ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHÀ MÁU ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY

Trang 1PHẦN I CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1.1 Chọn máy phát điện Theo nhiệm vụ thiết kế yêu cầu: Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện có công suất đặt 300MW, gồm

Trang 1

PHẦN I CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY

1.1 Chọn máy phát điện

Theo nhiệm vụ thiết kế yêu cầu: 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 Nhà máy có

nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở 3 cấp điện áp: phụ tải địa phương 10,5kV, phụ tải

trung áp 110kV và nối với hệ thống cấp điện áp cao 220kV Để thuận tiện cho việc xây

dựng, sửa chữa cũng như vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại Ta chọn máy

phát điện có thông số kỹ thuật như bảng sau

Bảng 1 1 :Thông số kỹ thuật của máy phát điệnLoại máy n

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

PNM% Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

cosF Hệ số công suất định mức của MF

Sdm Tổng công suất biểu kiến định mức của nhà máy (MVA)

Tổng công suất biểu kiến định mức của nhà máy được tính theo công thức sau:

Áp dụng công thức ta có bảng tính toán công suất phát của toàn nhà máy

Bảng 1 2 : Tính toán công suất phát của toàn nhà máy theo thời gian

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

1.2.2 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy

Ta thiết kế cho nhà máy nhiệt điện với công suất tự dùng của nhà máy bằng 6 %công suất định mức, Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máynhiệt điện theo công thức :

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

α % Lượng điện phần trăm tự dùng

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 (MVA)

Bảng 1 3 : Tính toán công suất tự dùng của nhà máy theo thời gian t

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

Std(t) (MVA) 20,259 21,741 24,706 23,224 23,224 24,706 21,741

1.2.3 Tính toán phụ tải các cấp điện áp

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

S(t )= Pmax

Trong đó:

S(t) Công suất phụ tải tại thời điểm t (MVA)

Pmax Công suất max của phụ tải (MW)

Cos φ Hệ số công suất

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

STNM(t) Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t (MVA)

a Tính toán công suất của phụ tải địa phương

Biết Pmax = 10,5MW; Cosφ = 0,85

Áp dụng công thức trên ta có bảng tính toán công suất của phụ tải địa phương

Bảng 1 4 : Công suất của phụ tải địa phương

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

Sdp(t) (MVA) 7,412 8,647 11,118 11,118 11,118 12,353 9,882

b Tính toán công suất của phụ tải cấp điện áp trung

Biết Pmax = 120MW; Cosφ = 0,84

Áp dụng công thức trên ta có bảng sau:

c Tính toán công suất của phụ tải cấp điện áp cao

Biết Pmax = 80MW; Cosφ = 0,85

Áp dụng công thức trên ta có bảng sau:

Bảng 1 6 : Tính toán công suất phụ tải phía cao áp 220 kV

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

SUC(t) (MVA) 56,471 65,882 84,706 75,294 84,706 94,118 65,882

1.2.4 Tính toán công suất phát về hệ thống

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng côngsuất thu), không xét đến công suất tổn thất trong máy biến áp ta có:

Svht(t) = Stnm(t) – (Sdp(t) + SUT(t) + SUC(t) + Std(t)) (1.0)Trong đó:

Svht(t) Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t (MVA)

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

Sdp(t) Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t (MVA)

SUT(t) Công suất phụ tai cấp điện áp trung tại thời điểm t (MVA)

SUC(t) Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t (MVA)

Std(t) Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA)

Áp dụng công thức trên ta có bảng tính toán công suất phát về hệ thống

Bảng 1 7 : Tính toán công suất phát về hệ thống

STGC(t) = SVHT(t) + SUC(t)

(1.0)

Ta có bảng tính toán phụ tải thanh góp cao:

Bảng 1 8 : Phụ tải thanh góp cao áp

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

SUC(t) (MVA) 56,471 65,882 84,706 75,294 84,706 94,118 65,882

Svht(t) (MVA) 78,357 89,444 125,899 113,579 104,167 115,252 88,208

Stgc(t) (MVA) 134,829 155,326 210,605 188,873 188,873 209,370 154,091Sau khi tính toán cho từng cấp điện áp ta có bảng tổng hợp và đồ thị phụ tải các cấp

0

350 400

Trang 5Phía 220kV giá trị công suất cực đại là 94,118 MVA chiếm khoảng 20%công suất toàn nhà máy, giá trị công suất cực tiểu là 56,471 MVA chiếm khoảng17% công suất toàn nhà máy.

Phía 110kV: SUTmax = 128,571 MVA chiếm khoảng 28% Stnm

SUTmin = 100 MVA chiếm khoảng 30% Stnm.Phía 10,5kV: Sdpmax = 12,353 MVA chiếm khoảng 3% Stnm

Sdpmin = 7,412 MVA chiếm khoảng 2% Stnm

 Nhà máy luôn phát công suất thừa lên hệ thống với Svhtmax = 131,907MVA và Svhtmin =90,511MVA

 Dự trữ quay của hệ thống là 180MVA

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

Nguyên tắc 1: Có hay không có thanh góp điện áp máy phát?

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp máy phát,

mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cưc máy phát, phía trên của máy biến áp liênlạc Quy định cho phép rẽ nhánh từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá15% công suất định mức của một tổ máy phát Ta có:

ax.100 15%

2

M DP dmF

S

Vậy không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát, trong sơ đồ các máy phát đượcnối bộ với máy biến áp, phụ tải địa phương được trích từ đầu cực máy phát nối bộ vớimáy biến áp liên lạc

Nguyên tắc 2: Sử dụng máy biến áp liên lạc nào?

Trong trường hợp có ba cấp điện áp (điện áp MF, điện áp trung và điện áp cao) vàthỏa mãn cả hai điều kiện sau:

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

Vậy dùng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc

Nguyên tắc 3: Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây nối ở thanh góp trung

áp 110kV.

Trong trường hợp MBA liên lạc là tự ngẫu khuyến khích chế độ truyền tải côngsuất từ trung sang cao (phía cao tải được đến công suất định mức mặc dù phía trung vàphía hạ chỉ tải được đến công suất tính toán)

Phụ tải cấp điện áp phía trung SUTmax/SUTmin = 128,571/100

Nên có thể ghép từ 1 đến 2 bộ MF-MBA hai cuộn dây lên thanh góp điện áp phíatrung

Nguyên tắc 4

Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ có thể ghép một số MF chungmột MBA nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất các tổ MF phải nhỏ hơn côngsuất dự chữ nóng của hệ thống điện ép

HT dmF dp gh



Trong trường hợp này thì 2.SdmF = 2.75 <

HT dp

S

= 180 MVA nên ta có thể ghép 2 MFchung một MBA

1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện

 Dùng 2 MBA tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp

 Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nối bộ mới máy phát để cấp điện chophụ tải110 kV và 220kV

 Phía trung có hai bộ MP – MBA với tổng cống suất phát là 2.75 = 150MVA đủ cung cấp cho phụ tải phía trung ở thời điểm cực đại là128,571 MVA

Trang 7

Ưu điểm:

 Luôn đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp

 Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt

 Lượng công suất truyền tải qua cuộn trung nhỏ nên tổn thất công suấtnhỏ

 Dùng 2 MBA tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp

 Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nối bộ mới máy phát để cấp điện chophụ tải110 kV và 220kV

 Phía trung chỉ có 1 bộ MP – MBA không đủ để cung cấp điện cho phụtải phía trung nên cần phải lấy thêm công suất từ phía trung của MBA

tự ngẫu

Ưu điểm:

 Luôn đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp

 Sơ đồ nối điện đơn giản

Nhược điểm:

 Có 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây bên cao nên giá thành thiết bị cao hơn sovới phương án 1.

 Dùng 2 MBA tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp

 Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nối bộ mới máy phát để cấp điện chophụ tải110 kV

 Hai máy phát ghép chung với một máy biến áp

Ưu điểm:

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

 Số lượng và chủng loại MBA ít nên giá thành giảmNhược điểm:

 Khi một MBA liên lạc nghỉ làm việc thì phải dừng 2 tổ máy phát

Hình 1 5 : Sơ đồ nối điện nhà máy phương án 4.

Nhận xét:

 Dùng 2 MBA tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp

 Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nối bộ mới máy phát để cấp điện chophụ tải110 kV

 Hai máy phát ghép chung với một máy biến áp

Ưu điểm:

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

 Tiết kiệm được thiết bị, giảm giá thành lắp đặt

Nhược điểm

 Khi MBA B1 nghỉ làm việc thì phải dừng 2 tổ máy phát

Tóm lại: Từ 4 phương án được đề xuất ta nhận thấy: phương án 1 và 2 là hai

phương án đơn giản và kinh tế hơn so với hai phương án 3 và 4 Mặt khác, phương án 1

và 2 đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn, tin cậy hơn cho các phụ tải đồng thời cũngthỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và phương án 2 để tính

toán cho các phần sau

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

UC

Hình 2 6 : Sơ đồ nôi điện của nhà máy phương án 1

2.1.1 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 chúngđược tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là: phân công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu còn lại do MBA liênlạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu (phụ tải),không xét đến tổn thất trong MBA Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hànhđơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây loại không điềuchỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể

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

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

bo

Trang 11

b MBA liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MF-MBA hai cuộn dây,phần còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất,không xét đến tổn thất trong MBA

Phân bố cống suất cho các phía của MBA B2, B3 theo từng thời điểm như sau:

SUT(t), SUC(t) Công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t

SCT(t), SCC(t), SCH(t) Công suất các phía trung, cao, hạ của MBA tại thời điểm t

Svht(t) Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Áp dụng công thức ta có kết quả tính toán trong bảng sau:

Bảng 2 10 : Phân bố công suất cho các phía của MBA B2, B3 theo từng thời điểm

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

SCT(t) (MVA) -20,059 -12,916 -5,773 -12,916 -12,916 -5,773 -12,916

SCC(t) (MVA) 32,385 42,634 70,273 59,407 59,407 69,655 42,016

SCH(t) (MVA) 12,326 29,718 64,500 46,491 46,491 63,882 29,100

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA.

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

MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ.Như vậy, chỉ cần điều chỉnh điên áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng tựđộng điều chỉnh kích từ (TĐK) của MF Nên ta chọn loại MBA hai cuộn dây không có

bộ điều chỉnh dưới tải

Công suất định mức được chọn theo công thức sau:

106(đ)Cao Trung Hạ ΔPP0 ΔPPN C-T C-H T-H

Bảng 2 12 : Thống số MBA B4, B5 TДЦ

kV kW

lượn

g 10thành6(đ)Cao Trun



Vậy chọn MBA tự ngẫu ATДЦTH-160 với các thông số được cho trong bảng 2.4

Bảng 2 13 : Thông số MBA ATДЦTH-160

106(đ)Cao Trung Hạ ΔPP0 ΔPPN C-T C-H T-H

ATДЦT

13680

a Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố

Quá tải sự cố tối đa cho phép như sau: K qt SC=1,4 với điều kiện làm việc không quá

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

Đối với MBA 2 cuộn dây thì công suất của các máy này đã chọn lớn hơn côngsuất định mức của máy phát và trong quá trình làm việc luôn mang tải bằng phẳng nênkhông cần kiểm tra điều kiện quá tải

Đối với MBA tự ngẫu:

Sự cố 1: Hỏng một bộ bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại.

Ứng với S UT max=128,571MVA ta có max 94,118

UC

S  MVA, S VHT max 125,899MVA S UTm DP ax

=12,353MVA, S TD UTmax=24,706MVA.

Std Std Std Sdp Std

Sutmax=128,571

29,256 MVA 63,882

MVA

34,626 MVA

63,882 MVA

29,256 MVA

34,626 MVA

Hình 2 7 : Sơ đồ nối điện của nhà máy khi có sự cố hỏng một bộ bên trung tại thời điểm phụ tải

Vậy các cuộn dây MBA tự ngẫu không bị quá tải

 Tính công suất thiếu

Công suất phát về hệ thống khi có sự cố:

SC VHT bo CC UC

Lượng công suất còn thiếu:

SC thieu VHT VHT

Lượng công suất dự phòng của hệ thống là: S dp HT 180MVA  S thieu S dp HT

Máy biến áp chọn là thỏa mãn

Sự cố 2: Hỏng một MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại.

Ứng với S UT max=128,571MVA ta có max 94,118

UC

S  MVA, S VHT max 125,899MVA, S UTm DP ax

=12,353MVA, S TD UTmax=24,706MVA.

Sutmax=128,571

11,547 MVA 57,706

MVA

69,253 MVA

UC

Hình 2 8 : Sơ đồ nối điện của nhà máy khi có sự cố hỏng một MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ

tải trung cực đại

 Điều kiện kiểm tra quá tải:

Thay số vào ta được: 1,4.0,5.160+2.70,059=252,118 > 128,571(MVA)

 Phân bố công suất khi sự cố:

Trang 15

Điều kiện kiểm tra quá tải là: S nt k qtsc . S dmF

Thay số vào ta có: 34,627(MVA)< 1,4.0,5.160 = 112 (MVA)

Kiểm tra cuộn hạ:

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

 Tính toán công suất thiếuCông suất phát về hệ thống khi có sự cố:

SC VHT bo CC UC

Lượng công suất còn thiếu:

SC thieu VHT VHT

Lượng công suất dự phòng của hệ thống là:

180

HT dp

S  MVA  S thieu S dp HT

Máy biến áp chọn là thỏa mãn

Sự cố 3: Hỏng một MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu

Ứng với S UTmin=100MVA ta có S UCmin 56,471MVA, S VHTmin 78,359MVA,min

UT DP

Sutmin=100MVA

40,118 MVA 63,536

MVA

103,654 MVA

UC

Hình 2 9 : Sơ đồ nối điện của nhà máy khi có sự cố hỏng một MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ

tải trung cực tiểu

 Phân bố công suất khi sự cố:

Điều kiện kiểm tra quá tải là: S nt k qtsc . S dmF

Thay số vào ta có: 51,827(MVA)< 1,4.0,5.160 = 112 (MVA)

Kiểm tra cuộn hạ: S ha S CH 63,536(MVA)

Vậy các cuộn dây MBA tự ngẫu không bị quá tải

 Tính toán công suất thiếuCông suất phát về hệ thống khi có sự cố:

70,059 103,654 40,118 56, 471 157,36( )

SC VHT bo CC CT UC

Lượng công suất dự phòng của hệ thống là: S dp HT 180MVA  S thieu S dp HT

 Máy biến áp chọn là thỏa mãn

2.1.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

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

MBA mang tải bằng phẳng Sbộ cả năm (8760 giờ)

Tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

2

N dmB

2.1.2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết phải tính tổn thất công suấtngắn mạch cho từng cuộn dây như sau:

Vậy tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu là:

2.2.1.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

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

Tính toán tương tự như ở phương án 1 ta được Sbộ = 70,059 MVA

Áp dụng công thức ta có kết quả tính toán trong bảng sau:

Bảng 2 14 : Phân bố công suất cho các phía của MBA B3, B4 theo từng thời điểm

SCT(t) (MVA) 14,971 22,113 29,256 22,113 22,113 29,256 22,113

SCC(t) (MVA) -2,644 7,604 35,244 24,378 24,378 34,626 6,987

SCH(t) (MVA) 12,326 29,718 64,5 46,491 46,491 63,882 29,1

2.2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

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

Tính toán tương tự như ở phương án 1 ta chọn được MBA tăng áp 3 pha 2 cuộndây TДЦ có các thông số sau:

Bảng 2 15 : Thông số MBA B1, B2 TДЦ

Trang 19Loại SđmMBA

Điện áp cuộn dây,

106(đ)Cao Trung Hạ ΔPP0 ΔPPN C-T C-H T-H

Giáthành106(đ)

Cao Trun

g Hạ ΔPP0 ΔPPN

b MBA tự ngẫu làm liên lạc

Tính toán tương tự như ở phương án 1 ta chọn MBA tự ngẫu ATДЦTH-160 với cácthông số được cho trong bảng 2.8

Bảng 2 17 : Thông số MBA ATДЦTH-160

Giáthành

106(đ)Cao Trung Hạ ΔPP0 ΔPPN C-T C-H T-H

ATДЦT

c Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố

Sự cố 1: Hỏng 1 bộ bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại

64,286 MVA 63,882

MVA

64,286 MVA 63,882

MVA

0,404 MVA

Hình 2 11 : Sơ đồ nối điện của nhà máy khi có sự cố hỏng một bộ bên trung

tại thời điểm phụ tải trung cực đại

Điều kiện kiểm tra quá tải:

Thay số vào ta có: 2.1,4.0,5.160 = 224 > 128,571 (MVA)

Vậy điều kiện được thỏa mãn

Phân bố công suất khi sự cố:

ax

1 2

Thay số vào ta có: 72,555(MVA) < 1,4.0,5.160 = 112 (MVA)

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

Sự cố 2: Hỏng một MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại.

Trang 21HT

58,512 MVA 57,706

MVA

Hình 2 12 : Sơ đồ nối điện của nhà máy khi có sự cố hỏng một MBA tự ngẫu

tại thời điểm phụ tải trung cực đại

Điều kiện kiểm tra quá tải:

Thay số vào ta được: 1,4.0,5.160+69,318=181,318 > 128,571(MVA)

Phân bố công suất khi sự cố:

Điều kiện kiểm tra quá tải là: S ch k qtsc . S dmB

Thay số vào ta có: 86,962(MVA) < 1,4.0,5.160 = 112 (MVA)

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

Tính công suất thiếu

Công suất phát về hệ thống khi có sự cố:

SC VHT bo CC UC

Lượng công suất còn thiếu:

SC thieu VHT VHT

Lượng công suất dự phòng của hệ thống là: S dp HT 180MVA  S thieu S dp HT

Máy biến áp chọn là thỏa mãn

2.2.2 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

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

MBA mang tải bằng phẳng Sbộ cả năm (8760 giờ)

Tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

2

N dmB

2.2.2.2 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết phải tính tổn thất công suấtngắn mạch cho từng cuộn dây như sau:

Bảng 2 18 : Tổn thất điện năng của 2 phương án

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN

TỐI ƯU

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Việc chọn sơ đồ thiết bị phân phối (TBPP) nào cho phía điện áp cao và điện áptrung được chọn căn cứ vào số mạch đường dây đấu nối vào chúng

- Lộ ra: gồm 6 lộ đường dây (2 lộ kép và 2 lộ đơn)

 Vậy đối với cấp điện áp 110kV ta chọn sơ đồ TBPP hai hệ thống thanhgóp có thanh góp vòng

MC CL

HT

MCLL

Std Std

Std Std

- Lộ ra: gồm 6 lộ đường dây (2 lộ kép và 2 lộ đơn)

 Vậy đối với cấp điện áp 110kV ta chọn sơ đồ TBPP hai hệ thống thanhgóp có thanh góp vòng

MC CL

MCV

Hình 3 14 : Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2

3.2 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 hàng năm Các tính toán về vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm được thể

hiện dưới đây

 Vốn đầu tư

Khi tính vốn đầu tư của một phương án, chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền vận chuyển

và xây lắp các thiết bị như máy phát điện, máy biến áp, máy cắt, kháng điện phân đoạn

Một cách gần đúng có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các TBPP (bao gồm

tiền mua, vận chuyển và xây lắp) Chi phí xây dựng các thiết bị phân phối dựa vào số

mạch của TBPP ở cấp điện áp tương ứng, chủ yếu do loại máy cắt quyết định Như vậyvốn đầu tư của một phương án như sau:

Trong đó : VMBA – Vốn đầu tư MBA, được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

KB Hệ số tính đến chi phí vân chuyển và xây lắp MBA Hệ số này

phụ thuộc vào điện áp và công suất định mức của MBA

VTBPP Vốn đầu tư xây dựng thiêt bị phân phối, VTBPP = ∑ni.VTBPPi

VTBPPi Giá thành mỗi cấp điện áp i

ni Số mạch cấp điện áp i

 Chi phí vận hành hàng năm

Trong đó:

P1 Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sữa chữa lớn ; (đ/năm)

P2 Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong MBA; (đ/năm)

 Lựa chọn phương án tối ưu

Giả sử có hai phương án đem ra lựa chọn để chọn phương án tối ưu.Trước hết xét

về kinh tế thì cả hai phương án có các giá trị vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng nămtương ứng là VA,PA,VB,PB.Có các tình huống xảy ra như sau:

Nếu VA < VB , PA < PB thì phương án A tối ưu

Nếu VA > VB , PA < PB thì phương án tối ưu được chọn theo thời gian thu hồi chênhlệch vốn.Thời gian thu hồi chênh lệch vốn được tính theo công thức sau:

Nếu T < Ttc thì phương án A tối ưu, ngược lại phương án B tối ưu

Trong đó Ttc là thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn ; Ttc=8 năm

Nếu hai phương án có độ chênh lệch về vốn cũng như độ chênh lệch về chi phí vậnhành không vượt quá 5% thì coi như chúng tương đương nhau về mặt kinh tế.Vậy đểchọn phương án tối ưu cần xem xét kỹ về kỹ thuật theo ba tiêu chí chính như sau:

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

- Tính linh hoạt trong vận hành

- Tính an toàn cho người và thiết bị

3.2.1 Phương án 1

Vốn đầu tư: V1=VB1+VTBPP1

 Vốn máy biến áp: VB1=∑kBi.VMBAi

- Máy biến áp tự ngẫu công suất 160 MVA cấp điện áp cao 220 kV có giá thành:

VB220 = 1,4.11100.106=15,54.109 (đ) ( với kB=1,4)

VB1 = (2.15,54+7,56+2.6,75).109 =52,14.109 (đ)

 Vốn đầu tư thiết bị phân phối:

- Phía cao áp 220 kV có 11 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 4,2.109 (đ/mạch)

- Phía trung áp110 kV có 12 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,8.109 ( đ/mạch)

- Phía hạ áp 10,5 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,9.109(đ/mạch)

Vậy vốn đầu tư thiết bị phân phối là:

VTBPP1 = ( 11.4,2 + 12.1,8 + 2.0,9).109 = 69,6.109 (đ)Như vậy tổng vốn đầu tư cho phương án 1 là:

V1 = VB1 + VTBPP1 = (52,14 + 69,6).109 = 121,74.109 (đ)Chi phí vận hành hàng năm:

P1 = a.V1 + β.∆A1

= 0,084.121,74.109 +1200.10930,751.103 =23,343.109 (đ)

3.2.2 Phương án 2

Vốn đầu tư: V2=VB2+VTBPP2

 Vốn máy biến áp: VB2=∑kBi.VMBAi

- Máy biến áp tự ngẫu công suất 160 MVA cấp điện áp cao 220 kV có giá thành:

 Vốn đầu tư thiết bị phân phối:

- Phía cao áp 220 kV có 12 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 4,2.109 (đ/mạch)

- Phía trung áp110 kV có 11 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,8.109 ( đ/mạch)

- Phía hạ áp 10,5 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,9.109(đ/mạch)

Vậy vốn đầu tư thiết bị phân phối là:

VTBPP2 = ( 12.4,2 + 11.1,8 + 2.0,9).109 = 72.109 (đ)

Như vậy tổng vốn đầu tư cho phương án 2 là:

V2 = VB2 + VTBPP2 = (52,95 + 72).109 = 124,95.109 (đ)Chi phí vận hành hàng năm:

P2 = a.V2 + β.∆A2

= 0,084.124,95.109 +1200.10874,983.103 =23,546.109 (đ)Theo kết quả tính toán trên ta có:

là lớn nhất.

Ta chọn điểm ngắn mạch như sau:

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía cao áp, chọn điểm ngắn mạch N1, nguồn cấp

+ Đối với N3 nguồn cấp là hệ thống và các MF của nhà máy, trừ máy phát F2

+ Đối với N3’ nguồn cấp chỉ là MF F2

Trong hai điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào lớn sẽ được dùng đểchọn khí cụ điện và dây dẫn ở đầu cực MF

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch tự dung và phụ tải địa phương, chọn điểmngắn mạch N4, nguồn cấp là các MF của nhà máy và hệ thống

4.2 Lập sơ đồ thay thế

Chọn Scb= 100 MVA và Ucb= điện áp trung bình các cấp (230; 115; 10,5kV)

Tính điện kháng của các phần tử:

 Điện kháng của hệ thống Ta có: x =0,5*HT

* 1

 Đường dây nối về hệ thống

Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 50km Điện kháng củadây dẫn này lấy là: x0 = 0,4 Ω/km

tb

S L

T

dmB H

3 0,138

5 0,072

0,244

4

0,128

8 6

9

12 10

13

14

0,131 0,072

0

0 0,128

0,244

15 0,131

16 0,244

170,032

27

0,097 F1,2,3,4,5

Dòng ngắn mạch siêu quá độ:

S I

3 0,138

5 0,072

0,244

4 0,128

8 6

9

12 10

13

14

0,131 0,072

0

0 0,128 0,244 0,244

0,244

F4 F5

15 0,131

16 0,244

25 0,093

F1

25 0,093

F2,3,4,5

F1

HT

29 0,070

28 0,854 N2

Biến đổi sao 17, 18, 24 về tam giác thiếu 28, 29 ta có:

N2

290,070

300,084

S I

3 0,1375

5 0,0719

0,244

4 0,1281

8 6

9

12 10

13

14

11

0,1313 0,0719

0

0 0,1281

0,244

0,244

F4 F5

15 0,1313

16 0,244

X31 = X21 // X23 =

0,188.0,372

0,1250,188 0,372 

17 0,0314

18 0,3815

F3,4,5

HT

N3

31 0,1248

F1

F3,4,5

F1

28 0,8536

N3

24 0,0359

6 0,1281

29 0,0703 HT

31 0,1248 6

0,1281

Trang 35Biến đổi sao 17, 18, 24 về tam giác thiếu 28, 29 ta có:

33 0,435

S I

 Dòng ngắn mạch tại N3 lớn hơn tại N3’ nên được dùng để chọn các khí cụ điện và dây dẫn ở đầu cực MF.

Điểm ngắn mạch Dòng ngắn mạch siêu quá độI

N” (kA) Dòng điện xung kích ixk (kA)

Trang 37

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp

Các khí cụ điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc bình thường và cưỡng bức.Ứng với hai trạng thái làm việc tren có dòng bình thường Ibt và dòng cưỡng bức Icb Cáckhí cụ điện được chọn theo điều kiện dòng sẽ căn cứ vào giá trị hai loại dòng điện này.Sau đây sẽ trình bày tính toán hai loại dòng điện này

Std Std Std Sdp Std

1 lộ kép 2 lộ đơn 2 lộ kép 2 lộ đơn

(1) (2)

(3) (4) (5)

(10)

(9) (8)

(6) (7)

Hình 5 16 : Sơ đồ nối điện chính toàn nhà máy

5.1.1.2 Mạch đường dây về phụ tải

Phụ tải cấp điện áp Cao 220kV có Pmax = 80MW; cosφ = 0,85 Gồm 1 kép x 40 MW

và 2 đơn x 20 MW

a Đường dây đơn

- Dòng cưỡng bức của đường dây đơn:

5.1.1.3 Mạch máy biến áp bộ trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây

- MBA B1 trong sơ đồ bộ F1-B1:

m sc sc sc

CC CC CC CC cb

dm

I

U k

Như vậy dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở phía 220kV là:

220 ( ax)kV 0,33( )

cb m

5.1.2 Các mạch phía 110kV

5.1.2.1 Mạch đường dây về phụ tải

Phụ tải cấp điện áp Trung 110kV có: Pmax = 120MW; cosφ = 0,84 Gồm 2 kép x40MW và 2 lộ đơn x 20 MW

a Đường dây đơn

- Dòng cưỡng bức của đường dây đơn:

5.1.2.2 Mạch máy biến áp bộ trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây

MBA B4, B5 trong sơ đồ bộ F4-B4, F5-B5:

m sc sc sc

CT CT CT CT cb

dm

I

U k

Máy cắt điện được chọn theo điều kiện sau:

- Điều kiện áp: UdmMC≥ Uluoi

Trong đó:

Inhđm - dòng điện ổn định nhiệt của máy cắt ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh

BN - xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch

(Điều kiện này chỉ xét khi máy cắt có dòng điện định mức dưới 1000A)

Máy cắt cấp điện áp 220kV và 110kV được chọn là 3AQ1, loại máy cắt điện SF6

do hãng Siemens sản xuất Máy cắt sử dụng cho cấp điện áp 10,5kV là loại máy cắtkhông khí 8BK41 do hãng Siemens sản xuất

Bảng 5 21 : Thông số của máy cắt

- Các máy cắt đã chọn ở trên đều có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên takhông phải kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt

- Dựa vào bảng thông số trên ta thấy các máy cắt được chọn đều thỏa mãn cácyêu cầu đưa ra

5.2.2 Chọn dao cách ly (DCL)

Dao cách ly được chọn theo điều kiện sau:

- Điều kiện áp: UdmCL≥ Uluoi

- Điều kiện dòng: I dmCL I cb

- Điều kiện ổn định động: iddm≥ iXK= KXK √ 2 I } { ¿

- Điều kiện ổn định nhiệt: I nhdm

2 .t nh≥B N

(Điều kiện này chỉ xét khi máy cắt có dòng điện định mức dưới 1000A)

Dao cách ly ở cấp điện áp 220kV và 110kV được chọn là PЛHД-220Π/600 vàPHД-110/1000, loại dao cách ly đặt ngoài trời, lưỡi dao quay trong mặt phẳng ngang.Dao cách ly sử dụng cho cấp điện áp 10,5kV là loại PBK-20/5000, đặt trong nhà

Bảng 5 22 : Bảng thông số kỹ thuật của dao cách ly

N1 Cao 220 0,33 10,5929 26,9651

220Π/

N2 Trung 110 0,413 13,1040 33,3572 110/1000PHД- 110 1 80