chuong 1,2,3 pptx

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT: - Dựa vào đồ thị phụ tải, công suất cực đại ở các cấp điện áp mà nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đưa ra, ta sẽ tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công su

Trang 1

CHƯƠNG I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG

SUẤT I.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN:

- Máy phát chọn là máy phát kiểu: Thuỷ điện

- Công suất của máy phát, theo yêu cầu của nhà máy thiết kế thì có 6 tổ máy, mỗi tổ công suất là 100 MW

- Điện áp định mức của máy phát: Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ bé và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện Ta nhận thấy điện áp định mức của máy phát chọn 13,8KV là hợp lý

Với các yêu cầu trên tra bảng “ phụ lục 1 ‘’, “thiết kế nhà máy điện, BKHN” Ta được loại máy phát có thông số như bảng 1-1

Bảng 1-1

- Công suất đặt của nhà máy là: SNM = 117,65.6 = 705,88(MVA)

I.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:

- Dựa vào đồ thị phụ tải, công suất cực đại ở các cấp điện áp mà nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đưa ra, ta sẽ tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày Ngoài phụ tải ở các cấp điện áp (đã bao gồm phụ tải dùng), nhà máy còn có nhiệm vụ phát hết công suất còn lại lên hệ thống

- Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy được vẽ theo công suất biểu kiến S(MVA) theo thời gian hàng ngày

- Việc tính toán cân bằng công suất trong nhà máy giúp chúng ta xây dựng được đồ thị phụ tải cho nhà máy, từ đó đề xuất được các phương án nối dây hợp lý cho nhà máy Đồng thời cho phép dễ dàng chọn được các loại máy biến áp của nhà máy

I.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát:

- Công suất cực đại PUF max = 40 (MW)

- Hệ số công suất CosϕF = 0,85

- Công suất biểu kiến được xác định như công thức (1.1)

SUF =

F Cos

P

P UF

ϕ

100

Từ đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát hình 1.1 và công thức (1.1) ta lập được sự phân bố công suất như bảng 1-2

Bảng 1-2

I.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (UT):

- Công suất cực đại PUTmax = 120 (MW)

SVTH : Nguyễn Thành Trung – Lớp 98Đ1 C Trang- 2

h

P%

100

0

Hình 1.1

24 12

Trang 2

- Hệ số công suất CosϕT = 0,85

- Công suất biểu kiến được xác định như công thức (1.2):

SUT =

T

UT

Cos

P P

ϕ

100

Từ đồ thị phụ tải cấp điện áp trung UT hình 1-2 với công thức (1.2) ta lập được sự phân bố công suất của phụ tải UT như bảng 1-3

Bảng 1-3

T 0 ÷ 4 4 ÷ 6 6 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16÷ 18 18÷ 22 22÷ 24

SUT

(MVA) 112,941 141,176 127,06 112,941 141,176 112,941 141,176 112,941

I.2.3 Tính toán phụ tải cấp điện áp cao(Uc):

- Công suất cực đại PUCmax = 260(M W)

- Hệ số công suất CosϕT = 0,85

SUC=

c Cos

P

P UC

ϕ

100

Từ đồ thị phụ tải UC hình (1-3) với công thức (1.3) ta lập được sự phân bố công suất phát như bảng (1-4)

Bảng 1-4

I.2.4 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy:

Theo sách “Thiết kế nhà máy điện BKHN” công suất tự dùng của nhà máy thuỷ điện được xác định gần đúng theo công thức (1.4)

Std = α Snm  + nm 

F

S

S 6 , 0 4 ,

Trong đó:

- α : Hệ số tự dùng, với NMĐ thiết kế α = 0,02

- Snm : Công suất đặc của nhà máy

- SF : Công suất phát của nhà máy, đựoc xác định trong bảng 1.4

Vì nhà máy phát hết công suất về hệ thống nên SF = Snm

Từ công thức (1.4):

Std = α.Snm = 0,02.Snm = 0,02.705,88 = 14,12(MVA) I.2.5 Bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất:

Nhà máy được nối với hệ thống nên công suất thừa sẽ được phát về hệ thống và được xác định theo công thức (1.5)

Sth = Snm- (SUF + SUT + SUC + Std) (1.5) Từ công thức (1.5) và dựa vào các bảng (1 - 2), (1 - 3), (1 - 4), (1 - 5) ta lập được bảng cân bằng công suất của toàn nhà máy như bảng (1 - 6)

24

P%

100

0

Hình 1.3

24

100

Hình 1.2

Trang 3

Bảng 1-6

T 0 ÷ 4 4 ÷ 6 6÷ 8 8÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 18 18 ÷ 20 20 ÷ 22 22 ÷ 24

SUF

SUT

(MVA) 112,94 141,76 127,06 112,94 141,76 112,94 141,76 141,76 112,94

SUC

(MVA) 244,705 305,88 305,88 244,705 305,88 305,88 305,88 244,705 244,705

S∑ PT

(MVA) 409,412 508,82 494,12 409,412 508,82 475.29 504,11 438,277 409,412

Std

Snm

(MVA) 705,88 705,88 705,88 705,88 705,88 705,88 705,88 705,88 705,88

Sth

(MVA) 296,47 197,64 211,76 296,47 197,64 230,58 202,35 268,23 296,47

+ Nhận xét chung: Qua bảng (1- 6) ta thấy nhà máy luôn luôn phát hết công suất thừa

về hệ thống Đồ thị phụ tải tổng xem hình vẽ bên dưới:

SVTH : Nguyễn Thành Trung – Lớp 98Đ1 C

Trang- 4

Trang 4

với Spt ∑ = SUT + SUF + SUC + Std

(h) Hình 1.1

20

40

80

100

200

140

300

400

500

60

S(MVA)

SUF

SUT

SUC

SU

Trang 5

I.3 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CHO NHÀ MÁY:

I.3.1 Đề xuất phương án:

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Vì vậy cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất để tiến hành vạch các phương án nối dây có thể Các phương án vạch ra phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, sự liên lạc giữa nhà máy và hệ thống, cũng như giữa các cấp điện áp trong nhà máy

a Đặc điểm của nhà máy thiết kế:

- Căn cứ vào bảng cân bằng công suất (1-6) thì tại mọi thời điểm nhà máy đều phát công suất thừa về hệ thống (Sthmin = 197,64MVA, Sthmax = 296,47MVA)

- Cấp điện áp cao 220 KV, điện áp trung 110 KV nên có thể dùng MBA tự ngẫu để liên lạc

- Dự trữ quay của hệ thống:

Sdt = 0,08.Sht + Sth min (1.6) = 0,08.3000 + 296,47= 326,47(MVA)

Vậy công suất bộ máy phát - máy biến áp không được lớn hơn Sdt = 326,47(MVA)

- Phần trăm của phụ tải cấp điện áp cao:

SUC% = max 100

nm

UC

S

SUC% = 100 43,33

88 , 705

88 ,

- Phần trăm của phụ tải cấp điện áp trung:

88 , 705

176 , 141 100

nm

UT

S

%

- Phần trăm của phụ tải cấp điện áp máy phát:

SUF% = 100

S

nm

max UF

SUF max: Công suất cực đại của phụ tải cấp điện áp máy phát

Từ bảng (1-2) ta có SUF max = 47,06(MVA)

88 , 705

06 , 47 100

nm

UF

S

%

Ta có SUF% = 6,66% < 15 % do đó sơ đồ nối điện không dùng thanh góp cấp điện áp máy phát

b Vạch phương án nối điện:

Từ những yêu cầu kỹ thuật và đặc điểm của nhà máy ta vạch được các phương án nối điện:

* Phương án I:

SVTH : Nguyễn Thành Trung – Lớp 98Đ1 C

B1

F1

Hình 1.1

~

Trang 6

* Phương án II:

* Phương án III:

* Phương án IV:

~

Hình 1.3

~

4

B1

F1

Hình 1.4

~

F5

F4

B5

TD TD

PT PT

~

HT

B1

F1

Hình 1.2

F6

F5

Trang 7

I.3.2 Đánh giá và lựa chọn phương án:

Từ 4 phương án đã đề xuất ta phải phân tích sơ bộ một cách hợp lý để lựa chọn một phương án hợp lý hơn để đi so sánh về mặt kinh tế, kỹ thuật từ đó chọn phương án tối ưu

a Phương án I:

+ Mô tả sơ đồ:

- Sơ đồ dùng 02 bộ máy phát - máy biến áp F1,2-B1 và F3,4-B2 nối bộ vào thanh góp điện áp cao 220KV

- Sơ đồ dùng 02 máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa hai cấp điện áp cao 220KV và trung 110 KV phía hạ áp được nối bộ với 2 máy phát F5 và F6

+ Ưu điểm:

Đảm bảo độ tin cậy yêu cầu cung cấp điện, thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát gọn nhẹ

+ Khuyết điểm:

Do dùng nhiều máy biến áp nối vào thanh góp cao áp và trung áp nên lượng thiết bị phân phối ở cấp điện áp cao và trung sẽ nhiều, công suất phụ tải cấp điện áp trung được cấp thông qua máy biến áp liên lạc cho nên phải lựa chọn máy biến áp công suất lớn, do dùng 2 máy biến áp tự ngẫu nên dòng ngắn mạch trong mạng cao áp và trung áp sẽ lớn dẫn đến khó khăn trong lựa chọn thiết bị phân phối

b Phương án II :

- Sơ đồ dùng 02 bộ máy phát - máy biến áp nối bộ vào thanh góp điện áp trung F3,4

-B3 và F5,6- B4

- Sơ đồ dùng 02 máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa 2 cấp điện áp cao và trung, phía hạ áp được nối bộ với 2 máy phát F1 và F2

+ Ưu điểm:

Đảm bảo độ tin cậy yêu cầu cung cấp điện, thiết bị phân phối điện áp máy phát gọn nhẹ

+ Khuyết điểm:

Do dùng nhiều máy biến áp nối vào thanh góp cao áp và trung áp nên lượng thiết bị phân phối ở cấp điện áp cao và trung sẽ nhiều Do dùng 2 máy biến áp tự ngẫu nên dòng ngắn mạch trong mạng cao áp và trung áp sẽ lớn dẫn đến khó khăn trong việc lựa chọn thiết

bị phân phối Một khuyết điểm nặng nề nhất của phương án này là có một lượng công suất phải đi qua 2 lần máy biến áp dẫn đến tổn hao công suất lớn

c Phương án III :

+ Mô tả phương án :

- Dùng 2 bộ máy phát - một máy biến áp nối vào thanh góp cao áp

- Dùng 2 bộ máy phát - một máy biến áp nối vào thanh góp trung áp

- Dùng 2 bộ máy phát - hai máy biến áp liên lạc giữa cao áp và trung áp

+ Ưu điểm:

- Đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải

- Số máy biến áp ít nên chi phí lắp đặt, thấp

+ Nhược điểm:

- Công suất của máy biến áp B1,B4 lớn nên vận chuyển, lắp đặt khó khăn

- Khi đứt (hỏng) B1 thì phải cần đến dự trữ quay của hệ thống trong khi nhà máy vẩn thừa khả năng phát công suất

d Phương án IV:

+ Mô tả phương án:

Trang 8

- Dùng 3 bộ máy phát - ba máy biến áp nối vào thanh góp cao áp.

- Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa cao và trung

+ Ưu điểm: Đảm bảo cung cấp điện liên tục ở các cấp điện áp

+ Nhược điểm:

- Công suất của máy biến áp lớn

- Các máy biến áp đều nối vào thanh góp cao áp do đó yêu cầu cách điện tốt hơn dẫn đến thiết bị đắt tiền hơn Công suất của tôí máy lớn hơn rất nhiều công suất thừa do đó có một lượng lớn công suất phải truyền qua hai lần biến áp gây tổn thất trong vận hành

e Kết luận:

Qua quá trình phân tích ưu nhược điểm của từng phương án, ta thấy phương án III và phương án IV là hợp lý hơn cả Do đó ta chọn phương án III và phương án IV để đi so sánh kinh tế, kỹ thuật để chọn ra phương án nối điện tối ưu cho nhà máy

Trang 9

CHƯƠNG II CHỌN MÁY BIẾN ÁP II.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP:

II.1.1 Vấn đề về chọn máy biến áp:

Máy biến áp là một thiết bị quan trọng, vốn đầu tư cho máy biến áp trong nhà máy điện là rất lớn, khoảng 4 đến 5 lần công suất của máy phát điện

Vì vậy mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít và công suất bé sao cho vẩn đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ

a Điều kiện chọn máy biến áp:

- Loại máy biến áp phải phù hợp

- Điện áp phải theo đúng yêu cầu của các cấp điện áp

- Công suất định mức

+ Đối với máy biến áp nối bộ:

SđmB≥ Sbộü (2.1) + Đối với máy biến áp tự ngẫu

SđmB≥ 1

CL

KCL: Hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

b Kiểm tra quá tải máy biến áp:

- Quá tải bình thường: Nếu công suất định mức của máy biến áp đã chọn đúng điều kiện chọn công suất thì không cần kiểm tra quá tải bình thường Nếu chọn không đúng theo điều kiện trên thì phải kiểm tra

- Quá tải sự cố: Với máy biến áp đã chọn, ta giả thiết nhà máy bị sự cố một thiết bị nào đó thì máy biến áp có đảm bảo cung cấp điện hay không với hệ số quá tải cho phép

II.1.2 Chọn MBA cho phương án I:

1 Chọn MBA 3 pha hai dây quấn B1:

Theo điều kiện (2.1)

MVA S

S đmB3 ≥ đmF5,6 =117,65.2=235,3 Tra “mục IV phụ lục 2” sách “thiết kế nhà máy điện” của BKHN ta được MBA có các thông số như bảng 2-1

Bảng 2-1

Loại Sđm

(MVA) (KV)UC (KV)UH (KW)PO (KW)PN Un % IO% Giá tiền 103(R)

MBA đã chọn đúng theo điều kiện (1.8) nên không cần kiểm tra quá tải

2 Chọn MBA tự ngẫu B2 , B3:

Theo điều kiện (2.2)

220

110

U

U U

C

T

Với: SđmB2 = SđmB3 ≥ 235,3(MVA), tra mục V, phụ lục 2 sách “thiết kế nhà máy điện, BKHN” ta được loại MBA tự ngẫu có các thông số như bảng 2-2

Bảng 2-2 Loại Sđm

(MVA)(KV)UC (KV)UT (KV)UH ∆PO

(KW) ∆(KW)PNC-T IO% C-T C-H T-HUn% Giá tiền103R

) ( 3 , 235 5

, 0

65 , 117 Kcl

Trang 10

АТДЦТН 250 230 121 13,8 120 520 0,5 11 32 20 228

a Chế độ làm việc bình thường:

- Đối với máy biến áp 2 cuộn dây:

- Do công sất được chọn lớn hơn công suất của máy phát nên không cần xét quá tải bình thường

- Đối với máy biến áp từ ngẫu:

Giả sử lúc phụ tải ở cấp điện áp trung là cực tiểu thì lượng công suất thừa từ trung truyền sang cao:

) ( 24 , 108

941 , 112 12 , 14 6

2 06 , 47 40

8 3 , 235

6

2 40

8

MVA

S S S

S BôF UFMax TD UT

=

−

=

−

=

Sth = 54,12(MVA) Vậy sẽ có luồng công suất từ trung truyền qua cao và một lượng từ hạ sang cao Nên: Như vậy trong điều kiện làm việc bình thường, B2,B3 không bị quá tải cuộn nối tiếp

b Chế độ làm việc khi sự cố:

- Đối với máy biến áp 2 cuộn dây B1,B4: Nếu sự cố bất kỳ máy biến áp nào trong trạm thì B1,B4 vẩn làm việc bình thường

- Đối với máy biến áp từ ngẫu:

+ Giả sử hỏng một máy B3: Lúc này lượng công suất thừa truyền từ trung sang cao qua máy biến áp từ ngẫu B2:

Mặc khác, lượng công suất truyền từ hạ sang cao là:

Vậy lúc này cuộn nối tiếp sẽ bị quá tải nên phải kiểm tra

+ Giả sử hỏng B4

Lúc này hai máy biến áp liên lạc B2, B3 phải cung cấp cho phụ tải ở cấp điện áp trung một lượng công suất là :

Vậy cuộn chung vẩn đảm bảo cung cấp điện khi bị sự cố B4.

II.1.3 Chọn MBA cho phương án II:

- Chọn máy biến áp B1,2,3 :

mâu T

H CL

nt K S S S

S = ( + )≤

) ( 88 , 105 6

12 , 14 06 , 47 40

8 65 , 117 6

40

8

max

S

UF BöF

5 , 0

250

=

CL

đmB mâu

K

S S

) (

24

,

108

941 , 112 6

12 , 14 2 06 , 47 40

8 3 , 235 6

2

40

8

min max

6 , 5

MVA

S

S S

UF BôF

th

T

=

−

=

−

=

) ( 88 , 105 6

12 , 14 40

8 06 , 47 65 , 117 6

40

8

S S

UFmã BôF

th

H = K=.(S −S ) 0,5.(−105,88= 108,24−) 107,08−(MVA) =

S nt = CL H + T = + =

mẫ

nt S

S ≤

) ( 588 , 70 2

176 , 141 2

max 3

T

B

mâu

Ch MVA S

S =70,588( )<

) ( 12 ,

54 MVA

S T =

mâu

S =0,5(54,12+105,88)=80( )≤

Trang 11

-Chọn máy biến áp B4, 5:

2

176 , 141 2

S TMAX đmB ≥ = =

Tra mục V, phụ lục 2 sách “Thiết kế nhà máy điện, BKHN '', ta được MBA có các thông số như bảng 2-3

Bảng 2-3 Loại Sđm

(MVA)(KV)UC (KV)UT (KV)UH (KW)PO (KW)PNC-T (KW)P NC-H %I

KA

UN% Giá tiền

103R C-T C-H T-H

II.1.4 Kiểm tra quá tải máy biến áp của phương án II:

a Chế độ bình thường:

Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây: MBA được chọn công suất lớn hơn công suất máy phát nên không cần xét quá tải bình thường

- Máy biến áp từ ngẫu:

Trong điều kiện làm việc bình thường thì công suất định mức vẩn đảm bảo để cho nó cung cấp điện liên tục cho phụ tải cấp trung áp

b Chế độ làm việc sự cố:

- Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây:

Nếu hỏng một trong ba máy biến áp B1,2,3 thì vẩn có công suất của hai máy còn lại đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải, nếu thiếu thì có công suất của hệ thống đưa về

- Máy biến áp từ ngẫu:

Giả sử hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu B5 thì để cung cấp cho phụ tải ở trung lúc max B4 phải đảm bảo truyền được công suất đó một mình

) ( 176 , 141 )

( 150 125 2 , 1

K qt BATNB = = ≥ UTMAX =

Vậy B4,5 vẩn đảm bảo làm việc bình thường khi sự cố một trong 2 máy biến áp B4

hoặc B5

) ( 3 , 235

2 , 1

S đmB ≥ đmF =

Trang 12

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA

III.1 Tính tổn thất cho phương án I:

Giả thiết đồ thị phụ tải phát của bộ là bằng phẳng, các máy phát còn lại làm việc theo đồ thị phụ tải phát của nhà máy

a Tổn thất điện năng trong MBA ba pha hai cuộn dây B4:

Tổn thất công suất trong MBA B3 được xác định theo công thức :

i đmB

i N o

S

S P t P

4

2

∆

Trong đó: - t: Thời gian vận hành trong 1 năm ta lấy t = 8760 giờ

- ∆PO: Tổn thất không tải của B4 ;∆PO = 160 KW

- ∆PN: Tổn thất ngắn mạch ∆PN = 650 KW

- SđmB4: Công suất định mức của B4= 250 MVA

Ti 0 ÷ 4 4 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 424

Thay vào ta được:

250

640 365 8760

2

∆

b Tổn thất điện năng trong MBA B1:

) ( 674 , 2909

) ( 2909674 4

24 , 108 8 46 , 107 12 03 , 109 250

650 365 8760

2 1

MWh

KWh

A B

=

= +

+ +

=

∆

c Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu B2 ,B3:

Công thức được xác định như sau:



















∆ +









∆ +









∆ +

∆

=

đm

iH NH đmB

iT NT đmB

iC NC O

S

S P S

S P n

t P n

2 2

2 1

B

Công suất qua cuộn hạ: SH =

6 29 , 115 6

6

12 , 14 65 , 117 6

6

UF UF

UF TD Fđm

S S

Trong đó:

- Công suất qua cuộn trung: ST = (S UT −S BA)

2

1

- Công suất qua cuộn cao: SC = SH - ST

Từ đồ thị phụ tải phát công suất của nhà máy hình 3 với các công trên ta lập được bảng 2-5:

Bảng 2-5

t 0 ÷ 4 4 ÷ 6 6 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷18 18 ÷ 20 20 ÷22 22 ÷ 24

SUT

(MVA) 112,94 141,176 127,06 112,94 141,176 112,94 141,176 141,176 112,94

SBAH 109,03 107,46 107,46 109,0 107,461 108,24 108,24 109,03 109,03

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	363,5 KB