
Chương II: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Tác giả tiến hành chọn 3 tổ máy phát điện đồng bộ ba pha cùng loại TB-60-2 nhằm chuẩn hóa việc vận hành. Các thông số của máy phát điện gồm: $S_{Fđm} = 75\text{ MVA}$, $P_{Fđm} = 60\text{ MW}$, $U_{Fđm} = 10,5\text{ kV}$, $I_{đm} = 4,125\text{ kA}$, $\cos\varphi = 0,8$, $X''_d = 0,146$, $X'_d = 0,22$, $X_d = 1,691$.
Dựa vào đồ thị phụ tải ngày, tác giả tính toán phân bố công suất 24 giờ cho từng cấp điện áp:
- Phụ tải địa phương ($10\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0,84$): $P_{UF\max} = 40\text{ MW}$ ($S_{UF\max} = 47,619\text{ MVA}$), $S_{UF\min} = 30,952\text{ MVA}$.
- Phụ tải trung áp ($110\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0,89$): $P_{UT\max} = 60\text{ MW}$ ($S_{UT\max} = 67,416\text{ MVA}$), $S_{UT\min} = 40,449\text{ MVA}$.
- Phụ tải tự dùng nhà máy: Tỷ lệ tự dùng $\alpha = 6,6%$, công suất biểu kiến tự dùng cực đại $S_{TD\max} = 14,85\text{ MVA}$, $S_{TD\min} = 13,068\text{ MVA}$.
- Công suất phát về hệ thống ($220\text{ kV}$): $S_{VHT}(t) = S_{NM}(t) - [S_{UF}(t) + S_{UT}(t) + S_{TD}(t)]$, đạt giá trị cực đại $S_{VHT\max} = 125,563\text{ MVA}$ và cực tiểu $S_{VHT\min} = 92,45\text{ MVA}$. Lượng công suất phát này chiếm khoảng $8%$ công suất hệ thống và nhỏ hơn mức dự trữ quay của hệ thống ($200\text{ MVA}$).
Chương III: Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện
Tác giả đề xuất hai phương án nối điện chính:
- Phương án 1: Gồm 1 khối máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối lên cấp $110\text{ kV}$; 2 máy phát còn lại ghép vào thanh góp điện áp máy phát $10,5\text{ kV}$, liên lạc với cấp $110\text{ kV}$ và $220\text{ kV}$ qua 2 máy biến áp tự ngẫu ba pha.
- Phương án 2: Gồm 1 khối máy phát - máy biến áp nối lên cấp $220\text{ kV}$; 2 máy phát còn lại ghép vào thanh góp điện áp máy phát $10,5\text{ kV}$ cùng 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc ba cấp điện áp.
Tính toán chọn thiết bị cho Phương án 1:
- Máy biến áp hai cuộn dây $B_3$: Chọn loại ТРДЦН-80/110, dung lượng $80\text{ MVA}$, điện áp $115/10,5\text{ kV}$, $P_0 = 70\text{ kW}$, $P_N = 310\text{ kW}$, $U_N% = 10,5%$, $I_0% = 0,55%$.
- Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc $B_1, B_2$: Chọn loại АТДЦТН-160/220, dung lượng định mức $160\text{ MVA}$, dung lượng tự ngẫu $80\text{ MVA}$, cấp điện áp $230/121/11\text{ kV}$, $P_0 = 85\text{ kW}$, $P_N = 380\text{ kW}$, $U_{N(C-T)}% = 11%$, $U_{N(C-H)}% = 32%$, $U_{N(T-H)}% = 20%$.
- Kiểm tra quá tải: Các máy biến áp đều đảm bảo điều kiện làm việc trong chế độ bình thường ($S_{C\max} = 62,782\text{ MVA} < 80\text{ MVA}$) và các chế độ sự cố (sự cố MBA $B_3$ hoặc sự cố một MBA tự ngẫu $B_1/B_2$).
- Tính toán dòng điện cưỡng bức: Phía $220\text{ kV}$ $I_{cbC} = 0,330\text{ kA}$; phía $110\text{ kV}$ $I_{cbT} = 0,413\text{ kA}$; phía $10,5\text{ kV}$ $I_{cbF} = 6,158\text{ kA}$.
