Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện nguyễn cảnh khang

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU PHẦN I: BẢNG 1.1: Thông số kỹ thuật của máy phát điện BẢNG 1.2: Biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp và toàn nhà máy BẢNG 1.3: Tổng kết công suất các cấp đ

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Cảnh Khang

Lớp : Đ4H2

Ngành : Hệ Thống Điện

TÊN ĐỀ TÀI:

PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

I Các số liệu ban đầu

Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 04 tổ máy, công suất của mỗi tổ máy bằng PđmF = 60 MW Hệ số tự dùng αTD = 11.5, cos = 0,86 Nhà máy có nhiệm

vụ cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp, trung áp và phát về hệ thống

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát U MPĐ 10,5 kV

Pmax= 19 MW, cos = 0,87 Gồm 4 kép công suất 4 MW, dài 1 km; và 1 đơn công suất 1 MW, dài 1 km Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ có dòng điện định mức Icắt 21 kA và

tcắt=0,7s và cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm²;

2 Phụ tải cấp điện áp trung U T (110 kV)

Pmax= 120MW; cosφ = 0,86 Gồm 4 kép x 30 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

3 Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài 25

km

Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : SđmHT= 5000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X*HT= 0,85, công suất dự phòng của hệ thống : SdtHT = 150 MVA

4 Công suất toàn nhà máy : ghi trên bảng

PHẦN 2: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM POWERWORLD SIMULATOR TÍNH TOÁN

NGẮN MẠCH TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 1/11/2013

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 5/1/2014

Trưởng khoa Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Giáo viên hướng dẫn

TS Nguyễn Nhất Tùng

SV: Nguyễn Cảnh Khang – Lớp Đ4H2

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, điện năng là dạng năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các lĩnh vực hoạt động kinh tế và đời sống của con người Điện năng được sản xuất chủ yếu trong các nhà máy điện Vấn đề đặt ra là nhu cầu sử dụng năng lượng điện của nước ta ngày càng tăng cao, nguồn năng lượng sơ cấp ngày càng khan hiếm do vậy việc chúng ta cần phát triển các nhà máy điện tận dụng tối đa các nguồn năng lượng sẵn có là một tất yếu

Căn cứ vào các dạng năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng … các nhà máy điện được phân thành: các nhà máy thủy điện, nhiệt điện và điện nguyên

tử Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80 Điều đó chưa tương xứng với thế mạnh nguồn nguyên liệu than, dầu, khí, ở nước ta, vì thế việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay

Và để xây dựng nhà máy chúng ta cần nghiên cứu tính toán thiết kế kỹ càng phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp 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 phần điện cho một nhà máy nhiệt điện Việc thiết kế nhà máy điện đã giúp em củng cố thêm những kiến thức cơ bản đã học và hiểu thêm một vài nét về hệ thống điện của nước ta để phục vụ cho công việc sau này

Qua đây, em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy giáo đã trực tiếp hướng dẫn

em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp là T.S Nguyễn Nhất Tùng và các thầy cô trong khoa hệ thống điện trường Đại Học Điện Lực đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này Em xin chân thành cảm ơn!

SV: Nguyễn Cảnh Khang – Lớp Đ4H2

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Điện lực, đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa Hệ thống điện, các thầy cô đã dìu dắt, trang bị các kiến thức quí báu cho em trong suốt quá trình học tập tại trường Những kiến thức quí báu, và sự giúp đỡ của các thầy cô sẽ giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ của người kỹ sư trong tương lai cũng như trong cuộc sống

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Nguyễn Nhất Tùng đã tận tình giúp

đỡ, hướng dẫn em trong suốt quá trình thiết kế đồ án tốt nghiệp này

Lời cuối em xin chúc các thầy cô luôn có một sức khỏe tốt để có thể tiếp tục cống hiến tốt cho sự nghiệp giáo dục của nước nhà

Em xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 5 tháng 1 năm 2014

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Mở đầu

PHẦN I 1

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1

CHƯƠNG I 2

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 2

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 2

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT` 2

1.2.1 Các công thức tính toán cân bằng phụ tải trong nhà máy điện 2

1.2.2 Biến thiên phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy 4

1.2.3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy 4

1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 6

CHƯƠNG II 10

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 10

A PHƯƠNG ÁN 1 10

2.1.A CHỌN MÁY BIẾN ÁP 10

2.2.B TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 17

B PHƯƠNG ÁN 2 20

2.1.B CHỌN MÁY BIẾN ÁP 20

2.2.B TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 27

CHƯƠNG III 30

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 30

3.1 CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 30

3.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ- KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 32

3.2.1 Vốn đầu tư 32

3.2.2 Chi phí vận hành hằng năm 32

3.2.3 Tính toán chi tiết cho từng phương án 32

3.2.4 Chọn phương án tối ưu 34

CHƯƠNG IV 35

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 35

4.1 CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 35

4.2 LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 36

4.2.1 Chọn các đại lượng cơ bản 36

4.2.2 Tính giá trị điện kháng cho các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản 36

4.2.3 Sơ đồ thay thế 38

4.3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM 38

CHƯƠNG V 46

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 46

5.1 TÍNH TOÁN DÒNG CƯỠNG BỨC CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 46

5.2 CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 48

5.3 CHỌN THANH DẪN,THANH GÓP CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT 50

5.4 CHỌN THANH GÓP MỀM 54

5.5 CHỌN CÁP VÀ KHÁNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY 59

5.6 CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG 65

5.7 CHỌN CHỐNG SÉT VAN (CSV) 70

CHƯƠNG VI 72

TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 72

6.1 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG 72

6.2 CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỰ DÙNG 73

PHẦN II 78

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM POWERWORLD SIMULATOR 78

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 78

CHƯƠNG I 80

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ POWERWORLD SIMULATOR 16 80

1.1 GIỚI THIỆU 80

1.2 CHỨC NĂNG 80

1.3 SƠ LƯỢC CÁC ĐỐI TƯỢNG TRÊN SƠ ĐỒ TUYẾN 81

1.4 SƠ LƯỢC CÁC THAM SỐ CẦN NHẬP CỦA CÁC PHẨN TỬ ĐIỆN DÙNG TRONG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN 81

CHƯƠNG II 82

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH BA PHA 82

CHO SƠ ĐỒ NHÀ MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ 82

2.1 TẠO CASE MỚI 82

2.2 TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH: 89

CHƯƠNG III 92

KHẢO SÁT, TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHẾ ĐỘ KHÔNG TẢI TẠI BUS 3 92

3.1 NGẮN MẠCH MỘT PHA CHẠM ĐẤT 92

3.2 NGẮN MẠCH HAI PHA KHÔNG CHẠM ĐẤT 94

3.3 NGẮN MẠCH BA PHA 95

3.4 NGẮN MẠCH HAI PHA CHẠM ĐẤT 97

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU PHẦN I:

BẢNG 1.1: Thông số kỹ thuật của máy phát điện

BẢNG 1.2: Biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp và toàn nhà máy

BẢNG 1.3: Tổng kết công suất các cấp điện áp và phụ tải toàn nhà máy

BẢNG 2.1: Thông số của các MBA hai cuộn dây

BẢNG 2.2: Thông số của các MBA tự ngẫu

BẢNG 2.3:Phân bố công suất cho các phía của máy biến áp liên lạc theo từng thời điểm BẢNG 2.4: Tính toán tổn thất điện năng MBA hai cuộn dây

BẢNG 2.5: Tính toán tổn thất Bi

BẢNG 2.6:Thông số của các MBA hai cuộn dây

BẢNG 2.7:Thông số của các MBA tự ngẫu

BẢNG 2.8:Phân bố công suất cho các phía của máy biến áp liên lạc theo từng thời điểm BẢNG 2.9: Tính toán tổn thất điện năng MBA hai cuộn dây

BẢNG 2.10: Tính toán tổn thất Bi

BẢNG 2.11: So sánh tổn thất hai phương án

BẢNG 3.1 Tổng kết chi phí đầu tư và vận hành hai phương án

BẢNG 4.1 Tổng kết kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án

BẢNG 5.1 Dòng làm việc bình thường và dòng cưỡng bức của mạch đường dây đơn BẢNG 5.2 Dòng làm việc bình thường và dòng cưỡng bức của mạch đường dây kép BẢNG 5.3 Dòng làm việc và dòng cưỡng bức của mạch máy biến áp tự ngẫu

BẢNG 5.4 Tổng hợp dòng cưỡng bức các cấp điện áp

BẢNG 5.5 Thông số tính toán và thông số định mức của máy cắt

BẢNG 5.6 Thông số tính toán và thông số định mức của dao cách ly

BẢNG 5.7 Thông số thanh dẫn đầu cực máy phát

BẢNG 5.8 Thông số của sứ cách điện

BẢNG 5.9 Thông số của dây dẫn, thanh góp mềm

BẢNG 5.10 Công suất tác dụng qua các kháng

BẢNG 5.11 Dòng điện cưỡng bức qua từng kháng

BẢNG 5.12 Thông số máy cắt MC1

BẢNG 5.13 Thông số máy biến dòng BI cấp 10,5kV

BẢNG 5.14 Thông số máy biến dòng BI cấp 110kV và 220kV

BẢNG 5.15 Thông số máy biến điện áp BU cấp 10,5kV

BẢNG 5.16 Thông số máy biến điện áp BU cấp 110 kV và 220 kV

BẢNG 2.1 Tổng kết kết quả tính toán ngắn mạch bằng 2 phương pháp

BẢNG 3.1 Điện áp trên các bus khi ngắn mạch một pha chạm đất

BẢNG 3.2 Dòng trên các máy phát khi ngắn mạch một pha chạm đất

BẢNG 3.3 Điện áp trên các bus khi ngắn mạch hai pha không chạm đất

BẢNG 3.4 Dòng trên các máy phát khi ngắn mạch hai pha không chạm đất

BẢNG 3.5 Điện áp trên các bus khi ngắn mạch ba pha

BẢNG 3.6 Dòng trên các máy phát khi ngắn mạch ba pha

BẢNG 3.7 Điện áp trên các bus khi ngắn mạch hai pha chạm đất

BẢNG 3.8 Dòng trên các máy phát khi ngắn mạch hai pha chạm đất

DANH MỤC CÁC HÌNH PHẦN I:

HÌNH 1.1: Đồ thị phụ tải địa phương

HÌNH 1.2: Đồ thị phụ tải trung áp

HÌNH 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

HÌNH 1.4: Đồ thị phụ tải tự dùng

HÌNH 1.5: Đồ thị công suất phát về hệ thống

HÌNH 1.6: Đồ thị công suất phụ tải tổng

HÌNH 1.7: Sơ đồ nối điện phương án 1

HÌNH 1.8: Sơ đồ nối điện phương án 2

HÌNH 1.9: Sơ đồ nối điện phương án 3

HÌNH 1.10: Sơ đồ nối điện phương án 4

HÌNH 2.1: Sơ đồ nối điện phương án 1

HÌNH 2.2: Sự cố hỏng MBA bộ bên trung khi phụ tải trung cực đại

HÌNH 2.3: Sự cố hỏng MBA tự ngẫu khi phụ tải trung cực đại

HÌNH 2.4: Sự cố hỏng MBA tự ngẫu khi phụ tải trung cực tiểu

HÌNH 2.5: Sơ đồ nối điện phương án 2

HÌNH 2.6: Sự cố hỏng một MBA bộ khi phụ tải trung cực đại

HÌNH 2.7: Sự cố hỏng một MBA tự ngẫu khi phụ tải trung cực đại

HÌNH 2.8: Sự cố hỏng một MBA tự ngẫu khi phụ tải trung cực tiểu

HÌNH 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối của phương án 1

HÌNH 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối của phương án 2

HÌNH 4.1: Sơ đồ các điểm ngắn mạch của phương án 2

HÌNH 5.1 Thanh dẫn hình máng đầu cực máy phát

HÌNH 5.2 Sơ đồ sứ đỡ

HÌNH 6.1:Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện

PHẦN II:

HÌNH 2.1: Nhập thông số máy biến áp tự ngẫu

HÌNH 2.2: Nhập thông số máy biến áp hai cuộn dây

HÌNH 2.3: Nhập thông số máy phát điện 1

HÌNH 2.4: Sơ đồ nhà máy thiết kế nhà máy hiển thị bằng phần mềm PowerWorld HÌNH 2.5: Sơ đồ thể hiện trào lưu công suất nhà máy bằng phần mềm Power World HÌNH 2.6: Tính toán ngắn mạch điểm N1 bằng phần mềm PowerWorld

HÌNH 2.7: Sơ đồ thể hiện trào lưu công suất nhà máy khi bỏ MFĐ1

HÌNH 2.8: Kết quả tính toán ngắn mạch ba pha tại điểm N1

PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG

NHÀ MÁY ĐIỆN

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

-*** -

Về nguyên tắc,điện năng do nhà máy điện phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện và lượng điện năng tổn thất Trong thực tế lượng điện năng luôn luôn thay đổi do vậy người ta phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải Trong việc xây dựng nhà máy điện mới cũng như vậy, qua các thông số thống kê về phụ tải điện tại các cấp điện áp, ta có thể lập nên biểu đồ cân bằng công suất cho nhà máy, quađó ta có thể đưa ra các phương án nối dây phù hợp và lựa chọn hai phương án

để phục vụ cho tính toán ở các chương sau

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Theo đề bài yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi tổ máy bằng PđmF = 60 MW Tra bảng 1.1 trang 113 – Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp của PGS-TS Phạm Văn Hòa, ta chọn máy phát loại TBΦ-60-2 có các thống số ghi trong bảng dưới đây:

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy phát điện

Loại máy

phát

Sđm, MVA

kA

X''d X'd X2

TBΦ-60-2 75 60 10,5 3000 0,8 4,125 0,146 0,22 0,178

Kết luận: Như vậy, bước đầu tiên ta chọn các tổ máy phát điện đã được lựa chọn làm

tiền đề cho việc tính toán các mục sau

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT`

1.2.1 Các công thức tính toán cân bằng phụ tải trong nhà máy điện

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp cho dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số cosφ của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến Các tính toán được trình bày như sau:

P(t)- Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t

Pmax- Công suất max của phụ tải S(t)- Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t Cos𝜑- Hệ số công suất phụ tải

 Phụ tải cấp điện áp máy phát U MPĐ (10,5 kV)

Pmax = 19 MW, cos = 0,87

 Phụ tải cấp điện áp trung U T (110kV)

Pmax= 120MW; cosφ = 0,86

 Phụ tải toàn nhà máy

Tổng công suất định mức toàn nhà máy: PdmΣ = n.PdmF= 4.60 = 240

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:STNM(t) = P%(t).P

dmΣcosφ

FTrong đó: STNM(t) - Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

P%(t) - Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

CosφF =0,8 - Hệ số định mức của máy phát

Trong đó: STD(t)- Phụ tải tự dùng tại thời điểm t

𝛼%- Lượng điện phần trăm tự dùng (𝛼 = 9%)

STNM(t)- Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

SVHT(t) = STNM(t) – SUF(t) – SUT(t) – STD(t)

1.2.2 Biến thiên phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy

Từ các công thức trên, thay số ta tính được các kết quả sau:

Bảng 1.2: Biến thiên công suất của phụ tải cấp điện áp và toàn nhà máy

15

17

S,MVA

Giờ 19

22

21

23

17,47 17,47

24 0

110 115 S,MVA

Giờ 120

125,58

9 12 16 22

125 130

Giờ 24

Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Hình 1.4: Đồ thị phụ tải tự dùng

0

Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Hình 1.4: Đồ thị phụ tải tự dùng

24 0

15 17 S,MVA

22

21 23

17,47 17,47

1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Chọn sơ đồ nối điện chính là một khâu quan trọng trong công đoạn thiết kế nhà máy điện Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu dùng điện, thể hiện được tính khả thi và kinh tế Cơ sở để vạch ra các phương án là bảng phụ tải tổng hợp , đồng thời tuân theo nhưng yêu cầu kỹ thuật chung

Qua quá trình phân tích và tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toàn nhà máy

.100 = 100 = 14,56% < 15%

4

=> Sơ đồ nối dây không cần thanh góp điện áp máy phát

- Lưới điện có ba cấp điện áp, thỏa mãn:

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

S 125,58

S  75 <2 và 1<

T min dmF

S  75 <2 nên ta có thể ghép từ 0-2 bộ MFĐ-MBA lên phía trung áp

- Tổ máy có công suất trung bình 75 MVA, có thể ghép chung hai máy phát với một máy biến áp vì :

110 kV HT

10,5 kV

Hình 1.9: Sơ đồ nối điện phương án 3

Nhược điểm:

- Với phương án này, sự liên lạc điện năng giữa phía cao áp và phía trung áp kém

- Các bộ máy phát điện - máy biến áp nối bên phía 220KV sẽ đắt tiền do tiền đầu tư cho thiết bị ở điện áp cao hơn đắt tiền hơn

- Sơ đồ thanh góp 220KV phức tạp do số đường dây vào ra tăng lên tuy bên 110 KV

có đơn giản hơn

- Khi sự cố máy phát - máy biến áp liên lạc thì bộ còn lại chịu tải quá lớn do yêu cầu phụ tải bên trung lớn

10,5 kV

Hình 1.10: Sơ đồ nối điện phương án 4

Nhược điểm:

- Số máy biến áp ít hơn phương án trên, nhưng công suất máy biến áp nối với phía 220

kV sẽ lớn hơn so với máy biến áp cùng vị trí của phương án 1

- Độ tin cậy cung cấp điện so với phương án 1 và phương án 2 là nhỏ hơn do khi máy biến áp hai cuộn dây hỏng thì cả hai bộ máy phát không phát được công suất cho phụ tải

Kết luận: Từ việc phân tích, đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các phương

án đề xuất kể trên, ta thấy rằng phương án 1 và 2 là hai phương án tốt hơn các phương

án còn lại Do đó, việc thiết kế phần điện cho nhà máy điện sẽ lựa chọn hai phương án này cho các nội dung tiếp theo

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

-*** -

Ở chương này ta sẽ tính toán phân bố công suất cho các cấp của máy biến áp từ đó chọn ra máy biến áp thích hợp để vận hành Sau đó ta sẽ kiểm tra điều kiện quá tải và tính tổn thất công suất của các máy biến áp

Hình 2.1: Sơ đồ nối điện phương án 1

2.1.A CHỌN MÁY BIẾN ÁP

a) Máy biến áp hai cuộn dây

Đối với máy biến áp 2 cuộn dây, do mang tải bằng phẳngbằng công suất do nguồn máy phát cung cấp nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ Do đó, chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của máy phát.Vậy ta chọn loại máy biến áp không điều chỉnh dưới tải

Công suất định mức được chọn theo công thức :

SđmBSđmF – STD1FSđmF

Các máy phát điện đều có cùng công suất là 75MVA nên chọn MBA B1,B2 theo công thức: SđmB SđmF = 75MVA

Tra bảng phụ lục 2.5 và 2.6 sách „Thiết kế phần điện cho nhà máy điện và trạm biến áp‟ của PGS-TS Phạm Văn Hòa ta có bảng thông số của các MBA:

Bảng 2.1: Thông số của các MBA hai cuộn dây.

MBA Loại

MBA

SđmMVA

Điện áp cuộn dây

b) Máy biến áp liên lạc tự ngẫu

Đối với máy biến áp liên lạc do các phía máy biến áp liên lạc mang tải không bằng phẳng, nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Vậy ta chọn loại MBA liên lạc

là máy biến áp tự ngẫu,có điều chỉnh dưới tải

Điện áp cuộn dây,kV UN% I0% ∆P0 CT

c) Phân bố công suất cho các cấp của MBA

- Máy biến áp hai cuộn dây

Để đảm bảo vận hành kinh tế và thuận tiện, các máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ

bộ MF-MBA cần vận hành với đồ thị bằng phẳng trong suốt một năm Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:

- Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MF-MBA hai cuộn dây, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA

Phân bố công suất cho các phía của MBA TN1 và TN2 theo từng thời điểm như sau:

d) Kiểm tra điều kiện quá tải của các máy biến áp

 Khi phụ tải trung áp cực đại

Chọn thời điểm xảy ra sự cố nặng nề nhất khi phụ tải trung áp cực đại tại thời điểm

Hình 2.2: Sự cố hỏng MBA bộ bên trung khi phụ tải trung cực đại

- Điều kiện kiểm tra quá tải MBA tự ngẫu nhằm cung cấp đủ công suất cho phụ tải phía trung (110kV) là:

2.k α.S STrong đó: sc

qt

k = 1, 4 là hệ số quá tải sự cố cho phép Thay số ta được: 2.1,4.0,5.160= 224 MVA ≥ SmaxUT = 125,58 MVA

Vậy máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải khi xảy ra sự cố trong trường hợp này

-Phân bố công suất khi xảy ra sự cố:

+ Công suất phía Trung của MBATN:

(Dấu – chỉ chiều công suất truyền tải từ phía cao về MBATN)

Vậy trong sự cố này MBATN làm việc theo chế độ truyền tải từ Hạ→Trung và từ Cao→Trung nên cuộn chung mang tải nặng nề nhất và được xác định gần đúng theo công thức:

Ta thấy: Smaxch = 91,38 MVA < k α.Sscqt dmTN = 1,4.0,5.160 = 112 MVA (thỏa mãn)

-Công suất thiếu:

Sự cố 2: Hỏng một trong hai máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại

Hình 2.3: Sự cố hỏng MBA tự ngẫu khi phụ tải trung cực đại

- Điều kiện quá tảiquá tải MBA tự ngẫu nhằm cung cấp đủ công suất cho phụ tải phía trung (110kV) là:

qt dmTN boB2 UT

k α.S + S S 1,4.0,5.160 + 68,72 = 180,72 MVA 125,58 MVA

Vậy điều kiện trên thỏa mãn

-Phân bố công suất:

+ Công suất phía Trung của MBATN:

56,86

Vậy trong sự cố này MBATN làm việc theo chế độ truyền tải từ Hạ→Trung và từ Cao→Trung nên cuộn chung mang tải nặng nề nhất và được xác định gần đúng theo công thức

Ta thấy: Smaxch = 80,68 MVA < k α.Sscqt dmTN = 1,4.0,5.160 = 112 MVA (thỏa mãn)

- Công suất thiếu:

 Khi phụ tải trung áp cực tiểu

Chọn thời điểm phụ tải trung áp cực tiểu là t =12-16h Khi đó:

Xét sự cố hỏng một trong hai máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu

Hình 2.4: Sự cố hỏng MBA tự ngẫu khi phụ tải trung cực tiểu

52,91

-Phân bố công suất:

+ Công suất phía Trung của MBATN:

(Dấu – chỉ chiều công suất truyền tải từ phía cao về MBATN)

Vậy ở sự cố này MBATN làm việc theo chế độ truyền tải từ Hạ→Trung và từ Cao→Trung nên cuộn chung mang tải nặng nề nhất và được xác định gần đúng theo công thức:

Do đó, các máy biến áp đã chọn đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

2.2.B TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

a) Máy biến áp hai cuộn dây

Tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

2S

bo

SdmB

Bảng 2.4: Tính toán tổn thất điện năng MBA hai cuộn dây

Máy biến áp ΔP0, kW ΔPN, kW SdmB, MVA Sbo, MVA ΔA, MWh

b) Máy biến áp tự ngẫu

Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trước hết ta cần tính tổn thất công suất ngắn mạch trong từng cuộn dây như sau:

ΔP = ΔP +

ΔP ΔP 1

ΔP = ΔP +

ΔP + ΔP 1

Với SCC(ti), SCT(ti), SCH(ti) là công suất tải qua các phía cao, trung, hạ của 2 bộ MBA

tự ngẫu ở thời điểm ti

Bảng 2.5: Tính toán tổn thất B i

Thời gian

T(h)

SPC(ti) MVA

SPT(ti) MVA

SPH(ti) MVA

C N ΔP

MW

T N ΔP

MW

H N ΔP

MW

∆t (h)

Bi(MWh) 0÷6 3,06 28,43 31,49 0,19 0,19 0,57 6 61,65 6÷9 10,04 21,45 31,49 0,19 0,19 0,57 3 28,74 9÷12 18,40 28,43 46,83 0,19 0,19 0,57 3 62,79 12÷16 31,56 28,43 59,99 0,19 0,19 0,57 4 136,52 16÷20 29,37 28,43 57,80 0,19 0,19 0,57 4 126,72 20÷22 23,19 21,45 44,65 0,19 0,19 0,57 2 37,81 22÷24 24,29 21,45 45,74 0,19 0,19 0,57 2 39,69

Suy ra:ΔATN1= ΔATN2 = 8760.0,085+ 493,93 =1238,53 MWh

Vậy tổng tổn thất điện năng trong MBA của phương án I là:

a) Máy biến áp hai cuộn dây

Công suất định mức MBA được chọn theo công thức :

Điện áp cuộn dây

Đối với máy biến áp liên lạc do các phía máy biến áp liên lạc mang tải không bằng phẳng, nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK thì chỉ điều chỉnh được phía hạ, nên cần có kết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc thì mới điều chỉnh điện áp được tất cả các phía Vậy ta chọn loại MBA liên lạc là máy biến áp tự ngẫu,có điều chỉnh dưới tải

- Công suất định mức MBA được chọn: TNdm 1 dmF

Tra bảng phụ lục 2.6 sách Thiết kế phần điện cho nhà máy điện và trạm biến ápcủa

PGS-TS Phạm Văn Hòa ta có bảng thông số của các MBA:

Bảng 2.7:Thông số của các MBA tự ngẫu

MBA Loại

MBA

SđmMVA

Điện áp cuộn dây

kV

UN%

I0% ∆P0 CT

NΔP

TN1,

TN2

ATДЦTH 160 230 121 11 11 32 20 0,5 85 380

c) Phân bố công suất cho các cấp của MBA

- Máy biến áp hai cuộn dây

Để đảm bảo vận hành kinh tế và thuận tiện, các máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA cần vận hành với đồ thị bằng phẳng trong suốt một năm Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:

- Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MF-MBA hai cuộn dây, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA

Phân bố công suất cho các phía của MBA TN1 và TN2 theo từng thời điểm như sau:

(Dấu – có nghĩa công suất truyền tải từ phía trung về MBATN)

d) Kiểm tra điều kiện quá tải của các máy biến áp

 Khi phụ tải trung áp cực đại

Chọn thời điểm xảy ra sự cố nặng nề nhất khi phụ tải trung áp cực đại tại thời điểm

Sự cố 1: Hỏng bộ B2 bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại

31,56

TN2

Hình 2.6: Sự cố hỏng một MBA bộ khi phụ tải trung cực đại

- Điều kiện kiểm tra quá tải MBA tự ngẫu nhằm cung cấp đủ công suất cho phụ tải phía trung (110kV) là: 2.k α.Sscqt dmTN+ SboB1 SmaxUT

Trong đó: sc

qt

k = 1, 4 là hệ số quá tải sự cố cho phép Thay số ta được: 2.1,4.0,5.160 + 68,72= 292,72 MVA ≥ SmaxUT = 125,58 MVA

Vậy điều kiện trên thỏa mãn

- Phân bố công suất khi xảy ra sự cố:

+ Công suất phía Trung của MBATN:

Vậy ở sự cố này MBATN làm việc theo chế độ truyền tải từ Hạ→Cao và từ Hạ→Trung nên cuộn hạ mang tải nặng nề nhất, tức là:

Ta thấy: SmaxPH = 59,99MVA < k α.Sscqt dmTN =1,4.0,5.160 =112 MVA (thỏa mãn)

-Công suất thiếu:

Vậy khi máy biến áp hai cuộn dây bên trung bị hỏng thì các máy biến áp còn lại không

bị quá tải Công suất về hệ thống bị thiếu một lượng 68,72MVA nhỏ hơn so với công suất

63,11

TN2

Hình 2.7: Sự cố hỏng một MBA tự ngẫu khi phụ tải trung cực đại

- Điều kiện kiểm tra quá tải MBA tự ngẫu nhằm cung cấp đủ công suất cho phụ tải phía trung (110kV) là:

Vậy điều kiện trên thỏa mãn

- Phân bố công suất:

+ Công suất phía Trung của MBATN:

S = S 2.S = 125, 582.68, 72 = 11,86 MVA

(Dấu – chỉ chiều công suất truyền tải từ phía trung về MBATN)

+ Công suất phía Hạ của MBATN:

 Khi phụ tải trung áp cực tiểu

Chọn thời điểm phụ tải trung áp cực tiểu là t =12-16h Khi đó:

TN2

Hình 2.8: Sự cố hỏng một MBA tự ngẫu khi phụ tải trung cực tiểu

-Phân bố công suất:

+ Công suất phía Trung của MBATN:

(Dấu – chỉ chiều công suất truyền tải từ phía trung về MBATN)

+ Công suất phía Hạ của MBATN:

Do đó, các máy biến áp đã chọn đều đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

2.2.B TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

b) Máy biến áp hai cuộn dây

Tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

2S

bo

SdmB

Bảng 2.9: Tính toán tổn thất điện năng MBA hai cuộn dây

Máy biến áp ΔP0, kW ΔPN, kW SdmB, MVA Sbo , MVA ΔA, MWh

b) Máy biến áp tự ngẫu

Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trước hết ta cần tính tổn thất công suất ngắn mạch trong từng cuộn dây như sau:

SPT(ti) MVA

SPH(ti) MVA

C N ΔP

MW

T N ΔP

MW

H N ΔP

MW

∆t (h)

Bi(MWh) 0÷6 37,42 -5,93 31,49 0,19 0,19 0,57 6 71,70 6÷9 44,40 -12,91 31,49 0,19 0,19 0,57 3 41,56 9÷12 52,76 -5,93 46,83 0,19 0,19 0,57 3 76,38 12÷16 65,92 -5,93 59,99 0,19 0,19 0,57 4 164,44 16÷20 63,73 -5,93 57,80 0,19 0,19 0,57 4 153,01 20÷22 57,55 -12,91 44,65 0,19 0,19 0,57 2 51,25 22÷24 58,65 -12,91 45,74 0,19 0,19 0,57 2 53,54

Suy ra: ΔATN1= ΔATN2 = 8760.0,085 + 611,87 = 1356, 47 MWh

Vậy tổng tổn thất điện năng trong MBA của phương án II là:

So sánh tổn thất điện năng trong MBA của hai phương án ta có:

Bảng 2.11: So sánh tổn thất hai phương án

∆A (MWh)