thiết kế nhà máy điện

Trong quá trình phát triển của một quốc gia thì điện năng là một trong những nguồn năng lượng không thể thiếu được. Điện năng phục vụ đắc lực cho mọi hoạt động, trong mọi ngành nghề của xã hội. Để hiểu được tầm quan trọng của điện năng và vận hành tốt được hệ thống điện thì người giáo sư, tiến sĩ và các chuyên gia…của ngành điện góp phần không nhỏ, là một sinh viên ngành hệ thống điện em rất hiểu điều đó. Trong quá trình học tập trong nhà trường thì việc thiết kế phần điện trong nhà máy điện là một công việc rất phức tạp, nó bao gồm nhiều yếu tố mang tính độc lập cao, đòi hỏi người thiết kế phải nắm bắt một cách tổng quát công việc mình làm, vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức đã tích góp được trong học tập và trên thực tế cũng như những ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến thiết kế thi công, công trình và vận hành. Thiết kế phần điện trong nhà máy điện (một khâu quan trọng của hệ thống điện) trong khi đang ngồi trên ghế nhà trường sẽ giúp em có được không ít kinh nghiệm để chuẩn bị trước khi ra công tác. Để hoàn thiện được đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện của Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt là thầy GS.TS. Lã Văn Út. Do còn hạn chế về những kinh nghiệm thực tế nên chắc chắn em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện. Nhà máy có số tổ máy phát điện là 4 tổ máy và có công suất là 400MW. Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ là 110km. Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế ) là 4400MVA, công suất dự trữ hệ thống là 12%, điện kháng ngắn mạch ( tính đến thanh cái của hệ thống nối với đường dây ) là 0,65. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải: + Phụ tải cấp điện áp máy phát có Uđm=10,5kV + Phụ tải điện áp trung có Uđm=110kV Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất ( tổng ) có Uđm=220kV. Trong khi thiết kế chọn máy phát điện ta cần chú ý những điểm sau: + Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ. Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay về hệ thống. + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máy phát điện cùng loại. + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện hơn. Tuy nhiên do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy thì do đó chỉ cần kiểm tra sổ tay kĩ thuật điện để chọn loại máy phát điện tương ứng với các thông số kĩ thuật khác như điện áp, dòng điện, công suất định mức, hệ số công suất cos, các điện kháng xd, xd... Do vậy ta chọn máy phát điện tuabin hơi có các thông số như sau: Tra trong bảng phụ lục I phần máy phát điện đồng bộ tuabin hơi trang 76 sách Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của P.GS. Nguyễn Hữu Khái.

Trong quá trình phát triển của một quốc gia thì điện năng là một trong những nguồn năng lượng không thể thiếu được Điện năng phục vụ đắc lực cho mọi hoạt động, trong mọi ngành nghề của xã hội Để hiểu được tầm quan trọng của điện năng và vận hành tốt được hệ thống điện thì người giáo sư, tiến sĩ và các chuyên gia…của ngành điện góp phần không nhỏ, là một sinh viên ngành hệ thống điện em rất hiểu điều đó Trong quá trình học tập trong nhà trường thì việc thiết kế phần điện trong nhà máy điện là một công việc rất phức tạp, nó bao gồm nhiều yếu tố mang tính độc lập cao, đòi hỏi người thiết kế phải nắm bắt một cách tổng quát công việc mình làm, vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức

đã tích góp được trong học tập và trên thực tế cũng như những ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài đến thiết kế thi công, công trình và vận hành Thiết kế phần điện trong nhà máy điện (một khâu quan trọng của hệ thống điện) trong khi đang ngồi trên ghế nhà trường sẽ giúp em có được không ít kinh nghiệm để chuẩn bị trước khi ra công tác

Để hoàn thiện được đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn sự

hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện của

Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt là thầy GS.TS Lã Văn Út.

Do còn hạn chế về những kinh nghiệm thực tế nên chắc chắn em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

I Chọn máy phát điện 3

II Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ở các cấp điện áp 4

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

I Lựa chọn máy biến áp 17

II Tính tổn thất điện năng 32III Tính toán dòng cưỡng bức 41

CHƯƠNG III CHỌN MÁY CẮT - TÍNH TOÁN KINH TẾ -KĨ THUẬT

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

I Chọn máy cắt 48

II Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 52

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

I Đặt vấn đề .60

II Chọn điểm ngắn mạch 61

CHƯƠNG V

CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN

I Chọn máy cắt và dao cách ly 85

II Chọn thanh dẫn và thanh góp 87

CHƯƠNG VI CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG

I Chọn sơ đồ nối điện .112

II Chọn thiết bị tự dùng 112

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Nhà máy có số tổ máy phát điện là 4 tổ máy và có công suất là 400MW Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ là 110km Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế ) là 4400MVA, công suất

dự trữ hệ thống là 12%, điện kháng ngắn mạch ( tính đến thanh cái của hệ thống nối với đường dây ) là 0,65.

- Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải:

+ Phụ tải cấp điện áp máy phát có Uđm=10,5kV

+ Phụ tải điện áp trung có Uđm=110kV

- Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất ( tổng ) có Uđm=220kV

Trong khi thiết kế chọn máy phát điện ta cần chú ý những điểm sau:

+ Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu

để sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay về hệ thống

+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máy phát điện cùng loại

+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện hơn

Tuy nhiên do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy thì do đó chỉ cần kiểm tra sổ tay kĩ thuật điện để chọn loại máy phát điện tương ứng với các thông số kĩ thuật khác như điện áp, dòng điện, công suất định mức, hệ số công suất cosϕ, các điện kháng x'd, x''d

Do vậy ta chọn máy phát điện tuabin hơi có các thông số như sau: Tra trong bảng phụ lục I phần máy phát điện đồng bộ tuabin hơi trang 76 sách " Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp " của P.GS Nguyễn Hữu Khái

PMW

UKV

Cos

ϕ

I

KA x''d x'd xd

-120-2 3000 125 100 10,5 0,8 6,875 0,192 0,278 1,907

450-500

BIT-II TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Ở CÁC CẤP ĐIỆN ÁP

Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng tiêu thụ điện năng ở các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng

Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi Việc nắm được quy luật này là tìm được đồ thị phụ tải và điều này rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài việc dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy phát điện với nhau

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax

St là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA

P% là công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại

Pmax là công suất của phụ tải cực đại, MW

cosϕ là hệ số công suất của từng phụ tải

1 Phụ tải các cấp.

1.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5kV

Phụ tải cấp điện áp máy phát đã cho Pmax=16,4MW, cosϕ=0,8

Phụ tảI bao gồm các đường dây:

4kép x3,2 MW x4km 1đơn x1,2 MW x3kmTheo đầu bài cho bảng biến thiên công suất tác dụng tại thời điểm t, tính theo phần trăm (%), áp dụng theo công thức (1) tính công suất biểu kiến của phụ tải ta có bảng kết quả sau

6 110 114 1118 2224

10,25

14,35 117,4253

1.2 Phụ tải điện áp trung 110kV

Phụ tải điện áp trung đã cho Pmax=180MW, cosϕ=0,8

Phụ tảI bao gồm các đường dây: 1kép + 4đơn

Tương tự tính công suất biểu kiến của phụ tải ở cấp điện áp máy phát ta

có bảng kết quả sau

Bảng 3

2 Phụ tải toàn nhà máy

Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là Pđ=400MW, cosϕ=0,8

Công suất biểu kiến của toàn nhà máy được tính theo công thức:

Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

S(MVA)

500

Std = α.Snmmax(0,4 + 0,6

max nm

nm

S

S)Trong đó : Snmmax là công suất đặt của nhà máy,MVA

Snm là công suất của nhà máy tại thời điểm t,MVA

α là số phần trăm lượng điện tự dùng, α = 0,07

Theo công thức trên thì phụ tải tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần, một thành phần không phụ thuộc vào phụ tải và một thành phần phụ thuộc vào phụ tải

Công suất biểu kiến của tự dùng nhà máy được tính theo công thức sau:

§ MF

S nP

31,85

T(h)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Hình 4

4 Công suất phát về hệ thống

Nhà máy thiết kế có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát, phụ

tải điện áp trung và phát lượng công suất thừa lên hệ thống 220 kV

Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy bằng tổng công suất tiêu thụ

STNM(t)=STD(t)+SUF(t)+SUT(t)+ SVHT(t)

Vậy công suất phát về hệ thống:

SVHT(t)= STNM(t)- [STD(t)+SUF(t)+SUT(t) ]

Trong đó:

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

STD(t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t,MVA

SUF(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t,MVA

SUT(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t,MVA

STNM(t): Công suất của toàn nhà máy tại thời điểm t,MVA

Thay các giá trị đã tính được ở trên ta được kết quả tính toán phụ tải và cân

bằng công suất phát về hệ thống ở bảng sau:

S(MVA)

500

450 425

S HT 350 350 SΤΝΜ

275,325 271,275 268

238,5 234,2 230,2 ST 216,05 SΤ +S UF +S TD 209,75 207

55,5 50,325 49,275 47,3

S TD 47,25

43,05 38,95 41 S UF +S TD

17,25 20,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t (h)

Hình 6

6 Nhận xét

Qua đồ thị phụ tải tổng hợp trên ta có một số nhận xét chung như sau:

Nhà máy phát công suất cực đại Snmmax = 500 MVA lúc14h - 20h, công suất

cực tiểu Snmmin = 350 MVA vào lúc 0h- 8h và 20h - 24 h

Công suất phụ tải trung áp cực đại STmax = 225 MVA vào lúc 10h - 14h và cực tiểu STmin = 168,75 MVA lúc 0h - 4h và 18h - 24h

Công suất phát lên hệ thống cực đại Shtmax =283,95 MVA lúc 18h - 20h và cực tiểu Shtmin = 115,7 MVA lúc 6h - 8h

Công suất phụ tải điện áp máy phát cực đại Sđfmax = 20,5 MVA lúc 14 h - 18

h và cực tiểu Sđfmin = 10,25 MVA lúc 0 - 6 h

Công suất tự dùng cực đại Stdmax =35MVA lúc 14h-20h và cực tiểu

Stdmin=28,7MVA lúc 0h- 8h và 20h - 24h

Công suất dự trữ quay của hệ thống Sdtq = 12% 4400 = 528 MVA

Công suất phát lớn nhất của nhà máy là 500 MVA, lượng công suất này chủ yếu phát cho phụ tải trung áp (110 kV) STmax = 225 MVA, một phần nhỏ cấp cho phụ tải địa phương (10,5kV), Sđfmax = 20.5 MVA và tự dùng còn lại phát về

hệ thống (220 kV), mà hệ thống có công suất 4400 MVA, công suất phát về hệ thống cực đại là 283,95 MVA vì vậy nhà máy thiết kế rất quan trọng đối với phụ tải trung áp Nhà máy thiết kế với 4 máy phát và 3 cấp điện áp 220 kV, 110

kV, 10,5 kV, phụ tải điện áp máy phát (địa phương) chiếm so với công suất định

mức của một máy phát là

125

25 , 10

=8,2% < 10% Các nhận xét này được dùng để tính toán, lựa chọn sơ đồ nối điện ở phần sau

III LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

1.Đề xuất các phương án

lựa chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một công việc rất quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy, dựa vào sơ đồ nối điện chính ta có cái nhìn tổng quan về phần điện trong nhà máy Sơ đồ lựa chọn phải thoả mãn được

các yêu cầu cơ bản về kinh tế -kĩ thuật cũng như đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Yêu cầu kỹ thuật như đảm bảo độ tin cậy, cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ, vận hành đơn giản, linh hoạt

Theo nhận xét cuối chương 1 ta thấy phụ tải điện áp trung rất quan trọng đối với nhà máy Phụ tải địa phương chiếm một lượng bé nên để đơn giản trong vận hành ta sử dụng sơ đồ bộ (máy phát điện ghép bộ với máy biến áp), phụ tải địa phương lấy ở hạ áp của máy biến áp liên lạc giữa hai hệ thống Trong sơ đồ ghép bộ thì công suất mỗi bộ

phải nhỏ hơn lượng dự trữ quay của hệ thống bởi vì nếu không thoả mãn điều này thì khi xảy ra sự cố bộ đó thì phụ tải không được cung cấp điện đầy đủ do lượng công suất dự trữ huy động về không đủ Để liên lạc giữa hai hệ thống 110kV và 220 kV ta có thể sử dụng máy biến áp ba cuộn dây hoặc máy biến áp

tự ngẫu nhưng do tính ưu việt của máy biến áp tự ngẫu so với máy biến áp ba cuộn dây như tổn thất điện năng bé, kích thước, trọng lượng cũng như tiêu hao vật liệu bé, hiệu suất cao nên ta dùng biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống Hơn nữa, điện áp ở hệ thống 220 kV và phía trung áp 110 kV đều là mạng trung tính nối đất trực tiếp nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ thống là hoàn toàn phù hợp Dựa vào phân tích trên ta vạch ra các phương án nối điện sau:

Phương án I

Hình 7Nhận xét

Ưu đỉêm: Do phụ tải bên trung Smin

UT =168,75 MVA> SdmF=125 MVA nên máy phát bằng phẳng liên tục trong tổn thất máy biến áp trong chế độ hoạt động bình thường nhỏ

- sơ đồ đơn giản, dòng ngắn mạch nhỏ nên chọn các thiết bị

Nhược điểm:phảI ding ba loại máy biến áp , gây khó khăn cho việc vận hành và bảo vệ,ngoàI ra có thêm các mạch nối lên thiết bị phân phối điện áp cao nên vốn đâu tư tăng

Hình 8Trong phương án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để làm liên lạc giữa 2

hệ thống 110 kV và 220 kV, bên phía trung áp 110 kV còn có 2 bộ máy phát - máy biến áp ghép bộ Công suất được truyền tải từ phía hạ lên phía cao áp và trung áp, đồng thời có thể truyền từ phía trung sang phía cao và ngược lại

Ưu điểm là sử dụng ít chủng loại máy biến áp nên dễ vận hành, lắp đặt, lượng điện được cấp liên tục cho phụ tải Phụ tải trung áp lớn nhất 225 MVA lớn hơn 2 tổ máy phát nên nó được cấp đủ công suất ít phải huy động từ hệ thống

về Khi STmin thì tổn thất điện năng nhiều do phải truyền công suất qua hai loại máy biến áp (máy biến áp hai dây quấn và máy biến áp tự ngẫu)

Nhược điểm: số lượng thanh cáI nối vào thanh trung áp nhiều nên công suet thừa bên trung trung vào hệ thống qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất công suất

Hình 9Nhận xét:

Trong phương án 3 nàycó ưu điểm là ding í chủng loại máy biến áp

Nhược điểm: cả bốn máy biến áp đều nối vao thanh cáI phía cao áp nên dòng ngắn mạch qua phía cao rất lơn sinh ra vốn đầu tư sẽ rất lớn Khi xẩy ra sự

cố một máy biến áp tự ngẫu bị hang cs máy còn lại làm việc rất nặng nề dễ sinh

ra quá tảI,và cấp điện cho phụ tảI trung áp sẽ khong cao

Kết luận:từ các nhận xét sơ bộ ở các phương án trên cho they phương

án III không thích hợp để chon làm phương án tói ưu , ta chỉ xét 2 phương án Ivà phương án II để so sánh chỉ tiêu về mặt kinh tế , kỹ thuật nhằm tìm ra một phương án tối ưu để tính toán và thiết kế cho nhà máy

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

I LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện Điện năng được sản xuất ở nhà máy điện được truyền tải đến hộ tiêu thụ thường qua nhiều lần biến đổi bằng các máy biến áp (MBA) tăng áp và giảm áp Vì vậy tổng công suất của máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất của máy phát điện Mặc dầu hiệu suất của máy biến áp tương đối cao nhưng tổn thất điện năng trong máy biến áp rất lớn Bởi vậy người ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít và công suất đặt nhỏ mà vẫn đảm bảo được an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện Chọn máy biến áp trong nhà máy điện là chọn loại, số lượng, công suất định mức, và hệ số biến áp MBA được chọn phải đảm bảo an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất

Đối với nhà máy điện có phụ tải điện áp máy phát, cần tiến hành xây dựng những đường đặc tính phụ tải ngày đêm và sự trao đổi công suất giữa nhà máy với hệ thống trong chế độ làm việc bình thường, ngoài ra cũng phải xem xét những luồng công suất trao đổi trong chế độ sự cố

- Một trong những máy phát điện công suất lớn nhất của nhà máy nối vào thanh góp điện áp máy phát nghỉ không làm việc (trường hợp này các máy còn lại phải làm việc với công suất định mức )

- Khi sự cố trong hệ thống điện, các máy phát điện của nhà máy cần thiết mang công suất định mức

Việc liên lạc với hệ thống bằng một máy biến áp chỉ thực hiện khi công suất truyền vào hệ thống không vượt quá công suất dự trữ quay của hệ thống trong chế độ làm việc bình thường

Các máy biến áp và máy biến áp tự ngẫu thường chọn loại ba pha có điều chỉnh điện áp dưới tải trừ máy biến áp hai cuộn dây nối bộ với máy phát điện.Giả thiết các MBA được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của

2.Máy biến áp tự ngẫu tăng áp (máy biến áp liên lạc )

Ở chế độ bình thường, máy biến áp liên lạc TN1 và TN2 được chọn lầ máy

biến áp điều áp dưới tải với điều kiện : SđmTN≥

α

1

S thừa max

Trong đó:

SđmTN là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.

α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu có thể tính

220

110 220 U

U U c

T

= 0,5

S thừa max là công suất thừa cực đại của máy phát

Vì các phương án không sử dung thanh góp nên:

S max

thua=SđmF

Do đó : SđmB≥ α1 Smax

thua = 1250,5 = 250 MVA

Ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH công suất 250 MVA

Các thông số chính của máy biến áp tự ngẫu cho bởi bảng sau:

3 Phân bố dòng công suất cho các máy biến áp trong chế độ bình thường

a Phân bố dòng công suất trong các máy biến áp hai dây quấn ghép bộ

Các máy biến áp ghép bộ hai dây quấn B1 ta cho phát công suất bằng phẳng

để đỡ phải điều chỉnh nhiều khi phụ tải thay đổi do đó công suất truyền tải qua máy biến áp bộ này là:

Đồ thị phụ tải của MBA B1

b Phân bố dòng công suất trong máy biến áp tự ngẫu TN1,TN2

Dòng công suất các phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong chế

độ làm việc bình thường trong các khoảng thời gian được tính như sau:

Trong phương án này công suất truyền lên hệ thống do hai máy biến áp tự ngẫu và một máy biến áp B1 nên công suất truyền lên phía cao 220 kV :

Công suất truyền lên trung áp 110 kV do một bộ máy phát điện- máy biến

áp và lượng công suất phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên công suất truyền lên phía trung 110kV của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

St1,t2> 0 thể hiện công suất truyền tải từ hạ, cao sang trung của máy biến

áp tự ngẫu.SC1,C2<0 chứng tỏ công suất đI từ phía thanh góp hệ thống 220 kV sang thanh góp 110 kV để bổ xung lượng công suất thiếu phía 110 kV

4 Kiểm tra điều kiện làm việc sự cố

Trong điều kiện làm việc sự cố máy biến áp thì sự cố trầm trọng là lúc phụ tải trung áp cực đại, xét xem lúc đó công suất truyền lên hệ thống là bao nhiêu, thiếu so với lúc vận hành bình thường là bao nhiêu và máy biến áp có bị quá tải hay không, nếu quá tải thì quá tải bao nhiêu phần trăm Công suất lớn nhất của phụ tải trung là: STmax=225MVA

a Khi sự cố một bộ máy biến áp - máy biến áp bên trung áp

Theo tính toán phân bố công suất tính dưới đây ta có sơ đồ phân bố công suất như hình sau:

Hình 12

Khi sự cố một bộ máy biến áp hai dây quấn bên trung áp thì nguồn công suất cấp cho phụ tải trung là do phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên:+công suất phía trung của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

ST<STđm Do đó máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

+Công suất phát lên phía hạ ( khả năng phát của máy phát )

Sh1=

1 n

min 1 max

1

n1

Sthiếu = SVHT max - Sht = 174,625- 113,5=61,125 MVA<Sdtquay =528 MVA.

b Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu TN1 hoặc TN2

Hình 13Trong trường hợp này ta kiểm tra máy biến áp tự ngẫu bị sự cố thì bộ bên trung có cung cấp đủ cho phía trung hay không

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

ST1 = STmax- Sbộ = 225- 116,25 = 108,75 MVA nghĩa là công suất truyền từ trung sang cao của máy biến áp tự ngẫu

+Mà Công suất định mức cuộn trung là:STđm=α SđmB=0,5.250=125 MVA nên ST<STđm Do đó máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

+Công suất phát lên phía hạ là:

8

35 3 4

25 , 10 125 2

Điều kiện chọn : SđmB ≥ SđmF=P § MF

cos ϕ=0 , 8

100

=125 MVADựa vào bảng phụ lục 2 ( trong phần V- MBA với điện áp cao 110kV trang 86 -sách Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của P.GS -Nguyễn Hữu Khái )

ta chọn loại MBA B1, B2 loại có TPДЦH SđmB = 125 MVA các thông số cho ở bảng sau:

SđmTN1,Tn2 là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

Sthừa max là công suất thừa cực đại của máy phát

Sthừa max = SdmF= 125MVATrong đó:

Sđm F là công suất định mức của máy phát

min UF

S là công suất nhỏ nhất của phụ tải điện áp máy phát

125

= 250 MVA

Ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH công suất 250 MVA

Các thông số chính của máy biến áp tự ngẫu cho bởi bảng sau:

Bảng 12Thông số Sđm

MVA

U, Kv ∆Po, Kw Un%

Mã hiệu C T H C-T C-H T-H

ATДЦTH 250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5

3 Phân bố dòng công suất cho các máy biến áp trong chế độ bình thường

a Phân bố dòng công suất trong các máy biến áp hai dây quấn ghép bộ.

Các máy biến áp ghép bộ hai dây quấn B1, B2 ta cho phát công suất bằng phẳng để đỡ phải điều chỉnh nhiều khi phụ tải thay đổi do đó công suất truyền tải qua máy biến áp bộ này là:

b Phân bố dòng công suất trong máy biến áp tự ngẫu TN1,TN2

Dòng công suất các phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong chế

độ làm việc bình thường trong các khoảng thời gian được tính như sau:

Trong phương án này công suất truyền lên hệ thống chỉ do hai máy biến áp

tự ngẫu nên công suất truyền lên phía cao 220 kV của một máy biến áp tự ngẫu là:

Sc1 = Sc 2 =

2

Sht

Công suất truyền lên trung áp 110 kV do hai bộ máy phát điện- máy biến

áp và lượng công suất phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên công suất truyền lên phía trung 110kV của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

4 Kiểm tra điều kiện làm việc sự cố

Trong điều kiện làm việc sự cố máy biến áp thì sự cố trầm trọng là lúc phụ tải trung áp cực đại, xét xem lúc đó công suất truyền lên hệ thống là bao nhiêu, thiếu so với lúc vận hành bình thường là bao nhiêu và máy biến áp có bị quá tải hay không, nếu quá tải thì quá tải bao nhiêu phần trăm Công suất lớn nhất của phụ tải bên trung là: STmax = 225MVA

a Khi sự cố một bộ máy biến áp - máy phát bên trung áp

Theo tính toán phân bố công suất tính dưới đây ta có sơ đồ phân bố công suất như hình sau:

Hình 16Khi sự cố một máy biến áp hai dây quấn bên phía trung áp thì nguồn công suất cấp cho phụ tải trung là do một máy biến áp hai dây quấn và phía trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu nên:

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

+Công suất truyền lên phía cao 220 kV là:

Sc1= Sc2 = Sh1 - ST1 = 111,125-54,375 = 56,75 MVA +Công suất phát lên hệ thống là:

Sht = 2Sc = 2×56,75 =113,5 MVA+Lượng công suất phát bị thiếu so với chế độ bình thường là:

Sthiếu = SVHT - Sht =174,675 – 113,5= 61,175 MVA < Sdt quay =528 MVA.Trong trường hợp này công suất truyền từ hạ lên cao, trung nên cuộn hạ có công suất lớn nhất mà cuộn hạ không bị quá tải vì thế máy biến áp chọn không

+Ta sẽ xét lúc STmin xem MBA tự ngẫu có bị quá tải haykhông:STmin=168,75MVA

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

ST1 = STmin- 2Sbộ = 168,75- 2×116,25 = - 63,75 MVA nghĩa là công suất truyền từ trung sang cao của máy biến áp tự ngẫu

+Mà Công suất định mức cuộn trung là:STđm=α SđmB=0,5.250=125 MVA nên

ST<STđm Do đó máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

+Công suất phát lên phía hạ là:

Sc1 = Sh1 - ST1 = 106 +7,5 =113,5 MVA

+Đây cũng chính là lượng công suất phát lên hệ thống do đó lượng công suất phát bị thiếu so với chế độ bình thường là:

Sth = SVHT max - Sht = 174,625- 113,5=61,125 MVA < Sdtquay = 528 MVA

II TÍNH TỔNG TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

Trong quá trình truyền tải công suất qua máy biến áp thì có tổn hao đồng trên điện trở dây quấn sơ cấp và thứ cấp và tổn hao sắt từ trong lõi thép do dòng xoáy và từ trễ Tổn hao sắt từ trong lõi thép có thể xem gần như không phụ thuộc vào tải và bằng tổn hao không tải vì trên thực tế trong điều kiện điện áp sơ cấp không đổi khi tải thay đổi từ thông trong lõi thép thay đổi rất ít Tổn hao đồng trên các dây quấn phụ thuộc vào dòng điện tải Tổn hao này được biểu diển theo tổn hao ngắn mạch Tổn thất điện năng trong máy biến áp gồm hai thành phần:

Tổn thất điện năng không phụ thuộc vào phụ tải được xác định theo thời gian làm việc với tổn thất c công suất không tải của máy biến áp

Tổn thất điện năng phụ thuộc vào phụ tải Khi phụ tải đạt định mức thì tổn thất điện năng này bằng tổn thất công suất ngắn mạch với thời gian vận hành

1 Tính toán cho phương án I

a.Tổn thất điện năng trong máy biến áp bộ hai dây quấn tính theo công thức

T là thời gian vận hành máy biến áp, T=8760 h

Si là công suất truyền tải qua máy biến áp trong khoảng thời gian i, MVA

Sđm là công suất định mức của máy biến áp, MVA

a1) Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp B1

∆A: Tổn thất điện năng trong máy biến áp, MWh

∆Po: tổn thất công suất không tải máy biến áp, MW

∆PNC, ∆PNT, ∆PNH: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu, MW

SiC, SiT, SiH là công suất phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu ở thời điểm t đã tính được ở phần phân bố công suất, MVA

t: là thời gian trong ngày tính theo giờ, h

Bảng 16Thông số Sđm

− Ν Τ Ν

∆Ρ

−

∆Ρ +

260 260

∆ A TN1 =0,12.8760 +( ) ∑0,26{ }2 +0,26( )2 +0,78( )Η 2 

2 250

365

i iT

i iT

d Tổng tổn thất điện năng trong máy biến áp

∆A=∆AB1 +∆AB2+ ∆ATN1+TN2=7793,0886 +3773,268= 11566,3566M

1 Tính toán cho phương án II

a.Tổn thất điện năng trong máy biến áp bộ hai dây quấn tính theo công thức

T là thời gian vận hành máy biến áp, T=8760 h

Si là công suất truyền tải qua máy biến áp trong khoảng thời gian i, MVA

Sđm là công suất định mức của máy biến áp, MVA

b.Tổn thất điện năng của hai máy hai dây quấn B 1 , B 2

∆A: Tổn thất điện năng trong máy biến áp, MWh

∆Po: tổn thất công suất không tải máy biến áp, MW

∆PNC, ∆PNT, ∆PNH: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu, MW

SiC, SiT, SiH là công suất phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu ở thời điểm t đã tính được ở phần phân bố công suất, MVA

t: là thời gian trong ngày tính theo giờ, h

− Ν Τ Ν

∆Ρ

−

∆Ρ +

260 260

∆ A TN1 =0,12.8760 +( ) ∑260{ }2 +260( )2 +780( )Η 2 

2 250

365

i iT