THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN (4x60MW)

• 22 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Khoa Kỹ thuật Công nghệ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên Lớp THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Nhà máy gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 60 MW Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, 110kV và phát công suất thừa vào hệ thống 220 kV 1 Phụ tải điện áp máy phát Pmax = 12 MW; cos( = 0,86 Gồm 4 đường dây kép ( 3MW ( 2 km Biến thiên phụ tải theo thời gian t(giờ) 0 (7 7(12.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Khoa Kỹ thuật & Công nghệ

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: ………

Lớp ………

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Nhà máy gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 60 MW Nhà máy có nhiệm

vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, 110kV và phát công suất thừa vào hệ thống 220 kV

1 Phụ tải điện áp máy phát::

3 Phụ tải toàn nhà máy :

Phụ tải của nhà máy: tự dùng 6%, cos=0,8

Biến thiên phụ tải theo thời gian :

t(giờ) 0 6 612 12  16 16  20 20  24

4 Hệ thống :

Tổng công suất hệ thống là 2000 MVA, dự trữ quay của hệ thống là100MVA Nhà máy nối với hệ thống bằng một đường dây kép dài 80 km.Điện kháng tính đến thanh cái hệ thống là Xđm = 1,5.

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

- Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

- Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy

- Tính toán ngắn mạch

- So sánh kinh tế-kỹ thuật chọn phương án tối ưu

- Tính chọn khí cụ điện và các phần có dòng điện chạy qua

- Sơ đồ nối điện chính kể cả tự dùng

- Sơ đồ thiết bị phân phối ngoài trời

Ngày giao đồ án tốt nghiệp:

Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp:

Cán bộ hướng dẫn: TS HUỲNH ĐỨC HOÀN

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 1

MỤC LỤC 3

LỜI MỞ ĐẦU……… 6

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.1 Chọn máy phát điện 7

1.2 Tính toán cân bằng công suất 8

1.2.1 Phụ tải điện áp máy phát 9

1.2.2 Phụ tải trung áp 10

1.2.3 Phụ tải của toàn nhà máy 11

1.2.4 Phụ tải tự dùng 12

1.2.5 Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống 13

1.2.6 Nhận xét chung 15

CHƯƠNG 2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY 2.1 Chọn phương án nối dây 17

2.1.1 Phương án 1 17

2.1.2 Phương án 2 18

2.1.3 Phương án 3 19

2.2 Kết luận và chọn sơ bộ phương án tối ưu 20

2.3 Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối công suất cho các máy biến áp 20

2.3.1 Chọn công suất máy biến áp 20

2.3.1.1 Phương án 1 21

2.3.1.2 Phương án 2 22

2.3.2 Phân phối công suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy biến áp 23

2.3.2.1 Phương án 1 23

2.3.2.2 Phương án 2 24

2.3.3 Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp 25

2.3.3.1.Phương án 1 25

2.3.3.2.Phương án 2 28

2.4.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp 30

2.4.1.Phương án 1 30

2.4.2 Phương án 2 32

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH DÒNG LÀM VIỆC CƯỠNG BỨC VÀ TÍNH TOÁN

NGẮN MẠCH

3.1.Xác định dòng làm việc cưỡng bức 35

3.1.1.Tính dòng cưỡng bức cho phương án 1 35

3.1.2.Tính dòng điện cưỡng bức cho phương án 2 36

3.2.Tính toán dòng điện ngắn mạch 37

3.2.1.Phương án 1 37

3.2.1.1.Chọn các đại lượng cơ bản 37

3.2.1.2 Chọn điểm ngắn mạch tính toán 38

3.2.1.3.Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối 39

3.2.1.4.Lập sơ đồ thay thế và tính toán ngắn mạch 40

3.2.2.Phương án 2 47

3.2.2.1.Chọn điểm ngắn mạch tính toán 47

3.2.2.2.Tính dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch tính toán 49

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 4.1.Chọn máy cắt cho các mạch 58

4.2.Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 59

4.2.1.Phương án 1 59

4.2.2.Phương án 2

60 4.3.Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu

61 4.3.1.Vốn đầu tư của các phương án

61 4.3.2 Phí tổn vận hành hàng năm

62 4.3.3.Tính chi tiết từng phương án

62 4.3.3.1.Phương án 1 62

4.3.3.2.Phương án 2

4.4.So sánh chọn phương án tối ưu

65

CHƯƠNG 5CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ CÓ DÒNG ĐIỆN

CHẠY QUA5.1 Chọn dao cách ly

66

5.2.Chọn thanh dẫn và thanh góp

67

5.2.2.Chọn thanh dẫn cứng

76

5.2.2.1.Chọn tiết diện thanh dẫn cứng

76

5.2.2.2.Kiểm tra ổn định động

77

5.3.Chọn sứ đỡ cách điện

79

5.3.1.Kiểm tra ổn định động

79

5.4.Chọn biến điện áp và biến dòng điện

80

5.4.1.Cấp điện áp 220kV

81

5.4.2.Cấp điện áp 110kV

81

5.5.Mạch máy phát

82

5.6.Chọn cáp, kháng và máy cắt hợp bộ cho phụ tải địa phương

85

5.6.1.Chọn cáp

85

5.6.2.Chọn máy cắt điện

87

5.6.3.Chọn kháng điện

88

5.7.Chọn chống sét van cho thanh góp

92

5.8.Chọn chống sét van cho máy biến áp

93

5.8.1.Chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu

93

5.8.2.Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây

93

CHƯƠNG 6CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG6.1.Chọn máy biến áp cấp một

95

6.1.1.Máy biến áp công tác

95

6.1.2.Chọn máy biến áp dự trữ

96

6.2.Chọn máy biến áp cấp hai

Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải nắm vững sốliệu đã cho cũng như xác định các yêu cầu kĩ thuật đòi hỏi trong quá trìnhthiết kế Việc tính toán, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lượng công suấtnhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kì quan trọng, là cơ sở giúpchúng ta xây dựng được bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy.

Từ đó rút ra các điều kiện để chọn các phương án nối điện toàn nhà máy tối

ưu với thực tế yêu cầu thiết kế

1.1.Chọn máy phát điện:

Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước tangày càng xây dựng thêm nhiều nhà máy điện và trạm biến áp có công suấtlớn, đây là phần không thể thiếu được trong hệ thống năng lượng Thiết bịquan trọng nhất trong các nhà máy điện là máy phát điện, các máy phát điệnbiến đổi cơ năng thành điện năng tạo thành các nguồn cung cấp cho hệ thống.Ngoài ra, máy phát điện có khả năng điều chỉnh công suất của mình ;do đógiữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng (điều chỉnhđiện áp và tần số của hệ thống điện )

Trong quá trình thiết kế, khi chọn số lượng và công suất máy phát điện(MPĐ) cần chú ý điểm sau:

-MPĐ có công suất càng lớn thì hiệu suất làm việc càng lớn nên lượngtiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra 1 đơn vị điện năng và chi phí vận hànhhàng năm càng nhỏ Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi : SđmF  Sdt

SđmF_là công suất định mức của máy phát điện

Sdt _là công suất dự trữ của hệ thống

- Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn MPĐ cùngloại

- Chọn điện áp định mức phát (UđmF) :càng lớn thì dòng điện làm việc vàdòng điện ngắn mạch càng nhỏ nên càng dễ chọn thiết bị

Trong nhiệm vụ thiết kế là nhà máy nhiệt điện với 4 tổ máy ,công suấtmỗi tổ máy là 60MW Ta chọn 4 MPĐ đồng bộ tuabin hơi TB-60-2 vớicác thông số cho ở bảng 1.1 (TL1_tr100)

Loại MPĐ S

(MVA)

P(MW)

U(KV)

I(KA)

Cos X’’d X’d Xd

TB-60-2 75 60 10,5 4,125 0,8 0,146 0,22 1,691 Bảng 1.1.Thông số của MPĐ

1.2.Tính toán cân bằng công suất:

- Tại mỗi thời điểm điện năng hoặc là công suất sản suất ra đúng bằngcông suất phụ tải

- Đối với người vận hành thì đồ thị phụ tải dùng để sản xuất, sửa chữa vàthay thế các thiết bị

- Đối với người thiết kế dựa vào phụ tải ở các cấp điện áp để chọn sơ đồthiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Tiến hành tính toán kinh tế kỹ thuật

để chọn phương án tối ưu

- Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng:

+ Tiến hành tính toán và chọn thiết bị

+ Hệ số công suất Cosφ của phụ tải không khác nhau nhiều Để đơn giản

ta tính toán phụ tải, cân bằng công suất theo công suất biểu kiến

+ Mỗi cấp điện áp cho Pmax, Cos (là hệ số công suất trung bình của phụtải), cho P%(t) là công suất tại thời điểm t

P%(t) =

max

) (

P

t P

)(P

Trong đó:

P(t): là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t

S(t): là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t

Cos : là hệ số công suất phụ tải

1.2.1.Phụ tải điện áp máy phát: S UF

Ta có:  Uđm = 10,5 (kV)

S(MVA)

20

8,37

12,56

11,16

95,29S(MVA)

Bảng 1.3: Bảng tính toán phụ tải trung áp

Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian:

Hình 1.2: Đồ thị thời gian phụ tải trung áp

1.2.3.Phụ tải của toàn nhà máy:

Bảng 1.4: Bảng tính toán phụ tải toàn nhà máy

Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian:

Hình 1.3: Đồ thị thời gian phụ tải toàn nhà máy

Stdmax = P (t)td

14, 4 0,8 = 18 MVAPhụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được xác định theo biểu thứcsau:

Std(t) = Stdmax(0,4 + 0,6 nm

nm

S (t)

Trong đó : Std(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t

Snm(t): công suất của nhà máy phát ra tại thời điểm t

Snm : công suất đặt của toàn nhà máy

α : số phần trăm lượng điện tự dùng

Bảng 1.5: Bảng tính toán phụ tải tự dùng

Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian:

Hình 1.4: Đồ thị thời gian phụ tải tự dùng

1.2.5 Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào

16,9214,76

S(MVA )

6

Hình 1.5:Đồ thị công suất phát về hệ thống

112,75

170,59 166,4

145,23117,71 115,61 112,75S(MVA)

Có 4 phụ tải quan trọng( 4 đường dây kép x 3 MVA x 2km ).

+ Phụ tải phía trung áp : STmax = 95,29 MVA

STmin = 74,12 MVA

Có 4 phụ tải quan trọng( 4 đường dây kép x 30 MVA x 50km )

+ Công suất phát về hệ thống : SHTmax = 173,45 MVA

SHTmin = 112,75 MVA

Vì dự trữ quay của hệ thống là 100MVA nhỏ hơn SHTmin nên phải đặt ítnhất hai máy biến áp liên lạc

Từ đồ thị phụ tải tổng hợp ta nhận thấy rằng nhà máy luôn cung cấp

đủ công suất cho các phụ tải và phát công suất thừa lên lưới

Vì cấp điện áp 220kV, 110kV có trung tính trực tiếp nối đất nên tadùng máy biến áp tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa cấp điện áp máy phát,cấp điện áp trung và cấp điện áp cao.Như thế vừa đảm bảo về mặt kỹ thuật, lạivừa kinh tế hơn

Xét tỷ số:

max 13, 26

2.752.

UF dmF

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY

2.1 Chọn phương án nối dây:

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trongquá trình thiết kế nhà máy điện.Căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của các hộphụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương ánsao cho đảm bảo các yêu cầu sau:

- Khi làm việc bình thường phải cấp điện đầy đủ cho các hộ phụ tảitheo yêu cầu, khi sự cố một phần tử nào đó phải đảm bảo cung cấp điện cho

các phụ tải quan trọng tránh trường hợp công suất tải qua nhiều lần máy biến

áp gây tổn thất điện năng

- Công suất mỗi bộ máy phát điện- máy biến áp không được lớn hơn

dự trữ quay của hệ thống

- Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽnhánh từ các bộ máy phát-máy biến áp,nhưng công suất lấy rẽ nhánh khôngđược vượt quá 15% công suất của bộ

- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu đểliên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phứctạp hơn

- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung vàcao đều có trung tính trực tiếp nối đất

Các phương án nối điện có thể đưa ra như sau:

- Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải trong mọi trường hợp

- Dung lượng của các máy biến áp đã chọn không lớn

HT

+ Nhược điểm:

- Khi phụ tải bên trung min nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việcđịnh mức sẽ có một phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung củaMBA tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn thất qua 2 lần MBA

2.1.2 Phương án 2:

Hình 2.2: Sơ đồ nối điện phương án 2Phương án này ta ghép bộ máy phát – máy biến áp F1-B1 vào thanh cái cao áp220kV, F4-B4 ghép vào thanh cái trung áp 110kV Ghép hai bộ máy phát –máy biến áp liên lạc F2-B2 và F3-B3 , cao áp nối với thanh góp 220kV, trung áp

nối với thanh góp 110kV

T

220kV

110kV

Hình 2.3: Sơ đồ nối điện phương án 3

Sử dụng 4 bộ MF-MBA và 2 máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến ápliên lạc và cung cấp điện cho phụ tải địa phương Phương án này sử dụngnhiều MBA gây tốn kém vốn đầu tư, gây tổn thất công suất trong MBA lớn

2.2 Kết luận và chọn sơ bộ phương án tối ưu:

Các phương án đã nêu ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật tuy nhiên mỗiphương án đều có những ưu nhược điểm riêng Do đó cần phải phân tích kĩ sơ

bộ để loại trừ phương án ít được sử dụng và giữ lại các phương án thông dụngnhất, sau đó tính toán cụ thể tìm ra phương án tối ưu

So sánh giữa phương án 1,2 và 3 ta thấy sơ đồ nối dây của phương án

1 và phương án 2 đều đơn giản, độ tin cậy cung cấp điện cao, đảm bảo về mặt

Vốn đầu tư máy biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng sốvốn đầu tư của hệ thống điện, vì vậy chọn số lượng máy biến áp và cơng suấtđịnh mức của chúng là việc làm rất quan trọng Vì vậy trong thiết kế nhà máyđiện, ta mong muốn cơng suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy biến áp ít đểgiảm tổn thất điện năng nhưng vẫn đảm bảo an tồn cung cấp điện cho hộ tiêuthụ Trong thiết kế này, giả thiết các máy biến áp được chọn phù hợp với nhiệt

độ mơi trường tại nơi lắp đặt nên khơng cần hiệu chỉnh cơng suất của chúng.Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là chọn cơng suất định mức của máybiến áp lớn hơn hoặc bằng cơng suất cực đại, sau đĩ kiểm tra lại điều kiện sự

cố cĩ kể đến hệ số quá tải

2.3.1.1: Phương án 1:

+ Bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây ( phía thanh gĩp 110kV)

SđmB3 = SđmB4 ≥ SđmF = 75 MVAVậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA cóthông số sau (TL1- Tr 151)

Tổnthất , KW UN% I%

220 110

0,5 220

SđmB1 = SđmB2 ≥ 75

0.5 = 150 MVAVậy ta chọn máy biến áp ATДЦTH cĩ thơng số sau ( TL1- Tr 156)

Sđm

MVA

Điện ápcuộn dây,KV

Tổn thấtKW

Bảng 2.3 : Thơng số máy biến áp hai cuộn dây phía 220kV

+ Chọn máy biên áp bộ B4 (phía 110kV ) : máy biến áp B4 được chọntheo điều kiện nối bộ sau:

SđmB4 ≥ SđmF = 75 MVAVậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA cóthông số sau (TL1- Tr 151)

Loại

Sđm

MVA

Điện ápcuộn dây KV

Tổn thất

Bảng 2.4: Thơng số máy biến áp hai cuộn dây phía 110kV

+ Chọn máy biến áp tự ngẫu: Tương tự phương án 1 máy biến áp tựngẫu B2, B3 được chọn theo điều kiện sau:

SđmB2 = SđmB3 ≥ S Fdm

Trong đĩ:

220 110

0,5220

   

SđmB2 = SđmB3 ≥ 75

0.5 = 150 MVAVậy ta chọn máy biến áp ATДЦTHcĩ thơng số sau ( TL1- Tr 156)

Loại

Sđm

MVA

Điện ápcuộn dây KV

Tổn thấtKW

0,5

Bảng 2.5: Thơng số máy biến áp tự ngẫu

2.3.2 Phân phối cơng suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy biến áp:

- SC(t), ST(t), SH(t): cơng suất biểu kiến qua cuộn cao , trung , hạ của mộtmáy biến áp tự ngẫu ở thời điểm t

- SVHT(t), ST(t) : cơng suất biểu kiến về hệ thống , phụ tải bên trung ởthời điểm t

- SbC, SbT: cơng suât biểu kiến phía cao ap, phía trung áp của máybiến áp hai cuơn dây

Chiều đi từ máy phát lên thanh gĩp đối với máy biến áp hai cuộn dây

và đi từ cuộn hạ lên phía cao và trung đối với máy biến áp liên lạc

2.3.2.1 Phương án 1:

*Máy biến áp hai cuộn dây: phương án này cĩ hai bộ máy biến áp

nối vào thanh gĩp 110kV khi phụ tải trung áp nhỏ nhất nhưng vẫn bé hơncơng suất tổng của hai bộ máy biến áp nên sẽ cĩ một lượng cơng suất truyềnqua 2 lần máy biến áp

Để thuận tiện vận hành, các bộ máy phát điện- máy biến áp (F3- B3, F4

-B4 ) cho mang tải với đồ thị bằng phẳng Do đĩ tải mỗi máy B3, B4 là:

2SVHT(t)+ cuộn hạ: SH(t) = SC(t) + ST(t)

Ta có bảng phân bố công suất cho ở bảng:

*Máy biến áp hai cuộn dây:

Ở phương án này có hai bộ máy biến áp hai cuộn dây trong đó có 1 bộtrực tiếp nối vào thanh góp 110kV, còn 1 bộ nối trực tiếp vào thanh góp220kV

Để kinh tế và vận hành thuận tiện cho 2 bộ máy phát- máy biến áp haicuộn dây (F1- B1, F4- B4) làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng Do đó côngsuất mỗi máy B1, B4 là:

2( SVHT(t) - SbC )

Bảng 2.7: Phân phối công suất MBA tự ngẫu

2.3.3 Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp:

HT

Khi hỏng máy biến áp B4 thì bộ máy phát – máy biến áp F3- B3 cungcấp cho phụ tải điện áp trung một lượng công suất là:

SbT = SFđm- 1

4Stdmax = 75- 1

4.18 = 70,5 MVALượng công suất bị thiếu bên phụ tải trung áp là:

Sthiếu = STmax- SbT = 95,29 – 70,5 = 24,79 MVANhư vậy công suất truyền qua cấp trung của một máy biến áp liên lạclà:

SCT = 1

2 Sthiếu = 24,79

2 = 12,395 MVACông suất truyền qua cuộn hạ của một máy biến áp liên lạc là:

SHB1= SHB2 = 1

2( 2SFđm – SUFmax- 1

2Stdmax ) = 1

2( 2.75- 13,26 - 1

2.18 ) = 63,87 MVACông suất truyền qua cấp cao của một máy biến áp liên lạc để lên hệthống:

Scc = SH – SCT = 63,87- 12,395 = 51,475 MVALượng công suất thiếu trên hệ thống khi bị sự cố là:

Sthiếu = SVHT – 2Scc = 173,45 – 2.51,475 = 70,5 MVA

Ta thấy: Sthiếu = 70,5 MVA < Sdtht = 100 MVA

Vậy khi sự cố máy biến áp bộ bên trung áp 110kV thì không có cuộndây nào quá tải Máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

b Sự cố máy biến áp tự ngẫu B 2 :

Khi sự cố máy biến áp liên lạc B2, máy biến áp còn lại sẽ truyền tảiđược lượng công suất với hệ số quá tải k = 1,4 là:

SCH = 1,4.α.SđmB1 = 1,4.0,5.160 = 112 MVACông suất truyền qua cấp trung của máy biến áp liên lạc sang bên trungáp:

SCT = STmax – 2SbT = 95,29 – 2.70,5 = -45,71 MVA(dấu trừ chỉ công suất truyền theo hướng ngược lại từ thanh góp trung áp110kV sang cuộn trung của máy biên áp liên lạc B1 )

Công suất truyền qua cấp cao của máy biến áp liên lạc dể lên hệ thống:

Scc = SCH – SCT = 112 + 45,71 = 157,71 MVACông suất phát thiếu về hệ thống:

HT

Khi sư cố máy biến áp liên lạc B2 thì máy biến áp B1 không bị quá tải.

Do đó máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

a khi sự cố máy biến áp B 4 :

Khi hỏng máy biến áp B4 thì lượng công suất bị thiếu bên phụ tải trung

SCT = 1

2.Sthiếu = 1

2.95,29 = 47,645 MVACông suất truyền qua cuộn hạ của một máy biến áp liên lạc là:

SHB2= SHB3 = 1

2( 2SFđm – SUFmax- 1

2Stdmax ) = 1

2( 2.75- 13,26 - 1

2.18 ) = 63,87 MVACông suất truyền qua cấp cao của một máy biến áp liên lạc để lên hệthống:

Scc = SCH – SCT = 63,87- 47,645 = 16,225 MVALượng công suất thiếu trên hệ thống khi sự cố là:

Sthiếu = SVHT – 2.Scc – SbC = 173,45 – 2.16,225- 70,5 =

= 70,5 MVA

Ta thấy Sthiếu = 70,5 MVA < Sdtht = 100 MVA

Vậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

b Sự cố máy biến áp tự ngẫu B 3 ứng với S Tmax :

SCH = 1,4.α.SđmB1 = 1,4.0,5.160 = 112 MVALượng công suất truyền qua cấp trung của máy biến áp B2 là:

SCT = STmax - SbT = 95,29 – 70,5 = 24,79 MVALượng công suất truyền tải qua cấp cao máy biến áp B2 về hệ thống là:

SCC = SCH – SCT = 112 – 24,79 = 87,21 MVACông suất thiếu phát về hệ thống khi sư cố là:

Sthiếu = SVHT – SCC – SbC = 173,45 – 87,21 – 70,5

= 15,74 MVA

Ta thấy Sthiếu = 15,74 MVA < Sdtht = 100 MVA

Vậy máy biến áp đã chọn là đạt yêu cầu

2.4 Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp:

Tổn thất điện năng là một mất đáng kể về mặt kinh tế trong quá trìnhvận hành hệ thống điện Trong nhà máy điện tổn thất điện năng gây ra chủyếu ở các máy biến áp tăng áp

Trong máy biến áp tổn thất điện năng sinh ra chủ yếu do các tổn haotrong lõi thép và tổn hao trong các cuộn dây máy biến áp

Tổn thất trong lõi thép không phụ thuộc vào phụ tải và bằng tổn thấtkhông tải của máy biến áp

Tổn thất đồng phụ thuộc vào phụ tải, khi phụ tải bằng công suất địnhmức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch

Để giảm bớt tổn thất điện năng ta phải đưa ra phương thức vận hành tối

ưu, bố trí công suất qua máy biến áp một cách hợp lý

m

)2 tTrong đó:

t : thời gian vận hành trong năm t=8760 h

Smax : phụ tải cực đại của máy biến áp

Po, PN : tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch củamáy biến áp ( nhà chế tạo cho ).

Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp B3, B4 là:

A1 = 70.8760 + 310

2 70,5 80

- t : thời gian vận hành trong năm , t = 8760 h

- Po : tổn thất không tải của máy biến áp

- SCi, STi , SHi : là công suất tải qua các cuộn cao, trung , hạ

áp của máy biến áp tự ngẫu lấy theo phụ tải ngày trong khoảng thời gian ti

Căn cứ vào bảng phân phối công suất ta có lượng công suất qua máybiến áp tự ngẫu như sau:

Bảng 2.8: Công suất qua MBA tự ngẫu

- ΔP ;ΔP ;ΔP NC NT NH: tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dâycao , trung , hạ áp của máy biến áp tự ngẫu và được tính như sau:

Với α là hệ số lợi dụngcủa máy biến áp tự ngẫu α = 0,5

Thay số vào công thức ta có:

+ [ 190.(56,38)2 + 190.(-33,44)2 +570.(22,94)2].4} = = 1436,773.103 kWh

* Tổng tổn thất điện năng trong phương án 1 là:

A = 2(A1 + A2) = 2( 2722,139 + 1436,773 ).103 = = 8317,824.103 kWh = 8317,824 MWh

2.4.2 Phương án 2:

a Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp 2 cuộn dây:

Tương tự phương án 1 ta có công thức:

A1 = Po.t + PN.( ax

dmB

S S

m

)2 tTrong đó :

t : thời gian vận hành trong năm t=8760 h

Smax : phụ tải cực đại của máy biến áp

Po, PN : tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch củamáy biến áp ( nhà chế tạo cho ).

- Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1( phía 220kV):

A1 = 80.8760 + 320

2 70,5 80

- t : thời gian vận hành trong năm , t = 8760 h

- Po : tổn thất không tải của máy biến áp

- SCi, STi , SHi : là công suất tải qua các cuộn cao, trung , hạ

áp của máy biến áp tự ngẫu lấy theo phụ tải ngày trong khoảng thời gian ti

Căn cứ vào bảng phân phối công suất ta có lượng công suất qua máybiến áp tự ngẫu như sau:

Bảng 2.9: Bảng phân phối công suất qua MBATN

- ΔP ;ΔP ;ΔP NC NT NH : tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dâycao, trung, hạ áp của máy biến áp tự ngẫu và được tính như sau:

Với α là hệ số lợi dụngcủa máy biến áp tự ngẫu α = 0,5

Thay số vào công thức ta có:

+ [ 190.(21,125)2 + 190.(1,62)2 +570.(22,745)2].4} = = 1163,443.103 kWh

* Vậy tổng tổn thất điện năng trong phương án 2 là:

A = A1 + A2 + 2 A3 =

= ( 2877,769 + 2722,139 +2.1163,443).103 =

=7926,794.103 kWh =7926,794 MWh

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH DÒNG LÀM VIỆC CƯỠNG BỨC

VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 3.1 Xác định dòng làm việc cưỡng bức:

Trong vận hành nhà máy điện nói riêng và vận hành hệ thống điện nóichung Các khí cụ điện và dây dẫn không những chỉ làm việc ở chế độ thường

mà có khi còn phải vận hành ở chế độ cưỡng bức Mục đích của việc xác địnhdòng làm việc cưỡng là để phục vụ cho việc lựa chọn thiết bị điện và dây dẫnsao cho đảm bảo cung cấp điện an toàn lúc làm việc bình thường và khi có sự

cố một phần tử nào đó liên quan trong mạch điện

Dòng cưỡng bức của mạch điện được xác định như sau:

- Mạch máy phát:

Icb = 1,05.IFđm

- Mạch máy biến áp và đường dây vận hành song song Dòng điện cưỡngbức được xác định khi một phần tử bị sự cố phần tử còn lại phải tải hết côngsuất cực đại

3.1.1 Tính dòng cưỡng bức cho phương án 1:

a Cấp cao áp 220kV:

VHTmax lvcb

I =1,05 =1,05

3U 10,5 3 = 4,33 kA 3.1.2 Tính dòng điện cưỡng bức cho phương án 2:

a Cấp cao áp 220kV:

VHTmax lvcb

dm

+ Mạch máy biến áp liên lạc:

Smax = STmax – SB4 = 95,29 – 70,5 = 24,79 MVA

max lvcb

Icb = 0,413 kA

c Cấp hạ áp 10,5 kV:

Ta có:

Fdm lvcb

3.2.1 Phương án 1:

3.2.1.1 Chọn các đại lượng cơ bản:

- Công suất cơ bản: Scb = 1000 MVA

- Điện áp cơ bản: Lấy theo từng cấp và chọn bằng điện áp trung bìnhđịnh mức của cấp ấy

* Sơ đồ nối điện và sơ đồ thay thế:

- Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán:

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán ngắn mạch phương án 1

- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1 , B2:

+ Điện kháng cuộn cao:

XC = 1

200(UNC-T + UNC-H -UNT-H ) cb

dmB

S S = 1

200( 11 + 32 - 20 ).1000

160 = 0,791+ Điện kháng cuộn trung:

XT = 1

200 (UNC-T + UNT-H - UNC-H ) cb

dmB

S S = 1

200( 11 + 20- 32 ) 1000

160  0+ Điện kháng cuộn hạ:

XH = 1

200 (UNC-H + UNT-H - UNC-T ) cb

dmB

S S = 1