ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP BKĐN

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỒ ÁN PBL4 NHÀ MÁY ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP HỆ THỐNG BẢO VỆ GVHD TS TRẦN TẤN VINH SVTH NGUYỄN HOÀI SƠN MSSV 105190119 LỚP 19DCLC3 Đà Nẵng, 62022 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Đề số 19Đ 11 KHOA ĐIỆN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN PBL4 NHÀ MÁY ĐIỆN – TBA VÀ HỆ THỐNG BẢO VỆ Phần 1 Nhà máy điện Trạm biến áp Họ và tên sinh viên Nguyễn Hoài Sơn Nguyễn Huy Tâm Lớp 19DCLC3 Khoa điện Ngày nhận nhiệm vụ 11022022 Ngày hoàn thành 29052022 Thiết.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN PBL4 NHÀ MÁY ĐIỆN - TRẠM BIẾN ÁP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Đề số :19Đ- 11

KHOA ĐIỆN

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

ĐỒ ÁN PBL4 NHÀ MÁY ĐIỆN – TBA VÀ HỆ THỐNG BẢO VỆ

Phần 1: Nhà máy điện - Trạm biến áp

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Hoài Sơn & Nguyễn Huy Tâm

Thiết kế phần điện trong nhà máy điện, kiểu: nhiệt điện

các phụ tải ở các cấp điện áp sau:

1 Cấp điện áp máy phát:

Công suất cực đại : 20 MW hệ số công suất cos = 0,85; gồm:

- 4 đường dây kép công suất 4 MW chiều dài 12 km

- 4 đường dây đơn công suất 1 MW chiều dài 10 km

Đồ thị phụ tải: hình 1

2 Cấp điện áp trung 35 KV:

Công suất cực đại : 40 MW hệ số công suất cos = 0,85; gồm:

- 2 đường dây kép công suất 15 MW chiều dài 25 km

- 2 đường dây đơn công suất 5 MW chiều dài 20 km

Đồ thị phụ tải hình 2

3 Cấp điện áp cao 110KV:

Công suất cực đại : 40 MW hệ số công suất cos = 0,85; gồm:

- 1 đường dây kép công suất 40 MW chiều dài 50 km

Đồ thị phụ tải hình 3

Nhà máy được nối với hệ thống ở cấp điện áp cao bằng một đường dây kép dài 80

km Công suất của hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế) SH =1.500MVA, dự trữ của hệ thống bằng 3% Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp của hệ thống bằng

XH = 0,27

Tự dùng của nhà máy điện  = 6%, cos = 0,85

Nhà máy phát công suất theo đồ thị hình 4

Các máy cắt đường dây cung cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát được chọn có dòng cắt định mức Icđm= 20KA

Nội dung các phần thuyết minh tính toán:

Chương 1: Cân bằng công suất- Vạch phương án nối điện

Chương 2: Chọn máy biến áp - Chọn kháng điện phân đọan (nếu cần)- Tính toán tổn

thất điện năng trong các máy biến áp

Chương 3: Tính tóan ngắn mạch

Chương 4: Chọn các thiết bị điện chính trong nhà máy điện

Chương 5: Tính toán thiết kế phần tự dùng

Các bản vẽ:

- Sơ đồ nối điện chính (A0)

- Mặt bằng, mặt cắt của TBPP ngoài trời (A0)

(theo yêu cầu của giáo viên hướng dẫn)

Hình 1 Hình 2 Hình 3 Hình 4

Trưởng Bộ môn HTĐ Giáo viên hướng dẫn phần 1

TS Trịnh Trung Hiếu GVC-TS Trần Tấn Vinh

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – VẠCH PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 8

CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 8

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT: 8

Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5kV) 8

Phụ tải cấp điện áp trung (35kV) 9

Phụ tải cấp điện áp cao (110kV) 9

Phụ tải cấp điện áp tự dùng 10

Công suất thừa phát về hệ thống 11

Công suất dự trữ của hệ thống (kể cả nhà máy đang thiết kế) 11

Bảng cân bằng công suất 11

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN 12

1.3.1 Phương án I 13

1.3.2 Phương án II 14

1.3.3 Phương án III 15

1.3.4 Nhận xét chung 16

CHƯƠNG 2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP – CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN – TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 17

CHỌN CÁC MÁY BIẾN ÁP 17

2.1.1 Chọn máy biến áp nối bộ B3 17

2.1.2 Chọn máy biến áp liên lạc B1, B2 18

CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN 22

2.2.1 Điều kiện chọn kháng điện phân đoạn 22

2.2.2 Phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát trên các phân đoạn 23

2.2.3 Tính toán dòng điện cưỡng bức qua các kháng điện phân đoạn 24

2.2.4 Chọn kháng điện phân đoạn 26

2.2.5 Kiểm tra độ lệch điện áp 26

TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 26

2.3.1 Đối với máy biến áp B3 26

2.3.2 Đối với hai máy biến áp liên lạc B1 và B2 27

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 29

CHỌN CÁC ĐIỂM TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 29

TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN 30

3.2.1 Chọn các đại lượng cơ bản 30

3.2.2 Các thông số của sơ đồ thay thế 31

3.2.3 Thành lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch 31

3.2.4 Tính toán dòng ngắn mạch 32

3.2.5 Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch 48

3.2.6 Bảng tổng hợp tính toán dòng ngắn mạch 51

CHƯƠNG 4 CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 52 ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ TÍNH CHỌN 52

4.1.1 Khí cụ điện 52

4.1.2 Điện áp 52

4.1.3 Dòng điện làm việc 52

4.1.4 Kiểm tra ổn định nhiệt 52

4.1.5 Kiểm tra ổn định động 52

TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC 53

4.2.1 Các mạch phía cao áp 110kV 53

4.2.2 Các mạch phía trung áp 35kV 53

4.2.3 Các mạch phía hạ áp 10,5kV 54

CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN PHÍA CAO ÁP UC=110KV 55

4.3.1 Chọn máy cắt 55

4.3.2 Chọn dao cách ly 56

CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN PHÍA TRUNG ÁP UT=35KV 56

4.4.1 Chọn máy cắt 56

4.4.2 Chọn dao cách ly 57

CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN PHÍA CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT UF=10,5KV 57

4.5.1 Chọn máy cắt và dao cách ly cho mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc 57

4.5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly cho mạch máy phát 58

4.5.3 Chọn kháng điện phân đoạn 59

4.5.4 Chọn kháng điện đường dây 59

4.5.5 Chọn thanh dẫn từ đầu máy phát đến thanh góp 10,5kV 65

4.5.6 Chọn máy biến điện áp BU 68

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN TỰ DÙNG 72

CHỌN SƠ ĐỒ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TỰ DÙNG 72

CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 72

5.2.1 Máy biến áp tự dùng bật một 72

5.2.2 Máy biến áp tự dùng bậc hai 73

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thông số máy phát 8

Bảng 1.2 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp máy phát 8

Bảng 1.3 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp trung 9

Bảng 1.4 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp cao 10

Bảng 1.5 Phân bố công suất phụ tải tự dùng 11

Bảng 1.6 Tổng hợp số liệu tính toán cân bằng công suất của nhà máy 11

Bảng 2.1 Thông số máy biến áp B3 17

Bảng 2.2 Thông số máy biến áp liên lạc 19

Bảng 2.3 Số liệu công suất truyền tải qua hai máy biến áp B1 và B2 lúc bình thường 19

Bảng 2.4 Số liệu công suất truyền tải qua hai máy biến áp B1 hoặc B2 lúc sự cố B3 22

Bảng 2.5 Thông số các kháng điện phân đoạn K1 và K2 26

Bảng 3.1 Bảng tổng hợp số liệu tính toán ngắn mạch 51

Bảng 4.1 Thông số máy cắt phía cao áp 55

Bảng 4.2 Thông số dao cách ly phía cao áp 56

Bảng 4.3 Thông số máy cắt phía trung áp 56

Bảng 4.4 Thông số dao cách ly phía trung áp 57

Bảng 4.5 Bảng thông số máy cắt phía hạ áp của máy biến áp liên lạc 57

Bảng 4.6 Bảng thông số dao cách ly phía hạ áp của máy biến áp liên lạc 58

Bảng 4.7 Bảng thông số máy cắt phía cấp phụ tải máy phát 58

Bảng 4.8 Bảng thông số dao cách ly phía cấp phụ tải máy phát 58

Bảng 4.9 Thông số kháng điện đường dây 61

Bảng 4.10 Thông số kháng điện đường dây 64

Bảng 4.11 Đặc tính cơ bản của thanh dẫn nhôm tiết diện hình máng có sơn 65

Bảng 4.12 Thông số các phụ tải thứ cấp của máy biến điện áp 68

Bảng 4.13 Thông số máy biến điện áp 69

Bảng 4.14 Thông số máy biến dòng điện BI 70

Bảng 4.15 Thông số các phụ tải thứ cấp của máy biến dòng BI 70

Bảng 5.1 Thông số máy biến áp tự dùng làm việc bậc một 72

Bảng 5.2 Thông số máy biến áp tự dùng dự trữ bậc một 73

Bảng 5.3 Thông số máy biến áp tự dùng làm việc bậc hai 73

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 8

Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 9

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 9

Hình 1.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp tự dùng 10

Hình 1.5 Đồ thị phụ tải tổng của nhà máy 12

Hình 1.6 Phương án nối điện thứ I 14

Hình 1.7 Phương án nối điện thứ II 15

Hình 1.8 Phương án nối điện thứ III 16

Hình 2.1 Phương án nối điện được chọn để tính toán 17

Hình 2.2 Sơ đồ vận hành nhà máy điện khi MBA B2 bị sự cố 20

Hình 2.3 Sơ đồ vận hành nhà máy điện khi MBA B3 bị sự cố 21

Hình 2.4 Sơ đồ phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát 23

Hình 3.1 Sơ đồ các điểm ngắn mạch 30

Hình 3.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch 32

Hình 3.3 Biến đổi sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch 32

Hình 4.1 Sơ đồ phân bố phụ tải và kháng điện đường dây 59

Hình 4.2 Sơ đồ thay thế và biến đổi để chọn XK% 60

Hình 4.3 Sơ đồ thay thế và biến đổi để chọn XK% 63

Hình 4.4 Kích thước thanh dẫn 65

Hình 4.5 Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI cấp 10,5 kV 71

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

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất:

Từ đồ thị phụ tải tổng của nhà máy, ta có thể định lượng công suất cần tải ở các cấp điện áp tại các thời điểm và đề xuất phương án nối dây hợp lý

Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải sau:

Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5kV)

Công suất cực đại:

Phụ tải cấp điện áp trung (35kV)

Công suất cực đại:

Áp dụng công thức (1.2) và (Hình 1.2) ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện

áp trung như sau:

Bảng 1.3 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp trung

Phụ tải cấp điện áp cao (110kV)

Công suất cực đại:

Áp dụng công thức (1.3) và (Hình 1.3) ta có bảng phân bố công suất phụ tải cấp điện

áp cao như sau:

Bảng 1.4 Phân bố công suất phụ tải cấp điện áp cao

Std(t) là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t

SNM là công suất đặt của nhà máy SNM = 150 MVA

SF(t) là công suất phát của nhà máy tại thời điểm t Dựa vào biểu thức trên, ta có nhận xét: Công suất tự dùng gồm có 2 phần, phần công suất cố định không phụ thuộc vào phụ tải nhà máy, bằng 40% phụ tải tự dùng tổng và phần công suất thay đổi theo đồ thị phụ tải theo nhà máy và bằng khoảng 60% phụ tải tự dùng, phụ thuộc vào lượng công suất phát ra của nhà máy

Để tính toán công suất tự dùng, cần xét 3 trường hợp sau:

 Trường hợp nhà máy phát toàn bộ công suất thừa cho hệ thống

Trong trường hợp này, ta có SF(t) = SNM, công suất tự dùng của nhà máy không đổi và bằng lượng công suất tự dùng cực đại

max NM 0,06.150 9

td td

 Trường hợp nhà máy không phát công suất thừa cho hệ thống

 Trường hợp nhà máy phát công suất theo biểu đồ cho trước

Công suất cực đại của nhà máy:

Áp dụng công thức (1.4), (1.5) và (Hình 1.4) ta có bảng phân bố công suất phụ tải tự dùng như sau:

Bảng 1.5 Phân bố công suất phụ tải tự dùng

Công suất thừa phát về hệ thống

Công suất thừa phát về hệ thống theo thời gian t được tính theo công thức:

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

Công suất dự trữ của hệ thống được tính theo công thức sau:

Bảng cân bằng công suất

Dựa vào công thức (1.6), (1.7) và các số liệu đã tính toán ở trên, ta có bảng tính toán cân bằng công suất của nhà máy:

Bảng 1.6 Tổng hợp số liệu tính toán cân bằng công suất của nhà máy

Từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng của nhà máy như sau:

Hình 1.5 Đồ thị phụ tải tổng của nhà máy

Đề xuất phương án tính toán

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là khâu quan trọng trong quá trình tính toán thiết kế nhà máy điện Vì vậy, cần nghiên cứu nhiệm vụ thiết kế, nắm vững số liệu ban đầu Dựa vào bảng 1.6 và các nhận xét tổng quát, ta đề xuất phương án nối dây có thể Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải, phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điện áp, về số lượng và dung lượng của máy phát điện, máy biến áp,… Sơ đồ nối điện giữa các điện áp phải đảm bảo yêu cầu

kỹ thuật sau:

 Số máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát phải thoả mãn điều kiện khi ngừng một máy phát lớn nhất thì các máy phát còn lại phải đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải cấp điện áp trung

 Công suất mỗi bộ máy phát điện – máy biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

 Chỉ được ghep bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này; có như vậy mới tránh được trường hợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suất phải chuyển qua hai lần biến áp làm tăng tổn hao và gây quá tải cho máy biến áp ba cuộn dây Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không

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

 Máy biến áp ba cuộn dây chỉ sử dụng khi công suất truyền tải qua cuộn dây này không nhỏ hơn 15% công suất truyền tải qua cuộn dây kia Nếu công suất trên lớn hơn 15% và có cấp điện áp gần nhau thì nên dùng máy biến áp tự ngẫu

 Không nên dùng quá 2 máy biến áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp

 Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp cao và trung áp có trung tính trực tiếp nối đất (U  110kV)

 Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phải đặt

ít nhất hai máy biến áp

 Không nên nối song song máy biến áp hai cuộn dây với máy biến áp ba cuộn dây vì thường không chọn được hai máy biến áp có tham số phù hợp với điều kiện để vận hành song song

Tính toán đề xuất phương án:

Vậy, ta sẽ dùng sơ đồ có thanh góp ở cấp điện áp máy phát

Từ yêu cầu kỹ thuật trên, ta đề xuất ra một số phương án nối điện chính cho nhà máy như sau:

1.3.1 Phương án I

1.3.1.1 Mô tả phương án

 Sơ đồ có 4 máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

 Hai MBA ba cuộn dây liên lạc giữa các cấp điện áp

1.3.1.2 Ưu điểm

 Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải các cấp điện áp

 Số lượng MBA ít nên sẽ đơn giản trong việc lắp đặt cũng như vận hành, giảm bớt diện tích lắm đặt, vốn đầu tư

1.3.1.3 Nhược điểm

 Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát nhiều nên thanh góp sẽ rất phức tạp

Hình 1.6 Phương án nối điện thứ I

1.3.2 Phương án II

1.3.2.1 Mô tả phương án

 Sơ đồ gồm 3 máy phát F1, F2, F3 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

 Sử dụng 2 MBA 3 pha 3 cuộn dây để liên lạc giữa các cấp điện áp

 Bộ máy phát F4 – máy biến áp B3 nối vào thanh góp cấp điện áp trung

1.3.2.2 Ưu điểm

 Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải các cấp điện áp

 Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát ít hơn nên thanh góp sẽ đơn giản hơn

Hình 1.7 Phương án nối điện thứ II

1.3.3 Phương án III

1.3.3.1 Mô tả phương án

 Sơ đồ gốm 2 máy phát F2, F3 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

 Sử dụng 2 MBA 3 phá 3 cuộn dây để liên lạc giữa các cấp điện áp

 Bộ máy phát F4 – máy biến áp B4 nối vào thanh góp cấp điện áp trung

 Bộ máy phát F1 – máy biến áp B3 nối vào thanh góp cấp điện áp cao

1.3.3.2 Ưu điểm

 Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải các cấp điện áp

 Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát khá ít nên thanh góp sẽ đơn giản hơn rất nhiều

1.3.3.3 Nhược điểm

 Số lượng MBA nhiều hơn, sẽ dẫn đến mặt bằng lắp ráp và phân phối thiết bị ngoài trời khá lớn, chi phí đầu tư nhiều

Hình 1.8 Phương án nối điện thứ III

1.3.4 Nhận xét chung

Qua phân tích những ưu và nhược điểm của từng phương án, ta thấy phương án II đảm bảo về mặt kinh tế - kỹ thuật nhất, và có nhiều ưu điểm hơn, nên ta chọn phương án II để tiến hành tính toán cho các chương tiếp theo

CHƯƠNG 2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP – CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN –

TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG Chọn các máy biến áp

Máy biến áp là một thiết bị chính trong nhà máy điện, vốn đầu tư của nó chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tư của nhà máy Vì vậy, việc chọn số lượng, công suất định mức của chúng rất quan trọng Công suất của máy biến áp được chọn phải đảm bảo điều kiện đủ đáp ứng điện theo yêu cầu phụ tải không những trong điều kiện bình thường mà còn trong cả sự cố

Chọn máy biến áp cho phương án II:

Hình 2.1 Phương án nối điện được chọn để tính toán

2.1.1 Chọn máy biến áp nối bộ B 3

2.1.1.1 Chọn máy biến áp

Chủng loại: Máy biến áp hai cuộn dây, điện áp UTđm, UHđm

Công suất định mức: Chọn máy biến áp 3 pha hai cuộn dây với điều kiện S dmB3S dmF3

Theo tài liệu tham khảo [1], ta tra thông số của máy biến áp như sau:

Bảng 2.1 Thông số máy biến áp B 3

2.1.1.2 Kiểm tra tình trạng mang tải

 Lúc làm việc bình thường: Máy biến áp B3 tải công suất:

8, 682 4

 Kết luận: Máy biến áp B3 đã chọn thỏa mãn điều kiện quá tải bình thường

SđmFi là công suất định mức của máy phát thứ i (i=1,2,3)

Stdi-max là công suất tự dung cực đại trên các phân đoạn thứ i (i=1,2,3)

3

ax 1

8,682

4

tdi m i

Theo tài liệu tham khảo [ 1 ] ta chọn được máy biến áp liên lạc có công suất định mức

63 MVA có các thông số cho trong bảng sau:

Bảng 2.2 Thông số máy biến áp liên lạc

H t dmF UF t td t

S  S S S

Trong đó: SdmF1,2,3 là tổng công suất định mức của 3 máy phát F1, F2, F3

SUF là phụ tải cấp điện áp máy phát nối vào thanh góp

Std1,2,3 là công suất tự dung của máy phát F1, F2, F3 Công suất truyền tải phía trung áp của B1

Nhận thấy ở chế độ làm việc bình thường công suất lớn nhất truyền qua cuộn

hạ áp bằng 40,145 MVA, nên hệ số mang tải của mỗi MBA liên lạc bằng:

max 1

S K

Hình 2.2 Sơ đồ vận hành nhà máy điện khi MBA B 2 bị sự cố

Công suất qua cuộn hạ MBA B1 khi phụ tải min:

1 1,2,3 1,2,3

33.37,5 8,682 18,824 87.165

Vậy MBA đã chọn thỏa mãn điều kiện quá tải trong trường hợp này

+ Khi sự cố bộ máy phát – máy biến áp F4 – B3, hai máy biến áp B1, B2 giống nhau làm việc song song nên chỉ cần kiểm tra một máy, sơ đồ vận hành như hình

Hình 2.3 Sơ đồ vận hành nhà máy điện khi MBA B 3 bị sự cố

Khi sự cố bộ F4-B3 thì hai máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 làm nhiệm vụ truyền tải công suất từ hạ áp sang trung áp và cao áp như chế độ bình thường Tuy nhiên lúc này công suất truyền về hệ thống sẽ bị giảm đi, lớn nhất chỉ bằng:

S  S S S

Trong đó: SđmF1,2,3: Tổng công suất định mức của 3 máy phát F1, F2, F3

SUF : Là phụ tải cấp điện áp máy phát nối vào thanh góp

Std1,2,3 : Là công suất tự dùng của các máy phát F(1,2,3)

1,2,3

3.8,682 6,5124

td

Công suất truyền qua phía trung áp của B1:

1.2

T UT

S  S

Công suất truyền qua phía cao áp của B1:

H T C

S  S  S

Kết quả công suất truyền tải qua MBA ba cuộn dây ở các cấp điện áp trình bày trong bảng sau:

Bảng 2.4 Số liệu công suất truyền tải qua hai máy biến áp B 1 hoặc B 2 lúc sự cố B 3

Chọn kháng điện phân đoạn

Để hạn chế dòng điện ngắn mạch, trên thanh góp cấp điện áp máy phát đặt 2 kháng điện phân đoạn K1 và K2 như trên sơ đồ

2.2.1 Điều kiện chọn kháng điện phân đoạn

 Theo điện áp : UđmK ≥ UHT

 Điều kiện phát nóng lâu dài: IđmK ≥ Ilvcb

Ilvcb: là dòng điện cưỡng bức cực đại chạy qua kháng

 Điện kháng XK%: điện kháng của kháng điện phân đoạn được chọn theo yêu cầu hạn chế dòng ngắn mạch, thường chọn từ 8% đến 12%

 Độ lệch điện áp cho phép giữa các phân đoạn:

+ Bình thường ΔU% < 2%

+ Cưỡng bức ΔU% < 5%

 Điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt sẽ được kiểm tra lại ở Chương 5

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

Hình 2.4 Sơ đồ phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát

Phụ tải cấp điện áp máy phát được phân phối trên 3 phân đoạn như trên hình vẽ, với số liệu như sau:

- 4 đường dây kép công suất 4MW

- 4 đường dây đơn công suất 1MW

- Cosφ = 0,85

2.2.2.1 Phân đoạn 1 và phân đoạn 3

- Gồm 2 nhánh đường dây kép và một đường dây đơn

UF UF

P

+ Cực tiểu: SUFmin 2  0,8 SUFmax 2  0,8.11,765 9, 412  MVA

2.2.3 Tính toán dòng điện cưỡng bức qua các kháng điện phân đoạn

 Khi sự cố máy biến áp liên lạc B1 ( hoặc B2 )

Trong trường hợp này công suất chạy qua K2 lớn hơn K1 và công suất lớn nhất được tính bằng:

K H B UF td F

S  S   S   S  S

Trong đó: SH-B2 là công suất truyền qua cuộn hạ máy biến áp B2 đã được tính ở

phần quá tải MBA SH-B2 = 87,165 MVA Trường hợp phụ tải cấp điện áp máy phát cực đại:

2max 2

57,718

3,17

K K

S I

U

 Khi tổ máy phát F1 (hoặc F3) nghỉ

Khi máy phát F1 nghỉ, lượng công suất truyền qua K1 được tính như sau:

1 1

31,057

1,708

K K

dm

S I

2.2.4 Chọn kháng điện phân đoạn

Kháng điện phân đoạn K1 và K2 được chọn phải có dòng định mức thỏa mãn điều kiện

3,17

4

cbK K

Vậy kháng điện đã chọn như ở Bảng 2.5 thoả mãn yêu cầu

( Ổn định động và ổn định nhiệt của kháng điện sẽ được kiểm tra ở Chương 4, sau khi đã tính ngắn mạch )

Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

2.3.1 Đối với máy biến áp B 3

Vì máy phát F3 luôn phát công suất không đổi bằng công suất định mức, nên công suất truyền tải qua máy biến áp B3 (bằng công suất định mức trừ công suất tự dùng) cũng không đổi theo thời gian, nên tổn thất điện năng trong máy biến áp B3 được tính theo biểu thức sau:

2 3

3

. B N B

 là tổn thất ngắn mạch của máy biến áp B3

t là thời gian vận hành hằng năm, t = 8760h

SB3 là công suất truyền qua máy biến áp B3

2.3.2 Đối với hai máy biến áp liên lạc B 1 và B 2

Tổn thất điện năng hằng năm trong mỗi máy biến áp liên lạc B1, B2 với tỷ số công suất các cuộn dây 100/100/100 so với công suất định mức của máy biến áp được tính theo biểu thức sau:

Trong đó: SmaxC, SmaxT, SmaxH là phụ tải cực đại của cuộn cao, trung và hạ của n

MBA vận hành song song

τC, τT, τH là thời gian tổn thất công suất cực đại của vuộn cao, trung

và hạ, được xác định theo thời gian sử dụng công suất cực đại TmaxC,

TmaxT, TmaxH và CosφC, CosφT, CosφH

n là số máy biến áp ba pha ba cuộn dây vận hành song song

, N T, N H

N C

trung, hạ của máy biến áp

1

1.2

1.2

cứ quan trọng để thiết kế hệ thống bảo vệ rơ le và phương thức vận hành của hệ thống Phương pháp tính toán ở đây là phương pháp đường cong tính toán, tính gần đúng trong đơn vị tương đối

3 Điểm ngắn mạch N3: Chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp máy biến áp liên lạc

Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống khi máy biến áp liên lạc B1 nghỉ

4 Điểm ngắn mạch N4: Chọn khí cụ điện cho phân đoạn điện áp cấp điện áp máy phát Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống khi máy biến áp B1 và máy phát F1

Hình 3.1 Sơ đồ các điểm ngắn mạch

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

3.2.2.1 Điện kháng của máy phát ( F 1 , F 2 , F 3 , F 4 )

dmK

I X

S

S

3.2.3 Thành lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch

Từ sơ đồ nối điện có các điểm ngắn mạch, ta thành lập được sơ đồ thay thế tính toán như Hình 2.3:

Hình 3.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch

3.2.4 Tính toán dòng ngắn mạch

3.2.4.1 Dòng ngắn mạch tại điểm N 1

Vì điểm ngắn mạch tại N1, sơ đồ có tính chất đối xứng nên ta có thể rút gọn sơ đồ thay thế như sau:

Với: X16  X15 X14 0,121 0,018 0,139  

9 12 17

0,1667 1

X X

8 11 18

00

X X

10 7 19

m đ

Dòng ngắn mạch duy trì do các máy phát cung cấp:

C cb

C cb H

I I X

T cb

T cb

I I X

Biến đổi ∆ (X3, X6, X2) thành Y (X18, X19, X20) như sau:

3 6 18

2 6 19

2 3 20