Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện Mạc Văn Mạo

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Ta tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất đặt và vẽ đồ thị phụ tải các cấp điện áp hằng ngày.. 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN M

DANH MỤC BẢNG 6

DANH MỤC HÌNH 8

PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 9

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 1

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1

1.1.1 Công suất phát toàn nhà máy: 1

1.1.2 Công suất phụ tải tự dùng 2

1.1.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp 4

1.1.4 Công suất phát về hệ thống 6

1.3 Chọn phương án nối dây 8

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện 8

1.3.2 Đề xuất các phương án sơ đồ nối điện 9

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 13

A PHƯƠNG ÁN 1 13

2.1 A Phân bố công suất các cấp điện áp máy biến áp 13

2.1.1.A Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ- MBA 2 cuộn dây 13

2.1.2.A Máy biến áp liên lạc 13

2.2.A Chọn loại và công suất định mức máy biến áp 13

2.2.1.A Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ- MBA 2 cuộn dây 13

2.2.2.A Máy biến áp liên lạc 14

2.2.3.A Kiểm tra quá tải của máy biến áp khi sự cố 15

2.3.A Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 18

2.3.1A Tổn thât điện năng trong các máy biến áp bộ B3,B4 18

2.3.2A Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc B1, B2 18

B PHƯƠNG ÁN 2 19

2.1B Phân bố công suất các cấp điện áp máy biến áp 19

2.2B Chọn loại và công suất định mức máy biến áp 20

2.2.1B Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ- MBA 2 cuộn dây 20

2.2.2B Máy biến áp liên lạc 20

2.2.3B Kiểm tra quá tải của máy biến áp khi sự cố 21

2.3B Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 24

2.3.1B Tổn thât điện năng trong các máy biến áp bộ B2,B3 24

2.3.2B Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc B2, B3 25

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 26

3.1 CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 26

3.1.1 Phương án 1 26

3.1.2 Phương án 2 27

3.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 27

3.2.1 Lý thuyết chung 27

3.2.2 Tính toán cho các phương án 29

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 32

4.1 CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 32

4.2 LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 33

4.2.1 Tính ngắn mạch tại điểm N1 34

4.2.2 Tính ngắn mạch tại điểm N2 37

4.3.3 Tính ngăn mạch tại điểm N3 39

4.3.4 Tính ngắn mạch tại N3 40

4.3.5 Tính ngắn mạch tại N4 41

CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 42

5.1 TÍNH TOÁN DÒNG CƯỠNG BỨC CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 42

5.1.1 Cấp điện áp cao 42

5.1.2 Cấp điện áp trung 110kV 42

5.1.3 Cấp điện áp máy phát 10,5kV 43

5.2.2 Chọn dao cách ly 45

5.3 CHỌN THANH CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT 45

5.3.1 Chọn loại và tiết diện 45

5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 46

5.3.3 Kiểm tra ổn định đọng có xét đến ngắn mạch 48

5.3.4 Chọn sứ đỡ 48

5.4 CHỌN THANH GÓP, THANH DẪN MỀM 49

5.4.1 Chọn tiết diện 50

5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 50

5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 54

5.5 CHỌN CÁP VÀ KHÁNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG 56

5.5.1 Chọn cáp phụ tải địa phương 56

5.5.2 Chọn kháng đường dây cho phụ tải địa phương 59

5.6 CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG 61

5.6.1 Chọn máy biến điện áp BU 62

5.6.2 Chọn máy biến dòng điện BI 64

5.7 CHỌN CHỐNG SÉT VAN (CSV) 67

5.7.1 Chọn chống sét van cho thanh góp 67

5.7.2 Chọn chống sét van cho Máy biến áp 67

CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 70

6.1 CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG 70

6.1.1 Cấp điện áp 6,3kV 71

6.1.2 Cấp điện áp 0,4 kV 71

6.2 CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG 71

6.2.1 Chọn máy biến áp 71

6.2.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện 72

PHẦN II THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 75

1.2 Chọn máy biến áp 76

1.3 Chọn phương thức lắp đặt trạm biến áp 76

CHƯƠNG 2 77

SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ, KHÍ CỤ ĐIỆN 77

2.1 Sơ đồ đấu điện trạm biến áp 77

2.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện 78

2.2.1 Chọn cầu dao phụ tải 78

2.2.2 Chọn cầu chì tự rơi 78

2.2.3 Chọn chống sét van 78

2.2.4 Chọn sứ cao thế 79

2.2.5 Chọn thanh dẫn đồng 79

2.2.6 Chọn các thiết bị điện hạ áp 79

a) Chọn cáp hạ thế lộ tổng từ MBA đến tủ phân phối 79

b) Chọn Aptomat tổng 80

c) Chọn Aptomat nhánh 80

d) Chọn thanh cái hạ áp 81

e) Chọn máy biến dòng 81

f)Chọn sứ đỡ thanh cái 81

g) Chọn chống sét van hạ áp 82

h)Chọn các thiết bị đo đếm điện năng 82

i) Chọn cáp đầu ra của các nhánh 83

2.3 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị, khí cụ điện đã chọn 84

2.3.1 Tính toán ngắn mạch 84

a) Tính toán ngắn mạch phía cao áp 22kV: 86

b)Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4kV 87

2.3.2 Kiểm tra các thiết bị, khí cụ điện đã chọn 88

a Kiểm tra cầu dao phụ tải NPS 24 B1- K4J2 – 24kV 88

b Kiểm tra cầu chì tự rơi 3GD1 403- 4B – 24kV 88

e Kiểm tra Aptomat tổng SA604 –G 90

f Kiểm tra Aptomat nhánh EA203 –G 90

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 91

3.1 Điện trở nối đất của thanh 91

3.2 Điện trở nối đất của cọc 91

3.3 Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 92

Bảng 1.1 : Các thông số của một tổ máy phát 1

Bảng 1.2: Bảng công suất phát nhà máy 2

Bảng 1.3 : Bảng biến thiên công suất phụ tải tự dùng 3

Bảng 1.4 Bảng phụ tải cấp điện áp máy phát 4

Bảng 1.5 : Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp trung 5

Bảng 1.6 : Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp cao 5

Bảng 1.7 Bảng cân bằng công suất toàn nhà máy 6

Bảng 2.1 Bảng phân bố công suất các phía MBA liên lạc theo từng thời điểm 13

Bảng 2.2 Bảng thông số máy biến áp hai cuộn dây sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây 14

Bảng 2.3 Thông số MBA tự ngẫu 14

Bảng 2.1 Bảng phân bố công suất các phía MBA liên lạc theo từng thời điểm 19

Bảng 2.2 Bảng thông số máy biến áp hai cuộn dây sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây 20

Bảng 2.3 Thông số MBA tự ngẫu 21

Bảng 2.4 Bảng chọn máy biến áp liên lạc phương án 2 22

Bảng 3.1 Tổng kết kết quả tính toán kinh tế các phương án 30

Bảng 4.1 bảng tổng hợp dòng ngắn mạch 41

Bảng 5.1 Dòng cưỡng bức các cấp điện áp 43

Bảng 5.2 Bảng chọn máy cắt 44

Bảng 5.2 Bảng chọn dao cách ly 45

Bảng 5.3 Bảng chọn thanh dẫn cứng 46

Bảng 5.4 Thông số sư đỡ 48

Bảng 5.5 Bảng chọn loại thanh góp, thanh dẫn mềm 50

Bảng 5.6 Dòng ngắn mạch tại N1 tại các thời điểm 52

Bảng 5.7 Dòng ngắn mạch tại N2 tại các thời điểm 53

Bảng 5.8 Tổng hợp các dòng ngắn mạch tại các thời điểm 53

Bảng 5.9 Chọn lại thanh dẫn mềm 220kV 55

Bảng 5.12 Phụ tải của BU 63

Bảng 5.13 Thông số BU 10,5kV 63

Bảng 5.14 Bảng thông số BI 65

Bảng 5.15 Bảng phụ tải của BI 66

Bảng 6.1 Bảng chọn máy biến áp dự phòng 72

Bảng 6.2 Bảng chọn máy biến áp 0,4kV 72

Bảng 6.3 Bảng chọn máy cắt tự dùng 73

Bảng 6.4 Bảng chọn Aptomat hạ áp 74

PHẦN 2 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP ………74

Bảng 1.1 : Thông số máy biến áp 76

Bảng 2.1 Thông số cầu dao phụ tải 78

Bảng 2.2 Thông số cầu chì tự rơi 78

Bảng 2.3 Thông số chống sét van 79

Bảng 2.4 Thông số sứ cao thế 79

Bảng 2.5 Thông số cáp hạ thế lộ tổng từ MBA đến TPP 80

Bảng 2.6 Thông số aptomat tổng 80

Bảng 2.7 Thông số aptomat nhánh 81

Bảng 2.8 Thông số thanh cái hạ áp 81

Bảng 2.9 Thông số kỹ thuật máy biến dòng 81

Bảng 2.10 Thông số sứ đỡ thanh cái 82

Bảng 2.11 Thông số chống sét van hạ áp 82

Bảng 2.12 Thông số các thiết bị đo đếm điện năng 82

Bảng 2.13 Thông số cáp đầu ra của các nhánh 83

Hình 1.1 đồ thị phụ tải công suất phát toàn nhà máy 2

Hình 1.2 đồ thị phụ tải công suất phát tự dùng 3

Hình 1.3 đồ thị phụ tải công suất cấp điện áp máy phát 4

Hình 1.4 Đồ thị phụ tải công suất phụ tải trung 5

Hình 1.5 đồ thị phụ tải công suất phụ tải cao 6

Hình 1.6 đồ thị phụ tải của nhà máy 7

Hình 1.7 sơ đồ nối điện phương án 1 9

Hình 1.8 sơ đồ nối điện phương án 2 10

Hình 1.9 sơ đồ nối điện phương án 3 11

Hình 1.10 sơ đồ nối điện phương án 4 12

Hình 2.1 Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ bên trung khi SUT cực đại 15

Hình 2.2 Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ B2 khi SUT cực đại 16

Hình 2.3 Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ B2 khi SUT cực tiểu 17

Hình 2.4 Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ B4 khi SUT cực đại 22

Hình 2.5 Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ B2 khi SUT cực đại 23

Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 26

Hình 3.2 sơ đồ phân phối thiết bị phương án 2 27

Hình 4.1 các điểm ngắn mạch 32

Hình 5.1 Thanh dẫn hình máng 46

Hình 5.2 Sứ đỡ thanh dẫn cứng 49

Hình 5.3 Sơ đồ chọn kháng 56

Hình 5.4 Sơ đồ đấu BU và BI 67

Hình 5.5 Chống sét van MBA TN 68

Hình 5.6 chống sết van máy biến áp bộ bên trung 69

Hình 6.1 Sơ đồ tự dùng 70

PHẦN 2 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP………74

Hình 2.1 Sơ đồ đấu dây trạm biến áp treo 22/ 04 kV 77

PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Ta tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất đặt và vẽ đồ thị phụ tải các cấp điện áp hằng ngày Sau đó tiến hành chọn các phương án nối dây, so sánh

sơ bộ các phương án về mặt kỹ thuật để lại một số phương án tốt để tiếp tục tính toán chọn phương án tối ưu ở các chương sau

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Máy phát điện(MFĐ) là rất quan trọng nhất của nhà máy điện vì vậy việc lựa chọn máy phát điện cho phù hợp, thông thường khi thiết kế thì người ta đã định lượng trước số lượng và công suất MFĐ Theo đề ra là nhà máy thủy điện có 4 tổ máy, mỗi tổ

có công suất đặt là 63MW vì vậy tra bảng 1.2 [Thiết kế phần điện trong nhà máy điện

và trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa & Phạm Ngọc Hùng] ta chọn được máy phát

thủy điện có thông số như bảng sau:

Bảng 1.1 : Các thông số của một tổ máy phát

Loại

máy phát

Thông số định mức Điện kháng tương đối

n v/ph

Sdm MVA

dm

P

MW

dm U

kV cos  I

kA X’’d X’d Xd

TB-63-2 3000 78,75 63 11 0,8 4,33 0,153 0,224 2,199 1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Dựa vào các số ta tính toán được đồ thị công suất phát toàn nhà máy, đồ thị phụ tải tự dùng, đồ thị phụ tải điện áp các cấp và công suất phát về hệ thống như sau:

1.1.1 Công suất phát toàn nhà máy:

 SFNM (t) : 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

 SđmΣ : tổng công suất biểu kiến định mức của nhà máy

 SđmΣ = n.SđmF , ở đây : SđmΣ - công suất định mức của 1 tổ MPĐ; n- số tổ máy Ta có: SđmΣ = 4.78,75 = 315 MVA

Hình 1.1 đồ thị phụ tải công suất phát toàn nhà máy

1.1.2 Công suất phụ tải tự dùng

Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố(dạng nhiên liệu,loại tuabin, công suất phát của nhà máy,…) và chiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suất phát.Công suất tự dùng gồm hai thành phần: thành phần thứ nhất(chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, phần còn lại(chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:

N D

 α - số phấn trăm lượng điện tự dùng ,= 9,7%

 cosTD = 0,84

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

 SFNM (t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, MVA

 STNM : tổng công suất phát định mức của nhà máy, MVA

 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

1.1.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp

Công suất phụ tải của các cấp điện áp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

  max %  1.3 cos

P





 S(t) công suất phụ tải tại thời điểm t, MVA

 Pmax Công suất max của phụ tải , MVA

 Cosφ hệ số công suất

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

a) Công suất phụ tải áp máy phát

Phụ tải cấp địa phương có PĐPmax= 15 MW ; Cos  = 0,84

Thay vào công thức 1.3 ta có bảng sau:

Bảng 1.4 Bảng phụ tải cấp điện áp máy phát

b) Công suất phụ tải cấp điện áp trung áp

Phụ tải cấp điện áp trung có PUTmax= 190 MW, cos = 0,86 Suy ra:

Thay vào công thức 1.3 ta có bảng sau:

Bảng 1.5 : Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp trung

Phụ tải cấp điện áp trung có PUCmax= 140 MW, cos = 0,86 Suy ra:

Thay vào công thức 1.3 ta có bảng sau:

Bảng 1.6 : Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp cao

Giờ 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20 ÷22 22÷24

SUC,MVA 146,51 146,51 146,51 130,23 130,23 146,51 162,79 146,51

Hình 1.5 đồ thị phụ tải công suất phụ tải cao

Hình 1.6 đồ thị phụ tải của nhà máy

- Công suất phat vào hệ thống: SVHT min= 36,25MVA và SVHT max= 112,04MVA

Có SVHT max < SdtHT  nhà máy làm việc ổn định với hệ thống

1.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện

Chọn phương án nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện.Phương án nối điện phù hợp không chỉ đem lại lợi ích kinh

tế lớn lao mà còn phải đáp ứng được các tiên chuẩn kĩ thuật

Cơ sở để xác định các phương án có thể là số lượng và công suất máy phát điện,công suất hệ thống,sơ đồ lưới điện và phụ tải

 Nguyên tắc 1: Chọn thanh góp điện áp máy phát

Phụ tải cấp điện áp máy phát: SDPmax = 17,9 MVA

Khi đó lượng điện cấp cho phụ tải điện áp máy phát chiếm :

 Nguyên tắc 2: Có sử dụng máy biến áp tự ngẫu hay không

Lưới trung áp UT = 110kV và lưới cao áp UC = 220kV có trung tính trực tiếp nối đất, mặt khác hệ số có lợi là :

C T C

U -U 220-110

α=

Ta dùng máy biến áp tự ngẫu làm MBA liên lạc, liên lạc giữa các cấp điện áp

 Nguyên tắc 3: Chọn số bộ máy phát điện-máy biến áp lên thanh góp phía trung

Ta cóS đmF 78, 75MVA; SUT max 220,93MVA; S UTmin 154,65MVA

S

2,8 378,75

UT

dmF

S    nên tối thiều là 1 bộ

Do sử dụng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc nên có thể ghép từ 1 đến 2 bộ MPĐ – MBA 2 cuộn dây lên thanh góp điện áp phía trung

 Nguyên tắc 4: Có thể ghép 1 số bộ máy phát điện chung với 1 máy biến áp hay

Vậy, ta không thể ghép 1 số bộ máy phát chung với 1 máy biến áp

1.3.2 Đề xuất các phương án sơ đồ nối điện

a) Phương án 1

Hình 1.7 sơ đồ nối điện phương án 1

Phương án này ta ghép 2 bộ MPĐ–MBA 2 cuộn dây (F3-B3 và F4-B4) làm việc song song với nhau cùng cấp điện lên phía thanh góp 110 kV để cung cấp điện cho phụ tải phía trung áp Bên phía cao 220 kV ta sử dụng 2 MBA tự ngẫu B1, B2 để liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau

Nhận xét:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Số lượng chủng loại MBA ít, chỉ có 2 loại MBA, giá thành rẻ

- Thiết bị phân phối phía cao đơn giản, vận hành đơn giản linh hoạt,

- Đảm bảo lượng công suất phát cho nhu cầu phụ tải phía trung áp 110kV

- Bên phía trung áp, tổng công suất của 2 bộ máy phát lớn hơn công suất phụ tải phía trung Như vậy lượng công suất thừa ở bên trung sẽ lớn, khi đó lượng công suất này tải sang bên phía thanh góp cao thông qua B1, B2 nó gây tổn thất công suất 2 lần qua MBA, nhưng do ta sử dụng 2 MBA tự ngẫu để liên lạc nên tổn thất công suất sẽ không đáng kể, có thể bỏ qua

b) Phương án 2

Hình 1.8 sơ đồ nối điện phương án 2

Phương án 2 này khác với phương án 1 ở chỗ ta chỉ dùng một bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây nối lên phía trung áp Còn dùng 3 máy phát để cung cấp điện cho thanh cái phía cao áp 220 kV, trong đó có 1 bộ MPĐ-MBA (F1- B1) phát điện lên thanh cái, để cung cấp thêm nguồn công suất phát về phía HT và sử dụng 2 MBA (B2, B3) tự ngẫu

để liên lạc giữa 3 cấp điện áp

Nhận xét:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Bố trí tải và nguồn cân đối

- Bên thanh góp phía trung chỉ có 1 máy phát F4, ta thấy lượng công suất thừa và thiếu không đáng kể (khi đó tổn thất công suất nhỏ) và nhờ có MBA liên lạc B2, B3 sẽ duy trì điều hòa cho bên phía trung

- Đảm bảo kỹ thuật, cung cấp điện liên tục

- Vận hành đơn giản

- Giá thành bộ MPĐ-MBA bên điện áp cao đắt

c) Phương án 3

Hình 1.9 sơ đồ nối điện phương án 3

Đối với phương án này ta dùng 2 bộ MPĐ-MBA (F3-B5 và F4-B6) làm việc song song để cung cấp điện cho phụ tải bên điện áp trung Bên cao 220 kV ta cũng dùng 2 bộ MPĐ-MBA (F1-B1 và F2-B2) làm việc song song Và để liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau ta dùng 2 MBA tự ngẫu (B3-B4) liên lạc giữa hệ thống 2 thanh góp trungvà cao, phía cuộn hạ thì cung cấp cho phụ tải điện áp MPĐ và trích ra một phần cho dự phòng,

tự dùng

Nhận xét:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Phương án này ta sử dụng nhiều loại chủng MBA, thiết bị phân phối bên phía

cao phức tạp nên vốn đầu tư cao

- Cách đấu nối phức tạp hơn, gây khó khăn cả về kĩ thuật lẫn vận hành Nhưng khi sự cố bộ bên phía trung, thì MBA tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn hơn so với công suất của nó

d) Phương án 4

Hình 1.10 sơ đồ nối điện phương án 4

Phương án này có 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp, làm nhiệm vụ truyền tải công suất sang bên trung Phía cao có 2 bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây truyền tải công suất lên thanh góp 220kV

Nhận xét:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Phương án này ta sử dụng nhiều loại chủng MBA, thiết bị phân phối bên phía

cao phức tạp nên vốn đầu tư cao

- Tổn thất công suất lớn, đặc biệt khi bị sự cố hỏng 1 MBA liên lạc

Qua 4 phương án đã nêu ở trên ta có nhận xét rằng: 2 phương án 1,2 thiết kế đơn giản và kinh tế hơn so với phương án 3,4 Mặt khác nó vẫn đảm bảo cung cấp điện một cách liên tục an toàn cho các phụ tải mà vẫn thỏa mãn các yêu cầu về kĩ thuật Trong khi đó, phương án 3,4 có chi phí đầu tư cao và gây khó khăn cả về kĩ thật lẫn vận hành

Vì vậy ta sẽ chọn 2 phương án 1 và 2 để tính toán kinh tế và kĩ thuật để đưa ra phương

án chọn lựa tối ưu nhất cho nhà máy điện

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Ở chương này ta đi tính toán chọn máy biến áp cho các phương án và tính tổn thất công suất điện năng qua máy biến áp

A PHƯƠNG ÁN 1

2.1 A PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CÁC CẤP ĐIỆN ÁP MÁY BIẾN ÁP

2.1.1.A Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ- MBA 2 cuộn dây

Máy biến áp 2 cuộn dây mang tải bằng phẳng suốt 24h:

2.1.2.A Máy biến áp liên lạc

Phân bốcông suất cho các phía cao, trung, hạcủa MBA tự ngẫu:

1

21

Thay số vào công thức trê ta có bảng sau:

Bảng 2.1 Bảng phân bố công suất các phía MBA liên lạc theo từng thời điểm

Giờ 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24

SPT (MVA) 5,85 16,90 27,95 38,99 16,90 27,95 16,90 5,85

SPC (MVA) 29,62 17,24 21,51 24,90 46,99 19,73 31,67 44,50

SPH (MVA) 23,77 0,34 -6,44 -14,10 30,10 -8,22 14,78 38,65

2.2.A CHỌN LOẠI VÀ CÔNG SUẤT ĐỊNH MỨC MÁY BIẾN ÁP

2.2.1.A Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ- MBA 2 cuộn dây

a Loại máy biến áp 2 cuộn dây, không có điều chỉnh dưới tải

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 điều chỉnh trực tiếp bằng tự động bằng tự động điều chỉnh kích từ (TDK) của máy phát

b Công suất định mức

4

Dựa vào ‘ Bảng 2.5 - Phụ lục 2 - Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến

áp của PGS.TS Phạm Văn Hòa và Th.S Phạm Ngọc Hùng’, ta chọn máy biến áp sau:

Bảng 2.2 Bảng thông số máy biến áp hai cuộn dây sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây

2.2.2.A Máy biến áp liên lạc

a Loại máy biến áp tự ngẫu, có điều chỉnh dưới tải

Vì tất cả các phía của MBA mang tải không bằng phẳng, nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía.Nếu dùng TĐK 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

b Công suất định mức

Để chọn được công suất định mức của MBA tự ngẫu trước hết phải xác định được công suất thừa lớn nhất Với sơ đồ phương án 1 thì công suất thừa lớn nhất băng công suất định mức của máy phát: max

thua đmF

S S 78,75 MVACông suất định mức MBA tự ngẫu được chọn theo CT :

Dựa vào ‘ Bảng 2.6 - Phụ lục 2 - Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến

áp của PGS.TS Phạm Văn Hòa và Th.S Phạm Ngọc Hùng’, ta chọn máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2 có thông số sau:

Bảng 2.3 Thông số MBA tự ngẫu

Loại Sđm

MVA

Điện áp cuộn dây,

C-T C-H T-H

A C-T C-H T-H ATдцTH 160 230 121 6,6 85 380 - - 11 32 20 0,5 11,1

2.2.3.A Kiểm tra quá tải của máy biến áp khi sự cố

a Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4

Do các máy được chọn có công suất lớn hơn công suất định mức của MPĐ Đồng thời ta luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã chọn ở phần trên, nên

ta không cần kiểm tra quá tải MBA B3, B4

b Máy biến áp liên lạc B1, B2

 Sự cố 1: Hỏng 1 bộ MPĐ-MBA (F4-B4) tại phụ tải trung cực đại

U sc

Hình 2.1 Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ bên trung khi S UT cực đại

Máy biến áp phân bố công suất từ cao đồng thời từ hạ sang trung nên cuộn chung mang tải nặng nhất

Công suất dự phòng của hệ thống bù đủ công suất thiếu về hệ thống

 Sự cố 2: Hỏng 1MBA liên lạc B2 tại phụ tải trung cực đại

2

1, 4.0,5.160 2.71, 475 254,95 220,93

U sc

Máy biến áp phân bố công suất từ cao đồng thời từ hạ sang trung nên cuộn chung mang tải nặng nhất

Công suất dự phòng của hệ thống bù đủ công suất thiếu về hệ thống

 Sự cố 3: Hỏng 1MBA liên lạc B2 tại phụ tải trung cực tiểu

Công suất được truyền từ hạ lên cao và lên trung, trường hợp này cuộn hạ mang tải nặng nề nhất, tức là: max max

Công suất dự phòng của hệ thống bù đủ công suất thiếu về hệ thống

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

2.3.1A Tổn thât điện năng trong các máy biến áp bộ B3,B4

Tổn thất điện năng bộ MBA 3 pha 2 cuộn dây B3, B4 là:

2 bo

0 N

dm

2 bo3 bo4

2

dm

H i H

dm

i T

dm

C i C

S

S S

S S

Từ đó ta có:

ATN= 0,07.8760 + 3652

100 .(0,19 22284,92+ 0,19 11772,31+ 0,57 58221,26)

= 1447,48 MWh

Vậy tổng tổn thất điện năng của phương án 1 là :

A= AB3+AB4+ATN1+ATN2= 2.(AB3+ATN) = 2.(2780,875+1447,48) = 8456,71 MWh

B PHƯƠNG ÁN 2

2.1B PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CÁC CẤP ĐIỆN ÁP MÁY BIẾN ÁP

2.1.1B Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ- MBA 2 cuộn dây

Máy biến áp 2 cuộn dây mang tải bằng phẳng suốt 24h:

2.1.2B Máy biến áp liên lạc

Phân bốcông suất cho các phía cao, trung, hạcủa MBA tự ngẫu:

1

21

Thay số vào công thức trên ta có bảng sau:

Bảng 2.1 Bảng phân bố công suất các phía MBA liên lạc theo từng thời điểm

Giờ 0÷5 5÷8 8÷11 11÷14 14÷17 17÷20 20÷22 22÷24

SPT (MVA) 41,59 52,63 63,68 74,73 52,63 63,68 52,63 41,59

SPC (MVA) -6,12 -18,50 -14,23 -10,84 11,25 -16,01 -4,07 8,76

SPH(MVA) 35,47 34,13 49,46 63,89 63,89 47,67 48,57 50,35

2.2B CHỌN LOẠI VÀ CÔNG SUẤT ĐỊNH MỨC MÁY BIẾN ÁP

2.2.1B Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ- MBA 2 cuộn dây

a Loại máy biến áp 2 cuộn dây, không có điều chỉnh dưới tải

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 điều chỉnh trực tiếp bằng tự động bằng tự động điều chỉnh kích từ (TDK) của máy phát

b Công suất định mức

max1

4

Dựa vào ‘ Bảng 2.5 - Phụ lục 2 - Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến

áp của PGS.TS Phạm Văn Hòa và Th.S Phạm Ngọc Hùng’, ta chọn máy biến áp sau:

Bảng 2.2 Bảng thông số máy biến áp hai cuộn dây sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây

Tên

MBA MBA Loại

SđmMVA

B4 110 Тдц 80 121 6,3 70 310 10,5 0,55 3,12

2.2.2B Máy biến áp liên lạc

a Loại máy biến áp tự ngẫu, có điều chỉnh dưới tải

b Công suất định mức

Để chọn được công suất định mức của MBA tự ngẫu trước hết phải xác định được công suất thừa lớn nhất Với sơ đồ phương án 1 thì công suất thừa lớn nhất băng công suất định mức của máy phát: max

Dựa vào ‘ Bảng 2.6 - Phụ lục 2 - Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến

áp của PGS.TS Phạm Văn Hòa và Th.S Phạm Ngọc Hùng’, ta chọn máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2 có thông số sau

Bảng 2.3 Thông số MBA tự ngẫu

Loại Sđm

MVA

Điện áp cuộn dây,

C-T C-H T-H

A C-T C-H T-H ATдцTH 160 230 121 6,6 85 380 - - 11 32 20 0,5 11,1

2.2.3B Kiểm tra quá tải của máy biến áp khi sự cố

a Máy biến áp 2 cuộn dây B1, B4

Do các máy được chọn có công suất lớn hơn công suất định mức của MPĐ Đồng thời ta luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã chọn ở phần trên, nên

ta không cần kiểm tra quá tải MBA B1, B4

b Máy biến áp liên lạc B2, B3

 Sự cố 1: Hỏng 1 bộ MPĐ-MBA (F4-B4) tại phụ tải trung cực đại

sc

U đm

Hình 2.4 Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ B4 khi S UT cực đại

Máy biến áp phân bố công suất từ cao đồng thời từ hạ sang trung nên cuộn chung mang tải nặng nhất

Công suất dự phòng của hệ thống bù đủ công suất thiếu về hệ thống

 Sự cố 2: Hỏng 1MBA liên lạc B2 tại phụ tải trung cực đại

S = 130,23MVA,

UTmax VHT

tự ngẫu có công suất 250MVA có thông số như sau:

Bảng 2.4 Bảng chọn máy biến áp liên lạc phương án 2

63,89

46,575 110,465

Loại Sđm

MVA

Điện áp cuộn dây,

C-T C-H T-H

A C-T C-H T-H ATдцTH 250 230 121 11 120 520 - - 11 32 20 0,5 13,68 + Kiểm tra quá tải để xem có đủ công suất cấp cho phụ tải phía trung hay không:

Hình 2.5 Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ B2 khi S UT cực đại

Máy biến áp phân bố công suất từ cao đồng thời từ hạ sang trung nên cuộn chung mang tải nặng nhất

→ thỏa mãn

Xác định công thức phát thiếu về hệ thống:

max max

UT UT thieu VHT UC PC 1

Công suất dự phòng của hệ thống bù đủ công suất thiếu về hệ thống

 Sự cố 3: Hỏng 1MBA liên lạc B2 tại phụ tải trung cực tiểu

Công suất dự phòng của hệ thống bù đủ công suất thiếu về hệ thống

2.3B TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

2.3.1B Tổn thât điện năng trong các máy biến áp bộ B2,B3

Tổn thất điện năng bộ MBA 3 pha 2 cuộn dây B3, B4 là:

2 bo

0 N

dm

2 bo1

2 bo4

2

dm

H i H

dm

i T

dm

C i C

S

S S

S S

Từ đó ta có:

ATN= 0,12.8760 + 3652

100 .(0,26 3509,27+ 0,26 75352,01+ 1,56 58221,26)

= 5114,712 MWh

Vậy tổng tổn thất điện năng của phương án 2 là :

A= AB1+AB4+AB2+AB3=

= 2938,4+2780,875+5114,712+ 5114,712 = 15948,7 MWh

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

Ở chương này chúng ta chọn sơ đồ phân phối thiết bị cho 2 phương án rồi tiến hành tính toán kinh tế- kỹ thuật rồi so sánh để chọn được phương án tối ưu nhất trong

F3 F4 F2

F1

B3 B2

F2 F1

B3 B2

TD + DP

TD + DP

MCV

Hình 3.2 sơ đồ phân phối thiết bị phương án 2

3.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 3.2.1 Lý thuyết chung

a Về mặt kinh tế

Khi tính toán vốn đầu tư của 1 phương án chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính Một cách gần đúng ta có thể chỉ tính vốn đầu

tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối Mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng chủ yếu do máy cắt quyết định

 Vốn đầu tư

Vi = VBi + VTBPPi

 Vốn đầu tư máy biến áp: VB = KB.VB

 KBi: hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp MBA thứ i Hệ

số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của MBA

 VB: tiền mua máy biến áp

 Vốn đầu tư máy cắt:

 VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + … +

 n1, n2, n3: số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp

 VTBPP1, VTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối

Một phương án chấp nhận được phải đảm bảo các điều kiện:

 Tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố

 Tính linh hoạt trong vận hành

 Tính an toàn cho người và thiết bị

3.2.2 Tính toán cho các phương án

Theo sơ đồ nối điện phương án 1:

- Bên phía 220 kV có 10 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 4,2.109 đồng

- Bên phía 110 kV có 13 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,8.109 đồng

- Bên phía 10,5 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,9.109 đồng

- Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA, cấp điện áp cao 220 kV có giá thành: VB = 13,68.109 đồng; KB = 1,4

- Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 80 MVA, có:

VB1= 2.1,4.13,68.109 + 1,4.5,4.109 + 1,5.3,12.109 = 50,544.109 đồng

Theo sơ đồ nối điện phương án 2:

- Bên phía 220 kV có 11 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 4,2.109 đồng

- Bên phía 110 kV có 12 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,8.109 đồng

- Bên phía 10,5 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,9.109 đồng

Ta có bảng tổng kết về mặt kinh tế như sau:

Bảng 3.1 Tổng kết kết quả tính toán kinh tế các phương án

(109 đồng)

Phí tổn vận hành (109 đồng)