Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện NGUYỄN THÀNH TRUNG

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 = 63 MW.. Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Thành Trung A

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 = 63 MW Hệ số tự dùng αTD = 9.2%, cos = 0,82 Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp, trung áp, cao áp và phát về hệ thống :

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

Pmax = 20 MW, cos = 0,89 Gồm 3 kép công suất 4 MW, dài 2 km; và 3 đơn công suất

2 MW, dài 1,5 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 = 0,87 Gồm 2 kép x 60 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

3 Phụ tải cấp điện áp cao U C (220 kV)

Pmax= 70 MW; cosφ = 0,88 Gồm 1 kép x 70 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

4 Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài 50

km

Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : SđmHT= 4000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X*HT= 0,85, công suất dự phòng của hệ thống : SdtHT = 100 MVA

5 Công suất toàn nhà máy : ghi trên bảng

Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy

TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS TRẦN THANH SƠN TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

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 Em được giao nhiệm vụ với hai nội dung sau đây

Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện, gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 63MW, 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

50 km

Phần II: Thiết kế trạm điện hạ áp 22/0,4 kV cung cấp cho một khu dân cư nông thôn

Em xin chân thành cảm ơn thầy T.S Nguyễn Nhất Tùng , cùng toàn thể các thầy cô

trong khoa Hệ thống điện đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành bản đồ án

Hà Nội, ngày 8 tháng 10 năm 2013

Sinh Viên Nguyễn Thành Trung A

LỜI CẢM ƠN

===***===

Để có thể hoàn thành tốt tập đồ án tốt nghiệp này:

Em xin chân thành cảm ơn: toàn thể các thầy, cô giáo Trường Đại học Điện Lực, đặc biệt là các thầy, cô giáo trong khoa Hệ thống điện đã trang bị kiến thức cho

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

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

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 2

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 2

1.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 2

1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát (10.5 kV) 2

1.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (110 kV) 3

1.2.3 Tính toán phụ tải cấp điện áp cao (220 kV) 3

1.2.4 Tính toán công suất phát của nhà máy điện 3

1.2.5 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy 3

1.2.6 Công suất phát về hệ thống điện 4

1.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 8

1.4 KẾT LUẬN CHUNG 11

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 12

A PHƯƠNG ÁN 1 12

2.1.A.PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO CÁC CẤP CỦA MÁY BIẾN ÁP 12

2.1.1.a Máy biến áp 2 cuộn dây: 12

2.1.2.a Máy biến áp liên lạc: 12

2.2.A.CHỌN MBA BỘ TRONG SƠ ĐỒ BỘ MÁY PHÁT- MBA HAI DÂY QUẤN 13

2.3.A.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU LIÊN LẠC 13

2.4.A.TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 18

2.4.1.a Máy biến áp 2 cuộn dây 18

2.4.2.a Đối với máy biến áp liên lạc tự ngẫu B1,B2: 18

B PHƯƠNG ÁN 2 20

2.1.B PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO CÁC CẤP CỦA MÁY BIẾN ÁP 20

2.1.1.b Máy biến áp 2 cuộn dây: 20

2.1.2.b Máy biến áp liên lạc: 21

2.2.B.CHỌN MBA BỘ TRONG SƠ ĐỒ BỘ MÁY PHÁT- MBA HAI DÂY QUẤN 21

2.3.B.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỤ NGẪU LIÊN LẠC 22

2.4.B.TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC MÁY BIẾN ÁP 25

2.4.1.b Máy biến áp 2 cuộn dây 25

2.4.2.b Đối với máy biến áp liên lạc tự ngẫu B1,B2: 25

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 28

3.1 CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 28

3.1.1 Phương án I 28

3.1.2 Phương án II 28

3.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KĨ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 29

3.2.1 Vốn đầu tư 29

3.2.2 Chi phí vận hành hằng năm 29

3.2.3 Tính toán cho từng phương án 30

3.4.CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 31

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÕNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 32

4.1 CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 32

4.2 LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 33

4.3 TÍNH DÕNG NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM 35

4.3.1 Đối với điểm ngắn mạch N1 36

4.3.2 Đối với điểm ngắn N2 38

4.3.3 Đối với điểm ngắn N3 40

4.3.4 Đối với điểm ngắn N‟3 42

4.3.5 Đối với điểm ngắn N4 42

4.4 NHẬN XÉT 43

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 44

5.1 TÍNH TOÁN DÕNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 44

5.1.1 Mạch phía 220kV 44

5.1.2 Các mạch phía 110kV 44

5.1.3 Các mạch phía 10,5kV 45

5.2 CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 46

5.2.1 Chọn máy cắt 46

5.2.2 Chọn dao cách ly ( DCL) 47

5.3 CHỌN THANH DẪN CỨNG, THANH GÓP CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT 47 5.3.1 Chọn loại và tiết diện 48

5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 49

5.3.3.Kiểm tra ổn định độngcó xét đến dao động riêng 50

5.3.4 Chọn sứ đỡ 51

5.4.1 Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm 51

5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 52

5.4.3.Kiểm tra điều kiện vầng quang 56

5.5 CHỌN CÁP VÀ KHÁNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY 57

5.5.1 Chọn cáp 57

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 59

5.5.3 Chọn máy cắt hợp bộ địa phương (MC1) 62

5.6.1 Máy biến dòng điện: 63

5.6.2 Chọn máy biến điện áp 65

5.7 CHỌN CHỐNG SÉT VAN (CSV) 68

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 69

6.1.SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 69

6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 70

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 6,3 kV 70

6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV 71

6.3 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG 71

6.3.1 Chọn máy cắt và dao cách ly cho mạch tự dùng cấp điện áp máy phát 71

6.3.2 Chọn máy cắt tự dùng cấp điện 6,3 kV 72

6.3.3 Chọn aptomat cho mạch tự dùng 0,4 kV 73

PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM HẠ ÁP 22/0,4 KVCUNG CẤP CHO MỘT KHU DÂN CƯ NÔNG THÔN 75

LỜI MỞ ĐẦU 76

CHƯƠNG 1: BIÊN CHẾ ĐỀ ÁN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 77

1.1PHÂN LOẠI VÀ CHỨC NĂNG TRẠM BIẾN ÁP 77

1.1.1 Trạm cột 77

1.1.1.1.Trạm Treo 77

1.1.1.3 Trạm trên trụ 77

1.1.2 Trạm nền 77

1.1.3 Trạm kín 78

1.1.4 Trạm hợp bộ 78

1.2 CÁC CƠ SỞ PHÁP LÝ LẬP BÁO CÁO KĨ THUẬT 78

1.3 SỰ CẦN THIẾT CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 78

1.4 TỔNG QUÁT VỀ CÔNG TRÌNH, CÁC GIẢI PHÁP KĨ THUẬT TBA 79

1.5 ĐẤU NỐI CÁC ĐƯỜNG DÂY VÀO TRẠM 80

1.6 PHÕNG CHỐNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG TRÌNH ĐẾN MÔI TRƯỜNG.81 1.7 HIỆU QUẢ VÀ KẾT LUẬN 81

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 82

2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 82

2.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ TỔ ĐẤU DÂY.82 2.2 TÍNH NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 83

2.3 ĐO LƯỜNG, ĐIỀU KHIỂN, BẢO VỆ, TỰ ĐỘNG 83

2.4 CHỐNG SÉT 83

2.5 NỐI ĐẤT 83

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP THÔN LƯU 84

3.1.TỔNG QUÁT VỀ CÔNG TRÌNH 84

3.1.1 Sự cần thiết đầu tư, mục tiêu xây dựng công trình 84

3.1.2 Địa điểm xây dựng công trình, phương án kĩ thuật 84

3.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 84

3.3 SƠ ĐỒ ĐẤU ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ, KHÍ CỤ ĐIỆN 85

3.3.1 Sơ đồ đấu điện trạm biến áp 85

3.3.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện 86

3.3.2.a Chọn các thiết bị điện cao áp : 87

3.4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ, KHÍ CỤ ĐIỆN 93

3.4.1 Tính toán ngắn mạch 93

3.4.2 Kiểm tra các thiết bị, khí cụ điện đã chọn 96

3.5.TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 98

3.5.1 Điện trở nối đất của thanh 98

3.5.2 Điện trở nối đất của cọc 99

3.5.3Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 CÁC BẢN VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH

Phần I

Bảng 1.1 Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện

Bảng 1.2 Bảng cân bằng công suất toàn nhà máy

Bảng 2.1.a Phân bố công suất cho các phía của máy biến áp liên lạc theo từng thời điểm

Bảng 2.2.a.Thông số máy biến áp bộ phương án 1

Bảng 2.3.a Thông số máy biến áp liên lạc phương án 1

Bảng 2.4.a Tính toán máy biến áp B3,B4

Bảng 2.5.a Gía trị của các A 2i trong từng khoảng thời gian

Bảng 2.1.b Phân bố công suất cho các phía của máy biến áp liên lạc theo từng thời điểm

Bảng 2.2.b Thông số máy biến áp bộ phương án 2

Bảng 2.3.b Thông số máy biến áp liên lạc phương án 2

Bảng 2.4.b Tính toán máy biến áp B3,B4

Bảng 2.5.b Gía trị của các A 2i trong từng khoảng thời gian

Bảng 4.1.Tổng hợp kết quả tính toán ngắn mạch

Bảng 5.1.Tổng hợp dòng cưỡng bức của các cấp điện áp

Bảng 5.2.Thông số máy cắt điện

Bảng 5.3.Thông số dao cách li

Bảng 5.4.Thông số thanh dẫn cứng

Bảng 5.5.Thông số sứ đỡ

Bảng 5.6 Thông số thanh dẫn mềm

Bảng 5.7.Bảng công suất qua từng kháng trong các tình huống

Bảng 5.8 Thông số BI được chọn cho cấp điện áp 10,5kV

Bảng 5.9 Thông số BI được chọn cho cấp điện áp 110kV và 220kV

Bảng 5.10 Thông số BU được chọn cho cấp điện áp 10,5 kV

Bảng 5.11 Thông số BU được chọn cho cấp điện áp 220 kV

Bảng 5.12 Thông số BU được chọn cho cấp điện áp 110 kV

Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao

Hình 1.4 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Hình 1.5 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

Hình 1.6 Đồ thị công suất phát về hệ thống của nhà máy

Hình 1.7 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Hình 1.8 Sơ đồ nối điện chính phương án 1

Hình 1.9 Sơ đồ nối điện chính phương án 2

Hình 2.1.a Sơ đồ nối điện chính phương án 1

Hình 2.2.a Sơ đồ nối điện và hướng công suất khi có sự cố 1

Hình 2.3.a Sơ đồ nối điện và hướng công suất khi có sự cố 2

Hình 2.4.a Sơ đồ nối điện và hướng công suất khi có sự cố 3

Hình 2.1.b Sơ đồ nối điện chính phương án 2

Hình 2.2.b Sơ đồ nối điện và hướng công suất khi có sự cố 1

Hình 2.3.b Sơ đồ nối điện và hướng công suất khi có sự cố 2

Hình 3.1.Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1

Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2

Hình 4.1 Sơ đồ chọn điểm ngắn mạch

Hình 4.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch

Hình 4.3 Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N1

Hình 4.4 Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N2

Hình 4.5 Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N3

Hình 4.6 Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N3’

Hình 5.1 Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương

Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng cho nhà máy

PHẦN 2

Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật của máy biến áp

Bảng 3.1 Thống số câu dao phụ tải

Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật cầu chì tự rơi

Bảng 3.3 Thông số kĩ thuật chống sét van

Bảng 3.4 Thông số kĩ thuật sứ cao thế

Bảng 3.5 Thông số kĩ thuật của cáp đồng hạ áp

Bảng 3.6 Thông số kĩ thuật của aptomat tổng

Bảng 3.7 Thông số kĩ thuật của aptomat nhánh

Bảng 3.8 Thông số kĩ thuật thanh cái hạ áp

Bảng 3.9 Thông số kĩ thuật của máy biến dòng

Bảng 3.10 Thông số kĩ thuật của sứ đỡ thanh cái

Bảng 3.11 Thông số kĩ thuật chống sét van hạ áp

Bảng 3.12 Thông số kĩ thuật của thiết bị đo đếm điện năng

Bảng 3.13 Thông số kĩ thuật của cáp đầu ra

Hình 1.1.Mô hình một Nơ ron nhân tạo

Hình 3.1.Sơ đồ đấu dây trạm biến áp treo 22/0,4kV

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lí trạm treo

Hình 3.3 Sơ đồ tính toán các điểm ngắn mạch

Hình 3.4 Sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N1

Hình 3.5 Điện trở nối đất hệ thống thanh cọc

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ

MÁY NHIỆT ĐIỆN

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

Việc tính toán , xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lượng công suất nhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kì quan trọng , nó là cơ sở giúp ta xây dựng được các bảng phân phối và cân bằng công suất của toàn nhà máy Từ đó rút ra các điều kiện kinh tế - kĩ thuật để chọn các phương án toàn nhà máy hợp lí nhất với thực

tế yêu cầu thiết kế

Chọn các máy phát điện tua-bin hơi cùng loại, điện áp định mức 10.5 kV.Tra Phụ lục I, trang 113, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”(Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007) Chọn 4 máy phát điện loại TBФ-63-2 do CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau

Bảng 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

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 PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Việc tính toán cân bằng công suất sẽ giúp chúng ta nắm rõ hơn về yêu cầu phụ tải của nhà máy cũng như đề xuất được các phương án nối dây hợp lý và đảm bảo nhất cho nhà máy

1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát (10.5 kV)

Phụ tải cấp điện áp máy phát:

PUFmax= 20 MW; cosφ= 0,89 → SUFmax= max 20

22, 472

UF P

cos

)()(t P t

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

Sẽ tính được công suất của phụ tải ở các khoảng thời gian khác nhau trong ngày Đồ thi phụ tải và số liệu tính toán được cho ở dưới đây

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

Phụ tải cấp điện áp trung:

PUTmax= 120 MW, cosφ= 0,87 → SUTmax= max 120

137, 931

UT P

Tính toán tương tự như với cấp điện áp máy phát

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

Phụ tải cấp điện áp cao:

PUTmax= 70 MW, cosφ= 0,88 → SUTmax= max 70

80, 460

UT P

Tính toán tương tự như với cấp điện áp máy phát

1.2.4 Tính toán công suất phát của nhà máy điện

Nhà máy gồm 4 máy phát, mỗi máy có công suất định mức PFđm = 63 MW Công suất đặt của toàn nhà máy là:

Từ bảng số liệu biến thiên phụ tải toàn nhà máy, áp dụng công thức tính cho từng khoảng thời gian ta có bảng biến thiên công suất phát của nhà máy và đồ thị ở dưới đây

1.2.5 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy

Điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện thiết kế chiếm 9,2% công suất định mức của nhà máy

Phụ tải tự dùng của các nhà máy tại các thời điểm được xác định theo công thức sau:

Trong đó :  - số phấn trăm lượng điện tự dùng ,  =9,2%

Costd = 0,82

 Std(t) : công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, MVA

 STNM(t) : công suất phát của toàn nhà máy phát ra tại thời điểm t, MVA

n – số tổ máy

0,4 - lượng phụ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát

0,6 - lượng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát

Từ số liệu về công suất phát của nhà máy áp dụng công thức trên ta có đồ thị phụ tải tự dùng ở dưới đây

1.2.6 Công suất phát về hệ thống điện

Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t được tính theo công thức:

SVHT(t) = SNM(t) – [Std(t) + Sđp(t) + SUC(t) +SUT(t)]

Trong đó:

SVHT(t) – Công suất nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA

Sau khi tính được công suất phát về hệ thống, lập được bảng cân bằng công suất toàn nhà máy

Bảng 1.2 Bảng cân bằng công suất toàn nhà máy

Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao

Hình 1.4 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Hình 1.5 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

4 6 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 0

Hình 1.6 Đồ thị công suất phát về hệ thống của nhà máy

Hình 1.7 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

NHẬN XÉT:

4 6 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 0

315,000

299,250283,500

T(h)

 Phụ tải cấp điện áp maý phát và tự dùng khá nhỏ (SUFmax=20,225 MVA,

SUFmin=17,710 MVA), phụ tải cấp điện áp trung khá lớn (SUTmax=111,340 MVA,SUTmin=110,345 MVA

 Công suất của hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế) là 4000 MVA, dự trữ công suất của hệ thống là 2,5% tức là 100 MVA, giá trị này lớn hơn công suất cực đại mà nhà máy có thể phát về hệ thống SVHTmax=85,818 MVA nên trong trường hợp

sự cố hỏng 1 hoặc vài tổ máy phát thì hệ thống vẫn cung cấp đủ cho phụ tải của nhà máy

 Khả năng phát triển của nhà máy còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên nhiên liệu riêng về phần điện nhà máy có thể phát triển them phụ tải từ các cấp điện áp sẵn có

1.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Trên cơ sở các số liệu , bảng cân bằng công suất và các yêu cầu kĩ thuật ta đưa ra các

lí luận để chọn phương án

Lần lượt ta xem xét các quy tắc nối dây

Nhà máy NĐNH có 4 tổ máy công suất 4x78,75(MVA)

Cấp điện áp Địa phương

Nên thích hợp dùng 2 MBA tự ngẫu làm liên lạc

- Vì MBA liên lạc là 2 MBA tự ngẫu Ta có:

Nên ta có thể ghép 1 đến 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây lên thanh góp điện áp phía trung

- Vì tổ máy có công suất 4x78,75 MVA nên không thể ghép chung 2 máy phát với 1 máy biến áp vì:

Hình 1.8 Sơ đồ nối điện chính phương án 1

+) Phương án 1: Phương án này sử dụng 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện cho thanh góp điện áp trung 110 kV, 2 máy phát còn lại được nối với các phân đoạn của thanh góp UF Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp

Std Std

S td

Hình 1.9 Sơ đồ nối điện chính phương án 2

+) Phương án 2: Phương án này ta sử dụng hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây để phát công suất lên thanh góp điện áp trung áp và hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây để phát công suất lên thanh góp điện áp cao áp Phụ tải địa phương sẽ được lấy từ phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu

Nhược điểm của sơ đồ này là vận hành hệ thống sẽ phức tạp vì nó có tổ đấu dây phức tạp và tổn thất công suất trong máy biến áp lớn

Hình 1.10 Sơ đồ nối điện chính phương án 3

+) Phương án 3: Trong phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc, 1 bộ máy phát- máy biến áp ghép bộ bên phía điện áp cao 220 kV, 1 bộ bên phía điện áp trung 110 kV Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm

vụ truyền tải công suất thừa cho phía 110kV hoặc nhận lại công suất phía trung khi thiếu

Ưu điểm là cấp điện liên tục cho phụ tải các cấp điện áp, phân bố công suất giữa các cấp điện áp khá đồng đều, có tổn thất công suất nhỏ hơn phương án 1

Nhược điểm của phương án là phải dùng 3 loại máy biến áp khác nhau gây khó khăn cho việc lựa chọn các thiết bị điện và vận hành sau này, vốn đầu tư lớn

1.4 KẾT LUẬN CHUNG

Trong chương này ta đã chọn được sơ bộ máy phát điện phù hợp với nội dung yêu cầu thiết kế nhà máy, đưa ra và phân tích các biểu đồ phụ tải, căn cứ vào đó đưa ra được các phương án nhằm thõa mãn tính đồng bộ của các thiết bị, tính tin cậy của cung cấp điện Ta lựa chọn được 2 phương án 1 và phương án 3 khả thi nhất để so sánh về kinh tế kĩ thuật để tìm ra phương án tối ưu nhất

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp trước tiên là chọn công suất định mức của máy biến áp lớn hoặc bằng công suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện bình thường, sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp Xác định công suất thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn công suất dự trữ của hệ thống

Hình 2.1.a: Sơ đồ nối điện chính phương án 1

2.1.A.PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO CÁC CẤP CỦA MÁY BIẾN ÁP

2.1.1.a Máy biến áp 2 cuộn dây:

Công suất của máy biến áp B3, B4 được chọn như sau:

Để đảm bảo vận hành trong vận hành và kinh tế, 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

2.1.2.a Máy biến áp liên lạc:

Phân bố công suất cho các phía MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 theo từng thời điểm trong ngày theo các công thức như sau:

Ta có bảng tổng kết phân bố công suất cho các phía của máy biến áp liên lạc theo từng

thời điểm :

Giờ SUT(t),

MVA

SUC(t), MVA

SVHT(t), MVA

Sbo, MVA

SPT(t), MVA

SPC(t), MVA

SPH(t), MVA 0†6 110,345 1 591 27,545 71,682 -16,510 49,568 33,058

Đối với loại máy biến áp này không cần kiểm tra điều kiện quá tải vì một trong

hai phần tứ máy phát và máy biến áp bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy

ra hiện tƣợng làm việc trong điều kiện sự cố

Vì hai máy biến áp bộ mang tải nhƣ nhau và có cùng cấp điện áp nên ta chọn hai máy

biến áp giống nhau để đễ vận hành

Từ các điều kiện trên tra bảng 2.5 sách „Thiết kế Phần điện Nhà máy điện và trạm

biến áp‟ ta chọn MBA có thông số nhƣ sau:

Tên

MBA

Sdm(MVA)

UCdm(kV)

UHdm(kV)

P0(kW)

PN(kW)

UN% I0% Giá

x106VNĐ

TP UH 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55

Bảng 2.2.a Thông số máy biến áp bộ phương án 1

2.3.A.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU LIÊN LẠC

Điều kiện chọn máy biến áp tự ngẫu là S TNdm 1.S dmF



Trong đó  là hệ số có lợi trong máy biến áp tự ngẫu  = 0,5 do đó

Cũng như máy biến áp bộ, máy biến áp liên lạc cũng mang tải như nhau và có cùng cấp điện áp nên ta cũng chọn hai máy biến áp giống nhau

Tra bảng 2.6 sách „Thiết kế Phần điện Nhà máy điện và trạm biến áp‟ ta chọn MBA có thông số như sau:

Bảng 2.3.a Thông số máy biến áp liên lạc phương án 1

Kiểm tra quá tải của máy biến áp khi có sự cố:

Đối với máy biến áp liên lạc khi một trong các máy biến áp trong sơ đồ thì máy biến

áp 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 cho phụ tải các cấp cũng như phát về

hệ thống như lúc bình thường

Quá tải sự cố cho phép tối đa là: k sc 1, 4

qt  với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong ngày, và không được quá 5 ngày đêm liên tục

 Sự cố 1: Hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung (B4) tại thời điểm S max

UT

B3 HT

MVA

max

UT S DP

MVA

max

UT S VHT

MVA

max

UT S TD

 1,4.0,5.160 =112 (MVA) >62,693 (MVA) ( thỏa mãn)

Vậy máy biến áp không bị quá tải

- Công suất thiếu trong trường hợp này:

B3 HT

MVA

max

UT S DP

MVA

max

UT S VHT

MVA

max

UT S TD

MVA

Kiểm tra điều kiện kiểm tra quá tải nhằm cung cấp đủ công suất cho phụ tải phía trung:

ax.k sc.S 2.S S m

- Phân bố công suất khi xảy sự cố:

Dấu (-) thể hiện tải từ cuộn trung sang cuộn cao của MBA tự ngẫu

Công suất được truyền từ trung đồng thời từ hạ lên cao, trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất, tức là:

Vậy máy biến áp không bị quá tải

- Công suất thiếu trong trường hợp này:

MVA

min

UT S VHT

MVA

min

UT S TD

Dấu (-) cho ta thấy công suất được truyền từ phía 110kV sang phía 220kV Công suất được truyền từ hạ lên cao và lên trung , trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất, tức là:

 1,4.0,5.160 =112 ( MVA) >42,334 (MVA) ( thỏa mãn)

Vậy máy biến áp không bị quá tải

- Công suất thiếu trong trường hợp này:

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

chọn ở phương án 1 đạt yêu cầu

2.4.A.TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

2.4.1.a Máy biến áp 2 cuộn dây

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

2

0

S bo

Bảng2.4.a: tính toán MBA B3,B4

2.4.2.a Đối với máy biến áp liên lạc tự ngẫu B1,B2:

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 :

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

Bảng 2.5.a: Giá trị của các A 2i trong từng khoảng thời gian

Hình 2.1.b: Sơ đồ nối điện chính phương án 2

2.1.B PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO CÁC CẤP CỦA MÁY BIẾN ÁP

2.1.1.b Máy biến áp 2 cuộn dây:

Công suất của máy biến áp là:

Để đảm bảo vận hành trong vận hành và kinh tế, 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

2.1.2.b Máy biến áp liên lạc:

Phân bố công suất cho các phía MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 theo từng thời điểm

trong ngày theo các công thức như sau:

SVHT(t), MVA

Sbo, MVA

SPT(t), MVA

SPC(t), MVA

SPH(t), MVA 0†6 110,345 71,591 27,545 71,682 19,332 13,727 33,059

Nhưng do trong phương án này có hai bộ máy phát - máy biến áp phát lên cao và trung

áp,tra bảng 2.5 và bảng 2.6 sách „Thiết kế Phần điện Nhà máy điện và trạm biến áp‟ ta

chọn MBA có thông số như sau:

Tên

MBA

Sdm(MVA)

UCdm(kV)

UHdm(kV)

P0(kW)

PN(kW)

2.3.B.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỤ NGẪU LIÊN LẠC

Điều kiện chọn máy biến áp tự ngẫu tương tự phương án trên là

1

Bảng2.3.b : Thông số máy biến áp liên lạc phương án 2

 Sự cố 1: Hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung (B3) tại thời điểm S max

B2

F4

S td Sdp+Std

MVA

max

UT S DP

MVA

max

UT S VHT

MVA

max

UT S TD

MVA

Kiểm tra điều kiện kiểm tra quá tải nhằm cung cấp đủ công suất cho phụ tải phía trung:

1,4.0,5.160 =112 (MVA) > 62,693 (MVA) ( thỏa mãn)

Vậy máy biến áp không bị quá tải

- Công suất thiếu trong trường hợp này:

220 kV

HT

110 kV

F3F2

B2

F4

S td Sdp+Std

Hình 2 3.b: Sơ đồ nối điện và hướng công suất khi có sự cố 2

Kiểm tra điều kiện kiểm tra quá tải nhằm cung cấp đủ công suất cho phụ tải phía trung:

Do vậy khi hỏng máy biến áp tự ngẫu B2 hệ thống sẽ làm việc bình thường và đáp ứng

đủ công suất bị thiếu hụt khi xảy ra sự cố như trên

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

ở phương án 2 đạt yêu cầu

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

2.4.1.b Máy biến áp 2 cuộn dây

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

2

0

S bo

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

Bảng 2.5.b: Giá trị của các A 2i trong từng khoảng thời gian