Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện nguyễn quốc thắng

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Nhiệm vụ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ t n sinh vi n N uy n Quốc Thắn

Cán bộ hướn dẫn ThS Đặn Thành Trun

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

VÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON NHÂN TẠO DỰ BÁO NGẮN HẠN PHỤ

TẢI ĐIỆN MIỀN BẮC PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Nhà máy điện kiểu TĐ ồm 4 tổ máy x100MW

Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau đây

1 Phụ tải địa phươn cấp điện áp 22kV: Pmax=10 MW, cos φ=0,86

Gồm 1 kép x 8 MW x 4 km và 1 đơn x 2 MW x4 km

Biến thi n phụ tải hi tr n bản Tại địa phươn dùn máy cắt hợp bộ

với Icắt=21kA và tcắt=0,7s và cáp nhôm, vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70mm 2

2 Phụ tải cấp điện áp trun 110 kV Pmax =150 MW, cos φ=0,85

Gồm 1 kép x 100 MW và 1 đơn x 50MW Biến thi n phụ tải hi tr n bản

3 Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV Pmax=100 MW , cos φ=0,85 Gồm 1đơn x 100 MW Biến thi n phụ tải hi tr n bản

4 Nhà máy nối với hệ thốn 220KV bằn đườn dây kép dài 125Km Côn suất hệ thốn (khôn kể nhà máy đan thiết kế) 3000 MVA.Côn suất dự phòn hệ thốn 150 MVA Điện khán (côn suất) n ắn mạch tính đến thanh óp phía hệ thốn Xht =1,2

5 Tự dùn α= 1%, cosφ=0,86

6 Côn suất phát của toàn nhà máy hi tr n bản

Bản biến thi n côn suất

N ày iao nhiệm vụ 07 thán 10 năm 2013

N ày hoàn thành nhiệm vụ 06 thán 01 năm 2014

LỜI MỞ 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 điện 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 học xong chương trình của ngành Hệ Thống Điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, tôi được giao nhiệm vụ thiết kế với các nội dung sau:

Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện, gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy

là 100MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương 22 kV, phụ tải cấp điện áp trung áp 110 kV, phụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát về hệ thống qua đường dây kép dài 125 Km

Phần II : Nghiên cứu ứng dụng mạng nơron nhân tạo dự báo ngắn hạn phụ tải điện miền Bắc

Em xin chân thành cám ơn: Các thầy, cô giáo Trường Đại Học Điện Lực đã tận tâm truyền đạt kiến thức cho em trong quá trình học tập Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Th.S Đặng Thành Trung đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi những khiếm quyết về nội dung và hình thức, em mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy, cô và các bạn

để rút kinh nghiệm và bổ sung kiến thức còn thiếu

Em xin trân trọn cảm ơn !

Hà Nội, n ày 06 thán 01 năm 2014

Sinh viên thực hiên

Nguyễn Quốc Thắng

NHẬN XÉT

(Giáo viên hướng dẫn)

Hà Nội, ngày tháng năm

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT

(Giáo viên phản biện)

Hà Nội, ngày tháng năm

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 1

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1

1.1 Chọn máy phát điện 1

1.2 Tính toán cân bằng công suất 1

1.3 Chọn các phương án nối dây 6

CHƯƠNG 2 10

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 10

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp 10

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA 10

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 12

CHƯƠNG 3 24

TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 24

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 24

3.2 Tính toán kinh tế-kỹ thuật, chon phương án tối ưu 25

3.3 Lựa chọn phương án tối ưu 27

CHƯƠNG 4 29

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 29

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 29

4.2 Lập sơ đồ thay thế 29

4.3 Tính toán ngắn mạch theo điểm 34

CHƯƠNG 5 42

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 42

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức 42

5.2 Chọn máy cắt và dao cách li 43

5.3 Chọn thanh cứng đầu cực máy phát 44

5.4 Chọn thanh góp,thanh dẫn mềm 48

5.5 Chọn máy biến áp và cáp cho phụ tải địa phương 53

5.6 Chọn máy biến áp đo lường 58

5.8 Chọn chống sét van 63

CHƯƠNG 6 64

TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 64

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng 64

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng 64

PHẦN II 67

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MẠNG NEUTRON NHÂN TẠO 67

DỰ BÁO NGẮN HẠN PHỤ TẢI ĐIỆN MIỀN BẮC 67

CHƯƠNG 1 68

TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO NGẮN HẠN PHỤ TẢI ĐIỆN 68

NGHIÊN CỨU MẠNG NEUTRON NHÂN TẠO 68

VÀ LẬP TRÌNH GUIDE TRONG MATLAB 68

1.1 TỔNG QUAN VỀ DỰ BÁO NGẮN HẠN PHỤ TẢI ĐIỆN 68

1.1.1 Giới thiệu về dự báo ngắn hạn phụ tải điện 68

1.1.2 Vai trò của dự báo ngắn hạn phụ tải điện trong công tác điều độ 68

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến phụ tải ngày 69

1.1.4 Các phương pháp dự báo ngắn hạn phụ tải điện 69

1.2 GIỚI THIỆU MẠNG NEUTRON NHÂN TẠO 70

1.2.1 Lịch sử phát triển của mạng nơ ron nhân tạo 70

1.2.2 Mô hình một nơ ron nhân tạo 71

1.2.3 Phân loại mạng nơ ron nhân tạo 72

1.2.4 Kiến trúc mạng 73

1.2.5 Huấn luyện mạng Nơ ron 75

1.2.6 Ứng dụng của mạng nơ ron nhân tạo 76

1.3 GIỚI THIỆU VỀ MATLAB VÀ GUIDE 77

1.3.1 Giới thiệu về Matlab 77

1.3.2 Giới thiệu về Neural Network Toolbox 77

1.3.3 Giới thiệu về GUIDE 77

CHƯƠNG 2 78

MẠNG NƠRON MPL TRONG DỰ BÁO NGẮN HẠN PHỤ TẢI ĐIỆN 78

2.1 MÔ HÌNH MẠNG NƠ RON MLP 78

2.1.1 Phương pháp luận lựa chọn mạng Nơ ron 78

2.1.2 Cấu trúc mạng MLP 79

2.1.3 Huấn luyện mạng 79

2.2.1 Các thông số đầu vào và đầu ra cho mô hình 80

2.2.2 Ứng dụng chương trình Matlab để xây dựng mạng MLP 80

CHƯƠNG 3 82

ỨNG DỤNG MẠNG MPL 82

DỰ BÁO NGẮN HẠN PHỤ TẢI ĐIỆN MIỀN BẮC 82

3.1 XÂY DỰNG PHẦN MỀM 82

3.1.1 Sơ đồ thuật toán 82

3.1.2 Xây dựng phần mềm 83

3.2.1 Các số liệu thu thập được 86

3.2.2 Xác định hàm kích hoạt 87

3.2.3 Xác định thuật toán 87

3.2.4 Kết quả dự báo với các thông số đã chọn 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

PHỤ LỤC 91

DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

PHẦN I

Chương 1:

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy phát thủy điện

Bảng1.2 biến thiên công suất các phụ tải nhà máy

Bảng 1.3 Công suất phụ tải toàn nhà máy

Bảng 1.4 Công suất phụ tải địa phương

Bảng 1.5 Phụ tải cấp điện áp trung

Bảng 1.6 Phụ tải cấp điện áp cao

Bảng 1.7 Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy

Bảng 2.1 Phân công suất MBA tự ngẫu trong mùa mưa phương án I

Bảng 2.2 Phân bố công suất MBA tự ngẫu trong mùa khô phương án I

Bảng 2.3 Thông số MBA 2 cuộn dây phương án I

Bảng 2.4 công suất thừa trong ngày phương án I

Bảng 2.5 Thông số MBA tự ngẫu phương án I

Bảng 2.6.Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu mùa mưa phương án I

Bảng 2.7 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu mùa khô phương án I

Bảng 2.8 Phân công suất MBA tự ngẫu trong mùa mưa

Bảng 2.9 Phân công suất MBA tự ngẫu trong mùa khô

Bảng 2.10 Thông số MBA 2 cuộn dây phương án II

Bảng 2.11 công suất thừa trong ngàyphương án II

Bảng 2.12 Thông số MBA tự ngẫu phương án II

Bảng 2.13 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu mùa mưa PA II

Bảng 2.14 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu mùa khô PA II

Bảng: 2.15 Tổng tổn thất điện năng phương án I và II

Hình 2.1 Chế độ truyền tải công suất của MBA Tự ngẫu

Hình 2.2 Sự cố hảng 1 MBA 2 dây quấn phương án I

Hình 2.3 Sự cố hảng 1 MBA 2 tự ngẫu phương án I

Hình 2.4 Sự cố hảng 1 MBA 2 dây quấn phương án II

Hình 2.5 Sự cố hảng 1 MBA tự ngẫu phương án II

Chương 3

Bảng 3.1 Thống kê và tính toán vốn đầu tư MBA phương án I

Bảng 3.2 Thống kê và tính toán vốn đầu tư thiết bị phân phối phương án I

Bảng 3.3 Thống kê và tính toán vốn đầu tư MBA phương án II

Bảng 3.4 Thống kê và tính toán vốn đầu tư thiết bị phân phối phương án II

Bảng 3.5 Bảng tổng kết 2 phương án

Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án I

Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án II

Chương 4

Bảng4.1 Kết quả tính toán các điểm ngắn mạch phương án I

Hình 4.1 Sơ đồ các điểm ngắn mạch phương án I

Hình 4.2 Sơ đồ thay thế phương án II

Hình 4.3 Sơ đồ thay thế đầy đủ số liệu phương án I

Hình 4.4 Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N1

Hình 4.5 Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N1 sau khi đã rút gọn

Hình 4.6 Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N2

Hình 4.7 Sơ đồ tính toán ngắn mạch N2 sau khi đã rút gọn

Hình 4.8 Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N3

Hình 4.9 Sơ đồ tính toán ngắn mạch N3 sau khi đã rút gọn

Hình 4.10 Sơ đồ tính toán ngắn mạch điểm N3’

Chương 5:

Bảng 5.1 Dòng cưỡng bức các cấp điện áp phương án I

Bảng 5.3 Thông số dao cách ly phương án I

Bảng 5.4 Thông số của thanh dẫn cứng được chọn

Bảng 5.5 Thông số thanh dẫn mềm được chọn

Bảng 5.6 Thông số MBA địa phương

Hình 5.7 Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương

Bảng 5.8 Thông số chọn cho cáp đơn

Bảng 5.9 Thông số chọn cho cáp kép

Bảng 5.10 Thông số máy cắt trước MBA phụ tải địa phương

Bảng 5.11 Thông số dao cách ly trước MBA phụ tải địa phương

Bảng 5.12 Thông số máy cắt sau MBA phụ tải địa phương

Hình 5.3 Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương

Hình 5.4 Sơ đồ điểm ngắn mạch đường dây 22 kV

Hình 5.5 Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp

và biến dòng điện mạch máy phát Chương 6

Bảng 6.1 Thông số MBA tự dùng riêng

Bảng 6.2 Thông số MBA tự dùng chung

Bảng 6.3 Thông số máy cắt tự dùng

Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng

Hình 1.1 Mô hình một Nơ ron nhân tạo

Hình 1.2 Phân loại mạng nơron

Hình 1.3 Kiến trúc mạng Nơ ron một lớp

Hình 1.4 Kiến trúc mạng Nơ ron đa lớp

Hình 1.6 Kiến trúc mạng hồi quy

Hình 1.7 Ba dạng chính của luật học tham số

Chương 2 :

Hình 2.1 Mạng Nơ ron một lớp ẩn

Hình 2.2 Đầu ra của mạng Nơ ron và tập học trước khi huấn luyện

Hình 2.3 Đồ thị quá trình huấn luyện mạng

Hình 2.4 Đầu ra của mạng Nơ ron sau khi huấn luyện xong

Chương 3 :

Bảng 3.1 Bảng sai số trung bình khi thay đổi các hàm kích hoạt

Bảng 3.2 Bảng kết quả dự báo theo thuật toán đào tạo

Bảng 3.3 Bảng kết quả dự báo 24h

Hình 3.1 Sơ đồ thuật toán

Hình 3.2 Giao diện phần mềm dự báo ngắn hạn phụ tải điện

Hình 3.3 Hình ảnh quá trình đào tạo của mạng MPL

Hình 3.4 Đồ thị kết quả dự báo

PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

Chươn 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY

1.1 Chọn máy phát điện

Đối với nhà máy thủy điện gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy 100(MW) ta chọn máy phát thủy điện đồng bộ tuabin nước, kiểu CB-835/180-36 có các thông số kỹ thuật theo phụ lục 1.2 [1,tr117] như sau:

Cosφ Uđm Iđm nđm X”d X‟d Xd

CB-835/180-36 111 100 0,9 13,8 4,65 166,7 0,22 0,3 0,94

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy phát thủy điện

1.2 Tính toán cân bằn côn suất

Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ở các phụ tải tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng

Dựa vào các số liệu đã cho, ta xây dựng đồ thị công suất phát của toàn nhà máy, đồ thị phụ tải tự dùng, đồ thị phụ tải điện áp các cấp và công suất phát về hệ thống Các tính toán được trình bày cụ thể như sau :

Bảng1.2 Biến thiên công suất các phụ tải nhà máy

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Mùa mưa phát 100% công suất định mức:

STNM(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điếm t;

SđmF : Công suất biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát

Kết quả tính toán cho ở bảng sau:

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

Bảng 1.3 Công suất phụ tải toàn nhà máy

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùn của nhà máy

Phần tự dùng của nhà máy thủy điện (chiếm khoảng 1% công suất toàn nhà máy) gồm phần

tự dùng chung (chiếm phần lớn) và phần tự dùng riêng cho từng tổ máy, do vậy công suất tự dùng cho toàn nhà máy thủy điện coi như không đổi theo thời gian và được xác định theo công thức:

S(t) : Công suất phụ tải tại thời điểm t;

Pmax : Công suất max của phụ tải;

Cos φ : Hệ số công suất;

P%(t) : Phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t

1 Phụ tải địa phương cấp điện áp 22kV

Áp dụng công thức (1.1) phụ tải cấp địa phương cấp 22 kV trong khoảng thời gian 0†4(h) với số liệu đã cho: Pmax=10(MW); Cos φ=0,86, ta có:

Bảng 1.4 Công suất phụ tải địa phương

2 Phụ tải cấp điện áp trung 110kV

Bảng 1.5 Công suất phụ tải cấp điện áp trung

3 Phụ tải cấp điện áp cao 220kV

Xét trong khoảng thởi gian t = 0†4(h) ta có:

Tổng kết tính toán cân bằng công suất:

1.2.5 Đồ thị phụ tải tổn hợp

Từ số liệu tính toán trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp cho 2 mùa mƣa và khô nhƣ sau:

a) Mùa mưa

b) Mùa khô

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp nhà máy

1.3 Chọn các phươn án nối dây

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế

Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phươn án nối dây

Dựa theo 7 nguyên tắc [1.tr16]:

1 Có hay không thanh góp điện áp máy phát

Theo điều kiện:

2 Sử dụng máy biến áp liên lạc nào

Nhà máy điện cần thiết kế gồm 3 cấp điện áp nên ta phải sử dụng máy biến áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu Xét 2 điều kiện:

- Lưới điện áp phía trung, phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất

Kết luận Dùng MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải làm MBA liên lạc

3 Chọn số lượng bộ MF-MBA 2 cuộn dây

Theo phần trên ta có: max 176, 471 1, 25

141,176

UT min UT

Kết luận ghép 2-3 MF cấp điện cho thanh góp 220 kV

1.3.2 Đề xuất các phươn án nối dây

Trên cơ sở những nguyên tắc trên, ta có một số phương án nối dây như sau:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Vốn đầu tư và lắp đặt máy biến áp 2 cuộn dây bên trung thấp hơn so với bên cao áp

- Phân bố công suất phát và tiêu thụ tương đối đều

- Sơ đồ đơn giản, vận hành linh hoạt

- Tổn thất công suất tăng khi phụ tải điện áp trung nhỏ nhất

Nhược điểm

- Khi sự cố ở 1 mba liên lạc thì không những mất công suất của máy phát nối vào nó, mà việc truyền tải công suất giữa bên trung vào cao sẽ bị hạn chế

Hình 1.3 Phương án II

c) Phươn án III

Hình 1.4 Phương án III

Ưu điểm

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Vận hành kinh tế hơn so với việc dùng bộ MPĐ-MBA liên lạc nếu lượng công suất giữa các phía cao trung không lớn

Nhược điểm

Chi phí đầu tư và lắp đặt các các máy biến áp lớn

d) Phương án IV:

Hình 1.5 Phương án IV

Ưu điểm

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Khi sự cố một MBA tự ngẫu chỉ ảnh hưởng đến việc truyền tải công suất giữa hai cấp điện áp, các máy phát vẫn làm việc bình thường

Nhược điểm

- Vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng khó khăn, phức tạp

- Số lượng MBA và tổng công suất của các MBA lớn, số lượng máy cắt cao áp lớn, vốn đầu tư lớn không có lợi về kinh tế khi thiết kế

Kết luận

Trong 4 phương án thì phương án I và II có nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với

phương án III và IV do đó ta chọn phương án I và II để tính toán chọn phương án tối ưu

Chươn 2 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

2.1 Phân bố côn suất các cấp điện áp của máy biến áp

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 sau: Phân công suất cho MBA trong sơ đồ MF-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 công suất phát bằng công suất thu (phụ tải) (không xét đến tổn thất trong máy biến áp)

Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ

đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể

Sau đây sẽ cụ thể hóa nguyên tắc cơ bản trên vào việc phân bố công suất cho MBA trong bộ MF-MBA hai cuộn dây và MBA liên lạc

2.1.1 MBA hai cuộn dây tron sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

Công suất của MBA này mang tải bằng phằng trong suốt 24 giờ /ngày và được tính theo công thức sau: ( lấy riêng

S : Công suất tự dùng riêng cho nhà máy;

SđmF : Công suất một tổ máy phát

2.1.2 MBA li n 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 sơ đồ nối điện và cân bằng công suất (không xét đến tổn thất trong MBA)

2.2 Chọn loại và côn suất định mức của MBA

2.2.1 MBA hai cuộn dây tron sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

1 Loại MBA hai 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 điều chỉnh kích

2.2.2 MBA li n lạc MBA tự n ẫu

1 Loại MBA có điều chỉnh điện áp dưới tải

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 TN thì mới điều chỉnh điện áp được tất cả các phía

SdmF : Công suất định mức của máy phát điện

SdmAT: Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu được chọn

3 Kiểm tra quá tải máy biến áp khi sự cố

Đối với MBA liên lạc, khi một trong các MBA trong sơ đồ bị sự cố (MBA bộ hay chính MBA liên lạc) thì MBA liên lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn, cùng với sự huy động công suất

dự phòng của hệ thống thì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường Bài toán đặt ra là trong những trường hợp này MBA đã quá tải (gọi là quá tải sự cố) hết mức so với công suất định mức (khi không phải là MBA tự ngẫu ), hay tính toán

(nếu là MBA tự ngẫu)

Quá tải sự cố tối đa cho MBA cho phép quá tải: Kqt = 1,4 với điều kiện làm việc không quá

6 giờ trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục

 N uy n tắc chun

Để kiểm tra quá tải sự cố cho MBA phải tiên hành thực hiện các bước sau:

1 Chọn tình huống sự cố: Phải chọn tình huống sao cho MBA còn lại mang tải nặng nề nhất

2 Tiến hành tính toán :

- Kiểm tra điều kiện quá tải

- Phân bố công suất cho MBA tại thời điểm sự cố Từ đó kiểm tra mức độ non tải hay quá tải của tải các cuộn dây của MBA Cụ thể là:

- Xác định công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường Từ đó kiểm tra điều

Trong đó:

Sthiếu : Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường;

SHTDP : Công suất dự phòng của hệ thống.

2.3 Tính toán tổn thất điện năn trong MBA

1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

Trường hợp MBA mang tải bằng phẳng theo từng mùa (mùa mưa và mùa khô)

Mùa mưa: 180(ngày)× 24(h)=4320 (h) mang tải mua

bô

S Mùa khô: 185(ngày)× 24 (h)=4440 (h)) mang tải Sbô khô Tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

2 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn:

2 1

I.1 Phân bố côn suất các máy biến áp

1 Ba máy biến áp trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

Mùa mưa: (2.1)  S bô  111 0, 25 110, 75(   MVA )

Hình 2.1 Chế độ truyền tải công suất của MBA TN

suy ra:

1 ( ) ( ( )) 2

1 ( ) ( ( ) ( ) ( )) 2

1 ( ) (163, 015 105,882 110, 75) 79, 074( ) 2

( ) 79, 074 24, 037 103,11( )

CT

CC CH

1 ( ) (74, 215 105,882 88, 55) 45, 774( ) 2

( ) 45, 774 35,137 80, 91( )

CT

CC CH

Bảng 2.1 Phân công suất MBA TN trong mùa mưa phương án I

- Mùa khô:

SCT 35,137 35,137 26,313 26,313 35,137 35,137 43,960 35,137 35,137 26,313 26,313

SCC 46,937 46,937 55,760 55,760 46,355 46,355 36,950 45,774 45,774 55,179 55,179

SCH 82,073 82,073 82,073 82,073 81,492 81,492 80,911 80,911 80,911 81,492 81,492

Bảng 2.2 Phân bố công suất MBA TN trong mùa khô phương án I

I.2 Chọn máy biến áp

1 Máy biến áp hai cuộn dây trong bộ MF- MBA

SđmB (MVA)

UC (kV)

UH (kV)

ΔPO (kW)

ΔPN (kW) UN% IN%

Bảng 2.3 Thông số MBA 2 cuộn dây phương án I

2 Máy biến áp tự ngẫu

Bảng 2.5 Thông số MBA tự ngẫu phương án I

I.3 Kiểm tra quá tải của MBA

1 Kiểm tra quá tải bình thường

Do các máy biến áp được chọn theo công suất định mức của máy phát nên không cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường

2 Kiểm tra quá tải khi sự cố

Hình 2.2 Sự cố hỏng 1 MBA 2 dây quấn phương án I

Điều kiện kiểm tra qua tải: (thuộc vào mùa mƣa)

=>Hệ thống bù đủ công suất thiếu

Kết luận Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA hai dây cuốn phía trung

khi phụ tải phía trung đạt cực đại

b) Sự cố 2 Hỏng 1 MBA TN tại thời điểm phụ tải trung đạt cực đại (Giả sử hỏng B3)

Hình 2.3 Sự cố hỏng 1 MBA tự ngẫu phương án I

Kiểm tra điều kiện quá tải:

=> Hệ thống bù đủ công suất thiếu

Kết luận Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA TN khi phụ tải phía

trung đạt cực đại

I.4.Tính toán tổn thất điện năn tron các máy biến áp

1 Với sơ đồ bộ MF- MBA

a) MBA hai cuộn dây 110 KV:

61

T N

H N

)

3 (

)

2 (

)

1 (

TN đmB

Hmua i H N

TN đmB

Tmua i T N

TN đmB

Cmua i C N

S

S P

S

S P

S

S P

T i

N TN đmB Hkho

H i

đmB i

S P S S P S S P S

II.1 Phân bố côn suất các máy biến áp

1 Cho hai máy biến áp trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

Mùa mƣa: (2.1)  S bô  111 0, 25 110, 75(   MVA )

Mùa khô: (2.2)  S bô  0,8.111 0, 25   88,55( MVA )

2 Hai máy biến áp tự ngẫu

Giả sử chiều truyền công suất cuộn chung của MBA TN nhƣ hình 2.1

suy ra:

1 ( ) ( ( ) 2 ) 2

1 ( ) ( ( ) ( )) 2

1 ( ) (165, 341 105,882) 135, 612( ) 2

( ) 135, 612 31, 338 104, 273( )

CT

CC CH

1 ( ) (76, 541 105,882) 91, 212( ) 2

( ) 91, 212 9, 318 82, 073( )

CT

CC CH

II.2 Chọn máy biến áp

1 Máy biến áp hai cuộn dây trong bộ MF- MBA

SđmB (MVA)

UC (kV)

UH (kV)

ΔPO (kW)

ΔPN (kW) UN% IN%

Bảng 2.10 Thông số MBA 2 cuộn dây phương án II

2 Máy biến áp tự ngẫu

Bảng 2.12 Thông số MBA tự ngẫu phương án II

II.3 Kiểm tra quá tải của MBA

1 Kiểm tra quá tải bình thường

Do các máy biến áp được chọn theo công suất định mức của máy phát nên không cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường

2 Kiểm tra quá tải khi sự cố

Hình 2.4 Sự cố hỏng 1 MBA 2 dây quấn phương án II

Điều kiện kiểm tra qua tải: (thuộc vào mùa mƣa)

=> Hệ thống bù đủ công suất thiếu

Kết luận Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA hai dây cuốn phía trung

khi phụ tải phía trung đạt cực đại

b) Sự cố 2 hỏng 1 MBA TN tại thời điểm phụ tải trung đạt cực đại (Giả sử hỏng B2)

=> Hệ thống bù đủ công suất thiếu

Kết luận Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA TN khi phụ tải phía

=> Hệ thống bù đủ công suất thiếu

Kết luận Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA TN khi phụ tải phía

trung đạt cực tiểu

II.4 Tính toán tổn thất điện năn tron các máy biến áp

1 Với sơ đồ bộ MF- MBA

MBA hai cuộn dây 110 KV:

61

T N

H N

)

3 (

)

2 (

)

1 (

TN đmB

Hmua i H N

TN đmB

Tmua i T N

TN đmB

Cmua i C N

S

S P

S

S P

S

S P

T i

N TN đmB Hkho

H i

đmB i

S P S

S P S S P S

Chươn 3 TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Mục đích của việc tính toán kinh tế - kĩ thuật là để chọn được phương án tối ưu nhất trong 2 phương án đang xét Phương án tối ưu nhất phải là phương án vừa đảm bảo được về mặt kỹ thuật lại vừa có chi phí kinh tế thấp.

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Trong nhà máy điện, các thiết bị điện và khí cụ điện được nối lại với nhau thành sơ đồ điện Yêu cầu chung của sơ đồ nối điện là: Làm việc đảm bảo, tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và đảm bảo an toàn cho người vận hành:

- Tính đảm bảo của sơ đồ phụ thuộc vào vai trò quan trọng của hộ tiêu thụ điện…

- Tính linh hoạt của sơ đồ được thể hiện bởi khả năng thích ứng với nhiều trạng thái vận hành khác nhau

- Tính kinh tế của sơ đồ được giải quyết bằng hình thức của các hệ thống thanh góp, số lượng khí cụ điện dùng cho sơ đồ Ngoài ra cách bố trí thiết bị trong sơ đồ phải đảm bảo an toàn cho người vận hành

Số đường dây đấu vào điện áp trung gồm 1 lộ kép, 1 lộ đơn và số đường dây đấu vào điện

áp cao cũng gồm 1 lộ đơn và 1 lộ kép nên ta dùng sơ đồ thiết bị phân phối hai hệ thống thanh góp được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc (MCLL)

Ta có sơ đồ thiết bị phân phối của 2 phương án như sau :

MCLL

B2 B3

MCLL

F4 B4

110 kV

F1 B1

F2 F3

220 kV

Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án I

B1 B2

MCLL

F4 B4

110 kV

F3 B3

F1 F2

220 kV

Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án II

3.2 Tính toán kinh tế-kỹ thuật, chon phươn án tối ưu

Để tính toán kinh tế - kỹ thuật cho một phương án, ta cần tính toán tới vốn đầu tư mua thiết

bị và phí tổn vận hành hàng năm của phương án đó Khi so sánh hai phương án ta chỉ cần so sánh đến những phần tử khác nhau, cụ thể là máy biến áp và máy cắt

Vb : Tiền mua máy biến áp;

KB : Hệ số tính đến vận chuyển và xây lắp MBA;

VTBPP : Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối:

V : Vốn đầu tư (vnđ);

a% : Định mức khấu hao phần trăm (lấy a% =8,4%);

P2 : Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp:

P2 = ΔA  (vnđ/năm) (3.6)

Với :

ΔA : Tổn thất điện năng hàng năm trong MBA (kWh);

 : Giá thành trung bình điện năng trong HTĐ (vnđ/kWh);

(lấy  = 1200 vnđ/kWh) Đơn vị : 1 rúp = 60.103 (vnđ)

3.2.1 Tính toán các chỉ ti u kinh tế cho phươn án I

Tra bảng các máy biến áp đã sử dụng ta có bản sau:

Cấp

điện áp

(kV)

Loại MBA

Công suất (MVA)

Số lượng máy

Giá 1 máy

109(vnđ)

Tổng giá tiền

Giá tiền 1 mạch (109 vnđ)

VTBPP(109 vnđ)

Bảng 3.2 Thống kê và tính toán vốn đầu tư thiết bị phân phối phương án I

Tổng vốn đầu tư cho phương án I:

(3.1)  VI = VB + VTBPP = ( 73,161+43,8).109 = 116,961.109 (vnđ)

2 Chi phí vận hành hàng năm

a) Khấu hao vận hành hàng năm và chi phí sửa chữa lớn:

Lấy định mức khấu hao a% =8,4% (tra bảng 4.2[1.tr58]:

9

9 1

b) Chi phí do tổn thất điện năng:

Dựa vào (bảng 2.15 - chương 2) ta có: ΔAI = 10,659 106 (kWh)

2

(3.6)  P   A I   10, 659.10 1200 12, 791.10 (  vnd )

3.2.2 Tính toán các chỉ ti u kinh tế cho phươn án II

Tra bảng các máy biến áp đã sử dụng ta có bản sau:

Cấp

điện áp

(kV)

Loại MBA

Công suất (MVA)

Số lượng máy

Giá 1 máy

109(vnđ)

Tổng giá tiền

Giá thành 1 MBA (Vb) tra theo phụ lục 2.5; 2.6 [1.tr140], hệ số tính đến chi phí vận chuyển

và xây lắp MBA (KB) tra theo bảng 4.1 [1.tr56], ta được bảng sau:

Cấp điện áp

(kV)

Số mạch MC (ni)

Bảng 3.4 Thống kê và tính toán vốn đầu tư thiết bị phân phối phương án II

Vậy tổng vốn đầu tư cho phương án II là:

VII = VB +VTBPP = ( 74,178+41,4 ).109 = 115,578.109 (vnđ)

2 Chi phí vận hành hàng năm

a) Khấu hao vận hành hàng năm và chi phí sửa chữa lớn:

Lấy định mức khấu hao a% =8,4% (tra bảng 4.2 [1.58]):

9

9 1

b) Chi phí do tổn thất điện năng:

Dựa vào (bảng 2.5 - chương 2) ta có ΔAII = 11,296 (kWh)

3.3 Lựa chọn phươn án tối ưu

Từ các kết quả tính toán ở trên, ta có bảng tổng kết chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cho 2 phương

Kết luận :

Hai phương án điều thoả mãn chỉ tiêu kỹ thuật Xét về chỉ tiêu kinh tế, phương án I là phương án tối ưu Do đó, ta thiết kế nhà máy theo phương án I