Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện phan anh đức

Đặng Thành Trung THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 22/0,4 kV ĐỂ CUNG CẤP CHO MỘT KHU ĐÔ THỊ MỚI PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Nh

LỜI MỞ ĐẦU

Là một sinh viên đang học tập và rèn luyện tại trường đại học Điện Lực, em cảm thấy một niềm tự hào và động lực to lớn cho sự phát triển của bản thân trong tương lai Sau năm năm học đại học, dưới sự chỉ bảo, quan tâm của các thầy cô, sự

nỗ lực của bản thân, em đã thu được những bài học rất bổ ích, đựơc tiếp cận các kiến thức khoa học kĩ thuật tiên tiến phục vụ cho lĩnh vực chuyên môn mình theo đuổi Có thể nói, những đồ án môn học, bài tập lớn hay những nghiên cứu khoa học mà một sinh viên thực hiện chính là một cách thể hiện mức độ tiếp thu kiến thức và vận dụng sự dạy bảo quan tâm của thầy cô

Chính vì vậy em đã dành thời gian và công sức để hoàn thành đồ án tốt nghiệp

“ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện ” này như một cố gắng đền đáp công ơn của thầy cô cũng như tổng kết lại kiến thức thu được sau một quá trình học tập và rèn luyện tại trường đại học Điện Lực

Trong thời gian học tập cũng như thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp em luôn nhận được sự chỉ bảo, động viên tận tình của các thầy cô, gia đình và các bạn, đặc

biệt là sự hướng dẫn của thầy giáo Đặng Thành Trung đã giúp em hoàn thành tốt

đồ án này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ThS Đặng Thành Trung và các thầy,

các cô cùng toàn thể các bạn trong bộ môn Hệ thống điện

Hà Nội ,ngày… tháng…năm 20…

Sinh viên

NHẬN XÉT

(Giáo viên hướng dẫn)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hà Nội ,ngày… tháng…năm 20… Chữ kí

NHẬN XÉT

(Giáo viên phản biện)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hà Nội ,ngày… tháng…năm 20…

Chữ kí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Nhiệm vụ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Phan Anh Đứ c

Cán bộ hướng dẫn: ThS Đặng Thành Trung

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

VÀ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 22/0,4 kV ĐỂ CUNG CẤP

CHO MỘT KHU ĐÔ THỊ MỚI

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

Nhà máy điện kiểu: NĐNH gồm 4 tổ máy x 55 MW

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

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 10 MW, cos = 0,86 Gồm : 2 kép x 3MW x 3 km và 2 đơn x 2MW x 3 km

Biến thiên phụ tải ghi trên bảng Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt

= 21 kA và tcắt = 0,7 sec, cáp nhôm vỏ PVC với thiết diện nhỏ nhất 70mm2

2 Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV: Pmax= 70 MW, cos = 0,86

Gồm 1 kép x 70 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

3 Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV: Pmax= 60 MW, cos = 0,85

Gồm 1 kép x 60 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

4 Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng đường dây kép dài 50 km Công suất

hệ thống ( không kể nhà máy đang thiết kế) : 3000 MVA; Công suất dự phòng của hệ thống : 100 MVA; Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống X*

HT = 1,2

5 Tự dùng :  = 8% , cos = 0,85

6 Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng

Bảng biến thiên công suất Giờ 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24

TS Trần Thanh Sơn Ths Đặng Thành Trung

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC 6

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 10

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 11

1.1 Chọn máy phát điện 11

1.2 Tính toán cân bằng công suất 11

1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy 12

1.2.2 Phụ tải tự dùng 12

1.2.3 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp 12

1.2.4 Công suất phát về hệ thống 13

1.3 Đề xuất các phương án nối điện 15

1.3.1 Phương án 1 15

1.3.2 Phương án 2 16

1.3.3 Phương án 3 17

1.3.4 Phương án 4 18

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 20

A Phương án 1 20

2.1.A.Phân bố công suất các cấp điện áp trong máy biến áp 20

2.2.A Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp 21

2.3.A.Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp 26

B Phương án 2: 28

2.1.B.Phân bố công suất các cấp điện áp 28

2.2.B.Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp 29

2.3.B Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp 33

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 35

3.1 Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối 35

3.1.1 Phương án 1 35

3.1.2 Phương án 2 36

3.2 Tính toán kinh tê, kỹ thuật Chọn phương án tối ưu 36

3.2.1 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án I 37

3.2.2 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án II 38

3.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật Chọn phương án tối ưu 39

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH 41

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 41

4.2 Lập sơ đồ thay thế 42

4.3 Tính toán ngắn mạch theo điểm 43

4.3.1 Điểm ngắn mạc N1 43

4.3.2 Điểm ngắn mạch N2 46

4.3.3 Điểm ngắn mạch N3 48

4.3.4 Điểm ngắn mạch N3’ 50

4.3.5 Điểm ngắn mạch N4 51

CHƯƠNG V CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 52

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 52

5.1.1 Cấp điện áp 220 kV 52

5.1.2 Cấp điện áp 110 kV 52

5.1.3 Cấp điện áp 10,5 kV 53

5.2 Chọn máy cắt và Dao cách ly 54

5.2.1 Chọn máy cắt 54

5.2.2 Chọn dao cách ly 55

5.3 Chọn thanh cứng đầu cực máy phát 55

5.3.1 Chọn loại và tiết diện 56

5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 57

5.3.3 Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 59

5.4 Chọn thanh dẫn mềm 60

5.4.1 Chọn thanh góp cấp điện áp 220(kV) 61

5.4.2 Chọn thanh góp cấp điện áp 110(kV) 64

5.5 Chọn cáp và kháng điện đường dây 66

5.5.1 Chọn cáp cho phụ tải điện áp máy phát 66

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 69

5.6 Chọn máy biến áp đo lường 72

5.6.1 Chọn máy biến dòng điện 72

5.6.2 Chọn máy biến điện áp 75

5.6.3 Hình vẽ sơ đồ nối các dụng cụ đo 78

5.7 Chọn chống sét van 78

CHƯƠNG VI CHỌN SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG 79

6.1 Sơ đồ tự dùng 79

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ cho tự dùng 81

6.2.1 Chọn máy biến áp 81

6.2.2 Chọn máy cắt 6,3(kV) 83

6.2.3 Tính toán ngắn mạch chọn Aptômat và cầu dao 84

PHẦN II THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 22/0,4 kV ĐỂ CUNG CẤP CHO MỘT KHU ĐÔ THỊ MỚI 86

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 87

1.1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO TỪNG HỘ GIA ĐÌNH 87

1.1.1 Căn hộ loại 1 87

1.1.2 Căn hộ loại 2 89

1.1.3 Căn hộ loại 3 90

1.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO KHU ĐÔ THỊ MỚI 92

CHƯƠNG 2 CHỌN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ 93

2.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP 93

2.2 CHỌN THIẾT BỊ TRUNG THẾ 93

2.2.1 Chọn dây dẫn từ điểm đấu nối vào trạm 93

2.2.2 Chọn thiết bị tủ điện trung thế 94

2.2.3 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị phía cao áp 96

2.3 CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP 97

2.3.1 Chọn áptômát 97

2.3.3 Tính toán dòng ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị hạ áp 99

2.3.4 Chọn thiết bị đo lường 102

2.3.5 Chọn cáp liên lạc 104

2.4 CHỌN KÍCH THƯỚC TRẠM BIẾN ÁP HỢP BỘ 105

2.5 THIẾT KẾ CÁCH LẮP ĐẶT 106

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 109

3.1 ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CỦA THANH 109

3.2 ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CỦA CỌC 109

3.3 ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CỦA HỆ THỐNG THANH CỌC 110

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY

ĐIỆN

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT

PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.1 Chọn máy phát điện

Căn cứ vào yêu cầu thiết kế cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 55 MW, ta chọn máy phát điện có các thông số ghi trên bảng sau:

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy phát điện

Xd’ Xd

(MVA) (MW) (v/p) (kV) TBΦ-60-2T 68,75 55 3000 10,5 0,8 0,1316 0,202 1,5131

1.2 Tính toán cân bằng công suất

Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm, công suất do các nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với công suất tiêu thụ (kể cả tổn thất công suất trong các mạng điện) Công thức chung để tính toán thiết kế như sau:

S(t) : Công suất biểu kiến của phụ tải ở từng cấp điện áp tại thời điểm t

S%(t) : Công suất tính theo % của công suất cực đại tại thời điểm t

cos: Hệ số công suất phụ tải

Pmax: Công suất tác dụng cực đại

Bảng 1.2: Bảng biến thiên công suất

1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy

Với P TNMmax = n.P dmF = 4.55= 220 MW; cos = 0,8

Phụ tải toàn nhà máy tại thời điểm từ 0 - 4h được xác định theo công thức (1-1) :

  0 4

80

220 220( )100.0,8

dmF

t TNM TD

dmF

S n

S P

Theo bài cho: P UCmax = 60 MW; cos = 0,85

Phụ tải cao áp 220kV được xác định theo công thức (1-1):

c Phụ tải cấp điện áp máy phát

Với: P Fmax = 10 MW; cos = 0,86 Phụ tải địa phương tại thời điểm từ 0h – 4h được xác định theo công thức (1-1):

Dựa trên nguyên tắc tổng công suất phát bằng công suất thu ta có:

Công suất phát vào hệ thống được xác định theo công thức sau:

S VHT (t) = S TNM (t) - [ S TD (t) + S UT (t) + S UF (t) + S UC (t)] (1-3)

SVHT(0-4) = 220 – (18,22 + 73,26 + 9,3 + 49,41) = 69,81 (MVA) Tính toán cho các thời điểm tương tự ta có bảng tổng hợp phụ tải sau:

Bảng 1.3:Tổng hợp phụ tải các cấp điện áp và công suất phát về hệ thống

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t (h)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

S (MVA)

260 280

27,52

100,78 150,19

220

26,36 91,48 147,95

27,6 92,12 156,25 247,5

30,01 103,27 166,8 275

31,18 104,44 167,97

32,34

113,74 170,92

30,16 103,42 174,01 247,5

95,28 158,81

28,76 93,88 150,35

Nhà máy thiết kế gồm có 4 tổ máy Tổng công suất toàn nhà máy là S = 275(MVA) Cung cấp điện cho các phụ tải điện áp máy phát 10,5 kV, trung áp 110

kV, 220 kV và tự dùng cho nhà máy Ngoài ra còn phát 1 lượng công suất về hệ thống

Phụ tải điện áp máy phát: Smax =11,63 MVA, Smin = 8,14(MVA)

Phụ tải trung áp 110 kV: Smax = 81,4 MVA, Smin = 65,12(MVA)

Phụ tải cao áp 220 kV: Smax = 70,59 MVA, Smin = 49,41(MVA)

Công suất phát về hệ thống: Smax = 108,21 MVA, Smin = 69,81(MVA)

1.3 Đề xuất các phương án nối điện

Có thể đưa ra một số nguyên tắc để đề xuất các phương án nối điện của nhà máy điện như sau:

1 Có hay không sử dụng thanh góp điện áp máy phát

Giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực 2 tổ máy phát, khi đó lượng công suất được phép rẽ nhánh từ đầu cực máy phát sẽ là:

Vậy dùng 2 MBA tự ngẫu, có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải làm liên lạc

3 Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây trên thanh góp điện áp phía trung

- Phụ tải cấp điện áp 110 kV có công suất: SUTmax = 81,4(MVA)

- Sơ đồ nối điện đơn giản, cung cấp đủ công suất cho các phụ tải

- Chỉ có hai chủng loại máy biến áp

- MBA và máy cắt phía cao áp ít nên vốn đầu tư ít

Nhƣợc điểm:

- Công suất của hai bộ máy phát - máy biến áp lớn hơn công suất lớn nhất của phụ tải phía trung áp nên nguồn công suất thừa đi về phía hệ thống Do đó tổn thất công suất trong máy biến áp cao

- Công suất phát của các máy phát với các phụ tải là tương ứng

- Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong các MBA ít Khi phụ tải trung và cao áp thay đổi

Nhược điểm:

- Do có một bộ MF - MBA bên cao nên vốn đầu tư ban đầu so với phương án 1

sẽ lớn hơn và thiết bị phân phối phía cao phức tạp hơn

1.3.3 Phương án 3(Hình 1.4)

Dùng hai MBA tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp bên cao và bên trung đồng thời được trích một phần để cung cấp cho phụ tải địa phương Ta dùng một bộ MF - MBA để cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV, bên cao 220 kV ta dùng

ba bộ MF - MBA

- Các đấu nối sơ đồ phức tạp

- Vốn đầu tư cho máy biến áp lớn, số lượng, chủng loại MBA nhiều

F3 F4

110 kV

220 kV

S UC

- Cách đấu nối sơ đồ phức tạp

- Vốn đầu tư cho MBA rất cao, số lượng, chủng loại MBA nhiều

- Tổn thất công suất lớn

- Trong quá trình vận hành xác suất sự cố MBA tăng

- Khi sự cố MBA liên lạc thì phụ tải địa phương có nguy cơ bị thiếu hụt công

suất

- Khi sự cố bên trung thì khả năng MBA tự ngẫu chịu quá tải

Nhận xét: Nhìn tổng quan có thể nhận thấy phương án 3, phương án 4 là phức

tạp hơn cả,đồng thời vốn đầu tư lớn do đó sẽ loại hai phương án này và tiến hành phân tích hai phương án còn lại Phương án 1 và phương án 2 gần như tương đương: Số lượng MBA như nhau tuy nhiên đặc điểm khác nhau căn bản là số lượng

bộ MF-MBA nối vào bên trung và lượng công suất truyền tải qua MBA tự ngẫu Để tìm được phương án tối ưu hơn ta tiến hành phân tích cụ thể từng phương án

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Ở chương này ta sẽ tính toán và lựa chọn công suất cho các máy biến áp cho hai phương án đã được chọn, máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất

Hình 2.1: Sơ đồ nối điện phương án 1

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

Việc phân bố công suất cho các máy biến áp được thực hiện theo nguyên tắc: Phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24h, phần thừa còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhiệm trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu, không xét

đến tổn thất trong máy biến áp

2.1.A.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

Công suất của các máy biến áp B3, B4 được xác định theo (công thức Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và Trạm biến áp):

2.1.A.2 MBA liên lạc

Tổ máy phát điện F1, F2cung cấp cho tự dùng, phụ tải địa cấp điện áp máy phát, phần còn lại đưa lên thanh góp 110kV hoặc 220kV Với phân bố công suất

như trên, ta tính luồng công suất chảy qua các cấp điện áp của 2 máy biến áp tự

SUC(t): Công suất phụ tải phía cao tại thời điểm t

S VHT (t): Công suất phát về phía hệ thống tại thời điểm t

S CC (t): Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

S CT (t): Công suất truyền qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

S CH( )t : Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

SUT(t): Công suất phụ tải phía trung áp tại thời điểm t

Sau khi tính toán thu được kết quả ghi ở bảng 2.1:

Bảng 2.1: Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu

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

2.2.A.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

Máy biến áp 2 cuộn dây mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ Công suất định mức của MBA được chọn theo công thức sau:

(Áp dụng công thức 2.3-Tr23-Sách Thiết kế phần điện nhà m,áy điện và Trạm biến

áp)

SdmB SdmF - 1 max

4S TD S dmF = 68,75(MVA) Tra bảng 2.5 Sách Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn máy biến áp TPДЦH-80000 - 115/10,5 có các thông số như bảng 2.2

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây

Loại Sdm UCdm UHdm  P P

U N % I 0 %

Máy (MVA) (kV) (kV) (kW) (kW)

2.2.A.2 MBA tự ngẫu

MBA tự ngẫu là loại MBA có điều chỉnh dưới tải bởi tất cả các phía của MBA

mang tải không bằng phẳng nên sẽ có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía

Công suất của MBA tự ngẫu dược xác định theo công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây Khi đó công suất của máy được chọn theo công thức:

max

.68, 75 137,5( )0,5

SdmF : Công suất định mức của máy phát điện

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

1 Kiểm tra quá tải của MBA:

a Kiểm tra quá tải bình thường:

Ở chế độ làm việc bình thường thì các cuộn dây của MBA TN được phép quá tải 30% tức là kqtbt=1,3

max

S = 85,87 (MVA) < k  S = 1,3.0,5.160 = 104 (MVA)

 Thỏa mãn điều kiện làm việc bình thường

b Kiểm tra quá tải khi sự cố:

Sự cố 1: Giả sử hỏng bộ MF-MBA (F4-B4) bên trung tại thời điểm 16h - 18h phụ

tải trung cực đại max

+Điều kiện kiểm tra: 2. K SC

Máy biến áp không bị quá tải

+Phân bố công suất qua các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

S CT =    

2

1 2

B1 B2

F2F1

S thiếu = S VHT + SUC – 2.SCC = 97,74 + 63,53 - 2.48,85 = 63,57(MVA)

S thiếu = 63,57 MVA <S dự trữ= 100 MVA, nên khi bị sự cố 1 MBA bên trung áp thì hệ thống huy động đủ lượng công suất thiếu hụt

Sự cố 2: Giả sử hỏng MBA tự ngẫu B2 tại thời điểm 16h -18h khi phụ tải trung cực

Máy biến áp không bị quá tải

+ Phân bố công suất qua các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

SCT=S UTmax– 2.Sbo = 81,4 – 2.63,57 = - 45,75(MVA)

 = 68,75 – 11,63 –

4

1

.20,71 = 51,95(MVA)

SCC = S CH – SCT = 51,94 – ( - 45,74) = 97,7(MVA) Vậy ta có hình vẽ phân bố công suất khi sự cố:

F2 F1

Chế độ tải hạ và trung áp sang cao áp Cuộn nối tiếp tải nặng nhất

Công suất của cuộn dây nối tiếp:

Snt =  ( |SCH| +|SCT|) = 0,5.(52,95 + 45,75) = 49,35 (MVA)

Snt = 49,35 (MVA) <Kat  SdmTN = 1,4.0,5.160 =112 (MVA)

Vậy máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

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

S thiếu = S VHT + SUC – SCC = 97,74 + 63,53 – 97,7 = 63,58(MVA)

S thiếu = 63,57(MVA)<S dự trữ = 100 (MVA), nên khi bị sự cố 1 MBA tự ngẫu thì hệ thống cũng huy động đủ lượng công suất thiếu hụt

Sự cố 3: Giả sử hỏng MBA tự ngẫu B2 tại thời điểm 10h-12h khi phụ tải trung cực

tiểu

SminUT = 65,12(MVA)

Khi đó: SVHT = 91,25(MVA); SUC = 63,53(MVA); SUF= 8,14(MVA)

+ Phân bố công suất qua các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

HT S = 63,53 (MVA) UC

Chế độ tải trung và hạ sang cao Cuộn nối tiếp tải nặng nhất

Công suất của cuộn dây nối tiếp:

Snt =  (|SCH| +|SCT|) = 0,5.(55,43 + 62,03) = 58,73 (MVA)

Snt = 58,73 (MVA) < kat .SdmTN = 1,4.0,5.160 =112 (MVA)

Vậy các cuộn dây của MBA tự ngẫu không bị quá tải

Kết luận: Các máy biến áp đã chọn là phù hợp

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

Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần:

+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó

+ Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào tải của máy biến áp

2.3.A.1.Tính tổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây

(Áp dụng công thức 2.29a - Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp)

Công thức tính như sau: A=8760

2 0

N dmB

Trong đó:

P0 : Tổn thất không tải của máy biến áp

PN : Tổn thất ngắt mạch của máy biến áp

Sbo: Công suất tải qua máy biến áp

Vì có 2 MBA 2 cuộn dây giống nhau nên AΣ= 2A

Thay số vào ta có:

A = 0,07.8760 + 0,31.

2

63, 57 80

  .8760 = 2327,91(MWh) Suy ra: AΣ = 2 2327,91= 4655,92(MWh)

2.3.A.2.Tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Công thức tính như sau:

S : Công suất chảy qua cuộn cao, trung, hạ ở thời điểm t

P0: Tổn thất không tải máy biến áp

PC N, PT N, PH N: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu

ti: Là thời gian trong ngày tính theo giờ

Ta lại có:

2 2 2

( ) 125949, 41( ) 19377, 55( ) 47920, 55

2.1.B.Phân bố công suất các cấp điện áp

Tương tự như phương án A ta có tính toán phân bố công suất như sau:

2.1.1.B.MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

Công suất chạy qua MBA B1, B4 được xác định theo công thức:

Bảng 2.4: Phân bố công suất cho các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu

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

2.2.B.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

- Máy biến áp B1 được ghép bộ với máy phát điện F1:

Được chọn theo công thức sau:

SdmB SdmF - 1 max

4S TD S dmF = 68,75(MVA)

Trong đó:

S dmF: Công suất định mức của máy phát điện

S dmB: Công suất định mức của máy biến áp được chọn

Vậy ta chọn máy biến áp TPДЦH-80000 - 115/10,5 có các thông số như bảng 2.5

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây B1

Loại Sdm UCdm UHdm  P P

U N % I 0 %

Máy (MVA) (kV) (kV) (kW) (kW)

- Máy biến áp B4 được ghép bộ với máy phát điện F4 . :

Tương tự ta chọn MBA: TДЦ-80000-242/10,5 có thông số kỹ thuật như bảng 2.6

Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây B4

1 Kiểm tra quá tải của MBA:

a Kiểm tra khi làm việc bình thường:

Ở chế độ làm việc bình thường thì các cuộn dây của MBA TN được phép quá tải 30% tức là kqtbt=1,3

b Kiểm tra khi có sự cố MBA:

Sự cố 1: Giả sử hỏng bộ MF-MBA (F4-B4) bên trung tại thời điểm 16h - 18h phụ

tải trung cực đại max

UT

S = 81,4( MVA)

Khi đó : S VHT = 97,74(MVA); S UC = 63,53(MVA); S UF = 11,63(MVA)

+Điều kiện kiểm tra: 2. K SC

Máy biến áp không bị quá tải

+Phân bố công suất qua các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

F2F1

 <K at .S dmTN Vậy các cuộn dây của MBA tự ngẫu không bị quá tải

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

S thiếu = S VHT +SUC –2.SCC – Sbo= 97,74 + 63,53 – 2.17,06 – 63,57 = 63,57(MVA)

Thấy S thiếu = 63,57 MVA<S dự trữ = 100MVA, nên khi bị sự cố của máy biến áp bên trung áp thì hệ thống huy động đủ lượng công suất thiếu hụt

Sự cố 2: Giả sử hỏng bộ MBA tự ngẫu (F2-B2) bên trung tại thời điểm 16h - 18h

phụ tải trung cực đại max

UT

S = 81,4(MVA)

Khi đó : S VHT = 97,74(MVA); S UC = 63,53(MVA); S UF = 11,63( MVA)

+ Điều kiện kiểm tra quá tải: max

Máy biến áp không bị quá tải

+ Phân bố công suất qua các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

+ Công suất thiếu về phía hệ thống so với lúc bình thường:

S thiếu = S VHT + S UC – SCC – Sbo = 97,74 + 63,53 – 34,12 – 63,57 = 63,58(MVA)

S thiếu = 63,58(MVA) <S dự trữ = 100 (MVA) Nên khi bị sự cố của máy biến áp tự ngẫu thì hệ thống huy động đủ lượng công suất thiếu hụt

Kết luận: Các máy biến áp đã chọn là phù hợp

2.3.B Tính toán tốn thất điện năng trong máy biến áp

Tương tự như phương án A ta có:

+ Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1:

dmT

bo N

S

S ΔΡ ΔΡ

P 380

C T

C H N

( ) 40633, 7( )

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG

- Phía 220kV: Gồm có 1 lộ kép x 60 MW và đường dây lộ kép truyền tải công suất về hệ thống

Vậy: Có 2 mạch máy biến áp và 4 mạch đường dây nên ta dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp

Hình 3-2 : Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2

3.2 Tính toán kinh tê, kỹ thuật Chọn phương án tối ưu

Phương án tối ưu được chọn phải căn cứ vào vốn đầu tư máy biến áp, thiết bị phân phối và chi phí vận hành hàng năm Việc tính toán về vốn đầu tư và chi phí

vận hành được thể hiện như sau:

3.2.1 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án I

1.Vốn đầu tư cho các máy biến áp

VB = kB vBTrong đó :

- kB là hệ số xét đến việc vận chuyển và lắp ráp máy biến áp

- vB là giá tiền mua máy biến áp

Vốn đầu tư cho các máy biến áp được tính trong bảng 3-1:

Bảng 3-1: Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án I

(109.vnđ) KB

Thành tiền (109.vnđ)

- n1, n2, , nn là số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U1, U2, ,

Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:

V PP(I) = 29,4 + 12,6 + 1,8 = 43,8.109 (vnđ)

- Vậy tổng vốn đầu tư cho phương án I là:

VI = V B(I) + VPP(I) = 52,32.109+ 43,8.109 = 96,12 109 (vnđ)

3 Tính chi phí vận hành hàng năm của phương án I

Chi phí do tổn thất điện năng (Pt):

.00

3.2.2 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án II

Áp dụng công thức như cho phương án I ta có:

1.Vốn đầu tư cho các máy biến áp

Vốn đầu tư cho các máy biến áp được tính trong bảng 3-3:

Bảng 3-3: Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án II

(109.vnđ) KB

Thành tiền (109.vnđ)

Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối theo từng cấp được tính ở bảng 3-4:

Bảng 3-4:Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối phương án II

- Vậy tổng vốn đầu tư cho phương án II là:

VII = V B(II) + VPP(II) = 50,52.109 + 46,2.109 =96,72.109 (vnđ)

3 Tính chi phí vận hành hàng năm của phương án II

Chi phí do tổn thất điện năng (Pt): P t = .A

k

- Vậy chi phí vận hành phương ánII là:

PI = P t + Pk = 8,75.109 + 8,12.109 = 16,87.109 (vnđ)

3.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật Chọn phương án tối ưu

Từ kết quả tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho 2 phương án, ta có bảng so sánh sau:

Bảng 3-5 : So sánh vốn đầu tư và chi phí của 2 phương án

Phương án Vốn đầu tư (109

đ)

Chi phí vận hành hàng năm(109

đ)

Ta thấy: VI < VII và PI > PII nên ta chọn phương án tối ưu theo thời gian thu hồi chênh lệch vốn Thời gian thu hồi chênh lệch vốn được tính như sau: