THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI GỒM 4 TỔ MÁY, CÔNG SUẤT MỖI TỔ 110MW VÀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY

Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế gồmnội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngng hơi, gồm 4 tổ máy,công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện áp m

Lời nói đầu

Nhu cầu về năng lợng nói chung, và nhu cầu về năng lợng điện nói riêng ngày cànggia tăng một cách mạnh mẽ trên tất cả các nớc trên thế giới Việc sử dụng các nguồnnăng lợng hiện có, qui hoạch và phát triển các nguồn năng lợng mới, trong đó có năng l-ợng điện một cách hợp lý, không những đảm bảo nhu cầu an ninh năng lợng mà còn làmột vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị và xã hội, xuất phát từ thực tế và saukhi học xong chơng trình của ngành hệ thống điện Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế gồmnội dung sau:

Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện ngng hơi, gồm 4 tổ máy,công suất của mỗi tổ là 110MW cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ tải trung

áp 110kV, phụ tải cao áp 220kV và phát vào hệ thống 220kV

Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy

Em xin đợc trân thành cảm ơn: Các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện

- Khoa điện - Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội, đã trang bị kiến thức cho em trong quátrình học

Đặc biệt cảm ơn thầy giáo: PGS - TS Phạm Văn Hoà.

Đã nhiệt tình hớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thiết kế đồ án này

Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không tránh khỏi nhữngthiếu sót Kính mong các thầy, cô giáo trong hội đồng coi và chấm thi tốt nghiệp chỉ dẫn

và giúp đỡ

Em xin trân trọng cảm ơn !

Sinh viên

Trần Việt Hng

trờng đại học bách khoa hà nội khoa điện-bộ môn hệ thống điện

Nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp

PHầN I THIếT Kế phần ĐIệN TRONG NHà MáY ĐIệN

Nhà máy điện kiểu : NĐNH gồm 4 tổ máy 110 MW

Nhà máy có nhiệm cụ cấp điện cho các phụ tải sau :

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát :Pmax =18 MW ; cos =0,83

Gồm 2kép  3MW3KM và 6 đơn  2MW  3KM

Biến thiên phụ tải ghi trên bảng Tại địa phơng dùng máy cắt hợp bộ với Icắt=21 KA

và tcắt=0,7sec và cáp nhôm , vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70 mm2

2 Phụ tải cấp điện áp trung110 KV : Pmax=160 MW ; cos =0,86

Gồm 2 kép  60MW và1 đơn 40MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

3 Phụ tải cấp điên áp cao 220 KV: Pmax=130MW ; cos =0,86

Gồm 1 kép  90MW và 1 đơn  40MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng:

4 Nhà máy nối với hệ thống 220KV bằng đờng dây kép dài 120 Km Công suất hệ

thống ( không kể nhà máy đang thiết kế) : 6000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống200MVA; Công suất ngắnn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống SN=3000 MVA

5 Tự dùng : = 7%; cos =0,82

6 Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng:

Bảng biến thiên công suất

Giờ 0

4

46 68 81

0 1012 1214 1416 1618 1820 2022 2224

Phần I thiết kế phần điện nhà máy điện

Chơng 1 Tính toán phụ tải , chọn sơ đồ nối dây

1-1 Chọn máy phát điện

1-2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.2 Đồ thị phụ tải cấp 110kV

1.2.3 §å thÞ phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t

1.2.4 §å thÞ phô t¶i tù dïng cña nhµ m¸y

1.2.5 §å thÞ phô t¶i cÊp 220kV

2-1.a Chän m¸y biÕn ¸p

2.1.1.a Ph©n bè c«ng suÊt cho c¸c m¸y biÕn ¸p

2.1.2.a KiÓm tra qu¸ t¶i khi sù cè c¸c m¸y biÕn ¸p

2-2.a TÝnh to¸n tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong m¸y biÕn ¸p

2-3.a TÝnh to¸n dßng cìng bøc

*B Ph¬ng ¸n II

2-1.b Chän m¸y biÕn ¸p

2.1.1.b Ph©n bè c«ng suÊt cho c¸c m¸y biÕn ¸p

2.1.2.b KiÓm tra qu¸ t¶i khi sù cè c¸c m¸y biÕn ¸p

2-2.b TÝnh to¸n tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong m¸y biÕn ¸p

Chơng 4 Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phơngán tối u.

4-1 Chọn máy cắt cho các mạch

4-2 Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối

4.2.1 Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án I

4.2.2 Sơ đồ thiết bị phân phối của phơng án II

4-3 Tính toán kinh tế –kỹ thuật

4.3.1 Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án I

4.3.2 Các chỉ tiêu kinh tế của phơng án II

4-4 So sánh chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật và chọn phơng án tối u

Chơng 5 Chọn khí cụ điện và dây dẫn.

5-1 Chọn thanh cứng đầu cực máy phát

5-2 Chọn thanh góp mềm phía điện áp cao và điện áp trung

5-3 Chọn máy cắt điện

5-4 Chọn dao cách ly

5-5 Chọn cáp và kháng đờng dây cho phụ tải cấp điện áp máy phát

5-6 Chọn chống sét van cho các cấp điện áp

5-7 Chọn máy biến dòng điện và máy biến điện áp đo lờng cho các cấp

5-8 Sơ đồ nối dây các thiết bị đo

1-2 Yêu cấu đối với các chế độ của hệ thống điện

1-3 Điều kiện tồn tại chế độ xác lập - ổn định của hệ thống điện

Chơng II Tính toán ổn định tĩnh.

2-1 Lập sơ đồ thay thế

2-2 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản

2-3 Tính suất điện động và lập đặch tính công suất

2.3.1 Xác định sức điện động

2.3.2 Xác định tổng trở riêng tổng trở tơng hỗ

2.3.3 Phơng trình đặc tính công suất

2-4 Xác định hệ số dự trữ

Chơng III Tính toán ổn định động.

3-1 Lập đặc tính công suất cho các chế độ

3.1.1 Trớc khi xảy ra ngắn mạch

3.1.2 Trong khi khi xảy ra ngắn mạch

3.1.3 Sau khi xảy ra ngắn mạch

P = 110 MW, ta có thể chọn máy phát điện có ký hiệu là: TB  - 120 -2T3

Các thông số kỹ của máy phát đợc cho trong bảng 1-1 sau:

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Để đảm bảo chất lợng điện năng tại mỗi thời điểm công suất do các nhà máy điệnphát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất công suất trong cácmạng điện) Nh vậy việc tính toán phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện làvô cùng quan trọng

Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải lại luôn thay đổi theo thời gian

Do đó việc nắm vững quy luật này tức là: tìm đợc dạng đồ thị phụ tải là một điều rấtquan trọng với ngời thiết kế và ngời vận hành, vì nhờ có đồ thị phụ tải mà có thể lựa chọn

đợc phơng án, sơ đồ nối điện phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nângcao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài ra đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng dung lợngcủa máy biến áp, phân bố đợc công suất tối u giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổmáy trong một nhà máy điện Để chọn đúng dung lợng và tính toán tổn thất trong máybiến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy Máy biến áp đ ợc chọn theo côngsuất biểu kiến mặt khác hệ số Cos của các cấp điện áp khác nhau không nhiều nên cânbằng công suất có thể tính toán công suất ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế Côngthức chung để tính toán thiết kế nh sau:

100

%

P Cos

P

 (1-1)

Trong đó:

S : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp.

P max: Công suất tác dụng cực đại

P%: Công suất tính theo % của công suất cực đại

Cos : Hệ số công suất phụ tải.

Sơ đồ chung của một nhà máy điện

1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

Phụ tải nhà máy theo thời gian đợc xác định theo công thức (1-1)

Với : PNMmax = 440 (MW)

Cos = 0,85 => SNMmax =



Cos

Pmax

=0440,85 =517,647 (MVA)Kết quả tính toán ghi ở bảng 1-2:

Bảng 1-2

Ta có đồ thị phụ tải sau:

Hình 1-1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

1.2.2 Đồ thị phụ tải trung áp 110 kV.

Đồ thị phụ tải trung áp 110kV cũng đợc xác định tơng tự nh trên

S T (t) (MVA) 167,442 148,837 167,442 186,047 167,442 148,837

Ta có đồ thị phụ tải sau:

Hình 1-2: Đồ thị phụ tải ngày đêm bên trung áp

1.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát.

Với :U UFđm = 10,5 kV

Pmax = 18 (MW)

Cos = 0,83 => SUFmax = 21,687 (MVA)

Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-4:

186,047

167,442

148,837200

21,687 19,518 19,581

17,34920

Đồ thị phụ tải tự dùng đợc xác định theo công thức sau:

STD(t) =

100



(0,4 0,6 )

)

NM

t NM TD

NM

S

S Cos

p



Trong đó:

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

P NM = 440 MW công suất tác dụng của nhà máy

S NM (t) : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.

S NM : Công suất đạt của toàn nhà máy S NM = 517,647MVA

: Số phần trăm lợng điện tự dùng ( = 7%)

TD

Cos =0,82

Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-5 :

Bảng 1-5

Ta có đồ thị phụ tải nh sau:

Hình 1- 4 Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy

1.2.5 Đồ thị phụ tải cao áp 220 kV.

Với : PCmax =130 MW

Cos = 0,86

=> SCmax =  

86 , 0

130

max



Cos

P

151,163 (MVA)

Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1-6:

Bảng 1-6

0

35,307

S

TD (MVA)

35,307 37,651

33,054 40

30

20

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

STD(t): Công suất tự dùng tại thời điểm t

ST(t): Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t

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

SC(t) : Công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t

Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1- 7:

151,163 120,930150

465,88 2

517,64 7

517,64 7

517,64 7

465,88 2

465,88 2

102,93 0

136,40 7

136,40 7

136,04 7

136,40 7

151,16 3

102,930

7

148,83 7

167,44 2

167,44 2

186,04 7

167,44 2

167,44 2

148,83 7

138,47 4

154,91 0

107,56 8

111,05 7

143,459

H×nh 1-6: §å thÞ phô t¶i toµn nhµ m¸y

1.3 Chän c¸c ph¬ng ¸n nèi d©y:

Qua kÕt qu¶ tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt ta nhËn thÊy nhiÖm vô chÝnh cña nhµ m¸ythiÕt kÕ cung cÊp ®iÖn cho hÖ thèng ®iÖn qua líi ®iÖn 220kV vµ cung cÊp cho phô t¶i cÊp

®iÖn ¸p 110kV vµ 220 kV Nh vËy ta cã thÓ ®a ra mét sè nhËn xÐt vÒ x©y dùng c¸c ph¬ng

¸n nèi d©y nh sau:

18

21,687 54,910 57,079 59,248 54,825 52,656

358,314 320,170

379,173

362,737 358,399

318,002 338,860

- Giả sử phụ tải địa phơng lấy điện từ 2 đầu cực máy phát Vậy mỗi tổ trích một ợng điện:

=10,844 (MVA)Khi đó lợng điện cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát chiếm:

15(%) 8,379(%)

412 , 129 2

100 687 , 21

2

100

Do vậy không cần thanh góp điện áp máy phát cho phụ tải cấp máy phát

U

U U

Do vậy có thể dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc

- Cấp điện áp 110KV có công suất :

ở phơng pháp này ta ghép hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phía trung

áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải trung áp

Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp: 10,5; 110; 220kV ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu

Trần Việt Hng-HTĐ4-K45

Hình 2-1 Sơ đồ nối điện của phơng án I

* Ưu điểm: chỉ có hai chủng loại máy biến áp; thiết bị phân phối phía cao

đơn giản; vận hành linh hoạt, vốn đầu t ít

* Nhợc điểm: Công suất của hai bộ máy phát - máy biến áp lớn hơn công

suất phụ tải phía trung vào thời điểm phụ tải max nên nguồn công suất thừa đi về phía hệthống do đó tổn thất công suất trong máy biến áp là cao

1.3.2 Phơng án II: (Hình 2-2)

ở phơng án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp :10,5 kV, 110kV, 220kV Nhng phía 110kV ta chỉ để một bộ máy phát - máy biến áp vàchuyển một bộ máy phát - máy biến áp sang bên thanh cái điện áp cao 220kV để cungcấp thêm nguồn công suất phát về phía hệ thống

SC ST

Trang 13

T4

H T

T1

Hình 2-2 Sơ đồ nối điện của phơng án II.

* Ưu điểm: việc phát công suất của các máy phát với các phụ tải là tơng ứng

* Nhợc điểm: do có 1 bộ máy phát - máy biến áp bên cao nên vốn đầu t ban

đầu so với phơng án I sẽ lớn hơn và phân phối phía cao phức tạp hơn

1.3.3 Phơng án III: (Hình 2-3)

ở phơng án này ta dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp ba pha 2 cuộn dây để cungcấp điện cho phụ tải điện áp trung 110kV Bên cao 220kV ta cũng dùng hai bộ máy phát.Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và hệ thống 220kV

và dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp 110kV, có cuộn hạcung cấp cho phụ tải điện áp máy phát và trích ra một phần cho dự phòng, tự dùng

Hình 2-3 Sơ đồ nối điện của phơng án III.

* Ưu điểm: Sơ đồ làm việc tin cậy và đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận

hành Do phụ tải địa phơng đợc trích ra từ cuộn hạ của máy biến áp liên lạc nên đảm bảocung cấp điện 1 cách liên tục

* Nhợc điểm: Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp, thiết bị phân phối lên phía

cao phức tạp nên vốn đầu t cao

F4T4

H T

* Nhận xét: Qua 3 phơng án đa ra ở trên ta thấy rằng phơng án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với phơng án 3 Tuy vậy nó vẫn đảm bảo về mặt kỹ thuật cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.

Do đó ta sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán cho các phần sau.

Chơng II

Tính toán chọn máy biến áp

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện Tổng công suất cácmáy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện, chọn máy biến áp trongnhà máy điện là chọn loại, số lợng, công suất định mức và hệ số biến áp Máy biến áp đ-

ợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thờng và khi xảy ra sự cốnặng nề nhất

Các máy biến áp đã đợc hiệu chỉnh theo điều kiện khí hậu nhiệt đới Do vậy khôngcần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúng

A Phơng án I

SCmax=151,163 (MVA) STmax = 186,047 (MVA)

SCmin =105,814 (MVA) STmin = 148,837(MVA)

SC ST

2.1.a Chọn máy biến áp.

- Máy biến áp T3; T4 đợc ghép bộ với máy phát điện F3 ; F4 đợc chọn giống nhau.Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn theo công suất định mức của máy phát

điện

H T

SđmT  SđmF -

4

561 , 37 412 , 129 4

SdmF : Công suất định mức của máy phát điện

SdmT: Công suất định mức của máy biến áp đợc chọn

Vậy ta chọn máy biến áp TДц 125.000 - 121/10,5 có các thông số nh sau:

- Với các máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2:

Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu đợc chọn theo công suất định mứccủa máy phát điện

1 ) 4

U

U U

2.1.1.a Phân bố công suất cho các máy biến áp.

- Máy phát điện ghép bộ F3, F4 phát một phần cho tự dùng của khối, phần còn lại

* Phân bố công suất trong các máy biến áp AT 1 và AT 2 :

Tổ máy phát điện F1 ; F2 cung cấp cho tự dụng riêng của khối phụ tải địa phơng,phần còn lại đẩy lên thành góp 110 kV hoặc 220kV Với phân bố công suất nh trên, tatính luồng công suất chảy qua các cuộn dây 2 máy biến áp ngẫu:

Công suất truyền qua cuộn cao áp: S

2

) ( ) ( )

C TN

Trong đó:

SC(t): Công suất phụ tải phía cao theo thời gian

SVHT (t): Công suất phát về phía hệ thống theo thời gian

SC (t)

TN : Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự mẫu tại thời điểm t

Công suất truyền qua phía trung áp:

2

)()

()

()( S t S 3 t S 4 t

T TN

ST(t): Công suất phụ tải phía trung áp tại thời điểm t.

ST3(t) , ST4(t): Công suất máy biến áp T3 ; T4 truyền lên mạng điện áp 110 kV tạithời điểm t

Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:

TN (t): mang dấu dơng (+) thì các cuộn trung áp của hai máy biến áp tự ngẫu tải

công suất về thanh góp trung áp và ngợc lại, mang dấu âm (-) các cuộn dây trung ápmang tải công suất từ thanh góp trung áp về hệ thống

Sau khi tính toán, thu đợc bảng phân bố công suất cho các cuộn dây :

Do vậy khi làm việc bình thờng không cuộn dây nào của MBA tự ngẫu bị quá tải

2.1.2.a.Kiểm tra quá tải khi sự cố của các máy biến áp:

1) Sự cố 1: Khi hỏng hóc xảy ra ở bộ máy phát - máy biến áp bên trung ( giả sử T4)tại thời điểm : Smax

T = 186,047 (MVA)Khi đó : SVHT =138,474 (MVA)

123,97 6

147,64 8

137,26 1

145,47 9

0

132,19 5

109,17 8

- Điều kiện kiểm tra:

2. Kqt C

3

STN dm  STmax- SBộ Với: 2. Kqt C

3

STN dm = 2 0,5 1,4 250 = 350 (MVA)

Smax

T - SBộ = 186,047 - 120,022 = 66,025(MVA)

Ta thấy : 350(MVA) > 66,025 (MVA)  thoả mãn điều kiện kiểm tra

- Để xác định lợng công suất thiếu phát về hệ thống ta xác định phân bố công suất

trên máy biến áp liên lạc :

SCT =  

2

1 2

Vậy không có cấp nào của MBA tự ngẫu bị quá tải

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

Sthiếu = SVHT +SC - 2 SCC =138,474 +136,047 - 2.77,250 = 120,021 (MVA)

Sthiếu = 120,021 (MVA) < Sdự trữ = 200 (MVA) (Hệ thống bù đủ công suất thiếu hụt)

Nh vậy các máy biến áp làm việc bình thờng khi hỏng bộ máy phát- máy biến áp

dm TN

max MVA

ST 

) (

136,047 MVA

SC  ) (

138,474 MVA

SVHT 

F2

H T

100,504

120,022

53,997

T4AT1

dm T

Sch = ( C ) 2 ( C H)2

C

T T C

T H

C

T T C

U

U Q U

U U P

U

U P U

U U

VËy kh«ng cã cuén d©y nµo cña m¸y biÕn ¸p tù ngÉu bÞ qu¸ t¶i

- C«ng suÊt thiÕu ph¸t vÒ hÖ thèng so víi lóc b×nh thêng:

SC =120,930 (MVA)

SUF = 15,181(MVA)

Ph©n bè c«ng suÊt trªn m¸y liªn l¹c:

Lóc nµy 2 bé m¸y ph¸t - m¸y biÕn ¸p T3; T4 cung cÊp cho phô t¶i mét lîng c«ngsuÊt lµ: S = 2.129,412 - 2.9,390 = 240,044 (MVA)

VËy lîng c«ng suÊt cßn thõa chuyÓn sang phÝa cao ¸p lµ:

SCT = 240,044 - Smin

T = 240,044 - 171,429 = 91,207 (MVA)M¸y ph¸t ®iÖn ®a c«ng suÊt lªn hÖ thèng qua m¸y biÕn ¸p tù ngÉu kh«ng bÞ sù cèmét lîng c«ng suÊt lµ:

SCH = S®mF -

4

1

SmaxTD - SUF = 129,412 - 9,390 - 15,181 = 104,841(MVA)C«ng suÊt truyÒn qua cuén cao lªn hÖ thèng lµ:

T

AT2

T3196,048

S = 120,930(MVA)

110kV220kV

S = 96,116(MVA)

Sch = ( C ) 2 ( C H)2

C

T T C

T H

C

T T C

U

U Q U

U U P

U

U P U

U U

2.2.a Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.

- Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha 2 cuộn dây T 3 ; T 4 : vì máy biến

áp vận hành độc lập nên tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây đ ợc xác

P0 : tổn thất không tải của máy biến áp

PN : tổn thất ngắt mạch của máy biến áp

Sb: Công suất tải qua một máy biến áp

T = 8760h số giờ làm việc trong 1 năm của máy biến áp Thay số vào ta có:

A = 2.0,1.8760 + 2.0,4 ) 2

125

022 , 120 ( 8760 = 8212,941 MWh

- Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu AT 1 ; AT 2 :

2 2

2

dm

i H dm

i T dm

C i C

S

S S

S S

S

ti

Trong đó:

T= 8760(h)

SC i , ST i , SH i Công suất chảy qua cuộn cao, trung, hạ ở thời điểm t

P0: tổn thất không tải máy biến áp

C C

) 301 ,36 (

Các khí cụ điện làm việc có 2 trạng thái cơ bản:

- Trạng thái làm việc bình thờng Ibt: xác định dòng làm việc bình thờng để chọn cáckhí cụ điện theo điều kiện kinh tế Ibt đợc xác định theo luồng công suất cực đại chảy quathiết bị đó (Không có phần tử nào bị tách ra khỏi sơ đồ)

- Trạng thái làm việc cỡng bức Icb đợc xác định để chọn các thiết bị theo điều kiện

ổn định nhiệt (phát nóng) Icb đợc xác định khi 1 phần tử của nhà máy bị sự cố và tách ra,gây lên trên phần tử đang xét trạng thái làm việc nặng nề nhất

(7)

(5)(6)

Đ ờng dây đơn

(8)

Phía hệ thống 220 (kV) :

- Công suất đa về hệ thống cực đại : SVHTmax = 159,248(MVA)

Dòng làm việc bình thờng là: I

220 3 2

248 , 159

3 2

max )

1 (





c

VHT bt

CC = 147,648(MVA) +Sự cố bộ máy phát - máy biến áp bên trung: Sb

CC = 77,250 (MVA) +Sự cố biến áp liên lạc:

Khi Smax

T : STN(max)

CC = 154,501 (MVA) Khi Smin

T : STN CC(min) = 196,048 (MVA)

220.3

048,196





C

TN CC

TN CC

b CC CC cb

U

S S

S S

pt

COS U

P



3

40

3

pt bt

Cos

Không có dòng cỡng bức

Vậy dòng cỡng bức lớn nhất: I220cbmax = 0,514 (kA)

Phía điện áp trung 110 (kV)

- Đờng dây kép : 60MW

I

86 , 0 110 3 2

60

3 2

pt bt

Cos

Dòng cỡng bức xảy ra khi đứt một mạch lộ kép

I(cb3) = 2 Ibt = 2 0,183 = 0,366(kA)

- Đờng dây đơn: 40 MW.

I

86 , 0 110 3

40

3

pt bt

412 , 129 05 , 1

3 05 , 1

Khi sự cố máy biến áp liên lạc tại thời điểm:

207,91

3

max

) 6 (





T

CT cb

412 , 129

=120,010 (MVA)

SdmF: Công suất định mức của máy phát điện

SdmT: Công suất định mức của máy máy biến áp đợc chọn

STDmax: Phụ tải tự dùng max

Nh vậy ta chọn máy biến áp T Д ц 125.000 -242/10,5 có các thông số kỹ thuật

Điều kiện chọn:SdmAT )

4 (

TD dmF

S

S 

5 , 0

2.1.1.b Phân bố công suất cho các máy biến áp:

Máy phát điện ghép bộ F1; F4 phát với công suất định mức:

Ta tính luồng công suất chảy qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu :

Cuộn dây cao áp:

2

) ( ) ( )

S

S C VHT C bC TN

S

S T T bT TN

2.1.2.b Kiểm tra quá tải khi sự cố của các máy biến áp.

1) Sự cố 1 : Khi hỏng hóc xảy ra ở bộ bên trung áp tại thời điểm:

Smax

T = 186,047(MVA)Khi đó: SVHT = 138,474(MVA)

Ta thấy: 350 (MVA) > 186,047 (MVA)  thoả mãn điều kiện kiểm tra

- Phân bố qua các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu:

SCT =

2

047 , 186

=93,024 (MVA)

SCH = SdmF -

4

561 , 37 2

518 , 19 412 , 129 4

Vậy không có cấp nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải

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

S

C=136,047(MVA)

17,239120,022

93,024

93,024

110,263110,263

S

T max

=186,047(MVA)

2) Sù cè 2: Khi háng mét trong hai m¸y biÕn ¸p liªn l¹c ( gi¶ thiÕt háng  2) t¹ithêi ®iÓm : STmax =186,047(MVA)

VËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn

- Ph©n bè c«ng suÊt cho c¸c cuén d©y cña m¸y biÕn ¸p tù ngÉu

100,504

S

C = 136,047(MVA)HT

Vậy không có cấp nào của máy biến áp tự ngẫu bị quá tải.

- Công suất thiếu về phía hệ thống so với lúc bình thờng:

Sthiếu= SVHT + SC - SCC - Sbộ = 138,474 + 136,047 - 34,052 - 120,022

=120,447(MVA)

Sthiếu = 120,447 (MVA) < Sdt = 200 (MVA) nên khi bị sự cố của máy biến áp tựngẫu thì hệ thống huy động đủ lợng công suất thiếu hụt

Nh vậy máy biến áp vừa chọn là phù hợp

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

-Tổn thất điện năng trong máy biến áp T1:

dmT N S

Sb

.T

Trong đó : T- thời gian làm việc của máy biến áp T= 8760 h

Sb- phụ tải của máy biến áp trong thời gian T

Máy biến áp T1 có các số liệu sau:

125

022 , 120 38 , 0 115 , 0

4

dmT N T

125

022 , 120 4 , 0 1 , 0

.(

365

.[

1

2 2

0 )

3 2

H i

H N

T i

T N

C i

C N dmTN

AT

S T

T N

2

520

P P

P

T C N H

T N H

2

1

P P

P

H T N H C N T

C N

2

1

P P

P

H C N H T N T

C N

+ 0,26(14,408)2

+ 0,78(61,836)2

] + + 2[0,26(48,412)2+ 0,26(14,408)2 + 0,78(62,920)2] + + 2[0,26(63,965)2

+ 0,26(23,710)2

+ 0,78(87,675)2

] + + 2[0,26(87,637)2+ 0,26(23,710)2 + 0,78(111,347)2] + + 2[0,26(77,250)2+ 0,26(33,013)2 + 0,78(110,263)2] + + 2[0,26(85,468)2

+ 0,26(23,710)2

+ 0,78(109,187)2

] + + 2[0,26(61,797)2+ 0,26(23,710)2 + 0,78(85,507)2] + + 2[0,26(71,099)2+ 0,26(14,408)2 + 0,78(85,507)2] + + 2[0,26(72,184)2

+ 0,26(14,408)2

+ 0,78(86,592)2

]

2.3.b Tính toán dòng cỡng bức:

Các khí cụ điện làm việc có 2 trạng thái cơ bản:

- Trạng thái làm việc bình thờng Ibt: xác định dòng làm việc bình thờng để chọn

các khí cụ điện theo điều kiện kinh tế Ibt đợc xác định theo luồng công suất cực đại chảy

qua thiết bị đó ( không có phần tử nào bị tách ra khỏi sơ đồ)

- Trạng thái làm việc cỡng bức Icb: đợc xác định để chọn các thiết bị theo điều kiện

ổn định nhiệt Icb đợc xác định khi một phần tử của nhà máy bị sự cố và tách ra, gây lên

trên phần tử đang xét trạng thái làm việc nặng nề nhất

Phía hệ thống: 220(kV)

- Nhà máy nối với hệ thống bằng đờng dây kép dài 120km

Công suất đa về hệ thống cực đại : Smax

VHT = 159,248(MVA)Dòng điện làm việc bình thờng:

I 

220 3 2

248 , 159

3 2

max 1





C

HT bt

HT

Đ ờng dây đơn

(10)

110kV

Dòng cỡng bức xảy ra khi đứt một mạch trong bộ kép này.

I(cb1) = 2 I(bt1) = 2 0,209 = 0,418 (kA)

- Cuộn dây cao áp của máy biến áp liên lạc:

Điều kiện vận hành bình thờng SCCmax = 87,637 (MVA)

Sự cố bộ máy phát - MBA bên trung S b CC = 17,239 (MVA)

Sự cố một máy biến áp liên lạc : S TN CC = 34,052 (MVA)

220.3

637,87

b CC CC cb

U

S S S

pt

COS U

P



3

40

3

pt bt

412 , 129

60

3 2

pt bt

Cos U

40

3

pt bt

Cos U

P

Đờng dây này không có dòng cỡng bức

-Cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc:

Điều kiện vận hành bình thờng: Sbt

CT = 33,013 (MVA)

3

;

;max

b CT

bt CT cb

U

S S S

= 0,488 (kA)

-Cuộn cao áp của máy biến áp T4 (I(cb7))

Dòng điện làm việc bình thờng:

I(bt7)

110 3

412 , 129

412 , 129

Mục đích tính toán ngắt mạch để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện (máy cắt)

và các phần tử có dòng điện chạy qua(cáp, dây dẫn) theo các điều kiện đảm bảo về ổn

định động và ổn định nhiệt khi ngắt mạch

Dòng điện ngắt mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng điện ngắnmạch 3 pha Để tính toán dòng ngắn mạch trong đồ án thiết kế này ta dùng phơng phápgần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện

áp trung bình các cấp Ucb = Utb các cấp Công suất cơ bản: Scb = 100 (MVA)

3.1.a Chọn điểm ngắn mạch

Trang 34

H T

N

T3

Chọn điểm ngắn mạch ở từng cấp điện áp sao cho dòng ngắn mạch tại đó là cực

đại ứng với cấp đó Điểm mà tại đó có dòng ngắn mạch lớn nhất gọi là điểm ngắn mạchtính toán

- Phía điện áp cao 220kV:

Do ta chỉ chọn một loại máy cắt, dao cách ly cho cấp điện áp 220kV nên chỉ cầntính dòng ngắn mạch tại N1 là dòng ngắn mạch có giá trị cực đại Nguồn cung cấp gồmtất cả máy phát điện và hệ thống

- Phía trung áp 110kV:

Ta chỉ chọn một loại, máy cắt, dao cách ly cho cấp điện áp 110kV nên chỉ cần tínhdòng ngắn mạch tại N2 là dòng ngắn mạch có giá trị cực đại Nguồn cung cấp gồm tất cảmáy phát điện và hệ thống

- Phía điện áp máy phát 10,5kV:

Phía hạ máy biến áp liên lạc, điểm ngắn mạch tính toán là N '3 có nguồn cung cấp

Tính điện kháng cho các phần tử trong hệ đơn vị tơng đối:

XHT =

3000

100 2

cb N

tb

S

S U

S S

1

.2

1



cb

cb U

S l

XT3 = XT4 =

125

100 100

5 , 10

S

S U

1

N H C N T C N

5 , 11

100

%



dmAT cb

C N

S

S U

= 0,046

2

1 2

5 , 20

100

%



dmAT cb

H N

S

S U

= 0,082

3.3.a Tính toán dòng ngắn mạch theo điểm

3.3.1.a Điểm ngắn mạch N 1

Sơ đồ thay thế nh sau:

-Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản:

X6 =  

2

046,02

2 1 2

AT C

AT C AT

C

AT C

X X

X

X X X

X7 = (X2 // X3) =

2

229 , 0 2

3 2

3 2







X X X

X X

= 0,115

X8 = (X4 // X5) =

2

231 , 0 2

5 4

5 4







X X X

X X

116 , 0 115 , 0

8 7

8 7

= 0,058

X10 = X6 + X9 = 0,023 + 0,058 = 0,081

Vậy ta có sơ đồ đơn giản nh sau:

Điện kháng tính toán dạng tơng đối định mức nhánh hệ thống:

X

100

6000 083 , 0



cb

HT HT

Vậy giá trị dòng ngắn mạch nhánh hệ thống là:

I

230 3

100 083 , 0

1

3 )

( )

( )

0

''

1 1

cb

cb td

td HT

N

HT N

HT

N

U

S X

E t I

Trần Việt Hng-HTĐ4-K45

X

100

647 , 517 081 , 0



cb

NM NM

647 , 517 45 , 2

3 ).

0 ( )

NM

230 3

647 , 517 08 , 2

3 ).

1 , 0 ( )

1 , 0

230 3

647 , 517 98 , 1

3 ).

2 , 0 ( )

2 , 0

230 3

647 , 517 0 , 2

3 ).

( )

Từ đó ta có dòng ngắn mạch tổng hợp là:

I'' (0) '' (0) '' (0) 3,024 3,184 6,208( )

1 1

N N

I'' (0,1) '' (0,1) '' (0,1) 3,024 2,703 5,727( )

1 1

N N

I'' (0,2) '' (0,2) '' (0,2) 3,024 2,573 5,597( )

1 1

N N

- Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản.

2

046 , 0 2

1 AT C  c  

C AT

X X

X 7 = (X 2 // X 3) 0 , 115

2

229 , 0 2

116 , 0 115 , 0

8 7

8 7

X X

= 0,058

Ta có giản đồ sau:

- Điện kháng tính toán dạng tơng đối định mức về phía hệ thống

360 , 6 100

6000 106 , 0



cb

HT HT

tt

S

S X X