Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và thiết kế trạm biến áp 10 04kv

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG 1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Tính toán phụ tải và cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện là một việckh

LỜI MỞ ĐẦU

Đã hơn hai thế kỷ, điện năng trở thành dạng năng lượng thiết yếu nhất, phổ biếnnhất trong đời sống xã hội cũng như hoạt động lao động sản xuất của con người.Xuất phát từ tầm quan trọng đó, tại mọi quốc gia trên thế giới, công nghiệp điệnluôn là ngành công nghiệp cơ bản, mũi nhọn của nền kinh tế quốc gia

Đối với nước ta, công nghiệp điện luôn được Đảng và Nhà nước xác định làngành công nghiệp mang tính nền tảng nhất, có nhiệm vụ quan trọng là phục vụ vàthúc đẩy quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Việc xây dựng các nhàmáy điện được quan tâm đúng mức, với hàng loạt các công trình thế kỷ: NMTĐSơn La, NMTĐ Hoà Bình, NMTĐ Yaly, NMNĐ Phả Lại 1,2, Ninh Bình

Trong chiến lược phát triển công nghiệp điện của nước ta, xuất phát từ điều kiện

tự nhiên của đất nước, thuỷ điện chiếm một vị trí hết sức quan trọng, bên cạnh đóphát triển hợp lý các nhà máy nhiệt điện Việc phát triển các nhà máy nhiệt điện làkhông thể thiếu, bởi lẽ chúng bổ sung cho thuỷ điện trong mùa khô, cũng như phục

vụ các nhu cầu thực tế cục bộ khác của từng địa phương, đơn vị

Là ngành công nghiệp thuộc sở hữu Nhà nước, công nghiệp điện có những thayđổi to lớn cùng với quá trình chuyển đổi cơ chế Bước sang nền kinh tế thị trường,điện năng là sản phẩm hàng hoá, sản xuất điện được coi như sản xuất hàng hoá Với sự thay đổi nhận thức như vậy, việc xây dựng các nhà máy điện không cònmang tính bao cấp, mà cũng phải đảm bảo hiệu quả kinh tế, tối thiểu là thu hồi vốnđầu tư, tránh lãng phí hoặc đầu tư không hiệu quả

Với nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp được giao gồm hai nội dung chính :

1- Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

2- Thiết kế trạm biến áp 10/0,4kV

Qua thời gian làm thiết kế tốt nghiệp, với khối lượng kiến thức đã được học tập

và được sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa, đặc biệt là sự chỉ dẫn trực tiếp và

tận tình của thầy Trương Ngọc Minh đã giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này

Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, nên bản đồ án này không tránh khỏinhững thiếu sót Vì vậy em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên

Phan Hợp Thắng

PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

CHƯƠNG 1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện là một việckhông thể thiếu được để đảm bảo kinh tế trong xây dựng và vận hành

Lượng điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ tạicác hộ dùng điện và điện năng tổn thất

Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi Dovậy, người ta cần phải biết các đồ thị phụ tải, nhờ đó có thể chọn phương án vậnhành hợp lý, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và cácchỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trước hết cho người thiết kế là phải tiếnhành các công việc : chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suấtmột cách hợp lý nhất

1.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công suất tácdụng cực đại Pmax và hệ số công suất cos của phụ tải tương ứng, ta xây dựng được

đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu kiến theo cáccông thức sau :

. max

100

(%) )

P  (1)

 cos

) ( ) (t P t

S  (2)Trong đó:

P(t) – công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t

S(t) – công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t

cos - hệ số công suất của phụ tải

1.2.1 Đồ thị phụ tải điện áp máy phát (phụ tải địa phương)

Phụ tải điện áp máy phát có Udm= 10 kV; PUFmax= 18 MW; cos = 0,85

Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau :

0

1.2.2 Đồ thị phụ tải trung áp

Phụ tải trung áp có Udm= 110 kV; PUTmax= 100 MW; cos = 0,88

Theo các công thức (1) và (2) ta có bảng kết quả sau :

0

1.2.3 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Nhà máy điện bao gồm 5 tổ máy 55 MW có cos = 0,8 nên :

1.2.4 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

Công suất tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong ngày được tính theocông thức sau :

NM TD

S

t S P

t

S 0 , 4 0 , 6 ( )

cos

100

% ) (





Trong đó:

PNM - công suất tác dụng định mức của nhà máy, PNM =275 MW

SNM - công suất biểu kiến định mức của nhà máy, SNM =343,75 MVA

 - lượng điện phần trăm tự dùng,  = 5,5%

cosTD - hệ số công suất phụ tải tự dùng, cosTD = 0,8

Kết quả tính toán cho dưới bảng sau :

nhà máy tại từng thời điểm trong ngày Kết quả tính toán cho trong bảng sau:

- Phụ tải địa phương : SUFmax= 21,176 MVA ; SUFmin= 15,882 MVA

- Phụ tải trung áp : SUTmax= 113,636 MVA ; SUTmin= 85,227 MVA

- Phụ tải tự dùng : STDmax= 18,906 MVA ; STDmin= 16,637 MVA

- Phụ tải phát về hệ thống: SVHTmax= 206,69 MVA; SVHTmin= 123,551 MVA

* Vai trò của nhà máy điện thiết kế đối với hệ thống :

Nhà máy điện thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện

áp và tự dùng còn phát về hệ thống một lượng công suất đáng kể (lớn hơn lượng

dự trữ công suất quay của hệ thống) nên có ảnh hưởng rất lớn đến độ ổn định độngcủa hệ thống

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong việctính toán thiết kế nhà máy điện Các phương án đề xuất phải đảm bảo cung cấpđiện liên tục, tin cậy cho các phụ tải, thể hiện được tính khả thi và tính kinh tế

 nên không cần dùng thanh góp điện áp máy phát

– Để nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 110kV ta cóthể nối bộ máy phát + máy biến áp ba pha 2 dây quấn vào thanh góp 110kV

- Do các cấp điện áp 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặtkhác hệ số có lợi  = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải côngsuất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống

- Do công suất phát về hệ thống lớn hơn dự trữ quay của hệ thống nên ta phảiđặt ít nhất hai máy biến áp nối với thanh điện áp 220kV

- Công suất một bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của

hệ thống nên ta có thể dùng sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp

- Do SUTmax/SUTmin= 113,636/85,227 MVA và SFđm = 68,75 MVA, cho nên ta cóthể ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai cuộn dây bên trung

- Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện antoàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị sự cốkhông bị tách rời các phần có điện áp khác nhau

Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:

2.1.1.Phương án 1

110 kV

HT

3 2

+ Ưu điểm:

Giảm được tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp cao nên giá thành rẻ, có lợi về mặt kinh tế Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U  110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc Mặt khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng như vận hành, độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo.

+ Nhược điểm:

Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất Nhưng

vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất tăng không đáng kể

Nhận xét:

Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV Như vậy ở phía thanh góp 220 kV cóđấu thêm hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây

+ Ưu điểm:

Về mặt công suất khắc phục được nhược điểm của phương án 1, luôn luôn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các tổ máy Do đó, độ tin cậy cung cấp điện được nâng cao, cải thiện đáng kể.

+ Nhược điểm:

Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa.

Vốn đầu tư máy biến áp đắt hơn so với phương án 1.

hệ thống điện và các nguyên nhân khác Cuộn dây hạ áp của MBA tự ngẫu có thể nối với lưới phân phối địa phương và để cung cấp điện tự dùng dự trữ cho nhà máyđiện.

+ Nhược điểm:

Nhược điểm của phương án này là số MBA nhiều và có nhiều loại MBA, tổn thất công suất trong các MBA lớn, số mạch nối vào thiết bị cao áp lớn không kinh tế.Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng như trong vận hành, sửa chữa

+ Ưu điểm:

- Độ tin cậycung cấp điện cao.

- Khi một máy biến áp tự ngẫu gặp sự cố thì các máy phát vẫn làm việc.

+ Nhược điểm:

Nhược điểm của phương án này cũng giống với phương án 3 là số MBA nhiều và có nhiều loại MBA, tổn thất công suất trong các MBA lớn, số mạch nối vào thiết bị cao áp lớn không kinh tế.Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng như trong vận hành, sửa chữa

+ Ưu điểm:

- Độ tin cậycung cấp điện cao.

- Khi một máy biến áp tự ngẫu gặp sự cố thì các máy phát vẫn làm việc.

về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phương án tối ưu

2.2.Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án

2.2.1.Phương án 1

110 kV

HT

3 2

a.Chọn máy biến áp

Chọn máy biến áp 2 cuộn dây phía 110kV B3, B4:

Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4 được chọn theo điều kiện:

ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW

ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW

U N % I 0 %

Chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 :

Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:

Fdm dm

B dm

110 220

U

U U



Do đó : S B dm S B dm S Fdm 68 , 75 137 , 5MVA

5 , 0

1 1

ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW U N %

I 0 %

C-T C-H T-H C-T C-H T-H

b.Phân bố công suất cho các máy biến áp

Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4, B5:

Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp 2cuộn dây ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tụcvới phụ tải bằng phẳng Khi đó công suất tải qua máy biến áp bằng :

Máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 :

2

1 ) 2 ( ) 1 (

SC B S C B  S VHT  S B5

- Công suất phía trung áp: .( 2 )

2

1 ) 2 ( ) 1 (

ST B S T B  S UT  S B3

- Công suất phía hạ áp: SH(B1 ) S H(B2 ) S C(B1 ) S T(B1 )

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu B1

và B2 được cho trong bảng sau :

c.Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp

Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4, B5:

Vì công suất của máy biến áp B3, B4, B5 đã được chọn lớn hơn công suất địnhmức của máy phát điện Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho bộ máy phát điện - máybiến áp này làm việc với phụ tải bằng phẳng nên đối với máy biến áp B3, B4, B5 takhông cần phải kiểm tra khả năng quá tải

Máy biến áp liên lạc B1 và B2 :

Quá tải bình thường:

Từ bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu ta thấy côngsuất qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đều nhỏ hơn công suất tính toán :

Stt = STNđm = 0,5.160 = 80MVAVậy trong điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp tự ngẫu B1, B2không bị quá tải

SđmTN = 160 MVA >34,762 MVA nên thoả mãn điều kiện

- Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

+ Công suất qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu:

ST =

2

1

.(SUT – SBT) + Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu:

Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng

phẳng cho nên lượng công suất qua phía cao – trung - hạ của các máy biến áp tự

ngẫu cũng thay đổi

Qua tính toán ta lập được bảng phân phối công suất truyền tải trên các phía

của các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong ngày như bảng sau:

Trong trường hợp này các máy biến áp liên lạc làm việc theo chế độ truyền tải

công suất từ phía Hạ lên phía Cao & Trung khi đó công suất cuộn Hạ là lớn nhất

Do đó điều kiện kiểm tra là: kqtsc.α.SđmTN SHmax

Trong đó: kqtsc - hệ số quá tải sự cố của máy biến áp, kqtsc = 1,4

Ta được: kqtsc α.SđmTN = 1,4 0,5.160 = 112 MVA > SHmax = 57,368 MVA

Như vậy các MBA tự ngẫu thỏa mãn điều kiện quá tải sự cố

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (150 MVA) nên máy biến

áp được chọn thoả mãn

Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu :

110 kV

HT

3 2

- Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố:

+ Công suất truyền trên phía trung:

Trong trường hợp này máy biến áp liên lạc làm việc theo chế độ truyền tải công

suất từ Hạ và Trung lên Cao khi đó công suất phía cao là lớn nhất, do đó điều kiện kiểm tra là:

kqtsc SđmTN SCmax

Trong đó: kqtsc - hệ số quá tải sự cố của máy biến áp, kqtsc = 1,4

Ta được: kqtsc SđmTN= 1,4 160 = 224 MVA > SCmax = 92,02 MVA

Như vậy các MBA tự ngẫu thỏa mãn điều kiện quá tải sự cố

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (150 MVA) nên máy biến

áp được chọn thoả mãn

Kết luận : Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo điều

kiện quá tải bình thường và quá tải sự cố

d.Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp

Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây B3, B4, B5 :

Do bộ máy phát điện - máy biến áp làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt

cả năm với SB3 = SB4 = SB5 =64,969 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy

biến áp hai cuộn dây được tính như sau:

2

N Bdm

- P0 : Tổn thất không tải của máy biến áp, kW

- PN : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW

- SBđm : Công suất định mức của máy biến áp, kVA

- T : Thời gian làm việc trong năm, T = 8760 h

Ta có:

2

0 8760 B .8760

N Bdm

  8760 =2404210,74kWh 2404,21MWh

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:

AB3,4,5 = AB3 + AB4 + AB5 = 2154,565+ 2.2404,21= 6962,985 MWh

Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1, B2 :

Tổn thất điện năng được tính theo công thức

- SiC,SiT,SiH : công suất tải phía Cao, Trung, Hạ của máy biến áp tự

ngẫu tại thời điểm ti trong ngày

- PN-C, PN-T, PN-H : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung, hạ

của máy biến áp tự ngẫu:

2

1

2

1 2

1

P P

T NC

2

1 2

1

P P

P NT H NC H NC T

T NC

380 5 , 0 380 5 , 0 2

1 2

SH (MVA) 22,728 21,14 37,76 29,449 32,096 57,028 54,38 31,037

A2i (MWh) 58,362 61,36 52,43 11,06 29,21 40,55 179,68 67,62

Ta được: A2 = A2i = 500,272 MWh

Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là:

ATB2,3 = 2.(A1 + A2) = 2.(744,6 +500,272) = 2489,744 MWh

Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 1 là:

A1 = AB3,4,5 + ATB1,2 = 6962,985+ 2489,744= 9452,729MWh

e.Tính dòng điện cưỡng bức của các mạch

a, Các mạch phía cao áp 220kV

Mạch đường dây:

ax bt

S U I

Máy biến áp liên lạc:

Phía cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:

ax bt

70,861

3 3.220

Cm dm

S U

Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau:

Khi sự cố máy biến áp bên trung:

46,18

C cb

dm

S U

dm

S U

cb

cb

S U

2 2 3 4 3.110

Tm dm

S U

- Dòng điện làm việc cưỡng bức:

S U

 Máy biến áp liên lạc:

Phía trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường:

S U

Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau:

+) Khi sự cố máy biến áp bên trung:

S U

S U

a.Chọn máy biến áp

Chọn máy biến áp 2 cuộn dây phía 110kV B3:

Máy biến áp 2 cuộn dây B3 được chọn theo điều kiện:

ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW

U N % I 0 %

Chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 :

Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện:

Fdm dm

B dm

110 220

U

U U



Do đó : S B dm S B dm S Fdm 68 , 75 137 , 5MVA

5 , 0

1 1

MBA

S đm MVA

ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW U N %

I 0 %

C-T C-H T-H C-T C-H T-H

- Máy biến áp 2 cuộn dây bên cao áp 220kV B4,B5 được chọn theo điều kiện:

MVA S

ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW

U N % I 0 %

b.Phân bố công suất cho các máy biến áp

Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốttrong năm:

SBC = S BT = S đmF - 51.S tdmax = 68.75 - 15.18,906 = 64,969 MVA

Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu:

Công suất truyền qua phía cao:

ST(t) =

2

1

.S UT(t)– S BTCông suất truyền qua cuộn hạ

c.Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp

Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4, B5:

Vì công suất của máy biến áp B3, B4, B5 đã được chọn lớn hơn công suất địnhmức của máy phát điện Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho bộ máy phát điện - máybiến áp này làm việc với phụ tải bằng phẳng nên đối với máy biến áp B3, B4, B5 takhông cần phải kiểm tra khả năng quá tải

Máy biến áp liên lạc B1 và B2 :

Quá tải bình thường:

Từ bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu ta thấy côngsuất qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đều nhỏ hơn công suất tính toán :

Stt = STNđm = 0,5.160 = 80MVA Vậy trong điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp tự ngẫu B1, B2không bị quá tải

2Kqt .SđmTN STmax SđmTN

qt

Tmax

.K 2

SđmTN = 160 MVA >81,168 MVA nên thoả mãn điều kiện quá tải sự cố

- Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

+ Công suất qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu:

Vào các thời điểm trong ngày, các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng phẳng

nên lượng công suất qua phía cao - trung - hạ của các máy biến áp tự ngẫu cũng

thay đổi

Qua tính toán ta lập được bảng phân phối công suất truyền tải trên các phía

của các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong ngày như bảng sau:

Trong trường hợp này các máy biến áp liên lạc làm việc theo chế độ truyền tải

công suất từ phía Hạ lên phía Cao & Trung khi đó công suất cuộn Hạ là lớn nhất

Do đó điều kiện kiểm tra là: kqtsc.α.SđmTN SHmax

Trong đó: kqtsc - hệ số quá tải sự cố của máy biến áp, kqtsc = 1,4

Ta được: kqtsc α.SđmTN = 1,4 0,5.160 = 112 MVA > SHmax = 57,368 MVA

Như vậy các MBA tự ngẫu thỏa mãn điều kiện quá tải sự cố

Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (150MVA) nên máy biến

áp được chọn thoả mãn

 Sự cố hỏng máy biến áp liên lạc

Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố:

Công suất truyền trên phía trung:

Kết luận : Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 hoàn toàn đảm bảo điều

kiện quá tải bình thường và quá tải sự cố

d.Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp

Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây phía trung B3, B4 :

Theo phương án 1 ta có : B3  2434440 , 573kWh

Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây phía cao B5 :

Do bộ máy biến áp - máy phát điện làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt

cả năm SB5 = 65,515 MVA nên tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dâyphía cao là :

Wh 993 , 2177032

8760 100

515 , 65 360 8760 94

2 2

5

5 0

5

k

T S

S P T P

dm B

B N B

2

1 2

1

P P

T NC

2

1 2

1

P P

P NT H NC H NC T

T NC

380 5 , 0 380 5 , 0 2

1 2

771 , 39553 570 381 , 3400 190 688 , 27083 190 160

365 8760

85

771 , 39553 6

54 , 20 6 377 , 61 4 215 , 44 1 512 , 27 7 891 , 28

381 , 3400 6

469 , 4 6 695 , 21 4 613 , 8 8 469 , 4

688 , 27083 6

009 , 25 6 682 , 39 4 602 , 35 1 981 , 31 7 36 , 33

2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2

2 2

2 2

2 2

k

MVA t

S

MVA t

S

MVA t

Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của phương án

2 là: A = 2.A + 2.A + A

= 2.1148632,509 + 2.2434440,573 + 2177032,993

= 9343179,157 kWh

e.Tính dòng điện cưỡng bức của các mạch

Các mạch phía điện áp cao 220kV :

- Đường dây nối giữa hệ thống điện và nhà máy điện thiết kế là một đường dây

kép nên dòng điện cưỡng bức bằng :

kA

U

S I

C

VHT

220 3

879 , 144

3

max )

1

- Mạch cao áp của máy biến áp tự ngẫu :

Khi bình thường : SCmax = 39,682 MVA

Khi sự cố một máy biến áp : SCmax = 68,015 MVA

Do đó dòng cưỡng bức trong mạch cao áp của máy biến áp tự ngẫu bằng :

kA

U

S I

C

C

220 3

015 , 68

3

max )

C

Fdm

220 3

75 , 68 05 , 1

3 05 , 1 ) 7

Vậy dòng điện cưỡng bức phía điện áp cao 220kV là :

I cbC MaxI cb(1),I cb(2),I cb(7)  0 , 380kA

Các mạch phía điện áp trung 110 kV :

- Phụ tải trung áp gồm 3 đường dây cáp kép x 50MW, PTmax= 150MW, cosφ =0,86

Do đó dòng điện cưỡng bức trên mạch đường dây phụ tải trung áp bằng :

kA U

P I

T

T

86 , 0 110 3 3

150 cos

3 3

max )

T

Fdm

110 3

75 , 68 05 , 1

3 05 , 1 ) 4

U

S I

3

max )

5

Trong đó : STmax - công suất lớn nhất bên trung của máy biến áp tự ngẫu

Khi bình thường : STmax = 21,695 MVA

Khi sự cố một máy biến áp 2 cuộn dây :

S T S UT S B .( 174 , 419 65 , 515 ) 54 , 452MVA

2

1 ) (

2

1

3 max

Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu :

S Tmax S UTmax  2 S B3  174 , 419  2 65 , 515  43 , 389MVA

U

S I

T

T

110 3

452 , 54 3

max )

Fdm

Fdm

5 , 10 3

75 , 68 05 , 1

3 05 , 1 ) 6

U

S I

3

max )

' 6

Trong đó : SHmax - công suất lớn nhất bên hạ của máy biến áp tự ngẫu

Khi bình thường : SHmax = 61,377 MVA

Khi sự cố một máy biến áp 2 cuộn dây bên trung :

MVA S

S

2

1 176 , 16 5

1 75 , 68

2

1

5

1 S

Hmax   max  Fmin    

Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu :

S Fdm S TD S U 16 , 176 6 , 437 59 , 078MVA

5

1 75 , 68

5

1 S

Hmax   max  Fmin    

U

S I

H

H

5 , 10 3

296 , 62 3

max )

' 6

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Trong hệ thống điện nói chung và các nhà máy điện nói riêng, các khí cụ điện vàdây dẫn cần làm việc đảm bảo an toàn kinh tế ở chế độ bình thường, đồng thời chịuđược những tác động cơ, nhiệt lớn khi có sự cố, đặc biệt trong sự cố ngắn mạch.Việc tính toán dòng điện ngắn mạch nhằm giúp cho việc chọn đúng các khí cụ điện

và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các tiêu chuẩn về ổn định động và ổn định nhiệtkhi ngắn mạch xảy ra

Trong chương này ta tính toán ngắn mạch cho từng phương án với dạng ngắnmạch để chọn khí cụ điện là ngắn mạch ba pha

Sử dụng phương pháp đường cong tính toán để tính dòng ngắn mạch

3.1 Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ thay thế

Chọn đại lượng cơ bản : Scb = 100 MVA

 Ucb = Utbđm

Dòng cơ bản ở cấp điện áp máy phát : Ucb1 = 10,5 kV

Dòng cơ bản ở cấp điện áp trung : Ucb2 = 115 kV

Dòng cơ bản ở cấp điện áp cao : Ucb3 = 230 kV

3000

100 2



ht

cb dm ht

S

S X

C

VHT

220 3 2

879 , 144

3 2

t S T

VHT

i VHTi i

378 , 7972

6 533 , 115 6 879 , 144 4 718 , 136 1 477 , 129 7 235 , 132 879 , 144 365

max

24

0 max

Tra bảng với dây nhôm lõi thép và Tmax = 7972,378h ta được Jkt = 1 A/mm2

Tiết diện của đường dây nối nhà máy với hệ thống :

1

10 19 ,

J

I F F

A I

I k

oqd cp

cp cp

hc

25 70

35 70

80 413 , 0

U

S L X X

X = X + X = 0,067 + 0,031 = 0,098

- Máy biến áp tự ngẫu :

1

%

0 32 20 11 2

1

%

%

% 2

1

%

5 , 11 20 32 11 2

1

%

%

% 2

NT H

NC NH

H NC H

NT T

NC NT

H NT H

NC T

NC NC

U U

U U

U U

U U

U U

U U

Điện kháng thay thế:

128 , 0 160

100 100

5 , 20 100

%

0 160

100 100

0 100

%

072 , 0 160

100 100

5 , 11 100

H

TNdm

cb NT

T

TNdm

cb NC

C

S

S U

X

S

S U

X

S

S U

5 , 10 100

% 8

7

dm

cb N

S

S U

X X X

- Máy biến áp hai dây quấn bên cao :

100

100 100

12 100

%

dm

cb N

S

S U

X

 - Máy phát điện :

179 , 0 75

, 68 100 123

, 0

d S

S X

X X

X X

X

3.2 Chọn các điểm để tính toán ngắn mạch

Để chọn các khí cụ điện và dây dẫn trong các mạch ở các cấp điện áp một cách

chính xác ta cần tính các dòng ngắn mạch tại nơi đặt các khí cụ đó

 - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn các mạch cao áp 220kV, chọn điểm ngắn

mạch N1 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và nhà máy

 - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn các mạch trung áp 110kV, chọn điểm ngắn

mạch N2 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và nhà máy

 - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp mạch máy phát điện, chọn hai

điểm ngắn mạch N3 hay N4 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là máy phát

F1 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 là hệ thống và nhà máy, trong đó máyphát F1 nghỉ Trong hai điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào lớn sẽđược dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn.

 - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp mạch tự dùng, phụ tải địa phươngchọn điểm ngắn mạch N5 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống vàcác máy phát điện Ta có : IN5 = IN3 + IN4

3.3 Tính toán ngắn mạch cho các phương án

3.3.1 Tính toán ngắn mạch cho phương án 1

Ta có sơ đồ thay thế :

a.Tính toán ngắn mạch tại điểm N 1

Lập và biến đổi sơ đồ thay thế :

103 , 0 3

179 , 0 131 , 0 3

154 , 0 2

179 , 0 128 , 0 2

036 , 0 2

072 , 0 2

11 6 16

9 4 15

2 14

X X X

X X

Nhập hai nguồn phía nhà máy lại :

098 , 0 103 , 0 154 , 0

103 , 0 154 , 0 036 , 0

.

16 15

16 15 14

X X X

X

Ta được sơ đồ rút gọn như sau :

EHT

X1 0,098

E12345

X17 0,098

, 0 1 1

cb

dm tt

S

S X X

Tra đường cong tính toán ta được : Itt1(0) = 0,335 ; Itt1() = 0,355

- Phía nhánh máy phát : Sdm2 = SFđm = 5  68,75 = 343,75MVA

100

75 , 343 098 , 0 2 17

cb

dm tt

S

S X X

Tra đường cong tính toán ta được : Itt2(0) = 2,9 ; Itt2() = 2,15

Dòng điện cơ bản tính toán :

kA U

S I

kA U

S I

tb

dm dm

tb

dm dm

863 , 0 230 3

75 , 343

3

531 , 7 230 3

3000

3 2 2

1 1

kA I

I I

I I

kA I

I I

I I

dm

t t dm

tt N

dm tt

dm tt

N

529 ,

4 863

, 0 15 ,

2 531

, 7 355 ,

0 ).

( ).

( )

(

026 ,

5 863

, 0 9 , 2 531

, 7 335 ,

0 ).

0 ( ).

0 ( )

0 (

2 2

1 1

1

"

2 2

1 1

I xkN1  2 k xk.I"N1 ( 0 )  2 1 , 8 5 , 026  12 , 794kA

b.Tính toán ngắn mạch tại điểm N 2

Lập và biến đổi sơ đồ thay thế :

179 , 0 131 , 0 3

154 , 0 2

179 , 0 128 , 0 2

134 , 0 2

072 , 0 098 , 0 2

11 6 16

9 4 15

2 1 14

X

X X

X

X X

X

Nhập hai nguồn phía nhà máy lại :

103 , 0 154 , 0

103 , 0 154 , 0

16 15

16 15

X X

Tính dòng ngắn mạch tại điểm N 2 ở các thời điểm t = 0 và t =

 - Phía nhánh hệ thống : Sdm1 = SHT = 3000MVA ta có:

249 , 0 02 , 4

1 1

) ( )

0 (

3 02 , 4 100

3000 134

, 0

1 1

1

1 14

tt

cb

dm tt

X I

I

S

S X X

- Phía nhánh máy phát : Sdm2 = SFđm = 5  68,75 = 343,75MVA

100

75 , 343 062 , 0 2 17

cb

dm tt

S

S X X

Tra đường cong tính toán ta được : Itt2(0) = 4,8 ; Itt2() = 2,5

Dòng điện cơ bản tính toán :

kA U

S I

kA U

S I

tb

dm dm

tb

dm dm

726 , 1 115 3

75 , 343

3

061 , 15 115 3

3000

3 2 2

1 1

kA I

I I

I I

kA I

I I

I I

dm tt

dm

t t N

dm tt

dm tt

N

065 ,

8 726

, 1 5 , 2 061

, 15

249 ,

0 ).

( ).

( )

(

035 ,

12 726

, 1 8 , 4 061

, 15

249 ,

0 ).

0 ( ).

0 ( )

0 (

2 2

1 1

2

"

2 2

1 1

c.Tính toán ngắn mạch tại điểm N 3

Do nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 chỉ có máy phát F1 nên ta có sơ đồ

thay thế tính toán ngắn mạch như sau :

S

S X X

Tra đường cong tính toán ta được : Itt(0) = 8 ; Itt() = 2,75

Dòng điện cơ bản tính toán :

U

S I

tb

dm

5 , 10 3

75 , 68

Vậy dòng ngắn mạch tại N3 là :

kA I

I I

kA I

I I

d m tt

N

dm tt

N

396 ,

10 78

, 3 75 ,

2 ).

( )

(

242 ,

30 78

, 3 8 ).

0 ( )

0 (

d.Tính toán ngắn mạch tại điểm N 4

Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 gồm hệ thống và nhà máy, trong đó

máy phát F1 nghỉ nên ta có sơ đồ thay thế như sau :

N4

X 1 0,098

X 2 0,072 X 3

0,072

X 5 0,128

X 4 0,128

X 6 0,131 X 7

0,131 X 8

0,12

X 10 0,179 X 11

179 , 0 131 , 0 3

307 , 0 179 , 0 128 , 0

134 , 0 2

072 , 0 098 , 0 2

11 6 16

10 5 15

2 1 14

X

X X

X

X X

Nhập hai nguồn phía nhà máy lại :

103 , 0 307 , 0

103 , 0 307 , 0

16 15

16 15

X X X

Biến đổi Y (X4, X14, X17) sang  (X18, X19) ta được sơ đồ rút gọn :

279 , 0 134

, 0

077 , 0 128 , 0 077 , 0 128 , 0

485 , 0 077

, 0

134 , 0 128 , 0 134 , 0 128 , 0

14

17 4 17 4 19

17

14 4 14 4 18

X X

X

X X X

X X

Tính dòng ngắn mạch tại điểm N 4 ở các thời điểm t = 0 và t =

 - Phía nhánh hệ thống : Sdm1 = SHT = 3000 MVA ta có:

069 , 0 55 , 14

1 1

) ( )

0 (

3 55 , 14 100

3000 485

, 0

1 1

1

1 18

tt

cb

dm tt

X I

I

S

S X X

- Phía nhánh máy phát : Sdm2 = SFđm = 4  68,75 = 275 MVA

100

275 279 , 0 2 19

cb

dm tt

S

S X X

Tra đường cong tính toán ta được : Itt2(0) = 1,3 ; Itt2() = 1,38

Dòng điện cơ bản tính toán :

kA U

S I

kA U

S I

tb

dm dm

tb

dm dm

121 , 15 5 , 10 3

275

3

957 , 164 5 , 10 3

3000

3 2 2

1 1