đồ án phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

nhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MWnhiệt điện 5x50MW

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hếtsức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Nhà máyđiện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện Cùng với sự phát triểncủa hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự pháttriển của các nhà máy điện Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trongthiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dânnói chung cũng như hệ thống điện nói riêng

Đồ án gồm 6 chương:

Chương 1: Tính toán cân bằng công suất,đề xuất các phương án nối dây Chương 2: Lựa chọn máy biến áp, tính toán chi tiết cho từng phương án Chương 3: Tính toán kinh tế - kỹ thuật, lựa chọn phương án tối ưu.

Chương 4: Tính toán ngắn mạch cho phương án tối ưu.

Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn.

Chương 6: Tính toán điện tự dùng.

Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phầnđiện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật, tối ưu về kinh tế trongbài toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa

ra phương án nối điện đúng kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn ra phương ántối ưu và biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp

Với đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện đã phần nào giúp em làm quen dầnvới việc thiết kế đề tài tốt nghiệp sau này Trong thời gian làm bài, với sự cố gắngcủa bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy cố giáo trong bộ môn hệ thống

điện và đặc biệt với sự giúp tận tình của cô giáo Ths Phạm Thị Phương Thảo, em

đã hoàn thành đồ án môn học của mình Dù đã rất cố gắng nhưng bản đồ án khótránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự đánh giá, nhận xét, góp ý củacác thầy cô để bản đồ án cũng như kiến thức của bản thân em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cám ơn cô Ths Phạm Thị Phương Thảo cùng toàn thể các

thầy cô giáo trong bộ môn

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Khắc Linh

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 7

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 7

I Chọn máy phát điện 7

II Tính toán cân bằng công suất 7

1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 7

2 Đồ thị tự dùng 8

3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp 9

III Đề suất các phương án nối dây 13

1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối dây 13

2 Đề suất phương án nối dây 15

CHƯƠNG 2 21

LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN 21

I Phương án 1 21

1 Chọn máy biến áp 22

2 Phân bố công suất 22

3 Kiểm tra các điều kiện quá tải, sự cố 23

4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 26

5 Tính toán dòng điện cưỡng bức 27

II Phương án 2 29

1 Chọn máy biến áp 29

2 Phân bố công suất 30

3 Kiểm tra các điều kiện quá tải, sự cố 31

4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 34

5 Tính toán dòng điện cưỡng bức 35

CHƯƠNG 3 37

TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 37

I Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 37

II Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu 37

1 Phương án 1 38

a Vốn đấu tư cho thiết bị 39

b Tính chi phí vận hành hàng năm 39

2 Phương án 2 40

a Vốn đấu tư cho thiết bị 40

b Tính chi phí vận hành hàng năm 41

CHƯƠNG 4 43

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 43

I Chọn điểm ngắn mạch 43

II Xác định điện kháng các phần tử 44

III Tính toán ngắn mạch tại các điểm 45

1 Tính toán ngắn mạch tại điểm N1 45

2 Tính toán ngắn mạch tại điểm N2 47

3 Tính toán ngắn mạch tại N3 50

4 Tính toán dòng ngắn mạch tại N3’ 52

5 Tính toán ngắn mạch tại N4 53

CHƯƠNG 5 55

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 55

I Chọn máy cắt và dao cách ly 55

1 Chọn máy cắt (MC) 55

2 Chọn dao cách ly (DCL) 55

II Chọn cáp và kháng điện đường dây 56

1 Chọn cáp 56

2 Chọn kháng điện đường dây 59

III Chọn thanh dẫn, thanh góp cứng 63

1 Chọn loại và tiết diện 63

2 Kiểm tra ổn định nhiệt 64

3 Kiểm tra ổn định động 64

4 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 65

IV Chọn sứ đỡ 66

V Chọn thanh góp, thanh dẫn mềm 67

1 Điều kiện dòng điện 67

2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 68

a Phía cao áp 220 kV (Ngắn mạch tại điểm N1) 69

b Phía trung áp 110 kV (Ngắn mạch tại điểm N2) 70

3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 72

a Phía cấp điện áp 220 kV 72

b Phía cấp điện áp 110 kV 73

VI Chọn máy biến áp đo lường 73

1 Máy biến dòng điện (BI) 73

2 Máy biến điện áp (BU) 76

CHƯƠNG 6 81

TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 81

I Sơ đồ nối điện tự dùng 81

II Chọn máy biến áp tự dùng 82

1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 6,3 kV 82

2 Chọn máy biến áp cấp 0,4 kV 82

III Chọn máy cắt (MC) và khí cụ điện 83

1 Chọn MC tự dùng cấp điện áp máy phát 83

2 Chọn MC tự dùng cấp 6,3 kV 83

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN PHƯƠNG ÁN

NỐI DÂY

I Chọn máy phát điện

Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 50 MW

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

II Tính toán cân bằng công suất

1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được tính theo công thức sau:

Ptnm%(t )=Ptnm(t )

Pmax 100 , Stnm(t )=Ptnm(t )

cos ϕ

Trong đó :

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

Ptnm(t) : Công suất tác dụng của toàn nhà máy tải tại thời điểm t

Ptnm%(t) : Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

Bảng công suất phát của toàn nhà máy

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 260

2 Đồ thị tự dùng

Công suất tự dùng của nhà máy Nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiênliệu, lọi turbine, công suất phát của toàn nhà máy, ) Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy Nhiệt điện theo công thức sau:

STD(t)=α %100. n P cosφ đmF

TD (0,4+0,6 S tnm(t)

n S đmF)

Trong đó:

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

PđmF, SđmF : công suất tác dụng và công suất biểu kiến định mức của một tổ MF

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

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 16.000

16.500 17.000 17.500 18.000

Đồ thị phụ tải tự dùng theo thời gian

3 Đồ thị 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) : công suất phụ tải tại thời điểm t

Pmax : công suất max của phụ tải

cos ϕ : hệ số công suất

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

a Phụ tải điện áp máy phát : Pmax = 8 MW; cos ϕ=0,85

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0

2 4 6 8 10

Đồ thị phụ tải điện áp máy phát

10 20 30 40 50 60 70 80

Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220 kV

c Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV: Pmax = 80 MW; cosφ = 0,85

20 40 60 80 100

Đồ thị phụ tải cấp trung 110 kV

Trong đó:

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

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

SUf(t) : công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t.

SUC(t); SUT(t) : công suất phụ tải cấp điện áp cao, trung tại thời điểm t

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

Áp dụng công thức trên ta có :

Đồ thị phụ tải tổng hợp

Nhận xét chung:

Phụ tải của nhà máy phân bố không đều và giá trị công suất cực đại có trị số là:

III Đề suất các phương án nối dây

1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối dây

Phương án nối điện chính của nhà máy là một khâu hết sức quan trọng trong quá trình thiết kế phần điện nhà máy điện Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất để đề xuất các phương án nối dây điện Có một số nguyên tắc phục

vụ cho đề xuất các phương án nối dây điện của nhà máy như sau:

a Nguyên tắc chung : gồm 7 nguyên tắc

Nguyên tắc 1

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp MF, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực MF, phía trên máy cắt của MBA liên lạc Quy định về mức nhỏ công suất của địa phương là: cho phép rẽ nhánh từ đầu cực

MF một lượng công suất không quá 15% công suất định mức của một tổ MF Vậy khi đó, giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực hai tổ MF, ta có:

S DP Max

2.S đmF .100≤15 %

thì khẳng định điều giả thiết trên là đúng, cho phép không cần thanh góp điện áp

MF Nếu không thỏa mãn thì phải có thanh góp điện áp MF

Nguyên tắc 2

Trong trường hợp có thanh góp điện áp MF thì phải chọn số lượng tổ MF ghép lên thanh góp này sao cho khi mọt tổ trong chúng nghỉ không làm việc thì tổ máy còn lại phải đảm bảo công suất cho phụ tải địa phương và phụ tải tự dùng cho các tổ

Chọn số lượng MF-MBA hai cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp (TBPP) cấp điện

áp tương ứng trên cơ sở công suất cấp và công suất tải tương ứng Cần lưu ý rằng trong trường hợp MBA liên lạc là MBA ba cuộn dây thì việc ghép số bộ MF-MBA hai cuộn dây bên trung phải thỏa mãn điều kiện: tổng công suất định mức các máy phát ghép bộ phải nhỏ hơn công suất min của phụ tải phía trung Cụ thể là:

Nguyên tắc 6

Dù có ba cấp điện áp nhưng không nhất thiết phải có nối bộ máy phát - máybiến áp liên lạc mà có thể dùng bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây ở hai

phía điện áp được sắp xếp tương ứng công suất phụ tải của chúng, còn máy biến

áp tự ngẫu liên lạc không có nối trực tiếp với máy phát điện

Nguyên tắc 7

Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ thì có thể ghép một số máyphát chung một máy biến áp nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất cáctổ máy phát phải nhỏ hơn công suất dự phòng của hệ thống điện, cụ thể là:

b Áp dụng 7 nguyên tắc để vạch sơ đồ nối điện

 Phụ tải cấp điện máy phát

S Ufmax

2.S MFdm.100= 9,4122.62,5.100=7,53 %<15%

nên không cần sử dụng thanh góp máy phát

 Công suất cấp điện áp trung

Do đó có thể ghép 1 hoặc 2 bộ máy phát – máy biến áp bên trung áp

 Cấp điện áp cao và cấp điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất, hệ

số có lợi:

α = U C −U T

U C =220−110220 =0,5

nên ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp

2 Đề suất phương án nối dây

 Sơ đồ nối điện chính

Thiết bị, máy phát điện, máy biến áp được nối với nhau theo sơ đồ nhất định gọi

là sơ đồ nối điện chính Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, côngsuất của nguồn, công suất phụ tải , phụ tải phụ thuộc vào tính chất của hộ tiêu thụ

và phụ thuộc vào khả năng đầu tư Sơ đồ nối điện phải thoả mãn điều kiện

- Về kỹ thuật:

+ Đảm bảo an toàn cung cấp điện giữa các cáp lúc bình thường cũng như lúc

sự cố

+ Đảm bào an toàn cho người và thiết bị

- Về kinh tế:

+ Vốn đầu tư cho MBA và TBPP ít

+ Dễ vận hành thay thế, lắp đặt, sửa chữa

+ Có khả năng phát triển về sau

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trìnhthiết kế nhà máy điện Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tụccho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấpđiện áp về số lượng và dung lượng của máy biến áp về số lượng máy phát điện nốivào thanh ghóp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép với bộ máy biến áp

Công suất mỗi bộ máy phát điện – máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệthống

Không nối hai bộ máy phát điện với một máy biến áp vì công suất của một bộ nhưvậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

Cả phía cao áp và trung áp đều có trung tính nối đất trực tiếp nên ta sử dụng máybiến áp tự ngẫu để liên lạc Từ những yêu cầu trên ta có các phương án sau :

 Chọn phương án

 Phương án 1

Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh gópđiện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV va một máy phát hai cuộn dây nối lên thanh góp 220kV Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữacác cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải côngsuất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV.

Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến

áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV Như vậy ở phía thanh góp 220 kV có đấu thêm hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây

Ưu điểm:

- 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

Ưu điểm:

- Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục

Nhược điểm:

- Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình vậnhành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn.

- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn

so với công suất của nó

 Kết luận

Qua các phương án được đưa ra ở trên thì thấy rằng phương án 1 và 2 đơn giản

và kinh tế so với các phương án còn lại mà vẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục,

an toàn cho các phụ tải và thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó, ta sẽ giữ lại phương án 1 và 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn ra được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO TỪNG

PHƯƠNG ÁN

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

Trong hệ thống điện người ta thường dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp

2 cuộn dây và 3 cuộn dây Các máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây và được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thường dùng máy biến áp tự ngẫu Loại MBA này có ưu điểm hơn MBA thường giá thành chi phí vật liệu và tổn thất năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn với MBA thường có cùng công suất

 Tính toán chi tiết cho từng phương án

I Phương án 1

1 Chọn máy biến áp

- Bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây

+ Công suất máy biến áp bộ B3 được chọn theo điều kiện :

SđmB ≥ SđmF = 62,5 MVA+ Công suất máy biến áp bộ B4, B5 được chọn theo điều kiện:

SđmB ≥ SđmF = 62,5 MVATra bảng phụ lục, ta chọn máy biến áp có các thông số như sau:

2 Phân bố công suất

 Phân bố công suất suất cho máy biến áp 2 cuộn dây

Các máy biến áp bộ được vận hành bằng phẳng với công suất

S bộ =S đmF−S TDmax

5 =62,5− 17,8575 =58,93 MVA

 Phân bố công suất cho các máy biến áp tự ngẫu

Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo

công thức:

S CT (t)=12.(S UT(t)−S b ´ô B 4 −S bộ B5)

3 Kiểm tra các điều kiện quá tải, sự cố

 Trong chế độ làm việc bình thường

 Đối với các máy biến áp 2 cuộn dây

Các máy biến áp B3,B4,B5 được chọn với công suất lớn hơn công suất của máy phát điện Do đó các máy biến áp bộ không cần kiểm tra quá tải trong mọi chế đọ vận hành

 Đối với máy biến áp tự ngẫu

Từ kết quả tính toán trên ta thấy ở chế độ làm việc bình thường máy biến áp

tự ngẫu làm việc trong chế độ truyền tải công suất từ cuộn hạ, cuộn trung lêncuộn cao

Ta thấy SCCmax = 75,975 MVA < SđmTN = 125 MVA

Nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải trong chế dọ làm việc bình thường

 Trong chế độ khi có sự cố

 Khi phụ tải bên trung cực đại

Ta có các số liệu: SUTmax = 94,118 MVA, SUC = 71,429MVA, SVHT = 119,685 MVA, SUf = 9,412 MVA, STD = 17,857 MVA

Sự cố 1: Hỏng 1 bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây bên trung áp

- Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:

2 K qt sc .α S đmTN +S bộ ≥ S UTmax

Trong đó: K qt sc=1,4 : hệ số quá tải cho phép

2 K qt sc .α S đmTN +S bộ =2.1,4 0,5 125+58,93=233,93>S UTmax =94,118 MV A

Vậy điều kiện trên thỏa mãn

- Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

S CT= 12.(S UTmax −S bộ B4)= 12.( 94,118−58,93 )=17,594 MVA

nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải

- Công suất thiếu

So với trạng thái làm việc bình thường,vào cùng thời điểm thì công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng:

S thiếu =S VHT +S UC UTmax−(S b ´ô B3 +2 S CC)

¿119,685+71,429−58,93−2.36,626=58,932 MVA <S dt HT =200 MVA

Vậy hệ thống làm việc ổn định

Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hỏng thì máy còn lại vẫn không bị quá tải, phụ tải các cấp không bị ảnh hưởng

Sự cố 2: Hỏng 1 máy biến áp liên lạc

- Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:

K qt sc .α S đmTN +S bộ ≥ S UTmax

Trong đó: K qt sc=1,4 : hệ số quá tải cho phép

K qt sc .α S đmTN +S bộ =1,4.0,5 125+2.58,93=205,36>S UTmax =94,118 MVA

Vậy điều kiện trên thỏa mãn

- Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

S CT =S UTmax −S b ´ô B4 ,B5 =94,118−2.58,93=−23,742 MVA

- Công suất thiếu

So với trạng thái làm việc bình thường,vào cùng thời điểm thì công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng:

S thiếu =S VHT +S UC UTmax−(S b ´ô B3 +S CC)=119,685+71,429−58,93−36,626=95,558 MVA <S dt HT =200 MVA

Vậy hệ thống làm việc ổn định

4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

Đối với các máy biến áp 2 cuộn dây B3,B4,B5

Do bộ máy phát điện - máy biến áp làm việc với phụ tải bằng phẳng suốt cả năm với Sbộ = 58,93 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp 2 cuộn dây được tính như sau:

∆ A=∆ P o T+∆ P N .( S bộ

S Bđm)2

.T

Trong đó:

∆Po : Tổn thất không tải của máy biến áp (kW)

∆PN : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp (kW)

SBđm : Công suất định mức của máy biến áp (kVA)

T = 8760h : Thời gian làm việc trong năm

∆Po : Tổn thất không tải

S i CC , S i CT ,S i CH: Công suất cuộn cao, trung, hạ của của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti

∆ P C N , ∆ P N T ,∆ P N H : Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cap, trung, hạVới:

5 Tính toán dòng điện cưỡng bức

Đường dây nối với hệ thống

+ Chế độ bình thường: S cb5 =max{S CC bt}=75,975 MVA

+ Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp bộ: S cb 6 =S CC UTmax =36,626 MVA

+ Chế độ hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: S cb7 =S CC UTmax =72,362 MVA

Dòng làm việc cưỡng bức:

I cb5=max{S cb 5 , S cb6 , S cb7}

√3.U C = 75,975√3.220=0,199 kA

- Phía trung áp:

+ Chế độ bình thường: S cb5 =max{S CT bt}=25,989 MVA

+ Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp bộ: S cb 6 =S CT UTmax =17,594 MVA

+ Chế độ hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: S cb7 =S CT UTmax =23,742MVA

Dòng làm việc cưỡng bức:

I cb6=max{S cb5 , S cb 6 , S cb7}

√3.U T = 25,989√3.110=0,136 kA

 Như vậy :

Dòng cưỡng bức phía điện áp máy phát:I cbF =I cb 2 =3,61 kA

Dòng cưỡng bức phía cao áp: I cbCao =max{I cb 1 , I cb3 ,I cb5}=I cb 1 =0,366 kA

Dòng cưỡng bức phía trung áp: I cbTrung =max{I cb 4 ,I cb6}=I cb4 =0,34 kA

II Phương án 2

1 Chọn máy biến áp

- Bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây

+ Công suất máy biến áp bộ B3được chọn theo điều kiện :

SđmB ≥ SđmF = 62,5 MVA+ Công suất máy biến áp bộ B4, B5 được chọn theo điều kiện:

SđmB ≥ SđmF = 62,5 MVATra bảng phụ lục, ta chọn máy biến áp có các thông số như sau:

2 Phân bố công suất

 Phân bố công suất suất cho máy biến áp 2 cuộn dây

Các máy biến áp bộ được vận hành bằng phẳng với công suất

S bộ =S đmF−S TDmax

5 =62,5− 17,8575 =58,93 MVA

 Phân bố công suất cho các máy biến áp tự ngẫu

Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo

3 Kiểm tra các điều kiện quá tải, sự cố

 Trong chế độ làm việc bình thường

 Đối với các máy biến áp 2 cuộn dây

Các máy biến áp B3,B4,B5 được chọn với công suất lớn hơn công suất của

máy phát điện Do đó các máy biến áp bộ không cần kiểm tra quá tải trong

mọi chế đọ vận hành

 Đối với máy biến áp tự ngẫu

Từ kết quả tính toán trên ta thấy ở chế độ làm việc bình thường máy biến áp

tự ngẫu làm việc trong chế độ truyền tải công suất từ cuộn hạ, cuộn trung lêncuộn cao

Ta thấy SCCmax = 46,509 MVA < SđmTN = 125 MVA

Nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải trong chế dọ làm việc bình thường

 Trong chế độ khi có sự cố

 Khi phụ tải bên trung cực đại

Ta có các số liệu: SUTmax = 94,118 MVA, SUC = 71,429MVA, SVHT = 119,685 MVA, SUf = 9,412 MVA, STD = 17,857 MVA

Sự cố 1: Hỏng 1 bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây bên trung áp

- Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:

2 K qt sc α S đmTN ≥ S UTmax

Trong đó: K qt sc=1,4 : hệ số quá tải cho phép

2 K qt sc .α S đmTN =2.1,4 0,5 125=175>S UTmax =94,118 MVA

Vậy điều kiện trên thỏa mãn

- Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

S CH =54,22<α S đmTN =62,5 MVA

nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải

- Công suất thiếu

So với trạng thái làm việc bình thường,vào cùng thời điểm thì công suất phát về

hệ thống bị thiếu một lượng:

S thi ´êu =S VHT +S UC UTmax−(S b´ô B3 +S b ´ô B 4 +2.S CC)

¿ 119,685+71,429−2.58,93−2.36,626=2 10 −3MVA<S dt HT =200 MVA

Vậy hệ thống làm việc ổn định

Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hỏng thì máy còn lại vẫn không bị quá tải, phụ tải các cấp không bị ảnh hưởng

Sự cố 2: Hỏng 1 máy biến áp liên lạc

- Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu là:

K qt sc .α S đmTN +S bộ ≥ S UTmax

Trong đó: K qt sc=1,4 : hệ số quá tải cho phép

K qt sc .α S đmTN +S bộ =1,4.0,5 125+58,93=146,43>S UTmax =94,118 MVA

Vậy điều kiện trên thỏa mãn

- Phân bố công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

S CT =S UTmax −S b´ô B5 =94,118−58,93=35,188 MVA

S CH =S đmF −S UF− 14 S TD=62,5−9,412− 14.17,857=48,62 MVA

S CC =S CH −S CT =48,62−35,188=13,432 MVA

Trong chế độ này cuộn hạ mang tải nặng nhất

S CH =48,62<S đmTN =125 MVA

Nên máy biến áp tự ngẫu không quá tải

- Công suất thiếu

So với trạng thái làm việc bình thường,vào cùng thời điểm thì công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng:

S thiếu =S VHT +S UC UTmax−(S b ´ô B3, B4 +S CC)=119,685+71,429−2.58,93−36,626=36,628 MVA<S dt HT =200 MVA

Vậy hệ thống làm việc ổn định

4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

Đối với các máy biến áp 2 cuộn dây B3,B4,B5

Do bộ máy phát điện - máy biến áp làm việc với phụ tải bằng phẳng suốt cả năm với Sbộ = 58,93 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp 2 cuộn dây

được tính như sau:

∆ A=∆ P o T+∆ P N .( S bộ

S Bđm)2

.T

Trong đó:

∆Po : Tổn thất không tải của máy biến áp (kW)

∆PN : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp (kW)

SBđm : Công suất định mức của máy biến áp (kVA)

T = 8760h : Thời gian làm việc trong năm

STNđm : Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

∆Po : Tổn thất không tải

S i CC , S i CT ,S i CH: Công suất cuộn cao, trung, hạ của của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti

∆ P C N , ∆ P N T ,∆ P N H : Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cap, trung, hạ

Với

5 Tính toán dòng điện cưỡng bức

Đường dây nối với hệ thống

I cb4=1,05. S đmF

√3.U T=1,05 62,5√3.110=0,34 kA

Máy biến áp liên lạc

- Phía cao áp:

+ Chế độ bình thường: S cb5 =max{S CC bt}=46,509 MVA

+ Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp bộ: S cb 6 =S CC UTmax =7,161 MVA

+ Chế độ hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: S cb7 =S CC UTmax =13,432MVA

Dòng làm việc cưỡng bức:

I cb5=max{S cb 5 , S cb6 , S cb7}

√3.U C = 46,509√3.220=0,122 kA

- Phía trung áp:

+ Chế độ bình thường: S cb5 =max{S CT bt}=17,594 MVA

+ Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp bộ: S cb 6 =S CT UTmax =47,059 MVA

+ Chế độ hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: S cb7 =S CT UTmax =35,188 MVA

Dòng làm việc cưỡng bức:

I cb6=max{S cb5 , S cb 6 , S cb7}

√3.U T = 47,059√3.110=0,247 kA

 Như vậy :

Dòng cưỡng bức phía điện áp máy phát:I cbF =I cb 2 =3,61 kA

Dòng cưỡng bức phía cao áp: I cbCao =max{I cb 1 , I cb3 ,I cb5}=I cb 1 =0,366 kA

Dòng cưỡng bức phía trung áp: I cbTrung =max{I cb 4 ,I cb6}=I cb4 =0,34 kA

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

TỐI ƯU

I Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Phía cáo áp gồm có 1 đường dây kép về hệ thống 220 kV, 1 đường dây kép nối phụ tải cấp điện áp cao Phía trung áp 110 kV gồm 1 đường dây kép cho phụ tải cấp điện áp trung Nên ở cả hai phía cao áp và trung áp đều sử dụng

sơ đồ thiết bị phân phối hai hệ thống thanh góp

II Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu

Để tính toán so sánh kinh tế – kỹ thuật, ta cần dựa vào 2 tiêu chí chính là vốn đầu

tư và chi phí vận hành hàng năm của mỗi phương án

Vốn đầu tư

Khi xét đến vốn đầu tư của mỗi phương án chỉ xét đến máy biến áp và máy cắt ví đây là 2 thiết bị có giá thành đắt cà chiếm đa số trong tổng chi phí của

phương án

V =K B .v B +V TBPP

Trong đó:

vB : vốn đầu tư cho máy biến áp

KB : hệ số tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp máy biến áp Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp

VTBPP : vốn đầu tư cho thiết bị phân phối

V TBPP=∑n i .V TBPPi

ni : số mạch ở cấp điện áp i

Chi phí vận hành hàng năm

Chi phí vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định theo công thức sau:

β : giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện, ta lấy β = 1000

đ/kWh

∆A : tổn thất điện năng trong máy biến áp (kWh)

1 Phương án 1

a Vốn đấu tư cho thiết bị

Vốn đầu tư cho máy biến áp

Ở phương án 1 sử dụng các máy biến áp với giá thành cho ở bảng dưới:

Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối

a Vốn đấu tư cho thiết bị

Vốn đầu tư cho máy biến áp

Ở phương án 1 sử dụng các máy biến áp với giá thành cho ở bảng dưới: