Đồ án môn học nhà máy điện thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện

P%t Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm tHệ số công suất định mức của MPĐ Pđm∑ Tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy STDt Phụ tải tự dùng tại thời đi

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Sinh viên thực hiện: TỐNG DUY ANH

Mã sinh viên: 2062010001 Giảng viên hướng dẫn: TS MA THỊ THƯƠNG HUYỀN

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT

ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp: D15H16B Khoá: 2020-2024

Hà Nội, tháng 12 năm 2022

hiện dưới sự hướng dẫn của TS Ma Thị Thương Huyền Các số liệu và kết quả trong

đồ án là trung thực và chưa được công bố trong các công trình khác Các tham khảotrong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian và nơicông bố Nếu không đúng như đã nêu trên, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về đồ áncủa mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

Người cam đoan(Ký và ghi rõ họ tên)

trường Đại học Điện lực, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Kĩ thuật điện, các thầy cô

đã dìu dắt, trang bị kiến thức quý báu cho em trong suốt quá trình học tập tại trường.Những kiến thức quý báu và sự giúp đỡ của các thầy cô sẽ là hành trang giúp em hoànthành tốt nhiệm vụ của một kĩ sư trong tương lai cũng như trong cuộc sống

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô TS Ma Thị Thương Huyền đã hướng dẫntận tình giúp em có kiến thức sâu rộng về bộ môn Nhà Máy Điện để em hoàn thành tốtbản đồ án tốt nghiệp này

Trong quá trình làm bài, với sự cố gắng của bản thân và nhiều sự trợ giúp củacác thầy cô, bạn bè em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Tuy nhiên do kiếnthức còn hạn chế nên bài làm của em còn nhiều thiếu sót Do vậy kính mong nhậnđược sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo để em có thể hoàn thiện bản đồ án cũngnhư có thêm kinh nghiệm cho mai sau

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

Sinh viên(Ký và ghi rõ họ tên)

1.1 Chọn máy phát điện 1

1.2 Tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy 1

1.2.1 Công suất phát ra của toàn nhà máy

1.2.2 Công suất điện tự dùng

1.2.3 Công suất phụ tải địa phương

1.2.4 Công suất phụ tải trung áp

1.2.5 Công suất phụ tải cao áp

1.2.6 Cân bằng công suất toàn nhà máy

1.3 Đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy 6

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện

1.3.2 Đề xuất các phương án

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

2.2 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 11

2.3 Chọn loại và công suất định mức của MBA 12

2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 17

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT 20

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 20

3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu 21

3.2.1 Tổng quan chung

3.2.2 Tính toán cụ thể phương án

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 23

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 23

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch 24

CHƯƠNG 5 : CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 25

5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức 25

5.1.1 Cấp điện áp cao 220 kV

5.1.2 Cấp điện áp trung 110 kV

5.1.3 Cấp điện áp 10,5

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 27

5.2.1 Chọn máy cắt (MC)

5.2.2 Chọn dao cách ly (DCL)

5.3 Chọn cáp và kháng điện đường dây 28

5.3.1 Chọn cáp

5.3.2 Chọn kháng điện đường dây

5.4 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát 34

5.5.1 Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm

5.5.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

5.5.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang

5.6 Chọn máy biến áp đo lường 39

5.6.1 Chọn máy biến điện áp BU

5.6.2 Chọn máy biến dòng điện BI

5.7 Chọn chống sét van 43

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 44

6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 44

6.2 Chọn máy biến áp 45

6.2.1 Máy biến áp cấp 6,3 kV

6.2.2 Máy biến áp cấp 0,4kV

6.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện 46

6.3.1 Chọn máy cắt

6.3.2 Chọn dao cách ly

6.3.3 Chọn aptomat và cầu dao phía hạ áp 0,4kV

PHỤ LỤC: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 50

1 Tính toán điện kháng cho các phần tử trong sơ đồ thay thế 50

2 Tính dòng ngắn mạch theo điểm 51

2.1 Tính toán cho điểm ngắn mạch N1

2.2 Tính toán cho điểm ngắn mạch N2

2.3 Tính toán cho điểm ngắn mạch N3

2.4 Tính toán cho điểm ngắn mạch N3’

2.5 Tính toán cho điểm ngắn mạch N4

PHỤ LỤC 2: TÍNH XUNG LƯỢNG NHIỆT CỦA DÒNG NGẮN MẠCH 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

Bảng 1.3: Công suất điện tự dùng 2

Bảng 1.4: Công suất phụ tải địa phương 3

Bảng 1.5: Công suất phụ tải trung áp 4

Bảng 1.6: Công suất phụ tải cao áp 4

Bảng 1.7: Công suất phát về hệ thống 5

Bảng 2.2: Phân bố công suất MBA liên lạc AT2, AT3 11

Bảng 2.3: Thông số MBA 2 cuộn dây T1, T4 12

Bảng 2.4: Thông số MBA liên lạc tự ngẫu AT2, AT3 13

Bảng 2.5: Tổng hợp công suất các cấp ứng với .13

Bảng 2.6: Tổn thất điện năng trong bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây T1,T4 16

Bảng 2.7: Tổn thất công suất ngắn mạch của MBA tự ngẫu 17

Bảng 2.8: Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 18

Bảng 3.1: Vốn đầu tư MBA phương án 2 21

Bảng 3.2: Vốn đầu tư TBPP phương án 2 21

Bảng 3.3: Tổng hợp vốn đầu tư và chi phí vận hành của phương án 21

Bảng 4.1: Bảng tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm 23

Bảng 5.1: Bảng tổng kết dòng cưỡng bức 26

Bảng 5.2: Thông số các loại máy cắt 26

Bảng 5.3: Thông số các loại dao cách ly 27

Bảng 5.4: Tổng hợp thông số kỹ thuật cáp đã chọn 30

Bảng 5.5: Bảng thông số kháng điện 30

Bảng 5.6: Thông số máy cắt MC1 32

Bảng 5.7: Thông số thanh góp cứng đầu cực máy phát 34

Bảng 5.8: Thông số của sứ đỡ thanh cứng 35

Bảng 5.9: Thông số dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220kV và 110kV 37

Bảng 5.10: Thông số các phụ tải của BU 39

Bảng 5.11: Thông số của BU cấp điện áp 10,5 kV 39

Bảng 5.12: Thông số của BU cấp điện áp 110kV và 220kV 40

Bảng 5.13: Thông số của BI cấp điện áp 10,5 kV 40

Bảng 5.14: Phụ tải đồng hồ cấp điện áp 10,5 kV 41

Bảng 5.15: Thông số BI cấp điện phía 110kV và 220kV 42

Bảng 5.16: Thông số CSV 42

Bảng 6.1: Thông số MBA tự dùng và dự phòng cấp 6,3 kV 45

Bảng 6.2: Thông số MBA tự dùng và dự phòng cấp 0,4kV 45

Bảng 6.3: Thông số máy cắt phía tự dùng 46

Hình 1.3: Sơ đồ nối điện phương án 2 8

Hình 1.4: Sơ đồ nối điện phương án 3 9

Hình 2.1: Sơ đồ phân bố công suất phương án 1 10

Hình 2.2: Phân bố lại công suất khi bị sự cố 1 14

Hình 2.3: Phân bố lại công suất khi bị sự cố 2 15

Hình 3.1: Sơ đồ TBPP của phương án 19

Hình 4.1: Lựa chọn các điểm ngắn mạch 22

Hình 5.1: Sơ đồ kháng đơn cấp điện cho phụ tải địa phương 28

Hình 5.2: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch chọn kháng 31

Hình 5.3: Thanh góp tiết diện hình máng 33

Hình 5.4: Sứ đỡ cho thanh góp cứng 36

Hình 5.5: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI mạch máy phát 38

Hình 6.1: Sơ đồ tự dùng nhà máy nhiệt điện 44

Hình P.1: Sơ đồ thay thế của điểm ngắn mạch N1 50

Hình P.2: Sơ đồ thay thế của điểm ngắn mạch N2 52

Hình P.3: Sơ đồ thay thế của điểm ngắn mạch N3 54

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

Hệ số công suất định mức của MPĐ

Pđm∑ Tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy

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

α% Lượng điện phần trăm tự dùng ( 6 %)

cosTD Hệ số công suất phụ tải tự dùng (0,85)

PdmF Công suất tác dụng của một tổ máy phát

SdmF Công suất biểu kiến định mức của một tổ máy phát

Sdp(t) Phụ tải địa phương tại thời điểm t

cosdp Hệ số công suất phụ tải địa phương (0,85)

Phần trăm công suất địa phương tại thời điểm t

Pdpmax Công suất lớn nhất của phụ tải địa phương (11 MW)

SUT (t) Phụ tải trung áp tại thời điểm t

cos UT Hệ số công suất phụ tải trung áp (0,86)

Phần trăm công suất trung áp tại thời điểm t

PUTmax Công suất lớn nhất của phụ tải trung áp (90 MW)

SUC (t) Phụ tải cao áp tại thời điểm t

cos UC Hệ số công suất phụ tải cao áp (0,85)

PUC % Phần trăm công suất cao áp tại thời điểm t

PUCmax Công suất lớn nhất của phụ tải cao áp (100 MW)

SVHT(t) Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Công suất bộ truyền qua các MBA T1, T2, T3; (MVA)

Công suất của mỗi tổ máy phát; (MVA)

Công suất của phụ tải tự dùng cực đại; (MVA)

Công suất của phụ tải phía trung áp tại thời điểm t; (MVA)Công suất của phụ tải phía cao áp tại thời điểm t; (MVA)Công suất phía cao của MBA tự ngẫu tại thời điểm t; (MVA)Công suất phía trung của MBA tự ngẫu tại thời điểm t; (MVA)Công suất phía hạ của MBA tự ngẫu tại thời điểm t; (MVA)Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t; (MVA)

Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp (MW).

Công suất định mức của máy biến áp (MVA)

Tổn thất công suất ngắn mạch cao – trung

Tổn thất công suất ngắn mạch cao – hạ

Tổn thất công suất ngắn mạch trung – hạ

Tổn thất ngắn mạch cuộn cao

Tổn thất ngắn mạch cuộn trung

Tổn thất ngắn mạch cuộn hạ

VTBPP Vốn đầu tư xây dựng các mạch thiết bị phân phối

P1 Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn, đ/năm

P2 Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện

I bt Dòng điện làm viêc bình thường

I cb Dòng điện làm việc cưỡng bức

Jkt Mật độ dòng điện kinh tế

Tmax Thời gian sử dụng công suất cực đại

Dòng điện ổn định nhiệt

tnh Thời gian ổn định nhiệt

BN Là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch

F Tiết diện cáp được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế

Nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh góp

θo Nhiệt độ của môi trường xung quanh

Nhiệt độ định mức (nhiệt độ tiêu chuẩn)

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

Ứng suất tính toán do lực động điện giữa 2 thanh dẫn trong

Fph Lực phá hoại cho phép của sứ

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

C Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn

Là hằng số thời gian tắt dần của dòng ngắn mạch không chu kì

m Hệ số phụ thuộc vào bề mặt dây dẫn

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

Zdd Tổng trở dây dẫn nối từ BI đến dụng cụ đo

Mục đích của tính toán cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện để cân bằngcông suất và đảm bảo được tính kinh tế trong xây dựng và vận hành Đây chính là cơ

sở để thành lập các phương án nối dây của nhà máy nhằm đảm bảo độ tin cậy cungcấp điện và các chỉ 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 suất mộtcách hợp lý nhất

1.1 Chọn máy phát điện

Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy

PđmG= 60(MW), hệ số tự dùng αtd = 8%, hệ số công suất cosφtd = 0,86

Tra Bảng Máy phát điện đồng bộ tuabin hơi, chọn loại máy phát điện có thông

1.2 Tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy

1.2.1 Công suất phát ra của toàn nhà máy

Công suất đặt của toàn nhà máy:

Trong đó

Snm(t): công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

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

: Hệ số công suất định mức của MPĐ

Pđm∑: Tổng công suất tác dụng định mức của nhà máy

Pđm∑ = n PđmF

Ở đây PđmF: Công suất định mức của 1 tổ máyn: Số tổ máy

Ta có: PđmG = 60 MW, n = 4 => Pnm = n PđmG = 4 60 = 240 MW

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

α%: lượng điện phần trăm tự dùng

cosTD: hệ số công suất phụ tải tự dùng

n: số tổ máy phát

PdmF,SdmF: công suất tác dụng và công suất biểu kiến định mức của một tổ máy phát

Snm(t): công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

Ta có :

Tính toán tương tự ta có bảng sau:

Bảng 1.1: Công suất điện tự dùng

1.2.3 Công suất phụ tải địa phương

(1.3) Trong đó:

Sdp(t): phụ tải địa phương tại thời điểm t

cosdp: hệ số công suất phụ tải địa phương

: Phần trăm công suất địa phương tại thời điểm t

Pdpmax: Công suất lớn nhất của phụ tải địa phương

Ta có :

Tính theo công thức ta có bảng 1.4:

Bảng 1.1: Công suất phụ tải địa phương

SUT (t): phụ tải trung áp tại thời điểm t

cos UT: hệ số công suất phụ tải trung áp

: Phần trăm công suất trung áp tại thời điểm t

PUTmax: Công suất lớn nhất của phụ tải trung áp

Ta có :

Tính theo công thức ta có bảng:

Bảng 1.1: Công suất phụ tải trung áp

SUC (t): Phụ tải cao áp tại thời điểm t

cos UC: Hệ số công suất phụ tải cao áp

PUC %: Phần trăm công suất cao áp tại thời điểm t

PUCmax: Công suất lớn nhất của phụ tải cao áp

Ta có :

Tính theo công thức ta có bảng:

Bảng 1.1: Công suất phụ tải cao áp

SVHT(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

SNM(t): Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

Sđp(t): Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t

SUT(t): Công suất phụ tải cấp điên áp trung tại thời điểm t

SUC(t): Công suất phụ tải cấp điên áp cao tại thời điểm t

Tính theo công thức ta có bảng:

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 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

1.3 Đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trìnhthiết kế cho phụ tải nhà máy điện Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấpđiện cho phụ tải đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế

Dựa vào các số liệu đã tính toán ở phần phân bố công suất, đồ thị phụ tải các cấp

điện áp đã tính toán ở phần 1.2 chúng ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy

được trình bày như sau

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện

Có một số nguyên tắc phục vụ cho đề xuất các phương án nối điện của nhà máyđiện như sau:

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 của máybiến áp (MBA) liên lạc Quy định về mức nhỏ công suất địa phương là: cho phép rẽnhánh từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% công suất định mứccủa một tổ máy phát Vậy khi đó, giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực hai

tổ máy phát, ta có:

(1.7) Thì khẳng định điều giả sử trên là đúng, cho phép không cần thanh góp điện áp máyphát Nếu không thỏa mãn thì phải có thanh góp điện áp máy phát.

Thay số vào công thức (1.7) ta có:

Vì vậy điều giả sử trên là đúng nên không cần thanh góp điện áp máy phát

 Nguyên tắc 3 : Lựa chọn máy biến áp liên lạc

Theo đề bài, nhà máy cần thiết kế gốm 3 cấp điện áp (điện áp máy phát UG =10,5 kV;điện áp trung UT =110kV; điện áp cao UC =220kV), xét 2 điều kiện sau đây:

- Lưới điện áp phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất

- Hệ số có lợi :

Vì vậy thích hợp dùng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc phía trung và cao áp

 Nguyên tắc 4 : Chọn số lượng bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây

Vì chọn MBA liên lạc là MBA tự ngẫu Ta xét điều kiện sau:

Nên ta có thể ghép từ 1 đến 2 bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây lên thanh góp điện ápphía trung

 Nguyên tắc 7 : Xét điều kiện ổn định hệ thống điện

Đối với nhà máy điện phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất các tổ MPĐ phải nhỏhơn công suất dự phòng quay của hệ thống, cụ thể là:

(1.8) Kiểm tra thử ghép 2 MPĐ lên cùng 1MBA ta có: 2.SdmG = 2.75 =150 (MVA)

Suy ra thỏa mãn điều kiện (1.8) nên ta có thể ghép 1 hoặc 2 MPĐ lên cùng 1MBA.

1.3.2 Đề xuất các phương án

Từ những nhận xét trên ta có thể đề xuất một số phương án nối điện như sau:

1, 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

110kV

S2T1

Std

220 kV

S3AT2

Std

HT

Std

S4AT3

+ Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt

+ MBA tự ngẫu vừa làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai cấp điện áp cao và trung vừa làmnhiệm vụ tải công suất của máy phát tương ứng lên hai cấp điện áp cao và trung

- Nối 2 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

Std

Sdp

T3 AT1

Std

HT

220 kV

S2AT2

+ Sơ đồ tương đối đơn giản, vận hành linh hoạt

+ Vốn đầu tư nhỏ hơn so với phương án 1 (do ít thiết bị phía cao hơn)

Nhược điểm:

+ Khi một MBA tự ngẫu không làm việc lượng công suất thừa cần tải qua MBA tựngẫu còn lại sẽ lớn có thể gây quá tải MBA và có thể gây ứ đọng công suất

3, Phương án 3

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

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

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

Hình 1.3: Sơ đồ nối điện phương án 3

Ưu điểm: Phụ tải địa phương không phụ thuộc vào máy phát.

Nhược điểm:

+ Sơ đồ phức tạp hơn, vốn đầu tư lớn hơn

+ Công suất các MBA lớn nên độ tin cậy cung cấp điện không cao khi sự cố

Kết luận: Qua những phân tích trên ta giữ lại phương án 1 để tính toán so sánh

cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máyđiện

Như vậy, ở Chương 1 ta đã chọn được máy phát điện và sơ bộ đưa ra được các

phương án nối dây hợp lí Tiếp theo ta sẽ tính toán để lựa chọn máy biến áp chophương án đã chọn (phương án 1) và hình thành các cơ sở để chọn ra phương án tối

ưu nhất

chương 2 ta sẽ lựa chọn MBA dựa trên phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

và kiểm tra các điều kiện khi sự cố, đồng thời tính toán tổn thất điện năng trong MBAsao cho việc lựa chọn MBA có tính kinh tế cao mà vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

ở chương tiếp theo

Hình 2.1: Sơ đồ phân bố công suất phương án 1

2.2 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,phần thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng côngsuất phát bằng công suất thu, không xét đến tổn thất trong MBA Nguyên tắc trênđược đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộMPĐ - 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

1, MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây

Công suất của MBA được tính theo công thức:

(2.1)

Trong đó:

11

: Công suất bộ truyền qua các MBA T1, T4; (MVA): Công suất của mỗi tổ máy phát; (MVA)

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

2, Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA 2 cuộn dây trong bộ MPĐ-MBA hai cuộndây, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sởcân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA

Giả sử chiều công suất như hình 2.1 Theo nguyên tắc cân bằng công suất, taphân bố công suất cho MBA liên lạc AT2, AT3 như sau:

(2.2)

Trong đó:

, : Công suất của phụ tải phía trung áp và cao áp tại thời điểm t;

(MVA), , : Công suất phía cao, phía trung, phía hạ của MBA tự ngẫu tại

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

Áp dụng công thức (2.2), ta có kết quả như bảng sau:

Bảng 2.1: Phân bố công suất MBA liên lạc AT2, AT3

2.3 Chọn loại và công suất định mức của MBA

Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tìnhtrạng làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều làmviệc

Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thìcác máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cầnthiết

1, Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ MPĐ-MBA hai cuộn dây

a, 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 phíahạ Như vậy chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng

tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MPĐ

b, Công suất định mức

Công suất định mức được chọn theo công thức:

(2.3)Với SdmG = (MVA) Theo công thức (2.3)

Tra bảng 2.5 và 2.6, phụ lục 2, tài liệu (1), ta chọn được MBA với thông số như

sau:

Bảng 2.1: Thông số MBA 2 cuộn dây T1, T4

2, Máy biến áp liên lạc tự ngẫu

a, Loại MBA có điều chỉnh dưới tải

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

cả các phía

b, Công suất định mức

Với SdmG = (MVA); α = 0,5 Theo công thức (2.4):

Tra bảng 2.6, phụ lục 2, tài liệu (1), ta chọn được MBA với thông số như sau:

Bảng 2.2: Thông số MBA liên lạc tự ngẫu AT2, AT3Loại

MBA (MVA)Sdm MBA (kV)UC (kV)UT (kV)UH

c, Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố

- Với MBA liên lạc khi một trong các MBA trong sơ đồ bị sự cố thì MBA liên lạc cònlại phải mang tải nhiều hơn, cùng với sự huy động công suất dự phòng của hệ thốngthì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải các cấp cũng như phát về hệthống như lúc bình thường Quá tải sự cố tối đa cho phép như sau: K qt sc=1,4 với điềukiện làm việc không quá 6 giờ trong ngày, không được quá 5 ngày đêm liên tục

- Ta xét các trường hợp sự cố của hệ thống như sau:

 Sự cố 1: Hỏng 1 bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại (giả sử hỏng bộ

T4)

ứng như sau:

Bảng 2.3: Tổng hợp công suất các cấp ứng với

94,11898,60910,46574,483

- Điều kiện kiểm tra quá tải theo công thức sau:

(2.5)

Áp dụng công thức (2.5) ta có:

2.1,4.0,5.250 = (MVA) Suy ra thỏa mãn điều kiện.

- Phân bố công suất khi sự cố:

Ta có sơ đồ phân bố lại công suất khi bị sự cố 1 như hình 2.2

SUT

220 kV

S3AT2

S td

HT

S2T1

- Kiểm tra mức độ quá tải của cuộn dây theo công thức:

Suy ra máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

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

- Kiểm tra theo điều kiện:

Do đó công suất dự phòng của hệ thống đảm bảo yêu cầu cấp điện Thỏa mãn điều

kiện quá tải, hệ thống làm việc bình thường

 Sự cố 2: Hỏng 1 MBATN tại thời điểm phụ tải trung cực đại (giả sử hỏng bộ

AT3)

- Với = MVA, ta có các giá trị , , tương ứng như

Bảng 2.5; Xét tiêu biểu cho thời điểm sự cố nặng nề nhất (17-21h)

- Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm cấp đủ cho phụ tải phía trung:

(2.6)

Áp dụng công thức (2.6) ta có:

Suy ra thỏa mãn điều kiện

- Phân bố công suất khi sự cố:

Ta có sơ đồ phân bố lại công suất khi bị sự cố 2 như hình 2.3

S1T1

- Kiểm tra mức độ quá tải của cuộn dây:

Vì vậy máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

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

Kiểm tra theo điều kiện:

Do đó công suất dự phòng của hệ thống đảm bảo yêu cầu cấp điện Thỏa mãn điềukiện quá tải, hệ thống làm việc bình thường

2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA

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

Tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

: Tổn thất công suất không tải trong máy biến áp (MW)

: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp (MW)

: công suất định mức của máy biến áp (MVA)

Thay Sbo = (MVA) và số liệu từ Bảng 2.2 vào công thức (2.7) trên ta có

kết quả được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.1: Tổn thất điện năng trong bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây T1,T4

2, Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN

Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trước hết phải tính tổn thấtcông suất ngắn mạch cho từng cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu theo công thứcsau:

(2.8)

Trong đó:

, , : tổn thất công suất ngắn mạch cao – trung, cao – hạ, trung – hạ., , : tổn thất ngắn mạch cuộn cao, trung, hạ

Do nhà sản xuất chỉ cho biết nên ta coi:

Thay các thông số vào các công thức (2.8) ta tính được tổn thất công suất ngắn mạch

của máy biến áp tự ngẫu như sau:

Bảng 2.2: Tổn thất công suất ngắn mạch của MBA tự ngẫu

Bảng 2.3: Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

chương 3, ta căn cứ vào vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm cho thiết bị phânphối và máy biến áp của phương án để chọn ra phương án tối ưu nhất.

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Trên thực tế vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu tưMBA và các mạch thiết bị phân phối Nhưng vốn đầu tư của các mạch thiết bị phânphối chủ yếu phụ thuộc vào máy cắt, vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối chotừng phương án phải chọn các máy cắt.Trong tính toán chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật ta chỉcần chọn sơ bộ các máy cắt

- Cấp 220kV: 2 lộ kép, 1 lộ kép nối với hệ thống tương ứng 6 mạch đường dây

Vì vậy ta dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng

- Cấp 110kV: gồm 1 lộ kép, 1 lộ đơn tương ứng 3 mạch đường dây

Vì vậy ta dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng

- Cấp điện áp máy phát 10,5 kV Không dùng thanh góp điện áp máy phát

110 kV

220 kV

S4 S3

S2 S1

T4 AT3

AT2 T1

Hình 3.1: Sơ đồ TBPP của phương án

21

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

3.2.1 Tổng quan chung

Trong các phương án, phương án tối ưu được chọn căn cứ vào vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm Các tính toán về vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm được thể hiện sau đây

1, Vốn đầu tư

Khi tính vốn đầu tư một phương án, chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền vận chuyển vàxây lắp các thiết bị chính như MPĐ, MBA, MC Chi phí để xây dựng các thiết bị phânphối dựa vào số mạch TBPP ở cấp điện áp tương ứng, chủ yếu do loại MC quyết định,như vậy vốn đầu tư của một phương án như sau:

Ta có: + Giá một mạch MC cấp 10,5kV: 0,9.10 9 đ;

+ Giá một mạch MC cấp 110kV: 1,8.10 9 đ;

+ Giá một mạch MC cấp 220kV: 4,2.10 9 đ;

a, Vốn đầu tư MBA

Tra bảng thông số các MBA đã sử dụng và áp dụng công thức (3.2) ta có kết quả

sau:

Bảng 3.1: Vốn đầu tư MBA phương án 2Cấp

điện áp

(kV)

LoạiMBA

Côngsuất(MVA)

Sốlượngmáy

Tổnggiá tiền

Áp dụng công thức (3.3) ta có kết quả như sau:

Bảng 3.2: Vốn đầu tư TBPP phương án 2Cấp điện áp

(kV)

Số mạch MC(ni)

Giá tiền 1 mạch(109 vnđ)

Kết luận: Trong Chương 3 ta đã chọn được phương án tối ưu nhất Tiếp theo ta

sẽ tính toán các trường hợp ngắn mạch đối với phương án này, từ đó làm cơ sở để lựachọn khí cụ điện và dây dẫn

mạch và tính toán giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm đó, nhằm mục đích chọn ra cáckhí cụ điện và dây dẫn thích hợp theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật, đáp ứng tốt cho việcvận hành nhà máy.

4.1 Chọn điểm ngắn mạch

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

N3' N3 N1

Hình 4.1: Lựa chọn các điểm ngắn mạch

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía cao áp chọn điểm ngắn mạch N1, nguồn cấp làcác máy phát của nhà máy và hệ thống

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía trung áp chọn điểm ngắn mạch N2, nguồn cấp

là các máy phát của nhà máy và hệ thống

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn đầu cực máy phát, chọn điểm ngắn mạch N3’, N3.+ Đối với N3 nguồn cấp là hệ thống và các máy phát của nhà máy, trừ máy phát S2 + Đối với N3’ nguồn cấp chỉ là máy phát S2

Trong hai điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào lớn hơn được dùng đểchọn khí cụ điện và dây dẫn

24

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp mạch phụ tải địa phương, chọn điểm ngắnmạch N4, nguồn cấp là các máy phát của nhà máy và hệ thống

Dễ dàng nhận thấy IN4 = IN3 + IN3’

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch

Phần tính toán chi tiết về ngắn mạch được trình bày trong Phụ lục (Tính toán

ngắn mạch) ta có bảng tổng hợp kết quả như bảng 4.1 dưới đây

Bảng 4.1: Bảng tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch tại các điểmĐiểm ngắn mạch

25