Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện trịnh quốc việt

Đồ án này trình bày quá trình tính toán từ chọn máy phát điện,tính toán công suất phụ tải ở các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán ki

Là một sinh viên đang học tập và rèn luyện tại trường đại học Điện Lực, em cảm thấy một niềm tự hào và động lực to lớn cho sự phát triển của bản thân trong tương lai Sau năm năm học đại học, dưới sự chỉ bảo, quan tâm của các thầy cô, sự nỗ lực của bản thân, em đã thu được những bài học rất bổ ích, đựơc tiếp cận các kiến thức khoa học kĩ thuật tiên tiến phục vụ cho lĩnh vực chuyên môn mình theo đuổi Có thể nói, những đồ án môn học, bài tập lớn hay những nghiên cứu khoa học mà một sinh viên thực hiện chính là một cách thể hiện mức độ tiếp thu kiến thức và vận dụng sự dạy bảo quan tâm của thầy cô

Chính vì vậy em đã dành thời gian và công sức để hoàn thành đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện ” này như một sự cố gắng đền đáp công ơn của thầy cô cũng như tổng kết lại kiến thức thu được sau một quá trình học tập và rèn luyện tại trường đại học Điện Lực

Đồ án này trình bày quá trình tính toán từ chọn máy phát điện,tính toán công suất phụ tải ở các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế kĩ thuật, tính toán ngắn mạch đến chọn khí cụ điện cho phương án đã lựa chọn, chọn thiết bị tự dùng và tính toán thiết kế trạm biến áp

Trong thời gian học tập cũng như thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp em luôn nhận được sự chỉ bảo, động viên tận tình của các thầy cô, gia đình và các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn của cô giáo Nguyễn Thị Thu Hiền đã giúp em hoàn thành tốt bản đồ này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thị Thu Hiền và các thầy, các cô cùng toàn thể các bạn trong bộ môn Hệ thống điện

Sinh viên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Nhiệm vụ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: 7 Trịnh Quốc Việt

Cán bộ hướng dẫn: Ths Nguyễn Thị Thu Hiền

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

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

90 MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát:

Pmax = 12 MW, cosφ = 0,83

Gồm 2 kép x 3 MW x 5 km và 4 đơn x 1,5 MW x 5 km Biến thiên phụ tải ghi trong bảng (tính theo phần trăm Pmax) Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt

= 20 kA và tcắt = 0,7 sec và cáp nhôm, vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất là 70 mm2

2 Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV:

Gồm 1 kép x 100 MW ghi trong bảng (tính theo phần trăm Pmax)

Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng hai lộ đường dây, chiều dài mỗi lộ: 100 km

Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 6000 MVA Công suất dự phòng của hệ thống là 200 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống X* = 1,3

Tự dùng: α = 8 %; cosφ = 0,87

Công suất phát của toàn nhà máy: ghi trên bảng (tính theo phần trăm công suất đặt)

Bảng biến thiên công suất Giờ 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24

1. Tính toán cân bằng công suất, chọn phương án nối dây

2. Tính toán chọn máy biến áp

3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu

4. Tính toán ngắn mạch

5. Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

6. Tính toán tự dùng

7. Bản vẽ: Sơ đồ nối điện chính toàn nhà máy, kể cả tự dùng

Phần 2: Thiết kế trạm biến áp hạ áp 10/0,4 kV – công suất 300 kVA

Thiết kế trạm biến áp 10/0,4 kV Công suất phụ tải là 300 kVA Trạm có 4 lộ ra, đặt cách trạm biến áp trung gian là 6 km Công suất ngắn mạch tính đến trạm biến áp trung gian là 441 MVA

Ngày giao:

Ngày nộp:

MỤC LỤC

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 0

CHƯƠNG I 1

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1

1.1.Chọn máy phát điện 1

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1

1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 kV) 1

1.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (110 kV) 2

1.2.3 Tính toán phụ tải cấp điện áp cao (220 kV) 2

1.2.4.Tính toán công suất phát của nhà máy điện 2

1.2.5 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy 2

1.2.6 Công suất phát về hệ thống điện 2

1.3 Đề xuất các phương án 4

1.3.2 Phương án 2(Hình 1.3) 5

CHƯƠNG II 9

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 9

A Phương án 1 9

A.2.1.Phân bố công suất các cấp điện áp trong máy biến áp 9

A.2.1.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 9

A.2.1.2 MBA liên lạc 10

A.2.2.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 11

A.2.2.2 MBA tự ngẫu 11

A.2.3.Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp 14

A.2.3.1.Tính tổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây 14

A.2.3.2.Tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 15

B Phương án 2: 16

B.2.1.Phân bố công suất các cấp điện áp 16

Phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24h 16

B.2.1.2.MBA liên lạc 17

2.2.B.Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp 17

B.2.2.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 17

B.2.2.2 MBA tự ngẫu 18

B.2.3 Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp 20

CHƯƠNG III 23

TÍNH TOÁN KINH TẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 23

3.1.Tính toán kinh tế chọn phương án tối ưu 23

3.1.1.Phương án 1 24

3.1.2.Phương án 2: 26

3.3.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và chọn phương án tối ưu 29

CHƯƠNG IV 30

TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 30

4.1.Chọn các đại lượng cơ bản 30

4.2 Tính các dòng điện phương án 1 31

4.2.1 Chọn các điểm tính toán ngắn mạch 31

4.2.2.Tính dòng ngắn mạch theo điểm 32

CHƯƠNG V 41

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 41

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 41

5.1.1 Cấp điện áp 220 kV 41

5.1.2 Cấp điện áp 110 kV 41

5.1.3 Cấp điện áp 10,5 kV 42

5.2 Chọn máy cắt và Dao cách ly 43

5.2.1 Chọn máy cắt 43

5.2.2 Chọn dao cách ly 44

5.3 Chọn thanh cứng đầu cực máy phát 44

5.3.1 Chọn loại và tiết diện 45

5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 46

5.3.3 Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 48

5.4 Chọn thanh dẫn mềm 49

5.4.1 Chọn thanh góp cấp điện áp 220(kV) 50

5.4.2 Chọn thanh góp cấp điện áp 110(kV) 53

5.5 Chọn cáp và kháng điện đường dây 55

5.5.1 Chọn cáp cho phụ tải điện áp máy phát 55

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 58

5.6 Chọn máy biến áp đo lường 61

5.6.1 Chọn máy biến dòng điện 61

5.6.2 Chọn máy biến điện áp 64

5.6.3 Hình vẽ sơ đồ nối các dụng cụ đo 67

5.7 Chọn chống sét van 67

CHƯƠNG VI 69

CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG 69

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng 69

6.2 Chọn máy biến áp 70

6.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện: 70

6.4 Chọn aptomat hạ áp 0,4 kV 71

PHẦN II THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 73

CHƯƠNG 1 73

CHỌN THIẾT BỊ VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP 73

1.1.Chọn máy biến áp 73

1.2.Chọn dây dẫn 73

1.3.Chọn chống sét van 74

1.4.Chọn dao cách ly 74

1.5.Chọn cầu chì tự rơi 75

1.6.Chọn dây cáp tổng từ máy biến áp ra tủ hạ thế 75

1.7.Chọn áptômát 76

1.7.2.Chọn áptômát nhánh 76

1.8.Chọn thanh cái hạ áp 77

1.9.Chọn sứ đỡ thanh cái 77

1.10.Chọn máy biến dòng 77

1.11.Chọn các đồng hồ đo 78

1.12.Chọn dây dẫn nối từ biến dòng đến các dụng cụ đo 78

1.13.Chọn chống sét van cho phía hạ áp 0,4kV 78

1.14.Chọn cáp đầu ra của các nhánh 78

1.15.Chọn tủ hạ thế 79

CHƯƠNG 2 81

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 81

2.1.Tính toán ngắn mạch phía cao áp 10 kV 81

2.2.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4 kV 82

CHƯƠNG 3 85

KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐÃ LỰA CHỌN 85

3.1.Kiểm tra dao cách ly 85

3.2.Kiểm tra cầu chì tự rơi 85

3.3.Kiểm tra áptômát tổng 85

3.4.Kiểm tra áptômát nhánh 85

3.5.Kiểm tra thanh cái hạ áp 85

3.6.Kiểm tra sứ đỡ thanh cái 87

3.8.Kiểm tra cáp đầu ra các nhánh 87

CHƯƠNG 4 88

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM 88

4.1.Điện trở nối đất của thanh 88

4.2.Điện trở nối đất của cọc 88

4.3.Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 89

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các tham số chính của máy phát điện 1

Bảng 1.2 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát 2

Bảng 1.3 Công suất phụ tải cấp điện áp trung 110 kV 2

Bảng 1.4 Công suất phụ tải cấp điện áp cao 220 kV 2

Bảng 1.5 Công suất phát của nhà máy 2

Bảng 1.6 Công suất tự dùng của nhà máy 2

Bảng 1.7 Bảng tổng hợp phụ tải các cấp và công suất phát về hệ thống 3

Bảng 2.1: Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu 10

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây 11

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu 12

Bảng 2.4 Tổn thất điện năng mỗi năm trong các máy biến áp tự ngẫu theo từng khoảng thời gian trong ngày 16

Bảng 2.5 Bảng phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu 17

Bảng 2.6 Thông số kĩ thuật các MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA p.án 2 18

Bảng 2.7.Thông số kĩ thuật của MBA tự ngẫu P.án 2 18

Bảng 2.8.Tổn thất công suất mỗi năm trong cácmáy biến áp tự ngẫu theo từng khoảng thời gian trong ngày 21

Bảng 3.1 Vốn đầu tư máy biến áp cho phương án 1 25

Bảng 3.2 Vốn đầu tư thiết bị phân phối phương án 1 26

Bảng 3.3 Vốn đầu tư cho máy biến áp phương án 2 27

Bảng 3.4 Vốn đầu tư thiết bị phân phôi phương án 2 28

Bảng 3.5.So sánh vốn đầu tư và cho phí 2 phương án 29

Bảng 4.1 kết quả tính toán ngắn mạch 40

Bảng 5-2: Thông số tính toán và thông số kỹ thuật của máy cắt 43

Bảng 5.11 Kháng điện 60

Bảng 5-12: Thông số máy cắt cho cáp 1 61

Bảng 6.1 Máy biến áp cấp điện áp 0,4 kV 70

Bảng 6.2: Bảng chọn thông số máy cắt 71

Bảng 6.3 Chọn aptomat 72

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢN VẼ

Hình 1.1 Đồ thị tổng hợp phụ tải toàn nhà máy 3

Hình 1.2: Sơ đồ nối điện của phương án 1 5

Hình 1.3: Sơ đồ nối điện của phương án 2 6

Hình 1.4: Sơ đồ nối điện của phương án 3 7

Hình 1.5: Sơ đồ nối điện của phương án 4 8

Hình 2.1: Sơ đồ nối điện phương án 1 9

Hình 2.2: Sơ đồ nối điện phương án 2 16

Hình 3.1 Vị trí các điểm ngắn mạch 30

Hình 5-1:Hình vẽ chọn sứ 49

Hình 5-2: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MF 67

Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

PGS.TS Phạm Văn Hòa ( chủ biên )

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.1.Chọn máy phát điện

Nhà máy điện gồm 4 máy phát, công suất mỗi máy là 90 MW.Chọn các máy phát điện tua-bin hơi, điện áp định mức 10,5 kV.Tra phụ lục I, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”(Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007)[1] Chọn 4 máy phát điện loại TBφ-100-2 do CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau

B ảng 1.1 Các tham số chính của máy phát điện

Loại máy phát

Các thông số ở chế độ định mức Điện kháng tương đối

n, v/ph

S, MVA

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

1.2.1 Tính toán ph ụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 kV)

Phụ tải cấp điện áp máy phát:

PUFmax= 12 MW; cosφ= 0,83 →SUFmax= max 12 14,458

cos 0,83

UF P

Áp dụng các công thức:

( ) ( ) max

%100

t t

P

P = P , MW (1-1)

( ) ( )

cos

t t

P S

ϕ

= , MVA (1-2) Trong đó:

Pmax: công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW

P(t) : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t, MW

S(t) : công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA

cosφ : hệ số công suất của phụ tải

Ta tính được công suất của phụ tải ở các khoảng thời gian khác nhau trong ngày:

(0 4) (0 4) max

9,611,566 MVA

P S

1.2.2 Tính toán ph ụ tải cấp điện áp trung (110 kV)

Phụ tải cấp điện áp trung:

PUTmax= 140 MW, cosφ= 0,84 → SUTmax= max 140

1.2.3 Tính toán ph ụ tải cấp điện áp cao (220 kV)

Phụ tải cấp điện áp cao:

PUCmax= 100 MW, cosφ= 0,84 →SUCmax= 119 , 048

84 , 0

100 cos

1.2.4.Tính toán công su ất phát của nhà máy điện

Nhà máy gồm 4 máy phát, mỗi máy có công suất định mức PFđm =100 MW Công suất đặt của toàn nhà máy là: PNMmax= 4×100= 400 MW

Công suất phát của nhà máy điện được tính theo công thức:

max

100

% )

NM

) ( )

B ảng 1.5 Cụng suất phỏt của nhà mỏy

Thời gian,

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

P(t),( MW) 360 360 360 400 400 400 400 360 360 S(t), (MVA) 423,529 423,529 423,529 470,588 470,588 470,588 470,588 423,529 423,529

1.2.5 Tớnh toỏn cụng su ất tự dựng của nhà mỏy

Điện tự dựng nhà mỏy nhiệt điện thiết kế chiếm 8% cụng suất phỏt của nhà mỏy

Phụ tải tự dựng của nhà mỏy tại từng thời điểm được xỏc định theo cụng thức:

Cosϕtd = 0,87

Std(t) : cụng suất tự dựng của nhà mỏy tại thời điểm t, MVA,

SNM(t) : cụng suất nhà mỏy tại thời điểm t , MVA

Từ số liệu về công suất phát của nhà máy áp dụng công thức trờn ta có bảng biến thiên công suất tự dùng và đồ thị phụ tải tự dùng

B ảng 1.6 Cụng suất tự dựng của nhà mỏy

Thời gian,

(h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24 S(t) td ,MVA 34,575 34,575 34,575 36,782 36,782 36,782 36,782 34,575 34,575

Ta tính được công suất phát về hệ thống và lập bảng tổng hợp phụ tải các cấp và công suất phát về hệ thống

B ảng 1.7 Bảng tổng hợp phụ tải các cấp điện áp và công suất phát về hệ thống

Vì vậy không cần có thanh góp cấp điện áp máy phát (TG UF)

Nguyên tắc 3: Cấp điện áp cao UC= 220 kV, Cấp điện áp trung UT= 110 kV Trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV đều được trực tiếp nối đất

Vậy nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp

Nguyên tắc 4: Phụ tải cấp điện áp trung:

SUTmax = 166,667 MVA, SUTmin = 125 MVA

Công suất định mức của 1 máy phát : SFđm= 105,882 MVA

→ Có thể ghép 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây lên thanh góp 110 kV và cho các máy phát này vận hành bằng phẳng

Nguyên tắc 7: Dự trữ công suất hệ thống: SdtHT = 200 MVA

Công suất của bộ 2 máy phát là :

Hình 1.2: S ơ đồ nối điện của phương án 1

Ưu điểm:

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

- Chỉ có hai chủng loại máy biến áp

- MBA và máy cắt phía cao áp ít nên vốn đầu tư ít

Nhược điểm:

- Công suất của hai bộ máy phát - máy biến áp lớn hơn công suất lớn nhất của phụ tải phía trung áp nên nguồn công suất thừa đi về phía hệ thống Do đó tổn thất công suất trong máy biến áp cao

1.3.2 Ph ương án 2 (Hình 1.3)

Ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp, ở phía 110kV ta chỉ dùng một bộ MF - MBA và chuyển một bộ MF - MBA sang bên thanh cái điện áp cao 220kV để cung cấp thêm nguồn công suất phát về hệ thống

Hình 1.3: S ơ đồ nối điện của phương án 2

Ưu điểm:

- Công suất phát của các máy phát với các phụ tải là tương ứng

- Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong các MBA ít khi phụ tải trung và cao áp thay đổi

bộ MF - MBA

Hình 1.4: S ơ đồ nối điện của phương án 3

Ưu điểm:

- Đảm bảo cung cấp điện liên tục

Nhược điểm:

- Các đấu nối sơ đồ phức tạp

- Vốn đầu tư cho máy biến áp lớn, số lượng, chủng loại MBA nhiều

- Tổn thất công suất lớn

- Trong quá trình vận hành xác suất sự cố MBA tăng

1.3.4 Ph ương án 4 (Hình 1.5)

Sơ đồ sử dụng bốn bộ MF-MBA, trong đó hai bộ nối với thanh cái 220kV và hai

bộ nối với thanh cái 110kV Dùng hai MBA tự ngẫu liên lạc giữa hai cấp điện áp bên cao và bên trung đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải địa phương

Hình 1.5: S ơ đồ nối điện của phương án 4

Ưu điểm:

- Đảm bảo cung cấp điện liên tục

Nhược điểm:

- Cách đấu nối sơ đồ phức tạp

- Vốn đầu tư cho MBA rất cao, số lượng, chủng loại MBA nhiều

- Tổn thất công suất lớn

- Trong quá trình vận hành xác suất sự cố MBA tăng

Nhận xét: Nhìn tổng quan có thể nhận thấy phương án 3, phương án 4 là phức

tạp hơn cả,đồng thời vốn đầu tư lớn do đó sẽ loại hai phương án này và tiến hành phân tích hai phương án còn lại Phương án 1 và phương án 2 gần như tương đương về mặt

kĩ thuật : Số lượng MBA như nhau tuy nhiên đặc điểm khác nhau căn bản là số lượng

bộ MF-MBA nối vào bên trung và lượng công suất truyền tải qua MBA tự ngẫu Ta sẽ phân tích về kinh tế cho 2 phương án 1 và phương án 2 để chọn phương án tối ưu

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Ở chương này ta sẽ tớnh toỏn và lựa chọn cụng suất cho cỏc mỏy biến ỏp cho hai phương ỏn đó được chọn, mỏy biến ỏp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bỡnh thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất

A Phương ỏn 1

Hỡnh 2.1: S ơ đồ nối điện phương ỏn 1

A.2.1.Phõn b ố cụng suất cỏc cấp điện ỏp trong mỏy biến ỏp

Việc phõn bố cụng suất cho cỏc mỏy biến ỏp được thực hiện theo nguyờn tắc: Phõn cụng suất cho mỏy biến ỏp trong sơ đồ bộ mỏy phỏt - mỏy biến ỏp hai cuộn dõy

là bằng phẳng trong suốt 24h, phần thừa cũn lại do mỏy biến ỏp liờn lạc đảm nhiệm trờn cơ sở đảm bảo cõn bằng cụng suất phỏt bằng cụng suất thu, khụng xột đến tổn thất

trong mỏy biến ỏp

A.2.1.1 MBA 2 cu ộn dõy trong sơ đồ bộ MF-MBA

Cụng suất của cỏc mỏy biến ỏp B3, B4 được xỏc định theo:

n : số tổ máy

max

TD

S : Công suất tự dùng cực đại

A.2.1.2 MBA liên l ạc

Phân bố công máy biến áp tự ngẫu như sau:

(Áp dụng công thức 2.2-Tr22-Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và Trạm biến áp )

SUC(t): Công suất phụ tải phía cao tại thời điểm t

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

SCC (t): Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

SCT (t): Công suất truyền qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

SCH( )t : Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

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

Sau khi tính toán thu được kết quả ghi ở bảng 2.1:

B ảng 2.1: Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu

A.2.2 Ch ọn loại và công suất định mức của máy biến áp

A.2.2.1 MBA 2 cu ộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

Máy biến áp 2 cuộn dây mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ Công suất định mức của MBA được chọn theo công thức sau:

(Áp dụng công thức 2.3-Tr23-.[1])

SdmB ≥ SdmF - 1 max

4S TD ≈S dmF = 117,5 (MVA) Tra bảng 2.5.[1] ta chọn máy biến áp TPДЦH -125 - 115/10,5 có các thông số như bảng 2.2

B ảng 2.2: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây

Cấp điện áp,

kV Lo¹i S®m MVA

§iÖn ¸p cuén d©y, kV

Tæn thÊt c«ng suÊt, kW UN %

A.2.2.2 MBA t ự ngẫu

MBA tự ngẫu là loại MBA có điều chỉnh dưới tải bởi tất cả các phía của MBA mang tải không bằng phẳng nên sẽ có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía

Công suất của MBA tự ngẫu dược xác định theo công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây Như phần tính toán ở mục A.2.1.2 Phân phối công suất cho máy biến áp liên lạc thì trường hợp này tải công suất từ trung đồng thời từ hạ lên cao.Áp dụng công thức 2.6b (Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp - Tr.25 ):

B ảng 2.3: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu

UC UT UH

85 380 C-T C-H T-H

1 Kiểm tra quá tải sự cố của MBA:

Xét 2 tình huống sự cố hỏng máy biến áp nặng nề nhất là khi ở cấp điện áp trung có phụ tải cực đại

a) Hỏng 1 máy biến áp hai dây quấn bên trung áp tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại

Khi đó : SVHT = 145,539 (MVA); SUC = 107,143 (MVA); SUF = 14,458 (MVA)

Sbo = 108,305(MVA);STD = 36,782 (MVA)

(Áp dụng công thức 2.11 -Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và TBA[1])

• Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu là:

2KqtSC.αSđmTN + SboB3 ≥ SUTmax (2-4) Thay sè vào:

2×1,4×0,5×160+108,305 = 332,305MVA > SUTmax = 166,667 MVA

VËy ®iÒu kiÖn trªn ®−îc tho¶ mYn

• Phân bố công suất:

Công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu:

Như vậy trong chế độ sự cố này, các máy biến áp tự ngẫu công suất truyền từ phía hạ lên phía cao và trung của nó → cuộn hạ tải công suất lớn nhất

b) Hỏng 1 máy biến áp liên lạc khi phụ tải trung cực đại

• Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu là:

KqtSC .α.STNđm+2.Sbộ≥ SUTmax (2-5) Thay sè vào:

1,4×0,5×160+2.108,305 =328,609 MVA >166,667 MVA VËy ®iÒu kiÖn trªn ®−îc tho¶ mYn

• Phân bố công suất:

Công suất qua phía củamáy biến áp tự ngẫu còn lại:

SCT = SUTmax - 2.SboB3 = 166,667-2.108,305 = -49,943 MVA

Trong chế độ sự cố này đối với máy biến áp tự ngẫu công suất truyền từ phía hạ,trung lên phía cao →cuộn nối tiếp tải công suất lớn nhất

Kết luận: Các máy biến áp đã chọn là phù hợp

A.2.3.Tính toán t ốn thất điện năng trong máy biến áp

Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần: + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó

+ Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào tải của máy biến áp

A.2.3.1.Tính t ổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây

(Áp dụng công thức 2.29a - Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp)

Công thức tính như sau: ∆A=8760

2 0

N dmB

∆P0 : Tổn thất không tải của máy biến áp

∆PN : Tổn thất ngắt mạch của máy biến áp

Sbo: Công suất tải qua máy biến áp

Thay số vào ta có: ∆P0=100 kWh, ∆PN=400 kWh

∆Abộ110= 100× 8760 + 400

2 2

108,305

125 .8760 = 3506,497 (MWh)

A.2.3.2.Tính t ổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Công thức tính như sau:

S : Công suất chảy qua cuộn cao, trung, hạ ở thời điểm t

∆P0: Tổn thất không tải máy biến áp

− Ν Τ Ν

1

α

H C H T C

∆Ρ

− Ν

− Ν Ν

C H T H C H

TNdm

CC

S

t S

t S

Tính toán tương tự như trên, tổn thất điện năng hàng năm máy biến áp tự ngẫu tính theo từng khoảng thời gian trong ngày được cho trong bảng sau

B ảng 2.4 Tổn thất điện năng mỗi năm trong các máy biến áp tự ngẫu theo từng

kho ảng thời gian trong ngày

Thờigian, h 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24

∆ATN,103 MWh 1,1498 1,131 0,935 1,026 1,309 1,001 1,017 0,929 0,925

Tổng tổn thất điện năng hàng năm trong cácmáy biến áp tự ngẫu:

∆ATN = ∆ATN (t1)+ ∆ATN (t2)+ ∆ATN (t3)+ ∆ATN (t4)+ ∆ATN (t5)+ ∆ATN(t6)

+ ∆ATN (t7)+ ∆ATN (t8)+ ∆ATN (t9)

= 9427,809 MWh

Vậy tổng tổn thất điện năng của phương án 1 là:

∆A∑ = 2.∆AB1 +2.∆ATN = 2×3506,497.2+2×9427,809

=25868,812 MWh

B Phương án 2:

Hình 2.2: S ơ đồ nối điện phương án 2

B.2.1.Phân b ố công suất các cấp điện áp

Phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây

là bằng phẳng trong suốt 24h

S (t)= S (t) + S (t) - S (2-8) 2

2.2.B.Ch ọn loại và công suất định mức của máy biến áp

B.2.2.1 MBA 2 cu ộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

Được chọn theo công thức sau:

SdmB ≥ SdmF - 1 max

4S TD = 108,305 (MVA)

Trong đó:

SdmF: Công suất định mức của máy phát điện

SdmB: Công suất định mức của máy biến áp được chọn

B ảng 2.6 Thông số kĩ thuật các MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA p.án 2

Cấp điện áp Lo¹i S®m(MVA)

§iÖn ¸p cuén d©y, (kV)

Tæn thÊt c«ng suÊt, (kW) UN %

Chọn 2 máy biến áp tự ngẫu có công suất STNđm = 250 MVA

B ảng 2.7.Thông số kĩ thuật của MBA tự ngẫu P.án 2

1 Kiểm tra quá tải sự cố của MBA:

a) Hỏng 1 máy biến áp hai dây quấn bên trung áp tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại

• Điều kiện kiểm tra quá tảimáy biến áp tự ngẫu là:

2KqtSC.αSTNđm ≥ SUTmax (2-9) Thay sè vào:

2KqtSC.α STNđm =2×1,4×0,5×250 = 350 MVA > SUTmax = 166,667 MVA

• Phân bố công suất:

Công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu:

b) Hỏng 1 máy biến áp liên lạc khi phụ tải trung cực đại

• Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu là:

KqtSC .αSTNđm+Sbộ≥ SUTmax (2-10) Thay sè vào:

1,4×0,5×250 +108,305 =283,305 MVA >166,667 MVA VËy ®iÒu kiÖn trªn ®−îc tho¶ mYn

• Phân bố công suất:

Công suất qua phía củamáy biến áp tự ngẫu còn lại:

SCT = SUTmax - SboB3 = 166,667-108,305 = 58,362 MVA

Sthiếu= 108,983 MVA< SdtHT= 200 MVA

Nên khi bị sự cố thì hệ thống cũng huy động đủ lượng công suất thiếu hụt

Kết luận: Các máy biến áp đã chọn là phù hợp

B.2.3 Tính toán t ốn thất điện năng trong máy biến áp

Tương tự như phương án A ta có:

• Tổn thất điện năng trong máy biến áp B3:

2

3 0

4

3506,4.8760 9 (7 MWh)

dmMF

S ΔΑ= ΔΡ +ΔΡ

Trong đó: ∆Po = 115 kW = 0,115 (MW);

∆PN = 380 kW = 0,38 (MW); Sbo= 108,305 (MVA)

Từ số liệu ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp B4:

2 4

− Ν Τ Ν

1

α

H C H T C

∆Ρ

Ν

− Ν

− Ν Ν

C H T H C H

B ảng 2.8.Tổn thất công suất mỗi năm trong cácmáy biến áp tự ngẫu theo từng khoảng

th ời gian trong ngày

Thờigian, h 0-4 4-8 8-10 10-12 12-16 16-18 18-20 20-22 22-24

∆ATN,

103 MWh 1,200 1,123 1,124 1,170 1,287 1,163 1,166 1,121 1,122 Tổng tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp tự ngẫu:

∆ATN = 10481,394 (MWh)

Vậy tổng tổn thất điện năng của phương án 2 là:

∆A∑ = ∆AB4+∆AB3+ 2.∆ATN = 3506,497+3506,372+2.10481,394= 27975,657 MWh Vậy ta có bảng tổng hợp kết quả chương 2 như sau:

Phương án 1 Tên máy biến áp ΔA, MWh Тдц – 125/115

25868,812 ATдцтH – 160/230

Phương án 2 Tên máy biến áp ΔA, MWh Тдц – 125/115

27975,657 Тдц – 125/242

ATдцтH – 250/230

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KINH TẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Để tính toán so sánh kinh tế, cần tính đến vốn đầu tư và phí tổn vận hành hàng năm của các phương án Khi tính vốn đầu tư của các phương án chỉ xét đến máy biến áp và thiết bị phân phối Vốn đầu tư các thiết bị phân phối ở các cấp điện áp chủ yếu do giá thành của máy cắt điện quyết định

3.1.Tính toán kinh tế chọn phương án tối ưu

Như vậy vốn đầu tư cho một phương án được xác định theo biểu thức sau

V = KT×VT + VTBPP (3-1)

Trong đó

VT : là vốn đầu tư cho các máy biến áp

KT : là hệ số tính đến tiền vận chuyển và xây lắp máy biến áp, hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp

VTBPP : Vốn đầu tư thiết bị phân phối

- Chi phí vận hành hàng năm P được xác định theo công thức sau:

a: là % định mức khấu hao, lấy a= 8,4%

- Pt : chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện Pt được xác định theo công thức: Pt= β.∆A (3-4)

β : Giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện,

án Do đó khi đánh giá hiệu quả các phương án ta bỏ qua nó

Để so sánh kinh tế giữa các phương án ta xác định chi phí tính toán hàng năm của các phương án

1. Vốn đầu tư cho máy biến áp

Trong phương án 1 sử dụng các máy biến áp và đơn giá như bảng dưới đây

B ảng 3.1 Vốn đầu tư máy biến áp cho phương án 1

Loại máy biến áp Số lượng máy,Cái Đơn giá,106 VND/cái KT

2. Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối

• Trong phương án này cần phải chọn 7 máy cắt ở cấp điện áp 220 kV: 2 máy cho đường dây kép nối nhà máy với hệ thống, 2 máy cho phía cao của máy biến áp liên lạc, 1 máy cắt liên lạc giữa 2 thanh góp 220 kV

• Do phụ tải ở phía điện áp trung gồm 2 đường dây đơn, 1 đường dây kép (coi tương đương 4 lộ).Phải chọn 9 máy cắt điện ở cấp điện áp này: 4 máy cho các đường dây cung cấp cho phụ tải trung áp, 2 máy cho phía 110 kV của 2 máy

biến áp bộ, 1 máy liên lạc giữa 2 thanh góp 110 kV và 2 máy cho phía trung của máy biến áp liên lạc nối với phía điện áp trung

• Ở cấp điện áp 10,5 kV cần chọn 2 máy cắt: 2 máy cho phía hạ của 2 máy biến áp liên lạc

Vốn đầu tư thiết bị phân phối theo từng cấp điện áp được tính ở bảng sau

B ảng 3.2 Vốn đầu tư thiết bị phân phối phương án 1

Cấp điện áp,

kV Mạch điện

Số lượng, cái

- Khấu hao vận hành hàng năm và sửa chữa lớn (Pk) :

1 9

k

a V 8,4 108,9 10 P

= = =9,148×109 VND Vậy chi phí vận hành hàng năm :

3.1.2.Ph ương án 2:

- Phía 220kV: Gồm có 1 lộ kép 100 MW Đường dây lộ kép truyền tải công suất về

Vậy ta có sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án 2 như sau:

1. Vốn đầu tư cho thiết bị

a) Vốn đầu tư cho máy biến áp

B ảng 3.3 Vốn đầu tư cho máy biến áp phương án 2

Loại máy biến áp Số lượng máy,Cái Đơn giá,109 VND/cái KT