Đồ án phần điện trong NMĐTBA

Layout1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NMĐTBA THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN Thnah cái, Máy biến áp, Sơ đồ 2 thanh cái Dao cách ly Nối đất THuỷ điện

Tính toán cân bằng công suất

Công suất phát ra của toàn nhà máy

Nhà máy thủy điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi tổ là PđmH = 100 MW,

𝑐𝑜𝑠𝜑 𝐻 = 0,85 Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t trong ngày được xác định theo công thức sau:

𝑆 𝑇𝑁𝑀 (𝑡): Công suất phát toàn nhà máy tại thời điểm t

𝑃 𝑇𝑁𝑀 %(𝑡): Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

𝑐𝑜𝑠𝜑 𝐻 : Hệ số công suất định mức của máy phát, 𝑐𝑜𝑠𝜑 𝐻 = 0,85

𝑃 đ𝑚∑ : Tổng công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy

𝑃 đ𝑚∑ = 𝑛 𝑃 đ𝑚𝐻 = 3.100 = 300(𝑀𝑊) (1.2) Áp dụng công thức (1.1), công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm từ 0 - 4(h) là:

100.0,85∙ 300 = 247,06 (𝑀𝑉𝐴) Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1 2 Bảng biến thiên công suất của nhà máy theo thời gian t(h) 0-4 4-7 7-11 11-13 13-17 17-21 21-24

Phụ tải tự dùng

Công suất tự dùng của nhà máy thủy điện có thể xác định theo công thức sau:

𝑆 𝑇𝐷 (𝑡): Phụ tải tự dùng tại thời điểm t α%: Hệ số tự dùng, α = 0,5% cos 𝜑 𝑇𝐷 : Hệ số công suất phụ tải tự dùng, cos 𝜑 𝑇𝐷 = 0,85

𝑃 đ𝑚𝐻 (𝑡): Công suất tác dụng của 1 tổ máy n: Số tổ máy, n=3 Áp dụng công thức (1.3), công suất tự dùng của nhà máy thủy điện là

Trong nhà máy thủy điện, phần tự dùng gồm phần tự dùng chung và phần tự dùng riêng cho từng tổ máy phát, trong đó phần tự dùng chung chiếm phần lớn công suất tự dùng của toàn nhà máy Công suất tự dùng của nhà máy thủy điện được coi là không đổi theo thời gian, bất kể công suất phát ra có thay đổi hay không Mối liên hệ giữa công suất tự dùng và công suất tối đa của nhà máy được thể hiện qua tỷ lệ 0,85 = 1,76 (MVA), phản ánh mức độ tiêu thụ năng lượng nội bộ của nhà máy thủy điện theo tiêu chuẩn kỹ thuật.

Bảng 1 3 Bảng biến thiên công suất tự dùng của toàn nhà máy theo thời gian t(h) 0-4 4-7 7-11 11-13 13-17 17-21 21-24

Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp

Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

𝑆(𝑡): Công suất phụ tải tại thời điểm t

𝑃%(𝑡): Phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t cos 𝜑: Hệ số công suất định mức của phụ tải

𝑃 𝑚𝑎𝑥 : Công suất tác dụng tiêu thụ lớn nhất của phụ tải

- Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có: Pmax = 110 MW; cosφ = 0,9; gồm 2 lộ kép x 55 MW Biến thiên phụ tải ghi trong bảng đã cho ở đề bài

- Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV có: Pmax = 60 MW; cosφ = 0,88; gồm 1 lộ đơn x 60 MW Biến thiên phụ tải ghi trong bảng đã cho ở đề bài max

4 Áp dụng công thức (1.4), công suất phụ tải các cấp điện áp của nhà máy tại thời điểm từ

100 ∙ 0,88∙ 60 = 40,91(𝑀𝑉𝐴) Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1 4 Bảng biến thiên công suất của phụ tải các cấp điện áp theo thời gian t(h) 0-4 4-7 7-11 11-13 13-17 17-21 21-24

Công suất phát về hệ thống

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm, công suất phát bằng công suất thu nhằm duy trì hoạt động ổn định của hệ thống điện Không tính đến tổn thất công suất trong máy biến áp, nguyên tắc này đảm bảo rằng tổng công suất đầu ra và đầu vào của hệ thống luôn cân đối Việc hiểu rõ nguyên tắc cân bằng công suất giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của các thiết bị và giảm thiểu mất năng lượng không cần thiết trong quá trình truyền tải điện năng.

S VHT (t)= S TNM (t) – (S UT (t)+S UC (t)+S TD (t)) (1.5)

S VHT (t): Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t; (MVA)

S TNM (t): Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t; (MVA)

S TD (t): Công suất tự dùng nhà máy tại thời điểm t; (MVA)

S UT (t): Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t; (MVA)

Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t (S UC(t)), đo bằng đơn vị MVA, là yếu tố quan trọng trong quản lý hệ thống truyền tải điện Áp dụng công thức (1.5), công phát về hệ thống của nhà máy trong khoảng thời gian từ 0 đến 4 giờ có thể được tính toán chính xác để đảm bảo hiệu quả vận hành Việc tính toán công suất này giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện, đảm bảo cung cấp điện liên tục và ổn định cho các mục tiêu khác nhau.

S VHT (0-4) = 247,06-(85,56 + 40,91 + 1,76) = 118,83(MVA) Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1 5 Bảng tổng hợp công suất toàn nhà máy t(h) 0-4 4-7 7-11 11-13 13-17 17-21 21-24

Từ bảng 1.5, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy được thể hiện hình 1,1 như sau:

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy

Từ những tính toán trên ta có bảng tổng hợp số liệu sau:

Bảng 1.6 Bảng công suất cực đại, cực tiểu từng cấp theo thời gian

(MVA) Cực đại 352,94 167,59 122,22 68,18 1,76 Cực tiểu 247,06 116,04 85,56 40,91 1,76

Nhận xét: Nhà máy chủ yếu cung cấp điện cho phụ tải trung áp, cao áp và phát công suất thừa về hệ thống (SVHT(t)>0

S( M V A ) t(h) ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY

SVHT ( MVA) SUT(t) ( MVA)SUC(t) ( MVA) STD(t) ( MVA)

Đề xuất phương án nối dây

Phân tích các nguyên tắc để đề xuất phương án nối dây

Dựa trên các nguyên tắc đề xuất phương án nối dây và kết quả tính toán phụ tải, chúng ta có thể đưa ra những nhận xét chính về quá trình cân bằng công suất hệ thống điện Các phân tích này giúp đảm bảo sự ổn định và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống truyền tải, đồng thời nâng cao hiệu quả vận hành Việc áp dụng các nguyên tắc này là cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn, bền vững và đáp ứng tốt các yêu cầu tiêu thụ năng lượng hiện nay.