- Chọn kháng điện phân đoạn cho thanh cái $10,5\text{ kV}$: Loại bê tông cuộn nhôm PbA-10-4000-12 ($U_{đmK} = 10,5\text{ kV}$, $I_{đmK} = 4000\text{ A}$, $X_K% = 12%$, dòng cưỡng bức tính toán $I_{cbK} = 3,616\text{ kA}$).
Chương IV: Tính toán dòng điện ngắn mạch
Với công suất cơ bản $S_{cb} = 100\text{ MVA}$, tác giả tính toán dòng ngắn mạch siêu quá độ $I''$ và dòng xung kích $i_{xk}$ tại 6 điểm ngắn mạch đại diện:
| Điểm ngắn mạch | Vị trí mạch điện | Nguồn cung cấp | $I''$ (kA) | $i_{xk}$ (kA) | Mục đích tính toán |
|---|---|---|---|---|---|
| N1 | Thanh cái $220\text{ kV}$ | Hệ thống + Nhà máy | 5,435 | 13,835 | Chọn thiết bị và dây dẫn mạch $220\text{ kV}$ |
| N2 | Thanh cái $110\text{ kV}$ | Hệ thống + Nhà máy | 9,342 | 23,781 | Chọn thiết bị và dây dẫn mạch $110\text{ kV}$ |
| N3 | Hạ áp MBA tự ngẫu | Hệ thống + Nhà máy (MBA B1 nghỉ) | 48,273 | 122,883 | Chọn thiết bị mạch hạ áp MBA liên lạc |
| N4 | Thanh góp điện áp máy phát | Hệ thống + Nhà máy (B1 và F1 nghỉ) | 20,229 | 51,495 | Chọn thiết bị mạch phân đoạn ĐAMP |
| N5 | Phía máy phát điện | Chỉ có máy phát F1 | 28,043 | 71,495 | Chọn thiết bị đầu cực máy phát F1 |
| N5' | Phía máy phát điện | Hệ thống + Nhà máy (F1 nghỉ) | 41,762 | 106,309 | Chọn thiết bị mạch máy phát điện |
| N6 | Mạch tự dùng và địa phương | Hệ thống + Nhà máy | 69,805 | 177,695 | Chọn thiết bị mạch tự dùng và $10,5\text{ kV}$ |
Chương V: Tính toán kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án tối ưu
Tác giả xác định cấu hình thanh góp: cấp $220\text{ kV}$ và $110\text{ kV}$ sử dụng hệ thống hai thanh góp; cấp $10,5\text{ kV}$ sử dụng một hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng kháng điện. Tiến hành lựa chọn khí cụ đóng cắt cho hai phương án:
- Máy cắt $220\text{ kV}$ loại 3AQ1 ($245\text{ kV}, 4\text{ kA}, I_{cđm} = 40\text{ kA}$); máy cắt $110\text{ kV}$ loại 3AQ1-123 ($123\text{ kV}, 3,15\text{ kA}, I_{cđm} = 31,5\text{ kA}$); máy cắt $10,5\text{ kV}$ loại 8FG-10 ($12\text{ kV}, 12,5\text{ kA}, I_{cđm} = 80\text{ kA}$).
- Dao cách ly $220\text{ kV}$ loại 3DP2-245/1250; $110\text{ kV}$ loại 3DP2-123/1250; $10,5\text{ kV}$ loại SGCP-12/1250 ($12\text{ kV}, 12,5\text{ kA}, i_{đđm} = 320\text{ kA}$).
Tổng hợp so sánh chỉ tiêu kinh tế giữa hai phương án:
| Phương án | Vốn đầu tư $V$ ($10^9$ đồng) | Phí tổn vận hành $P$ ($10^9$ đồng) | Chi phí tính toán $Z$ ($10^9$ đồng) |
|---|---|---|---|
| Phương án 1 | 39,560 | 5,098 | 11,032 |
| Phương án 2 | 36,537 | 3,601 | 9,082 |
Kết luận so sánh: Phương án 2 được lựa chọn làm phương án tối ưu vì có chi phí quy năm $Z_2$ thấp hơn, vốn đầu tư thấp hơn, số lượng máy biến áp ít hơn, giảm tổn thất truyền tải nhiều cấp và tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng phụ tải địa phương.
Chương VI: Chọn khí cụ điện và dây dẫn
- Thanh dẫn cứng mạch máy phát $10,5\text{ kV}$: Chọn thanh dẫn máng đồng $125 \times 55 \times 6,5 \times 10\text{ mm}$, tiết diện $1370\text{ mm}^2$, dòng cho phép $I_{cp} = 5,5\text{ kA} > I_{cb} = 4,33\text{ kA}$. Kiểm tra ổn định động: ứng suất uốn tính toán $\sigma_1 = 48,432\text{ KG/cm}^2 < [\sigma]{cp} = 1400\text{ KG/cm}^2$. Khoảng cách cực đại giữa các miếng đệm $l{1\max} = 272,2\text{ cm} >$ khoảng cách sứ $180\text{ cm}$.
- Sứ đỡ thanh dẫn cứng: Chọn loại trong nhà OP-10-750-IIYT3 ($U_{đm} = 10\text{ kV}, F_{gh} = 750\text{ KG}$, lực tác dụng tính toán $F'_{tt} = 343,8\text{ KG}$).
- Thanh dẫn mềm: Cấp $220\text{ kV}$ chọn dây nhôm lõi thép AC-185/128 ($I_{cp} = 510\text{ A}$, kiểm tra điện áp vầng quang $U_{vq} = 229,134\text{ kV} > 220\text{ kV}$ sau khi dây AC-120/19 không đạt điều kiện vầng quang $155,1\text{ kV} < 220\text{ kV}$); cấp $110\text{ kV}$ chọn AC-150/19 ($I_{cp} = 445\text{ A}, U_{vq} = 168,689\text{ kV} > 110\text{ kV}$).
- Máy biến áp đo lường (BU): Phía $10,5\text{ kV}$ chọn 2 biến điện áp 1 pha HOM-10 đấu V/V; phía $110\text{ kV}$ chọn 3 biến điện áp HK-110; phía $220\text{ kV}$ chọn HK-220 đấu $Y_0/Y_0$.
- Máy biến dòng điện (BI): Mạch máy phát chọn ТПШ-10 ($10,5\text{ kV}, 5000/5\text{ A}$, cấp chính xác 0,5); mạch $110\text{ kV}$ chọn ТНД-110M ($400/5\text{ A}$); mạch $220\text{ kV}$ chọn TH220-3T ($400/5\text{ A}$).
- Cáp và kháng điện phụ tải địa phương: Gồm 8 tuyến cáp kép tiết diện nhôm $150\text{ mm}^2$ và 4 tuyến cáp đơn tiết diện nhôm $185\text{ mm}^2$ (cách điện giấy tẩm dầu, vỏ chì đặt ngầm trong đất $15^\circ\text{C}$). Kháng điện kép chọn loại PbAC-10-2x1500-8 ($U_{đm} = 10\text{ kV}, I_{đm} = 2 \times 1500\text{ A}, X_K% = 8%$).
Chương VII: Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng
- Sơ đồ tự dùng xoay chiều: Sử dụng hai cấp điện áp $6,3\text{ kV}$ (cho các động cơ công suất lớn của lò hơi, tuabin) và $0,4\text{ kV}$ (cho phụ tải phụ trợ và chiếu sáng).
- Máy biến áp tự dùng cấp 1 ($10,5/6,3\text{ kV}$): Chọn 3 máy công tác loại TMHC-6300/10 ($S_{đm} = 6300\text{ kVA}, U_N% = 8%$) và 1 máy dự trữ loại ТДHC-10000/10 ($S_{đm} = 10000\text{ kVA}, U_N% = 14%$).
- Máy biến áp tự dùng cấp 2 ($6/0,4\text{ kV}$): Chọn loại TM-1000 ($S_{đm} = 1000\text{ kVA}, 6/0,4\text{ kV}, U_N% = 5,5%$).
- Thiết bị đóng cắt tự dùng: Phía $10,5\text{ kV}$ dùng máy cắt 8FG10; phía hạ áp $6,3\text{ kV}$ dùng máy cắt 8BM20 ($U_{đm} = 7,2\text{ kV}, I_{đm} = 1250\text{ A}, I_{cđm} = 25\text{ kA}$, dòng ngắn mạch tính toán tại điểm N7 là $I''{N7} = 6,824\text{ kA}, i{xk} = 17,37\text{ kA}$).
- Hệ thống tự dùng một chiều: Cung cấp nguồn cho bảo vệ rơle, điều khiển, tín hiệu và kích từ dự phòng. Sử dụng hệ thống chỉnh lưu từ xoay chiều $380\text{ VAC}$ ra một chiều $220\text{ VDC}$ kết hợp giàn ắc quy kiềm dự phòng gồm các bình $2\text{ VDC} - 600\text{ Ah/bình}$.
Kết quả và đóng góp
- Hệ thống dữ liệu và kết quả tính toán chi tiết: Đồ án đã tính toán hoàn chỉnh bài toán phân bố công suất 24 giờ cho nhà máy nhiệt điện $180\text{ MW}$, xác định các trạng thái vận hành với $S_{NM} = 225\text{ MVA}$, tự dùng $14,85\text{ MVA}$, truyền tải về hệ thống $220\text{ kV}$ đạt tối đa $125,563\text{ MVA}$.
- Xác lập giải pháp kinh tế - kỹ thuật: Luận chứng thành công việc lựa chọn Phương án 2 với chi phí quy đổi $9,082 \cdot 10^9\text{ đồng}$, tiết kiệm $1,95 \cdot 10^9\text{ đồng}$ chi phí quy năm so với Phương án 1 ($11,032 \cdot 10^9\text{ đồng}$), đồng thời đảm bảo linh hoạt trong vận hành và dự phòng sự cố.
- Tính toán bảo đảm an toàn điện: Xác định dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái $10,5\text{ kV}$ ($I'' = 69,805\text{ kA}, i_{xk} = 177,695\text{ kA}$) và xử lý thành công yêu cầu hạn chế dòng ngắn mạch bằng kháng điện kép PbAC-10-2x1500-8 ($X_K = 8%$).
- Đóng góp kỹ thuật: Hoàn thiện bộ hồ sơ thiết kế mẫu đồng bộ từ khâu tính toán nguồn, sơ đồ phân phối cao áp, trung áp, mạch đo lường bảo vệ đến mạng điện tự dùng hai cấp ($6,3\text{ kV} / 0,4\text{ kV}$) và hệ thống nguồn $220\text{ VDC}$ không ngắt quãng.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Phương pháp tính toán dòng ngắn mạch sử dụng phương pháp tra đường cong tính toán gần đúng của nguồn đẳng trị thay vì sử dụng các phần mềm mô phỏng hệ thống điện chuyên dụng (như ETAP, PSS/E hoặc DIgSILENT).
- Đồ án tập trung chính vào bài toán thiết kế sơ cấp (phần động lực và thiết bị chính), chưa xây dựng chi tiết sơ đồ bảo vệ rơle thứ cấp, phương thức liên động tự động hóa trạm và hệ thống điều khiển tích hợp máy tính (DCS/SCADA).
- Hệ thống tiếp địa, chống sét lan truyền và chống sét đánh thẳng cho trạm phân phối ngoài trời $110\text{ kV}, 220\text{ kV}$ chưa được tính toán cụ thể trong khuôn khổ đề tài.
- Hướng mở rộng:
- Ứng dụng các công cụ tính toán số để kiểm chứng chế độ quá độ và ổn định động của các tổ máy phát TB-60-2 khi nối lưới.
- Thiết kế chi tiết sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle cho các khối máy phát - máy biến áp và đường dây $220\text{ kV}$.
Giá trị tham khảo
- Đối tượng tham khảo: Sinh viên, học viên chuyên ngành Hệ thống điện, Kỹ thuật điện, Điện tự động công nghiệp thực hiện đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện & Trạm biến áp hoặc đồ án tốt nghiệp kỹ sư.
- Nội dung giá trị:
- Trình tự mẫu về lập bảng cân bằng công suất, đồ thị phụ tải 24 giờ và phân tích chế độ tải của máy biến áp tự ngẫu trong điều kiện bình thường và sự cố.
- Các bước tính toán kiểm tra ổn định nhiệt, ổn định động và đặc biệt là quy trình kiểm tra điều kiện vầng quang trên thanh dẫn mềm điện áp cao ($220\text{ kV}, 110\text{ kV}$).
- Phương pháp tính toán phối hợp trở kháng kháng điện để chọn thiết bị đóng cắt mạch tự dùng hạ áp.
Câu hỏi thường gặp
1. Nhà máy nhiệt điện trong đồ án có công suất thiết kế bao nhiêu và sử dụng loại máy phát điện nào? Nhà máy có tổng công suất đặt $180\text{ MW}$, gồm 3 tổ máy công suất $60\text{ MW}$ ($3 \times 60\text{ MW}$). Loại máy phát được chọn là máy phát đồng bộ ba pha TB-60-2 có công suất biểu kiến định mức $S_{Fđm} = 75\text{ MVA}$, điện áp định mức $U_{Fđm} = 10,5\text{ kV}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,8$ và dòng định mức $I_{đm} = 4,125\text{ kA}$.
