Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện NGUYỄN văn XUÂN

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.. Trong thiết kế và vận hành n

LỜI MỞ ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì ngành năng lượng là một ngành công nghiệp quan trọng, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng một cao do vậy luôn được ưu tiên phát triển hàng 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 lượng 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 kết thúc bốn năm học của ngành hệ thống điện, em được giao nhiệm vụ thiết kế

LỜI CẢM ƠN

*******

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa hệ thống điện đặc biệt là cô Th.S

Ma Thị Thương Huyền đã hướng dẫn em rất nhiệt tình và trang bị cho em một lượng kiến thức sâu rộng về bộ môn phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp để em hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp này Thiết kế nhà máy điện là một mảng đề tài rất lớn và đặc trưng của nghành điện nói chung và khoa hệ thống điện nói riêng đòi hỏi nhiều về trình

độ chuyên môn, do vậy trong quá trình thiết kế đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót em rất mong nhận được những góp ý của các thầy cô trong khoa

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và bầy tỏ lòng biết ơn các thầy cô đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong những năm học vừa qua

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Nguyễn Văn Xuân Lớp: Đ4H2

Hệ : Chính quy Ngành học: Hệ thống điện

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

Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện ngưng hơi có công suất đặt 300MW gồm 6 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 50MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải địa phương 6,3kV: Pmax = 6MW; cosφ = 0,85;

Gồm 3 lộ kép x 2 MW 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 = 130MW; cosφ = 0,85

Gồm 1 lộ kép x 50 MW và 2 lộ đơn x 40 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

3 Phụ tải cấp điện áp cao 220kV: Pmax = 90MW; cosφ = 0,85

Gồm 2 lộ đơn x 45 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

4 Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 80km Công suất hệ

thống (Không kể công suất của nhà máy đang thiết kế) là 4000MVA Dự trữ quay của hệ thống 120MVA Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống

x*HT = 0,5

5 Phụ tải tự dùng: α td = 7%; 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: Tính toán ổn định cho nhà máy điện vừa thiết kế

Ngày giao:

Ths.Ma Thị Thương Huyền

MỤC LỤC

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

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1

1.1 Chọn máy phát 1

1.2 Tính toán cân bằng công suất 1

1.2.1 Công suất phụ tải toàn nhà máy 1

1.2.2 Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy tại thời điểm t 2

1.2.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp tại thời điểm t 3

1.2.4 Công suất phát về hệ thống 4

1.3 Đề xuất các phương án nối dây 7

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối dây 7

1.3.2 Đề xuất các phương án 7

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

2.1 Phương án 1 11

2.1.1 Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy phát 11

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức máy biến áp 13

2.1.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 18

2.2 Phương án 2 20

2.2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA 20

2.2.2 Chọn loại và công suất định mức máy biến áp 22

2.2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 27

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 30

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 30

3.2 Tính toán kinh tế - kĩ thuật chọn phương án tối ưu 31

3.2.1 Phương án 1 33

3.2.2 Phương án 2 34

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 37

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 37

4.2 Lập sơ đồ thay thế 38

4.3 Tính toán ngắn mạch theo điểm 40

4.3.1 Tính toán ngắn mạch tại điểm N1 40

4.3.2 Tính toán ngắn mạch tại điểm N2 42

4.3.3 Tính toán dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N3 44

4.3.4 Tính toán dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N3‟ 47

4.3.5 Tính toán ngắn mạch tại điểm N4 48

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 49

5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức 49

5.1.1 Mạch đường dây hệ thống (220kV) 49

5.1.2 Mạch phía 110kV 50

5.1.3 Các mạch phía 6,3kV 51

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 52

5.2.1 Chọn máy cắt 52

5.2.2 Chọn DCL 53

5.3 Chọn cáp và kháng 54

5.3.1 Chọn cáp 54

5.3.2 Chọn kháng điện đường dây 56

5.4 Chọn thanh dẫn, thanh góp cứng 60

5.4.1 Chọn loại và tiết diện 60

5.4.2 Kiểm tra ổn định độngkhi ngắn mạch 61

5.4.3 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 62

5.4.4 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng 63

5.5 Chọn thanh góp , thanh dẫn mềm 64

5.5.1 Chọn thanh góp, thanh dẫn mềm 220 kV 64

5.5.2 Chọn thanh góp, thanh dẫn mềm 110 kV 69

5.6 Chọn máy biến áp đo lường và máy biến dòng 73

5.6.1 Chọn máy biến điện áp 73

5.6.2 Chọn máy biến dòng điện 76

5.7 Chọn chống sét van 79

5.7.1 Chọn chống sét van cho thanh góp 79

5.7.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp 79

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 81

6.1 Sơ đồ điện tự dùng 81

6.2 Chọn kháng điện và máy biến áp tự dùng 82

6.3 Chọn máy và khí cụ điện 83

6.3.1 Chọn máy cắt tự dùng cấp máy phát 83

6.3.2 Chọn áptômát 85

PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ TRẠM HẠ ÁP 10,5/0,4kV CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT KHU TÁI ĐỊNH CƯ 87

CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 87

Xác định phụ tải tính toán 87

1.2 Chọn máy biến áp 87

1.3 Chọn kiểu trạm biến áp 88

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ KHÍ CỤ ĐIỆN 89

2.1 Sơ đồ nối điện 89

2.1.1.Sơ đồ nối điện 89

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp treo 160-10/0,4kV: 89

2.1.3 Sơ đồ đấu dây trạm biến áp treo 10/0,4 kV 90

2.2 Chọn thiết bị điện cao áp 91

2.2.1 Chọn dây dẫn từ đường trục đi vào trạm 92

2.2.2 Chọn cầu dao phụ tải 92

2.2.3 Chọn cầu chì tự rơi 92

2.2.4 Chống sét van 93

2.2.5 Chọn sứ cao thế 93

2.2.6 Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp 94

2.3 Chọn thiết bị điện hạ áp 94

2.3.1 Chọn cáp từ máy biến áp sang tủ phân phối 95

2.3.2 Chọn tủ phân phối 95

2.3.3 Thanh cái hạ áp 95

2.3.4 Chọn Áptomát tổng 96

2.3.5 Chọn Aptomat nhánh 96

2.3.6 Chọn máy biến dòng 97

2.3.7 Chọn chống sét van hạ thế 97

2.3.8 Chọn thiết bị đo đếm điện năng 98

2.3.9 Chọn sứ hạthế 98

2.3.10 Chọn cáp đầu ra của các nhánh 99

2.4 Tính ngắn mạch: 100

Các bước tiến hành tính ngắn mạch: 101

CHƯƠNG III: 109

3.1 Tính toán nối đất cho trạm biến áp: 109

3.2 Tính điện trở nối đất của cọc: 110

3.3 Tính toán điện trở nối đất của thanh : 110

DANH MỤC BẢNG

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

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1

Bảng 1.1 Thông số máy phát điện 1

Bảng 1.2 Công suất phát toàn nhà máy 2

Bảng 1.3 Công suất tự dùng của nhà máy 3

Bảng 1.4 Công suất phụ tải địa phương của nhà máy 4

Bảng 1.5 Công suất phụ tải phía trung 110 kV 4

Bảng 1.6 Công suất phía cao 220 kV 4

Bảng 1.7 Công suất phát về hệ thống và các cấp điện áp 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

Bảng 2.1 phân bố công suất các phía của MBA B3, B4 12

Bảng 2.2 Thông số MBA hai cuộn dây phía trung 110 kV và phía cao 220 kV 13

Bảng 2.3 Thông số MBATN B3, B4 14

Bảng 2.4 Bảng tính toán tổn thất điện năng phương án 1 20

Bảng 2.5 Phân bố công suất các phía của MBA B3, B4 22

Bảng 2.6 Thông số MBA hai cuộn dây phía trung 110kV và phía cao 220kV 23

Bảng 2.7 Thông số MBATN B3, B4 23

Bảng 2.8 Thông số MBATN B3, B4 26

Bảng 2.9 Bảng tính toán tổn thất điện năng phương án 2 29

Bảng 2.10 Tổn thất điện năng hai phương án 29

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 30

Bảng 3.1 Vốn đầu tư và chi phí vận hành của hai phương án 36

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 37

Bảng 4.1 Bảng tổng kết giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm 48

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 49

Bảng 5.1 Dòng điện làm việc cưỡng bức các mạch tại các cấp điện áp 52

Bảng 5.2 Thông số máy cắt cho phương án 53

Bảng 5.3 thông số dao cách ly cho phương án 53

Bảng 5.4 Thông số cáp kép 55

Bảng 5.5 Thông số máy cắt MC1 59

Bảng 5.6 Thông số kĩ thuật thanh dẫn cứng 60

Bảng 5.7 Thông số thanh góp mềm 220kV 65

Bảng 5.8 Giá trị dòng ngắn mạch 3 pha các thời điểm tại N1. 66

Bảng 5.9 Thông số thanh dẫn, thanh góp mềm 220kV 68

Bảng 5.10 Thông số thanh góp mềm 110kV 69

Bảng 5.11 Giá trị dòng ngắn mạch 3 pha các thời điểm tại N2. 71

Bảng 5.12 Bảng Phụ tải đồng hồ 74

Bảng 5.13 Bảng thông số kỹ thuật BU phía 6,3kV 75

Bảng 5.14 Thông số các BI đã chọn 76

Bảng 5.15 Phụ tải đồng hồ 77

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 81

Bảng 6.1 Thông số máy biến áp cấp II 83

Bảng 6.2 Thông số máy cắt MГ-10-9000/1800 phía cao của MBA tự dùng cấp MF 83

Bảng 6.3 Thông số máy cắt 8MB20 phía cao của MBA tự dùng cấp MF 85

Bảng 6.4 Thông số áptômát 86

PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ TRẠM HẠ ÁP 10,5/0,4kV CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT KHU TÁI ĐỊNH CƯ 87

CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 87

Bảng 1.1 Thông số chọn MBA 88

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ KHÍ CỤ ĐIỆN 89

Bảng 2.1 Thông số cầu dao phụ tải 92

Bảng 2.2 Thông số cầu chì tự rơi 93

Bảng 2.3 Thông số chống sét van 93

Bảng 2.4 Thông số sứ cao thế 94

Bảng 2.5 Thông số thanh dẫn 94

Bảng 2.6.Thông số cáp chọn 95

Bảng 2.7 Thông số thanh cái hạ áp 96

Bảng 2.8 Thông số Aptomat tổng 96

Bảng 2.9 Thông số Aptomat nhánh 97

Bảng 2.10 Thông số máy biến dòng điện 97

Bảng 2.11 Thông số chống sét van 98

Bảng 2.12 Thông số thiết bị đo đếm điện năng 98

Bảng 2.13 Thông số sứ hạ thế 99

Bảng 2.14 Thông số cáp chọn 99

DANH MỤC HÌNH

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

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 6

Hình 1.2 Phương án 1 8

Hình 1.3 Phương án 2 8

Hình 1.4 Phương án 3 9

Hình 1.5 Phương án 4 9

Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 30

Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 31

Hình 4.1 Các điểm ngắn mạch 38

Hình 4.2 Sơ đồ thay thế hệ thông điện 40

Hình 4.3 Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N1 40

Hình 4.4 Sơ đồ thay thế khi ngắn mạch tại điểm N2 42

Hình 5.1 Sơ đồ dòng cưỡng bức các mạch 49

Hình 5.2 Sơ đồ kháng điện đường dây 56

Hình 5.3 Sơ đồ thay thế chọn XK% 57

Hình 5.4 Thanh dẫn cứng 61

Hình 5.5 Sơ đồ chọn sứ 63

Hình 5.6 Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện 78

Hình 5.7 Sơ đồ bố trí chống sét van cho MBATN 79

Hình 5.8 Sơ đồ bố trí chống sét van tại trung tính MBA hai cuộn dây phía 220kV và 110kV 80

Hình 6.1 Sơ đồ tự dùng của nhà máy nhiệt điện 81

Hình 6.2 Ngắn mạch sau kháng điện tự dùng 84

PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ TRẠM HẠ ÁP 10,5/0,4kV CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT KHU TÁI ĐỊNH CƯ 87

Hình 2.1.Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 89

Hình 2.2 Sơ đồ đấu dây trạm biến áp 91

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp treo sau khi chọn thiết bị 100

Hình 2.4 Sơ đồ các điểm tính toán ngắn mạch 101

Hình 3.1 Mặt bằng bố trí tiếp địa 109

PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG

ÁN 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, đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lượng điện năng Công suất do nhà máy điện phát ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải Trong thực tế phụ tải tiêu thụ luôn thay đổi do vậy người ta phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải, nhờ đó định

ra phương pháp vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Dưới đây ta sẽ tiến hành tính toán về phụ tải và phân phối công suất cho các

tổ máy của nhà máy nhiệt điện mà ta sẽ thiết kế

1.1 Chọn máy phát

Theo yêu cầu bài toán thiết kế nhà máy có công suất 300MVA gồm 6 tổ máy với 3 cấp điện áp Do đó ta cần chọn máy phát sao cho phù hợp yêu cầu để thuận tiện trong tính toán và vận hành Tra bảng 1.1 phụ lục sách “thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn máy phát điện đồng bộ TBф-50-3600 với các thông số trong bảng sau :

Bảng 1.1 Thông số máy phát điện

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Công suất phụ tải toàn nhà máy

Công suất phị tải toàn nhà máy xác định theo công thức :

Stnm(t): Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t ; MVA

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

SđmΣ

: Tổng công suất biểu kiến định mức của toàn nhà máy ; MVA

)2(cos

P.nS.nS

F

đmF đmF

cos  F: Hệ số công suất định mức máy phát

PđmF : Công suất tác dụng của 1 tổ máy phát;MW

Thay (2) vào (1) ta được : đmF

tnm

F

n.PP%(t)

100.0,8Tính toán tương tự cho các khung giờ còn lại ta được kết quả bảng sau:

Bảng 1.2 Công suất phát toàn nhà máy

SFNM,MVA 262,500 300,000 375,000 300,000 337,500 375,000 337,500

1.2.2 Công suất phụ tải tự dùng của nhà máy tại thời điểm t

Theo đầu bài, nhà máy thiết kế là nhiệt điện có TD7%, trong đó 40% công suất điện tự dùng không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, 60% phụ thuộc vào công suất phát ra của nhà máy.Ta có:

dmF TD

S n

t S P

n t

S

)(6,04,0cos

100

%)(

n – số tổ máy phát

PdmF – công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát, MW

SdmF – công suất biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát, MVA

Stnm(t) – công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, MVA

Với cosTD= 0,85;TD7%

t=(0-4)=>S (0-4)= (0,4+ )=20,259 MVA

100.0,85 6.62,5Tính toán tương tự ta được kết quả dưới bảng sau :

Bảng 1.3 Công suất tự dùng của nhà máy

t P

P t





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

Pmax – công suất max của phụ tải, MW

Cosφ – hệ số công suất

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

1.2.3.1 Tính toán phụ tải địa phương

Bảng 1.4 Công suất phụ tải địa phương của nhà máy

SĐP, MVA 4,235 5,647 7,059 5,647 6,353 7,059 6,353

1.2.3.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp 110 kV

Cấp điện áp trung 110 kV có Uđm=110 kV ; max

Bảng 1.5 Công suất phụ tải phía trung 110 kV

Bảng 1.6 Công suất phía cao 220 kV

Stnm(t) – SVHT(t) – SĐP(t) – SUT(t) – SUC(t) – STD(t) = 0

Hay : SVHT(t) = Stnm(t) – SĐP(t) – SUT(t) – SUC(t) – STD(t)

Trong đó :

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

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

SĐP(t) : Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t, MVA

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

STD(t) : Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, MVA

Ta có :

t = (0 - 4) : SVHT(0 – 4) = 262,5 –4,235 –107,059 – 63,529 –20,26 = 67,417 MVA

Tương tự ta có bảng tổng hợp kết quả như sau :

Bảng 1.7 Công suất phát về hệ thống và các cấp điện áp

- Nhà máy cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp

 Phụ tải địa phương cấp 6,3kV có: S DPmax  7 , 059 (MVA),S DPmin 4,235(MVA)lần lượt chiếm 1,88% và 1,13% tổng công suất nhà máy

Ta thấy nhà máy cấp điện cho phụ tải phía trung áp 110 kV chiếm phần lớn 40,78%, phụ tải địa phương nhỏ chiếm 1,88%

-Từ bảng 1.7 ta thấy S VHT  0 trong mọi thời điểm Do vậy nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống

-Công suất dự trữ của hệ thống S DT  120 MVA lớn hơn công suất định mức một tổ máy phát

1.2.5 Đồ thị tổng hợp toàn nhà máy

Từ bảng số liệu trên ta có đồ thị toàn nhà máy như sau:

20,259 21,741 24,706 21,741 23,224 24,706 23,22440

80 120 160 200 240 280 320

76,141 300,000

99,706

111,453

337,500 360

74,982

0

107,059

137,647 95,294 95,294

1.3 Đề xuất các phương án nối dây

Đề xuất các phương án nối điện là khâu rất quan trọng trong thiết kế xây dựng nhà máy, đảm bảo cho nhà máy vận hành ổn định và tiết kiệm tối đa vốn Từ những số liệu kết quả

tính toán công suất trên ta sử dụng các nguyên tắc đề xuất như sau:

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối dây

- Nguyên tắc 1: Sơ đồ có hay không có thanh góp điện áp máy phát

Kiểm tra điề kiện:

S

=> Không cần thanh góp điện áp máy phát, các máy phát được nối bộ với MBA lên thanh góp điện áp cao và trung, phụ tải địa phương được cung cấp từ phía hạ áp của MBA liên lạc

- Nguyến tắc 3: Chọn loại MBA liên lạc

+ Mạng điện áp cao 220 kV và điện áp trung 110 kV có nối đất trung tính trực tiếp

+ 220 110 0,5

220

C T C

B5 B4

- Ƣu điểm : + Sơ đồ nối điện đơn giản, đảm bảo cung cấp điện liên tục

+ Các bộ MF-MBA phía cao ít nên chi phí vốn đầu tƣ nhỏ

- Nhƣợc điểm: + Tổn thất công suất 2 lần khi SUTmin=107,059 MVA , chế độ làm việc định mức 2 bộ MF-MBA phát ra S=2.62,5= 125 MVA > SUTmin nên phía trung phát công suất thừa qua MBATN về phía cao gây tổn thất công suất

F6

B5 B4

- Ƣu điểm : + Sơ đồ nối điện đơn giản, đảm bảo cung cấp điện liên tục

+ Chế độ làm việc định mức bộ MF-MBA phía trung phát công suât

S=62,5MVA < SUTmin(thời điểm SUTmin) nên không có sự truyền ngược công suất từ phía trung sang phía cao => tổn thất nhỏ

- Nhược điểm: + Vốn đầu tư lớn hơn so với Phương án 1 do chuyển bộ MF-MBA sang phía cao

F1

B7

F6 B8

F6

Hình 1.5 Phương án 4

- Đặc điểm: Phương án 3 sử dụng 4 bộ MF-MBA 2 cuộn dây phía cao, 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây phía trung, và sử dụng 2 MBATN làm nhiệm vụ liên lạc phía cao và phia trung đồng thời cung cấp điện cho phụ tải địa phương

- Ưu điểm: + Đảm bảo kĩ thuật, vận hành đơn giản, đảm bảo cung cấp điện liên tục

- Nhược điểm: + Vốn đầu tư lớn hơn so với các phương án trên do sử dụng nhiều máy biến áp

+ Khi làm việc chế độ định mức 2 bộ MF-MBA phía trung phát S = 2.62,5=125 MVA > SUTmin=107,059 MVA ( thời điểm SUTmin) nên công suất thừa phía trung truyền quay trở lại phía cao gây tổn thất qua hai lần

Nhận xét : Qua 4 phương án ta thấy: phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với

phương án 3 và 4 Mặt khác đảm bảo tính cung cấp điện liên tục, an toàn, tin cậy cho các phụ tải và thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và 2 để tính toán

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện Tổng công suất các máy

biến áp rất lớn so với nhà máy phát điện, vốn đầu lớn Yêu cầu đặt ra là chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ, tổn nhất điện năng ít nhất có thể mà vẫn vận hành an toàn, tin cậy đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Trong các trường hợp các MBA vận hành song song thì phải lựa chọn sao cho khi có trường hợp sự cố thì các máy còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện

F2

B5 B4

2.1.1 Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy phát

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

2.1.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây B1,B2,B5 và B6

Nhà máy đang thiết kế là nhiệt điện nên ta có:

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

ax1 m

SdmF- công suất định mức một tổ, MVA

Trong đó: S UT( )t , S UC( )t - công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t, MVA

S CT( )t , S CC( )t , S CH( )t - công suất các phía trung, cao, hạ cả MBA tại thời điểm t, MVA

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

S

S S

Tính toán tương tự ta được kết quả bảng sau:

Bảng 2.1 phân bố công suất các phía của MBA B3, B4

Ta thấy trong khoảng thời gian 0 đến 4h công suất cuộn trung âm, chiều truyền tải công suất từ phía trung sang phía cao Thời gian còn lại trong ngày thì chiều truyền tải công suất truyền từ phía cao sang phía trung Do đó máy biến áp tự ngẫu làm việc trong chế độ tải công suất từ phía hạ và cao sang phía trung

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức máy biến áp

2.1.2.1 Chọn MBA hai cuộn dây B1,B2,B5 và B6 trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

Vì MBA này mang tải bằng phẳng nên không cần điều chỉnh điện áp phía hạ nên ta

có công suất MBA hai cuộn dây được chọn theo công thức:

Bảng 2.2 Thông số MBA hai cuộn dây phía trung 110 kV và phía cao 220 kV

Loại Sđm Điện áp cuộn dây,

2.1.2.2.1 Chọn máy biến áp tự ngẫu B3, B4

MBATN làm nhiệm vụ truyền công suất cho cả phía cao 220kV và phía trung 110kV

Mà phụ tải không bằng phẳng luôn thay đổi do đó ta phải sử dụng MBA có bộ điều áp dưới tải

Công suất định mức của MBA được chọn theo điều kiện

1

dmB dmF





B3, B4

ATДЦT

H

125 230 121 6,6 75 290 145 145 11 31 19 0,6

2.1.2.2.2 Kiểm tra quá tải của máy biến áp khi có sự cố bộ một MF-MBA

 Sự cố 1: hỏng một bộ bên trung 110kV (hỏng bộ MBA B6) khi phụ tải phía trung

F2

B5

B4 B3

7,573 MVA

54,853 MVA

47,280 MVA 7,573 MVA

152,941

m UT

95, 00

UTm VHT

 Kiểm tra điều kiện quá tải : Áp dụng công thức

2  kqt SC SdmB  Sbo  SUT m

Với =0,5 ;k qt SC=1,4

Ta có :  2.0,5.1,4.125 + 58,382 =233,382 MVA > 152,941 MVA

 Thỏa mãn điều kiện

 Phân bố công suất khi sự cố:

Ta thấy khi bị sự cố bộ hỏng bộ MBA phía trung 110kV chế độ truyền công suất

MBATN từ hạ lên cao và trung, cuộn hạ mang tải nặng nề nhất

 Cuộn hạ không bị quá tải

 Xác định công suất thiếu:

Ta thấy S thieu 58,384 MVAS DT 120 MVA=> công suất dự phòng đảm bảo yêu cầu

 Sự cố2: Hỏng một bộ MBATN B3 khi phụ tải phía trung cực đại

B5 B4

95, 00

UTm VHT

 Kiểm tra điều kiện quá tải : Áp dụng công thức

ax kqt SC SdmB 2 Sbo SUT m

Với =0,5; k qt SC=1,4

Ta có: 0,5.1,4.125 + 2.58,382 = 204,264 MVA > 152,941 MVA

 Máy biến áp đã chọn thỏa mãn điều kiện

 Phân bố công suất các phía MBATN khi sự cố

Công suất các phía MBATN khi sự cố là:

 Cuộn hạ không bị quá tải

 Xác định công suất thiếu:

Sthieu  SVHT UTmax  SUC UTmax  (2 Sbo  SCC)

B5

B4 B3

 Máy biến áp đã chọn thỏa mãn điều kiện

 Phân bố công suất các phía MBATN khi sự cố

Công suất các phía MBATN khi sự cố là:

min

5 min min

Ta thấy khi sự cố 1 bộ MF-MBATN thì chế độ truyền công suất từ phía trung và phía hạ lên cao Cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất:

 Cuộn nối tiếp không bị quá tải

 Xác định công suất thiếu:

Sthieu  SVHT UTmin  SUC UTmin  (2 Sbo  SCC)

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 Hệ thống làm việc bình thường

2.1.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây

Vì máy biến áp hai cuộn dây mang tải bằng phẳng trong suốt cả năm với 58,382

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

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1, B2 phía cao 220kV là:

2 1,2

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp B5, B6 phía trung 110kV là:

2 5,6

 Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu B3, B4

Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:

S S S : công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu vận

hành với thời gian ti trong ngày, MVA

Trong trường hợp nhà chế tạo chỉ cho biết trị số ΔPNC-T thì được coi:

Bảng 2.4 Bảng tính toán tổn thất điện năng phương án 1

t (h) 0÷4 4÷7 7÷11 11÷13 13÷17 17÷21 21÷24

Sct(MVA) 0,319 0,079 4,433 0,739 1,477 1,477 0,079 Scc(MVA) 0,681 0,950 4,578 0,281 2,425 6,681 4,009 Sch(MVA) 0,051 3,881 30,576 3,881 14,061 30,576 14,061

F6

B5 B4

2.2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA

Việc phân bố công suất cho các MBA cũng nhƣ cho các cấp điện áp của chúng đƣợc 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 đƣợc đƣa 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

2.2.1.1 MBA hai cuộn dây B1, B2, B5, B6 trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

Nhà máy đang thiết kế là nhiệt điện nên ta có:

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

ax1 m

S TD max-công suất tự dùng cực đại, MVA

SdmF-Công suất định mức một tổ, MVA

Trong đó: S UT( )t , S UC( )t - công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t, MVA

S CT( )t , S CC( )t , S CH( )t - công suất các phía trung, cao, hạ cả MBA tại thời điểm t, MVA

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

Ta có: Ta có: t= (0 - 4) => SB3,4(0-4)

S S

Tính toán tương tự ta được kết quả bảng sau:

Bảng 2.5 Phân bố công suất các phía của MBA B3, B4

2.2.2 Chọn loại và công suất định mức máy biến áp

2.2.2.1 Chọn MBA hai cuộn dây B1, B2, B5 và B6 trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

Vì MBA này mang tải bằng phẳng nên không cần điều chỉnh điện áp phía hạ nên ta có công suất MBA hai cuộn dây được chọn theo công thức:

Bảng 2.6 Thông số MBA hai cuộn dây phía trung 110kV và phía cao 220kV

2.1.2.2.1 Chọn máy biến áp tự ngẫu B3, B4

MBATN làm nhiệm vụ truyền công suất cho cả phía cao 220kV và phía trung 110kV

Mà phụ tải không bằng phẳng luôn thay đổi do đó ta phải sử dụng bộ điều áp dưới tải sao cho điện áp cung cấp phù hợp phụ tải các cấp

Ta có công thức:

1

B3, B4

ATДЦTH 125 230 121 6,6 75 290 145 145 11 31 19 0,6

2.1.2.2.2 Kiểm tra quá tải của máy biến áp khi có sự cố bộ một MF-MBA

 Sự cố 1: hỏng một bộ bên trung 110kV (hỏng bộ MBA B5) khi phụ tải phía trung

76,471 MVA 21,618 MVA

ax

152,941

m UT

95, 00

UTm VHT

 Thỏa mãn điều kiện

 Phân bố công suất khi sự cố:

Công suất các phía MBA khi sự cố là:

 Kiểm tra khả năng mang tải cuộn hạ:

Ta có: K qt sc . S dmBS ch max  1,4.0,5.125=87,5 MVA > 65,662 MVA

 Cuộn trung không bị quá tải

 Xác định công suất thiếu:

F6

B5 B4

95, 00

UTm VHT

 Kiểm tra điều kiện quá tải : Áp dụng công thức

ax kqt SC SdmB Sbo SUT m

 Máy biến áp đã chọn không thỏa mãn, ta phải chọn lại

 Nâng công suất máy biến áp tự ngẫu lên ta chọn đƣợc MBATN B3, B4 có các thông

số nhƣ sau:

B3, B4

ATДЦTH 160 230 121 6,6 85 380 190 190 11 32 20 0,5

Khi sự cố 1 khi hỏng một bộ MF-MBA B5 bên trung 110kV MBATN có công suất 125MVA vẫn cung cấp đủ công suất nên ta chỉ cần kiểm tra sự cố khi hỏng bộ MBATN khi phụ tải phía trung cực đại

 Sự cố2: Hỏng một bộ MBATN B3 khi phụ tải phía trung cực đại

95, 00

UTm VHT

 Kiểm tra điều kiện quá tải : Áp dụng công thức

ax kqt SC SdmB Sbo SUT m

 Thỏa mãn điều kiện

 Phân bố công suất các phía MBATN khi sự cố

Công suất các phía MBATN khi sự cố là:

 Cuộn hạ không bị quá tải

 Xác định công suất thiếu:

Sthieu  SVHT max  SUC max  (3 Sbo  SCC)

 Sthieu  95 95, 294 (3.58,382 43, 236)     58,384 MVA

Ta thấy S thieu 58,384 MVAS DT 120 MVA=> do đó hệ thống vẫn đảm bảo công suất

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 Hệ thống làm việc bình thường

2.2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây

Vì máy biến áp hai cuộn dây mang tải bằng phẳng trong suốt cả năm với 58,382

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

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1, B2 phía cao 220kV là:

2 1,2,6

 Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu B3, B4

Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:

S S S : công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu vận

hành với thời gian ti trong ngày, MVA

Trong trường hợp nhà chế tạo chỉ cho biết trị số ΔPNC-T thì được coi:

Từ số liệu tính toán ta có bảng tổn thất điện năng sau:

Bảng 2.9 Bảng tính toán tổn thất điện năng phương án 2

Δti (h) 0÷4 4÷7 7÷11 11÷13 13÷17 17÷21 21÷24 Sct(MVA) 6,419 8,315 24,223 8,510 17,021 17,021 8,315 Scc(MVA) 5,292 1,258 0,622 2,187 0,064 2,510 0,221 Sch(MVA) 0,163 9,311 97,815 6,207 44,981 97,815 33,736

Qua 2 phương án tính toán ta có bảng tổn thất điện năng 2 phương án:

Bảng 2.10 Tổn thất điện năng hai phương án

Nhận xét chương 2: Qua tính toán chọn MBA cho quá trình thiết kế nhà máy điện ta

chọn được MBA hợp lý đảm bảo cho hệ thống làm việc bình thường ngay cả trong trường hợp gặp sự cố Từ bảng 2.7 ta thấy phương án 2 có tổn tất điện năng lớn hơn phương án 1

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Để chọn được sơ đồ phân phối ta phải tính toán số mạch đường dây nối vào thanh góp

Ta có tổng có 4 mạch đường dây nối vào thanh góp 220kV Do đó hệ thống phía 220kV

sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp

 Tính số mạch nối vào thanh góp phía 110kV

 Mạch MBA: gồm 2 mạch

 Mạch phụ tải phía 110kV: 1 lộ kép và 2 lộ đơn

Ta có tổng có 4 mạch đường dây nối vào thanh góp 110kV Do đó hệ thống phía 110kV