thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy..

lời nói đầu

Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà

n-ớc ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nn-ớc Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, ngành năng lợng Việt nam đã

có những bớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc – Nam và một số công trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng cấp Xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối

điện,do đó sản lợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao

Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng các nhà máy thủy điện Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về kinh tế cũng nh kỹ thuật Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu t kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để theo kịp tốc độ phát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện năng ta cần thiết phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời gian xây dựng nhanh hơn

Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế – kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích không nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần

điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm

vụ mà còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành

CHƯƠNG I Tính toán phụ tải & cân bằng công suất

Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển đất nớc Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp

điện và các chỉ tiêu kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý

Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà máy Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của chúng, loại truyền

động đối với các máy bơm cung cấp.v v ) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng điện năng phát ra

Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu kiến

S (MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các cấp

điện áp thờng khác nhau Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian hàng ngày

1.1 Chọn máy phát điện :

Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW

- Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau :

Loại

v/ph

SMVA

PMW

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất :

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà mỏy

Nhà mỏy tại từng thời điểm.Cụng suất này được xỏc định theo cụng thức sau:

Để vẽ được đồ thi phụ tải toàn nhà mỏy ta cần xỏc định cụng suất của toàn

)1(S

.100

)t

%(

P

=)t(

S : Tổng công suất biểu kiến định mức của toàn nhà máy ; MVA

MVA470

=5,117.4

=S.n

=100

470.85

=)4-0(S

=>

)4-0(

=

Các giờ còn lại tính tương tự ta có bảng sau:

Căn cứ vào số liệu trên ta có đồ thị phụ tải toàn nhà máy :

Giờ 0-4h 4-8h 8-10h 10-12h 12-16h 16-18h 18-20h 20-22h 22-24h

P % 85.00 90.00 90.00 95.00 100.00 100.00 100.00 95.00 80.00

Stnm

(t) 399.50 423.00 423.00 446.50 470.00 470.00 470.00 446.50 376.00

Đồ thị phụ tải toàn nhà mỏy

1.2.2 Phụ tảI các cấp điện áp

1 Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) :

Uđm = 10,5 KV ; Pmax = 14 MW ; Cos ϕ = 0,85

Cụng suất phụ tải cỏc cấp tại từng thời điểm được xỏc định theo cụng thức

sau:

)4(φcos

P.100

)t

%(

P

=)t(

Trong đú : S(t) : Cụng suất phụ tải thời điểm t MVA

Pmax : Cụng suất cực đại của phụ tải MW

Cosφ : Hệ số cụng suất

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

Theo đàu bài ta cú:

+ Phụ tải địa phương :

)MVA(53,11

=85,0.100

14.70

=)4-0(S

=>

)4-0(

S ĐP (t) 11.53 11.53 11.53 13.18 14.82 14.82 16.47 14.82 13.18

Đồ thị phụ tải địa phong

2 Phô t¶i ®iÖn ¸p trung :

)MVA(86,142

=84,0.100

150.80

=)4-0(S

=>

)4-0(

=

Tương tự ta có kêt quả trong bảng sau:

- §å thÞ phô t¶i trung ¸p :

3 Phụ tải cấp điện cao áp 220 kV :

)MVA(180

=9,0.100

90.180

=)4-0(S

=>

)4-0(

1.2.3 C«ng suÊt tù dïng :

Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu.loại tuabin.công suất phát của nhà máy…) và chiếm khoảng (5% - 10%) tổng công suất phát

Công suất tự dùng gồm hai thành phần:

- Thành phần thứ nhất (chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy

- Thành phần thứ hai (chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy

Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệtđiện theo công thức:

)2()S.n

)t(S.6,0+4,0(φsco

P.n.100

%α

=)t(

S

đmF

tnm TD

đmF TD

PđmF: Công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát MW

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

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

Thay số vào công thức (2) ta có:

=)5,117.4

5,399.6,0+4,0(84,0.100

100.4.7

=)4-0(S

=>

)4-

Căn cứ vào số liệu trên ta có đồ thị phụ tải tự dùng :

1.2.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát

bằng công suất thu).không xét đến công suất tổn thất trong máy biến áp ta có:

Stnm(t) – SVHT(t) – SĐP(t) - SUC(t) –SUT(t) - STD(t) = 0 (5)

Hay : SVHT(t) = Stnm(t) - SĐP(t) - SUC(t) –SUT(t) - STD(t)

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

Giờ 0-4h 4-8h 8-10h 10-12h 12-16h 16-18h 18-20h 20-22h 22-24h

S tnm 399.50 423.00 423.00 446.50 470.00 470.00 470.00 446.50 376.00

S TD (t) 31.07 32.10 32.10 33.12 34.15 34.15 34.15 33.12 30.05

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

SUT(t) : Công suất phụ tải 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

Ở phía thanh góp cao (TBPP cao áp) đ cấp điện cho phụ tải điện áp phía cao và phát công suất thừa về hệ thống; vậy công suất tổng tại đây gọi là phụ tải thanh góp cao áp STGC(t) được tính theo công thức:

STGC(t)= SVHT(t) + SUC(t) (6)Thay số vào công thức (5) và (6) ta được :

t = (0 - 4) => SVHT(0 – 4) = 470-12.09-180-163.64-36.24 = 78.04 (MVA)

STGC(t) = 78.04+180 = 258.04 (MVA)Tính toán tưương tự ta có bảng tổng hợp đồ thị phụ tải các cấp như sau:

Đồ thị cụng suất phỏt về hệ thống

Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà mỏy

1.3.Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy

1.3.1.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 điện

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

%15

<

%7

=

%100.5,117.2

47,16

=

%100.S.2

S

đmF

max ĐP

= > Không dùng thanh góp điện áp MF

- Với 3 cấp điện áp (điện áp máy phát điện áp trung điện áp cao)

=U

U-U

C

T C

 Dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc

1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện

Với số liệu tính toán phụ tải các cấp căn cứ vào các nguyên tắc đã phân tích ở trên ta đề xuất ba phương án nối điện cho nhà máy sau:

1 Ph¬ng ¸n I :

F4 F3

F2 F1

+ Ưu điểm :

Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi

về mặt kinh tế Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U ≥ 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc Mặt khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng nh vận hành,

độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo

+ Nhợc điểm :

Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất Nhng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất không đáng kể, có thể bỏ qua

Về mặt công suất khắc phục đợc nhợc điểm của phơng án I, luôn luôn cung

cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy Do đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể

Số lợng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng nh trong vận hành, sửa chữa

* Kết luận :

So sánh 3 phơng án :

F1 F4

- Hai phơng án đầu đều có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp và có cấu tạo tơng đối đơn giản, dễ vận hành

- Phơng án III tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp ,cấu tạo phức tạp gây nhiều khó khăn trong vận hành và sửa chữa Bên trung áp không có bộ máy phát - máy biến áp nên khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu liên lạc sẽ không cung cấp đủ cho phụ tải, không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

Do đó, ta thấy hai phơng án I & II có nhiều u điểm hơn, đảm bảo độ an toàn ,

độ tin cậy, cung cấp điện ổn định , dễ vận hành nên ta chọn hai phơng án này

để so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phơng án tối u

ch ơng ii: Tinh toan chon may bien ap

2.1 Phõn bố cụng suất cỏc cấp điện ỏp của mỏy biến ỏp

Việc phõn bố cụng suất cho cỏc MBA cũng như cho cỏc cấp điện ỏp của chỳng được tiến hành theo nguyờn tắc cơ bản sau: Phõn cụng suất cho MBA trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dõy là bằng phẳng trong suốt 24 giờ phần thừa thiếu cũn lại do MBA liờn lạc đảm nhận trờn cơ sở đảm bảo cụng suất phỏt bằng cụng suất thu (phụ tải) khụng xột đến tổn thất trong mỏy biến ỏp.Nguyờn tắc trờn được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản khụng cần chọn MBA trong sơ

đồ bộ MF-MBA hai cuộn dõy loại khụng điều chỉnh dưới tải làm hạ vốn đầu tư đỏng kể

Sau đõy sẽ cụ thể húa nguyờn tắc cơ bản trờn vào việc phõn bố cụng suất cho MBA trong bộ MBA-MF hai cuộn dõy và MBA liờn lạc

1)MBA hai cuộn dõy trong sơ đồ bộ MBA-MF hai cuộn dõy

Cụng suất của MBA này mang tải bằng phằng trong suốt 24 giờ /ngày và được tớnh teo cụng thức sau:

max TD đmF

n

1S

Trong đú :

n: Số tổ mỏy ( n = 5 )max

TD

S : Cụng suất tự dựng cực đại

SđmF : Cụng suất một tổ mỏy

2) MBA liờn lạc

Sau khi phõn bố cụng suất cho MBA hai cuộn dõy trong bộ MF-MBA hai cuộn dõy phần cụng suất cũn lại do MBA liờn lạc đảm nhận và được xỏc định trờn cơ sở cõn bằng cụng suất khụng xột đến tổn thất trong MBA

2.2 Chọn loại và cụng suất định mức của MBA

1)MBA hai cuộn dõy trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dõy

a)Loại MBA hai cuộn dõy khụng cú điều chỉnh dưới tải

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

b) Công suất định mức :Công suất định mức được chọn theo công thức sau:

đmF F

1 TD đmF

Đối với MBA này không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi một trong hai phần tử MF hay MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong đuiều kiện sự cố Cũng chính vì lý do này nên chỉ cần dùng máy cắt (MC) phía cao áp là đủ, phía hạ áp chỉ cần dùng dao cách ly (CL) phụ cho sửa chữa

2) MBA liên lạc hai cuộn dây

a)Loại MBA có điều chỉnh dưới tải

Điều này dễ hiểu bởi 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 điện áp được tất cả các phía

b) Công suất định mức:

Đối với MBA hai cuộn dây thông thường lõi từ cũng như cuộn dây được thiết kế 100% công suất định mức của MBA Vậy để chọn được công suất định mức cho chúng trước hết phải xác định được công suất tải lớn nhất trong suốt 24 giờ.được gọi là công suất thừa lớn nhất S

thừa

Khi đó công suất định mức của MBA được chọn theo biểu thức :

max thua đmB S

c)Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố:

Đối với MBA liên lạc khi một trong các MBA trong sơ đồ (MBA bộ hay chính MBA liên lạc )thì MBA liên lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn cùng với

sự huy động công suất dự phòng của hệ thống thì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường Bài toán đặt ra là trong những trường hợp này MBA đã quá tải ( gọi là quá tải

sự cố ) hết mức so với công định mức ( khi không phải là MBA tự ngẫu ) hay tính toán ( nếu là MBA tự ngẫu)

cùng với công dự phòng của hệ thống đã đảm bảo cung cấp điện như đã nói ở trên hay chưa?

Quá tải sự cố tối đa cho MBA cho phép như sau: K

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

+ MBA ba cuộn dây:

MaxS

CC

SC CT

SC CH đmB

SC

+MBA hai cuộn dây:

SC đmB

SC qt ch

SC qt nt

Trong đó : Sthiếu - Công suất thiếu phát về hệ thôngso với lúc bình thường

HT

DP

S - Công suất dự phòng của hệ thống

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA

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

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

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

8760.S

SPP

A

2

đmB

bô N 0

2)Tính toán tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây

Tổn thất điện năng khi MBA mang tải theo đồ thị bậc thang được tính như sau:

Khi MBA mang tải theo đồ thị phụ tải ngày đặc trưng cho toàn năm:

2

24 i

đmB

i N

S

SP

.365P

.8760

a) Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

1)MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

Sbô = SđmF - max

TD

Sn

1

=117.5 - 34,15

41

= 108,963 (MVA)

SCC (t)=

2

1[SVHT(t) + SUC(t) ]

SCH (t) = SCT(t) + SCC(t) Thay số:

t= (0 - 4) => SCT(0-4) =

2

1[142,86-2.108,96] = -37,53 ( MVA )

SCC(0-4) =

2

1[122,09+91,95] = 107,02 ( MVA )

b) Chọn loại và công suất định mức của MBA

1.MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

- Loại MBA hai cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải

- Loại MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải.

,139

=

-Điều kiện kiểm tra quá tải:

2.kscqt.α.SđmTN +Sbô ≥SmaxUT

Thay số: 2.1.4.0.5.250 + 108,96 = 458,96 MVA > Smax

Vậy điều kiện thỏa mãn

- Phân bố công suất khi sự cố:

SCT =

2

1[SUTmax - Sbô]

4

134,15

=101,553

SCC = SCH - SCT =101,553-34,805 = 66,748 MVA

=> Chế độ truyền tải công suất từ hạ lên cao và lên trung

SCH=101,553 MVA < Stt = 0.5.250 = 125 MVA

 MBA không bị quá tải

-Công suất thiếu của hệ thống được xác định theo công thức:

Sthiếu= SUT max

TGC - 2 SCC = 242,46 – 2.66.748 = 108,965 (MVA) < SHTDP= 200 MVA

=> Đảm bảo điều kiện

Sự cố 2: Hỏng B2 tại thời điểm Smax

UT = 178,57 MVA tại t = (12 - 16) giờ -Điều kiện kiểm tra quá tải:

S

≥S.2+S

α

Thay số: 1.4.0.5.250 + 2.108,96 = 392,92 MVA > Smax

Vậy điều kiện thỏa mãn

- Phân bố công suất khi sự cố:

= 94,143 MVA

SCC = SCH - SCT = 94,143+39,35 = 133,493 MVA

=> Chế độ truyền tải công suất từ trung đ thời từ hạ lên cao

Snt= 0.5(94,143+39,35 ) = 66.746 MVA < Stt = 125 MVA

 MBA không bị quá tải

-Công suất thiếu của hệ thống được xác định theo công thức:

Sthiếu= SUT max

TGC - SCC = 242,46 -133,493 = 108,967 (MVA) < SHTDP= 200 MVA

=> Đảm bảo điều kiện

Sự cố 3: Hỏng B2 tại thời điểm Smin

= 97.433 MVA

SCC = SCH - SCT = 97.433 + 75,06 = 172,493 MVA

=> Chế độ truyền tải công suất từ trung đ thời từ hạ lên cao

Snt= 0.5.172,493 = 86,246 MVA < Stt = 125 MVA

 MBA không bị quá tải

c) Tính toán tổn thất điện năng trong MBA

+ Với sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

10.400+10

C N T

C N

C

N

= 0.5.(520 + 2

5,0

260-260

) = 260 KW

( )

α

PΔ-PΔ+PΔ2

T N T

C N

T

N

= 0.5.(520 + 2

5,0

260-260

) = 260 KW

α

PΔ+PΔ+PΔ-2

C N T

C N

H

N

= 0.5.(-520 + 2

5,0

260+260

S.PΔ+

∑

S

S.PΔ

365

đmB

UHi H

N 2

đmB

UTi T

N 24

∈

i

2 đmB

UCi C

N

S

S.PΔ+S

S.PΔ+

∑

S

S.P

đmB

UHi H

N 2

đmB

UTi T

N 24

∈

i

2 đmB

UCi C

Ta tính được ∆B tại các thời điểm như sau:

0-4h 4-8h 8-10h 10-12h 12-16h 16-18h 18-20h 20-22h 22-24h 455.05 2113.78 1051.26 1172.43 2589.49 1300.82 1290.40 1162.58 808.48

∆A=[8760.120+365.(455,05+2113,78+1051,26+1172,43+2589,49+1300,82+

+1290,4+1162,58+808,48)].10-3

= 5410,87 MVA

Phương án I có tổng tổn thất điện năng trong 4 MBA là:

∆AI = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4

= 2.5410,87+2.3538,43 = 17898,6 MVA

2 Phương án II:

a) Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

1)MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

Sbô = SđmF - max

TDSn

Phân bố công suất cho các phía của B2; B3 tại từng thời điểm như sau:

SCT(t) =

2

1[SUT(t) - Sbô]

SCC (t)=

2

1[SVHT(t) + SUC(t)- Sbô ]

SCH (t) = SCT(t) + SCC(t) Thay số:

t= (0 - 4) => SCT(0-4) =

2

1[142,86-108,96] = 16,95 ( MVA )

SCC(0-4) =

2

1[122,09+91,95-108,96] = 52,54 ( MVA )

SCH(0-4) = 52,54+16,95 = 69,49 (MVA)

Tính toán tưương tự ta có kết quả phân bố công suất cho hai MBA liên lạc

B2(t);B3(t) trong bảng sau:

d) Chọn loại và công suất định mức của MBA

1.MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

- Loại MBA hai cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải

2 MBA tự ngẫu làm liên lạc

- Loại MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải

UCN-T=11%;

UCN-H= 32 %; UT - H

N = 20 %; i0%=0.5+ Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố :

Sự cố 1:

Hỏng MBA B4 tại thời điểm Smax

UT = 178,57 MVA tại t = (12-16) giờ Ứng với SmaxUT thì SUTĐPmax=14,82 MVA;SUTUCmax= 103,45 MVA;

MVA01

,139

Vậy điều kiện thỏa mãn

- Phân bố công suất khi sự cố:

SCT =

2

1[SUTmax ]

4

134,15

=101,553

SCC = SCH - SCT =101,553- 89,285 = 12,268 MVA

=> Chế độ truyền tải công suất từ hạ lên cao và lên trung

SCH=101,553 MVA < Stt = 0.5.250 = 125 MVA

 MBA không bị quá tải

-Công suất thiếu của hệ thống được xác định theo công thức:

Sthiếu= SUT max

TGC -( Sbô +2 SCC ) = 242,46 –(108,96+ 2.12,268) = 108,964 (MVA)

< SHTDP= 200 MVA

=> Đảm bảo điều kiện

Sự cố 2: Hỏng B2 tại thời điểm Smax

UT = 178,57 MVA tại t = (12 - 16) giờ -Điều kiện kiểm tra quá tải:

S

≥S+S

α

kscqt đmTN bô maxUT

Thay số: 1.4.0.5.250 + 108,96 = 283,96 MVA > SmaxUT =178,57 MVA

Vậy điều kiện thỏa mãn

- Phân bố công suất khi sự cố:

= 94,143 MVA

SCC = SCH - SCT = 94,143-69,61 = 24,533 MVA

=> Chế độ truyền tải công suất từ trung đ thời từ hạ lên cao

Snt= 0.5(94,143-69,61 ) = 12,267 MVA < Stt = 125 MVA

 MBA không bị quá tải

-Công suất thiếu của hệ thống được xác định theo công thức:

Sthiếu= STGCUTmax -( Sbô +SCC )= 242,46 – (108,96+24,533 )= 108,967 (MVA) < HT

DP

=> Đảm bảo điều kiện

Sự cố 3: Hỏng B2 tại thời điểm Smin

= 97.433 MVA

SCC = SCH - SCT = 97.433 -33,9 = 63,533 MVA

=> Chế độ truyền tải công suất từ trung đ thời từ hạ lên cao

Snt= 0.5.63,533 = 31,767 MVA < Stt = 125 MVA

 MBA không bị quá tải

e) Tính toán tổn thất điện năng trong MBA

+ Với sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

10.380+10

10.400+10

Tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây trong MBA tự ngẫu:

( )

α

PΔ-PΔ+PΔ2

C N T

C N

C

N

= 0.5.(520 + 2

5,0

260-260

) = 260 KW

α

PΔ-PΔ+PΔ2

T N T

C N

T

N

= 0.5.(520 + 2

5,0

260-260

) = 260 KW

α

PΔ+PΔ+PΔ-2

C N T

C N

H

N

= 0.5.(-520 + 2

5,0

260+260

S.PΔ+

∑

S

S.PΔ

365

đmB

UHi H

N 2

đmB

UTi T

N 24

∈

i

2 đmB

UCi C

N

S

S.PΔ+S

S.PΔ+

∑

S

S.P

đmB

UHi H

N 2

đmB

UTi T

N 24

∈

i

2 đmB

UCi C

Ta tính được ∆B tại các thời điểm như sau:

0-4h 4-8h 8-10h 10-12h 12-16h 16-18h 18-20h 20-22h 22-24h 455.05 2113.78 1051.26 1172.43 2589.49 1300.82 1290.40 1162.58 808.48

∆A=[8760.120+365.(455,05+2113,78+1051,26+1172,43+2589,49+1300,82+

+1290,4+1162,58+808,48)].10-3

= 5410,87 MVA

Phương án II có tổng tổn thất điện năng trong 4 MBA là:

∆AII = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4

= 2.5410,87+ 3536,709 + 3538,43 = 17896,879 MVA

Chương III: TÍNH TOÁN KINH TẾ - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh

tế từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối:

Phương án I :

Phương án II:

3.2 Tính chi phí vận hành hàng năm:

Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu tư của 1 phương án chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính một cách gần đúng ta có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng chủ yếu do máy cắt quyết định

Một phương án về thiết bị điện được gọi là có hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất

ci = pi + ađm.vi + yi

trong đó:

ci: hàm chi phí tính toán của phương án i (đ)

pi: phí tổn vận hành hàng năm của phương án i (đ/năm)

vi: vốn đầu tư của phương án i (đ)

yi: thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i (đ/năm)

ađm: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế = 0.15 (1/năm)

Ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện Do đó vốn đầu tư được tính

là tiền mua vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt

kbi: hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp mba thứ i Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của mba.

vb: tiền mua máy biến áp

- vốn đầu tư máy cắt:

vTBPP = n1.vTBPP1 + n2.vTBPP2 + n3.vTBPP3 + … +trong đó:

n1 n2 n3: số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp

vTBPP1 vTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối

• Phí tổn vận hàng năm:

pi = pki + ppi + pti

trong đó:

pki = 100

V

: tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm

a%: định mức khấu hao (%)

pi: tiền chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ có thể bỏ qua vì

nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít khác nhau giữa các phương án

pti = β.∆a: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra

β = 700đ/kwh

về mặt kỹ thuật thì một phương án chấp nhận đợc phải đảm bảo các điều kiện:

• tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thờng cũng nh khi sự cố

• tính linh hoạt trong vận hành

• tính an toàn cho ngời và thiết bị

Theo sơ đồ nối điện phương án 1:

- Bên phía 220kV có 6 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 2.8.109 đ

- Bên phía 110kV có 8 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 1.3.109 đ

- Bên phía 10.5kV có 2 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 0.54.109 đ

do đó: vTBPP1 = (6.2,8+8.1,3+2.0,54).109 = 28,28.109 đ

Vậy vốn đầu tư cho phương án 1:

V1 = 47,68.109 + 28,28.109 = 75,96.109đ+ Tính phí tổn vận hành hàng năm:

Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8.4%

Pkh+sc =

100

10.96,75.4,8

=100

V

Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra:

Ptt = 500.17898,6.103 = 8,949.109 đPhí tổn vận hành hàng năm của phương án 1:

Theo sơ đồ nối điện phương án 2:

- Bên phía 220kV có 7 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 2.8.109 đ

- Bên phía 110kV có 7 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 1.3.109 đ

- Bên phía 10.5kV có 2 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 0.54.109 đ

V

Ch ¬ng IV TÝnh to¸n dßng ®iÖn ng¾n m¹ch

Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử khi có dòng điện chạy qua những thiết bị đó phải thoả mãnđiều kiện làm việc bình thường có tính ổn định khi có dòng điện ngằn mạch Vì vây việc tính toán ngắn mạch chính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chay qua đường cong tính toán dùng để tính toán dòng điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau

Để tính toán ngắn mạch ta lập sơ đồ thay thế lựa chọn các đại lượng cơ bản :

+)Điện kháng của đường dây kép

230

100.100.4,0.2

1

=U

S.lx.2

1

2 2

cb

cb o

+)Điện kháng của máy biến áp ba pha hai dây quấn :

XB =

dmB

cb N

S

S.100

%UBên trung :

X11 = X9 = XB(110) = =0,084

125

100.100

5,10

+) Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu

N 0 0 CH N 0 0 CT N 0

0 C

2

1

=U

= (11+32-20)2

1

= 11.5 %

X3=X6 = XC

TN =

S

S100

U

đmB

cb 0 0 C

250

100100

5,11

= 0.046

N 0 0 TH N 0 0 CT N 0

0 T

2

1

=U

U

đmB

cb 0 0 T

250

100100

0

= 0

N 0 0 TH N 0 0 CH N 0

0 H

2

1

=U

= (32+20-11)2

U

đmB

cb 0 0 H

250

100100

5,20

= 0.082+) Điện kháng của máy phát điện

5,117

100.183,0

=S

S

dmF cb

Ngắn mạch tại N 1

Biến đổi sơ đồ

= 0.023

X20 = (X4 + X5 ) // ( X8 + X7 ) =

2

156,0+082,0

=0.119

X21 = (X11 nt X12 ) // ( X9 nt X10 ) =

2

156,0+084,0

=0.12Như vậy ta có sơ đồ đơn giản như sau:

X23 = X19 + (X20 // X21 ) = 0.023+

12.0+119,0

12,0.119,0

= 0.083Điện kháng tính toán:

52,3

=100

4000.088,0

=S

S.X

=

X

cb

HT 17 1

tt

39,0

=100

470.083,0

=S

S.X

=

X

cb

4 , 3 , 2 , 1 F 23 2

tt

Do Xtt1 > 3 nên coi như điểm ngắn mạch xa

220.3

4000

52,3

1

=IX

đm 1 tđ

Với Xtt2 =0.39 tra bảng ta tìm được :

=)0(

I*N2Tính dòng về đơn vị kA:

kA08,3

=220.3

470.5,2

=I)

0(I

=)0(

=06,6.8,1.2

=I′′

.K.2

=

Ngắn mạch tại N 2

Sơ đồ tưương đưương :

Biến đổi sơ đồ

Tương tự như ngắn mạch tại N1 ta có sơ đồ: