Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện le van xa

Việc sử dụng nguồn năng lượng hiện có cũng như việc quy hoạch, khai thác nguồn năng lượng mới một cách hợp lý, không những đảm bảo về an ninh năng lượng mà còn là một vấn đề mang nhiều ý

Trang 1

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Lê Văn Xã

Lớp: Đ4H1 Hệ : Chính quy

Ngành học: Hệ thống điện

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

Thiết kế phần điện cho nhà máy Thủy điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là80MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax= 8 MW; cosφ = 0,85;

Gồm 2 lộ kép x 3MW x 3km và 1 lộ đơn x 2MW x 3km Biến thiên phụ tảitheo thời gian như bảng dưới Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với I cắt = 20kA;

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

2 Phụ tải cấp điện áp trung 110kV: Pmax= 120MW; cosφ = 0,84

Gồm 1 lộ kép x 80 MW và 1 lộ đơn x 40 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian

như bảng dưới

3 Phụ tải cấp điện áp cao 220kV: Pmax= 100MW; cosφ = 0,83

Gồm 1 lộ kép x 100 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

4 Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 100km Công suất

hệ thống (Không kể công suất của nhà máy đang thiết kế) là 4000MVA Dựtrữ quay của hệ thống 200MVA Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh gópphía hệ thống x*HT= 0,9

5 Phụ tải tự dùng : αtd= 0,8%; cosφ = 0,8

6 Biến thiên công suất phát của toàn nhà máy cho trong bảng

Bảng biến thiên công suất theo thời gian tính theo phần trăm

Trang 2

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: Bản vẽ phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Kết quả tính toán kinh tế kỹ thuật của phương án

Sơ đồ nối điện toàn nhà máy, kể cả tự dùng

Sơ đồ thiết bị phân phối theo mặt bằng

PHẦN CHUYÊN ĐỀ: Thiết kế một trạm biến áp hạ áp 22/0,4kV.

Ngày giao:

Ngày hoàn thành:

Ths Phạm Thị Phương Thảo

Trang 3

SV: Lê Văn Xã – Lớp: Đ4H1

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay khi nhu cầu sử dụng năng lượng đang gia tăng mạnh mẽ ở tất cả các

nước trên thế giới.Trong đó, nhu cầu về năng lư ợng điện đang đặt ra cho ngành điện

lực cũng như các quốc gia những khó khăn lớn Việc đáp ứng nhu cầu sử dụng trong công nghiệp cũng như sử dụng điện sinh hoạt với chất lượng điện năng tốt, cung cấp

điện liên tục, an toàn đang là vấn đề bức thiết với mỗi quốc gia.

Việc sử dụng nguồn năng lượng hiện có cũng như việc quy hoạch, khai thác nguồn năng lượng mới một cách hợp lý, không những đảm bảo về an ninh năng lượng

mà còn là một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị, xã hội…Sau khi học

xong chương trình của ngành hệ thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em được

giao nhiệm vụ thiết kế các nội dung sau:

Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện, gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 80MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương, phụ tải cấp trung áp 110

kV, phụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát về hệ thống qua đường dây kép dài 1 00 Km.

Phần II: Thiết kế trạm hạ áp 22/0,4 kV cung cấp điện cho một khu đô thị mới

Em xin chân thành cám ơn: các thầy, cô giáo Trường đại học Điệ n Lực đã trang

bị kiến thức cho em trong quá trình học tập và các bạn trong nhóm đã hỗ trợ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới cô giáo trực tiếp hướng dẫn

em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp là Th.S Phạm Thị Phương Thảo

Tuy nhiên, do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô trong hội đồng chấm thi để em rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu.

Em xin trân trọng cảm ơn !

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2011

Sinh viên

Lê Văn Xã

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

…… ………

Trang 5

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

………

…… ………

Trang 6

MỤC LỤC

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1

Chương 1 2

TÍNH TOÁN PH Ụ T Ả I VÀ CH Ọ N S Ơ ĐỒ N Ố I DÂY Y 2

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 2

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 2

1.2.1 Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy 2

1.2.3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp 3

1.2.4 Công suất phát về hệ thống 5

1.2.5 Tổng kết tính toán cân bằng công suất 6

1.3 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN NỐI DÂ Y 8

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối dây 8

1.3.2 Đề suất các phương án nối dây 9

Chương 2 11

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

A PHƯƠNG ÁN A 11

2.1.A CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

2.1.1a Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 11

2.1.2a Chọn loại và công suất định mức của MBA 12

2.1.3a Kiểm tra quá tải 13

2.2.A TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA 16

2.2.1a Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây 16

2.1.2a Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 17

B PHƯƠNG ÁN B 19

2.1.B CHỌN MÁY BIẾN ÁP 19

2.1.1b Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 19

2.1.2b Chọn loại và công suất định mức của MBA 20

2.1.3b Kiểm tra quá tải 21

Trang 7

2.2.1b Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn

dây 25

2.2.2b Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 26

Chương 3 28

TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT- CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 28

3.1.1 Phương án A 29

3.1.2 Phương án B 30

3.2.TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU, 31

3.2.1 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho phương án A 31

3.2.2 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho phương án B 33

Chương 4 35

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 35

A PHƯƠNG ÁN A 35

4.1.A CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 35

4.2.A LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 35

4.2.1 Tính toán cho sơ đồ thay thế 36

4.2.2 Sơ đồ thay thế điện kháng đầy đủ 37

4.3.A TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM 37

4.3.2 Điểm ngắn mạch N2 40

4.3.3 Điểm ngắn mạch N3 42

4.3.4 Ngắn mạch tại điểm N3’ 45

4.3.5 Ngắn mạch tại điểm N4 46

Chương 5 47

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 47

5.1 TÍNH TOÁN DÒNG CƯỠNG BỨC CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 47

5.2.2 Chọn dao cách ly ( DCL) 50

5.3 Chọn loại và tiết diện thanh dẫn 51

5.3.1 Kiểm tra ổn định nhiệt 52

5.3.2 Kiểm tra ổn định động 52

5.5.2 Kiểm tra điều kiện vầng quang 56

5.5.3 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch 57

Trang 8

Điều kiện : N

Min

B

S S

C

≥ = 57

5.6 Máy biến áp và cáp cho phụ tải cấp điện áp máy phát 63

5.6.1 Chọn máy biến áp 63

5.6.2 Chọn cáp cho phụ tải cấp điện áp máy phát 65

Bao gồm 2 đoạn: 65

5.6.3 Chọn máy cắt cho phụ tải cấp điện áp máy phát 67

5.7.1 Chọn máy biến dòng điện (BI) 71

5.7.2 Chọn máy biến điện áp (BU) 73

Chương 6 76

TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 76

6.1 CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG 76

6.2 CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỰ DÙNG 77

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng riêng 77

6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng chung 77

6.2.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện 78

Loại DCL 79

PBK20/6000 79

PHẦN II 81

THIẾT KẾ TRẠM HẠ ÁP 22/0,4 kV CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT KHU ĐÔ THỊ MỚI 81

Chương 1 : 82

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 82

Chương 2 : 83

SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ ,KHÍ CỤ ĐIỆN 83

Chương 3: 96

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 96

- 96

Trang 9

DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH

Bảng 1.1 Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện

Bảng 1.2 Bảng biến thiên công suất

Bảng 1.3 Công suất phụ tải toàn nhà máy

Bảng 1.4 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

Bảng 1.5 Công suất phụ tải cấp điện áp trung áp

Bảng 1.6 Công suất phụ tải cấp điện áp cao áp

Bảng 1.7 Công suất phát về hệ thống

Bảng 1.8 Bảng tổng hợp phụ tải các cấp

Bảng 2.1.A Phân bố công suất cho MBA liên lạc

Bảng 2.2.A Thông số MBA 2 cuộn dây

Bảng 2.3.A Bảng thông số MBA tự ngẫu B2,B3

Bảng 2.4.A Giá trị của cácA 2i trong từng khoảng thời gian Bảng 2.1.B Phân bố công suất cho MBA liên lạc

Bảng 2.2.B Thông số MBA 2 cuộn dây

Bảng 2.3.B Bảng thông số MBA tự ngẫu

Bảng 2.4.B Giá trị của cácA 2i trong từng khoảng thời gian Bảng 3.1 Chi phí tính toán của 2 phương án

Bảng 5.1 Dòng cưỡng bức các cấp điện áp phương án A Bảng 5.2 Thông số máy cắt phương án A

Bảng 5.3 Thông số dao cách ly phương án A

Bảng 5.4 Thông số của thanh dẫn cứng

Bảng 5.5 Thông số của thanh dẫn mềm

Bảng 5.6 Thông số chọn cho cáp đơn

Bảng 5.7 Thông số chọn cho cáp kép

Trang 10

Bảng 5.8 Chọn máy cắt điện

Bảng 5.9.Chọn dao cách ly

Bảng 5.10.Chọn máy cắt 1

Bảng 5.11.Thông số BI được chọn cho cấp điện áp 220 kV và 110kV

Bảng 5.12 Thông số các dụng cụ phụ tải của BI

Bảng 5.13 Thông số BU được chọn cho cấp điệ n áp 220 kV

Bảng 5.14 Thông số BU được chọn cho cấp điệ n áp 110 kV

Bảng 5.15 Thông số các dụng cụ phụ tải của BU

Bảng 5.16 Thông số BU được chọn cho cấp điệ n áp 13,8 kV

Bảng 6.1 Thông số MBA tự dùng riêng

Bảng 6.2 Thông số MBA tự dùng chung

Hình 5.3 Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát

Hình 5.4 Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch 13,8 kV

Trang 11

SV: Lê Văn Xã - Lớp: Đ4H1 1

PH Ầ N I

Trang 12

Ch ươ ng 1

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 4.80 =

320 MW gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điệ náp: cấp điện áp máy phát, cấp điện áp trung 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện ápcao 220 kV Ta chọn máy phát điện có các thông số như bảng sau:

Bảng 1.1 Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện

Loại máy phát Sđm

(MVA)

Pđm(MW)

Uđm(kV)

Nđm(v/ph)

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Bảng 1.2 Bảng biến thiên công suất

1.2.1 Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy

Đồ thị phụ tải toàn nhà được xác định theo công thức sau:

%( )( )

Trong đó: : Công suất phát toàn nhà máy tại thời điểm t

: Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

os F

c  : hệ số công suất định mức của máy phát

: Tổng công suất biểu kiến định mức của nhà máy

Trang 13

SV: Lê Văn Xã - Lớp: Đ4H1 3

Tính toán công suất toàn nhà máy với t = (0-5)h với P% = 90%

Kết quả tính toán cho ở bảng 1 -3 và đồ thị vẽ ở hình 1-1:

Bảng 1.3 Công suất phụ tải toàn nhà máy

1.2.2 Phụ tải tự dùng của nhà máy

Phần tự dùng của nhà máy Thủy điện gồm phần tự dùng chung và phần tự dùngriêng cho từng tổ máy; trong đó phần tự dùng chung chiếm đa phần công suất tự dùngcủa 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 định theo công thức:

STD= % .

100 os

dmF td

n P c



 =

0,8 4.80

100 0,8 =3,2 (MVA)

Trong đó : STD: phụ tải tự dùng

α%: lượng điện phần trăm tự dùng (α= 0,8 %)

cosϕTD: hệ số công suất phụ tải tự dùng (cosϕtd= 0,8)

Trang 14

( )

%( )

Trong đó: S(t): công suất phụ tải tại thời điểm t

PMax: công suất max của phụ tải; Cos φ: hệ số công suất

P%(t): phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t

1) Phụ tải cấp điện áp máy phát :

Áp dụng công thức (1.2.3) phụ tải cấp điện áp máy phát trong khoảng thời gian0-8 giờ với số liệu đã cho: PMax=8(MW);Cos φ=0,85 ta có:

Tương tự tính cho các khoảng thời gian khác ta có bảng sau:

Bảng 1.4 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

2) Phụ tải cấp điện áp trung áp.

Áp dụng công thức (1.2.3) với số liệu đã cho:PMax=120 (MW);Cos φ= 0,84.Tính toán phụ tải cấp điện áp trung áp trong khoảng thời gian 0-8 giờ:

( ) 120.80

cos 0, 84.100

M ax UT

P



Bảng 1.5 Công suất phụ tải cấp điện áp trung áp

SUT(t)(MVA) 114,286 114,286 128,571 114,286 128,571 142,857 128,571

3) Phụ tải cấp điện áp cao áp

Áp dụng công thức (1.2.3) với số liệu đã cho : PMax=100 (MW); Cos φ= 0,83

SUf(t)(MVA) 8 8,471 7,529 8,471 8,941 7,529

Trang 15



Bảng 1.6 Công suất phụ tải cấp điện áp cao áp

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

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

SUf(t) : công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t

SUT(t) : công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t

SUC(t) : công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t

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

Kết quả tính toán được ghi trong bảng 1.7 và 1.8

Trang 16

1.2.5 Tổng kết tính toán cân bằng công suất

Theo phần trên: Ta được bảng tổng hợp đồ thị phụ tải các cấp như sau

Trang 18

1.3 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quátrình thiết kế nhà máy điện Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện chophụ tải, đồng thời thể hiện đượ c tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế

Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng tavạch ra các phương án nối điện cho nhà máy

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối dây

Dựa theo 7 nguyên tắc sách “Thiết kế phầ n điện nhà máy điện và trạm biế n áp” ta có:

1) Có hay không thanh góp điện áp máy phát?

Theo điều kiện:

ax

0.1002

M Uf dmF

S S

Theo tính toán phần trên ta có được: S Uf Max =8,941(MVA) S ĐmF =100(MVA)

Thay số liệu vào ta có:

ax

01002

M Uf ĐmF

Kết luận: Không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát trong sơ đồ, phụ tải địa

phương được trích từ đầu cực máy phát.

2) Sử dụng máy biến áp liên lạc nào?

Theo đề bài: nhà máy điện cần thiết kế bao gồm 3 cấp điện áp nên ta phải sử

dụng máy biến áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu Xét 2 điều kiện:

• Hệ số có lợi:

220 110

0,5220

C

U U U

• Lưới điện áp phía trung, phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất

Kết luận: Dùng 2 MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải làm MBA liên lạc.

3) Chọn số lượng bộ MF -MBA 2 cuộn dây?

S

Mà: SdmF=100(MVA) và MBA liên lạc là tự ngẫu, nên ta có thể ghép từ 1 tới 2

Trang 19

1.3.2 Đề suất các phương án nố i dây

Phương án A có 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để cung

cấp điện cho phụ tải 110kV và 1 bộ MF -MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp220kV.Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụtruyền tải công suất thừa cho phía 110kV hoặc nhận lại công suất phía trung khi thiếu

Ưu điểm: - Sơ đồ nối điện đơn giản,vận hành tốt,cung cấp đủ công suất cho phụ tải

- Công suất từ bộ MF-MBA lên 220kV được truyền trực tiếp lên hệthống, tổn thất không lớn

Nhược điểm: - Tổn thất công suất qua 2 lần máy biến áp khi SUT Min

- Do có 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối bên cao nên giá thành cao hơn

- Có nhiều loại MBA, gây khó khăn cho tính toán,vận hành và sửa chữa

Trang 20

Ưu điểm: -Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, số lượng thiết bị ít, cung cấp

đủ công suất cho phụ tải các cấp điện áp

-Chủng loại MBA ít, thuận lợi cho việc tính toán, vận hành và sửa chữa.-Công suất trong sơ đồ bộ nối lên thanh góp 110kV nên chi phí mua máy

là nhỏ hơn nên tính kinh tế cao

Nhược điểm: Có một phần lớn công suất truyền qua 2 lần MBA nên làm tăng tổn thất.

Ưu điểm: -Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, số lượng thiệt bị ít

-Chủng loại thiết bị ít thuận tiện việc tính toán, vận hành và sửa chữa

Nhược điểm: -Khi có sự cố MBA liên lạc thì rất nguy hiểm cho phụ tải phía trung

- Sơ đồ phức tạp ở phía 220kV,vốn đầu tư các MBA cấp 220kV rất lớn

110 kV

Nhận xét: Qua 4 phương án ta thấy: phương án A và B đơn giản và kinh tế hơn so với

phương án C và D Mặt khác đảm bảo tính cung cấp điện liên tục, an toàn, tin cậy cho

Trang 21

2.1.A CHỌN MÁY BIẾN ÁP

2.1.1a Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

1) MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF -MBA hai cuộn dây.

Công suất các máy mang tải bằng phẳng suốt 24h và được tính theo công thức:

Áp dụng công thứ c 2.1-Tr21-Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và Trạm biến áp

Theo nguyên tắc cân bằng công suất ta phân bố công suất như sau :

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

Trong đó: SCC(t) - công suất phía cao của máy biến áp tại thời điểm t,MVA

SVHT(t) - công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA

Trang 22

Khi đó, ta có bảng tính phân bố công suất của MBA liên lạc từng thờ i điểm như sau:

Bảng 2.1.A Phân bố công suất cho MBA liên lạc

SCC(t) 112,657 112,657 130,279 112,893 117,779 122,901 105,750

SCH(t) 120,200 120,200 144,965 120,436 132,465 144,730 120,436

2.1.2a Chọn loại và công suất định mức của MBA.

1) MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây:

Loại MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện ápphía hạ, được chọn theo công thức sau:

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

SđmB≥ SđmF= 100 (MVA)Tra bảng 2.5 và 2.6-Sách Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp tachọn MBA với các thông số như sau :

Bảng 2.2.A Thông số MBA 2 cuộn dây

Cấp

điện áp

LoạiMBA

SđmB(MVA)

UC(kV)

UH(kV)

cả các phía.Do đó ta chọn MBA liên lạc tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải

Công suất định mức của MBA tự ngẫu được chọn theo công thức sau:

SđmTN≥ m F

1.S đ



⇒ SđmTN≥ 1 SđmF = 1 1 0 0

0 , 5 = 200 (MVA)

Trang 23

Bảng 2.3.A Bảng thông số MBA tự ngẫu B2,B3

(MVA)

UC(kV)

UT(kV)

UH(kV)

∆PO(kW)

∆PN(kW)

UN%

IO%

2.1.3a Kiểm tra quá tải

Kiểm tra quá tải sự cố:

a) Sự cố 1: Xét sự cố hỏng bộ bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại

B4

F4Tại thời điểm đó, ta có các thông số khác như sau:

SVHT= 224,520 (MVA); SUf= 8,941 (MVA) ;

SUC=120,482 (MVA) ; STD= 3,200(MVA)

Kiểm tra điều kiện quá tải:

(Áp dụng công thức 2.11 -Sách Thiết kế phần điện nhà máy điệ n và TBA)

2KqtSC α STN ≥ SUTmax= 142,857 (MVA)Với KqtSC= 1,4; α = 0,5; STN= 250 (MVA)

→ 2 × 1,4× 0,5 × 250 = 350 MVA > 142,857 (MVA)

→ Thỏa mãn điều kiện

• Phân bố công suất khi có sự cố:

Trang 24

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

SCT= 1

2(S UTax) = 142,857

2 = 71,429(MVA)Công suất qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu:

SCH=SđmF–

ax4

TDM TD S

–

ax

2

TDM Uf

SCC= SCH – SCT = 94,730 – 71,429 = 23,301 (MVA)Vậy khi bị sự cố MBA TN có chế độ truyền tải cô ng suất từ hạ lên cao và lên trung

Trường hợp này cuộn hạ mang tải nặng nhất

Xét cuộn hạ khi có sự cố: SCH SC = 94,730 (MVA) < K qt .S TN =1, 4.0,5.250 175= (MVA)Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây

• Xác định công suất thiếu:

Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường là:

Sthiếu< Sdp= 200 MVA⇒công suất dự phòng đảm bảo yêu cầu

Kết luận: Hệ thống vẫn làm việc bình thường.

b) Sự cố 2: Xét sự cố hỏng 1 MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại

B4

Trang 25

Tại thời điểm đó, ta có các thông số khác như sau:

SVHT= 224,520 (MVA); SUf= 8,941 (MVA) ;

SUC=120,482 (MVA) ; STD= 3,200(MVA)

Kiểm tra điều kiện kiểm tra quá tải:

(Áp dụng công thức 2.1 - Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp) ta có:

KqtSC α STN+ Sbộ ≥ SUTmax= 142,857 (MVA)Với KqtSC= 1,4 ; α = 0,5 ; STN= 250 (MVA)

→ 1,4× 0,5 × 250 + 99,2 = 274,2 (MVA) > 142,857 (MVA)

Trang 26

Kết luận: Sau khi tiến hành kiểm tra các điều kiện quá tải và điều kiện hoạt đông bình

thường ta thấy công suất các MBA đã chọn đáp ứng được yêu cầu đặt ra.

2.2.A TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA

Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 thành phần :

- Tổn thất trong lõi thép của MBA, không tải phụ thuộc vào công suất của phụ tải

- Tổn thất trong các cuộn dây MBA, phụ thuộc vào công suất của phụ tải MBA

2.2.1a Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây

Trong đó: ∆P0: tổn hao công suất không tải trong máy biến áp

∆PN: tổn thất ngắn mạch trong máy biến áp

Ta có các số liệu như sau:

SđmB1= 125 (MVA) ; ∆P0=115 (kW); ∆PN= 380 (kW);

bo

S = 99,200 (MVA)Thay vào công thức trên ta được:

Trang 27

Thay vào công thức trên ta được:

2.1.2a Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết phải tính tổn thất công suất

ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau :

T N

H N

Trang 28

Do MBA tự ngẫu mang tải theo đồ thị phụ tải ngày đặc trưng cho toàn năm nên tổnthất điện năng trong MBA tự ngẫu được tính như sau:

Tương tự,dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được các ∆A2i như sau:

Bảng 2.4.A: Giá trị của cácA 2i trong từng khoảng thời gian

Trang 29

2.1.1b Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

1)MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF -MBA hai cuộn dây

Công suất các máy mang tải bằng phẳng suốt 24h và được tính theo công thức:

Áp dụng công thứ c 2.1-Tr21-Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và Trạm biến áp

Theo nguyên tắc cân bằng công suất ta phân bố công suất như sau :

(Áp dụng công thức 2.2- Sách Thiết kế phần điện nhà máy điệ n và trạm biến áp )

Trong đó: SCC(t) - công suất phía cao của máy biến áp tại thời điểm t,MVA

SVHT(t) - công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA

Khi đó, ta có bảng tính phân bố công suất MBA liên lạc theo từng thời điểm như sau:

Trang 30

t (h) 0÷5 5-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-24

SCT(t) -42,057 -42,057 -34,914 -42,057 -34,914 -27,771 -34,914

SCC(t) 162,257 162,257 179,879 162,493 167,379 172,501 155,350

SCH(t) 120,200 120,200 144,965 120,436 132,465 144,730 120,436

Bảng 2.1.B Phân bố công suất cho MBA liên lạc

2.1.2b Chọn loại và công suất định mức của MBA.

1)MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây:

Loại máy biến áp này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh

điện áp phía hạ Công suất định mức được chọn theo công thức sau:

(Áp dụng công thức 2.2-Trang 22- Sách Thiết kế phần điện nhà máy điệ n và TBA)

SđmB≥ SđmF= 100 (MVA)

Vậy ta chọn MBA với các thông số như sau :

Bảng 2.2.B.Thông số MBA 2 cuộn dây

Cấp

điện áp

LoạiMBA

SđmBMVA

UC(kV)

UH(kV)

cả các phía.Do đó ta chọn MBA liên lạc tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải

Công suất định mức của MBA tự ngẫu được chọn theo công thức sau:

Trang 31

Bảng 2.3.B Bảng thông số MBA tự ngẫu:

Loại

Sđm(MVA)

UC(kV)

UT(kV)

UH(kV)

∆PO(kW)

∆PN(kW)

UN%

IO%

2.1.3b Kiểm tra quá tải

Kiểm tra quá tải sự cố:

a)Sự cố 1: Xét sự cố hỏng bộ bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại

SVHT=224,520 (MVA); SUf= 8,941 (MVA) ;

SUC=120,482 (MVA) STD= 3,200 (MVA)

Kiểm tra điều kiện quá tải:

(Áp dụng công thức 2.11-Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp) ta có:

2KqtSC α STN+ Sbo≥ SUTmax

Với KqtSC= 1.4, α = 0.5, STN= 250 (MVA), SUTmax= 142,857 (MVA)

→ 2.1,4.0,5.250 +99,2= 449,2 MVA >142,857 (MVA)→Thỏa mãn điều kiệ n

Trang 32

UTM TD S

=100– 3, 2

4

-8, 9 4 1

2 = 94,730 (MVA)Công suất qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:

SCC= SCH – SCT = 94,730 – 21,829 = 72,901 (MVA)Vậy khi bị sự cố MBA TN có chế độ truyền tải công suất từ hạ lên cao và lên

trung.Trường hợp này cuộn hạ mang tải nặng nhấ t

Xét cuộn hạ khi có sự cố: SCH SC = 94,730 (MVA) < K qt .S TN =1, 4.0,5.250 175= (MVA)Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây

Sthiếu < Sdp= 200 MVA⇒công suất dự phòng đảm bảo yêu cầu

Kết luận: Hệ thống vẫn làm việc bình thường.

b) Sự cố 2: Xét sự cố hỏng 1 MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại

Trang 33

SVHT=224,520 (MVA); SUf= 8,941 (MVA) ;

SUC=120,482 (MVA) STD= 3,200 (MVA)

Kiểm tra điều kiện kiểm tra quá tải:

(Áp dụng công thức 2.1-Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp) ta có:

KqtSC α STN+ 2Sbo ≥ SUTmax= 142,857 (MVA)Với KqtSC= 1.4, α = 0.5, STN= 250 (MVA); SUTmax= 142,857 (MVA)

→ 1,4.0,5.250 +2.99,2 = 373,4 (MVA) >142,857 (MVA)

SCT= SUTax- 2.Sbộ= 142,857 - 2.99,200= -55,543(MVA)Công suất qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu:

SCH= SđmF– S TD F2 –SUfUTmax = 100 – 1.3, 2

4 - 8,941= 90,259 (MVA)Công suất qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:

SCC= SCH – SCT = 90,259 + 55,543 = 145,802 (MVA)Vậy khi bị sự cố MBATN có chế độ truyền tải công suất từ hạ và trung lên phía cao

Trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất

Xét cuộn nối tiếp khi có sự cố:

sc

nt

S =Max{α.[S CT( )t +S CH( )t ]} = 0,5.( 90,259 + 55,543) =72,901 (MVA) < 1, 4.0,5.250 175

qt TN

Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây

Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường là :

Trang 34

⇒ Sthiếu=(224,520+120,482) – 145,802 = 199,2 (MVA)

Sthiếu< Sdp= 200 MVA⇒công suất dự phòng đảm bảo yêu cầu

c)Sự cố 3: Xét sự cố hỏng 1 MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu

• Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy sự cố:

SCT= SUTMin- 2.Sbộ= 114, 286- 2.99,2= -84,114 (MVA)Công suất qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu:

SCH= SđmF–

2

F TD S

Trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất

Xét cuộn nối tiếp khi có sự cố:

sc

nt

S =Max{α.[S ( )t +S ( )t ]} = 0,5.( 91,200 + 84,114) =87,657(MVA) <

Trang 35

Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây

Kết luận: Sau khi tiến hành kiểm tra các điều kiện quá tải và điều kiện hoạt đông bình

thường ta thấy công suất các MBA đã chọn đáp ứng được yêu cầu đặt ra.

2.2.B TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA

Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 thành phần :

- Tổn thất trong lõi thép của MBA, không tải phụ thuộc vào công suất của phụ tải

- Tổn thất trong các cuộn dây MBA, phụ thuộc vào công suất của phụ tải MBA

2.2.1b Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây

Trong đó: ∆P0: tổn hao công suất không tải trong máy biến áp

∆PN: tổn thất ngắn mạch trong máy biến áp

Ta có các số liệu như sau:

SđmB1= 125 (MVA) ; ∆P0=115 (kW); ∆PN= 380 (kW);

bo

S = 99,2 (MVA)Thay vào công thức trên ta được:

Trang 36

2.2.2b Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết phải tính tổn thất công suất

ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau :

T N

H N

Trang 37

Tương tự,dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được các ∆A2i như sau:

Bảng 2.4.B: Giá trị của các A 2i trong từng khoảng thời gian

Trang 38

Chương 3

TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT- CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Việc lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho nhà máy điện là một khâu rất quantrọng, nó phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

-Đảm bảo tính liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

-Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và sử lý sự cố

-An toàn lúc vận hành và lúc sửa chữa

-Hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

Trong thực tế khi lựa chọn khó đảm bảo toàn bộ các yêu cầu trên Do vậy khi

có mâu thuẫn ta phải đánh giá một cách toàn diện trên quan điểm lợi ích lâu dài và lợiích chung của toàn nhà máy Dựa vào các yêu cầu trên ta đưa ra đặc điểm của sơ đồthiết bị phân phối của cả 2 phương án như sau:

• Phía 220kV: thanh cái 220kV nối với hệ thống qua đường dây kép, nhà máy cóphụ tải cao áp được cấp điện qua 1 lộ đường dây kép Dùng sơ đồ hệ thống 2

thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc

• Phía 110kV: phụ tải trung áp được cấp điện qua 1 lộ đường dây kép nên dùng

sơ đồ hệ thống 2 thanh góp như phía cao áp

• Phía 22kV: không cần thanh góp điện áp máy phát vì phụ tải điện áp máy phátnhỏ

Trang 39

3.1.1 Phương án A

`

B3 B2

Phụ tải cấp 220kV

(1 kép)

Phụ tải cấp 110kV (1 kép + 1 đơn)

Hệ thống (1 kép)

Trang 40

3.1.2 Phương án B

B4

Phụ tải cấp 110kV(1 kép + 1 đơn)

Định dạng
Số trang	108
Dung lượng	1,27 MB