đồ án phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

ĐỒ ÁN MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC TỔ MÁY TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm 4 tổ máy x 100 MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau đây 1. Phụ tải cấp điện áp 110 kV: Pmax = 100 MW, cos  Gồm 1 kép x 100 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng 2. Phụ tải cấp điện áp 220 kV: Pmax= 150 MW, cos  Gồm 1 kép x 150 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng 3. Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng đường dây kép dài 130 km. Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 3000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống: 160 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống XHT = 1,7

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

ĐỒ ÁN MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ

MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Hoàng

Mã sinh viên: 20710420031

Giáo viên hướng dẫn : PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO

Chuyên nghành : HỆ THỐNG ĐIỆN

Hà Nội, tháng 6 năm 2022

Người cam đoan

2

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc tới cô giáo Phạm Thị Phương Thảo, giảng viên khoa Kỹ Thuật Điện - trường đại học Điện Lực, người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án môn học này

Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Khoa Kỹ Thuật Điện, cùng các giảng viên trường Đại học Điện Lực đã hướng dẫn em trong các khóa học trước và hoàn thành đồ án môn học này

Đồng thời em cũng không thể không nhắc đến công ơn tình cảm và những lời động viên đầy ý nghĩa từ phía những người thân trong gia đình đã cho em một hậu phương vững chãi giúp em toàn tâm toàn ý hoàn thành việc học tập của mình

Cuối cùng em xin gửi tới toàn thể bạn bè những lời biết ơn chân thành về những tình bạn tốt đẹp và những sự giúp đỡ hỗ trợ quý báu mà mọi người đã dành cho em trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện đồ án này

Hà Nội, ngày 02 tháng 06 năm 2022

Hồ Văn Hoàng

3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỀ 17

Họ và tên sinh viên: Hồ Văn Hoàng Mã sinh viên: 20710420031

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử Chuyên ngành: Hệ thống điện

1/ Tên đồ án

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN GỒM 4 TỔ MÁY

2/ Các số liệu

Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm 4 tổ máy x 100 MW

Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau đây

1 Phụ tải cấp điện áp 110 kV: Pmax = 100 MW, cos 

Gồm 1 kép x 100 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

 Phụ tải cấp điện áp 220 kV: Pmax= 150 MW, cos 

Gồm 1 kép x 150 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

3 Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng đường dây kép dài 130 km Công suất

hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 3000 MVA; Công suất dự phòng của

hệ thống: 160 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống

X*

HT = 1,7

4 Tự dùng:  = 6,0%, cos 

5 Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng

Bảng biến thiên công suất

3/ Nội dung, nhiệm vụ thực hiện

Chương 1: Tính toán cân bằng công suất và chọn phương án nối dây

Chương 2: Tính toán chọn máy biến áp

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

Chương 4: Tính toán ngắn mạch

Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn

Chương 6: Tính toán điện tự dùng

Kết luận chung

Yêu cầu các bản vẽ: Bản vẽ sơ đồ 1 sợi toàn nhà máy

4/ Ngày giao đề tài:

5/ Ngày nộp quyển:

5

Mục lục

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU 8

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 12

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 13

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, 14

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 14

1.1 Chọn máy phát điện: 14

1.2 Tính toán cân bằng công suất: 14

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy: 14

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng: 15

1.2.3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp: 15

1.2.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống: 16

1.3 Chọn các phương án nối dây: 17

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối dây: 17

1.3.2 Đề xuất các phương án nối dây: 18

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 21

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA: 21

2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây: 21

2.1.2 MBA liên lạc: 21

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA: 21

2.2.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây: 21

2.2.2 MBA liên lạc ( MBA tự ngẫu ): 22

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA: 23

2.4 Tính toán cụ thể cho từng phương án: 24

2.4.1 Phương án I: 24

2.4.2 Phương án II: 31

2.5 Kết luận 38

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 39

3.1 Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản : 39

3.1.1 Vốn đầu tư của thiết bị : 39

3.1.2 Chi phí vận hành hàng năm: 40

3.2 CHON SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI: 40

3.2.1 Phương án I: 41

3.2.2 Phương án II: 42

3.3 Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu: 42

3.3.1 Phương án I: 42

6

3.2.2 Phương án 2: 43

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 46

4.1 Chọn điểm ngắn mạch: 46

4.2 Xác định điện kháng của các phần tử: 46

4.3 Tính dòng ngắn mạch: 48

4.3.1 Ngắn mạch tại điểm N1: 48

4.3.2 Ngắn mạch tại điểm N2: 50

4.3.3 Ngắn mạch tại điểm N3: 52

4.3.4 Ngắn mạch tại điểm N4: 53

4.3.5 Ngắn mạch tại điểm N5: 54

CHƯƠNG V: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 55

5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức: 55

5.1.1 Cấp điện áp cao 220kV: 55

5.1.2 Cấp điện áp trung 110kV: 55

5.1.3 Cấp điện áp máy phát 10,5kV: 56

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly: 57

5.2.1 Chọn máy cắt: 57

5.2.2 Chọn dao cách ly: 58

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát: 58

5.3.1 Chọn loại và tiết diện thanh góp cứng: 58

5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch: 59

5.3.3 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 60

5.3.4 Chọn sứ đỡ: 61

5.4 Chọn thanh góp,thanh dẫn mềm: 62

5.4.1 Chọn tiết diện: 62

5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi có ngắn mạch : 63

5.6 Chọn máy biến áp đo lường: 67

5.6.1 Chọn máy biến áp BU: 67

5.7 Chọn chống sét van (CSV): 73

5.7.1 Chọn chống sét van cho thanh góp: 73

5.7.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp: 73

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 74

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng: 74

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng: 75

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng riêng: 75

6.2.2 Chọn máy cắt và khí cụ điện: 75

7

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

8

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 = 0,84)

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)

9

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

STDmax công suất tự dùng cực đại

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

11

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

12

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1: Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện 14

Bảng 1 2: Công suất phát của toàn nhà máy 15

Bảng 1 3: Công suất phụ tải tự dùng 15

Bảng 1 4: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp cao 16

Bảng 1 5: Công suất phát về hệ thống 16

Bảng 2 1: Phân bố công suất cho MBA liên lạc 25

Bảng 2 2: Thông số MBA 2 cuộn dây 25

Bảng 2 3: Bảng thông số MBA tự ngẫu 26

Bảng 2 4: Phân bố công suất cho MBA liên lạc 32

Bảng 2 5: Thông số MBA 2 cuộn dây 32

Bảng 2 6: Bảng thông số MBA tự ngẫu 33

Bảng 2 7: Tổng tổn thất điện năng của 2 phương án 38

Bảng 3 1: Bảng tổng kết kinh tế 2 phương án 45

Bảng 4.1: Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch 54

Bảng 5.1: Bảng tổng kết dòng cưỡng bức 57

Bảng 5.2: Thông số các loại MC 57

Bảng 5.3: Thông số các loại DC 58

Bảng 5.4:Thông số thanh dẫn hình máng 59

Bảng 5.5: Bảng thông số sứ 62

Bảng 5.6: Bảng thông số thanh góp mềm 63

Bảng 5.7: Thông số BI cấp điện áp 110 kV 70

Bảng 5.8: Thông số BI cấp điện áp 10,5 kV 71

Bảng 5.9: Bảng công suất tiêu thụ của các cuộn dây dòng 71

Bảng 6.1: Thông số máy cắt tự dùng 76

Bảng 6.2 Thông số dao cách ly tự dùng 76

Bảng 6.3: Thông số aptomat 77

Bảng 6 4: Thông số cầu dap hạ áp 77

13

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp 17

Hình 1 2: Sơ đồ đi dây phương án 1 18

Hình 1 3: Sơ đồ nối dây phương án 2 19

Hình 1 4: Sơ đồ nối dây phương án 2 20

Hình 2 1: Chiều truyền công suất cuộn chung của MBA TN 24

Hình 2 2: Kiểm tra quá tải khi sự cố 1 27

Hình 2 3: Kiểm tra quá tải khi sự cố 2 28

Hình 2 4: Chiều truyền công suất cuộn chung của MBA TN 31

Hình 2 5: Tính toán kiểm tra quá tải khi sự cố 1 33

Hình 2 6: Tính toán kiểm tra quá tải khi sự cố 2 35

Hình 3 1: Sơ đồ nối điện phương án 1 41

Hình 3 2: Sơ đồ nối điện phương án 2 42

Hình 4 1: Sơ đồ các điểm ngắn mạch phương án II 46

Hình 4 2: Ngắn mạch tại điểm N1 48

Hình 4 3: Ngắn mạch tại điểm N2 50

Hình 4 4: Ngắn mạch tại điểm N3 52

Hình 5 1: Hình dạng của thanh dẫn cứng hình máng 59

Hình 5 2: Chọn sứ đỡ 61

Hình 5 3 Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MFĐ 72

Hình 6 1: Sơ đồ nối điện tự dùng 74

Hình 6 3: Sơ đồ điểm ngắn mạch N7 76

14

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT,

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.1 Chọn máy phát điện:

Theo nhiệm vụ đề ra ta phải thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 100 MW Tra bảng 1.2 phụ lục (Sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp – Trang 116), ta chọn loại máy phát nhiệt điện như sau:

Bảng 1 1: Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện

Loại MF Sđm, Pd, Uđm, nđm, cos φ X’’d X’d X2

MVA MW kV v/ph

1.2 Tính toán cân bằng công suất:

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy:

Vì đồ thị phụ tải toàn nhà máy được cho dưới dạng P%(t) nên đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:

Stnm(t) = %( ) Sđm∑ (1.1) Trong đó: Stnm(t) – công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t; MVA

PNM%(t) – phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

cos φF – hệ số công suất định mức của MF

Sđm∑ - tổng công suất biểu kiến định mức của nhà máy; MVA

Sđm∑ = n.SđmF = n đ

Ở đây: SđmF – công suất định mức của 1 tổ MF; MVA

n- số tổ máy

cosφF: Hệ số công suất định mức máy phát

PđmF: Công suất tác dụng của 1 tổ máy phát; MW

Với đề bài đã cho ta có Sđm∑ = 4 , =470,58 ( MVA )

Với t = 0 ÷ 6 (h), áp dụng công thức (1.1), ta có:

Công suất nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nguyên liệu, loại tuabin, công suất phát của nhà máy,…) và chiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suất phát 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) trên ta có bảng kết quả:

Bảng 1 3: Công suất phụ tải tự dùng t(h) 0÷6 6÷8 8÷12 12÷18 18÷20 20÷24

Pmax – công suất max của phụ tải

cos φ – hệ số công suất

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

a) Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV: Pmax = 100MW; cosφ = 0,84

Ta có bảng công suất phát của phụ tải trung áp tại các thời điểm như sau:

Bảng 1.4: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp trung

16

Ta có bảng công suất phát của phụ tải cao áp tại các thời điểm như sau:

Bảng 1 4: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp cao t(h) 0÷6 6÷8 8÷12 12÷18 18÷20 20÷24

Trong đó: SVHT (t) – công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Stnm (t) – công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

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

STD – công suất phụ tải tự dùng

Ở phía thanh góp cao (TBPP cao áp ) đồng cấp điện cho phụ tải điện áp phía cao

và phát công suất thừa về hệ thống; vậy công suất tổng tại đây, gọi là phụ tải thanh góp cao áp STGC(t) sẽ được tính:

STGC(t) = SVHT(t) + SUC(t) Trong trường hợp phụ tải điện áp cao không có thì ta có:

STGC(t) = SVHT(t)

Ta có bảng công suất phát về hệ thống tại các thời điểm như sau:

Bảng 1 5: Công suất phát về hệ thống t(h) 0÷6 6÷8 8÷12 12÷18 18÷20 20÷24

17

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp1.3 Chọn các phương án nối dây:

Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng ta vạch

ra các phương án nối điện cho nhà máy Các phương án được chọn phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối dây:

Dựa theo 7 nguyên tắc sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp ”: Nguyên tắc 1: Thanh góp điện áp máy phát

Theo bài ra không có phụ tải địa phương

Nguyên tắc 3: Sử dụng máy biến áp liên lạc

Nhà máy điện cần thiết kế gồm 3 cấp điện áp nên ta phải sử dụng máy biến áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu Xét 2 điều kiện:

18

- Lưới điện áp phía trung, phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất (do 2 cấp điện áp đều ≥110kV nên đều có trung tính trực tiếp nối đất)

Kết luận: Dùng MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải làm MBA liên lạc

Nguyên tắc 4 : Chọn số lượng bộ MF-MBA 2 cuộn dây

Ta có : S = 95,24(MVA); S = 119,05(MVA)

= ,, =1,25 Vậy ta chỉ nên ghép 1 hoặc 2 bộ MF-MBAvào bên trung Do công suất phía trung tương đối lớn nên ta phải lấy điện từ các máy phát ghép bộ và phía trung của tự ngẫu

Kết luận: ghép 1 tới 2 bộ MF- MBA 2 cuộn dây ở phía trung

1.3.2 Đề xuất các phương án nối dây:

Từ những nguyên tắc trên, ta có một số phương án nối dây như sau:

a) Phương án I:

Hình 1 2: Sơ đồ đi dây phương án 1 Nhận xét:

- Phương án này gồm có 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây Mỗi bộ nối lên thanh góp điện

áp cấp 220kV và cấp 110kV để cấp cho phụ tải từng cấp đó Ngoài ra còn có 2 MBA

TN liên lạc có nhiệm vụ vừa phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hay thiếu cho phía 110kV

19

- Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua 2 MBA nối với MF S1 và S2

- Lượng công suất được cấp liên tục cho các phụ tải lúc bình thường, sự cố

- Bố trí nguồn và phụ tải cân đối

- Công suất truyền tải từ cao sang trung qua MBA TN nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ

- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục, vận hành đơn giản

- Có 1 bộ MF-MBA bên cao nên đắt tiền hơn

- Số lượng và chủng loại MBA ít, các MBA 110kV có giá thành hạ hơn giá MBA 220kV

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

- Tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu nhỏ khi làm việc ở chế độ truyền công suất từ trung và hạ sang cao

- Các MBA bố trí hết bên cao nên giá thành thiết bị không kinh tế

- Có sự cố thì cuộn trung của MBA tự ngẫu sẽ quá tải gây tổn thất lớn

- MBA chọn công suất lớn vì phía trung chỉ tải được công suất tính toán

Kết luận: Qua 3 phương án đã đưa ra ở trên ta có nhận xét phương án 1 và 2 là đơn giản

và kinh tế hơn so với các phương án còn lại Hơn nữa nó vẫn đảm bảo chỉ tiêu về kinh

tế kĩ thuật Do đó ta giữ lại 2 phương án đó để tính toán chi tiết và so sánh

21

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

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

Việc phân bố công suất cho các MBA cũng như cho các cấp điện áp của chúng được tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là: phân công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu ( phụ tải ), không xét đến tổn thất trong MBA Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu từ đáng kể

Sau đây sẽ cụ thể hóa nguyên tắc cơ bản trên việc phân bố công suất cho MBA trong bộ MBA- MF hai cuộn dây và MBA liên lạc

2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây:

Công suất của MBA này mang tải bằng phẳng suốt 24h/ ngày nên được tính theo công thức:

đồ nối điện và cân bằng công suất (không xét đến tổn thất trong MBA)

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA:

2.2.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây:

1 Loại MBA hai cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải:

MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ Như vậy, chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chinh kích từ (TĐK) của MF

1 Công suất định mức:

22

Công suất định mức được chọn theo công thức sau:

SđmB ≥ SđmF - S ê ≈ SđmF (2.2)

Đối với MBA này không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi một trong hai phần tử

MF hay MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố Cũng chính vì lý do này nên chỉ cần dùng máy cắt (MC) phía cao

áp là đủ, phía hạ áp chỉ cần dùng dao cách ly ( CL ) phụ cho sửa chữa

2.2.2 MBA liên lạc ( MBA tự ngẫu ):

1 Loại MBA có điều chỉnh điện áp dưới tải:

Tất cả các phía của MBA mang tải không bằng phẳng, nên có nhu cầu điều chỉnh điện

áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK chỉ điều chỉnh được phía hạ, nên cần có kết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA TN thì mời điều chỉnh điện áp được tất cả các phía

2 Công suất định mức:

Công suất của MBA tự ngẫu được xác định theo công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây Khi đó công suất của máy được chọn theo công thức:

SđmTN ≥ .S ừ = Sđ (2.3) Trong đó: SđmF: Công suất định mức của máy phát điện

SđmTN: Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu được chọn

α: Hệ số có lợi: α = = = 0,5

2 Kiểm tra quá tải máy biến áp khi sự cố:

Đối với MBA liên lạc, khi một trong các MBA trong sơ đồ bị sự cố (MBA bộ hay chính MBA liên lạc) thì MBA liên lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn, cùng với sự huy động công suất dự phòng của hệ thống thì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường Bài toán đặt ra là trong những trường hợp này MBA đã quá tải (gọi là quá tải sự cố) hết mức so với công suất định mức ( khi không phải là MBA tự ngẫu ), hay tính toán ( nếu là MBA tự ngẫu )

23

Quá tải sự cố tối đa cho MBA cho phép quá tải: Kqt = 1,4 với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục

*) Nguyên tắc chung:

Đề kiểm tra quá tải sự cố cho MBA phải tiến hành thực hiện các bước sau:

1 Chọn tình huống sự cố: Phải chọn tình huống sao cho MBA còn lại mang tải nặng

nề nhất

2 Tiến hành tính toán

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA:

1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây:

Do MBA mang tải bằng phẳng Sbộ cả năm nên tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

ΔA = [ΔPo + ΔPN.( ộ

đ )2 ].8760 (2.4) Trong đó: ΔPo – Tổn hao công suất không tải trong máy biến áp

ΔPN - tổn thất ngắn mạch trong MBA

2 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu:

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết phải tính tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau:

21

2.4.1 Phương án I:

1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp:

a) MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây:

Sbộ = 117,5 – 27,73= 110,57 kVA b) MBA liên lạc:

Giả sử chiều truyền công suất cuộn chung của MBA TN như hình vẽ:

Hình 2 1: Chiều truyền công suất cuộn chung của MBA TN

25

SCH( )t SCC( )t SCT( )t

Trong đó: SCC(t); SCT(t) ; SCH(t) – Công suất truyền qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tại thời điểm t, MVA

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

Khi đó, ta có bảng tính phân bố công suất của MBA liên lạc từng thời điểm như sau: Bảng 2 1: Phân bố công suất cho MBA liên lạc

2 Chọn loại và công suất định mức của MBA:

a) Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây:

Loại MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía

hạ, được chọn theo công thức sau:

max dmB dmF TD dmF

26

b) Máy biến áp liên lạc:

Do tất cả các phía của MBA mang tải không bằng phẳng, nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK chỉ điều chỉnh được phía hạ, nên cần có kết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc thì mới điều chỉnh điện áp được tất cả các phía

Do đó ta chọn MBA liên lạc tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải

Công suất định mức của MBA tự ngẫu được chọn theo công thức sau:

SđmTN ≥ 1

.SđmF =

1 0.5.117,5= 235(MVA) Tra bảng 2.6 – Sách thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn MBA tự ngẫu với các thông số như sau:

Bảng 2 3: Bảng thông số MBA tự ngẫu

MBA

dm S

(MVA)

Điện áp (kV)  UN%

0 % I



C T H  P 0 PN C-T C-T

C-H T-H ATДЦTH 240 242 121 10,5 365 670 12 12 16 0,5

3 Kiểm tra quá tải:

a) Kiểm tra quá tải bình thường:

Các máy biến áp được chọn theo công suất định mức của máy phát nên không cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường

b) Kiểm tra quá tải khi sự cố:

Sự cố nặng nề nhất khi

S

27

Hình 2 2: Kiểm tra quá tải khi sự cố 1

Tại thời điểm đó, ta có các thông số khác như sau:

SVHT = 145,58 (MVA) ; STD = 27,73 (MVA) ; +) Kiểm tra điều kiện quá tải:

Áp dụng công thức 2.11 – Sách thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp, ta được:

max

2 . k Sqt TN  SUT  2.0,5.1, 4.240 446,805(  MVA ) 119, 05(  MVA )

 Thỏa mãn điều kiện

+) Phân bố công suất khi có sự cố:

Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây

+) Xác định công suất thiếu:

Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

 Hệ thống bù đủ công suất thiếu

Kết luận: Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA hai dây cuốn phía trung khi phụ tải phía trung đạt cực đại

*) Sự cố 2: Hỏng 1 MBA TN tại thời điểm phụ tải trung đạt cực đại ( Giả sử hỏng AT3):

Hình 2 3: Kiểm tra quá tải khi sự cố 2

Kiểm tra điều kiện quá tải:

29

max

 Thỏa mãn điều kiện quá tải

Phân bố lại công suất:

 Hệ thống bù đủ công suất thiếu

Kết luận: Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA TN khi phụ tải phía trung đạt cực đại

4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA:

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

+) Tổn thất trong MBA T1:

Ta có các số liệu như sau:

SđmT3 = SđmT4 = 120 (MVA);  P 0 = 220 (kW); PN = 500 (kW);

Như vậy: Tổn thất điện năng trong 2 sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây là:

ΔA = ΔA1 + ΔA4 = 5645611,334+ 3299583,254=8945194,588 (kWh)

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

1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp:

a) MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây:

Sbộ = 110,57(MVA)

b) MBA liên lạc:

Giả sử chiều truyền công suất cuộn chung của MBA TN như hình vẽ:

Hình 2 4: Chiều truyền công suất cuộn chung của MBA TN

32

Suy ra:

1 ( ) ( 2 ( )) 2

1 ( ) ( ( ) ( )) 2

Khi đó, ta có bảng tính phân bố công suất của MBA liên lạc từng thời điểm như sau :

Bảng 2 4: Phân bố công suất cho MBA liên lạc

2 Chọn loại và công suất định mức của MBA:

a) Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây:

Loại MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ, công suất định mức được chọn theo công thức sau:

max dmB dmF TD dmF

1

n

Vậy ta chọn MBA với các thông số như sau:

Bảng 2 5: Thông số MBA 2 cuộn dây

Cấp

điện áp

Loại MBA

Do tất cả các phía của MBA mang tải không bằng phẳng, nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK chỉ điều chỉnh được phía hạ, nên cần có kết hợp

33

với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc thì mới điều chỉnh điện áp được tất cả các phía

Do đó ta chọn MBA liên lạc tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải

Công suất định mức của MBA tự ngẫu được chọn theo công thức sau:

SđmTN ≥ 1

.SđmF =

1 0.5.117,5 = 235 (MVA) Vậy ta chọn MBA tự ngẫu với các thông số như sau:

Bảng 2 6: Bảng thông số MBA tự ngẫu



C T H  P 0 PN C-T C-T C-H T-H

ATДЦTH 240 242 121 10,5 360 740 12 12 16 0,5

3 Kiểm tra quá tải:

a) Kiểm tra quá tải bình thường:

Các máy biến áp được chọn theo công suất định mức của máy phát nên không cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường

b) Kiểm tra quá tải khi sự cố:

119,05(MVA) trong khoảng thời gian t = 18-20 (h) ( Giả sử hỏng T3):

Hình 2 5: Tính toán kiểm tra quá tải khi sự cố 1

34

Tại thời điểm đó, ta có các thông số khác như sau:

SVHT = 145,58 (MVA) ; STD = 27,73 (MVA) ;

+) Kiểm tra điều kiện quá tải:

Áp dụng công thức 2.11 – Sách thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp, ta được:

max

2 .k Sqt TN  Sbo  SUT  2.0,5.1, 4.240 110,57 446,566(   MVA ) 119, 05(  MVA )

 Thỏa mãn điều kiện quá tải

+) Phân bố công suất khi có sự cố:

2* k Sqt. đmTN  SCHSC  2* 0,5.1, 4.240 446,566 110.566(   MVA )

Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây

+) Xác định công suất thiếu:

Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

35

Kết luận: Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA hai dây cuốn phía trung khi phụ tải phía trung đạt cực đại

*)Sự cố 2: Hỏng 1 MBA TN tại thời điểm phụ tải trung đạt cực đại (Giả sử hỏng AT2):

Hình 2 6: Tính toán kiểm tra quá tải khi sự cố 2

Kiểm tra điều kiện quá tải:

nt CH sc CT sc

36

Kiểm tra quá tải cuộn cao:

k Sqt. dmTN SCCSC 0,5.1, 4.240 168 94( MVA )

 Thỏa mãn điều kiện quá tải

Xác định công suất phát thiếu về hệ thống khi sự cố so với lúc bình thường:

 Hệ thống bù đủ công suất thiếu

*) Sự cố 3: Hỏng 1 MBA TN tại thời điểm phụ tải trung đạt cực tiểu tại thời điểm t =

 Thỏa mãn điều kiện

Phân bố lại công suất:

37

 Thỏa mãn điều kiện quá tải

Xác định công suất thiếu:

Công suất thiếu phát về hệ thống khi có sự cố so với lúc bình thường:

 Công suất dự phòng đảm bảo yêu cầu

Kết luận: Sau khi tiến hành kiểm tra các điều kiện quá tải và điều kiện hoạt động bình thường ta thấy công suất các MBA đã chọn đáp ứng được yêu cầu đặt ra

4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA:

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

Ta có các số liệu như sau:

Như vậy: Tổn thất điện năng trong 2 sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây là:

ΔA = ΔA3 + ΔA4 = 2 5645611,334= 11291223 (kWh)

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

2 0,5

C N

T N

H N

Tổn thất điện năng tổng toàn bộ các MBA :

Bảng 2 7: Tổng tổn thất điện năng của 2 phương án