Khi không có phụ tải địa phương hoặc phụ tải địa phương có công suất nhỏ, không cần thiết có thanh góp điện áp máy phát, mà thay vào đó được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát qua phía trên máy cắt của MBA liên lạc Quy định về mức nhỏ công suất của phụ tải địa phương cho phép rẽ nhánh từ đầu cực máy phát với công suất không quá 15% công suất định mức của tổ máy phát, nhằm đảm bảo hiệu quả hoạt động và an toàn hệ thống điện Vì không có phụ tải địa phương, nên không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát, giúp giản lược hệ thống và giảm thiểu chi phí.

- Nguyên tắc 3: Do có 2 cấp điện áp 110 kV, 220 kV; cấp điện áp trung (110 kV), cao

(220 kV) đều là mạng trung tính nối đất trực tiếp

+ Hệ số có lợi là : 220 110

=> Ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp để giảm tổn thất điện năng

- Nguyên tắc 4: Ta có 𝑆 𝑈𝑇 𝑚𝑎𝑥 = 122,22 (𝑀𝑉𝐴) ; 𝑆 𝑈𝑇 𝑚𝑖𝑛 = 85,56 (𝑀𝑉𝐴) ; 𝑆 đ𝑚𝑆 117,65(𝑀𝑉𝐴) Xét tỉ số:

Trong hệ thống truyền tải điện, việc sử dụng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc cho phép ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát qua máy biến áp có 2 cuộn dây Điều này giúp tối ưu hóa quá trình ghép nối và đảm bảo an toàn cho hệ thống Máy biến áp tự ngẫu được kết nối thẳng lên thanh góp điện áp trung, từ đó nâng cao hiệu quả truyền tải điện năng Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tăng cường độ ổn định của hệ thống mà còn giảm thiểu các rủi ro gây ra bởi quá tải hoặc sự cố ngắn mạch.

- Nguyên tắc 6: Ta có: 𝑆 𝑑𝑡𝐻𝑇 = 200𝑀𝑉𝐴; 𝑆 đ𝑚𝑆 = 117,65 𝑀𝑉𝐴 => Ta có tỉ số:

Theo quy định, hệ số công suất của hệ thống là 117,65 = 1,7, cho thấy khả năng ghép tối đa 1 máy phát với một máy biến áp Để đảm bảo thuận tiện trong quá trình hòa lưới, mỗi tổ máy phát cần có máy cắt điện riêng Việc thiết kế như vậy giúp nâng cao tính linh hoạt và an toàn khi vận hành hệ thống phát điện.

Máy biến áp tự ngẫu có thể được sử dụng để liên kết các cấp điện áp, tuy nhiên phía hạ áp không kết nối trực tiếp với máy phát mà chủ yếu cung cấp điện cho phụ tải địa phương Đây là giải pháp hiệu quả trong truyền tải điện năng, giúp tối ưu hóa hệ thống điện và giảm tổn thất năng lượng trong quá trình phân phối.

Đề xuất các phương án

Trên cơ sở các phân tích trên, ta đề xuất 3 phương án như sau:

Phía cao áp 220 kV sử dụng hai bộ biến áp tự ngẫu MF để làm máy biến áp liên lạc, đảm bảo truyền tải điện hiệu quả và ổn định Trong khi đó, phía trung áp 110 kV được trang bị một bộ MF-MBA với hai cuộn dây, góp phần nâng cao hiệu suất vận hành hệ thống truyền tải điện Sự kết hợp giữa các thiết bị này giúp tối ưu hóa khả năng truyền tải và nâng cao độ tin cậy của lưới điện.

Hình 1 2 Sơ đồ nối điện phương án 1 Ưu điểm:

- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít

- Vận hành đơn giản, linh hoạt, đảm bảo cung cấp điện liên tục

- Tổn thất công suất nhỏ

- Bên trung áp sử dụng 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây nên khi sự cố 1 MBATN liên lạc sẽ không cung cấp đủ cho phụ tải

Phía cao áp 220 kV sử dụng hệ thống gồm một bộ MF-MBA 2 cuộn dây và hai máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên lạc Trong khi đó, phía hạ áp không được kết nối trực tiếp với máy phát, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình truyền tải điện năng.

Phía trung áp 110 kV sử dụng 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây

- Sơ đồ làm việc tin cậy, đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận hành

Do phụ tải địa phương, nếu có, có thể được trích ra từ cuộn hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, đảm bảo cung cấp điện liên tục Việc tận dụng phụ tải này giúp duy trì hiệu suất hoạt động của hệ thống điện và giảm nguy cơ gián đoạn nguồn điện cho khu vực tiêu thụ Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu ổn định nguồn năng lượng cao, góp phần nâng cao độ tin cậy của hệ thống truyền tải và phân phối điện.

- Sử dụng nhiều máy biến áp nên vốn đầu tư cao, thiết bị phân phối phía cao áp phức tạp

Phía cao áp 220 kV sử dụng hai bộ biến áp MF-MBA với cấu hình hai cuộn dây cùng với hai máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên lạc, đảm bảo hệ thống truyền tải điện ổn định và linh hoạt Phía hạ áp không nối trực tiếp với máy phát điện, giúp tối ưu hóa quá trình phân phối điện và giảm thiểu rủi ro quá tải Sử dụng các thiết bị biến áp phù hợp tại các mức điện áp cao và thấp đảm bảo hiệu quả vận hành và an toàn cho hệ thống lưới điện.

Phía trung áp 110 kV sử dụng 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây

- Sơ đồ làm việc tin cậy, đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận hành

Các phụ tải địa phương, nếu có, có thể được trích ra từ cuộn hạ áp của máy biến áp tự ngẫu, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hệ thống Việc này giúp duy trì ổn định nguồn điện, giảm thiểu gián đoạn và nâng cao đáng kể hiệu quả vận hành của hệ thống điện.

- Sử dụng nhiều máy biến áp nên vốn đầu tư cao, thiết bị phân phối phía cao áp phức tạp

Các phương án đầu đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các phụ tải ở nhiều cấp điện áp khác nhau Ngoài ra, chúng có cấu tạo tương đối đơn giản, giúp dễ vận hành và bảo trì, đảm bảo hệ thống điện hoạt động hiệu quả và tin cậy.

Phương án 2 và 3 có sự đa dạng về chủng loại máy biến áp cùng cấu tạo phức tạp, gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa Trong đó, phương án 3 sử dụng một bộ MF-MBA 2 cuộn dây cho phía trung áp, khiến việc liên lạc gặp sự cố từ một máy biến áp tự ngẫu (MBATN) sẽ ảnh hưởng đến khả năng cung cấp phụ tải, từ đó giảm độ tin cậy của hệ thống cấp điện.

Dựa trên các phân tích, phương án 1 được đánh giá cao hơn nhờ nhiều ưu điểm vượt trội như đảm bảo an toàn, độ tin cậy cao, cung cấp điện ổn định và dễ vận hành Chính vì vậy, phương án này được chọn để thực hiện các tính toán về mặt kinh tế và kỹ thuật, nhằm tối ưu hiệu quả trong dự án.

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

Hình 2 1 Sơ đồ phân bố công suất

2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây

Công suất MBA 2 cuộn dây được mang tải bằng phẳng trong suốt 24 giờ/ngày, được tính theo công thức sau:

𝑆 𝑏𝑜 : Công suất bộ truyền qua MBA T3; (MVA)

𝑆 đ𝑚𝐻 : Công suất của mỗi tổ máy phát; (MVA)

𝑆 𝑇𝐷𝑚𝑎𝑥 : Công suất của phụ tải tự dùng cực đại; (MVA) n: Số tổ máy phát điện của nhà máy

Như vậy, công suất bộ truyền qua các MBA T3 được xác định như sau:

2.1.2 Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bổ công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây, phần công suất còn lại sẽ do MBA liên lạc đảm nhận Việc xác định công suất này dựa trên nguyên tắc cân đối nhằm đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống Đây là quá trình quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo cân bằng tải trong hệ thống truyền tải điện.

Trong bài viết này, chúng ta xem xét phân bố công suất của MBA AT1 và AT2 dựa trên giả thiết chiều công suất theo hình 2.1, bỏ qua tổn thất trong MBA Công suất được phân chia đều giữa các phía của MBA để đảm bảo tính chính xác trong phân tích hệ thống điện Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của các thiết bị truyền tải điện, phù hợp với quy trình thiết kế kỹ thuật và các tiêu chuẩn về an toàn điện.

𝑆 𝑈𝑇 (𝑡), 𝑆 𝑈𝐶 (𝑡): Công suất của phụ tải phía trung áp và cao áp tại thời điểm t; (MVA)

𝑆 𝐶𝐶 (𝑡), 𝑆 𝐶𝑇 (𝑡), 𝑆 𝐶𝐻 (𝑡): Công suất phía cao, phía trung, phía hạ của MBA tự ngẫu tại thời điểm t; (MVA)

𝑆 𝑉𝐻𝑇 (𝑡): Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t; (MVA) Áp dụng công thức (2.2), thay số vào ta có bảng sau: t(h) 0-4 4-7 7-11 11-13 13-17 17-21 21-24

Bảng 2 1 Phân bố công suất cho các cuộn dây MBATN theo thời gian

Dấu (-) thể hiện chiều công suất phía trung ngược chiều quy ước

Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

Chương 3: Tính toán kinh tế - kỹ thuật

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật

Chương 4: Tính toán ngắn mạch

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch

Chương 5: Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

5.1 Tính toán dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly

5.3 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát

5.4 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung

5.5 Chọn máy biến áp đo lường

Chương 6: Tính toán lựa chọn phương án và sơ đồ cung cấp điện tự dùng

6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng

6.3 Chọn khí cụ điện của sơ đồ tự dùng

Yêu cầu các bản vẽ: 01 bản vẽ sơ đồ nối điện chính toàn nhà máy

Hà Nội, ngày 21 tháng 4 năm 2022

TS Ma Thị Thương Huyền

Tôi, Mai Xuân Minh, cam đoan rằng nội dung trong đồ án này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Ma Thị Thương Huyền Các số liệu và kết quả trong đồ án đều trung thực, chưa từng được công bố ở nơi nào khác Tài liệu tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng đầy đủ tên tác giả, tên công trình, thời gian và địa điểm công bố Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính chính xác và tính xác thực của nội dung trong đồ án nếu có bất kỳ sai sót nào.

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều ý kiến góp ý quý báu từ các giảng viên của Trường Đại học Điện Lực, đặc biệt là trong khoa Kỹ thuật Điện đã luôn sẵn lòng giúp đỡ và hướng dẫn em Em xin chân thành cảm ơn giảng viên TS Ma Thị Thương Huyền vì đã hướng dẫn tận tình suốt quá trình làm đồ án, góp phần quan trọng vào thành công của đề tài.

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ em trong thời gian vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

1.2 Tính toán cân bằng công suất 2

1.2.1 Công suất phát ra của toàn nhà máy 2

1.2.3 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp 3

1.2.4 Công suất phát về hệ thống 4

1.3 Đề xuất phương án nối dây 6

1.3.1 Phân tích các nguyên tắc để đề xuất phương án nối dây 6

1.3.2 Đề xuất các phương án 7

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 10

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 10

2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây 10

2.1.2 Máy biến áp liên lạc 10

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA 11

2.2.2 MBA liên lạc (AT1, AT2) 12

2.2.3 Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố 12

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 16

2.3.1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA 2 cuộn dây 16

2.3.2 Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN 16

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT 18

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 18

3.1.1 Cấp điện áp cao 220 kV 18

3.1.2 Cấp điện áp trung 110 kV 18

3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật 18

3.2.1 Các chỉ tiêu kinh tế 19

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 21

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch 21 ii

CHƯƠNG 5: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 23

5.1 Tính toán dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức 23

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 24

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 25

5.3.1 Chọn loại và tiết diện 25

5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 26

5.3.3 Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 28

5.4 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung 29

5.4.1 Chọn thanh góp cấp điện áp 220 kV 29

5.5 Chọn máy biến áp đo lường 33

5.5.1 Chọn máy biến dòng điện (BI) 33

5.5.2 Chọn máy biến điện áp (BU) 35

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 39

6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 39

6.2 Chọn khí cụ điện cho tự dùng 40

Chọn máy biến áp tự dùng riêng: 40

Chọn máy biến áp tự dùng chung: 40

Chọn máy cắt và khí cụ điện 40

Chọn MC và DCL tự dùng cấp điện áp 13,8 kV:(trên MBA tự dùng chung) 40

Chọn aptomat và khí cụ hạ áp 0,4kV: 41

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MBA Máy biến áp

MBATN Máy biến áp tự ngẫu

𝐒 𝐓𝐍𝐌 (𝐭) Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

𝐏 𝐦𝐚𝐱 Công suất phụ tải cực đại của từng cấp điện áp cos𝝋 Hệ số công suất ứng với từng cấp điện áp

P% (t) Phần trăm công suất phụ tải của từng cấp điện áp tại thời điểm t

𝐒 𝐓𝐃 (𝐭) Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t

𝜶 𝑻𝑫 % Lượng phần trăm điện tự dùng

𝐜𝐨𝐬𝝋 𝐓𝐃 Hệ số công suất phụ tải tự dùng

P đmTNM Công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy

S đmTNM Công suất biểu kiến định mức của toàn nhà máy

𝐒 𝐕𝐇𝐓 (𝐭) Công suất tự phát về hệ thống tại thời điểm t

𝐒 𝐔𝐓 (𝐭) Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t

𝐒 𝐔𝐂 (𝐭) Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t n Số tổ máy

𝐒 𝐓𝐃𝐦𝐚𝐱 Công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy

𝐒 𝐝𝐦𝐒 Công suất định mức 1 tổ máy phát điện

S CC (t) Công suất các phía cao của MBA tại thời điểm t

S CT (t) Công suất các phía trung của MBA tại thời điểm t

S CH (t) Công suất các phía cao hạ của MBA tại thời điểm t

∆𝑷 𝟎 Tổn thất công suất không tải trong MBA

∆𝑷 𝑵 Tổn thất công suất ngắn mạch trong máy biến áp

∆𝑷 𝑵 𝑪 Tổn thất công suất ngắn mạch cuộn cao trong MBA

∆𝑷 𝑵 𝑻 Tổn thất công suất ngắn mạch cuộn trung trong MBA

∆𝑷 𝑵 𝑯 Tổn thất công suất ngắn mạch cuộn hạ trong MBA

∆𝑷 𝑵 𝑪𝑯 Tổn thất công suất ngắn mạch cao-hạ(nhà chế tạo cho)

∆𝑷 𝑵 𝑻𝑯 Tổn thất công suất ngắn mạch trung-hạ(nhà chế tạo cho)

∆𝑷 𝑵 𝑪𝑻 Tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung(nhà chế tạo cho)

𝜶 Hệ số có lợi máy biến áp tự ngẫu

𝑺 𝒊 𝑪 Công suất cuộn cao ứng với khoảng thời gian ∆ti

𝑺 𝒊 𝑻 Công suất cuộn trung tương ứng với khoảng thời gian ∆ti iv

𝑺 𝒊 𝑯 công suất cuộn hạ tương ứng với khoảng thời gian ∆ti

B i Tổng tổn thất điện năng các cuộn dây MBATN trong khoảng thời gian ∆ti

V B Vốn đầu tư cho máy biến áp

K Bi Là hệ số tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp MBA ứng với từng cấp v Bi Giá tiền của một MBA n Số lượng MBA

V TBPP Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối

P Chi phí vận hành hàng năm

P 1 Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn

P 2 Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong MBA α% Định mức khấu hao phần trăm

∆𝑨 Tổn thất điện năng trong máy biến áp c Giá thành điện năng

I cb Dòng điện cưỡng bức chạy qua thanh góp

I cp Dòng điện cho phép của thanh góp ở nhiệt độ tiêu chuẩn k hc Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ

I nh Dòng điện ổn định nhiệt của máy cắt ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh

B N Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch

𝛉 𝐜𝐩 Nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh góp

𝛉 𝟎 Nhiệt độ của môi trường xung quanh

𝛉 𝐝𝐦 Nhiệt độ định mức (nhiệt độ tiêu chuẩn)

𝛔 𝟏 Ứng suất tính toán do lực động điện giữa các pha tạo ra

𝛔 𝟐 Ứng suất tính toán do lực động điện giữa 2 thanh dẫn trong cùng 1 pha tạo ra

F ph Lực phá hoại cho phép của sứ

F’ tt Lực điện động đặt lên đầu sứ khi ngắn mạch 3 pha

S Tiết diện của thanh dẫn mềm

C Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn

Hằng số thời gian tắt của dòng ngắn mạch không chu kỳ, ký hiệu là 𝝉, phụ thuộc vào các yếu tố như hệ số bề mặt của dây dẫn, bán kính ngoài của dây dẫn (a) và khoảng cách giữa các pha của dây dẫn (v) Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tiêu thụ và phân bố dòng điện trong hệ thống, giúp xác định thời gian giảm dòng khi xảy ra ngắn mạch Hiểu rõ các yếu tố này rất quan trọng để thiết kế hệ thống điện an toàn và hiệu quả, đảm bảo tránh các rủi ro về hỏng hóc hay nguy hiểm điện.

Z dc Tổng phụ tải của dụng cụ đo nối vào thứ cấp BI

Z dd Tổng trở dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Thông số của máy phát điện 2

Bảng 1 2 Bảng biến thiên công suất của nhà máy theo thời gian 2

Bảng 1 3 Bảng biến thiên công suất tự dùng của toàn nhà máy theo thời gian 3

Bảng 1 4 Bảng biến thiên công suất của phụ tải các cấp điện áp theo thời gian 4

Bảng 1 5 Bảng tổng hợp công suất toàn nhà máy 4

Bảng 1.6 Bảng công suất cực đại, cực tiểu từng cấp theo thời gian 5

Bảng 2 1 Phân bố công suất cho các cuộn dây MBATN theo thời gian 11

Bảng 2 2 Thông số máy biến áp hai cuộn dây T3 11

Bảng 2 3 Thông số kỹ thuật máy biến áp tự ngẫu (AT1, AT2) 12

Bảng 2 4 Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây 16

Bảng 2 5 Tổn thất công suất ngắn mạch của MBA tự ngẫu 17

Bảng 2 6 Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 17

Bảng 3 1 Vốn đầu tư cho MBA 19

Bảng 4 1 Kết quả tính toán các điểm ngắn mạch 22

Bảng 5 1 Dòng cưỡng bức các cấp điện áp 24

Bảng 5 2 Thông số tính toán và thông số kĩ thuật của máy cắt 25

Bảng 5 3 Thông số tính toán và thông số kĩ thuật của dao cách ly 25

Bảng 5 4 Thông số kỹ thuật của thanh dẫn hình máng 26

Bảng 5 5 Thông số kỹ thuật của sứ đỡ 28

Bảng 5 6 Thông số kỹ thuật của thanh góp mêm cấp điện áp 220 kV 29

Bảng 5 7 Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N1) 31

Bảng 5 10 Thông số của BI cấp điện áp 10,5 kV 34

Bảng 5 11 Phụ tải đồng hồ cấp điện áp 10,5 kV 34

Bảng 5 12 Thông số BI cấp điện phía 220kV và 110kV 35

Bảng 5 13 Thông số BU cấp điện áp 13,8 kV 36

Bảng 5 14 Thông số các dụng cụ phụ tải của BU 36

Bảng 5 15 Thông số của BU cấp điện áp 110kV và 220kV 37

Bảng 6 1: Thông số MBA tự dùng riêng 40

Bảng 6 2:Thông số MBA tự dùng chung 40

Bảng 6 3: Thông số máy cắt hợp bộ tự dùng 41

Bảng 6 4: Thông số aptomat tự dùng 42 vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy 5

Hình 1 2 Sơ đồ nối điện phương án 1 7

Hình 2 1 Sơ đồ phân bố công suất 10

Hình 2 2 Phân bố lại công suất khi sự cố 1 13

Hình 3 1 Sơ đồ thiết bị phân phối 18

Hình 4 1 Sơ đồ vị trí các điểm tính toán ngắn mạch 21

Hình 5 1 Mặt cắt thanh dẫn hình máng 26

Hình 5 2 Sơ đồ kích thước sứ đỡ 28

Hình 5 3 Sơ đồ nguyên lý bố trí các thiết bị đo lường 37

Hình 6 1 Sơ đồ tự dùng nhà máy Thủy điện 39

Hệ thống điện là thành phần quan trọng của hệ thống năng lượng, gồm các nhà máy điện, mạng lưới truyền dẫn và các hộ tiêu thụ điện Nhà máy điện có nhiệm vụ chuyển đổi các dạng năng lượng sơ cấp như than, dầu, khí đốt, thủy năng và năng lượng mặt trời thành điện năng, đóng vai trò then chốt trong hệ thống điện và ngành năng lượng Thiết kế hệ thống phần điện của nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu là nhiệm vụ không thể thiếu, giúp củng cố kiến thức thực tiễn cho sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi bước vào công việc thực tế Dựa trên nhu cầu thực tế và kiến thức chuyên ngành đã học, tôi thực hiện đồ án môn điện trong nhà máy điện và trạm biến áp nhằm áp dụng các kiến thức này một cách hiệu quả.

Chương 1: Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

Chương 2: Tính toán chọn máy biến áp

Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn

Sau thời gian gần 2 tháng tìm hiểu và tính toán, em đã hoàn thành bản đồ án này

Em chân thành cảm ơn những lời nhận xét, góp ý từ thầy cô và các bạn, giúp em rút ra bài học quý giá và xác định những kiến thức còn thiếu sót để hoàn thiện bản thân.

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT

Trong quá trình thiết kế hệ thống điện cho nhà máy thủy điện, việc xác định số lượng và công suất máy phát (MPĐ) phù hợp theo yêu cầu đề bài là bước quan trọng Đối với nhà máy thủy điện có 3 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 100 MW, chúng tôi đã lựa chọn máy phát dựa trên thông số kỹ thuật trong Bảng 1.2 Phụ lục 1 của tài liệu [1] Các thông số của máy phát được ghi rõ trong Bảng 1.1, giúp đảm bảo sự phù hợp và tối ưu cho hệ thống điện nhà máy thủy điện.

Bảng 1 1 Thông số của máy phát điện

Nđm (v/phút) Điện kháng tương đối X’’d X’d Xd

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Công suất phát ra của toàn nhà máy

Phần tự dùng của nhà máy thủy điện bao gồm phần tự dùng chung, dùng cho toàn nhà máy, không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, và phần tự dùng riêng cho từng tổ máy phát Trong đó, phần tự dùng chung chiếm phần lớn công suất tự dùng của toàn nhà máy Do đó, công suất tự dùng của nhà máy thủy điện được xem là không đổi theo thời gian, với tỷ lệ 0,85 tương đương 1,76 trong các tính toán liên quan đến hiệu quả vận hành.

1.2.3 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp

1.2.4 Công suất phát về hệ thống

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm, công suất phát bằng công suất thu Trong đó, không tính đến tổn thất công suất xảy ra trong máy biến áp Điều này đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả, giúp duy trì cân bằng công suất giữa nguồn phát và phụ tải.

Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t (SUC(t)), đo bằng MVA, là chỉ số quan trọng phản ánh nhu cầu tiêu thụ điện năng trong hệ thống Áp dụng công thức (1.5), công suất phát của nhà máy tại các thời điểm từ 0 đến 4 giờ được tính toán dựa trên dữ liệu này, giúp đảm bảo vận hành tối ưu và ổn định hệ thống điện trong khoảng thời gian này.

1.3 Đề xuất phương án nối dây

1.3.1 Phân tích các nguyên tắc để đề xuất phương án nối dây

Dựa trên các nguyên tắc đề xuất phương án nối dây và kết quả tính toán phụ tải, có thể đưa ra một số nhận xét quan trọng về cân bằng công suất Các phân tích này giúp tối ưu hóa hệ thống điện, nâng cao hiệu quả vận hành và đảm bảo ổn định nguồn cung cấp điện Việc áp dụng các nguyên tắc này phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật và giúp giảm thiểu rủi ro quá tải hoặc mất cân bằng trong mạng lưới Nhờ đó, hệ thống điện trở nên hiệu quả hơn, phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của công trình.

Khi không có phụ tải địa phương hoặc phụ tải địa phương có công suất nhỏ, không cần thiết phải có thanh góp điện áp máy phát, vì chúng có thể cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên máy cắt của MBA liên lạc Theo quy định, mức nhỏ công suất của phụ tải địa phương là không quá 15% công suất định mức của một tổ máy phát, nhằm tránh ảnh hưởng đến hệ thống chính khi rẽ nhánh từ đầu cực máy phát Do đó, trong các trường hợp này, hệ thống có thể hoạt động hiệu quả mà không cần bổ sung thanh góp điện áp máy phát.

Sử dụng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc cho phép ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát máy biến áp có 2 cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp điện áp trung Điều này giúp tạo ra hệ thống truyền tải điện hiệu quả và linh hoạt hơn Máy biến áp tự ngẫu là thiết bị quan trọng trong việc điều chỉnh điện áp trung, đảm bảo truyền tải điện năng an toàn và ổn định Việc ghép nối các bộ máy phát qua máy biến áp tự ngẫu giúp nâng cao khả năng kiểm soát dòng điện và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện.

Theo quy định, công suất 117,65 kVA tương đương với 1,7 trong hệ số quy đổi Do đó, chúng ta có thể ghép tối đa một máy phát chung cho một máy biến áp để đảm bảo hiệu quả vận hành Mỗi tổ máy phát cần có một bộ máy cắt điện riêng để dễ dàng hòa máy phát vào lưới một cách an toàn và thuận tiện Việc phân chia như vậy giúp nâng cao độ an toàn, cũng như tối ưu hóa quá trình vận hành hệ thống điện.

Máy biến áp tự ngẫu có thể được sử dụng để liên kết các cấp điện áp khác nhau, giúp điều chỉnh điện áp phù hợp cho hệ thống truyền tải Tuy nhiên, phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu không được kết nối trực tiếp với máy phát điện, mà chỉ cung cấp điện cho các phụ tải địa phương nhằm đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn cho hệ thống điện.

1.3.2 Đề xuất các phương án

Phía cao áp 220 kV sử dụng hai bộ máy biến áp tự ngẫu MF để làm máy biến áp liên lạc, đảm bảo truyền tải điện hiệu quả và ổn định Trong khi đó, phía trung áp 110 kV được trang bị một bộ MF-MBA với hai cuộn dây, nâng cao khả năng chịu tải và tối ưu hóa hệ thống truyền tải điện mạnh mẽ và an toàn.

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT

Tính toán kinh tế - kỹ thuật

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch

Chương 5: Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

5.1 Tính toán dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly

5.3 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát

5.4 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung

5.5 Chọn máy biến áp đo lường

6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng

6.3 Chọn khí cụ điện của sơ đồ tự dùng

Yêu cầu các bản vẽ: 01 bản vẽ sơ đồ nối điện chính toàn nhà máy

TS Ma Thị Thương Huyền

Tôi, Mai Xuân Minh, cam đoan rằng nội dung trong đồ án này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Ma Thị Thương Huyền và các số liệu, kết quả đều trung thực, chưa từng được công bố trong các công trình khác Các tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng về tác giả, tên công trình, thời gian và nơi công bố Nếu có bất kỳ sai sót nào, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của đồ án.

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được sự hỗ trợ và đóng góp ý kiến quý báu từ các thầy cô trường Đại học Điện Lực, đặc biệt là các giảng viên trong khoa Kỹ thuật điện Em xin chân thành cảm ơn giảng viên TS Ma Thị Thương Huyền vì đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em suốt quá trình thực hiện đồ án.

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ em trong thời gian vừa qua

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

1.2 Tính toán cân bằng công suất 2

1.2.1 Công suất phát ra của toàn nhà máy 2

1.2.3 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp 3

1.2.4 Công suất phát về hệ thống 4

1.3 Đề xuất phương án nối dây 6

1.3.1 Phân tích các nguyên tắc để đề xuất phương án nối dây 6

1.3.2 Đề xuất các phương án 7

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 10

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 10

2.1.2 Máy biến áp liên lạc 10

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA 11

2.2.2 MBA liên lạc (AT1, AT2) 12

2.2.3 Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố 12

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 16

2.3.1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA 2 cuộn dây 16

2.3.2 Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN 16

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT 18

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 18

3.1.1 Cấp điện áp cao 220 kV 18

3.1.2 Cấp điện áp trung 110 kV 18

3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật 18

3.2.1 Các chỉ tiêu kinh tế 19

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 21

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch 21 ii

CHƯƠNG 5: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 23

5.1 Tính toán dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức 23

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 24

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 25

5.3.1 Chọn loại và tiết diện 25

5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 26

5.3.3 Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 28

5.4 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung 29

5.5 Chọn máy biến áp đo lường 33

5.5.1 Chọn máy biến dòng điện (BI) 33

5.5.2 Chọn máy biến điện áp (BU) 35

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 39

6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 39

6.2 Chọn khí cụ điện cho tự dùng 40

Chọn máy biến áp tự dùng riêng: 40

Chọn máy biến áp tự dùng chung: 40

Chọn máy cắt và khí cụ điện 40

Chọn MC và DCL tự dùng cấp điện áp 13,8 kV:(trên MBA tự dùng chung) 40

Chọn aptomat và khí cụ hạ áp 0,4kV: 41

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MBA Máy biến áp

MBATN Máy biến áp tự ngẫu

𝐒 𝐓𝐍𝐌 (𝐭) Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

𝐏 𝐦𝐚𝐱 Công suất phụ tải cực đại của từng cấp điện áp cos𝝋 Hệ số công suất ứng với từng cấp điện áp

P% (t) Phần trăm công suất phụ tải của từng cấp điện áp tại thời điểm t

𝐒 𝐓𝐃 (𝐭) Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t

𝜶 𝑻𝑫 % Lượng phần trăm điện tự dùng

𝐜𝐨𝐬𝝋 𝐓𝐃 Hệ số công suất phụ tải tự dùng

P đmTNM Công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy

S đmTNM Công suất biểu kiến định mức của toàn nhà máy

𝐒 𝐕𝐇𝐓 (𝐭) Công suất tự phát về hệ thống tại thời điểm t

𝐒 𝐔𝐓 (𝐭) Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t

𝐒 𝐔𝐂 (𝐭) Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t n Số tổ máy

𝐒 𝐓𝐃𝐦𝐚𝐱 Công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy

𝐒 𝐝𝐦𝐒 Công suất định mức 1 tổ máy phát điện

S CC (t) Công suất các phía cao của MBA tại thời điểm t

S CT (t) Công suất các phía trung của MBA tại thời điểm t

S CH (t) Công suất các phía cao hạ của MBA tại thời điểm t

∆𝑷 𝟎 Tổn thất công suất không tải trong MBA

∆𝑷 𝑵 Tổn thất công suất ngắn mạch trong máy biến áp

∆𝑷 𝑵 𝑪 Tổn thất công suất ngắn mạch cuộn cao trong MBA

∆𝑷 𝑵 𝑻 Tổn thất công suất ngắn mạch cuộn trung trong MBA

∆𝑷 𝑵 𝑯 Tổn thất công suất ngắn mạch cuộn hạ trong MBA

∆𝑷 𝑵 𝑪𝑯 Tổn thất công suất ngắn mạch cao-hạ(nhà chế tạo cho)

∆𝑷 𝑵 𝑻𝑯 Tổn thất công suất ngắn mạch trung-hạ(nhà chế tạo cho)

∆𝑷 𝑵 𝑪𝑻 Tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung(nhà chế tạo cho)

𝜶 Hệ số có lợi máy biến áp tự ngẫu

𝑺 𝒊 𝑪 Công suất cuộn cao ứng với khoảng thời gian ∆ti

𝑺 𝒊 𝑻 Công suất cuộn trung tương ứng với khoảng thời gian ∆ti iv

𝑺 𝒊 𝑯 công suất cuộn hạ tương ứng với khoảng thời gian ∆ti

B i Tổng tổn thất điện năng các cuộn dây MBATN trong khoảng thời gian ∆ti

V B Vốn đầu tư cho máy biến áp

K Bi Là hệ số tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp MBA ứng với từng cấp v Bi Giá tiền của một MBA n Số lượng MBA

V TBPP Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối

P Chi phí vận hành hàng năm

P 1 Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn

P 2 Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong MBA α% Định mức khấu hao phần trăm

∆𝑨 Tổn thất điện năng trong máy biến áp c Giá thành điện năng

I cb Dòng điện cưỡng bức chạy qua thanh góp

I cp Dòng điện cho phép của thanh góp ở nhiệt độ tiêu chuẩn k hc Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ

I nh Dòng điện ổn định nhiệt của máy cắt ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh

B N Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch

𝛉 𝐜𝐩 Nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh góp

𝛉 𝟎 Nhiệt độ của môi trường xung quanh

𝛉 𝐝𝐦 Nhiệt độ định mức (nhiệt độ tiêu chuẩn)

𝛔 𝟏 Ứng suất tính toán do lực động điện giữa các pha tạo ra

𝛔 𝟐 Ứng suất tính toán do lực động điện giữa 2 thanh dẫn trong cùng 1 pha tạo ra

F ph Lực phá hoại cho phép của sứ

F’ tt Lực điện động đặt lên đầu sứ khi ngắn mạch 3 pha

S Tiết diện của thanh dẫn mềm

C Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn

Hằng số thời gian tắt dòng ngắn mạch không chu kỳ, 𝝉, phụ thuộc vào các yếu tố chính như hệ số liên quan đến bề mặt dây dẫn, bán kính ngoài của dây dẫn, a, cũng như khoảng cách giữa các pha của dây dẫn Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình giảm dòng trong hệ thống, giúp xác định thời gian cần thiết để dòng ngắn mạch hoàn toàn tắt Hiểu rõ mối liên hệ này giúp tối ưu hóa thiết kế hệ thống điện, nâng cao độ tin cậy và an toàn trong vận hành.

Z dc Tổng phụ tải của dụng cụ đo nối vào thứ cấp BI

Z dd Tổng trở dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Thông số của máy phát điện 2

Bảng 1 2 Bảng biến thiên công suất của nhà máy theo thời gian 2

Bảng 1 3 Bảng biến thiên công suất tự dùng của toàn nhà máy theo thời gian 3

Bảng 1 4 Bảng biến thiên công suất của phụ tải các cấp điện áp theo thời gian 4

Bảng 1 5 Bảng tổng hợp công suất toàn nhà máy 4

Bảng 1.6 Bảng công suất cực đại, cực tiểu từng cấp theo thời gian 5

Bảng 2 1 Phân bố công suất cho các cuộn dây MBATN theo thời gian 11

Bảng 2 2 Thông số máy biến áp hai cuộn dây T3 11

Bảng 2 3 Thông số kỹ thuật máy biến áp tự ngẫu (AT1, AT2) 12

Bảng 2 4 Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây 16

Bảng 2 5 Tổn thất công suất ngắn mạch của MBA tự ngẫu 17

Bảng 2 6 Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 17

Bảng 3 1 Vốn đầu tư cho MBA 19

Bảng 4 1 Kết quả tính toán các điểm ngắn mạch 22

Bảng 5 1 Dòng cưỡng bức các cấp điện áp 24

Bảng 5 2 Thông số tính toán và thông số kĩ thuật của máy cắt 25

Bảng 5 3 Thông số tính toán và thông số kĩ thuật của dao cách ly 25

Bảng 5 4 Thông số kỹ thuật của thanh dẫn hình máng 26

Bảng 5 5 Thông số kỹ thuật của sứ đỡ 28

Bảng 5 10 Thông số của BI cấp điện áp 10,5 kV 34

Bảng 5 11 Phụ tải đồng hồ cấp điện áp 10,5 kV 34

Bảng 5 12 Thông số BI cấp điện phía 220kV và 110kV 35

Bảng 5 13 Thông số BU cấp điện áp 13,8 kV 36

Bảng 5 14 Thông số các dụng cụ phụ tải của BU 36

Bảng 5 15 Thông số của BU cấp điện áp 110kV và 220kV 37

Bảng 6 1: Thông số MBA tự dùng riêng 40

Bảng 6 2:Thông số MBA tự dùng chung 40

Bảng 6 3: Thông số máy cắt hợp bộ tự dùng 41

Bảng 6 4: Thông số aptomat tự dùng 42 vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy 5

Hình 2 1 Sơ đồ phân bố công suất 10

Hình 3 1 Sơ đồ thiết bị phân phối 18

Hình 4 1 Sơ đồ vị trí các điểm tính toán ngắn mạch 21

Hình 5 1 Mặt cắt thanh dẫn hình máng 26

Hình 5 2 Sơ đồ kích thước sứ đỡ 28

Hình 5 3 Sơ đồ nguyên lý bố trí các thiết bị đo lường 37

Hình 6 1 Sơ đồ tự dùng nhà máy Thủy điện 39

Hệ thống điện là thành phần cốt lõi của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng lưới truyền tải điện và các hộ tiêu thụ điện, trong đó nhà máy điện đóng vai trò chuyển đổi năng lượng sơ cấp như than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng mặt trời thành điện năng Nhà máy điện là yếu tố không thể thiếu trong hệ thống điện và ngành năng lượng nói chung, đóng vai trò quyết định trong việc cung cấp nguồn điện ổn định và liên tục Việc thiết kế hệ thống điện nhà máy nhiệt điện và tối ưu hóa chế độ vận hành không chỉ giúp nâng cao hiệu quả vận hành mà còn góp phần củng cố kiến thức chuyên môn cho sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi bước vào thực tế công việc Dựa trên nhu cầu thực tế và kiến thức đã học, tôi đã thực hiện đồ án môn học về hệ thống điện trong nhà máy điện và trạm biến áp, tập trung vào các nội dung chính về thiết kế và vận hành tối ưu hệ thống điện.

Chương 1: Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

Chương 2: Tính toán chọn máy biến áp

Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn

Sau thời gian gần 2 tháng tìm hiểu và tính toán, em đã hoàn thành bản đồ án này

Em chân thành đón nhận những lời nhận xét và góp ý từ thầy cô, bạn bè để tích lũy kinh nghiệm và hoàn thiện kiến thức còn thiếu sót, từ đó nâng cao kỹ năng và chất lượng công việc của mình.

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT

Trong quá trình thiết kế phần điện của nhà máy điện, người ta đã xác định trước số lượng và công suất của các máy phát điện phù hợp với yêu cầu đề bài Đối với nhà máy thủy điện gồm 3 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 100 MW, ta cần lựa chọn máy phát từ Bảng 1.2 Phụ lục 1 trong tài liệu [1] Các thông số kỹ thuật của các máy phát được ghi rõ trong Bảng 1.1, đảm bảo phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật và công suất yêu cầu của nhà máy.

Bảng 1 1 Thông số của máy phát điện

Nđm (v/phút) Điện kháng tương đối X’’d X’d Xd

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Công suất phát ra của toàn nhà máy

Trong nhà máy thủy điện, phần tự dùng bao gồm phần tự dùng chung cho toàn nhà máy và phần tự dùng riêng cho từng tổ máy phát Phần tự dùng chung chiếm phần lớn công suất tự dùng của toàn nhà máy, không phụ thuộc vào công suất phát điện của các tổ máy Do đó, công suất tự dùng của nhà máy thủy điện được xem là không đổi theo thời gian.

1.2.3 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp

1.2.4 Công suất phát về hệ thống

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm, công suất phát bằng công suất thu, không tính đến tổn thất công suất trong máy biến áp Điều này đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và hiệu quả, là nguyên tắc cơ bản trong truyền tải và phân phối điện năng Việc duy trì cân bằng công suất giúp giảm thiểu rủi ro quá tải và đảm bảo chất lượng nguồn điện cung cấp cho người dùng.

Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t (S UC (t)), đo bằng MVA, thể hiện lượng công suất tiêu thụ trong hệ thống điện Áp dụng công thức (1.5), khả năng phát của nhà máy tại các thời điểm từ 0 đến 4 giờ là yếu tố quan trọng để đảm bảo cân bằng cung cầu điện năng trong hệ thống Việc tính toán chính xác công suất phát dựa trên các dữ liệu này giúp tối ưu hoá hoạt động vận hành của nhà máy và nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn điện.

1.3 Đề xuất phương án nối dây

1.3.1 Phân tích các nguyên tắc để đề xuất phương án nối dây

Dựa trên các nguyên tắc đề xuất phương án nối dây và kết quả tính toán phụ tải, ta có những nhận xét quan trọng về cân bằng công suất trong hệ thống điện Việc áp dụng các phương pháp nối dây phù hợp giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành và giảm thiểu tổn thất năng lượng Kết quả tính toán phụ tải cho thấy sự phân bổ tải hợp lý, đảm bảo sự ổn định và tin cậy của hệ thống Những nhận xét này đóng vai trò then chốt trong việc xác định giải pháp kết nối dây tối ưu, nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện.

Khi không có phụ tải địa phương hoặc phụ tải địa phương có công suất nhỏ, không cần lắp đặt thanh góp điện áp máy phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát qua phía trên máy cắt của MBA liên lạc Quy định về mức công suất nhỏ của phụ tải địa phương cho phép rẽ nhánh từ đầu cực máy phát với công suất không quá 15% công suất định mức của một tổ máy phát Do không có phụ tải địa phương, nên không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

Máy biến áp tự ngẫu được sử dụng làm liên lạc, giúp dễ dàng ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát hoặc máy biến áp có 2 cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp điện áp trung Việc này đảm bảo sự ổn định và hiệu quả trong truyền tải điện năng, tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện Sử dụng máy biến áp tự ngẫu phù hợp còn giúp tiết kiệm không gian và chi phí lắp đặt, đồng thời nâng cao tính linh hoạt trong các ứng dụng truyền tải điện.

Có thể ghép tối đa một máy phát với một máy biến áp để đảm bảo hiệu quả hoạt động Mỗi tổ máy phát cần có máy cắt điện riêng để thuận tiện trong quá trình hòa máy phát vào lưới điện Điều này giúp tối ưu hóa quá trình kết nối và đảm bảo an toàn khi vận hành hệ thống phát điện.

Máy biến áp tự ngẫu có thể được sử dụng để liên kết các cấp điện áp khác nhau, giúp truyền tải năng lượng hiệu quả hơn Tuy nhiên, phía hạ áp của máy không nối trực tiếp với máy phát điện mà chỉ cung cấp điện cho các phụ tải địa phương Điều này đảm bảo sự an toàn, ổn định trong hệ thống điện và tối ưu hóa việc phân phối điện năng theo nhu cầu từng khu vực.

1.3.2 Đề xuất các phương án

Phía cao áp 220 kV sử dụng hai bộ máy biến áp tự ngẫu MF làm máy biến áp liên lạc, đảm bảo truyền tải hiệu quả cao và ổn định Trong khi đó, phía trung áp 110 kV được trang bị một bộ MF-MBA với hai cuộn dây, tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện và nâng cao độ tin cậy Các giải pháp này giúp tăng cường khả năng vận hành và giảm thiểu rủi ro mất điện trong hệ thống truyền tải điện năng.

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	2,16 MB