2. Vì sao tác giả lựa chọn Phương án 2 thay vì Phương án 1 sau khi tính toán so sánh? Mặc dù cả hai phương án đều đảm bảo an toàn kỹ thuật, nhưng Phương án 2 tối ưu hơn vì có tổng vốn đầu tư thấp hơn ($36,537 \cdot 10^9\text{ đồng}$ so với $39,560 \cdot 10^9\text{ đồng}$), phí tổn vận hành thấp hơn ($3,601 \cdot 10^9\text{ đồng}$ so với $5,098 \cdot 10^9\text{ đồng}$), chi phí tính toán quy năm nhỏ hơn ($Z_2 = 9,082 \cdot 10^9\text{ đồng} < Z_1 = 11,032 \cdot 10^9\text{ đồng}$). Ngoài ra, Phương án 2 sử dụng ít máy biến áp hơn, tránh được việc tổn thất công suất qua 2 lần máy biến áp khi truyền tải từ thanh cái $110\text{ kV}$ lên $220\text{ kV}$ và thuận tiện cho việc mở rộng phụ tải $10,5\text{ kV}$.
3. Dòng điện ngắn mạch lớn nhất trong toàn bộ nhà máy xuất hiện ở vị trí nào và có giá trị bao nhiêu? Dòng điện ngắn mạch lớn nhất xuất hiện tại điểm N6 (thanh góp điện áp máy phát $10,5\text{ kV}$ cấp cho phụ tải địa phương và tự dùng khi có sự tham gia cung cấp từ cả hệ thống và các tổ máy phát). Giá trị dòng ngắn mạch siêu quá độ chu kỳ là $I''{N6} = 69,805\text{ kA}$ và dòng ngắn mạch xung kích là $i{xkN6} = 177,695\text{ kA}$.
4. Tại sao dây dẫn mềm AC-120/19 ban đầu được chọn cho thanh góp 220kV lại phải thay đổi sang AC-185/128? Dây dẫn mềm AC-120/19 thỏa mãn điều kiện phát nóng và ổn định nhiệt, nhưng khi kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang ở pha giữa (bố trí nằm ngang), điện áp tới hạn vầng quang tính toán chỉ đạt $U_{vq} = 155,101\text{ kV} < U_{đmmạng} = 220\text{ kV}$ (bị phóng điện vầng quang). Do đó, tác giả phải đổi sang dây có đường kính ngoài lớn hơn là AC-185/128 để đạt điện áp vầng quang $U_{vq} = 229,134\text{ kV} > 220\text{ kV}$, đáp ứng tiêu chuẩn vận hành không phát sinh vầng quang.
5. Cấu hình hệ thống điện tự dùng một chiều của nhà máy được thiết kế như thế nào? Hệ thống tự dùng một chiều sử dụng điện áp định mức $220\text{ VDC}$ phục vụ cho điều khiển, bảo vệ rơle, tín hiệu và kích từ dự phòng. Nguồn điện được cấp từ tủ chỉnh lưu nhận điện xoay chiều $380\text{ VAC}$ từ tủ phân phối tự dùng kết hợp với hệ thống bình ắc quy kiềm đấu nối tiếp có điện áp định mức $2\text{ VDC}$ và dung lượng $600\text{ Ah/bình}$.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Bùi Tiến Đạt đã giải quyết hoàn chỉnh nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi công suất $180\text{ MW}$ gồm 3 tổ máy phát TB-60-2 liên kết với lưới điện quốc gia $220\text{ kV}$. Qua quá trình so sánh kinh tế - kỹ thuật chi tiết, tác giả đã chứng minh và lựa chọn phương án nối điện tối ưu, tính toán đầy đủ các chế độ ngắn mạch và lựa chọn chính xác toàn bộ hệ thống khí cụ điện, dây dẫn, máy biến áp tự dùng cũng như hệ thống nguồn một chiều. Toàn bộ các giải pháp kỹ thuật đề xuất đều đảm bảo tính khả thi, độ tin cậy cung cấp điện cao và đáp ứng các quy chuẩn hiện hành của ngành điện.