Đồ án kỹ phần điện trong nhà máy điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN có bản excel tính toán.aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, Phạm Trung Hiếu, cam đoan những nội dung trong đồ án này là

do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của GV Nguyễn Đức Quang Các

số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực và chưa được công bốtrong các công trình khác Các tham khảo trong đồ án đều được tríchdẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian và nơi công bố Nếukhông đúng như đã nêu trên, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về đồ áncủa mình

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2022

Người cam đoan Phạm Trung Hiếu

ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM

T

T

1 Nội dung: Các tính toán trong báo cáo chính

xác, hợp lý, đầy đủ nội dung đề bài

2 Hình thức: Báo cáo trình bày sạch, đẹp, ít

lỗi

3 Trả lời câu hỏi

4 Thái độ, tác phong (cách trả lời các câu hỏi

rõ ràng, trực tiếp vào nội dung câu hỏi, có

sức thuyết phục)

Các ý kiến khác:

Hà Nội, ngày … tháng 6 năm 2022

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay với tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật nhằm mục đích đẩy mạnh côngnghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Bên cạnh những ngành công nghiệp khác thì ngànhcông nghiệp năng lượng của những năm gần đây cũng đạt được những thành tựu đáng kể,đáp ứng được nhu cầu của đất nước Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốcgia, ở nước ta nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăngtrưởng không ngừng Hiện nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ đời sống nhândân được nâng cao, dẫn đến phụ tải điện ngày càng phát triển Do vậy việc xây dựng thêmcác nhà máy điện là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu của phụ tải Việc quan tâm quyếtđịnh đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong việc thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máyđiện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với hệ thống kinh tế quốc doanh Do đó việc tìmhiểu nắm vững công việc thiết kế nhà máy điện, để đảm bảo được độ tin cậy cung cấpđiện, chất lượng điện, an toàn và kinh tế là yêu cầu quan trọng đối với người kỹ sư điện Nhiệm vụ của đồ án thiết kế của em là thiết kế nhà máy điện kiểu thủy điện Vớinhững kiến thức thu nhận được qua các năm học tập và sự hướng dẫn tận tình của thầygiáo phụ trách và các thầy cô khác trong khoa đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kếcủa mình

Vì thời gian và kiến thức có hạn, chắc hẳn đồ án không tránh khỏi những sai sót.Kính mong các thầy cô giáo góp ý, chỉ bảo để em nắm vững kiến thức của môn học

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn cùng tất cả các thầy cô giáo đãtruyền thụ kiến thức cho em để cho em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2022

Sinh viên Phạm Trung Hiếu

MỤC LỤC

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

NỐI DÂY 11

1.1 Lựa chọn máy phát điện 11

1.2 Cân bằng công suất 11

1.2.1 Đồ thị công suất phát toàn nhà máy 11

1.2.2 Phụ tải tự dùng của nhà máy 12

1.2.3 Phụ tải các cấp điện áp 13

1.2.4 Cân bằng công suất phát về hệ thống 16

1.3 Lựa chọn phương án nối dây cho nhà máy điện 19

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 24

2.1 Phương án 1 24

2.1.1 Tính phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường 24

2.1.2 Chọn máy biến áp cho phương án 26

2.1.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA 28

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 32

2.2 Phương án 2 34

2.2.1 Tính phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường 34

2.2.2 Chọn máy biến áp cho phương án 36

2.2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA 38

2.2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 42

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 44

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 44

3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 46

3.2.1 Phương án 1 48

3.2.2 Phương án 2 49

3.3 Lựa chọn phương án tối ưu 50

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 51

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 51

4.2 Lập sơ đồ thay thế 53

4.3 Tính toán ngắn mạch 55

4.3.1 Ngắn mạch trên thanh góp cao áp 220kV (điểm ngắn mạch N1) 55

4.3.2 Ngắn mạch trên thanh góp cao áp 110kV (điểm ngắn mạch N2) 56

4.3.3 Ngắn mạch phía hạ áp máy biến áp liên lạc AT2 (điểm ngắn mạch N3) .58 4.3.4 Ngắn mạch đầu cực máy phát (điểm ngắn mạch N3’) 60

4.3.5 Ngắn mạch về phía hạ phụ tải tự dùng (điểm ngắn mạch N4) 60

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 62

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 62

5.1.1 Cấp điện áp 220kV 62

5.1.2 Cấp điện áp 110 KV 63

5.1.3 Cấp điện áp 10,5 kV 64

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 64

5.2.1 Chọn máy cắt 64

5.2.2 Chọn dao cách ly 65

5.3 Chọn MBA, cáp và máy cắt cho phụ tải địa phương 65

5.3.1 Chọn MBA 65

5.3.2 Chọn cáp 22kV 66

5.3.3 Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương 68

5.4 Chọn thanh dẫn, thanh góp cứng 70

5.5 Chọn sứ đỡ 73

5.6 Chọn thanh góp, thanh dẫn mềm 73

5.6.2 Chọn thanh góp cấp điện áp 110 kV 77

5.7 Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện 79

5.7.1 Chọn máy biến điện áp (BU) 79

5.7.2 Chọn máy biến dòng điện BI 81

5.8 Chọn chống sét van 83

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 85

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng 85

6.2 Các cấp điện áp tự dùng 85

6.3 Chọn thiết bị và khí cụ điện cho tự dùng 86

6.3.1 Chọn máy biến áp 86

6.3.2 Chọn máy cắt 87

6.3.3 Chọn dao cách ly 88

6.3.4 Chọn aptomat (MCCB) 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

Danh Mục Bảng Biểu

Bảng 1.1 Thông số máy phát điện 11

Bảng 1.2 Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát (110kV) 13

Bảng 1.3 Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp trung (110kV) 14

Bảng 1.4 Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp cao áp (220kV) 15

Bảng 1.5 Bảng biến thiên công suất phát về hệ thống mùa mưa 16

Bảng 1.6 Bảng biến thiên công suất phát về hệ thống mùa khô 17

Bảng 1.7 Bảng biến thiên công suất các phụ tải của nhà máy theo thời gian của mùa mưa 17

Bảng 1.8 Bảng biến thiên công suất các phụ tải của nhà máy theo thời gian của mùa khô 18 Bảng 2.1 Phân bố công suất của MBA theo từng thời điểm mùa mưa 26

Bảng 2.2 Phân bố công suất của MBA theo từng thời điểm mùa khô 26

Bảng 2.3 Thông số máy biến áp T1 27

Bảng 2.4 Thông số máy biến áp T2 27

Bảng 2.5 Thông số máy biến áp tự ngẫu AT1, AT2 28

Bảng 2.6 Bảng tính tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu AT1, AT2 180 ngày mùa mưa 33

Bảng 2.7 Bảng tính tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu AT1, AT2 185 ngày mùa khô 33

Bảng 2.8 Phân bố công suất của MBA theo từng thời điểm mùa mưa 35

Bảng 2.9 Phân bố công suất của MBA theo từng thời điểm mùa khô 36

Bảng 2.10 Thông số máy biến áp T1, T2 37

Bảng 2.11 Thông số máy biến áp tự ngẫu AT1, AT2 37

Bảng 2.12 Bảng bảng tính tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu AT1, AT2 180 ngày mùa mưa 42

Bảng 2.13 Bảng bảng tính tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu AT1, AT2 185 ngày mùa khô 43

Bảng 3.1 Kết quả tính toán kinh tế 2 phương án 50

Bảng 4.1 Kết quả tính toán dòng ngắn mạch tại các điểm 61

Bảng 5.1 Kết quả tính dòng làm việc cưỡng bức các cấp điện áp 64

Bảng 5.2 Chọn máy cắt điện cho từng cấp điện áp 64

Bảng 5.3 Chọn dao cách ly cho từng cấp điện áp 65

Bảng 5.4 Thông số MBA địa phương 65

Bảng 5.5 Thông số máy cắt trước MBA phụ tải địa phương 68

Bảng 5.6 Thông số máy cắt sau MBA phụ tải địa phương 69

Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật của thanh dẫn đầu cực máy phát 70

Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật của thanh góp mềm cấp điện áp 220 kV 74

Bảng 5.9 Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N1) 76

Bảng 5.10 Thông số kỹ thuật của thanh góp mêm cấp điện áp 110 kV 77

Bảng 5.11 Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N2) 78

Bảng 5.12 Phân bố các đòng hồ điện phía thứ cấp cho BU 79

Bảng 5.13 Thông số BU cho cấp điện áp 10kV 80

Bảng 5.14 Thông số BU cấp điện ấp 110kV và 220kV 81

Bảng 5.15 Thông số BI cấp điện áp 10kV 81

Bảng 5.16 Phụ tải đồng hồ cấp điện áp 10kV 82

Bảng 5.17 Thông số BI cấp điện áp 110kV và 220kV 83

Bảng 5.18 Thông số chống sét van 84

Bảng 6.1 Thông số máy biến áp tự dùng cấp 10,5/0,4kV 87

Bảng 6.2 Thông số máy cắt phía tự dùng 87

Bảng 6.3 Thông số dao cách ly phía tự dùng 88

Bảng 6.4 Thông số aptomat 89

Danh Mục Hình Vẽ

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy trong một năm 12

Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát 13

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp 110kV 14

Hình 1.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao áp 220kV 15

Hình 1.5 Đồ thị công suất phát về hệ thống mùa mưa 16

Hình 1.6 Đồ thị công suất phát về hệ thống mùa khô 17

Hình 1.7 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy mùa mưa 18

Hình 1.8 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy mùa khô 19

Hình 1.9 Sơ đồ nối điện phương án 1 21

Hình 1.10 Sơ đồ nối điện phương án 2 22

Hình 1.11 Sơ đồ nối điện phương án 3 23

Hình 2.1 Phân bố công suất của MBATN khi MBA T2 bị sự cố khi SUTmax 29

Hình 2.2 Phân bố công suất của MBATN AT1 khi MBATN AT2 bị sự cố tại thời điểm SUTmax 30

Hình 2.3 Phân bố công suất của MBATN AT1 khi MBATN AT2 bị sự cố tại thời điểm SUTmin 31

Hình 2.4 Phân bố công suất của MBATN khi MBA B4 bị sự cố khi SUTmax 39

Hình 2.5 Phân bố công suất của MBATN AT1 khi MBATN AT2 bị sự cố tại thời điểm SUTmax 40

Hình 2.6 Phân bố công suất của MBATN AT1 khi MBATN AT2 bị sự cố tại thời điểm SUtmin. 41

Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 45

Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 46

Hình 4.1 Sơ đồ các điểm ngắn mạch phương án 52

Hình 4.2 Sơ đồ thay thế cho lưới điện 53

Hình 4.3 Sơ đồ rút gọn ngắn mạch tại điểm N1 55

Hình 4.5 Sơ đồ rút gọn ngắn mạch tại điểm N3 58

Hình 5.1 Sơ đồ cấp điện cho phụ tải địa phương 66

Hình 5.2 Hình vẽ mặt cắt của thanh dẫn cứng 71

Hình 5.3 Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào máy biến áp và máy biến dòng mạch MF 82

Hình 6.1 Sơ đồ tự dùng nhà máy thủy điện công suất trung bình (<1000MVA) 86

Hình 6.2 Sơ đồ điểm ngắn mạch N7 88

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ

ĐỀ SUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Trong thực tế điện năng tiêu thụ của mỗi phụ tải luôn luôn thay đổi Việc nắm giữđược các quy luật thay đổi này vô cùng quan trọng trong thiết kế vận hành hệ thống điện.Thông qua các đồ thi phụ tải ngày đêm ta có thể chọn được các phương án nối dây hợp lý,đảm bảo các yêu cầu về kinh tế lẫn kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của hệthống điện

1.1 Lựa chọn máy phát điện

Căn cứ vào yêu cầu của đề bài là nhà máy thủy điện gồm 04 tổ máy, mỗi tổ máy cócông suất 55 MW Cung cấp cho phụ tải địa phương, phụ tải trung áp 110kV, phụ tải cao

áp 220kV và phần còn lại cấp về hệ thống

Chọn máy phát điện có thông số sau đây: (Theo bảng 1.2- Phụ lục 1- Tr 116 Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp)

Bảng 1.1 Thông số máy phát điện

Loại Thông số kỹ thuật Điện kháng tươngđối

CB-808/130-40yu

n(vòng/phút)

S(MVA)

P(MW)

cosφ

1.2 Cân bằng công suất

1.2.1 Đồ thị công suất phát toàn nhà máy

180 ngày mùa mưa 185 ngày mùa khô 0

50 100

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy trong một năm

1.2.2 Phụ tải tự dùng của nhà máy

Phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 1,06% công suất phát của nhà máy với cosφTD =0,87 Công suất tự dùng của nhà máy gồm tự dùng chung và tự dùng riêng (trong đó đa số

là công suất tự dùng chung) nên không phụ thuộc công suất phát của nhà máy Do đó côngsuất tự dùng của nhà máy coi như không đổi theo thời gian và được tính theo công thứcdưới đây

Trong đó:

-: phụ tải tự dùng

- : lượng điện phần trăm tự dùng

- n: là số tổ máy phát điện

- PđmF:công suất tác dụng định mức của một tổ máy phát điện

- : hệ số công suất phụ tải tự dùng

Với = 1,06% và cosφTD = 0,87

STD = = 2,68 (MVA)

1.2.3 Phụ tải các cấp điện áp

a, Phụ tải cấp điện áp máy phát (địa phương)

PUFmax = 8,3 MW; cosφUF = 0,87

Gồm 1 lộ kép x 8,3 MW x 5km

Áp dụng tương tự cho các khung giờ khác trong ngày, ta có bảng số liệu sau:

Bảng 1.2 Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát (110kV)

b, Phụ tải cấp điện áp trung UT (110kV).

PUTmax = 95,75 MW; cosφUT = 0,86

Gồm 2 lộ kép x 47,88 MW

Áp dụng tương tự cho các khung giờ khác trong ngày, ta có bảng số liệu sau:

Bảng 1.3 Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp trung (110kV)

c, Phụ tải cấp điện áp cao UC (220kV).

PUCmax = 71,75 MW; cosφUC = 0,85

Gồm 1 lộ đơn x 71,5 MW

Áp dụng tương tự cho các khung giờ khác trong ngày, ta có bảng số liệu sau:

Bảng 1.4 Bảng biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp cao áp (220kV)

1.2.4 Cân bằng công suất phát về hệ thống

Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo công thức sau đây:

STNM(t) = STD(t) + SUT(t) + SUC(t) + SUF(t) + SVHT(t) Công suất phát về hệ thống:

SVHT(t) = STNM(t) – (STD(t) + SUF(t) + SUT(t) + SUC(t))Vậy mùa mưa công suất phát về hệ thống là:

SVHT(0-6) = 258,8 - (2,68 + 8,11+ 89,07 +71,75) = 87,19 (MVA)Mùa khô công suất phát về hệ thống là:

Bảng 1.6 Bảng biến thiên công suất phát về hệ thống mùa khô

SVHT(t) (MVA) Mùa khô

Hình 1.6 Đồ thị công suất phát về hệ thống mùa khô

Sau khi tính toán cụ thể cân bằng công suất phụ tải của nhà máy thi ta được 2 bảngthống kê sau đây:

Bảng 1.7 Bảng biến thiên công suất các phụ tải của nhà máy theo thời gian của mùa mưa

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0

ừ bảng số liệu trên ta có được phụ tải cân bằng toàn nhà máy trong mùa mưa sau đây:

Hình 1.7 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy mùa mưa Bảng 1.8 Bảng biến thiên công suất các phụ tải của nhà máy theo thời gian của mùa khô

Từ bảng số liệu trên ta có được phụ tải cân bằng toàn nhà máy trong mùa khô sau đây:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0

Hình 1.8 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy mùa khô

1.3 Lựa chọn phương án nối dây cho nhà máy điện

Chọn phương án nối dây cho nhà máy điện là 1 trong những nhiệm vụ quan trọngtrong thiết kế nhà máy điện Phương án nối dây phù hợp không những đáp ứng được cácyêu cầu về kinh tế mà còn đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về tiêu chuẩn kỹ thuật

Cơ sở để xác định các phương án nối dây là số máy phát điện, công suất của từng tổ máy,các cấp điện áp của phụ tải, công suất của các phụ tải Việc hình thành các phương án phảiđảm bảo các nguyên tắc sau đây:

- Nguyên tắc 1: khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp

máy phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên máy cắt củamáy máy biến áp liên lạc Quy định về mức nhỏ công suất của địa phương là: cho rẽ nhánh

từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% công suất định mức của một tổmáy phát Vậy khi đó, giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực hai tổ máy phát, tacó:

Không cần thanh góp điện áp máy phát

- Nguyên tắc 2: Số lượng tổ MPĐ ghép lên thanh góp phải đảm bảo được khi MPĐ có

công suất lớn nhất nghỉ làm việc thì các MPĐ còn lại phải đảm bảo đủ công suất cung cấpcho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải tự dùng

- Nguyên tắc 3: Nếu thỏa mãn 2 điều kiện sau:

+ Lưới điện trung áp và cao áp đều là trung tính nối đất trực tiếp (ở đây 2 cấp điện

áp đều lớn hơn 110kV nên đều có trung tính nối đất trực tiếp)

+ Hệ số có lợi:

Thỏa mãn cả 2 điều điện và có 3 cấp điện áp dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liênlạc

- Nguyên tắc 4: Trong trương hợp sử dụng MBA tự ngẫu làm MBA liên lạc thì chọn số

lượng bộ MPĐ- MBA ghép lên thanh góp liên lạc tương ứng với công suất cấp và côngsuất của phụ tải

Khi MBA liên lạc là MBA 3 cuộn dây thì số bộ MPĐ-MBA ghép vào điện áp trung

áp phải đảm bảo điều kiện:

ΣSđmF SUTmin

- Nguyên tắc 5: Khi công suất phụ tải phía trung quá nhỏ thì không cần dùng MBA 3 cuộn

dây mà khi đó phụ tải phía trung coi như được cấp từ trạm biến áp bởi MBA lấy điện từMPĐ hay từ thanh góp TBPP phía cao áp

-Nguyên tắc 6: Nhà máy điện với công suất của mỗi tổ MPĐ nhỏ thì có thể ghép nhiều

MPĐ lên 1 MBA với điều kiện là tổng công suất các tổ MPĐ nhỏ hơn công suất dự trữ hệthống

- Nguyên tắc 7: Khi lượng công suất truyền giữa cao áp và trung áp quá nhỏ thì có thể

dùng 2 MBA tự ngẫu liên lạc với hạ áp không nối với MPĐ, chỉ dùng để cung cấp cho phụtải cấp điện áp máy phát

Từ các nguyên tắc trên ta có thể đề xuất một số phương án nối dây sau đây:

- Phía trung nối 2 MPĐ vào cùng 1 MBA 2 cuộn dây

- Phía cao dùng 2 bộ MPĐ - MBATN làm liên lạc

Trên cơ sở trên ta đề xuất 2 phương án nối điện như sau:

Phương án 1:

- Nối 1 bộ MPĐ – MBA 2 cuộn dây vào thanh góp cao áp 220 kV

- Nối 1 bộ MPĐ – MBA 2 cuộn dây vào thanh góp trung áp 110 kV

- Dùng 2 bộ MPĐ – MBATN làm liên lạc giữa các cấp điện áp

Hình 1 9 Sơ đồ nối điện phương án 1

Ưu điểm:

- Bố trí công suất hợp lý, sơ đồ tương đối đơn giản

- Dung lượng máy biến áp nhỏ hơn, luôn đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp

Nhược điểm: (so với phương án 2 ở dưới)

- Chủng loại MBA nhiều, vận hành phức tạp hơn

- Chi phí đầu tư cho phương án lớn hơn do các thiết bị phía cao nhiều hơn

Phương án 2:

- Hai bộ MPĐ - MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện

cho phụ tải 110kV

- Hai bộ MPĐ – MBATN liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất

lên hệ thống và phụ tải phía cao 220kV, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu chophía 110kV

Hình 1.10 Sơ đồ nối điện phương án 2

Ưu điểm:

- Số lượng, chủng loại MBA ít hơn => vận hành đơn giản

- Bố trí MBA tại các cấp điện áp hợp lí => độ tin cậy cung cấp điện cao

- Ít thiết bị phía cao hơn => giá thành hợp lý hơn

Nhược điểm:

- Công suất của MBA bên trung lớn

Phương án 3:

- Dùng 2 bộ MPĐ – MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp 220kV

- Dùng 2 bộ MPĐ – MBA tự ngẫu để nối vào thanh góp 220kV và làm liên lạc với phụ

tải phía thanh góp 110kV

Hình 1.11 Sơ đồ nối điện phương án 3

Ưu điểm:

- Sơ đồ các thiết bị nằm về 1 phía

- Ít các thiết bị chủng loại khác nhau, chủ yếu 220kV

Nhược điểm:

- Phân bố công suất chưa đều cho các cấp điện áp => MBATN làm việc tải nặng.

- Sơ đồ thiết bị đắt tiền, không có lợi về mặt kinh tế

* Kết luận:

So sánh 3 phương án:

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

- Phương án 3 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 khôngcung cấp đủ cho phụ tải, không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

Do đó, ta thấy hai phương án 1, 2 có nhiều ưu điểm hơn, đảm bảo độ an toàn, độ tincậy, cung cấp điện ổn định, dễ vận hành nên ta chọn hai phương án này để so sánh vềmặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phương án tối ưu

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy 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 đến 5) lần tổng công suất của các máy phát điện

Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượngmáy biến áp ít và công suất hợp lý mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêuthụ, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận khả năng quá tải của máy biến áp, không ngừng cảitiến cấu tạo của máy biến áp

Giả sử MBA được sản xuất tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh công suất củaMBA theo mỗi tổ máy

2.1 Phương án 1

2.1.1 Tính phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường

Việc phân bố công suất cho các MBA cũng như cho các cấp điện áp của chúng đượctiến hành theo nguyên tắc cơ bản là: phân công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBAhai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ Phần thừa thiếu còn lại do MBA liên lạcđảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu, không xét đếntổn thất trong MBA Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, khôngcần chọn MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải,làm hạ vốn đầu tư đáng kể

Sau đây ta sẽ tính toán phân bố công suất cho MBA trong bộ MPĐ-MBA hai cuộndây và MBA liên lạc dựa theo nguyên tắc cơ bản trên

a, Các MBA bộ 2 cuộn dây T 1 , T 2

Với các bộ MPĐ-MBA vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết côngsuất từ 0–24 (h) lên thanh góp Khi đó công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ đượctính như sau:

Đối với các MBA T1, T2 luôn coi MPĐ phía dưới phát đầy tải (với Sđm) Do đó côngsuất chạy qua T1, T2 phải thỏa mãn:

Sbộ SđmF – Trong đó:

SđmF: là công suất của mỗi tổ máy phát

là công suất của phụ tải tự dùng của mỗi tổ máy

n: là số tổ máy phát điện của nhà máy

Áp dụng để tính toán ta có:

b, Các MBA liên lạc AT1, AT2

MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất, công suấtphân bố về các phía theo thời gian Công suất của AT1 và AT2 phải thỏa mãn điều kiệnsau:

là công suất lớn nhất truyền qua các phía của máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2.Công suất truyền qua các phía của MBA tự ngẫu AT1 và AT2 theo từng thời điểmđược tính như sau:

Trong đó:

- SUT(t), SUC(t) là công suất của phụ tải phía trung áp và cao áp tại thời điểm t

- Snt(t), Sch(t), SH(t) là công suất cuộn nối tiếp, cuộn chung, cuộn hạ của máy biến

áp tự ngẫu tại thời điểm t

- SVHT(t) là công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Áp dụng tương tự cho các thời điểm khác trong ngày, ta có bảng số liệu phân bố côngsuất của MBA sau đây:

Bảng 2.1 Phân bố công suất của MBA theo từng thời điểm mùa mưa

MBA S

(MVA)

Thời gian (h)0-6 6-8 8-11 11-14 14-18 18-20 20-24T1, T2 Sc = Sh 64,03 64,03 64,03 64,03 64,03 64,03 64,03

2.1.2 Chọn máy biến áp cho phương án

Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo được cung cấp điện bìnhthường trong điều kiện làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi các máy biến ápđều lầm việc

Ngoài ra, khi có bất kỳ máy biến áp nào trong hệ thống xảy ra sự cố thì máy biến ápcòn lại phải với khả năng quá tải của nó phải cung cấp đủ công suất cần thiết

a, Đối với các MBA T1, T2

Ta đều chọn 2 MBA 3 pha 2 cuộn dây và không điều chỉnh dưới tải, có công suấtđược chọn theo điều kiện sau:

SđmB SđmF – StdF

Trong đó:

- SđmB là công suất định mức của máy biến ta chọn

- SđmF là công suất định mức của máy phát

- StdF là công suất tự dùng của mỗi tổ máy

Do hệ số tự dùng của nhà máy là 1,06% nên ta có thể bỏ qua StdF

SđmB 64,7 (MVA)

(Tra bảng 2.5 trang 141 Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp) ta chọn

được MBA T1 có mã hiệu và tham số như sau:

Bảng 2.3 Thông số máy biến áp T1

Ta chọn được MBA T2 có mã hiệu và tham số như sau:

Bảng 2.4 Thông số máy biến áp T2

b, Đối với các máy biến áp liên lạc AT1, AT2

Như đã đề cập ở phần trên, các MBA AT1 và AT2 đều là máy biến áp tự ngẫu có điềuchỉnh điện áp dưới tải để điều chỉnh điện áp tất cả các phía Mặt khác các MBA tự ngẫuthì lõi từ cũng như các cuộn nối tiếp, cuộn chung, cuộn hạ đều được chế tạo theo công suấttính toán:

Hệ số có lợi của MBA:

Mà ta có

Ta chọn được MBATN có ký hiệu và tham số như bảng sau:

Bảng 2.5 Thông số máy biến áp tự ngẫu AT1, AT2

2.1.3.2 Các MBA 2 cuộn dây hoặc MBATN khi xảy ra quá tải sự cố

a, Trường hợp 1: Khi T2 gặp sự cố

Giả thiết 1 MBA bộ T2 bất ngờ gặp sự cố với thời điểm phụ tải cấp điện áp trung cựcđại SUTmax = 111,34 MVA tại thời điểm từ 18-20h

Điều kiện kiểm tra quá tải:

Với 21,40,5 (MVA) 111,34 (MVA)

Thỏa mãn điều kiện đáp ứng quá tải

Ta có phân bố công suất khi xảy ra sự cố:

Ta thấy chiều truyền công suất từ phía hạ về các phía cao và phía trung nên cuộn hạmang tải nặng nhất

Ta có sơ đồ nối dây minh họa cho trường hợp sự cố sau đây:

Hình 2.1 Phân bố công suất của MBATN khi MBA T2 bị sự cố khi S UTmax

Công suất thiếu khi xảy ra sự cố:

Hệ thống làm việc ổn định.

b) Trường hợp 2: Hỏng MBA AT1 hoặc AT2 khi :

Giả sử MBA tự ngẫu AT2 bất ngờ gặp sự cố vào thời điểm phụ tải cấp điện áp trung áp cựcđại: SUTmax = 111,34 MVA tại thời điểm từ 18-20h

Điều kiện kiểm tra quá tải:

Với: 1,40,5= 176,03 (MVA)

Thỏa mãn điều kiện đáp ứng quá tải

Ta có phân bổ công suất khi xảy ra sự cố:

Ta có sơ đồ nối dây minh họa cho trường hợp sự cố sau đây:

Hình 2.2 Phân bố công suất của MBATN AT1 khi MBATN AT2 bị sự cố tại thời điểm S UTmax

Ta thấy chiều truyền công suất từ cuộn hạ và cuộn chung về phía cuộn nối tiếp nêncuộng nối tiếp mang tải nặng nề nhất

Công suất thiếu khi xảy ra sự cố:

Hệ thống làm việc ổn định

c) Trường hợp 3: Hỏng MBA AT1 hoặc AT2 khi

Giả sử MBA tự ngẫu AT2 bất ngờ gặp sự cố vào thời điểm phụ tải cấp điện áp trung

áp cực tiểu: SUTmin = 89,07 MVA tại thời điểm từ 0-6h

Điều kiện kiểm tra quá tải:

Với: 1,40,5= 192 (MVA) > 89,07

Thỏa mãn điều kiện đáp ứng quá tải

Ta có phân bổ công suất khi xảy ra sự cố:

Ta có sơ đồ nối dây minh họa cho trường hợp sự cố sau đây:

Hình 2.3 Phân bố công suất của MBATN AT1 khi MBATN AT2 bị sự cố tại thời điểm S UTmin

Ta thấy chiều truyền công suất từ cuộn hạ và cuộn chung về phía cuộn nối tiếp nêncuộn nối tiếp mang tải nặng nhất

Công suất thiếu khi xảy ra sự cố:

= (35,43 + 71,75) – (2.30,88 + 64,03) = -18,61 (MVA) SdpHT = 100 (MVA)

Sau khi kiểm tra các máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2 ta thấy cả 2 đã đáp ứng được cácyêu cầu kỹ thuật khi xảy ra các sự cố nặng nề nhất

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây T1 và T2:

Ta có:

Bảng 2.6 Bảng tính tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu AT1, AT2 180 ngày mùa mưa

Thời gian (h) 0-6 6-8 8-11 11-14 14-18 18-20 20-24Snt (MVA) 47,46 42,60 41,65 41,65 41,65 35,61 47,69Sch (MVA) 12,52 18,09 18,085 18,09 18,085 23,66 12,52

2.2 Phương án 2

2.2.1 Tính phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường

Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng như cho các cấp điện ápcủa chúng được tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là: phân công suất cho MBAtrong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần thừathiếu còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng giữacông suất phát và công suất thu, không xét đến tổn thất trong MBA

Sau đây ta sẽ tính toán phân bố công suất cho MBA trong bộ MPĐ-MBA hai cuộndây và MBA liên lạc dựa theo nguyên tắc cơ bản trên

a, Các MBA bộ 2 cuộn dây T 1 , T 2

Với các bộ MPĐ-MBA vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết côngsuất từ 0–24 (h) lên thanh góp Khi đó công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ đượctính như sau:

Đối với các MBA T1, T2 luôn coi MPĐ phía dưới phát đầy tải (với Sđm) Do đó côngsuất chạy qua T1, T2 phải thỏa mãn:

Sbộ SđmF – Trong đó:

SđmF: là công suất của mỗi tổ máy phát

là công suất của phụ tải tự dùng của mỗi tổ máy

n: là số tổ máy phát điện của nhà máy

Áp dụng để tính toán ta có:

b, Các MBA liên lạc AT1, AT2

MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất, công suấtphân bố về các phía theo thời gian Công suất của AT1 và AT2 phải thỏa mãn điều kiệnsau:

là công suất lớn nhất truyền qua các phía của máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2

Công suất truyền qua các phía của MBA tự ngẫu AT1 và AT2 theo từng thời điểmđược tính như sau:

Trong đó:

- SUT(t), SUC(t) là công suất của phụ tải phía trung áp và cao áp tại thời điểm t

- Snt(t), Sch(t), SH(t) là công suất cuộn nối tiếp, cuộn chung, cuộn hạ của máybiếm áp tự ngẫu tại thời điểm t

- SVHT(t) là công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Bảng 2.8 Phân bố công suất của MBA theo từng thời điểm mùa mưa

MBA S (MVA) Thời gian (h)

Bảng 2.9 Phân bố công suất của MBA theo từng thời điểm mùa khô

MBA S (MVA) Thời gian (h)

(Dấu trừ trong bảng thể hiện hướng truyền công suất từ phía cuộn chung (phía trung áp)

về cuộn nối tiếp (phía cao áp) trong máy biến áp tự ngẫu AT1, AT2)

MBATN làm việc ở chế độ truyền công suất từ cuộn hạ về phía cuộn nối tiếp (phía cao áp)

và từ phía cuộn chung (phía trung áp) về cuộn nối tiếp nên cuộn nối tiếp mang tải nặng nềnhất:

2.2.2 Chọn máy biến áp cho phương án

Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo được cung cấp điện bìnhthường trong điều kiện làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi các máy biến ápđều lầm việc

Ngoài ra, khi có bất kỳ máy biến áp nào trong hệ thống xảy ra sự cố thì máy biến ápcòn lại phải với khả năng quá tải của nó phải cung cấp đủ công suất cần thiết

a, Đối với các MBA T1, T2

Ta đều chọn 2 MBA 3 pha 2 cuộn dây và không điều chỉnh dưới tải, có công suấtđược chọn theo điều kiện sau:

SđmB SđmF – StdF

Trong đó:

- SđmB là công suất định mức của máy biến ta chọn

- SđmF là công suất định mức của máy phát

Do hệ số tự dùng của nhà máy là 1,06% nên ta có thể bỏ qua StdF

SđmB 64,7 (MVA)

(Tra bảng 2.5 trang 141 Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp) ta chọn

được MBA T1 và T2 có mã hiệu và tham số như sau:

Bảng 2.10 Thông số máy biến áp T1, T2

b, Đối với các máy biến áp liên lạc AT1, AT2

Như đã đề cập ở phần trên, các MBA AT1 và AT2 đều là máy biến áp tự ngẫu có điềuchỉnh điện áp dưới tải để điều chỉnh điện áp tất cả các phía Mặt khác các MBA tự ngẫu thìlõi từ cũng như các cuộn nối tiếp, cuộn chung, cuộn hạ đều được chế tạo theo công suấttính toán:

Hệ số có lợi của MBA:

Mà ta có

Ta chọn được MBATN có ký hiệu và tham số như bảng sau:

Bảng 2.11 Thông số máy biến áp tự ngẫu AT1, AT2

(%)

2.2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA

2.2.3.1 Các MBA T1 và T2

Vì 2 MBA được chọn với công suất lớn hơn công suất định mức của MPĐ Đồng thờitại mọi thời điểm từ 0 – 24h ta luôn coi bộ MPĐ-MBA làm việc với phụ tải bằng phẳngnên 2 máy biến áp này không phải kiểm tra điều kiện quá tải

2.2.3.2 Các MBA 2 cuộn dây hoặc MBATN khi xảy ra quá tải sự cố

a, Trường hợp 1: Khi T1 gặp sự cố

Giả thiết 1 MBA bộ B4 bất ngờ gặp sự cố với thời điểm phụ tải cấp điện áp trung cựcđại SUTmax = 111,34 MVA tại thời điểm từ 18-20h

Điều kiện kiểm tra quá tải:

Với 21,40,5 288,03 (MVA) 111,34 (MVA)

Thỏa mãn điều kiện đáp ứng quá tải

Ta có phân bố công suất khi xảy ra sự cố: