Đồ án tốt nghiệp Nhà máy điện

Phụ tải tự dùng Phần tự dùng nhà máy Thủy Điện gồm phần tự dùng chung, không phụ thuộc vào công suất của nhà máy và phần tự dùng riêng cho từng tổ máy; trong đó phần tự dùng chung chiếm

Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện

giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân Trong cuộc

sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất Với sự phát triển của xã hội đòi

hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải

Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện,

em được nhà trường và bộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế nhà máy thủy

điện

Sau thời gian làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của

các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn

tận tình của cô giáo Th.s Nguyễn Thị Thu Hiền đến nay em đã hoàn thành bản đồ

án.Do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh

những thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô

giáo và các bạn để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn

Em xin gửi tới cô giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời

Trang 2

Mục Lục Trang PHẦN I THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

Chương 1: Tính toán cân bằng công suất và đề xuất các phương án nối dây 5

2.1.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp 14

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp 20

2.2.1Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp 22

2.2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp 28

3.1 Chọn sơ đồ nối thiết bị phân phối cho các phương án 30

4.2 Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ thay thế 36

Chương 1 Chọn thiết bị và khí cụ điện cho trạm biến áp 77

Trang 3

1.12.Chọn dây dẫn nối từ biến dòng đến các dụng cụ đo 82

Trang 4

Danh Mục Bảng Số Liệu Trang

Bảng 1.1: Thông số máy phát điện: 5

Bảng 1.2: Kết quả tính toán phụ tải toàn nhà máy: 5

Bảng 1.3.Kết quải tính toán phụ tải cấp điện áp 110 kV 7

Bảng 1.4 Kết quả tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát 8

Bảng 1.5 Kết quả tính toán công suất về hệ thống 9

Bảng 2.1- Phân bố công suất MBA liên lạc phương án 1 15

Bảng 2.2: Thông số MBA 2 cuộn dây phương án I 15

Bảng 2.3: Thông số MBA 2 tự ngẫu phương án I 16

Bảng 2.6 Thông số MBA tự ngẫu phương án II 25

Bảng 3.1: Bảng tổng kết so sánh hai phương án 37

Bảng4.1 Kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 1 49

Bảng 5.1: Tổng kết dòng cưỡng bức các cấp điện áp : 52

Bảng 5.2: Thông số máy cắt điện 53

Bảng 5.3: Thông số máy dao cách ly 54

Bảng 5.4: Chọn thanh dẫn 55

Bảng 5.5: Thống số thanh dẫn mềm phía 220 kV 61

Bảng 5.8: Thông số máy biến áp phụ tải địa phương 63

Bảng 5.9: Thông số đường dây cáp đơn phụ tải địa phương 65

Bảng 5.10: Thông số đường dây cáp kép phụ tải địa phương 66

Bảng 5.11 Thông số máy cắt trước MBA phụ tải địa phương 67

Bảng 5.13 Thông số máy cắt MC1 68

Bảng 5.14 Thống số BU cho cấp điện áp 13,8 kV 72

Bảng 5.15 Thống số BU cho cấp điện áp 220 kV và 110 kV 73

Bảng 5.16 Thông số máy biến dòng cho cấp điện áp 13,8 kV 73

Bảng 5.17 Thông số máy biến dòng cho cấp điện áp 110kV và 220kV 75

Bảng 5.18 Thông số van chống sét 76

Bảng 6.1 Thông số MBA tự dùng chung 78

Bảng 6.2 Chọn máy cắt tự dùng 79

Bảng 6.3 Thông số dao cách ly được chọn 79

Danh mục hình vẽ Hình 1.1Đồ thị phân bố công suất các cấp điện áp 10

Hình 2.1 Phương án 1 16

Hình 2.2 Phương án 2 23

Hình 3.1:Sơ đồ nối điện chi tiết phương án 1 31

Hình 3.2:Sơ đồ nối điện chi tiết phương án 2 33

Hình 4.1 Các điểm ngắn mạch 37

Hình 5.1 Hình vẽ cáp địa phương 63

Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy 76

Trang 5

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.1 Chọn máy phát điện

Thiết kế phần điện cho nhà máy Thủy Điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy

bằng PđmF = 65 MW

Chọn máy phát điện đồng bộ turbine nước, chọn máy phát Thủy Điện theo PL1,

bảng 1.2 (Thiết kế phần điện Nhà máy điện và Trạm biến áp-PGS Phạm Văn Hòa)

Thông số, số liệu tra được ghi trong bảng 1.1:

BẢNG 1.1: Thông số máy phát điện:

Loại máy phát

S đm (MVA)

P đm (MW)

Cosφ

U đm (kV)

I đm (kA)

n đm (v/p)

Đ.kháng tương đối

X d ’’ X d ’ X d

CB-640/170-24 78,8 67 0,85 13,8 3,3 250 0,2 0,26 1,06

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy

Phụ tải toàn nhà máy được tính theo công thức sau

Sdm∑ : Tổng công suất định mức của nhà máy

Trang 6

1.2.2 Phụ tải tự dùng

Phần tự dùng nhà máy Thủy Điện gồm phần tự dùng chung, không phụ thuộc vào

công suất của nhà máy và phần tự dùng riêng cho từng tổ máy; trong đó phần tự

dùng chung chiếm đa phần công suất tự dùng của toàn nhà máy, do vậy công suất tự

dùng cho toàn nhà máy Thủy Điện coi như không đổi theo thời gian và được xác

Pmax :công suất max của phụ tải ở mỗi cấp điện áp;

S(t) :công suất phụ tải tại thời điểm t ở mỗi cấp điện áp;

Cosφ :hệ số công suất ở mỗi cấp điện áp;

S%(t) :phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t ở mỗi cấp điện áp

Tính toán tương tự trong các khoảng thời gian còn lại, kết quả như sau

t(h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24

P% 90 80 90 90 100 90 90 90 80

S UT ( MVA ) 140,96 125,30 140,96 140,96 156,63 140,96 140,96 140,96 125,30

Trang 7

2.Phụ tải cấp điện áp máy phát:

Với Pmax = 11MW; Cosφ = 0,88 ;

Gồm: 3 kép x 30MW x 6km & 2 đơn x 1MW x 3km Biến thiên phụ tải ghi bảng

Công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát UF tại từng thời điểm được xác định

Tính toán tương tự trong các khoảng thời gian còn lại, kết quả tính toán như sau:

1.2.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống.

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm công suất phát bằng công

suất thu, không xét đến tổn thất công suất trong máy biến áp ta có

STNM(t) + SVHT(t) + SUF(t) + S110(t) + Std(t) = 0 (1-4)

→ SVHT(t) = STNM(t) – [SUF(t) + SUT(t) + Std(t)] (1-5)

Trong đó:

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

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

SUF(t) :công suất phụ tải điện áp máy phát tại thời điểm t;

SUT(t) :công suất phụ tải điện áp 110kV tại thời điểm t;

STD(t) :công suất tự dùng ( STD là hằng số tại mọi thời điểm t)

Công suất phụ tải thanh góp cao áp được tính :

STGC(t) = SVHT(t) + SUC(t) (1-6)

Vì không có phụ tải cấp điện áp cao nên :

STGC(t) = SVHT(t) Xét trong khoảng thời gian từ t =(0÷4)h:

Trang 8

BẢNG 1.5: KET QUA TINH TOAN CONG SUAT VE HẸ THONG

Trang 9

1.3 Đề xuất các phương án nối dây

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án

Phương án nối điện chính của nhà máy điện được đưa ra trên cơ sở những

nguyên tắc sau

Nguyên tắc 1:

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ: Cho phép rẽ nhánh từ đầu cực máy

phát một lượng công suất không quá 15% công suất định mức của một tổ máy, vì

vậy khi đó giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực hai tổ máy phát, ta có:

% 15

% 100 2

Trong trường hợp có thanh góp điện áp máy phát thì phải chọn số lượng tổ máy

phát ghép lên thanh góp này sao cho khi một tổ máy trong chúng nghỉ không làm

việc thì các tổ máy còn lại phải đảm bảo công suất cho phụ tải địa phương và phụ

tải tự dùng cho các tổ máy phát này

Nguyên tắc 3:

Trong trường hợp có ba cấp điện áp (điện áp máy phát, trung, cao), nếu thỏa mãn

cả hai điều kiện sau:

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

ü Hệ só có lợi = − ≤0,5

C

T C

U

U U

α

Thì ta nên dùng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc Nếu một trong hai điều kiện trên

không thỏa mãn thì dùng hai MBA ba cuộn dây làm liên lạc

U

U U

Vậy ta dùng MBA tự ngẫu làm liên lạc

Nguyên tắc 4:

Chọn số lượng bộ máy phát điện - máy biến áp:

min

UT cacbo

dmF S

∑

ü Nếu là MBA tự ngẫu có thể ghép từ 1 đến 2 bộ MFĐ-MBA hai cuộn dây lên

thanh góp điện áp trung

ü Nếu là MBA liên lạc ba cuộn dây thì chỉ cho phép ghép 1 bộ MFĐ-MBA hai

cuộn dây lên thanh góp điện áp phía trung

Nguyên tắc 5:

Trang 10

Nếu có ba cấp điện áp nhưng công suất phụ tải phía trung quá nhỏ thì không nhất

thiết phải dùng MBA ba cuộn dây hoặc tự ngẫu liên lạc Khi đó có thể coi đây là

phụ tải được cấp điện từ trạm biến áp với sơ đồ là trạm hai MBA lấy điện trực tiếp

từ hai đầu cực MFĐ hay từ thanh góp phía điện áp cao

Nguyên tắc 6:

Nếu nhà máy có ba cấp điện áp, trong trường hợp khi lượng công suất trao đổi

giữa các phía cao-trung là không lớn, công suất định mức của tự ngẫu không lớn,

không nhất thiết phải có nối bộ MFĐ-MBA liên lạc Nhưng khi công suất trao đổi

giữa cao-trung mà lớn thi phải nối bộ MFĐ-MBA liên lạc, nếu không dùng sẽ

không kinh tế bởi công suất của chúng lớn và vận hành phức tạp

Nguyên tắc 7:

Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ có thể ghép một số MFĐ

chung một MBA, nhưng phải đăm bảo nguyên tắc tổng công suất các tổ MFĐ phải

nhỏ hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống điện, cụ thể là:

HT dp ghep

Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh

góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV va một máy phát hai cuộn

dây nối lên thanh góp 220kV Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc

giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải

công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV

Ưu điểm:

Trang 11

- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ

hơn giá máy biến áp 220kV

- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục

Nhược điểm:

- Tổn thất công suất lớn khi STmin

Nhược điểm: - Khi cácbộ máy phát điện - máy biến áp bên trung làm việc định

mức, sẽ có một phần công suất từ bên trung truyền qua máy biếnáp tự ngẫu phát lên

hệ thống gây tổn thất qua 2 lần máy biếnáp (lớn nhất khi SUTmin) => tổn thất trong

MBA lớn

2.Phương án II

Phương án 2 có ba bộ máy phátđiện – máy biếnáp 2 cuộn dây nối lên thanh

gópđiệnáp 110kV để cung cấp cho phụ tải 110kV.Hai bộ máy phát điện - máy biến

áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ

thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV

Ưu điểm:

- Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ tải các

cấp điện áp

- Số lượngvà chủng loại máy biến áp ít nên dễ lựa chọn thiết bị và vận hành đơn

giản, giá thành rẻ thoả mãn điều kiện kinh tế

HT

Trang 12

3.Phương án III

Phương án 3 khác với phương án 2 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy

biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV Như vậy ở phía thanh góp 220 kV có

thêm hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây

Trang 13

Nhà máy dùng năm bộ máy phát- máy biến áp: ba bộ nối với thanh góp 220kV,

hai bộ nối với thanh góp 110kV Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa

thanh gópđiện áp và thanh góp điện áp trung đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải

cấp điện áp máy phát

Ưu điểm:

- Đảm bảo cung cấp điện liên tục

Nhược điểm:

- Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình vận

hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn

- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn

so với công suất của nó

Kết luận: Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án

1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại Hơn nữa, nó vẫn đảm

bảo 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 phương án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ

thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện

Trang 14

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1 Phương án I

Hình 2.1 Phương án 1

2.1.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp

Đối với các MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MFĐ-MBA hai cuộn dây

Công suất MBA mang tải bằng phẳng trong suốt 24h trong ngày và được tính

theo công thức:

TD đmF

n S

5

bô

Đối với các MBA liên lạc (MBA tự ngẫu)

Phân bố công suất cho các máy biến áp liên lạc theo từng thời điểm như sau:

1

2 1

Trang 15

1.(195 0 77, 22) 59, 3

Tính toán tương tự trong các khoảng thời gian còn lại, kết quả tính toán như sau:

BẢNG 2.1- Phân bố công suất MBA liên lạc phương án 1

Dấu “ - ” trước công suất của phía trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ

phía trung áp sang phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu

2.1.2 Chọn máy biến áp

a) Chọn máy biến áp bộ

Để vận hành thuận tiện và kinh tếta chọn các máy biến áp không có điều chỉnh

dưới tải,các máy biến áp B1 và B4 được nối theo sơ đồ bộ và chọn theo điều kiện

sau :

1.7, 9 77, 25

Ta tra bảng phụ lục 2 (Thiết kế phần điện Nhà máy điện và Trạm biến áp-PGS

Phạm Văn Hòa)để chọn máy biến áp như sau:

Tên MBA Loại

MBA

S đmB , MVA

Trang 16

b) Chọn máy biến áp tự ngẫu B2, B3

Vậy để chọn công suất định mức của MBA tự ngẫu trước hết phải xác định công

suất tải lớn nhất trong suất 24h của từng cuộn dây, được gọi là công suất thừa lớn

nhất Sthuamax Tùy theo chế độ truyền tải công suất giữa các cấp điện áp mà xác định

được công suất tải của từng cuộn dây

Trong thời gian từ 12-16h công suất truyền tải từ hạ đồng thời lên cao và trung

áp nên cuộn hạ mang tải nặng nhất

max

71, 65

thua CH

Trong thời gian còn lại, công suất truyền từ trung đồng thời từ hạ lên cao cuộn

nối tiếp mang tải nặng nhất:

Vậy ta chọn MBA tự ngẫu loại ATДЦTH –160; 230/121/11 kV (Phụ lục 2

sáchThiết kế phần điện Nhà máy điện và Trạm biến áp-PGS Phạm Văn Hòa)

Thông số, số liệu tra được ghi trong bảng:

2.1.3 Kiểm tra quá tải:

ü Khi làm việc bình thường:

Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên

không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường

ü Khi MBA sự cố:

Đối với MBA liên lạc khi sự cố một trong các MBA trong sơ đồ thì MBA

còn lại mang tải nhiều hơn cùng với sự huy động công suất dự phòng của hệ

thống thì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải các cấp cũng như

phát về hệ thống như lúc bình thường

Trang 17

Quá tải sự cố tối đa cho phép như sau: k qt sc =1, 4với điều kiện làm việc không

quá 6h trong ngày và không vượt quá 5 ngày đêm liên tục

a Quá tải bình thường:

Từ bảng phân bốcông suất cho các phía của máy biếnáp tự ngẫu ta thấy công

suất qua các cuộn dây của máy biếnáp tự ngẫuđều nhỏ hơn công suất tính toán :

Stt = αSTNđm = 0,5.160 = 80MVA (2-6) Vậy trong điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp tự ngẫu B2, B3

không bị quá tải

Khi đó SVHT = 218,34 MVA; SUF 11,25 MVA; STD = 7,9 MVA

Phân bố công suất tại các phía của máy biến áp tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

-Công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu :

Trang 18

Trong trường hợp này công suất được tải từ hạ và sang cao ápvàtrung áp nên

cuộn hạ mang tải nặng nhất

Do SCH = 65,97 MVA < Stt = Kqt.αSTNđm = 0,5.160 = 80MVA nên máy biến áp tự

ngẫu không bị quá tải

Trong khi đó công suất cần phát lên hệ thống là SVHT = 218,34MVA, vì vậy lượng

công suất còn thiếu là:

Sthiếu = SVHT – 2.SCC – SBộ= 218,34– 2.34,48 – 77,22= 77,34 MVA < SDT = 140

MVA

Vì lượng công suất này nhỏ hơn công suất dự trữ của hệ thống nên hệ thống

không bị mất ổn định

Sự cố 2: Sự cố một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải trung áp cực đại:

Xét sự cố xảy ra trong khoảng thời gian từ 12- 16 h khi đó SUT = SUTmax =

156,63 MVA

Khi đó SVHT = 218,34 MVA; SUF 11,25 MVA; STD = 7,9 MVA

- Công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu :

Trang 19

- Công suất phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu :

SCC = SCH – SCT = 71,595 – 2,19 = 69,405 MVA (2-12)

Trong trường hợp này công suất được tải từ hạ áp lên cao và trung áp nên cuộn

hạ mang tải nặng nhất

Do SCH = 69,405 MVA < Stt = Kqt.αSTNđm = 0,5.160 = 80 MVA nên máy biến áp

tự ngẫu không bị quá tải

Trong khi đó công suất cần phát lên hệ thống là SVHT = 218,34MVA, vì vậy lượng

Sthiếu = SVHT – SCC – SBỘ= 218,34– 63,78 – 77,22 = 77,34 MVA < SDP = 140

MVA

Sự cố 3: Sự cố một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải trung áp cực tiểu:

Xét sự cố xảy ra trong khoảng thời gian từ 4- 8 h khi đó SUT = SUTmin = 125,30

MVA

Khi đó SVHT = 212,75 MVA; SUF = 8,75 MVA; STD = 7,9 MVA

-Công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu :

Trang 20

SCC = SCH – SCT = 72,845+29,14= 101,845 MVA (2-15)

Trong trường hợp này công suất truyền từ hạ và trung lên cao nên cuộn nối

tiếp mang tải nặng nhất.Kiểm tra quá tải cuộn nối tiếp

=>Máy biến áp tự ngẫu thỏa mãn điều kiện quá tải sự cố

Trong khi đó công suất cần phát lên hệ thống là SVHT = 212,75 MVA, vì vậy

lượng công suất còn thiếu là:

Sthiếu = SVHT – SCC – SB= 212,75 – 97,58 – 77,22 = 37,95 MVA < SDT = 140

MVA

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

quá tải bình thường và quá tải sự cố

2.1.4Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp

a Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây phía trung B5, B4 :

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

năm SB4 = SB5 = 77,22 MVA nên tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây

tính theo công thức:

2 4

b Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây phía cao B1 :

năm SB5 = 78,8 MVA nên tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây

phíacao tính theo công thúc 2-15:

Trang 21

SCi, STi’ SHi : công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu

trong khoảng thời gian ti

∆PNC, ∆PNT, ∆PNH : tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ.Các loại

tổn thất này được tính theo các công thức sau :

2 1

Trang 22

= 2.31433345,512 + 32249626,369 + 2.1733183,7781

= 13065620,309kWh

2.2 Phương án 2

Hình 2.2 Phương án 2

2.2.1Phân bố công suất cho các của máy biến áp

Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4, B5:

Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp 2

cuộn dây ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục

với phụ tải bằng phẳng Khi đó công suất tải qua máy biến áp bằng :

Máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 :

- Công suất phía cao áp : B S C B .S VHT

2

1 ) 2 ( ) 1 (

2

1 ) 2 ( ) 1 (

ST B =S T B = S UT − S B3

(2-22)

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

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

B2 được cho trong bảng sau :

Bảng 2.4: Phân bố công suất MBA liên lạc phương án 2

Trang 23

Dấu “ - ” trước công suất của phía trung chỉ chiều truyền tải công suất từ phía trung

áp sang phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu

2.2.2Chọn máy biến áp

a Chọn máy biến áp 2 cuộn dây phía 110kV B3, B4, B5 :

Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4, B5được chọn theo điều kiện:

Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta chọn các máy biến áp không có điều chỉnh

Do đó ta có thể chọn máy biến áp B3, B4, B5 có các thông số kỹ thuật (tra phụ lục 2

sách hướng dẫn thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp –PGS Pham Văn

Hòa):

Bảng 2.5: Thông số MBA 2 cuộn dây phương án II

Tên MBA Loại

MBA

S đmB , MVA

Trang 24

Trong trường hợp này công suất truyền từ trung đồng thời từ hạ lên cao nên

Sthừa được tính theo công thức sau

110 220

U

U U

Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 có thông số kỹ thuật :

Bảng 2.6 Thông số MBA tự ngẫu phương án II

2.2.3 Kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp

Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4, B5:

Vì công suất củamáy biến áp B3, B4, B5 đã được chọn lớn hơn công suất định mức

của máy phát điện Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho bộ máy phátđiện - máy biếnáp

này làm việc với phụ tải bằng phẳng nên đối với máy biến áp B3, B4, B5 ta không

cần phải kiểm tra khả năng quá tải

Máy biến áp liên lạc B1 và B2 :

a Quá tải bình thường:

Từ bảng phân bốcông suất cho các phía của máy biếnáp tự ngẫu ta thấy công

suất qua các cuộn dây của máy biếnáp tự ngẫuđều nhỏ hơn công suất tính toán :

Stt = αSTNđm = 0,5.125 =62,5MVA Vậy trong điều kiện làm việc bình thường cácmáy biến áptự ngẫu B1, B2 không

bị quá tải

b Quá tải sự cố:

Trang 25

Sự cố 1: Sự cố một máy biến áp 2 cuộn dây bên trung áp khi phụ tải phía

trung cực đại :

Xét sự cố xảy ra trong khoảng thời gian từ 12-16 h khi đó SUT = SUTmax =

156,63 MVA

Khi đó SVHT = 218,34 MVA; SUF11,25 MVA; STD = 7,9 MVA

- Công suất phía trungáp của máy biến áp tự ngẫu :

Do Shạ = 72,22MVA < Stt = Kqt.αSTNđm = 1,4.0,5.125 =87,5 MVA nên máy biến

áptự ngẫu không bị quá tải

Trong khi đó công suất cần phát lên hệ thống là SVHT=211,5MVA,vì vậy lượng

Sthiếu = SVHT – 2.SCC = 211,5– 2.71,125 = 69,25 MVA < SDT = 140 MVA

Trang 26

Vì lượng công suất này nhỏ hơn công suất dự trữcủa hệ thống nên hệ thống không

bị mấtổnđịnh

Sự cố 2: Sự cố một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải trung áp cực đại:

Xét sự cố xảy ra trong khoảng thời gian từ 12- 16 h khi đó SUT = SUTmax =

156,63 MVA

Khi đó SVHT = 211,50MVA; SUF = 10 MVA; STDmax = 7,9 MVA

Công suất đi từ hạ và trung lên cao nêncuộn nối tiếp mang tải nặng nhất.Kiểm tra

quá tải cuộn nối tiếp

Trong khi đó công suất cần phát lên hệ thống là SVHT=218,63MVA,vì vậy

lượng công suất còn thiếu là:

Sthiếu = SVHT – SCC = 218,63– 147,25 = 71,38 MVA < SDT = 140 MVA

Trang 27

Vì lượng công suất này nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống nên hệ

thống không bị mấtổnđịnh

Sự cố 3: Sự cố một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải trung áp cực tiểu:

Xét sự cố xảy ra trong khoảng thời gian từ 4- 8 h khi đó SUT = SUTmin = 125,3

MVA

Khi đó SVHT = 211,50 MVA; SUF = 8,75 MVA; STDmax = 7,9 MVA

Trong khi đó công suất cần phát lên hệ thống là SVHT =211,5MVA vì

vậy lượng công suất còn thiếu là:

Sthiếu = SVHT – SCC = 211,5– 176,205 = 35,259 MVA < SDT = 140 MVA

Trang 28

Vì lượng công suất này nhỏ hơn công suất dự trữcủa hệ thống nên hệ thống

không bị mấtổnđịnh

Kết luận : Cácmáy biến ápđã chọn cho phương án 2 hoàn toànđảm bảođiều kiện

quá tải bình thường và quá tải sự cố

2.2.4Tính toán tổn thấtđiện năng trong các máy biến áp

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

năm SB3 = SB4 = SB5 = 77,22 MVA nên tổn thất điện năng trong máy biến áp hai

cuộn dây là được tính theo công thức 2-11 ( ở phương án 1)

2 4

SCi, STi’ SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu

trong khoảng thời gian ti

∆PNC, ∆PNT, ∆PNH : tổn thấtcông suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ Các loại

tổn thất nàyđược tính theo các công thức sau :

Trang 29

365 75.8760 145.265462, 66 145.51388,58 435.85303, 74

Trang 30

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

3.1 Chọn sơ đồ nối thiết bị phân phối cho các phương án

Căn cứ vào nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở cấp điện áp và vai trò của nhà

máy đang thiết kế đối với hệ thống, sơ đồ nối điện của các phương án được chọn:

Phương án 1:

- Phía 220kV: 2 mạch xuất tuyến, 3 mạch nguồn

Dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có máy cắt liên lạc

- Phía 110kV:5 mạch xuất tuyến, 4 mạch nguồn

- Phía 13,8 kV :

Không dùng hệ thống thanh góp đầu cực máy phát

Phương án 2:

- Phía 220 kV: 2 mạch xuất tuyến, 2 mạch nguồn

- Phía 110 kV: 5 mạch xuất tuyến, 5 mạch nguồn

- Phía 13,8 kV :

Không dùng hệ thống thanh góp đầu cực máy phát

3.2 Tính toán kinh tế của các phương án

3.2.1 Phương án 1

a.Sơ đồ nối điện chi tiết

Hình 3.1: Sơ đồ nối điện chi tiết phương án 1

Vốn đầu tư của một phương án được tính như sau : V = VB + VTBPP (3-1)

b Vốn đầu tư máy biến áp : VB = kB vB(3-2)

Trang 31

- kB là hệ số xét đến việc vận chuyển và lắp ráp máy biến áp

- vB là giá tiền mua máy biến áp

Ở phương án này ta sử dụng :

- Hai 2 máy biến áp tự ngẫu loại ATдцTH công suất 160 (MVA)kB = 1,4, điện áp

định mức 242(kV), giá mỗi máy là 200.103 Rúp = 12.109 (VNĐ)

- Hai máy biến áp ba pha hai dây quấn loại TДЦ-80 có kB = 1,5 Giá tiền

VB = V110B kV+ VB220kV= 18,72.109+41,16.109 = 59,88.109 (VNĐ)

c Vốn đầu tư mua thiết bị phân phối :

VTBPP = n1vTBPP1 + n2vTBPP2 + + nnvTBPPn(3-3) Trong đó :

- n1, n2, , nn là số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U1, U2,

Trang 32

9 1

6, 4 98,88

6,328 10 1

0 00

Pàtềnương công nhân ( thường nhỏ nên bỏ qua )

Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1 là :

P1 = 6,532 109 + 6,328 109 = 12,86.109 đồng

f.Chi phí tính toán

Chi phí tính toán của phương án 1 : Z1 = ađm V1 + P1(3-5)

Trong đó : ađm là hệ số định mức của hiệu quả kinh tế ( ađm= 0,15 )

⇒ Z1 = 0,15 98,88 109 + 12,86 109 = 27,69 109 đồng

3.2.2 Phương án 2

a.Sơ đồ nối điện chi tiết

Hình 3.2: Sơ đồ nối điện chi tiết phương án 2

Trang 33

Vốn đầu tư của một phương án được tính như sau : V = VB + VTBPP

b Vốn đầu tư máy biến áp : VB = kB vB

Trong đó :

- kB là hệ số xét đến việc vận chuyển và lắp ráp máy biến áp

- vB là giá tiền mua máy biến áp

Ở phương án này ta sử dụng :

- Hai máy biến áp tự ngẫu loại ATдцTH công suất 125 (MVA), điện áp

định mức 242(kV), giá mỗi máy là 185.103 Rúp = 11,1.109 (VNĐ)

Ba máy biến áp ba pha hai dây quấn loại TPдцH-80 có kB = 1,5 Giá tiền

VB = V110B kV+ VB220kV= 28,08.109 + 31,08.109 = 59,16.109 (VNĐ)

c Vốn đầu tư mua thiết bị phân phối :

VTBPP = n1vTBPP1 + n2vTBPP2 + + nnvTBPPnTrong đó :

- n1, n2, , nn là số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U1, U2,

Trang 34

Vốn đầu tư tổng là:V= V13,8 kV

TBPP +V110 kV( )

TBPP + V220 kV

TBPP + VB1,8.109+18.109+16,8.109+56,64=95,76.109đ

9

.1

6, 4 95, 76

6,128 101

000

- PP là tiền lương công nhân ( thường nhỏ nên bỏ qua )

Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1 là :

P2 = 6,128 109 + 7,312 109 = 13,44.109 đồng

f Chi phí tính toán

Chi phí tính toán của phương án 2 : Z2 = ađm V2 + P2

Trong đó : ađm là hệ số định mức của hiệu quả kinh tế ( ađm= 0,15 )

Phí tổn vận hành P.109 đ

Chi phí tính toán Z.109 đ

Do V1 >V2 và P1< P2 nên phương án tối ưu được chọn theo thời gian thu hồi

chênh lệch vốn Thời gian thu hồi chênh lệch vốn được tính theo công thức sau :

Trang 35

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Trong hệ thống điện nói chung và các nhà máy điện nói riêng, các khí cụ điện và

dây dẫn cần làm việc đảm bảo an toàn kinh tế ở chế độ bình thường, đồng thời chịu

được những tác động cơ, nhiệt lớn khi có sự cố, đặc biệt trong sự cố ngắn mạch

Việc tính toán dòng điện ngắn mạch nhằm giúp cho việc chọn đúng các khí cụ điện

và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các tiêu chuẩn về ổn định động và ổn định nhiệt

khi ngắn mạch xảy ra

Trong chương này ta tính toán ngắn mạch cho từng phương án với dạng ngắn

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

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

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

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

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạáp mạch máy phát điện, chọnhai điểm

ngắn mạch N3 hay N4 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là máy phát F2

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

F2 nghỉ Trong hai điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào lớn sẽđược

dùngđể chọn khí cụđiện và dây dẫn

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạáp mạch tự dùng, phụ tảiđịa phương

chọn điểm ngắn mạch N5 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và

các máy phát điện Ta có : IN5 = IN3 + IN4

Hình 4.1 Các điểm ngắn mạch

Trang 36

4.2.Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ thay thế

Chọnđại lượng cơ bản : Scb = 100 MVAUcb = Utbđm

Điện áp cơ bản ở cấp điện áp máy phát : Ucb1 = 13,8 kV

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

Điện áp bản ở cấp điện áp cao : Ucb3 = 230 kV

- Đường dây: Nhà máy thiết kế nối với hệ thống bằng một đường dây kép có chiều

dàiL = 110 km ; SVHTmax = 232,75 MVA, x0=0,4

cb

X L S X

U

X1 = Xht + Xd = 0,042 + 0,031 = 0,073 (4-3)

Trang 38

1 0,073

8

0,1375

6 0,131

2 0,072

3 0,072

4 0,128

4 0,128 13

12

0, 253

a.Tính toán ngắn mạch tại điểm N 1

Lập và biếnđổi sơđồ thay thế :

1 0,073

8 0,1375

6 0,131

2 0,072

3 0,072

4 0,128

4 0,128 13

0,253

9

0, 253

10 0,253

11

0, 253

7 0,131

12

0, 253

Trang 39

Điểm ngắn mạch N1 có tính chất đối xứng, sau khi thu gọn sơ đồ ta có :

Nhập hai nguồn E12 và E34 lại :

Trang 40

0,074

046 , 0 5

150,2802

16 0,2802

Nhập hai nguồn E5 và E1234 lại :

b.Tính toán ngắn mạch tại điểm N 2

Lập và biếnđổi sơđồ thay thế :

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	1,37 MB