đồ án nhiệt điện phần điện đại học điện lực

HƯỚNG DẪN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Sinh viên thực hiện NGUYỄN VIẾT HOÀNG TÙNG Mã sinh viên 1781210034 Giáo viên hướng dẫn MA THỊ THƯƠNG HUYỀN Ngành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ Chuyên ngành HỆ THỐNG ĐIỆN Lớp D12H CLC Hà Nội, tháng 3 năm 2021 LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

- -ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ

TRẠM BIẾN ÁP

ĐIỆN TỬ

Hà Nội, tháng 3 năm 2021

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hếtsức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Nhà máyđiện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện Cùng với sự phát triểncủa hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự pháttriển của các nhà máy điện Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trongthiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dânnói chung cũng như hệ thống điện nói riêng

Đồ án gồm 6 chương:

Chương 1: Tính toán cân bằng công suất,đề xuất các phương án nối dây.Chương 2: Lựa chọn máy biến áp, tính toán chi tiết cho từng phương án.Chương 3: Tính toán kinh tế - kỹ thuật, lựa chọn phương án tối ưu

Chương 4: Tính toán ngắn mạch cho phương án tối ưu

Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn

Chương 6: Tính toán điện tự dùng

Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phầnđiện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật, tối ưu về kinh tế trong bàitoán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa raphương án nối điện đúng kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn ra phương án tối

ưu và biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp

Với đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện đã phần nào giúp em làm quen dầnvới việc thiết kế đề tài tốt nghiệp sau này Trong thời gian làm bài, với sự cố gắngcủa bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn hệ thốngđiện và đặc biệt với sự giúp tận tình của cô giáo , em đã hoàn thành đồ án môn họccủa mình Dù đã rất cố gắng nhưng bản đồ án khó tránh khỏi những sai sót Em rấtmong nhận được sự đánh giá, nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đồ án cũng nhưkiến thức của bản thân em được hoàn thiện hơn

MỤC LỤ

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU ii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 1

1.1 Chọn máy phát điện 1

1.2 Tính toán cân bằng công suất 1

1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy 1

1.2.2 Công suất phụ tải tự dùng 1

1.2.3 Công suất phụ tải các cấp điệp áp 2

1.2.4 Công suất phát về hệ thống 2

1.3 Đề xuất các phương án nối điện 3

1.3.1 Cơ sở chungđể đề xuất phương án nối điện 3

1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện 4

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 8

2.1 Phương án 1 8

2.1.1 Phân bố công suất của MBA 8

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp 9

2.1.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA 10

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 13

2.2 Phương án 2 14

2.2.1 Phân bố công suất của MBA 14

2.2.2 Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp 15

2.2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA 16

2.2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 18

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ- KĨ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 20

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 20

3.1.1 Phương án 1 20

3.2 Tính toán kinh tế kĩ thuật, chọn phương án tối ưu 23

3.2.1 Phương án 1 23

3.2.2 Phương án 2 24

3.3 Lựa chọn phương án tối ưu 25

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 27

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 27

1.2 Tính toán ngắn mạch 29

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch 35

CHƯƠNG V: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 36

5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức: 36

5.1.1 Cấp điện áp cao 220kV: 36

5.1.2 Cấp điện áp trung 110kV: 37

5.1.3 Cấp điện áp máy phát 10,5kV: 38

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly: 38

5.2.1 Chọn máy cắt: 38

5.2.2 Chọn dao cách ly: 39

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát: 40

5.3.1 Chọn loại và tiết diện thanh góp cứng: 40

5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: 41

1.1.1 5.3.3 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 43

5.3.4 Chọn sứ đỡ: 43

5.4 Chọn thanh góp,thanh dẫn mềm: 45

5.4.1 Chọn tiết diện: 45

5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi có ngắn mạch : 45

5.5 Chọn cáp và kháng điện đường dây: 50

5.5.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương: 50

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây cho phụ tải địa phương: 52

5.6 Chọn máy biến áp đo lường: 57

5.6.1 Chọn máy biến áp BU: 57

5.7 Chọn chống sét van (CSV): 63

5.7.1 Chọn chống sét van cho thanh góp: 63

5.7.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp: 63

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng: 65

Các cấp điện áp tự dùng 65

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng: 66

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng riêng: 66

6.2.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện: 66

1 Chọn MC và DCL 66

2 Chọn aptomat và cầu dao 67

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MBATN Máy biến áp tự ngẫu

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU

PdmTNM công suất tác dụng phát định mức của toàn nhà máy (MW)

PTNM(t) công suất tác dụng của toàn nhà máy tại thời điểm t (MW)

PTNM% phần trăm công suất tác dụng của toàn nhà máy (%)

SdmTNM công suất biểu kiến phát định mức của toàn nhà máy (MVA)

STNM(t) công suất biểu kiến phát toàn nhà máy tại thời điểm t (MVA)

PdmF, công suất tác dụng định mức của một máy phát (MW)

SdmF công suất biểu kiến định mức của một tổ MF

STD(t) phụ tải tự dùng tại thời điểm t

 lượng điện phần trăm tự dùng ( = 6 %)

cosφ TD hệ số công suất phụ tải tự dùng (cosφTD = 0,81)

n số tổ máy phát (n=4)

Spt(t) công suất phụ tải tại thời điểm t

Pmax công suất cực đại của phụ tải

cosφ hệ số công suất

P%(t) phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t

PUG % phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp máy phát

PUT% phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp trung

PUC % phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp cao

SUG công suất biểu kiến của cấp điện áp máy phát

SUT công suất biểu kiến của cấp điện áp trung

SUC công suất biểu kiến của cấp điện áp cao

SVHT(t) công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA)

STNM(t) công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA)

SUG(t) công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA)

SUT(t) công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t, (MVA)

SUC(t) công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t, (MVA)

STD(t) công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA)

S∑C(t) tổng công suất phát lên thanh góp điện áp cao tại thời điểm t

Sbo công suất của một bộ

SCC(t) công suất cuộn cao của MBA tại thời điểm t

SCT(t), công suất cuộn trung của MBA tại thời điểm t

SCH(t) công suất cuộn hạ của MBA tại thời điểm t

SdmB công suất định mức của máy biến áp

SdmTN công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

kqtsc hệ số quá tải sự cố

α hệ số có lợi, α = 0,5

∆P0 tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA

∆PN tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA

∆t khoảng thời gian có cùng sông suất Sbo

S công suất cuộn hạ tương ứng với khoảng thời gianti

I0% dòng điện không tải phần trăm

UN% điện áp ngắn mạch phần trăm

VB vốn đầu tư MBA

Vb tiền mua MBA

KB hệ số tính đến vận chuyển và xây lắp MBA

VTBPP vốn đầu tư xây thiết bị phân phối

ni số mạch cấp điện áp i

vTBPPi giá thành mỗi mạch TBPP cấp điện áp i

atc hệ số tiêu chuẩn, lấy atc=8,4%

V vốn đầu tư

ΔA tổng tổn thất điện năng trong máy biến áp

β giá thành trung bình điện năng.Lấy β = 1,2.103 (Đ/kWh)

1 Rúp 60.103 (VNĐ)

Scb công suất cơ bản

Ucb điện áp cơ bản

Utb điện áp trung bình

S tiết diện của thanh dẫn

BN xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch (A2.s)

BNck xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ

BNkck xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ

C hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn (A.s1/2/mm2)

Icp dòng điện cho phép của thanh góp ở nhiệt độ tiêu chuẩn

khc hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ

cp

θ nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh góp, lấyθcp

= 700 C0

θ nhiệt độ của môi trường xung quanh, lấy θ = 350 0C;

Jkt mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào loại cáp và Tmax

UdmSC điện áp sơ cấp định mức

Udmmạng điện áp mạng điện định mức

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Bảngcủa một tổ máy phát 1

Bảng 1.2: Bảng biến thiên công suất nhà máy trong ngày 1

Bảng 1.3: Bảng biến thiên phụ tải tự dùng của nhà máy 2

Bảng 1.4: Bảng phụ tải cấp điện áp máy phát 2

Bảng 1.5: Bảng phụ tải cấp điện áp trung áp 2

Bảng 1.6: Bảng phụ tải cấp điện áp cao áp 2

Bảng 1.7: Bảng tổng hợp phụ tải các cấp điện áp 3

Bảng 2.1: Phân bố công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu 9

Bảng 2.2: Phân bố lại công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu 10

Bảng 2.3: Bảng thông số máy biến áp 2 cuộn dây 10

Bảng 2.4: Thông số máy biến áp tự ngẫu (AT1, AT2) 10

Bảng 2.5: Phân bố công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu 16

Bảng 2.6: Phân bố lại công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu 16

Bảng 2.7: Bảng thông số máy biến áp 2 cuộn dây 16

Bảng 2.8: Thông số máy biến áp tự ngẫu (AT2, AT3) 17

Bảng 3.1: Vốn đầu tư phương án 1 25

Bảng 3.2: Vốn đầu tư phương án 2 26

Bảng 3.3: Tổng hợp vốn đầu tư và chi phí vận hành của 2 phương án 27

Bảng 4.1: Các điểm ngắn mạch 28

Bảng 4.2: Bảng tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm 29

Bảng 5.1: Bảng tổng kết dòng làm việc lớn nhất của các cấp điện áp 32

Bảng 5.2: Thông số máy cắt 32

Bảng 5.3: Thông số dao cách ly 33

Bảng 5.4: Thông số thanh góp cứng đầu cực máy phát 34

Bảng 5.5: Thông số dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220 kV và 110 kV 37

Bảng 5.6: Thông số máy cắt MC1 46

Bảng 5.7: Phân bố các đồng hồ điện phía thứ cấp cho BU 47

Bảng 5.8: Thông số BU chọn cho cấp điện áp 10 kV 48

Bảng 5.9: Thông số BU cấp điện áp 110 kV và 220 kV 49

Bảng 5.10: Thông số BI cấp điện áp 10 kV 49

Bảng 5.11: Phụ tải đồng hồ cấp điện áp 10 kV 50

Bảng 5.12: Thông số BI cấp điện áp 110 kV và 220 kV 51

Bảng 5.13: Thông số CSV 52

Bảng 6.1: Thông số máy biến áp tự dùng cấp 6kV và 0,4kV 55

Bảng 6.2: Thông số máy cắt phía tự dùng 56

Bảng 6.3: Thông số dao cách ly phía tự dùng 56

Bảng 6.4: Thông số aptomat 57

Bảng 6.5: Thông số cầu dao hạ áp 58

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 4

Hình 1.2: Sơ đồ nối điện phương án 1 5

Hình 1.3: Sơ đồ nối điện phương án 2 6

Hình 1.4: Sơ đồ nối điện phương án 3 6

Hình 1.5: Sơ đồ nối điện phương án 4 7

Hình 2.1: Sơ đồ nối điện phương án 1 8

Hình 2.2: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA T4 khi S UT UTmax 11

Hình 2.3: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA T2 khiS UT UTmax 12

Hình 2.4: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA AT2 khiS UT UTmin 13

Hình 2.5: Sơ đồ nối điện phương án 2 15

Hình 2.6: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA T4 khi S UT UTmax 18

Hình 2.7: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA AT3 khiS UT UTmax 18

Hình 2.8: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA AT3 khiS UT UTmin 21

Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 22

Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 24

Hình 4.1: Vị trí các điểm ngắn mạch của phương án 28

Hình 5.1: Thanh góp hình máng 33

Hình 5.2: Sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 36

Hình 5.3: Sơ đồ kháng đơn cấp điện cho phụ tải địa phương 44

Hình 5.4: Sơ đồ thay thế để chọn XK% 44

Hình 5.5: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào máy biến điện áp và máy biến dòng mạch MF 50

Hình 6.1: Sơ đồ tự dùng nhà máy nhiệt điện 54

Hình 6.2: Sơ đồ điểm ngắn mạch N7 57

Hình 2.2.10 :mô phỏng cách thức đặt các dàn pin……… 61

Hình 2.2.11 :thông số cơ bản của phần mềm tính được……….61

Hình 2.2.12 Sơ đồ một sợi của dự án………64

Hình 7.1: Sơ đồ thay thế N1 2

Hình 7.2: Sơ đồ tương đương N1 2

Hình 7.3: Sơ đồ tương đương N1 3

Hình 7.4: Sơ đồ tương đương N2 4

Hình 7.5: Sơ đồ tương đương N2 5

Hình 7.6: Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N3’ 5

Hình 7.7: Sơ đồ rút gọn 7

Hình 7.8: Sơ đồ tương đương điểm ngắn mạch N3’ 8

Hình 7.9: Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N3 10

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG

ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY1.1 Chọn máy phát điện

Máy phát điện (MF) là một bộ phận quan trọng của nhà máy điện vì vậy việc lựachọn máy phát điện cho phù hợp, thông thường khi thiết kế thì người ta đã định lượngtrước số lượng và công suất MF Theo đề ra là nhà máy nhiệt điện có 5 tổ máy, mỗi tổ

có công suất đặt là 60MW vì vậy ta tra bảng 1.1, Phụ lục 1, tài liệu[CITATION PGS07

\l 1033 ], ta chọn được máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có thông số trong Bảng 1.1

Bảng 1.1: Bảng số lệu của một tổ máy phát

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:

1.2.2 Công suất phụ tải tự dùng

Công suất nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nguyên liệu, loạituabin, công suất phát của nhà máy,…) và chiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suấtphát Công suất tự dùng gồm 2 thành phần: thành phần thứ nhất (chiếm khoảng 40%)không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, phần còn lại (chiếm khoảng 60%)phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải

tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:

Áp dụng công thức (1.2) ta có kết quả như Bảng 1.3:

Bảng 1.3: Bảng biến thiên phụ tải tự dùng của nhà máy

a) Công suất phụ tải điện áp trung áp

PmaxUT=90 MVA, cosφUT=0,85 Thay vào công thức 1.3 ta có Bảng 1.5:

Bảng 1.4: Bảng phụ tải cấp điện áp trung áp

b) Công suất phụ tải điện áp cao áp

PmaxUC=110 MVA, cosφUC=0,87 Thay vào công thức 1.3 ta có Bảng 1.6:

Bảng 1.5: Bảng phụ tải cấp điện áp cao áp

Bảng 1.6: Bảng tổng hợp phụ tải các cấp điện áp.

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Qua bảng số liệu trên ta thấy SVHT > 0 tại mọi thời điểm, do vậy nhà máy luôn phátcông suất thừa lên hệ thống

1.3 Đề xuất các phương án nối điện

1.3.1 Cơ sở chungđể đề xuất phương án nối điện

Phương án nối điện chính của nhà máy là một khâu hết sức quan trọngtrong quá trình thiết kế phần điện nhà máy điện Căn cứ và kết quả tính toánphụ tải và cân bằng công suất để đề xuất các phương án nối điện

Chọn phương án nối dây theo một số nguyên tắc sau:

 Do không có phụ tải địa phương nên không cần thanh góp điện áp máyphát

 Do nhà máy có công suất lớn và có cấp điện áp trung (110kV), cao (220kV) cótrung tính nối đất trực tiếp và có hệ số có lợi là:

C T C

U -U 220-110

α = = = 0,5

U 220

Nên phải dùng 2 máy biến áp tự ngẫu (MBATN) liên lạc giữa các cấp để giảmtổn thất điện năng.

 Vì máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu nên có thể ghép 1 hoặc 2 bộmáy phát- máy biến áp (MF- MBA) 2 dây quấn phía trung (MBATN) khuyếnkhích truyền công suất từ trung sang cao)

 Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ có thể ghép một số máyphát chung một máy biến áp nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suấtcác tổng máy phát phải nhỏ hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống điện

 Ta có 2.SdmF= 2.75=150 MVA<SdtHT = 12%.SdmHT= 420MVA

Vậy ta có thể ghép 1 hoặc 2 máy phát vào chung một máy biến áp

Trên cơ sở trên ta đề xuất ra 4 phương án nối điện như sau:

1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện

Từ các nguyên tắc trên ta đưa ra các phương án sau:

a) Phương án 1

Hình 1.2: Sơ đồ nối điện phương án 1

 Đặc điểm: nối hai bộ MF-MBA 2 cuộn dây lên thanh góp điện áp 110kV, Nối

một bộ MF-MBA 2 cuộn dây và hai bộ MF – MBA tự ngẫu lên thanh góp điệnáp 220kV

 Ưu điểm: vận hành đơn giản và linh hoạt, phân bố đều công suất giữa

các bên Các máy biến áp và thiết bị phân phối 110kV có giá thành hạhơn giá máy làm giảm vốn đầu tư

 Nhược điểm: Khi một MBA tự ngẫu không làm việc lượng công suất thừa

cần tải qua MBA tự ngẫu còn lại sẽ lớn dẫn đến có thể cần lựa chọn MBATN cócông suất lớn

b) Phương án 2

Hình 1.3: Sơ đồ nối điện phương án 2

 Đặc điểm: nối một bộ MF-MBA 2 cuộn dây lên thanh góp điện áp 110kV,

Nối hai bộ MF-MBA 2 cuộn dây và hai bộ MF – MBA tự ngẫu lên thanh gópđiện áp 220kV

 Ưu điểm: Sơ đồ có độ tin cậy cung cấp điện cao, vận hành đơn giản và

linh hoạt, phân bố đều công suất giữa các bên MBA tự ngẫu vừa làmnhiệm vụ liên lạc giữa 2 cấp điện áp cao và trung vừa làm nhiệm vụ tải côngsuất của máy phát tương ứng lên hai cấp điện áp cao và trung Tổn thất côngsuất và tổn thất điện năng trong các MBA nhỏ

 Nhược điểm: Do đặt nhiều MF-MBA hai dây quấn bên phía 220 kV nên chi

phí cho các thiết bị cao

c) Phương án 3

Hình 1.4: Sơ đồ nối điện phương án 3

 Đặc điểm: Có ba bộ MF – MBA đều nối vào thanh góp điện áp cao (220

kV).Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang chothanh góp điện áp trung

 Ưu điểm: Đảm bảo cung cấp điện liên tục.

 Nhược điểm: Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt

kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế và vận hành, sửa chữa

* Kết luận:So sánh 3 phương án:

- Hai phương án đầu đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ởcác cấp điện áp và có cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vận hành

- Phương án 3 tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp,cấu tạo phức tạp gây

nhiều khó khăn trong vận hành và sửa chữa Bên trung áp không có bộ MF MBA nên khi sự cố 1 MBATN liên lạc sẽ không cung cấp đủ cho phụ tải,không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

-CHƯƠNG 2: Do đó, ta thấy hai phương án 1, 2 có nhiều ưu điểm hơn, đảm bảo

độ an toàn, độ tin cậy, cung cấp điện ổn định, dễ vận hành nên ta chọn haiphương án này để so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phương án tối

ưu.TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁPMáy biến áp là một thiết bị rất quan trọng Trong hệ thống điện, tổng công suất cácmáy biến áp rất lớn và bằng khoảng 45 lần tổng công suất các máy phát điện Do đóvốn đầu tư cho MBA cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng MBA ít vàcông suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Điều đó cóthể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng MBATN và tậndụng khả năng quá tải của MBA, không ngừng cải tiến cấu tạo của MBA

2.1 Phương án 1

Giả sử chiều công suất từ hạ lên cao và trung

Hình 2.5: Sơ đồ nối điện phương án 1

2.1.1 Phân bố công suất của MBA

Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng như cho các cấp điện áp củachúng được tiến hành theo các nguyên tắc cơ bản sau:

- Phân bố công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây là bằngphẳng trong suốt 24h Trong trường hợp công suất của các máy phát nối vớimáy biến áp liên lạc nhỏ hơn công suất giới hạn cực tiểu thì sẽ được điều chỉnhnâng công suất phất của chúng lên bằng công suất giới hạn phần công suất này

sẽ được lấy đều từ các máy phát nối bộ hai dây quấn

- Phần công suất thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở cânbằng công suất phát bằng công suất tiêu thụ.

a) MBA 2 cuộn dây

Nhà máy nhiệt điện có 5 tổ máy phát giống nhau Công suất máy biến áp mang tảibằng phẳng trong suốt 24h/ngày và được tính theo công thức sau:

max

1

b) Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA 2 cuộn dây trong bộ MF-MBA hai cuộn dây,phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cânbằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA Giả sử chiều công suất như hìnhvẽ

- Phân bố công suất cho các phía của MBA AT1, AT2 như sau:

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp

a) Chọn máy biến áp 2 cuộn dây

Công suất định mức được chọn theo công thức sau:

Vậy ta chọn máy biến áp có thông số trong Bảng 2.2:

Bảng 2.8: Bảng thông số máy biến áp 2 cuộn dây

b) Chọn máy biến áp liên lạc

Do phụ tải không bằng phẳng nên ta chọn máy biến áp tự ngẫu điều chỉnh dưới tải.Điều kiện chọn MBATN:

S

Từ kết quả tính toán trên ta tra bảng 2.6 trang 145 tài liệu[CITATION PGS07 \l

1033 ], chọn máy biến áp tự ngẫu 3 pha AT1 ,AT2 loại: ATДЦTH-160 có các thông số

UC( kV)

UT( kV)

UH( kV)

ΔPo( kW)

ΔPNCT( kW)

UN%

Io%C-

T

2.1.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA

Đối với MBA liên lạc khi sự cố một trong các MBA trong sơ đồ thì MBAliên lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn cùng với sự huy động công suất dựphòng của hệ thống thì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải cáccấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường

Quá tải sự cố tối đa cho phép như sau: với điều kiện làm việc không quá 6giờ trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục

Do có sự truyền ngược công suất từ trung sang cao nên ta xét 2 chế độ sự cố sau:

a) Sự cốhỏng 1 bộ bên trung khi phụ tải trung cực đại (giả sử hỏng bộ T3)

Tương ứng với thời điểm phụ tải phía trung cực đại:

Điều kiện kiểm tra: 2.

max qtsc dmTN bo UT

k S S S

Tương đương với 2.1,4.0,5.160+70,81= 294,81>138,16 (thỏa mãn)

- Phân bố công suất cho các cuộn dây MBATN khi có sự cố:

Công suất được truyền từ hạ lên cao và lên trung, trường hợp này cuộn hạ mang tảinặng nề nhất, tức là: S CH scmax_ 170,81MVA

- Điều kiện kiểm tra sự cố:

Xác định lượng công suất thiếu phát về hệ thống là:

Hệ thống bù đủ công suất thiếu Hệ thống vẫn làm việc ổn định

b) Sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT2 tại thời điểm phía trung cực đại

Hình 2.7: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA AT3 khiS UT UTmax

- Điều kiện kiểm tra sự cố:

.Kqt .SđmTN+2.SboS UTmax1,4.0,5.160+2.70,81=239,13MVA≥105,88 MVA (thỏa mãnđiều kiện)

Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

max D _ 2

max _ 2

Điều kiện kiểm tra sự cố:

Xác định lượng công suất thiếu phát về hệ thống là:

Hệ thống bù đủ công suất thiếu Hệ thống vẫn làm việc ổn định

c) Sự cố hỏng máy biến áp từ ngẫu AT2 tại thời điểm phía trung cực tiểu

Tương ứng với thời điểm phụ tải phía trung cực tiểu:

- Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

min D

_ 3

min _ 3

Hình 2.8: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA AT3 khiS UT UTmin

- Điều kiện kiểm tra sự cố:

Kqt .SdmTNS 1,4.0,5.160=112MVA ≥ 69,53MVAthỏa mãn điều kiện sự cố nt sc3

Xác định lượng công suất thiếu phát về hệ thống là:

Hệ thống bù đủ công suất thiếu Hệ thống vẫn làm việc ổn định

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

a) Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF- MBA 2 cuộn dây

Tổn thất điện năngtrong sơ đồ bộ MF- MBA 2 cuộn dây được xác định theo côngthức sau:

A= 8760.∆P0 +365 ∆PN

2

bo i

i dmB

S

t S



VậyAbo5=Abo4=2664581,76 kWh ( ) 2664,58( W )  M h

Abo1=2372978,88 kWh ( ) 2372,98( W )  M h

b) Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Tính toán công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau:

Hình 2.9: Sơ đồ nối điện phương án 2

Quy ước chiều công suất từ hạ lên cao và trung

2.2.1 Phân bố công suất của MBA

Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng như cho các cấp điện áp củachúng được tiến hành theo các nguyên tắc cơ bản sau:

- Phân bố công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây là bằngphẳng trong suốt 24h

- Phần công suất thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở cânbằng công suất phát bằng công suất thu

a) MBA 2 cuộn dây

Nhà máy nhiệt điện có 5 tổ máy phát giống nhau Công suất máy biến áp mang tảibằng phẳng trong suốt 24h/ngày và được tính theo công thức sau:

max

1 5

Vậy ở điều kiện bình thường, MBA làm việc không bị quá tải

b) Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA 2 cuộn dây trong bộ MF-MBA hai cuộn dây,phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cânbằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA Giả sử chiều công suất như hìnhvẽ.

- Phân bố công suất cho các phía của MBA AT2, AT1 như sau:

(Dấu ‘-‘ thế hiện ngược chiều công suất )

2.2.2 Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp

a) Chọn máy biến áp 2 cuộn dây

Công suất định mức được chọn theo công thức sau:

max D

Vậy ta chọn máy biến áp có thông số trong Bảng 2.7:

Bảng 2.11: Bảng thông số máy biến áp 2 cuộn dây

MBA Loại

máy

Sdm(MVA)

Điện áp cuộndây

Cũng chính vì lý do này chỉ cần dùng máy cắt (MC) phía cao áp là đủ, phía hạáp chỉ cần dùng dao cách ly (DCL) phụ cho sửa chữa.

b) Chọn máy biến áp liên lạc

Do phụ tải không bằng phẳng nên ta chọn máy biến áp tự ngẫu điều chỉnh dưới tải Điều kiện chọn máy biến áp tự ngẫu:

SdmTNSđmVậy

75

dmF dmTN

UC( kV)

UT( kV)

UH( kV)

ΔPo( kW)

ΔPNCT( kW)

UN%

Io%C-

T

2.2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA

Đối với MBA liên lạc khi sự cố một trong các MBA trong sơ đồ thì MBAliên lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn cùng với sự huy động công suất dựphòng của hệ thống thì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải cáccấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường

Quá tải sự cố tối đa cho phép như sau: với điều kiện làm việc không quá 6giờ trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục

Do có sự truyền ngược công suất từ trung sang cao nên ta xét 2 chế độ sự cố sau:

a) Sự cố hỏng 1 bộ bên trung khi phụ tải trung cực đại ( giả sử hỏng bộ T3)

Tương ứng với thời điểm phụ tải phía trung cực đại (thời điểm 18-24h): Điều kiện kiểm tra: 2.

max

Tương đương với 2.1,4.0,5.160= 224>105,88 (thỏa mãn)

- Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

max D _ 1

max _ 1

Hình 2.10: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA T4 khi S UT UTmax

Công suất được truyền từ hạ lên cao và trung, trường hợp này cuộn hạ mang tảinặng nề nhất

- Điều kiện kiểm tra sự cố:

Kqt.SdmTNS chmaxtương đương với1,4.0,5.160=112MVA≥ 70,81MVAthỏa mãn điềukiện sự cố.Xác định lượng công suất thiếu phát về hệ thống là:

Hệ thống bù đủ công suất thiếu Hệ thống vẫn làm việc ổn định

b) Sự cố hỏng MBA tự ngẫu liên lạc tại thời điểm phía trung cực đại

Hình 2.11: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA AT3 khi

max

UT UT S

- Điều kiện kiểm tra sự cố:

.Kqt.SdmTN+SboS UTmax

tương đương với 1,4.0,5.160+70,81=175,56MVA≥105,88 MVA (thỏa mãn điều kiện)

- Phân bố công suất cho các cuộn dây MBATN khi có sự cố:

max D _ 2

max _ 2

- Điều kiện kiểm tra sự cố:

.Kqt .SđmTNS chmaxtương đương với 1,4.0,5.160=112MVA≥ 70,81 MVA thỏa mãn điềukiện

Xác định lượng công suất thiếu phát về hệ thống là:

63,56MVA S dmHT 200MVA

Hệ thống bù đủ công suất thiếu Hệ thống vẫn làm việc ổn định

2.2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

a) Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF- MBA 2 cuộn dây

Tổn thất điện năngtrong sơ đồ bộ MF- MBA 2 cuộn dây được xác định theo côngthức sau:

2

8760 365 P ( ) ] t

bo i

Vậy Abo5=2664581,76(kWh) 2664,58( W ) M h

Abo1=Abo2 =2372978,88 kWh( ) 2372,98( W ) M h

b) Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Tính toán công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau:

Chương 3: Tính toán kinh tế- kĩ thuật, chọn phương án tối ưu

CHƯƠNG 3:

Chương 3: Tính toán kinh tế- kĩ thuật, chọn phương án tối ưu

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KINH TẾ- KĨ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 4.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Cấp điện áp cao 220kV:

Có 5 mạch đường dây gồm: 2 lộ đường dây kép, 1 lộ đơn, 1 lộ kép nối với hệthống

Như vậy ta chọn sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có MC liên lạc

Cấp điện áp phía trung 110kV:

Có 6 mạch đường dây gồm: 2 lộ kép và 1 lộ đơn cấp điện cho phụ tải 110kV Như vậy ta chọn sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có MC liên lạc

4.2 Tính toán kinh tế kĩ thuật, chọn phương án tối ưu

4.2.1 Phương án 1

a) Vốn đầu tư V 1

Tra bảng phụ lục 2.5; 2.6 và bảng 4.1 trang 56 Sách thiết kế phần điện trong nhàmáy điện và trạm biến áp, ta có:

MBA tự ngẫu loại ATДЦTH-160 có kB= 1,3 Giá tiền 13,5.109 đ

MBA 3 pha 2 dây cuốn TPДЦH-80 cấp 110kV loại có kB=1,4 Giá tiền 5,76.109đ MBA 3 pha 2 dây cuốn TДЦ-80 cấp 220kV loại có kB=1,4 Giá tiền 6,24.109đ

Áp dụng công thức (3.2), tổng vốn đầu tư mua MBA của phương án 1 là:

VB= (1,3.2.13,5 +2.1,4.5,76+ 1,4.6,24).109= 59,9.109 đ

b) Vốn đầu tư xây dựng các mạch thiết bị phân phối:

Từ sơ đồ nối điện ta nhận thấy:

Cấp điện áp 220kV gồm 11 mạch MC giá: 4,2.109 11= 46,2.109đ

Cấp điện áp 110kV gồm 10 mạch MC giá: 1,8.109 10= 18.109 đ

Cấp điện áp 10,5kV gồm 5 mạch MC giá: 0,9.109 ×5 = 4,5.109 đ

Áp dụng công thức 3.3, tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối (chủ yếu là máy cắt)của phương án 1 là:

MBA 3 pha 2 dây cuốn TPДЦH-80 cấp 110kV loại có kB=1,4 Giá tiền 5,76.109đ.MBA 3 pha 2 dây cuốn TДЦ-80 cấp 220kV loại có kB=1,4 Giá tiền 6,24.109đ.

Quy đổi 1 rúp =60000đ Áp dụng công thức (3.2), tổng vốn đầu tư mua MBA củaphương án 2 là:

VB=(1,3.2.13,5+2.1,4.6,24+1,4.5,76).60.106=60,636.109 đ

b) Vốn đầu tư xậy dựng của các thiết bị mạch phân phối:

Từ sơ đồ nối điện ta nhận thấy:

Cấp điện áp 220kV gồm 12 mạch MC giá: 4,2.109 12 = 50,4.109đ

Cấp điện áp 110kV gồm 9 mạch MC giá: 1,8.109 9 = 16,2.109 đ

Cấp điện áp 10,5kV gồm 5 mạch MC giá: 0,9.109 ×5 = 4,5.109 đ

Áp dụng công thức 3.3, tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối (chủ yếu là máycắt) của phương án 2 là:

VTBPP = (50,4+16,2+4,5) 109 = 71,1.109 đ

Áp dụng công thức 3.1, tổng vốn đầu tư cho phương án 2 là:

V2 = VB + VTBPP = (60,36+71,1).109=131,73.109 đ

c) Phí tổn vận hành hàng năm:

Áp dụng công thức (3.5), tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn là:

Áp dụng công thức (3.6), chi phí tổn thất hàng năm trong các thiết bị điện là:

Áp dụng công thức (3.4), phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2 là:

4.3 Lựa chọn phương án tối ưu

Kết quả tính toán kinh tế cho hai phương án ta so sánh tổng hợp hai phương án trong Bảng 3.3:

Bảng 3.13: Tổng hợp vốn đầu tư và chi phí vận hành của 2 phương án

Vì P1> P2 nên ta chọn phương án II là phương án tối ưu

Kết luận: Hai phương án đều thỏa mãn chỉ tiêu kĩ thuật Xét về chỉ tiêu kinh tế, phương án II là tối ưu Do đó, ta thiết kế nhà máy theo phương án II.

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH5.1 Chọn điểm ngắn mạch

Mục đích tính dòng ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn theo tiêuchuẩn ổn định nhiệt và ổn định động khi dòng ngắn mạch qua chúng Vì vậy phỉachọn điểm ngắn mạch sao cho dòng ngắn mạch qua các khí cụ điện và dây dẫn làlớn nhất

Bảng 4.14: Các điểm ngắn mạch

Điểm ngắn mạch Mục đích tính toán Nguồn cấp

N1 Để chọn khí cụ điện và dây

dẫn phía cao áp

Các máy phát của nhà máyđiện và hệ thống

N2 Để chọn khí cụ điện và dây

dẫn phía trung áp

Các máy phát của nhà máyđiện và hệ thống

N3 Để chọn khí cụ điện và dây

dẫn phía hạ mạch máy phát

Nhà máy điện và hệ thống,trừ máy phát điện S3

N3’ Để chọn khí cụ điện và dây

dẫn phía hạ mạch máy phát Chỉ là máy phát điện S3

N4 Tính dòng ngắn mạch cho

phụ tải địa phương

Các máy phát của nhà máyđiện và hệ thống

Các điểm ngắn mạch của phương án sau:

Hình 4.14: Vị trí các điểm ngắn mạch của phương án

Chọn các đại lượng cơ bản: các cấp điện áp

trong đó: Scb: công suất cơ bản (MVA)

Ucb: điện áp cơ bản (kV)

Utb: điện áp định mức trung bình của từng cáp điện áp (kV)