D4H2-Nguyen Quang Viet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên: Nguyễn Quang Việt Lớp: Đ4H2 Hệ : Chính quy Ngành học: Hệ thống điện ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Nguyễn Quang Việt 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 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 60MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải địa phương, 10,5kV: Pmax = 8MW; cosφ = 0,86;

Gồm 2 lộ kép x 2,5 MW x 4 km và 2 lộ đơn x 1,5 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 = 120MW; cosφ = 0,85

Gồm 2 lộ kép x 50 MW và một lộ đơn x 20MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

3 Phụ tải cấp điện áp cao, 220kV: Pmax = 60MW; cosφ = 0,87

Gồm 1 lộ kép x 60 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

4 Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 60km Công suất hệ

thống (Không kể công suất của nhà máy đang thiết kế) là 3000MVA Dự trữ quay của

hệ thống 150MVA Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống x*HT = 0,5

5 Phụ tải tự dùng: α td = 8%; cosφ = 0,85

6 Biến thiên công suất phát của toàn nhà máy cho trong bảng sau:

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:

Ngày giao:

Ths.Ma Thị Thương Huyền

LỜI NÓI ĐẦU

*******

Điện năng là nguồn năng lượng chính là điều kiện quan trọng để phát triển đất nước

Vì vây muốn phát triển kinh tế xã hội, thì điện năng phải đi trước một bước Để làm được điều này,chúng ta phải không ngừng nâng cao và phát triển hệ thống điện trên cả nước nói chung và phát triển các nhà máy điện nói riêng Nhà máy điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện do địa hình nước ta đồi núi sông ngòi nhiều nên có thể xây dựng nhà máy thủy điện nhà máy thủy điện đem lại nhiều lợi ích về kinh tế cũng như kĩ thuật tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện cần vốn đầu tư lớn và thời gian kéo dài Do đó để theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế đáp ứng nhu cầu trước mắt về điện năng cần phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện có vốn đầu tư ít hơn và thời gian xây dựng nhanh hơn

Việc giải quyết đúng vấn đề kinh tế , kỹ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như hệ thống điện nói riêng Trong bối cảnh đó thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành hệ thống điện trước khi tiếp cận với thực tế

Sau khi kết thúc bốn năm học của ngành hệ thống điện, em được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần:

Phần 1: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

Phần 2: Thiết kế trạm biến áp

Về sơ lược em cũng hiểu biết được sâu hơn kiến thức về phần điện trong nhà máy nhiệt điện hiện nay và sự hiểu biết về phần thiết kế và vận hành trạm biến áp Và đó cũng

là sự trang bị kiến thức rất hữu ích cho công việc của em sau khi ra trường

Hà nội, ngày 9 tháng 1 năm 2014 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quang Việt

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

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC

PHẦN 1: NHÀ MÁY ĐIỆN 1

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1

1.1 Chọn máy phát điện 1

1.2Tính toán cân bằng công suất 1

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng 2

1.2.3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp 2

1.2.3.1 Đồ thị phụ tải ở cấp điện áp máy phát 2

1.2.3.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 3

1.2.3.3 Đồ thị phụ tải phía cao áp 3

1.2.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống 3

1.3 Đề xuất các phương án nối dây 5

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

A Phương án 1: 11

2.1.A Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 11

2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây 12

2.1.2 MBA liên lạc 12

2,2.A Chọn loại và công suất định mức của MBA 12

2.2.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây 12

2.2.2 Chọn máy biến áp liên lạc : 13

2.2.3 kiểm tra điều kiện quá tải 13

2.3.A )Tính toán tổn thất trong máy biến áp 17

B.phương án 2 18

2.1.B Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 18

2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây 18

2.1.2 MBA liên lạc 19

2.2.B Chọn loại và công suất định mức của MBA 19

2.2.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây 19

2.2.2 Chọn máy biến áp liên lạc : 19

2.2.3 kiểm tra điều kiện quá tải 20

2.3.B Tính toán tổn thất trong máy biến áp 22

C TỔNG KẾT CHƯƠNG 2 24

PHƯƠNG ÁN 1 24

PHƯƠNG ÁN 2 24

CHƯƠNG III :TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 25

A phương án 1 25

3.1.A Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 25

3.2.A Tính toán kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 26

3.2.1 Vốn đầu tư 26

B.phương án 2 27

3.2.2 Tính phí tổn vận hành hàng năm 28

Phương án 1 28

Phương án 2 28

3.3.3.Lựa chọn phương án tối ưu 28

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 30

4.1 Xác định điện kháng của các phần tử 30

CHƯƠNG V:CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 38

5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức 38

5.1.1 Mạch phía 220 kV 38

5.1.2 Mạch phía 110 kV 39

5.1.3 Mạch phía 10,5 kV 40

5.2 chọn máy cắt điện 41

5.3.Chọn dao cách ly 42

5.4.Chọn thanh dẫn cứng cho mạch máy phát điện 42

5.4.1.Chọn tiết diện thanh dẫn cứng cho mạch máy phát 42

5.4.2.Kiểm tra ổn định động 44

5.4.3 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 44

5.5.Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng mạch máy phát điện 45

5.5.1.Điều kiện chọn sứ ( đặt trong nhà ) 45

5.6 Chọn thanh dẫn mềm và dây dẫn cho phía điện áp cao và trung 46

5.6.1.Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 220kV 47

5.6.2 Chọn thanh ghóp mềm phía trung áp (110KV) 49

5.7.Chọn máy biến áp đo lường 51

5.7.1.Chọn máy biến điện áp (BU) 51

5.7.2.Chọn máy biến dòng điện (BI) 54

5.8.Chọn cáp và kháng điện cho phụ tải địa phương 56

5.8.1 Chọn cáp 57

5.8.1.1 Chọn cáp đơn 57

5.8.2 Chọn kháng điện đường dây 60

5.9 Chọn chống sét van 63

5.9.1 Chọn chống sét van cho thanh góp 63

5.9.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp 64

CHƯƠNG VI: SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 65

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng 65

6.1 Chọn biến áp tự dùng 66

6.1.1 Chọn biến áp tự dùng cấp (10/6,3) 66

6.1.2.Chọn máy biến áp tự dùng cấp(6,3/0,4) 67

6.2.Chọn máy cắt 67

6.2.1.Chọn máy cắt phía cao áp của MBA tự dùng cấp 10/6,3 67

6.2.2.Chọn máy cắt phía hạ áp của MBA tự dùng cấp 10/6,3 67

6.3.Chọn aptomat cho mạch tự dùng 68

PHẦN 2 70

CHUYÊN ĐỀ: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 22/0,4Kv 70

CHƯƠNG 1: 70

CHỌN KIỂU TRẠM BIẾN ÁP 70

1.1 Yêu cầu thiết kế 70

1.2 Giới thiệu chung về trạm biến áp hợp bộ 70

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN 71

THIẾT BỊ ĐIỆN 71

2.1 Thiết bị trung thế 71

2.2 Máy biến áp 72

2.3 Thiết bị hạ áp 73

2.3.1 Chọn áptômát 73

2.3.2 Chọn thanh dẫn và thanh cái 74

2.3.3 Chọn thiết bị đo lường 76

3.4 Chọn cáp liên lạc 77

3.5 Chọn kích thước trạm biến áp hợp bộ 78

3.6 Thiết kế cách lắp đặt 79

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 81

DANH MỤC CÁC HÌNH PHẦN 1: THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN Hình 1.2: Phương án 1 6

Hình 1.3: Phương án 2 7

Hình 1.4: Phương án 3 8

Hình 1.4 phương án 4 9

Hình 2.1: Phương án 1 11

Hình 2.2:Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBA B4 phương án 1 14

Hình 2.3: Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBALL B3 phương án 1 15

Hình 2.3 Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBALL B3 phương án 1 16

Hình 2.5: Phương án 2 18

HÌnh 2.6: Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBA B5 phương án 2 21

Hình 2.7 Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBA B3 phương án 2 22

Hình 3.1 sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 25

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

Hình 4.1 sơ đồ phân bố các điểm ngắn mạch 31

Hình 4.2: sơ đồ biến đổi tại điểm ngắn mạch N1 33

Hình 4.3 sơ đồ biến đổi ngắn mạch tại điểm N2 34

Hình 4.4 sơ đồ biến đổi ngắn mạch tại điểm N3 36

Hình 5.1 Hình vẽ mặt cắt thanh dẫn hình máng 43

Hình 5.2 mặt cắt sứ thanh dẫn mạch máy phát 45

Hình 5.3 sơ đồ nối dụng cụ đo 52

Hình 5.4 sơ đồ phụ tải địa phương và kháng điện 57

Hình 5.5 Sơ đồ thay thế để chọn XK% 61

Hình 5.6 Sơ đồ bố trí chống sét van cho MBA tự ngẫu và MBA hai dây quấn 64

Hình 6.1 sơ đồ nối điện tự dùng 66

Hình 6.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch 69

CHUYÊN ĐỀ: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 22/0,4kV 70

Hình 2.1 Sơ đồ một sợi ngăn trung thế 72

Hình 2.2 Sơ đồ tính toán ngắn mạch 74

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 77

Hình 2.4 Hình chiếu đứng và hình chiếu cạnh TBA hợp bộ 79

Hình 2.5 Hình chiếu bằng TBA hợp bộ 80

Hình 3.1 Mặt bằng mặt cắt hệ thống nối đất TBA hợp bộ 82

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng1.1 thông số kỹ thuật của máy phát điện 1

Bảng1.2 công suất phụ tải toàn nhà máy 2

Bảng1.3 công suất phụ tải tự dùng của nhà máy 2

Bảng1.4 công suất phụ tải cấp điện áp máy phát Error! Bookmark not defined Bảng1.5 Công suất phụ tải cấp điện áp phía trung 3

Bảng1.6 Công suất phụ tải cấp điện áp phía cao 3

Bảng1.7 công suất phát về hệ thống 3

Bảng 2.1 phân bố công suất tại từng thời điểm của MBALL(phương án I) 12

bảng 2.2 thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây 110kV 12

bảng 2.3 thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây 220kV 13

Bảng 2.4 thông số kỹ thuật MBA TN 13

Bảng 2.5 Bảng tính toán tổn thất điện năng phương án 1 17

Bảng 2.6 phân bố công suất tại từng thời điểm của MBALL(phương án 2) 19

Bảng 2.7 thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây phía 110KV 19

Bảng 2.8 thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây phía 220KV 19

Bảng 2.9 thông số kỹ thuật MBA TN 20

Bảng 2.10 Bảng tính toán tổn thất điện năng phương án 2 23

Bảng 2.11 Bảng tổng kết phương án 1 24

Bảng 2.12 Bảng tổng kết phương án 2 24

Bảng 3.1 – bảng các số liệu về vốn đầu tư máy biến áp 26

Bảng 3.2 Kết quả tính toáncác chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật 29

Bảng 4.1 – kết quả tính toán ngắn mạch 37

Bảng 5.1 Bảng tổng kết tính toán dòng điện cưỡng bức 41

Bảng 5.2 bảng kết quả tính toán và thông số của máy cắt 41

Bảng 5.3 – bảng kết quả tính toán và thông số của Dao cách ly 42

Bảng 5.4 – bảng thông số của thanh dẫn cho mạch máy phát điện 43

Bảng 5.5 – bảng thông số của thanh góp cấp điện áp 220kV(tra bảng 10.12) 47

bảng 5.6 kết quả tính dòng ngắn mạch siêu quá độ tại từng thời điểm 48

Bảng 5.7 thông số tiết diện thanh dẫn 49

Bảng 5.8 bảng thông số chọn thanh góp cấp điện áp 110kV 50

bảng 5.9 kết quả tính dòng ngắn mạch siêu quá độ tại từng thời điểm 50

Bảng 5.10 – bảng phân bố các đồng hồ điện đều cho hai BU 52

Bảng5.11 thông số chọn máy biến điện áp đo lường cấp 10,5kV 53

Bảng 5.12 – bảng thông số chọn máy biến điện áp đo lường cấp 110kV và 220kV 54

Bảng 5.13 – bảng thông số của các dụng cụ đo lường 10,5kV 55

Bảng 5.14 thông số chọn máy biến dòng điện cấp 110kV và 220kV 56

Bảng 5.15 – bảng thông số của kháng điện đã chọn 61

Bảng 5.16 Bảng thông số kỹ thuật MC1 63

Bảng 6.1 thông số máy biến áp tự dùng cấp 10,5/6,3 67

Bảng 6.2 thông số máy biến áp tự dùng cấp 6,3/0,4 67

Bảng 6.3 thông số kỹ thuật máy cắt 8BM20 68

Bảng 6.4 thông số kỹ thuật aptomat 68

CHUYÊN ĐỀ: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 22/0,4kV 70

Bảng 2.1 thông số cầu chì cao áp loại 3GD1 408-4B 72

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của MBA 72

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của Aptomat nhánh 73

Bảng 2.5 thông số của máy biến dòng điện 76

PHẦN 3: CÁC BẢN VẼ

(cuối đồ án) Bản vẽ 1 Bản vẽ phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Bản vẽ 2 Kết quả tính toán kinh tế kỹ thuật của hai phương án

Bản vẽ 3 Sơ đồ nối điện chính kể cả tự dùng

Bản vẽ 4 Sơ đồ thiết bị phân phối trạm 220kV

PHẦN 1: NHÀ MÁY ĐIỆN TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Ngày nay, do tốc độ phát triển mạnh mẽ của khoa học-kỹ thuật dẫn đến lượng điện

năng tiêu thụ không ngừng thay đổi và tăng lên nhanh chóng Do vậy để đảm bảo tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế người ta sử dụng các phương pháp thống kế, lập đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phương thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý Thông thường

đồ thị phụ tải của toàn nhà máy thường vẽ theo công suất biểu kiến để có độ chính xác hơn vì hệ số công suất của các phụ tải ở các cấp điện áp thường khác nhau Như vậy, dựa vào đồ thị phụ tải của các cấp điện áp tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian

1.1 Chọn máy phát điện

Dựa vào công suất của mỗi tổ máy Theo đầu bài thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất đặt 300MW gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 60MW Để thuận tiện cho tính toán vận hành ta chọn cùng một loại máy phát điện Tra bảng chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi :TB 60 2  Thông số như bảng 1.1

Bảng1.1 thông số kỹ thuật của máy phát điện

Loại MF

Sđm, MVA

1.2Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Để vẽ được đồ thi phụ tải toàn nhà máy ta cần xác định công suất của toàn nhà máy tại từng thời điểm Công suất này được xác định theo công thức sau:

) 1 ( S 100

) t

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

P.nS.nS

F

đmF đmF

cos  : 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 : tnm đmF

F

n.PP%(t)

S (t)=

100 cos

Kết quả tính toán công suất phụ tải toàn nhà máy tại từng thời điểm cho trong bảng 1.2

Bảng1.2 công suất phụ tải toàn nhà máy

giờ 0-5h 5-8h 8-11h 11-13h 13-17h 17-21h 21-24h

Stnm(t) 262,5 300 375 300 337,5 375 300

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng

Để vẽ được đồ thi phụ tự dùng của nhà máy ta cần xác định công suất tự dùng của nhà

máy tại từng thời điểm.Công suất này được xác định theo công thức sau:

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

% : Lượng điện phần trăm tự dùng

n : Số tổ máy

PđmF;SđmF :Công suất tác dụng và biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát

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

Kết quả tính toán công suất phụ tải tự dùng từng thời điểm cho trong bảng 1.3

Bảng1.3 công suất phụ tải tự dùng của nhà máy

i

PP%(t)

S (t)=

100 cos

Trong đó :

S(t) : Công suất phụ tải thời điểm t

Pimax : Công suất cực đại của phụ tải

icos: Hệ số công suất

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

1.2.3.1 Đồ thị phụ tải ở cấp điện áp máy phát

ax

UF UF UF

Kết quả tính toán công suất phụ tải cấp điện áp máy phát cho trong bảng 1.4

Bảng1.4 công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

Bảng1.5 Công suất phụ tải cấp điện áp phía trung

( )%

( )

os

m UC

Kết quả tính toán công suất phụ tải cấp điện áp cao cho trong bảng 1.6

Bảng1.6 Công suất phụ tải cấp điện áp phía cao

Kết luận:

Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có 5 tổ máy Công suất mỗi tổ máy là SdmF = 75KVA cung cấp điện cho phụ tải ở 3 cấp điện áp: cấp điện áp máy phát (10,5kV); cấp điện áp trung áp (110kV); cấp điện áp cao áp (220kV)

Nhà máy thiết kế có tổng công suất là 375 (MVA) so với công suất hệ thống là 3000 (MVA) Như vậy tổng công suất nhà máy chiếm 12,5% công suất hệ thống

Công suất dự trữ của hệ thống SDT = 150 (MVA) lớn hơn công suất định mức của một tổ máy phát

 Phụ tải địa phương có: max

S  MVA chiếm 6,17% tổng công suất nhà máy

Nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ thống khi cực đại chiếm đến 37,72 % tổng công suất nhà máy

Qua phân tích trên ta thấy nhà máy nhiệt điện thiết kế đóng vai trò quan trọng trong

hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cấp điện cho phụ tải địa phương, phụ tải cấp điện áp trung và cao mà còn cung cấp cho hệ thống

1.3 Đề xuất các phương án nối dây

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

Dựa vào 7 nguyên tắc cơ bản để phân tích và từ đó đưa ra phương án nối dây

Giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực hai tổ MF ta có:

* Có dùng thanh góp điện áp máy phát không

= > không dùng thanh góp điện áp MF

* Chọn loại máy biến áp liên lạc

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

==> dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc

* Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp trung áp trên cơ sở công suất cung cấp và tải tương ứng

ax

141,18

1,88 1 75

UT dmF

S

=>có thể ghép 1đến 2 bộ MF-MBA lên phía trung

* Ghép bộ nhiều máy phát vào một máy biến áp

ta có S dR HT 150MVA SdmF  75MVA

150=150<225 =>có thể ghép 1 đến 2 máy phát vào chung một MBA

Các phương án nối dây

áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV

Ưu điểm:

- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá thành hạ hơn giá máy biến áp 220kV

- Bố trí nguồn và tải cân đối

-Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn thất công suất nhỏ

- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục- Vận hành đơn giản

Nhược điểm:

- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn

Nhà máy dùng năm bộ máy phát- máy biến áp: ba bộ nối với thanh góp 220kV, hai bộ nối với thanh góp 110kV Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giưa thanh góp UC và thanh góp UT đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát UF

Chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng như vận hành Không có

dòng công suất thừa truyền từ phía thanh góp 110kV qua các máy biến áp liên lạc B1 và

B2 để phát về hệ thống gây tổn thất hai lần MBA

Nhược điểm:

Có 3 bộ MPĐ-MBA nối với thanh góp 220kV nên vốn đầu tư cho thiết bị rất lớn Khi sự

cố một máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp tự ngẫu còn lại phải đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải phía trung do phải truyền tải một lượng công suất rất lớn dẫn tới công suất máy biến áp tự ngẫu chọn sẽ lớn gây tốn kém về kinh tế

*kết luận

Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng Trong hệ thống điện tổng công suất các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 5 lần tổng công suất của các máy phát điện Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Điều đó có thể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống một cách hợp lý , dùng máy biến áp

tự ngẫu và tận khả năng quá tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp

*TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN

D

T S

2.1.A Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

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 bố công suất cho các MBA trong sơ đồ bộ 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 cân bằng công suất phát bằng công suất thu( phụ tải), không sét đến tổn thất công suất trong MBA 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

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

Sbô = SđmF - max

TD

Sn

1 ( ) ( ( ) ( ) ) 2

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

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

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

Áp dụng công thức trên tính toán cho từng thời điểm ta có kết quả ghi trong bảng 2.1:

Bảng 2.1 phân bố công suất tại từng thời điểm của MBALL(phương án I)

giờ 0-5h 5-8h 8-11h 11-13h 13-17h 17-21h 21-24h

SCT(t) -11,47 -11,47 2,65 -11,47 -11,47 -4,41 -18,53

SCC(t) 26,45 43,88 65,73 44,387 61,945 72,443 51,447

SCH(t) 37,92 55,35 68,38 55,86 73,43 76,85 69,98

2,2.A Chọn loại và công suất định mức của MBA

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

MBA này mang tải bằng phằng nên không có nhu cầu điện áp phía hạ áp Như vậy, chỉ

cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh

kích từ( TĐK) của MF

B1,B4,B5 : SđmB1=SđmB4=SđmB5 ≥ SđmF=75 MVA

 Phía 110kV

 Chọn MBA TДЦ có SđmB = 80 MVA có các thông số

bảng2.2 thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây 110kV

UH ( kV)

ΔPo( kW)

ΔPN( kW) UN% Io%

 Phía 220kV

 Chọn MBA TДЦ có SđmB = 80 MVA có các thông số

bảng 2.3 thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây 220kV

UH ( kV)

ΔPo( kW)

ΔPN( kW) UN% Io%

2.2.2 Chọn máy biến áp liên lạc :

do 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 điệp áp được tất cả các phía Công thức xác định công suất định mức MBA tự ngẫu như sau :

1 1 75 150

0,5

dm dmTN MF

2.2.3 kiểm tra điều kiện quá tải

Với máy biến áp hai cuộn dây ta không cần kiểm tra quá tải vì công suất của MBA đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện, đồng thời từ 0h – 24h luôn cho bộ MPĐ-MBA này làm việc với phụ tải bằng phẳng và nếu một trong hai phần tử máy phát hoặc máy biến áp bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố

Với máy biến áp tự ngẫu ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thường và quá tải

sự cố đối với phía hạ kể cả khi máy biến áp làm việc ở chế độ từ hạ lên cao và trung vì công suất định mức của MBA tự ngẫu đã chọn lớn hơn công suất định mức của MPĐ

*sự cố 1: hỏng MBA B4 tại thời điểm phụ tải trung cực đại

max

141,18( )

UT

S  MAV ; S VHT UTmax 137,33(MAV); S UC UTmax 62, 07(MAV);S UT DPmax 8, 37(MAV)

- Điều kiện kiểm tra sự cố :

Hình 2.2:Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBA B4 phương án 1

-phân bố công suất khi sự cố

max

5 ax d

Ta thấy S thieu 72,18S HT dp 150MVA Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của

hệ thống (150 MVA) nên máy biến áp được chọn thoả mãn

*sự cố 2: hỏng một MBA B3 tại thời điểm phụ tải trung cực đại

Hình 2.3: Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBALL B3 phương án 1

-phân bố công suất khi sự cố

S  MAV ; min

55,17( )

UT UC

S  MAV ; min

7, 44( )

UT DP

Hình 2.3 Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBALL B3 phương án 1

Khi sự cố một MBA LL khi phụ tải trung cực tiểu ta thấy công suất được truyền từ hạ và trung lên cao → cuộn nối tiếp sẽ mang tải nặng nề nhất

Do đó máy biến áp không bị quá tải

Vậy với sự cố này MBA tự ngẫu không bị quá tải và có thể làm việc bình thường

Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá

tải bình thường và quá tải sự cố

2.3.A )Tính toán tổn thất trong máy biến áp

+ Với sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây B1(phía 220KV)

2 bo

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

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

Sbô = SđmF - max

TD

Sn

1

=75 - 1.28, 24

4 = 67,94 MVA

2.2.B Chọn loại và công suất định mức của MBA

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

MBA này mang tải bằng phằng nên không có nhu cầu điện áp phía hạ áp Như vậy, chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ( TĐK) của MF

B1,B2,B5 : SđmB1=SđmB2=SđmB5 ≥ SđmF=75 MVA

 Phía 110kV

 Chọn MBA TДЦ có SđmB = 80 MVA có các thông số

Bảng 2.7 thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây phía 110kV

Loại

MBA

Sđm ( MVA) UC (kV) UH (kV) ΔPo( kW) ΔPN( kW) UN% Io%

 Phía 220kV

 Chọn MBA TДЦ có SđmB = 80 MVA có các thông số

Bảng 2.8 thông số kỹ thuật MBA 2 cuộn dây phía 220kV

2.2.2 Chọn máy biến áp liên lạc :

do 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 điệp áp được tất cả các phía Công thức xác định công suất định mức MBA tự ngẫu như sau :

1 1 75 150

0,5

dm dmTN MF

Bảng 2.9 thông số kỹ thuật MBA TN

2.2.3 kiểm tra điều kiện quá tải

Với máy biến áp hai cuộn dây ta không cần kiểm tra quá tải vì công suất của MBA đã được chọn lớn hơn công suất định mức của máy phát điện, đồng thời từ 0h – 24h luôn cho bộ MPĐ-MBA này làm việc với phụ tải bằng phẳng và nếu một trong hai phần tử máy phát hoặc máy biến áp bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố

Với máy biến áp tự ngẫu ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thường và quá tải

sự cố đối với phía hạ kể cả khi máy biến áp làm việc ở chế độ từ hạ lên cao và trung vì công suất định mức của MBA tự ngẫu đã chọn lớn hơn công suất định mức của MPĐ

*sự cố 1: hỏng MBA B5 tại thời điểm phụ tải trung cực đại

max

141,18( )

UT

S  MAV ; S VHT UTmax 135,15(MAV); S UC UTmax 62, 07(MAV);S UT DPmax 8, 37(MAV)

- Điều kiện kiểm tra sự cố :

67,94 67,94 65,18 65,18

5,41 5,41

max

UT UC

Hình 2.6: Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBA B5 phương án 2

-phân bố công suất khi sự cố

Ta thấy S thieu 72,16S HT dp 150MVA vậy MBA làm việc ổn định

*sự cố 2: hỏng một MBA B3 tại thời điểm phụ tải trung cực đại

.k S qt sc dmB S boB5S UTmax 0,5.1, 4.160 67,94 179,94 141,18   MVA

-phân bố công suất khi sự cố

UT S

D

T S

D

T S

D

T S

D

T S

D

T

Hình 2.7 Đồ thị phân bố công suất sự cố hỏng MBA B3 phương án 2

Khi sự cố một bộ MF – MBA bên trung ta thấy công suất được truyền từ hạ và cao lên trung → cuộn chung sẽ mang tải nặng nề nhất

Ta thấy S thieu 85,86S HT dp 150MVA vậy MBA làm việc ổn định

2.3.B Tính toán tổn thất trong máy biến áp

+ Với sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây B1(phía 220KV)

2 bo

+ Với sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây B4, B5 (phía110KV)

2 bo

MBA Loại MBA Sdm

Điện áp cuộn dây

CHƯƠNG 3 :TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬTVÀCHỌN

PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Mục đích của việc tính toán kinh tế - kỹ thuật là để chọn được phương án hợp lí nhất

trong các phương án trên, cần phải tiến hành so sánh một cách tổng hợp cả về mặt kinh tế

- kỹ thuật giữa các phườn án : Phương pháp tính toán về mặt kỹ thuật như đã biết ở phần

đề xuất phương án ( là đảm bảo linh hoạt, an toàn ) Về mặt kinh tế ta chỉ chọn theo chi

phí tính toán thấp

A phương án 1

3.1.A Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Sơ đồ nối điện phương án 1:

B5

F5 F3

F2 F1

B3 B2

B1

MCLL MCTGV

- Có 3 lộ đến:2 lộ từ hai máy biến áp tự ngẫu và 1 lộ từ MBA bộ

- Có một đường dây kép nối với hệ thống

- có 1 lộ kép nối với phụ tải

=>Chọn sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng

* Cấp điện áp 110kV

- Có 4 lộ đến:2 từ hai máy biến áp tự ngẫu và 2 từ máy biến áp bộ

- Có 2 lộ kép và 1 lộ đơn nối với phụ tải

=>Chọn sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng

3.2.A Tính toán kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu

Trong các phương án, phương án tối ưu được chọn căn cứ vào vốn đầu tư và chi phí vận hành năm Về mặt cơ sở lý luận, để luận chứng kinh tế cho các phương án ta xét một cách đơn giản nhất nghĩa là ta chỉ xét các phần tử khác nhau trong hai phương án, cụ thể

là máy biến áp(MBA) và máy cắt(MC) Trong đó phương án nào có chi phí tính toán thấp nhất thì sẽ kinh tế nhất

3.2.1 Vốn đầu tư

Vốn đầu tư của các phương án được xác định theo công thức sau:

V = VB + VTBPP (4.1)

Trong đó: V – vốn đầu tư của phương án;

VB – vốn đầu tư MBA;

VB = kB.Vb (4.2)

Với kB – hệ số tính đến chuyên trở và lắp đặt MBA;

Vb – tiền mua máy biến áp

VTBPP – vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối, được xác định theo công thức sau:

VTBPP = ∑niVTBPPi=n1.VTBPP1+ n2.VTBPP2+…

Trong đó: ni – số mạch cấp điện áp i;

VTBPPi – giá thành mỗi mạch TBPP cấp điện áp i

Bảng 3.1 – bảng các số liệu về vốn đầu tư máy biến áp

MBA 2 cuộn dây

MBA

tự ngẫu

MBA 2 cuộn dây

Uđm cuộn cao áp MBA (kV) 220 220 110

Phía 220kV có 9 mạch máy cắt, mỗi mạch là: 4,2.109(đồng/mạch);

Phía 110kV có 11 mạch máy cắt giá, mỗi mạch là: 1,8.109(đồng/mạch);

Phía 10,5kV có 2 mạch máy cắt, mỗi mạch là: 0,9.109(đồng/mạch);

B4 B3

MCLL MCTGV

MCLL MCTGV

2 đường dây kép và 1 đường dây đơn

2 đường dây kép

B5

F5 F1

B1

F2 B2

Hình 3.2 sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2

* Cấp điện áp 220kV

- Có 4 lộ đến:2 lộ từ hai máy biến áp tự ngẫu và 2 lộ từ MBA bộ

- Có một đường dây kép nối với hệ thống

- có 1 lộ kép nối với phụ tải

=>Chọn sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng

* Cấp điện áp 110kV

- Có 3 lộ đến:2 từ hai máy biến áp tự ngẫu và 1 từ máy biến áp bộ

- Có 2 lộ kép và 1 lộ đơn nối với phụ tải

=>Chọn sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng

a) Vốn đầu tư cho máy biến áp(V 2.B )

Máy biến áp B1,B2

VB1 =VB2 = kB1.vb1 = 1,4.5,4.109 = 7,56.109 (vnd)

b) Tính vốn đầu tư mua TBPP

Phía 220kV có 11 mạch máy cắt giá, mỗi mạch là: 4,2.109(đồng/mạch);

Phía 110kV có 9 mạch máy cắt giá, mỗi mạch là: 1,8.109(đồng/mạch);

Phía 10,5kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 0,9.109(đồng/mạch);

V - vốn đầu tư, (đồng);

P1 - tiền khấu hao hao mòn hàng năm và sửa chữa lớn thiết bị;

α% - Hệ số khấu hao phần trăm (bằng 8,4 tra bảng 4.2 thiết kế nhà máy

điện và trạm biến áp )

P2 = β ΔA

P2 - chi phí tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp(đ/năm);

β - tiền tiêu thụ điện năng của 1 kWh = 1000 đ/ kWh;

ΔA - tổn thất điện năng hàng năm trong MBA, kWh

Phương án 1

P1 =

9

9 1

3.3.3.Lựa chọn phương án tối ưu

Kết quả tính toán cho hai phương án ta được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 3.2 Kết quả tính toán

các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Chỉ tiêu Vốn đầu tư V,(109

đồng)

Tổn thất điện năng ΔA, (kWh)

Phí tổn vận hành P, (109đồng)

Phương

án

Từ bảng các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật so sánh 2 phương án ta thấy:

V 1 < V 2 ; P1P2 => ta chọn phương án 1 là phương án tối ưu