Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện lang van chung

Do đó, việc tính toán thiết kế làm sao để hệ thống điện nói chung và nhà máy điện nói riêng được phù hợp về mặt kỹ thuật-kinh tế nhất Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện gồm 5 tổ m

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

Thiết kế phần điện cho nhà máy Thủy điện có công suất đặt 400MW gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 80MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải địa phương, 22kV: Pmax = 9MW; cosφ = 0,85;

Gồm 2 lộ kép x 3 MW x 4 km và 2 lộ đơn x 1,5MW x 4 km Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt = 20kA; tcắt = 0,7sec; cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70mm2

2 Phụ tải cấp điện áp trung, 110kV: Pmax = 110MW; cosφ = 0,86

Gồm 2 lộ kép x 40 MW và 1 lộ đơn x 30 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

3 Phụ tải cấp điện áp cao, 220kV: Pmax = 150MW; cosφ = 0,85

Gồm 2 lộ kép x 60MW và 1 lộ đơn x 30 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

4 Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 60km Công suất hệ thống

(Không kể công suất của nhà máy đang thiết kế) là 4000MVA Dự trữ quay của hệ thống 200MVA Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống x*HT = 0,5

5 Phụ tải tự dùng: α td = 0,5%; cosφ = 0,85

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

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 2 phương án

Sơ đồ nối điện chính kể cả tự dùng

Sơ đồ thiết bị phân phối

PHẦN CHUYÊN ĐỀ:

Ngày giao: 07/10/2013

Ths.Ma Thị Thương Huyền

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng ta có thể thấy rằng nghành điện nắm giữ vai trò hết sức quan trọng trong quá trình phát triển nền kinh tế đặc biệt đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và nhu cầu sử dụng điện mỗi ngày nhiều hơn Do đó, việc tính toán thiết kế làm sao để hệ thống điện nói chung và nhà máy điện nói riêng được phù hợp về mặt kỹ thuật-kinh tế nhất

Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện gồm 5 tổ máy(5x 80 MW) có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải hạ áp,trung áp,cao áp và phát về hệ thống

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này dưới sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Ma Thị Thương Huyền em đã hoàn thành đồ án này nhưng sẽ có nhiều sai sót kính mong các thầy cô chỉ bảo thêm cho em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !!!!

Sinh viên thực hiện:

Lang Văn Chung

NHẬN XÉT

(Giáo viên hướng dẫn)

Hà Nội, ngày tháng năm

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT

(Giáo viên phản biện)

Hà Nội, ngày tháng năm

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 10

1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 1

1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 2

1.2.2.Đồ thị phụ tải tự dùng 2

1.2.3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp 3

1.2.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống 5

1.3.ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 8

1.3.1 Đề xuất các phương án nối dây 8

CHƯƠNG II 13

2.1 Phương án I 13

2.1.1 Tính phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường 13

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA 15

2.1.3 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp 22

2.2 Phương án II 24

2.2.1 Tính phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường 24

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA 25

CHƯƠNG III 34

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT 34

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 34

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 34

3.1.1 Phương án I: 34

3.1.2 Phương án II: 34

3.1 Tính toán kinh tế- kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 37

3.2.1 Vốn đầu tư: 37

3.2.2 Chi phí vận hành hàng năm: 37

3.2.3 Phương án I 38

3.2.4 phương án II 39

3.3 Lựa chọn phương án tối ưu 40

CHƯƠNG IV 41

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 41

4.2 Lập sơ đồ thay thế 42

4.2.2 Xác định các thông số của sơ đồ 42

1 Hệ thống 43

2 Đường dây : 43

3 Máy biến áp 43

b) Máy biến áp tự ngẫu : 44

4 Máy phát điện : 45

Hình 4.3 Sơ đồ thay thế đầy đủ số liệu phương án tối ưu 46

4.3 Tính toán ngắn mạch theo điểm 46

4.3.1 Điểm ngắn mạch N1 46

Hình 4.4 Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N1 46

Hình 4.5 Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N 1 sau khi đã rút gọn 48

4.3.2 Điểm ngắn mạch N2 48

Hình 4.7 Sơ đồ tính toán ngắn mạch N 2 sau khi đã rút gọn 50

4.3.3 Điểm ngắn mạch N3 50

Hình 4.8 Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N 3 51

4.3.4 Điểm ngắn mạch N3’ 53

4.3.4 Điểm ngắn mạch N4 54

CHƯƠNG V 55

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức 55

5.1.1 Phía điện áp cao 220kV 55

a) Mạch đường dây về hệ thống: 55

5.1.2 Phía điện áp trung 110kV 56

5.1.3 Mạch máy phát 13,8 kV 57

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 58

5.2.1 Chọn máy cắt 58

5.2.2 Chọn dao cách ly 59

5.3 Chọn loại thanh góp, thanh dẫn mềm 60

5.3.1.Thanh góp mềm phía điện áp cao (220kV): 60

5.3.2.Thanh góp mềm phía điện áp trung (110kV): 63

5.4 Chọn thanh cứng đầu cực máy phát 66

5.4.1 Chọn loại và tiết diện thanh dẫn 66

5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 67

5.4.3 Kiểm tra điều kiện ổn định động 68

5.4.4 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 70

5.5 Chọn sứ đỡ 70

5.6 Chọn máy biến áp và cáp cho phụ tải địa phương 71

5.6.1 Chọn máy biến áp cho phụ tải địa phương 71

5.6.2 Chọn cáp cho phụ tải địa phương 73

5.6.3 Chọn máy cắt cho mạch phụ tải địa phương 76

5.7 Chọn máy biến áp đo lường 79

5.7.1 Chọn máy biến dòng điện (BI) 79

5.8 Chọn máy biến điện áp (BU) 83

5.8.1 Cấp điện áp 220 kV : 83

5.8.2 Cấp điện áp 110 kV : 84

5.8.3 Cấp điện áp máy phát 13,8 kV: 84

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng 89

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng 91

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng riêng 91

6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng chung 91

6.2.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện 92

II Yêu cầu thiết kế Error! Bookmark not defined Thiết kế trạm hạ áp 22/0,4kv để cung cấp cho một khu tái định cư Error! Bookmark not defined III Khảo sát phụ tải Error! Bookmark not defined.

Phụ tải là một khu tái định cư gồm 4 xóm,qua khảo sát số liệu tại đó thì tổng công suất phụ tải khu

dân cư này là 921,55 kVA Error! Bookmark not defined.

Kết luận: Vậy ta chọn loại TBA ki ốt hợp bộ có công suất 1000 kVA , điện áp 22/0,4kV, trạm có 4 lộ

ra, mỗi lộ cấp cho một xóm Error! Bookmark not defined.

IV Chọn sơ đồ nguyên lý và tính toán lựa chọn các thiết bị Error! Bookmark not defined 3.2 Chọn thanh dẫn và thanh cái Error! Bookmark not defined Tính toán dòng ngắn mạch hạ áp và kiểm tra các áptômát và các thanh dẫn:Error! Bookmark not defined.

3.3 Chọn thiết bị đo lường Error! Bookmark not defined.

3.6 Thiết kế cách lắp đặt Error! Bookmark not defined.

V Tính toán nối đất Error! Bookmark not defined.

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

CHƯƠNG I:TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY

Trong thiết kế và vận hành nhà máy điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân bằng công suất giữa các phụ tải là hết sức quan trọng Công việc này sẽ đảm bảo cho sự ổn định của hệ thống điện và chất lượng điện năng Quyết định phương thức huy động nguồn cũng như vận hành từng tổ máy phải chính xác, hợp lý cả về kỹ thuật và kinh tế Dưới đây ta sẽ tiến hành tính toán về phụ tải và phân phối công suất cho các tổ máy của nhà máy thủy điện mà ta sẽ thiết kế

1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Máy phát điện (MPĐ), một bộ phận không thể tách rời của nhà máy điện (NMĐ) Vì vậy việc lựa chọn MPĐ sao cho phù hợp là một việc rất quan trọng Để tiện cho việc thiết kế, tính toán thì ta chọn các tổ máy cùng một loại máy phát Với yêu cầu thiết kế nhà máy thủy điện công suất đặt 400(MW) gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ là 80(MW) nên ta chọn máy phát loại CB-1070/145-52 có các thông

số kỹ thuật cho dưới bảng sau:

Bảng 1.1 Thông số máy phát loại CB-1070/145-52

Loại MPĐ Sđm,MVA Pđm,MW cos Uđm,kV Iđm,kA nđm,v/ph

Điện kháng tương đối

xd'' xd' xd

CB-1070/145-52 100 80 0,8 13,8 4,19 115,4 0,22 0,34 1,1

Công suất máy phát lớn nhất ta chọn: SđmF = 100 MVA

Công suất dự trữ quay của hệ thống: Sdtq= 200 MVA

Sdtq = 200 MVA > SđmF = 100 MVA

Vậy máy phát ta chọn thỏa mãn điều kiện công suất của một máy phát điện lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Trong nhiệm vụ thiết kế thường cho công suất cực đại, hệ số công suất cos φ và biểu đồ biến thiên hàng ngày công suất dạng phần trăm P%(t) đối với phụ tải từng cấp điện áp cũng như biểu đồ biến thiên công suất phát của toàn nhà máy Do đó ta sẽ dựa vào các số liệu trên để xây dựng đồ thị công suất phát của toàn nhà máy, đồ thị phụ tải tự dùng, đồ thị từng cấp điện áp và công suất phát về

hệ thống lần lượt như sau

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

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

%( )cos

TNM đm TNM

F

P t P S





 Trong đó:

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

PTNM%(t): phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

cosφF: hệ số công suất định mức của máy phát; cosφF = 0,8

Pđặt: công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy

Pđặt = n.PđmF = 5.80 = 400 MW

n: số tổ máy

PđmF: công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát

Ta có kết quả tính toán trong bảng sau:

Bảng 1.2:Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

cosφTD: hệ số công suất phụ tải tự dùng

PđmF: công suất tác dụng của 1 tổ máy

Bảng 1.3:Công suất tự dùng của toàn nhà máy tại thời điểm t

1.2.3.1.Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát ( phụ tải địa phương )

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:

UĐP = 22 kV ; Pmax = 9 MW ; cos = 0,85 Gồm : 2 lộ kép x 3 MW x 4km và 2 lộ đơn x 1,5 MW x 4km

Công suất phụ tải cấp điện áp nhà máy từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

)

%(

cos ) (t Pmax P t

S UF   UF

Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:

Bảng 1.4: Công suất của phụ tải địa phương

t P

P t

S UT   UT

Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:

Bảng1.5: Biến thiên phụ tải cấp điện áp Trung theo thời gian

Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:

Bảng1.6: Biến thiên phụ tải cấp điện áp cao theo thời gian

Do nhà máy thiết kế có nhiệm vụ ngoài nhiệm vụ cung cấp điện năng cho các phụ tải phía trung

áp, cao áp và phụ tải địa phương thì lượng còn lại sẽ cung cấp về hệ thống, ta có công thức sau :

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

Trong đó :

 S VHT (t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA)

 S TNM (t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA)

 S UF (t) : Công suất của phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA)

 S TD (t) : Công suất tự dùng nhà máy tại thời điểm t, (MVA)

 S UC (t) : Công suất phía cao áp tại thời điểm t, (MVA)

 S UT (t) : Công suất phía trung áp tại thời điểm t, (MVA)

Áp dụng công thức trên và dựa vào các bản tính toán ở trên ta có bảng số liệu tính được là :

Bảng1.6: Biến thiên công suất phát về hệ thống theo thời gian

SVHT(t)

SVHT(t),MVA 145,877 163,321 195,472 128,026 164,178 200,328 212,263

*Ta có bảng tổng kết sau:

Bảng1.7: Bảng cân bằng công suất cho toàn nhà máy

Ta có đồ thị tổng hợp phụ tải toàn nhà máy :

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Kết luận :

Qua bảng số liệu trên ta thấy: SVHT(t) > 0 trong mọi thời điểm Do vậy nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống

Nhận xét:

+ Nhà máy gồm có 5 tổ máy Công suất mỗi tổ 80 MW

+ Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau:

 Cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương): 22 kV

DP

min 6,353 ( )

DP

Phụ tải địa phương khi cực đại, cực tiếu so với công suất đặt của nhà máy chiếm lần lượt là: 2,25 % và 1,35 %

+ Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có:

Nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ thống khi cực đại

so với công suất đặt của nhà máy chiếm: 45,106 %

Qua phân tích trên ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ cho: phụ tải địa phương, phụ tải cấp điện áp trung và cao

mà còn cung cấp cho hệ thống lúc cực đại lên đến 37,54 %

1.3.ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN

1.3.1 Đề xuất các phương án nối dây

Phương án nối điện chính của nhà máy điện là một khâu hết sức quan trọng trong quá trình thiết kế phần điện nhà máy điện Từ quá trình tính toán ở trên ta có một số nhận xét sau:

+ Ta biết nguyên tắc để sơ đồ nối điện không cần có thanh góp điện áp máy phát là:

220 110

0,5 0,5 220

Ta có thể ghép từ 1 đến 2 MPĐ vào chung một MBA

Từ những nguyên tắc trên ta có thể đề xuất một số phương án nối điện sau:

S UT

S UC

Ưu điểm :

+phụ tải phía trung được đảm bảo cung cấp điện

+ Đảm bảo kinh tế, kỹ thuật, cung cấp điện liên tục, vận hành đơn giản

Nhược điểm : Tổn hao công suất lớn do có sự truyền công suất từ trung sang cao

TD TD

TD

S UT

S UC

DP DP

Hình 1.3 Sơ đồ nối điện phương án II

Nhận xét :

trong phương án này ta dùng hai bộ máy biến áp B1, B2 máy phát điện F1, F2 làm việc song song với nhau cung cấp lên thanh góp cao áp 220 kV và hai cặp F3, F4 máy biến áp B3, B4 làm việc song song, trong đó hai máy biến áp tự ngẫu B3, B4 làm nhiệm vụ liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau

Ưu điểm :

Lượng công suất truyền tải qua cuộn trung nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ

Nhược điểm : Giá thành thiết bị caoso với phương án I không kinh tế

TD TD

S UC

S UT

Hình 1.5 Sơ đồ nối điện phương án IV

Nhận xét :

Đối với phương án này thì bên trung áp đặt một bộ máy phát – máy biến áp bộ F4 và B4, làm việc còn bên 220 kV ta cho bốn bộ máy phát – máy biến áp F1, F2, F3,F5 và B1, B2, B3,B5 và để liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau ta dùng hai máy biến áp B6, B7

 Tóm lại : qua những phân tích trên ta để lại phương án I và phương án II để tính toán so sánh cụ

thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện

CHƯƠNG II CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng Trong hệ thống điện, tổng công suất các máy biến

áp rất lớn và bằng khoảng (4 5) lần tổng công suất của các máy phát điện Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng máy biến áp ít và công suất hợp lý

mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận khả năng quá tải của máy biến áp

S UT

S UC

Hình 2.1.sơ đồ phương án nối điện I

2.1.1 Tính phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường

Việc phân bố công suất cho các MBA cũng như cho các cấp điện áp của chúng được tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là: phân công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây

là bằng phẳng trong suốt 24 giờ Phần thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu, không xét đến tổn thất trong MBA Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể

Sau đây ta sẽ tính toán phân bố công suất cho MBA trong bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây và MBA liên lạc dựa theo nguyên tắc cơ bản trên

a.Các MBA bộ 2 cuộn dây B 1 ,B 4, B 5

Với các bộ máy phát – máy biến áp vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp Khi có công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ đƣợc tính nhƣ sau :

1 ax

. m TD

b Phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp tự ngẫu B2, B3

- Công suất truyền phía cao của các máy biến áp tự ngẫu sang các phía của máy biến áp nhƣ sau :

SUT(t), SUC(t): Công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t

SCT(t), SCC(t), SCH(t): Công suất các cuộn trung, cao, hạ của MBA tại thời điểm t

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

Sbo: Công suất bộ MF-MBA 2 dây quấn

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp đƣợc ghi trong bảng sau :

Bảng 2.1 phân bố công suất của MBATN B3, B2

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng làm

việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều làm việc

Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì các máy biến

áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cần thiết

a.MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây

MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ Như vậy, chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điểu chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MF

Ta chọn 3 MBA đều là loại 3pha hai dây quấn, không điều chỉnh dưới tải, có công suất được chọn theo điều kiện : SđmB ≥ SđmF (2.3)

Trong đó :

 SđmF : Công suất định mức máy phát, (MVA)

 SđmB : Công suất định mức máy biến áp ta chọn, (MVA)

Đối với MBA này không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi một trong hai phần tử MF hay MBA

bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố Cũng chính vì lí do này chỉ cần dùng máy cắt (MC) phía cao áp là đủ, phía hạ áp chỉ dùng dao cách ly(DCL) phụ cho sửa chữa

Áp dụng để chọn máy biến áp ta có : SđmF = 80 ( MVA ).Vậy ta chọn được máy biến áp tương ứng với từng cấp điện áp có mã hiệu và tham số như sau

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của MBA B1, B4 B5

Máy biến

áp

Loại MBA

SđmMVA

Điện áp cuộn dây,

kV

Tổn thất công suất,

b.Chọn máy biến áp liên lạc

Do các máy biến áp liên lạc mang tải là không bằng phẳng nên ta phải dùng máy có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải

Là loại MBA có điều chỉnh dưới tải Khi đó công suất định mức của MBA được chọn theo biểu thức sau:

Điện áp cuộn dây,

c Kiểm tra khả năng quá tải của MBA khi có sự cố

Đối với MBA liên lạc khi sự cố một trong các MBA trong sơ đồ thì MBA liên lạc còn lại phải 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 phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường Bài toán đặt ra là trong những trường hợp này MBA đã quá tải (gọi là quá tải sự cố) hết mức so với công suất định mức (khi không phải là MBA tự ngẫu) hay tính toán (nếu là MBA tự ngẫu) Chính vì vậy việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối với MBA tự ngẫu

*.Sự cố 1:Hỏng một bộ bên phía trung áp B 4 tại thời điểm phụ tải phía trung là cực đại

max

200,328( )

UT VHT

max158,820( )

UT UC

Kiểm tra sự quá tải của máy biến áp theo điều kiện:

SC CH dmB

94,235 MVA

S UT

S UC

Hình 2.2 Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 1

Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lượng công suất:

Vậy khi hỏng máy biến áp B4 thì nhà máy vẫn làm việc bình thường

*.Sự cố 2:Hỏng máy biến áp tự ngẫu B 3 tại thời điểm phụ tải phía trung cực đại

Ứng với : SUTmax = 127,910(MVA) tại thời điểm t = 17 ÷ 21 h ta có:

max

UT ĐP

max

200,328( )

UT VHT

max158,820( )

UT UC

=>thỏa mãn điều kiện Vậy máy biến áp không bị quá tải

Phân bố công suất khi sự cố:

 MBA thỏa mãn điều kiện không bị quá tải

Vậy lƣợng công suất còn thiếu là:

88,941 MVA

99,529 MVA

S UC

S UT

Hình 2.3.Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 2

*Sự cố 3: hỏng một MBA tự ngẫu (TN) B3 tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu

93,176 MVA

S UC

S UT

Hình 2.4 Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 3

Vậy chế độ truyền tải trong trường hợp này của MBA tự ngẫu là tải công suất từ phía hạ,trung lên phía cao Khi đó cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất Do đó ta chọn giá trị công suất của cuộn nối tiếp

 MBA thỏa mãn điều kiện không bị quá tải

Trong khi đó công suất cần phát lên hệ thống là SVHTUT min 145,877 (MVA) vì vậy lượng công suất còn thiếu là:

=> MBA đảm bảo điều kiện kĩ thuật

Kết luận: Qua tính toán phân bố công suất ở trên ta thấy các máy biến áp đã chọn ở Phương

án I đạt yêu cầu

2.1.3 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây:

Tổn thất điện năng được xác định theo công thức:

8760

2 0

S

S P P

A

Trong đó:

Po : Tổn thất công suất không tải trong máy biến áp, kW

PN: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp, kW

SđmB: Công suất định mức của máy biến áp, MVA

Sbộ: Công suất truyền tài qua máy biến áp bộ MPĐ-MBA, MVA

2 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết ta phải tính tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau:

2 2 2

1 2 1 2 1 2

 hệ số có lợi của MBA tự ngẫu; C T

365 =8760 P P (S ) t P (S ) t P (S ) t

TD TD

TD TD

TD

S UT

S UC

DP DP

Hình 2.2.sơ đồ phương án nối điện II

2.2.1 Tính phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường

Việc phân bố công suất cho các MBA cũng như cho các cấp điện áp của chúng được tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là: phân công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây

là bằng phẳng trong suốt 24 giờ Phần thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu, không xét đến tổn thất trong MBA Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể

Sau đây ta sẽ tính toán phân bố công suất cho MBA trong bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây và MBA liên lạc dựa theo nguyên tắc cơ bản trên

a.Các MBA bộ 2 cuộn dây B 1 ,B 2, B 5

Với các bộ máy phát – máy biến áp vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp Khi có công suất tải qua máy biến áp của mổi bộ được tính như sau :

n : số tổ máy của nhà máy thiết kế, n = 5

b Phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp tự ngẫu B2, B3

- Công suất truyền phía cao của các máy biến áp tự ngẫu sang các phía của máy biến áp như sau :

SUT(t), SUC(t): Công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t

SCT(t), SCC(t), SCH(t): Công suất các cuộn trung, cao, hạ của MBA tại thời điểm t

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

Sbo: Công suất bộ MF-MBA 2 dây quấn

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp được ghi trong bảng sau :

Bảng 2.1.1phân bố công suất của MBATN B 3 , B 2

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng làm

việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều làm việc

Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì các máy biến

áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cần thiết

a.MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây

MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ Như vậy, chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điểu chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MF

Ta chọn 3 MBA đều là loại 3pha hai dây quấn, không điều chỉnh dưới tải, có công suất được chọn theo điều kiện :

SđmB ≥ SđmF (2.3) Trong đó :

 SđmF : Công suất định mức máy phát, (MVA)

 SđmB : Công suất định mức máy biến áp ta chọn, (MVA)

Đối với MBA này không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi một trong hai phần tử MF hay MBA

bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố Cũng chính vì lí do này chỉ cần dùng máy cắt (MC) phía cao áp là đủ, phía hạ áp chỉ dùng dao cách ly(DCL) phụ cho sửa chữa

Áp dụng để chọn máy biến áp ta có : SđmF = 80 ( MVA ).Vậy ta chọn được máy biến áp tương ứng với từng cấp điện áp có mã hiệu và tham số như sau

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của MBA Bộ B1, B2, B5

Cấp

điện áp

Loại MBA

S®mMVA

Điện áp cuộn dây,

b.Chọn máy biến áp liện lạc

Do các máy biến áp liên lạc mang tải là không bằng phẳng nên ta phải dùng máy có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải

Là loại MBA có điều chỉnh dưới tải Khi đó công suất định mức của MBA được chọn theo biểu thức sau:

Điện áp cuộn dây,

c.Kiểm tra khả năng quá tải của MBA khi có sự cố

Đối với MBA liên lạc khi sự cố một trong các MBA trong sơ đồ thì MBA liên lạc còn lại phải 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 phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường Bài toán đặt ra là trong những trường hợp này MBA đã quá tải (gọi là quá tải sự cố) hết mức so với công suất định mức (khi không phải là MBA tự ngẫu) hay tính toán (nếu là MBA tự ngẫu) Chính vì vậy việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối với MBA tự ngẫu

* Sự cố 1:Hỏng một bộ bên phía trung áp B 5 tại thời điểm phụ tải phía trung là cực đại

max

200,328( )

UT VHT

max158,820( )

UT UC

200,328 MVA

94,235 MVA

S UT

S UC

Hình 2.2.Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 1

Kiểm tra sự quá tải của máy biến áp theo điều kiện:

SC CH dmB

sc

qt S S

K  

1, 4.0,5.250 175(MVA) 30, 280(MVA)

-Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lƣợng công suất:

Vậy khi hỏng máy biến áp B4 thì nhà máy vẫn làm việc bình thường

*.Sự cố 2:Hỏng máy biến áp tự ngẫu B 4 tại thời điểm phụ tải phía trung cực đại

Ứng với : SUTmax = 127,910(MVA) tại thời điểm t = 17 ÷ 21 h ta có:

max

UT ĐP

max

200,328( )

UT VHT

max158,820( )

UT UC

Điều kiện kiểm tra quá tải như công thức:

max

=>thỏa mãn điều kiện Vậy máy biến áp không bị quá tải

Phân bố công suất khi sự cố:

Kiểm tra sự quá tải của máy biến áp theo điều kiện:

SC CH dmB

sc

qt S S

K  

1, 4.0,5.250 175(MVA) 88,941(MVA)

Vậy lượng công suất còn thiếu là:

=> MBA đảm bảo điều kiện kĩ thuật

MVA

200,328 MVA

88,941 MVA

S UT

S UC

Hình 2.3.Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 2

*Sự cố 3: hỏng một MBA tự ngẫu (TN) B3 tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu