Thiết Kế Phần Điện Của Nhà Máy Nhiệt Điện Có Tổng Công Suất Là 500 MW Bao Gồm 5 Tổ Máy

Ngày nay, bất kỳ quốc gia nào muốn phát triển thì điện năng phải đi trước một bước, vì thế ngày càng nhiều các nhà máy điện được xây dựng.Trong đồ án này em được giao Thiết Kế Phần Điện

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Số: 03

Họ và tên sinh viên: Trần Thanh Xuân

Ngành: Điện kỹ thuật Khoá: 27

Nhiệm vụ: Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 500 MW

I CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

1 Nhà máy điện: gồm 5 tổ máy công suất 100MW

Biến thiên của phụ tải nhà máy:

4 đường dây cáp đơn x 3 MW x 3,0 km Biến thiên của phụ tải:

Các trạm cuối đường dây phụ tải địa phương dùng cáp lõi đồng có tiết diện

bé nhất Smin = 70 mm2; máy cắt có dòng điện cắt định mức Iđm = 40kA; thời gian cắt ngắn mạch tv = 0,4 Scc

3 Phụ tải trung áp: Uđm = 110 kV

Pmax = 200 MW; cos = 0,86 Gồm : 3 đường dây kép x 40 MW

3 đường dây đơn x 30 MW Biến thiên của phụ tải:

Trang 2

t (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24

4 Phụ tải cao áp: Uđm = 220 kV

Pmax = 180 MW; cos = 0,89 Gồm : 2 đường dây kép x 95 MW Biến thiên của phụ tải:

- Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh cái hệ thống: 0,85

- Nhà máy thiết kế được nối với hệ thống bằng một đường dây kép dài 135 km.

II NỘI DUNG TÍNH TOÁN

1 Chọn máy phát điện; tính toán phụ tải và cân bằng công xuất.

2 Xác định các phương án và chọn máy biến áp.

Ngày nhận nhiệm vụ thiết kế : ……….

Ngày hoàn thành thiết kế : ……….

Quy Nhơn, ngày … tháng … năm 2009

LỜI NÓI ĐẦU

Trang 3

Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa thế nên ngành điện chiếm một vai trò đặc biệt quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các ngành của nền kinh tế quốc dân Ngày nay, bất kỳ quốc gia nào muốn phát triển thì điện năng phải đi trước một bước, vì thế ngày càng nhiều các nhà máy điện được xây dựng.

Trong đồ án này em được giao Thiết Kế Phần Điện Của Nhà Máy Nhiệt

Điện Có Tổng Công Suất Là 500 MW Bao Gồm 5 Tổ Máy Nhà máy cấp điện

cho phụ tải địa phương ở cấp điện áp 10 kV, phụ tải trung áp ở cấp 110 kV, phụ tải cao áp và liên lạc với hệ thống ở cấp 220 kV.

Được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo hướng dẫn TS Đào Quang Thạch em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế của mình Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Đào Quang Thạch và các thầy cô trong khoa đã tận tình giúp

đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này.

Tuy nhiên thiết kế phần điện trong nhà máy điện là một mảng đề tài rộng, đòi hỏi nhiều kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tế, với thời gian hạn hẹp

và vốn nghiệm thực tế còn ít nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy

em rất mong nhận được sự đóng góp chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Trang 4

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện có tổng công suất là 500

MW bao gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 100 MW Nhà máy cấp điện cho phụ tải tự dùng của nhà máy, phụ tải cấp điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung 110kV, phụ tải điện áp cao 220kV và phát công suất thừa lên hệ thống 220kV Các số liệu ban đầu về phụ tải được cho dưới đây:

1 Phụ tải tự dùng của nhà máy

Công suất tự dùng cực đại bằng 6,2% công suất định mức của nhà máy; cos = 0,85

Biến thiên của phụ tải nhà máy:

2 Phụ tải địa phương: Uđm = 10 kV

Pmax = 22 MW; cos = 0,84 Gồm: 3 đường dây cáp kép x 4 MW x 3,5 km

4 đường dây cáp đơn x 3 MW x 3,0 km Biến thiên của phụ tải:

Các trạm cuối đường dây phụ tải địa phương dùng cáp lõi đồng có tiết diện

bé nhất Smin = 70 mm2; máy cắt có dòng điện cắt định mức Iđm = 40kA; thời gian cắt ngắn mạch tv = 0,4 Scc

3 Phụ tải trung áp: Uđm = 110 kV

Pmax = 200 MW; cos = 0,86 Gồm: 3 đường dây kép x 40 MW

3 đường dây đơn x 30 MW

Trang 5

Biến thiên của phụ tải:

4 Phụ tải cao áp: Uđm = 220 kV

Pmax = 180 MW; cos = 0,89 Gồm: 2 đường dây kép x 95 MW Biến thiên của phụ tải:

- Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh cái hệ thống: 0,85

- Nhà máy thiết kế được nối với hệ thống bằng một đường dây kép dài 135 km.

Trang 6

Chương 1

CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Theo nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện có tổng công suất là 500MW gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 100 MW Trong khi thiết kế, chọn máy phát ta cần lưu ý những điểm sau:

 Máy phát điện càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu để sản suất và chi phí vận hành hàng năm càng nhỏ Nhưng về mặt cung cấp điện đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.

 Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máy phát điện cùng loại.

 Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó sẽ dễ dàng chọn các khí

cụ điện hơn.

Từ yêu cầu thiết kế và những điểm cần lưu ý trên, tra bảng phụ lục trang

100 giáo trình thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn được máy có các thông số sau:

Loại

máy phát

Thông số định mức Điện kháng tương

đối n

v/ph

SMVA

PMW

U

KV cos

I

KA X’’d X’d XdTB-100-2 3000 117,5 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79

Như vậy ta chọn 5 máy phát loại TB-100-2 cho toàn nhà máy

Trang 7

1.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Đặc điểm cơ bản của điện năng là không tích trữ được vì thế việc đảm bảo

sự cân bằng công suất phát ra và công suất tiêu thụ là một yêu cầu quan trọng khi thiết kế và vận hành nhà máy điện.

Vì phụ tải điện thay đổi theo thời gian nên để giải quyết bài toán cân bằng công suất ta phải xác định sự biến thiên của phụ tải theo thời gian tức là thiết lập

đồ thị phụ tải của nhà máy Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể thiết kế và vận hành tối ưu hệ thống, phân bố tối ưu công suất các tổ máy trong nhà máy, chọn thiết bị

có các thông số kỹ thuật phù hợp và kinh tế Nhờ đó đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống và của nhà máy.

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho bảng biến thiên phụ tải hàng ngày ở các cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tương ứng 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, phần công suất phát vào 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…

Đồ thị phụ tải nhà máy và phụ tải các cấp điện áp cho dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số công suất Costb của từng phụ tải tương ứng Từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công suất biểu kiến :

P(t) =  

100

tP%







(1.2)

Trong đó : S(t) : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA).

P(t) : Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải (MW).

P%(t) : Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải được tính

bằng phần trăm của Pmax .

Pmax : Phụ tải cực đại (MW).

Costb : Hệ số công suất trung bình của phụ tải.

Trang 8

1 Phụ tải toàn nhà máy

Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy có tổng công suất là 500 MW gồm 5 tổ máy phát điện kiểu TB-100-2 có:

PđmMF = 100MW ; cos = 0,85

85,0

100cos đm

8

500

588,24500

529,41470,59

Hình 1.1

Trang 9

Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải tự dùng cực đại của nhà máy bằng 6,2% công suất định mức của nhà máy với cosđm = 0,85 tức là bằng hệ số công suất định mức của nhà máy cosđm = 0,85 Công suất tự dùng nhà máy được xác định theo công thức:

)6

,04,0

max )

NM

t NM td

t td

S

S S

Với công suất tự dùng cực đại nhà máy:

MVA S

S td NM 588 , 24 36 , 47

100

2 , 6

Trong đó:

Std(t) : công suất tự dùng nhà máy tại thời điểm t (MVA).

SNM : tổng công suất đặt của nhà máy (MVA).

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

 : Hệ số phần trăm lượng điện tự dùng.

Từ các kết quả tính toán công suất phát của nhà máy (bảng 1.1) và công thức (1.3) ta tính được công suất tự dùng của nhà máy biến thiên theo thời gian t

Trang 10

3 Phụ tải địa phương

Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải địa phương có các số liệu sau:

Uđm = 10 kV ; Pmax = 22 MW ; cos = 0,84

Gồm : 3 đường dây cáp kép x 4 MW x 3,5 km

4 đường dây cáp đơn x 3 MW x 3,0 km

Theo công thức (1.1) và (1.2) ta tính được sự biến thiên của phụ tải địa phương theo thời gian và thể hiện ở bảng 1.3:

Bảng 1.3: Bảng biến thiên phụ tải địa phương

32,8229,18

Std (MVA)

Hình 1.2

Trang 11

4 Phụ tải trung áp

Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải trung áp có các số liệu sau:

Uđm = 110 kV ; Pmax = 200 MW ; cos = 0,86

Gồm : 3 đường dây kép x 40 MW

3 đường dây đơn x 30 MW

Theo công thức (1.1) và (1.2) ta tính được sự biến thiên của phụ tải trung áp theo thời gian và thể hiện ở bảng 1.4:

Bảng 1.4: Bảng biến thiên phụ tải trung áp

26,19

17,02

2420

1512

7

Trang 12

t (h)

Hình 1.4

Trang 13

6 Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát lên hệ thống

Điện năng do nhà máy sản xuất ra, một phần cung cấp cho phụ tải địa phương và tự dùng, một phần cung cấp cho phụ tải trung áp 110 kV và cao áp

220 kV, phần còn lại phát lên hệ thống.

Ta thiết lập biểu thức cân bằng công suất của nhà máy theo công suất biểu kiến:

SNM(t) = SHT(t) + SC(t) + ST(t) + Sđp(t) + Std(t) + SB(t) Trong đó:

SNM(t) : công suất biểu kiến của nhà máy phát ra, MVA

SHT(t) : công suất biểu kiến của nhà máy phát về hệ thống, MVA

SC(t) : công suất biểu kiến của nhà máy cấp cho phụ tải cao áp, MVA

ST(t) : công suất biểu kiến của nhà máy cấp cho phụ tải trung áp, MVA

Sđp(t) : công suất biểu kiến của nhà máy cấp cho phụ tải địa phương, MVA

Std(t) : công suất biểu kiến của nhà máy cung cấp cho tự dùng, MVA

SB(t): tổn thất công suất biểu kiến trong máy biến áp, MVA

Vì là tính toán sơ bộ và các MBA ngày nay được chế tạo có hiệu xuất cao nên có thể bỏ qua SB(t)

Như vậy công suất phát về hệ thống của nhà máy được xác định:

SHT(t) = SNM(t) - [SC(t) + ST(t) + Sđp(t) + Std(t)] (1.4) Vậy công suất tổng ở phía cao áp:

t (h)

Hình 1.5

Trang 14

Dựa vào công thức (1.4), (1.5) và các kết quả tính ở các bảng ở trên, ta tính được công suất phát vào hệ thống biến thiên theo thời gian và kết quả cho ở bảng 1.6.

Trang 16

Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị công suất phát vào hệ thống: (hình 1.6)

Trang 17

Từ kết quả tính toán ở các bảng số liệu trên ta thành lập được bảng biến thiên phụ tải tổng hợp như sau: (bảng 1.7)

t (h)Hình 1.6

138,81145,26

110,88112,19

78,4758,85

110,86120,03

SHT (t) (MVA)

Trang 20

Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy: (hình 1.7)

7 Nhận xét chung

 Dựa vào bảng biến thiên công suất phát lên hệ thống ta thấy rằng nhà máy đủ khả năng cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp, ngoài ra nhà máy còn phát công suất lên hệ thống.

Trang 21

SCmin = 141,57 MVA từ (0-8)h

Phụ tải của nhà máy phân phối không đều nhau trên 3 cấp điện áp và giá trị cực đại xuất hiện không đồng thời đối với các phụ tải.

 Công suất của nhà máy phát lên hệ thống:

- Công suất dự trữ quay của hệ thống: SHTdt =

100

8

3500 = 280 MVA

- Công suất cực đại phát lên hệ thống: SHtmax = 145,26 MVA

Vậy công suất phát lên hệ thống của nhà máy nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên khi nhà máy bị sự cố tách ra khỏi hệ thống thì không ảnh hưởng nhiều đến hệ thống

 Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy, địa bàn nhà máy, nguồn nguyên nhiên liệu Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp có sẵn.

tế và an toàn cho con người Căn cứ vào cung cấp điện của các hộ phụ tải và yêu cầu về kinh tế,

kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương án sao cho đảm bảo những yêu cầu sau:

- Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thỏa mãn điều kiệnsao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất, các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp

đủ cho phụ tải ở điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung

Trang 22

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

hệ thống

- Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh từ các bộmáy phát – máy biến áp, nhưng công suất lấy rẽ nhánh không được vượt quá 15% công suấtcủa bộ

- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạc hay tải điệngiữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phức tạp hơn

- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung và cao đều có trung tínhtrực tiếp nối đất (U ≥ 110 kV)

- Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phải đặt ít nhấthai máy biến áp

- Không nên nối song song máy biến áp hai cuộn dây với máy biến áp ba cuộn dây vìthường không chọn được hai máy biến áp có tham số phù hợp với điều kiện để vận hành songsong

Để thuận tiện cho việc xây dựng sơ đồ nối điện hợp lý ta phân tích những đặc điểm sau:

 Phụ tải địa phương: bao gồm cả phụ tải quan trọng và không quan trọng có côngsuất cực đại: Sđpmax = 21,16 MVA, chiếm 11,14% công suất của hai tổ máy phát Do đó khôngdùng thanh góp điện áp máy phát mà nối theo sơ đồ bộ Phụ tải địa phương sẽ lấy rẽ nhánh từđầu cực máy phát điện, bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây luôn vận hành với công suấtbằng phẳng nên để dễ vận hành ta chọn máy biến áp hai cuộn dây không điều áp dưới tải nhằmgiảm về mặt kinh tế, dễ vận hành mà vẫn đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật

 Sơ đồ nối điện chính của nhà máy gồm có 3 cấp điện áp là 10 kV, 110 kV, 220

kV, nên để liên lạc giữa các cấp điện áp của nhà máy ta có thể sử dụng máy biến áp tự ngẫu vìtrung tính của lưới trung áp và cao áp cùng nối đất trực tiếp

 Vì công suất phát lên hệ thống của nhà máy khá lớn so với công suất dự trữ quaycủa hệ thống nên ta sử dụng hai máy biến áp liên lạc

Từ những nhận định trên ta đưa ra các phương án xây dựng sơ đồ nối điện chính củanhà máy như sau:

1 Phương án 1

- Phía 220 kV ghép 1 bộ MFĐ - MBA 2 dây quấn

- Sự liên lạc giữa bên cao và trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu Phụ tải địaphương được cung cấp ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu Phụ tải tự dùng lấy ở đầu cực củatừng máy phát

Trang 23

Nhận xét:

- Ưu điểm: Nhà máy đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải các cấp điện áp

- Nhược điểm: Phải dùng 3 chủng loại máy biến áp do đó việc vận hành và lắp đặtkhông thuận tiện Đồng thời có tới 3 máy biến áp 220 kV nên chi phí đầu tư cho máy biến ápcao

Trang 24

Nhận xét:

- Ưu điểm: Nhà máy đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải các cấp điện áp Công suất từ

bộ MFĐ - MBA 2 cuộn dây nối lên 220 kV được truyền trực tiếp lên hệ thống nên tổnthất nhỏ

- Nhược điểm: Phải dùng 3 chủng loại máy biến áp do đó việc vận hành và lắp đặtkhông thuận tiện Đồng thời có tới 4 máy biến áp 220 kV nên chi phí đầu tư cho máy biến ápcao

- Phía 110 kV ghép 2 bộ MFĐ - MBA hai dây quấn

Trang 25

Nhận xét:

bộ MFĐ - MBA 2 cuộn dây nối lên 220 kV được truyền trực tiếp lên hệ thống nên tổn thất nhỏ

- Nhược điểm: Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên việc vận hành và lắp đặtkhông thuận tiện Đồng thời có tới 5 máy biến áp 220 kV nên chi phí đầu tư cho máy biến ápcao Xác suất sự cố máy biến áp tăng

- Ghép bộ 4 máy phát dùng 2 MBA tự ngẫu

Trang 26

Nhận xét:

bộ MFĐ + MFĐ - MBA tự ngẫu nối lên 220 kV được truyền trực tiếp lên hệ thống nên tổn thấtnhỏ MBA tự ngẫu có công suất lớn nên giá thành sẽ rẻ hơn Số chủng loại máy biến áp ít nênviệc lắp đặt và vận hành đơn giản hơn

- Nhược điểm: Ghép bộ 2 máy phát với 1 MBA, sẽ giảm được một MBA ghép bộ nhưngkhi có sự cố MBA tự ngẫu sẽ dẫn đến mất 2 tổ máy phát và MBA tự ngẫu còn lại có thể bị quátải, tính liên tục cung cấp điện sẽ không được đảm bảo Dòng ngắn mạch và dòng cưỡng bứcphía hạ máy biến áp tự ngẫu sẽ rất lớn, khó chọn thiết bị và sơ đồ nối dây khá phức tạp

Nhận xét chung:

Qua phân tích sơ bộ các phương án đã nêu ở trên ta thấy các phương án nêu ra đều đảmbảo về mặt kỹ thuật, tuy nhiên mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng

So sánh bốn phương án ta thấy: phương án 3 có nhược điểm là vốn đầu tư lớn, xác suất

sự cố máy biến áp tăng, tính liên tục trong cung cấp điện không cao Phương án 4 tính liên tụccung cấp điện không cao, phải dùng máy biến áp tự ngẫu một pha nên giá thành đắt, mạch hạ

áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ rất phức tạp Phương án 1 và 2 có nhiều ưu điểm hơn Ta chọnphương án 1 và 2 để tính toán tiếp, phân tích kỹ hơn về kỹ thuật và kinh tế nhằm chọn ra sơ đồnối điện chính cho nhà máy

2.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng trong nhà máy điện, vì vậy chọn số lượng máybiến áp và công suất định mức của chúng là việc làm rất quan trọng Trong thiết kế nhà máyđiện, ta mong muốn công suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy biến áp ít để giảm tổn thất điệnnăng nhưng vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Trong thiết kế này, giả thiết

110 kV

220 kV

T1AT1

S

đp

AT2

Trang 27

các máy biến áp được chọn phù hợp với nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt nên không cần hiệuchỉnh công suất của chúng Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại,

số lượng, công suất định mức và hệ số biến áp Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là chọncông suất định mức của máy biến áp lớn hơn hoặc bằng công suất định mức của máy phát, sau

đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp

a Chọn máy biến áp

- Chọn máy biến áp hai dây quấn T1, T2, T3, ta chọn theo điều kiện:

ST1đm = ST2đm = ST3đm ≥ SđmMF = 117,5 MVATrong đó:

ST1đm, ST2đm, ST3đm : công suất của máy biến áp hai dây quấn

SđmMF : công suất định mức của máy phát

- Chọn máy biến áp tự ngẫu (máy biến áp liên lạc) AT1, AT2, ta chọn theo điều kiện:

SAT1 = SAT2 ≥ 1

 SđmMF

Trong đó:

SAT1, SAT2 : công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

 : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

 =

C

T C

Trang 28

Từ những điều kiện trên, tra bảng trong giáo trình thiết kế nhà máy điện và trạm biến

áp, ta chọn các máy biến áp cho phương án 1 có các thông số cho dưới bảng sau:

Bảng 2.1: Thông số của các máy biến áp

Trang 29

b Tính toán phân phối công suất cho các máy biến áp

 Máy biến áp hai cuộn dây

Ở phương án này có 3 bộ máy biến áp hai cuộn dây trong đó có 2 bộ nối trực tiếp vàothanh góp 110 kV, còn 1 bộ nối trực tiếp vào thanh góp 220 kV Để kinh tế và vận hành thuậntiện cho 3 bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây (G1-T1, G4- T2 và G5 –T3) làm việc với đồ thịphụ tải bằng phẳng Do đó công suất qua mỗi máy T1, T2, T3 là:

206,1105

47,365,1175

Stdmax : công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy

n : số tổ máy phát trong nhà máy

 Máy biến áp tự ngẫu

Công suất qua máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:

Phía cao : S Ct t  S Ct) S bC

2

1 )

Phía trung : S Tt t  S T(t)  S bT

2

1 ) (

Phía hạ: S Ht(t) S Ct(t) S Tt(t)

Trong đó:

SCt: Công suất qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu

STt: Công suất qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu

SHt: Công suất qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu

Từ những số liệu của bảng 1.6 trong chương 1 ta tính được công suất qua các phía củaMBA tự ngẫu trong vòng 1 ngày, số liệu được tổng hợp trong bảng 2.2

Trang 31

Qua bảng số liệu trên ta xác định dòng công suất cực đại truyền qua các phía của máybiến áp tự ngẫu AT1 và AT2

SCt max = 94,03 (MVA) < Sđmt = 250 MVA

STt max =  28 , 81 (MVA) < α Sđmt= 0,5×250=125 MVANhư vậy khi làm việc bình thường máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải nên ta chỉ cầnkiểm tra chế độ làm việc khi xảy ra sự cố máy biến áp

c Kiểm tra sự cố máy biến áp

Đối với máy biến áp hai dây quấn và phía hạ của máy biến áp tự ngẫu ta không cầnkiểm tra quá tải vì công suất định mức của nó được chọn theo công suất định mức của máy phátđiện và dòng công suất chỉ đi theo một hướng nhất định nên việc kiểm tra quá tải chỉ xét vớimáy biến áp tự ngẫu ở phía cao và phía trung

 Sự cố một bộ bên trung áp

Ta giả thiết nhà máy bị sự cố một bộ bên trung áp và xét lúc phụ tải trung áp cực đại đểtính toán xem máy biến áp tự ngẫu có bị quá tải và nhà máy có đủ công suất cung cấp cho cácphụ tải bên trung hay không

STmax = 232,56 MVA - ứng với thời điểm 14÷15h; 15÷18h; 18÷20h Ta chọn thờiđiểm 15÷18h để tính toán

Sđp = 22,26 MVA; SC = 296,95 MVA Trong phương án 1 ta bố trí 2 bộ MFĐ - MBA bên trung vì thế khi sự cố bộ này thì tất

cả phụ tải bên trung áp sẽ nhận điện từ bộ MFĐ - MBA còn lại và từ máy biến áp liên lạc Do

đó công suất của phía trung MBA tự ngẫu sẽ là STt:

STt = 1

2(STmax – SbT) = 2

1

(232,56 – 110,21)= 61,18 MVACông suất phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:

Trang 32

=

2

26 , 22 5

47 , 36 5 ,

117   = 99,08 MVACông suất phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu:

SCt =SHt – STt = 99,08 – 61,18 = 37,90 MVANhư vậy: SHt > STt.max nên 2 MBA tự ngẫu không bị quá tải, không những đủ cung cấpcho phụ tải trung áp mà còn có thể phát lên cao áp một lượng là: SCt = 37,9 MVA

Công suất phát lên hệ thống của nhà máy bị thiếu khi sự cố một bộ bên trung xét lúcphụ tải trung áp cực đại:

SthiếuHT = SC – 2.SCt – SbC = 296,95 – 2.37,9 – 110,21 = 110,94 MVA

Như vậy khi sự cố một bộ bên trung áp thì công suất phát lên hệ thống của nhà máy bịthiếu là: SthiếuHT = 110,94 MVA, nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống là: SHTdt = 280MVA, vì thế hệ thống vẫn làm việc bình thường

Ta không xét trường hợp sự cố một bộ bên trung lúc phụ tải bên trung cực tiểu vì sự cốmột bộ bên trung lúc phụ tải bên trung cực đại là trường hợp sự cố mà phía trung máy biến áp

tự ngẫu chịu tải nặng nề nhất

 Sự cố một máy biến áp tự ngẫu

Giả sử sự cố máy biến áp AT2, khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì chỉ còn một máy biến áp tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai thanh cái Tại thời điểm xảy ra sự cố ta xét phụ tải bên trung cực đại và cực tiểu để tính toán xem máy biến áp tự ngẫu AT1 có bị quá tải và nhàmáy có đủ công suất cung cấp cho các phụ tải hay không

- Xét lúc phụ tải trung áp cực đại

STmax = 232,56 MVA - ứng với thời điểm 14÷15h; 15÷18h; 18÷20h Ta chọn thờiđiểm 15÷18h để tính toán

Trang 33

STmax = 232,56 MVA > SbT = 220,41 MVAVậy thời điểm xảy ra sự cố máy biến áp tự ngẫu AT2 xét lúc phụ tải trung áp cực đại thìdòng công suất chạy sang phía trung máy biến áp tự ngẫu.

Công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu:

STt = STmax – SbT = 232,56 – 220,41 = 12,15 MVACông suất phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:

SCt =SHt – STt = 87,95 – 12,15 = 75,8 MVANhư vậy: SHt > STt.max nên MBA tự ngẫu không bị quá tải, không những đủ cung cấp chophụ tải trung áp mà còn có thể phát lên cao áp một lượng là: SCt = 75,8 MVA

Công suất phát lên hệ thống của nhà máy bị thiếu khi sự cố một bộ bên trung xét lúcphụ tải trung áp cực đại:

SthiếuHT = SC – SCt - SbC = 296,95 – 75,8 – 110,21 = 110,94 MVA

Như vậy khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu xét lúc phụ tải phía trung áp cực đại, côngsuất phát lên hệ thống của nhà máy bị thiếu là: SthiếuHT = 110,94 MVA, nhỏ hơn côngsuất dự trữ quay của hệ thống là: SHTdt = 280 MVA, vì thế hệ thống vẫn làm việc bìnhthường

- Xét lúc phụ tải trung áp cực tiểu

STmax = 162,79 MVA - ứng với thời điểm 0÷7h; 7÷8h; 20÷24h Ta chọn thời điểm 0÷7h để tính toán

Trang 34

Sđp = 17,02 MVA; SC = 261,60 MVA;

STmin = 162,79 MVA < SbT = 220,41 MVAVậy thời điểm xảy ra sự cố máy biến áp tự ngẫu AT2 xét lúc phụ tải trung áp cực tiểuthì dòng công suất chạy sang phía cao của máy biến áp tự ngẫu

Công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu:

STt = SbT – STmin = 220,41– 162,79 = 57,62 MVACông suất phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:

SCt =SHt + STt = 93,186 + 57,62 = 150,81 MVADòng công suất chạy từ phía trung áp 110 sang phía cao áp 220 kV nên máy biến áp tựngẫu làm việc theo chế độ từ hạ và trung áp sang cao áp, trong chế độ này phía cao của máybiến áp tự ngẫu mang tải lớn nhất Tổng công suất qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu là SCt

= 150,81 MVA

Công suất định mức tải qua phía cao máy biến áp tự ngẫu:

Sđm = 250 MVAVậy: SCt < Sđm, nên hai máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải tại thời điểm xảy ra sự cốmột bộ bên trung xét lúc phụ tải trung áp cực tiểu

Công suất phát lên hệ thống của nhà máy bị thiếu khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu xétlúc phụ tải trung áp cực tiểu:

SphátHT = SC – SCt - SbC = 261,6 – 150,81 – 110,21 = 0,58 MVA

Như vậy khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu xét lúc phụ tải phía trung áp cực tiểu, côngsuất phát lên hệ thống của nhà máy bị thiếu là: SthiếuHT = 0,58 MVA, nhỏ hơn công suất

dự trữ quay của hệ thống là: SHTdt = 280 MVA, vì thế hệ thống vẫn làm việc bình thường

d Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

 Đối với máy biến áp hai cuộn dây

Tổn thất điện năng trong MBA T2, T3 trong một năm là:

S

S P

P 

125

21 , 110 ( 400 100

= 3599,87 103 (kWh) = 3599,87 MWhTổn thất điện năng trong MBA T1 trong một năm là:

8760]

)(

0 1

dmB

b N T

S

S P P

125

21 , 110 ( 380 115



= 3595,074 103 (kWh) = 3595,074 MWh

Trang 35

 Đối với máy biến áp tự ngẫu

Tổn thất trong MBA tự ngẫu AT1, AT2 trong một năm được tính theo công thức:

i Hi NH Ti

NT Ci

NC dmB

AT

S P A

1

2 2

0 2

1        



Trong đó:

ΔPP0 : Tổn thất không tải của máy biến áp

SđmB : Công suất định mức của MBA tự ngẫu

SCi, STi, SHi : Là công suất tải qua các phía cao, trung, hạ áp của máy biến áp

tự ngẫu trong thời gian ti PNC, PNT, PNH : Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây phía cao, trung, hạ của máy

NC T

NC NC

P P

NT T

NC NT

P P

NT H

số PN C-H và PN T-H nên được xác định như sau:

260 5

, 0

260 520 5 , 0

C N

260 5

, 0

260 520 5 , 0

T N

260 5

, 0

260 5 ,

H N

Và tổn thất công suất trong một MBA tự ngẫu (AT1,AT2) là :

i Hi NH Ti

NT Ci

NC dmB

AT

S P A

1

2 2

0 2

Trang 36

+[0,26.(71,11)2 + 0,26.(-28,81)2 + 0,78.( 42,30)2].1 +[0,26.(75,45)2 + 0,26.(-5,56)2 + 0,78.( 69,89)2].4 +[0,26.(70,09)2 + 0,26.(-11,37)2 + 0,78.( 58,72)2].2 +[0,26.(94,04)2 + 0,26.(6,08)2 +0,78.( 87,95)2].1 +[0,26.(93,37)2 + 0,26.(6,08)2 + 0,78.( 87,95)2].3 +[0,26.(93,37)2 + 0,26.(6,08)2 + 0,78.( 87,95)2].2 +[0,26.(90,15)2 +0,26.(-28,81)2 +0,78.(61,34)2].4}

= 1710,981 MWh

Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp trong vòng một năm của phương án 1 là:

A1 = AT1 + AT2 + AT3 + AAT1 + AAT2 =

= 3595,074 + 3599,87 + 3599,87 + 1710,981 + 1710,981

=14216,777 MWh

Trang 37

ST1đm, ST2đm, ST3đm : công suất của máy biến áp hai dây quấn

- Chọn máy biến áp tự ngẫu (máy biến áp liên lạc) AT1, AT2, ta chọn theo điều kiện:

SAT1 = SAT2 ≥ 1

 SđmMF

Trong đó:

SAT1, SAT2 : công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

 : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

 =

C

T C

Từ những điều kiện trên, tra bảng trong giáo trình thiết kế nhà máy điện và trạm biến

áp, ta chọn các máy biến áp cho phương án 2 có các thông số cho dưới bảng sau:

Bảng 2.3: Thông số của các máy biến áp

Trang 38

b.Tính toán phân phối công suất cho các máy biến áp

 Máy biến áp hai cuộn dây

Ở phương án này có 3 bộ máy biến áp hai cuộn dây trong đó có 2 bộ nối trực tiếp vàothanh góp 220 kV, còn 1 bộ nối trực tiếp vào thanh góp 110 kV Để kinh tế và vận hành thuậntiện cho 3 bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây (G1-T1, G2- T2 và G5 –T3) làm việc với đồ thịphụ tải bằng phẳng Do đó công suất qua mỗi máy T1, T2, T3 là:

206,1105

47,365,1175

Stdmax : công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy

n : số tổ máy phát trong nhà máy

Trang 39

 Máy biến áp tự ngẫu

Công suất qua máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:

Phía cao: S Ct t S Ct)  S bC

2

1 )

Phía trung: S Tt t  S T(t)  S bT

2

1 ) (

Phía hạ: S Ht(t) S Ct(t) S Tt(t)

Trong đó:

SCt: Công suất qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu

STt: Công suất qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu

SHt: Công suất qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu

Từ những số liệu của bảng 1.6 trong chương 1 ta tính được công suất qua các phía củaMBA tự ngẫu trong vòng 1 ngày, số liệu được tổng hợp trong bảng 2.4:

Định dạng
Số trang	112
Dung lượng	2,43 MB
File đính kèm	File Autocad Full.rar (834 KB)