Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW

Chọn máy phát điện là một trong những khâu quan trọng của nhà máy điện, mục đích là chọn máy phát có hiệu quả kinh tế nhất vì nó liên quan đến cấu trúc của nhà máy, vốn đầu t xây dựng ba

Trờng Đại Học bách khoa hà Nội

Khoa điện – Bộ môn Hệ thống điện Bộ môn Hệ thống điện

công suất 240 MW

chơng I

tính toán phụ tải,chọn sơ đồ nối dây

1-1.Chọn máy phát điện

Chọn máy phát điện là một trong những khâu quan trọng của nhà máy điện, mục

đích là chọn máy phát có hiệu quả kinh tế nhất vì nó liên quan đến cấu trúc của nhà máy, vốn đầu t xây dựng ban đầu, sự phát triển phụ tải hiện tại và tơng lai.Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy NĐNH bao gồm 4 tổ máy với công suất của mỗi

tổ máy là 60 MW Tra bảng phần máy phát điện ta chọn đợc loại máy phát có cácthông số nh trong bảng sau:

P(MW)

U(KV)

Coφ

1,691

1-2.Tính toán cân bằng công suất

Điện năng cung cấp cho các phụ tải phải có chất lợng đảm bảo, tức là giátrị các thông số điện áp và tần số phải nằm trong giới hạn đợc quy định Mặtkhác điều kiện cần để chế độ xác lập có thể tồn tại là sự cân bằng công suất tácdụng và công suất phản kháng Nghĩa là công suất do nguồn sinh ra phải bằngcông suất do các phụ tải tiêu thụ cộng với công suất tổn thất trong các phần tửcủa hệ thống Do đó việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quantrọng

Thực tế mức tiêu thụ điện năng luôn thay đổi theo thời gian Quy luật biếnthiên của phụ tải theo thời gian đợc thể hiện trên hình vẽ chính là đồ thị phụ tải

Đồ thị phụ tải rất cần cho thiết kế và vận hành hệ thống điện Dựa vào đồthị phụ tải của hệ thống điện mà có thể phân bố tối u công suất cho các nhà máy

điện trong hệ thống Mặt khác dựa vào đồ thị phụ tải ngày của nhà máy hay trạmbiến áp để xác định dung lợng máy biến áp, tính toán tổn thất điện năng trongmáy biến áp và chọn sơ đồ nối dây

Dựa vào các số liệu ban đầu đã cho dới dạng phần trăm công suất cực đại(%Pmax), đồ thị phụ tải của nhà máy cho dới dạng phần trăm công suất đặt (%Pđặt),với từng phụ tải tơng ứng thì có hệ số công suất cos Do đó ta tính phụ tải ở cáccấp điện áp theo công suất biểu kiến dựa vào công thức tổng quát:

S(t) =

 Cos

P(t) với P(t) =

100

% P

-Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Trong đó:

S(t) : là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA)P% : là công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải tính theo phần trămcông suất cực đại của phụ tải đó

Pmax : là công suất cực đại của phụ tải (MW)Cos : là hệ số công suất của phụ tải

1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát: (10,5kV)

Phụ tải địa phơng có Uđm = 10,5kV; Pmax = 21MW; cos = 0,87

áp dụng công thức (1) ta tính đợc: P10,5 (t) và S10,5 (t), kết quả đợc ghi trongbảng sau:

t(h) 0 

4

4  6

6  8

12

12  14

14  16

16  18

18  20

20  22

22  24

S 10,5 (t)(M VA)

18,19 19,31

2 Đồ thị phụ tải điện áp 110kV

Phụ tải này có Uđm = 110kV; Pmax = 100 (MW); cos = 0,88

6  8

-30 20 70 120

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

t(h)

S 110 (t)(MVA)

3 Đồ thị phụ tải của nhà máy

Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát điện, mỗi tổ có

PFđm = 60 (MW); cos = 0.80

Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là:

SFđm =

 Cos

PFdm

= 8 , 0

60 = 75 (MVA)

Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:

-Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

PNMđm = 4.PFđm = 4.60 = 240 (MW)

SNMđm = 4.SFđm = 4.75 = 300 (MVA)

Dựa vào công thức: SNM(t) =  

 Cos

14  16

16  18

18  20

0 50

4 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy theo công thức sau:

S

S 6 , 0 4 , 0

Trong đó:

Std(t) : là phụ tải tự dùng tại thời điểm t

SNMđm : Công suất đặt của toàn nhà máy

SNM(t) : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t

 : số phần trăm lợng điện tự dùng so với công suất định mức toàn nhà máy.

Theo nhiệm vụ thiết kế cho  = 8% = 0,08; Costd = 0,82; SNMđm = 300 và SNM(t)

S 6 , 0 4 ,

0 NM(t)

ta tính đợc Std(t) Kết quả tính toán thể hiện trong bảng dới đây:

0 5 10 15 20 25

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

S td (t)(MVA)

5 Tính công suất phát về hệ thống.

Nhà máy nối với hệ thống bằng 2 đờng dây,dài 100 km.Trong yêu cầu

thiết kế không có phụ tải cao áp 220 KV nên công suất phát lên hệ thống là l ợng

-Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

công suất thừa khi đã cung cấp đủ cho phụ tải - ở đây là phụ tải: hạ, trung và tựdùng

4  6

6  8

8  10

10  12

12  14

14  16

19,3 1

19,3 1

16,8

97 16,897 19,31 21,72 24,14 21,72 21,72 19,31

S 110(t)

102, 27

102, 27

90,9 1

Hình 1-5

135,36 124

150,18 141,23

109,18 111,59

128,82 126,41 97,82

0 50 100 150 200

t(h)

S 220 (t)(MVA)

137,77

6 §å thÞ phô t¶i tæng hîp cña toµn nhµ m¸y:

Tõ c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n trªn ta lËp b¶ng sau:

-Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Hỡnh 1-6

134,64 146 149,82 158,77

130,82 128,41 141,18

154,96 142,18

18,9 19,31 16,9

19,31

0 50 100 150 200 250 300

Phụ tải lớn nhất của cấp điện áp máy phát là 24,14 MVA, mà công suất

định mức của máy phát SFđm = 75 MVA nên tỷ lệ phụ tải điện áp máy phát so vớicông suất định mức một máy phát là:

75 2

14 , 24

100 = 16%

Do đó phải có thanh góp ở cấp điện áp máy phát

Phụ tải lớn nhất cấp điện áp 110kV là 113,64 MVAvà bằng 38% tổng côngsuất lắp đặt toàn nhà máy (SNMđm = 300 MVA)

Phần công suất phát về hệ thống 220kV gồm:

+ Công suất phát lớn nhất chiếm:

821 , 149

300 

100 = 50 % tổng công suất đặt toàn nhà máy

+ Công suất phát nhỏ nhất chiếm:

300

183 , 142

240 

.100 = 33% tổng công suất đặt toàn nhà máy

Dự trữ công suất hệ thống là 100 MVA Vậy HT đảm bảo cung cấp điệncho các phụ tải

1-3.Chọn các phơng án nối dây

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là khâu quan trọng trong quátrình thiết kế nhà máy điện Các phơng án chọn sơ đồ nối điện phải đảm bảocung cấp điện liên tục cho các hộ sử dụng điện, đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật vàkinh tế Căn cứ vào kết quả tính toán ở chơng I và nhiệm vụ thiết kế ta có:

1 Phụ tải điện áp máy phát 10,5 kV

5 Nhà máy có 3 cấp điện áp là 10,5 kV, 110 kV và 220 kV mà cấp điện áp110kV và 220kV là lới có trung tính trực tiếp nối đất và hệ số có lợi:

-Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

6 Công suất phụ tải phía trung 113,64/ 90,91 MVA, mà SđmF = 75 MVA, dovậy để cấp điện thuận tiện cho phụ tải cấp này nên ghép với thanh góp phíatrung từ 1 đến 2 bộ MF - MBA 2 cuộn dây

7 Phía cao có SVHT = 150,18/ 97,82 MVA nên có thể cấp điện cho phụ tải này

từ 2 đến 3 máy phát

Với những yếu tố cơ bản trên đây ta xác định đợc sơ đồ nối điện của nhàmáy điện Từ đó đề xuất 1 số phơng án nối điện chính của nhà máy điện nhsau:

đó vào những giờ phụ tải phía điện áp trung cực tiểu hay cực đại thì nó cũng phảinhận từ máy biến áp tự ngẫu một lợng công suất nữa Truyền tải nh vậy tổn thấtqua cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu (B1, B2) là rất nhỏ

Do 3 tổ máy F1, F2, F3 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát nên khingừng làm việc một máy thì các máy còn lại vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải ở

Phụ tải địa ph ơng

F4 F3

F2

110kV

B3 B2

10,5kV

K F1

220kV

B1

HT

K

cấp điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung (phụ tải điện áp trung đợc cấp từ bộF4-B3 và qua 2 máy biến áp tự ngẫu B1 và B2)

Nhợc điểm của phơng án này là: số lợng máy phát nối vào thanh góp điện

áp máy phát nhiều nên khi xảy ra sự cố dòng ngắn mạch tơng đối lớn, cơ cấuthiết bị phân phối phía hạ áp phức tạp

Phơng án này dùng 3 loại máy biến áp với số lợng là 4 máy biến áp Phụtải cực tiểu của phía 110kV gần bằng công suất định mức của máy phát F4, nênviệc lí giải nối bộ F4-B4 tơng tự nh lí giải nối bộ F4-B3 của phơng án I Phụ tảicực tiểu của phía 220 kV lớn hơn công suất định mức của máy phát điện F1, nêntrong trờng hợp phụ tải phía 220kV cực tiểu bộ F1-B1 phát hết đợc công suất vào

hệ thống

Do 2 tổ máy F2, F3 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát nên khi ngừnglàm việc một máy thì máy còn lại vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải ở cấp điện ápmáy phát và phụ tải điện áp trung ( phụ tải điện áp trung đợc cấp từ bộ F4-B4 vàqua 2 máy biến áp tự ngẫu B2 và B3)

Nhợc điểm của phơng án này là ta phải dùng tới 3 chủng loại máy biến ápdẫn đến không thuận tiện cho việc lắp ghép và vận hành

-110kV 220kV

F4B4HT

Phụ tải địa ph ơng F3

B3

10,5kV

K F2

B2B1

F1

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Phơng án III:

Phơng án này gồm 2 tổ máy F1 và F2 ghép với thanh góp điện áp máyphát, phụ tải địa phơng đợc lấy từ thanh góp này, phần còn lại phát lên hệ thốngqua máy biến áp B1 và B2 Bộ máy phát điện - máy biến áp F3-B3 và F4-B4 đ ợcnối với thanh góp 110kV

Ưu điểm của phơng án này là chỉ dùng 2 loại máy biến áp

Phơng án này dùng tổng số 4 máy biến áp Do 2 tổ máy F1 và F2 đợc ghépvới thanh góp điện áp máy phát nên khi ngừng làm việc một máy thì máy còn lạivẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải ở cấp điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung(phụ tải điện áp trung đợc cấp từ 2 bộ F3 – B3 và F4 – B4)

Tuy nhiên do phụ tải cực tiểu của phía 110kV(90,91 MVA) nhỏ hơn rấtnhiều so với công suất tổng định mức của 2 máy phát F3 và F4(150 MVA) Do

đó vào những giờ phụ tải phía điện áp trung cực tiểu nếu hệ thống yêu cầu F3 vàF4 phải phát công suất định mức thì hệ thống nhận đợc công suất thừa trên thanhgóp 110kV là rất lớn.Lợng công suất này phải qua một lần nữa máy biến áp B1

và B2 Truyền tải nh vậy tổn thất qua cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu (B1,B2) tăng lên rất lớn - Do vậy phơng án này không kinh tế cần loại bỏ

Qua phân tích trên chỉ để lại phơng án I và II để tính toán so sánh kinh tế

kỹ thuật (loại bỏ phơng án và III)

chơng II

tính toán chọn máy biến áp

A.Phơng án 1:

2-1a.Chọn máy biến áp:

Máy biến áp là 1 thiết bị điện rất quan trọng Trong hệ thống điện, vốn đầu

t cho máy biến áp chiếm một tỷ lệ khá lớn trong tổng số vốn đầu t Do đó chọnmáy biến áp ngời ta mong muốn chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ

mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho phụ tải

Trong đồ án này giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiệnkhí hậu nơi lắp đặt và không cần hiệu chỉnh lại công suất định mức của chúngnữa

Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo

điều kiện sau:

SB1, B2đm 

 2

1 Sthừa

UT : là điện áp phía trung của máy biến áp

UC : là điện áp phía cao của máy biến áp

Thay số vào ta có:

 = 1 -

242

121 = 0,5

+ n là số lợng tự ngẫu nối vào thanh góp điện áp máy phát

+ Sthừa : là công suất thừa trên thanh góp điện áp máy phát

Sthừa = SFđm – (Stdmax + SUFmin)

Trong đó:

SFđm : tổng công suất định mức của các tổ máy ghép vào thanh góp điện áp máyphát

-Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Stdmax : tổng công suất tự dùng cực đại của các tổ máy nối với thanh góp điện ápmáy phát

SUFmin : công suất cực tiểu của phụ tải điện áp máy phát

Sthừa = 3.75 – (3

4

4 , 23 + 16,9) = 190,55 (MVA)

Do đó: SB1, B2đm 

5 , 0 2

1 190,55

SB1, B2đm  190,55 (MVA)

Tra bảng V, phụ lục 2 trang 89 – Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – PGS

Nguyễn Hữu Khái, ta chọn tự ngẫu loại ATДЦTH có các thông số sau:

Loại máy biến áp này giá tiền: 9,12.109 VNĐ

Công suất định mức của máy biến áp 2 dây quấn B3 đợc chọn theo điềukiện sau:

Loại máy biến áp này giá tiền: 2,56.109 VNĐ

*.Phân bổ công suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máy biến áp.

Để phân phối phụ tải cho các máy biến áp, cũng nh các cuộn dây của máybiến áp ta phải tính công suất truyền tải qua các máy biến áp và qua các cuộn dâycủa máy biến áp tự ngẫu

a.Công suất truyền tải qua máy biến áp 2 dây quấn B3:

Để thuận tiện trong vận hành, bộ máy phát – máy biến áp hai dây quấn:

F4 – B3 cho làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm Do đócông suất tải của bộ này là:

SB3 = SFđm – Stdmax= 75 -

4

4 ,

23 = 69,15 MVA< SB3đm => ở chế độ bìnhthờng B3 không bị quá tải

Đồ thị phụ tải của B3 thể hiện trên hình sau:

Bảng phân phối công suất cho máy biến áp theo thời gian:

14  16

69,15

8760

t(h) 0

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

S T-B1 (t) = S T-B2 (t) 16,56 16,56 10,88 10,88 16,56 16,56 22,25 16,56 16,56 10,88 10,88

S H-B1 (t) = S H-B2 (t) 65,47 65,47 65,47 66,675 80,97 79,87 92,87 91,66 78,56 78,56 79,77

Vậy chiều công suất luôn luôn từ thanh góp 220kV sang phía thanh góp 110kV

Qua bảng phân phối trên ta thấy:

SCmax = 75,1 MVA‹ SđmB1,B2 = 200 MVA

STmax = 22,25 MVA‹ α.SđmB1,B2 = 0,5.200 MVA= 100 MVA

SHmax = 92,87 MVA‹ α.SđmB1,B2 = 0,5.200 MVA= 100 MVA

Vậy ở điều kiện bình thờng các máy biến áp B1, B2 không bị quá tải

Do công suất định mức của MBA 2 dây quấn đã chọn > công suất thừa cực đại

nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thờng

* Kiểm tra sự cố:

Sự cố nguy hiểm nhất là lúc STMax = 113,64 MVA (Từ 14h => 16h ), tơng ứng

với thời điểm này phụ tải các cấp điện áp khác là:

SUP = 21,72 MVA ; SNM = 300 MVA

Std = 23,41 MVA ; Std = 141,23 MVA

. Khi sự cố bộ MF - MBA (F4 - B3):

Thì B1, B2 với khả năng quá tải phải đảm bảo cho STMax

Điều kiện 2Kqtsc.α.SđmBATN ≥ STMax <=> 2.1,4.0,5.200 = 280 > 113,64 MVA

Vậy điều kiện trên thoả mãn

Phân bố công suất khi sự cố bộ F4 - B3 nh sau:

.Phía trung của MBATN phải tải một lợng công suất là:

ST(B1,B2) = 56,82 MVA‹ α S TNđm = 0,5.200 MVA= 100 MVA

SH(B1,B2) = 92,86 MVA‹ α.S TNđm = 0,5.200 MVA= 100 MVA

Công suất của nhà máy cung cấp cho hệ thống là: 36,04.2 = 72,08 MVA

Công suất phát về hệ thống còn thiếu còn thiếu là:

SThiếu = 141,23 - 72,08 = 69,15 MVA < Sd.trHT = 100 MVA

Vậy khi sự cố bộ F4 - B3 thì 2 MBATN B1,B2 không bị quá tải

Phân bố công suất khi sự cố bộ F4 - B3 nh sau:

.Khi sự cố B1 hoặc B2:(Giả

sử sự cố B2)

Điều kiện:

Kqtsc.α.SđmBATN ≥ S T Max- Sbộ <=> 1,4.0,5.200 = 140 > 113,64 - 69,15 = 44,49 MVA

Vậy điều kiện thoả mãn

Phân bố công suất khi sự cố bộ B2 nh sau:

- 21,72 = 185,72 MVA

-Phụ tải địa ph ơng

F4 F3

56,82 MVA 56,82MVA

B3

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

.Khả năng tải phía hạ của MBATN B2:

ST(B1) = 44,49 MVA‹ α S TNđm = 0,5.200 MVA= 100 MVA

SH(B1) = 140 MVA> α.S TNđm = 0,5.200 MVA= 100 MVA

Nh vậy cuộn cao và cuộn trung không bị quá tải,còn cuộn hạ quá tải 40%(quá tải trong phạm vi cho phép)

Lợng CS thiếu:

-Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:

SC(B2) = 95,51 MVA-Lợng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu sovới lúc bình thờng là:

SThiếu = 141,23 - 95,51 = 45,72 MVA < Sd.trHT = 100 MVA

 Vậy khi sự cố B2 thì hệ thống vẫn đảm bảo cung cấp điện.Phân bố CS khi sự cố B2 nh sau:

Phụ tải địa ph ơng

F4 F3

140 MVA

44,49 MVA

Vậy các MBA đã chọn ở phơng án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu.

2-2a.Tính toán tổn thất điện năng trong MBA:

Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:

- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của MBA và bằng tổn thất tải của nó

- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của MBA

Công thức tính tổn thất điện năng trong MBA 3 pha 2 cuộn dây trong 1 năm:

T : Thời gian V.hành / 1 năm.( T = 8760 giờ)

áp dụng công thức trên ta tính tổn thất đ.năng trong MBA nối bộ B3 với:

ΔPo = 89 ; ΔPN = 310

Sb = 69,15 ; SđmB = 80Thay số vào công thức trên ta có:

ΔA2cd(B3) = [89 + 310.(

80

15 , 69

Trong đó: : ΔPo : Là tổn thất không tải của MBATN

ΔPN-C; ΔPN-T ; PN-H: Là tổn thất ngắn mạch của cuộn cao, trung, hạ của MBATN

SCi ; STi ; SHi : Là CS qua cuộn cao, trung, hạ của MBATN

Trong đó:ΔPN-C ; ΔPN-T ; PN-H đợc tính theo công thức sau:

Biết: ΔPN-C.T = 430; α: Hệ số có lợi của MBATN (α = 0,5)

-Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

+ 215.10,882 + 645.65,472).2+(215.55,82 + 215.10,882 + 645.66,72).2+(215.64,412 + 215.16,562 + 645.80,972).2 +(215.63,212 + 215.16,562 +645.79,872).2 +(215.70,622 + 215.22,252 + 645.92,872).2 +(215.75,12 +215.16,562 + 645.91,662).2 +(215.622 + 215.16,562 + 645.78,562).2+(215.67,682 + 215.10,882 + 645.78,562).2 +(215.68,892 + 215.10,882 +

645.79,772).2 ] = 125.8760 + 2

200

365.102321754,3 = 2028686 KWh

Nh vậy tổng tổn thất điện năng 1 năm trong các máy BA của phơng án 1 là:

ΔA∑ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 = 2.2028686 + 2808585 = 6865957 KWh

*.Phân bố CS cho các kháng phân đoạn theo nguyên tắc:

-Phụ tải kép đi từ 2 phân đoạn

-Phụ tải nhiều hơn ở phân đoạn giữa

-Phân bố sao cho đối xứng nhất khi có thể đợc

Vậy ở mạch kháng phân đoạn ở phơng án 1 có 3 phân đoạn gồm :

5 kép X 3 MW X 3 Km và 4 Đơn X 1,5 MW X 3 Km thì ta phân bố CS nh sau:

87 , 0

td - S®p) =

2

1

(2.75 -

2

1.23,41- 24,14) =57,08 MVA

5 , 1

td

S

41

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Vậy dòng điện cỡng bức lớn nhất qua kháng K là:

Icb =

5 ,

+.Đờng dây kép nối về hệ thống:

Với phụ tải cực đại nối về hệ thống là SMax

*.Các mạch cấp điện áp 110 KV:

+.Các đờng dây phụ tải điện áp trung:

Phụ tải cấp điện áp trung 110 KV có PMax = 100 MW; Coφ = 0,88

Gồm 1kép X 50 MW và 2đơn X 25 MW

Vậy SMax

T =

88 , 0

50 = 56,82 MVA => Icb =

110 3

82 , 56

S 05 , 1

=> Icb =

110 3

75 05 , 1

U 3

S

= 1,4.0,5

5 , 10 3

S

= 1,05

5 , 10 3

1 SThua Max

Với SMax

Thua = 2.75 - ( 16,9 +

2

4 , 23) = 121,4 MVA

-Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Vậy chọn: SđmB2 = SđmB3 ≥

 2

1 121,4 = 121,4 MVA

Tra bảng trang 89 quyển “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu khái ta chọn đợc MBATN loại ATДЦTH có các thông số sau:

Loại này có giá: 7,4.109 VNĐ

b.Chọn bộ máy phát máy biến áp 2 cuộn dây:

Điện áp cuộn dây(KV)

Hai MBA này có giá: 3,6.109 VNĐ và2,56.109 VNĐ

*.Phân bố công suất cho các máy biến áp:

a.Công suất truyền tải qua MBA 2 dây quấn:

Để vận hành thuận tiện và kinh tế, ta cho B1, B4 làm việc với đồ thị phụ tải

23 = 69,15 MVA < 80 MVA

=> ở điều kiện làm việc bình thờng B1, B4 không bị quá tải

Đồ thị phụ tải của B1, B4 thể hiện trên hình sau:

S

B3, B4 (t) (MVA)

69,15

b.Công suất truyền tải qua MBATN B2, B3:

Đối với các máy biến áp B2, B3 công suất truyền tải lên các cấp điện áp đợc tính

- Công suất truyền tải qua trung áp mỗi máy là:

ST(B2) = ST(B3) =

2

1( ST - SB4)

- Công suất truyền tải qua hạ áp mỗi máy là:

14  16

+ ở điều kiện làm việc bình thờng hai MBATN B2, B3 có:

SCmax = 40,52 MVA‹ SđmB1,B2 = 125 MVA

STmax = 22,25 MVA‹ α.SđmB1,B2 = 0,5.125 MVA= 62,5 MVA

SHmax = 58,29 MVA‹ α.SđmB1,B2 = 0,5.125 MVA= 62,5 MVA

-8760

t(h) 0

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Vậy ở điều kiện bình thờng các máy biến áp B2, B3 không bị quá tải

*.Kiểm tra khi sự cố:

Sự cố nguy hiểm nhất là lúc STMax = 113,64 MVA (Từ 14h => 16h ), tơng ứngvới thời điểm này phụ tải các cấp điện áp khác là:

SUP = 21,72 MVA ; SNM = 300 MVA

Std = 23,41 MVA ; Std = 141,23 MVA

. Khi sự cố bộ MF - MBA (F4 - B4):

Thì B2, B3 với khả năng quá tải phải đảm bảo cho STMax

Điều kiện 2Kqtsc.α.SđmBATN ≥ S T Max <=> 2.1,4.0,5.125 = 175 > 113,64 MVAVậy điều kiện trên thoả mãn

Phân bố CS khi sự cố bộ MF - MBA (F4 - B4) nh sau:

Phía trung của MBATN phải tải một lợng công suất là:

ST(B1,B2) =

2

1 STMax =

2

64 , 113

4

SMaxtd = 75 -

2

1.21,72 -

4

41 , 23

ST(B1,B2) = 56,82 MVA‹ α S TNđm = 0,5 125 MVA= 62.5 MVA

SH(B1,B2) = 58,29 MVA‹ α.S TNđm = 0,5 125 MVA= 62.5 MVA

Ta thấy không có cấp nào của BATN bị quá tải

*.Lợng công suất thiếu:

Lợng công suất của nhà máy cung cấp cho hệ thống là: SB1 + ( SC(B2) + SC(B3)) = 69,15 + 2.1,47 = 72,09 MVA

Lợng công suất phát về hệ thống còn thiếu so với lúc bình thờng là:

SThiếu = 141,23 - 72,09 = 69,14 MVA < Sd.trHT = 100 MVA

Vậy khi sự cố bộ F4 - B4 thì 2 MBATN B2,B3 không bị quá tải

Phân bố công suất khi sự cố bộ F4 - B4 nh sau:

.Khi sự cố B2 hoặc B3:(Giả

Vậy điều kiện thoả mãn

= 116,58 MVA

Khả năng tải của 1 MBATN là: 1,4.0,5.125 = 87,5 MVA

- Lợng CS phát lên phía cao của B2 là:

F4B4HT

Phụ tải địa ph ơng F3

B3

10,5kV

K F2

B2B1

F1

1,47 MVA

1,47 MVA

56,82 MVA 56,82MVA

58,29

69,15

MVA

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

SH(B2) = 85,5 MVA > α.S TNđm = 0,5 125 MVA= 62.5 MVA

Nh vậy cuộn cao và cuộn trung không bị quá tải,còn cuộn hạ quá tải40% (quá tải trong phạm vi cho phép)

Phân bố công suất khi sự cố bộ B3 nh sau:

110kV 220kV

F4B4HT

Phụ tải địa ph ơng F3

B3

10,5kV

K F2

B2B1

F1

43,01 MVA

87,5 MVA

49,49 MVA

69,15

MVA

Kết luận: Vậy các MBA đã chọn ở phơng án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu cungcấp điện.

2-2b.Tính toán tổn thất điện năng trong MBA:

Tơng tự nh cách tính ở phơng án 1 ta tính tổn thất đ.năng trong MBA 3pha2cuộn dây (B1, B4) trong 1năm theo công thức sau:

Trong đó: : ΔPo :CS không tải ; Sb: CS bộ

ΔPN : CS ngắn mạch ; Sđm: CS định mức

T : Thời gian V.hành / 1 năm.( T = 8760 giờ)

Tính tổn thất đ.năng trong MBA B1:

Với: ΔPo = 105 ; ΔPN = 320

Sb = 69,15 ; SđmB = 80Thay số vào công thức trên ta có:

ΔA2cd(B3) = [105 + 320.(

80

15 , 69

)2].8760 = 3014194,5 KWh

Tính tổn thất đ.năng trong MBA B4:

Với: ΔPo = 89 ; ΔPN = 310

Sb = 69,15 ; SđmB = 80Thay số vào công thức trên ta có:

ΔA2cd(B3) = [89 + 310.(

80

15 , 69

Trong đó: : ΔPo : Là tổn thất không tải của MBATN

ΔPN-C; ΔPN-T ; PN-H: Là tổn thất ngắn mạch của cuộn cao, trung, hạ của MBATN

SCi ; STi ; SHi : Là CS qua cuộn cao, trung, hạ của MBATN

Trong đó:ΔPN-C ; ΔPN-T ; PN-H đợc tính theo công thức sau:

-Trêng §HBK Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp

BiÕt: ΔPN-C.T = 290; α: HÖ sè cã lîi cña MBATN (α = 0,5)

435.45,192).2 ] = 85.8760 + 2

125

365.22292827 = 1265360,44 KWh

Nh vËy tæng tæn thÊt ®iÖn n¨ng 1 n¨m trong c¸c m¸y BA cña ph¬ng ¸n 2 lµ:

ΔA∑ = ΔAB1 + 2.ΔAB2 + ΔAB4 = 3014194,5 +2.1265360,44 +2808585

*.Ph©n bè CS cho c¸c kh¸ng ph©n ®o¹n theo nguyªn t¾c:

-Phô t¶i kÐp ®i tõ 2 ph©n ®o¹n

-Phô t¶i nhiÒu h¬n ë ph©n ®o¹n gi÷a

-Phân bố sao cho đối xứng nhất khi có thể đợc.

Vậy ở mạch kháng phân đoạn ở phơng án 2 có 2 phân đoạn gồm :

5 , 1 2

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

SqB = Kqtsc.α.SđmBATN = 1,4.0,5.125 = 87,5 MVA

SqK = 87,5 +

2

1.24,14 +

4

1 23,41 - 75 = 30,42 MVAVậy dòng điện cỡng bức lớn nhất qua kháng K đợc xét khi sự cố 1 máy phát F2hoặc F3:

Icb =

5 ,

Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái

trang 120, từ đó ta chọn đợc kháng phân đoạn loại:

+.Đờng dây kép nối về hệ thống:

Với phụ tải cực đại nối về hệ thống là SMax

18 , 150

+.Bộ máy phát – máy BA: Icb =1,05.

220 3

75

=0,2 KA

+.Phía cao áp máy BATN liên lạc B2,B3:

- Chế độ thờng: SMax C = 40,52 MVA

- Khi sự cố B4: SC Max= 1,47 MVA

- Khi sự cố B2 hoặc B3: SC Max= 43,01 MVA

Vậy dòng cỡng bức phía cao áp lớn nhất để chọn khí cụ điện là: 0,394 KA

*.Các mạch cấp điện áp 110 KV:

+.Các đờng dây phụ tải điện áp trung:

Phụ tải cấp điện áp trung 110 KV có PMax = 100 MW; Coφ = 0,88

Gồm 1kép X 50 MW và 2đơn X 25 MW

Vậy SMax

T =

88 , 0

50 = 56,82 MVA => Icb =

110 3

82 , 56

75 05 , 1

U 3

S

= 1,05

5 , 10 3

75

= 4,33 KA

-Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn

1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha.A.Phơng án 1:

3-1a.Chọn điểm ngắn mạch:

ã Chọn điểm ngắn mạch N1: Để chọn khí cụ điện phía 220 KV có nguồn cung

cấp là nhà máy điện và hệ thống

ã Chọn điểm ngắn mạch N2: Để chọn khí cụ điện cho mạch 110 KV cónguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống

ã Chọn điểm ngắn mạch N3: Để chọn khí cụ điện mạch hạ áp của máy biến

áp liên lạc có nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống giả thiết máybiến áp liên lạc B1 nghỉ tức là các máy cắt điện phía cao và trung của MBA B1

đều cắt ra

· Chän ®iÓm ng¾n m¹ch N4: §Ó chän khÝ cô ®iÖn trªn m¹ch ph©n ®o¹n thanhgãp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t cã nguån cung cÊp cho ®iÓm ng¾n m¹ch lµ c¸c m¸y ph¸t

®iÖn vµ hÖ thèng Gi¶ thiÕt m¸y ph¸t 1 vµ m¸y biÕn ¸p 1 kh«ng lµm viÖc

· Chän ®iÓm ng¾n m¹ch N5: Chän khÝ cô ®iÖn cho m¹ch m¸y ph¸t ®iÖn cãnguån cung cÊp cho ®iÓm ng¾n m¹ch lµ c¸c m¸y ph¸t ®iÖn vµ hÖ thèng trõ m¸yph¸t 1

· Chän ®iÓm ng¾n m¹ch N5’: §Ó chän khÝ cô ®iÖn trªn m¹ch ph©n ®o¹n thanhgãp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t cã nguån cung cÊp m¸y ph¸t ®iÖn 1

· Chän ®iÓm ng¾n m¹ch N6: §Ó chän khÝ cô ®iÖn trªn m¹ch ph©n ®o¹n thanhgãp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t cã nguån cung cÊp cho ®iÓm ng¸n m¹ch lµ c¸c m¸y ph¸t

®iÖn vµ hÖ thèng Gi¶ thiÕt m¸y ph¸t sè 1 vµ m¸y biÕn ¸p B1 kh«ng lµm viÖc

cb

U 3

S

=

5 , 10 3

cb

U 3

S

=

115 3

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

ã Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp 220 KV

Icb3 =

3 cb

cb

U 3

S

=

230 3

1.0,4.100 2

I

I

= 100

12 0 , 165 4

5 , 5

5 , 10.80

100 = 0,131= X10

ã Điện kháng của MBA - TN

+ Điện kháng cuộn cao áp

XC =

200

1.[ UNC-T + UNC-H - UNT-H ]

dmBA

cb

S S

= 200

1.[ 11 + 32 – 20 ]

200

100 = 0,056 = X2

+ Điện kháng cuộn hạ áp

XH =

200

1.[ UNC-H + UNT-H - UNC-T ]

dmBA

cb

S S

=

200

1.[ 32 + 20 – 11 ]

200

100 = 0,1 = X3

+ Điện kháng cuộn trung áp

1.[ 11 + 20 – 32 ]

200

100 = 0

3-2a.Lập sơ đồ thay thế:

1 , 0

X14 = 0 , 0975

2

195 , 0 2

Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

X16 = X7 + X13 = 0,195 + 0,083 = 0,278

X17 = X16// X14 = 0 , 073

0975 , 0 278 , 0

0975 , 0 278 , 0

326 , 0 123 , 0

Tra đờng cong tính toán ta đợc: K0=0,54; K =0,54

4000

= 5,42 (kA) + Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy:

Tra đờng cong tính toán ta đợc: K0= 2,9; K = 2,15

Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy:

I”

NM(0) = K0

U 3

SNM

= 2,9

230 3

75 4

= 2,18 (kA)

I”

NM() = K

U 3

SNM

= 2,15

230 3

75 4

=1,62 (kA) Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là:

• Hoµn toµn tÝnh to¸n t¬ng tù nh ®iÓm ng¾n m¹ch N1 ta cã kÕt qu¶ sau :

1 , 0



2

195 , 0 2