đồ án tốt nghiệp thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Đồ án tốt nghiệp của em gồm hai nộidung chính sau: Phần 1: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 56 MW cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát,

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Đồ án tốt nghiệp NHÀ MÁY ĐIỆN

Họ và tên sinh viên: Lê Cao Trung Lớp: Đ6H4

Cán bộ hướng dẫn: TS Phùng Thị Thanh Mai

I Phần 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

Nhà máy thủy điện gồm 4 tổ máy x 56 MW

Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát:

2 Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV:

3 Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV: không có

4 Nhà máy nối với hệ thống 220 kV bằng hai lộ đường dây, chiều dài mỗi lộ:

100 km Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế): 7000 MVA.Công suất dự phòng của hệ thống là 100 MVA Điện kháng ngắn mạch tính

Trang 2

PFNM(%) 85 100 90 100 95

II Phần 2: Tính toán ổn định

NỘI DUNG TÍNH TOÁN

I Phần 1

1 Tính cân bằng công suất, chọn phương án nối dây

2 Tính toán chọn máy biến áp

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

Trang 3

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

VÀ KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY THIẾT KẾ

BẰNG PHẦN MỀM POWERWORLD

Giảng viên hướng dẫn: TS Phùng Thị Thanh Mai

Sinh viên thực hiện: Lê Cao Trung

Ngành: Hệ Thống Điện

Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp: Đ6H4

Khoá: 2011- 2016

Trang 4

Hà Nội, tháng 1 năm 2016

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang hòa nhập với nền kinh tế thế giới, tuy vẫn

là một nước nông nghiệp song nền công nghiệp của ta vẫn đang dần vươn tới những

tầm cao mới Cùng với các ngành khoa học khác, ngành công nghiệp điện đóng một

vai trò quan trọng trong nền kinh tế, chính trị đất nước với hơn 70% điện sản xuất

được dùng trong công nghiệp Vấn đề sản xuất, tiêu thụ điện năng, vận hành và bảo

vệ hệ thống điện, đảm bảo an toàn, tin cậy và kinh tế đang là những mục tiêu hướngtới khi tính toán thiết kế hệ thống điện Trong những năm gần đây, khoa học kỹthuật phát triển, ngành điện đã và đang áp dụng các tiến bộ mới về công nghệ vàosản xuất, vận hành và bảo vệ các hệ thống điện nhằm đáp ứng yêu cầu của thời kìcông nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước

Xuất phát từ thực tế đó em nhận thấy việc thiết kế phần điện nhà máy điện vàtrạm biến áp là rất cần thiết để em có thể tìm hiểu và nắm bắt một cách cụ thể hơn,thực tế hơn về một hệ thống điện hoàn chỉnh Đồ án tốt nghiệp của em gồm hai nộidung chính sau:

Phần 1: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ

máy có công suất 56 MW cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải cấp điện áptrung 110kV và phát công suất thừa lên hệ thống 220kV Gồm 6 chương:

- Chương 1: Tính toán cân bằng công suất và đề xuất các phương án nối dây

- Chương 2: Tính toán chọn máy biến áp

- Chương 3: Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu

- Chương 4: Tính toán dòng điện ngắn mạch

- Chương 5: Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

- Chương 6: Tính toán tự dùng

Phần 2: Tín toán ổn định

Chương 7: Khái quát chung về ổn định hệ thống điện

- Chương 8: Khảo sát ổn định động bằng PowerWorld

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong khoa

hệ thống điện đã hướng dẫn và giảng dạy tận tình, trang bị cho em những kiến thức

vô cùng quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã đọc, phản biện và góp ý kiến để bản

đồ án cũng như kiến thức bản thân em được hoàn thiện hơn

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô giáo TS Phùng Thị Thanh Mai đã trực tiếp hướng dẫn em rất nhiệt tình và trang bị cho em một lượng kiến

thức sâu rộng về bộ môn nhà máy điện

Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng làm việc hết sức mình để tổng hợpnhững kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạtđược kết quả tốt nhất Tuy nhiên, do thời gian có hạn và nhất là khuôn khổ đồ ánrộng lớn nên những thiếu sót là không thể tránh khỏi Kính mong quý thầy cô, bạn

bè góp thêm những ý kiến quý báu để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 5 tháng 1 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Lê Cao Trung

Trang 6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: TS Phùng Thị Thanh Mai

Họ và tên sinh viên: Lê Cao Trung

Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện và khảo sát ổn định động của nhà máy điện thiết kế bằng phần mềm powerworld.

1 Tiến trình thực hiện đồ án

………

2 Kết cấu và hình thức trình bày - Kết cấu đồ án: ………

………

- Hình thức trình bày: ………

………

3 Cơ sở lý luận ………

………

Trang 7

4 Tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án

- Tính thực tiễn:

………

- Khả năng ứng dụng: ………

………

5 Các hướng nghiên cứu của đề tài có thể tiếp tục phát triển cao hơn ………

………

6 Kết quả ………

………

Hà Nội, ngày……tháng… năm 2015 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 8

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên giảng viên phản biện:

Họ và tên sinh viên: Lê Cao Trung

Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện và tính toán ổn định nhà máy điện thiết kế.

Tính chất đề tài

………

1 Nội dung đồ án ………

………

2 Hình thức đồ án

Trang 9

………

3 Những nhận xét khác ………

………

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2015 GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

Trang 10

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC

PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 1 1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1 1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy 1

1.2.2 Công suất tự dùng 2

1.2.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp 2

1.2.4 Công suất phát về hệ thống 4

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 7 1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất phương án nối dây 7

1.3.2 Đề xuất các phương án nối dây 8

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 12 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 13

A PHƯƠNG ÁN 1 13 2.1 A CHỌN MBA 13 2.1.1 A Chọn loại và công suất định mức của MBA 13

2.1.2 A Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố 14

2.2 A PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO CÁC MBA 19 2.2.1 A MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây 19

2.2.2 A MBA liên lạc 19

2.3 A TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA 20 2.3.1 A Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây B3, B4 20

2.3.2 A Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 21

B PHƯƠNG ÁN 2 22 2.1 B CHỌN MBA 23 2.1.1 B Chọn loại và công suất định mức của MBA 23

2.1.2 B Kiểm tra quá tải của các MBA 24

Trang 11

2.2.1 B MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây 27

2.2.2 B MBA liên lạc 27

2.3 B TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA 28 2.3.1 B Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây B3, B4 28

2.3.2 B Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu 29

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 30 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 31

3.1 CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 31 3.1.1 Phương án 1 31

3.1.2 Phương án 2 32

3.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 32 3.2.1 Vốn đầu tư 32

3.2.2 Chi phí vận hành hàng năm 34

3.2.3 Lựa chọn phương án tối ưu 35

3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 35 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 36

4.1 CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 36 4.2 LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 37 4.2.1 Sơ đồ thay thế các phần tử 37

4.2.2 Chọn các lượng cơ bản 37

4.2.3 Tính điện kháng tương đối của các phần tử 38

4.3 TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM 39 4.3.1 Ngắn mạch tại điểm N1 39

4.3.2 Ngắn mạch tại điểm N2 41

4.3.3 Ngắn mạch tại điểm N3’ 42

Trang 12

4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 45 CHƯƠNG 5: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 46

5.1 DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC VÀ DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC 46 5.1.1 Dòng điện các mạch phía 220 kV 46

5.1.2 Dòng điện các mạch phía 110 kV 47

5.1.3 Dòng điện các mạch hạ áp 10,5 kV 47

5.2 CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY48 5.2.1 Chọn máy cắt điện (MC) 48

5.2.2 Chọn dao cách ly (CL) 49

5.3 CHỌN THANH DẪN CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT 50 5.3.1 Chọn loại và tiết diện 50

5.3.2 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt 51

5.3.3 Kiểm tra điều kiện ổn định động 51

5.3.4 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 53

5.3.5 Chọn sứ đỡ 53

5.4 CHỌN THANH DẪN MỀM 54 5.4.1 Chọn tiết diện 54

5.4.2 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch 55

5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 59

5.5 CHỌN CÁP VÀ KHÁNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY 60 5.5.1 Chọn cáp 60

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 62

5.6 CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG 66 5.6.1 Máy biến dòng điện (BI) 66

5.6.2 Máy biến điện áp (BU) 69

Trang 13

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 74

6.1 SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 74 6.1.1 Cấp điện áp 6,3 kV 75

6.1.2 Cấp điện áp 0,4 kV 75

6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 75 6.2.1 MBA cấp 6,3 kV 75

6.2.2 MBA cấp 0,4 kV 76

6.3 CHỌN MÁY CẮT VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN 76 6.3.1 Chọn máy cắt và dao cách ly cho mạch tự dùng cấp điện áp máy phát 76 6.3.2 Chọn máy cắt hợp bộ tự dùng cấp điện áp 6,3 kV 77

6.3.3 Chọn Aptomat cho mạch tự dùng 0,4 kV 78

6.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 80 CHƯƠNG 7: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN81 7.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI ỔN ĐỊNH 81 7.1.1 Ổn định góc roto với nhiễu loạn nhỏ 81

7.1.2 Ổn định quá độ 81

7.1.3 Ổn định tần số 82

7.1.4 Ổn định điện áp 82

7.2 SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ 82 7.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ 83 7.3.1 Phương pháp cân bằng diện tích 83

7.3.2 Phương pháp số 83

7.3.3 Phương pháp hàm năng lượng quá độ 83

7.3.4 Phương pháp hỗn hợp 83

7.4 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ 83 7.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới ổn định quá độ 83

7.4.2 Đề xuất các biện pháp nâng cao ổn định 84

Trang 14

7.5 CHƯƠNG TRÌNH POWERWORLD SIMULATOR 86

7.5.1 Giới thiệu 867.5.2 Tính toán trào lưu công suất cho nhà máy thiết kế 86

CHƯƠNG 8: KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG BẲNG POWERWORLD.90

8.2 KHẢO SÁT KHI CHỈ CÓ THÔNG SỐ ĐỘNG CỦA MPĐ 90

8.2.1 Đặc tính góc công suất theo thời gian 928.2.2 Đặc tính công suất 938.2.3 Đặc tính điện áp nút 94

8.3.1 Đặc tính góc công suất theo thời gian 978.3.2 Đặc tính công suất 978.3.3 Đặc tính điện áp nút 99

8.4.1 Đặc tính góc công suất theo thời gian 1018.4.2 Đặc tính công suất 1028.4.3 Đặc tính điện áp các nút 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO107

Trang 15

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy phát điện 1

Bảng 1.2 Biến thiên công suất phát toàn nhà máy 1

Bảng 1.3 Biến thiên công suất tự dùng 2

Bảng 1.4 Biến thiên phụ tải cấp điện áp máy phát 3

Bảng 1.5 Biến thiên phụ tải cấp điện áp trung 110kV 3

Bảng 1.6 Biến thiên phụ tải cấp điện áp cao 220kV 3

Bảng 1.7 Bảng tổng hợp phụ tải các cấp điện áp 4

Bảng 2.1 A Thông số máy biến áp tự ngẫu B1, B2 14

Bảng 2.2 A Thông số máy biến áp B3, B4 14

Bảng 2.3 A Bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA liên lạc 20

Bảng 2.4 A Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN 22

Bảng 2.1 B Thông số máy biến áp tự ngẫu B1, B2 23

Bảng 2.2 B Thông số máy biến áp B3 24

Bảng 2.3 B Thông số máy biến áp B4 24

Bảng 2.4 B Phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA liên lạc 28

Bảng 2.5 B Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN 30

Bảng 2.6 Tổn thất điện năng của hai phương án 30

Bảng 3.1 Tổng hợp tính toán kinh tế - kỹ thuật của 2 phương án 35

Bảng 4.1 Kết quả tính toán ngắn mạch tại các điểm 45

Bảng 5.1 Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức các cấp điện áp 48

Bảng 5.2 Thông số máy cắt điện 49

Bảng 5.3 Thông số dao cách ly 49

Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cứng 51

Bảng 5.5 Thông số định mức của sứ 54

Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật của thanh dẫn mềm 55

Bảng 5.7 Dòng ngắn mạch tại N1 ở các thời điểm 56

Bảng 5.8 Dòng ngắn mạch tại N2 ở các thời điểm 57

Trang 16

Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật thanh dẫn mềm phía 220kV 59

Bảng 5.10 Thông số kỹ thuật của kháng điện 63

Bảng 5.11 Thông số kỹ thuật của kháng đơn cuộn dây nhôm 65

Bảng 5.12 Thông số máy cắt MC1 66

Bảng 5.13 Thông số máy biến dòng điện cấp 220 kV và 110 kV 67

Bảng 5.14 Thông số máy biến dòng điện cấp 10,5 kV 68

Bảng 5.15 Phụ tải đồng hồ cho sơ đồ hình 5.4 68

Bảng 5.16 Thông số kỹ thuật biến điện áp cấp 220kV và 110kV 70

Bảng 5.17 Phụ tải đồng hồ cho sơ đồ hình 5.4 70

Bảng 5.18 Thông số kỹ thuật máy biến điện áp một pha cấp điện 10,5 kV 71

Bảng 5.19 Thông số của chống sét van 73

Bảng 6.1 Thông số máy biến áp cấp 6,3 kV 76

Bảng 6.2 Thông số máy biến áp cấp 0,4 kV 76

Bảng 6.3 Thông số máy cắt 8BK40 77

Bảng 6.4 Thông số dao cách ly PBK-20-5000 77

Bảng 6.5 Thông số máy cắt 8BM20 78

Bảng 6.6 Thông số của Aptomat CM1600N 80

Bảng 8.1 Thông số động của MPĐ GENROU 90

Bảng 8.2 Thông số động hệ thống kích từ 90

Bảng 8.3 Thông số động bộ phận ổn định công suất 90

Trang 17

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp 5

Hình 1.2: Sơ đồ nối dây phương án 1 8

Hình 2.2: Phân bố công suất MBATN khi sự cố 1 của phương án 1 15

Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 31

Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 32

Hình 4.1: Sơ đồ điểm ngắn mạch 36

Hình 4.2: Sơ đồ thay thế các phần tử 37

Hình 4.3: Sơ đồ thay thế tại điểm NM N1 39

Hình 4.4: Sơ đồ thay thế dạng đơn giản tại điểm NM N1 40

Hình 4.7: Sơ đồ thay thế tại điểm NM N3’ 42

Hình 5.1: Mặt cắt của thanh dẫn cứng hình máng 50

Hình 5.2: Sơ đồ chọn sứ 53

Hình 5.3: Sơ đồ phân bố các phụ tải địa phương 63

Hình 5.4: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI cấp 10,5 kV 68

Trang 18

Hình 6.1: Sơ đồ nối điện tự dùng NMNĐ 74

Hình 6.2: Sơ đồ thay thế tại điểm NM N7 trên TG 6,3 kV 77

Hình 6.3: Sơ đồ thay thế tại điểm NM N8 trên TG 0,4 kV 79

Hình 7.1: Sơ đồ phân loại ổn định hệ thống điện 81

Hình 7.2: Nhập thông số máy phát điện 87

Hình 7.3: Nhập thông số MBA tự ngẫu 88

Hình 7.4: Mô hình nhà máy nhiệt điện mô phỏng bằng phần mềm PowerWorld 88

Hình 7.5: Tính toán trào lưu công suất bằng phần mềm PowerWorld 89

Hình 8.1: Chọn chế độ ngắn mạch và thời gian ngắn mạch trên TG 220kV 91

Hình 8.2: Chọn dạng đồ thị xuất ra màn hình 91

Hình 8.3: Đặc tính góc roto của MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,16s khi chưa có kích từ 92

Hình 8.4: Đặc tính góc roto của MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,17s khi chưa có kích từ 93

Hình 8.5: Đặc tính công suất tác dụng của MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,16s khi chưa có kích từ 93

Hình 8.6: Đặc tính công suất phản kháng của MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,16s khi chưa có kích từ 94

Hình 8.7: Đặc tính điện áp nút MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,16s khi chưa có kích từ 95

Hình 8.8: Đặc tính điện áp nút thanh góp 220kV khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,16s khi chưa có kích từ 95

Hình 8.9: Đặc tính điện áp nút thanh góp 110kV khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,16s chưa có kích từ 96

Hình 8.10: Đặc tính góc roto của MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,17s khi có kích từ 97

Hình 8.11: Đặc tính công suất tác dụng của MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,17s khi có kích từ 98

Hình 8.12: Đặc tính công suất phản kháng của MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời gian 0,17s khi có kích từ 98

Trang 19

Hình 8.13: Đặc tính điện áp nút MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời

gian 0,17s khi có kích từ 99Hình 8.14: Đặc tính điện áp nút thanh góp 220kV khi ngắn mạch trên TG 220kV

trong thời gian 0,17s khi có kích từ 100Hình 8.15: Đặc tính điện áp nút thanh góp 110kV khi ngắn mạch trên TG 220kV

trong thời gian 0,17s khi có kích từ 100Hình 8.16: Đặc tính góc roto của MPĐ1 khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời

gian 0,17s khi có kích từ và PSS 101Hình 8.17: Đặc tính công suất tác dụng khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời

gian 0,17s khi có kích từ và PSS 102Hình 8.18: Đặc tính công suất phản kháng khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời

gian 0,17s khi có kích từ và PSS 103Hình 8.19: Đặc tính điện áp nút của MPĐ khi ngắn mạch trên TG 220kV trong thời

gian 0,17s khi có kích từ và PSS 103Hình 8.20: Đặc tính điện áp nút thanh góp 220kV khi ngắn mạch trên TG 220kV

trong thời gian 0,17s khi có kích từ và PSS 104Hình 8.21: Đặc tính điện áp nút thanh góp 110kV khi ngắn mạch trên TG 220kV

trong thời gian 0,17s khi có kích từ và PSS 105

Trang 20

KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

Trang 21

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC

PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Máy phát điện là phần tử quan trọng trong nhà máy điện Theo yêu cầu, thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện có công suất đặt là 224 MW gồm 4 tổ máy phát điện, mỗi tổ máy có công suất định mức là 56 MW Để đơn giản cho việc tính toán

và vận hành, ta chọn bốn máy phát điện cùng loại Ta lựa chọn máy phát điện loại: CB-465/120-16 công suất 66MVA có thông số như sau:

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy phát điện

Điện kháng tương đối

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.2.1 Công suất phát toàn nhà máy

Công suất phát toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:

Áp dụng công thức (1.1) tính được công suất của toàn nhà máy tại các thờiđiểm, ta có bảng kết quả sau:

Bảng 1.1 Biến thiên công suất phát toàn nhà máy

Trang 22

td mF

Ta có kết quả tính toán như sau:

1.2.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp

Công suất phụ tải các cấp điện áp tại từng thời điểm được xác định theo côngthức sau:

max

Trang 23

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát

Trang 24

( )

TD

Ở phía thanh góp cao đồng cấp điện cho phụ tải điện áp phía cao và phát côngsuất thừa về hệ thống, vậy công suất tổng tại đây gọi là phụ tải thanh góp cao áp

SDP(MVA)

SUT(MVA)

SVHT(MVA)

STGC(MVA)

Trang 25

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp

Trang 26

- Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV:

- Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 kV:

Trang 27

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất phương án nối dây

Phương án nối điện chính là một khâu hết sức quan trọng trong thiết kế nhàmáy điện Phương án nối điện phù hợp không chỉ đem lại lợi ích lớn về kinh tế màcần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải,đồng thời thể hiện được tính khả thi

Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất để đề xuất cácphương án nối dây Các phương án đề xuất phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

 Nguyên tắc 1:

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

(MPĐ) Quan trọng là nó phải thỏa mãn điều kiện cho phép rẽ nhánh từ đầu cựcMPĐ một lượng công suất không quá 15% công suất định mức của một tổ MPĐ

max UF dmF

Trang 28

Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ, có thể ghép một số MPĐchung một MBA, nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất các tổ MPĐ phảinhỏ hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống điện, cụ thể là:

ép

HT dmF DP gh

1.3.2 Đề xuất các phương án nối dây

1 Phương án 1

Hình 1.1: Sơ đồ nối dây phương án 1

Phía thanh góp cao áp dùng 2 MBATN nối với MPĐ làm nhiệm vụ cung cấpcông suất cho phụ tải phía cao, phát công suất thừa lên hệ thống và liên lạc vớithanh góp trung áp 110 kV Với phụ tải bên trung lớn ta dùng 2 bộ MPĐ-MBA 2cuộn dây để cấp điện cho phụ tải này Phụ tải cấp điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từđầu cực MPĐ, đối với MBA liên lạc Còn Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực các MPĐ

Ưu điểm:

Trang 29

- Khi phụ tải phát triển, chỉ cần lắp thêm các bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây vào

Nhược điểm:

- Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu B1 lớn khi sự cố một máy biến áp

tự ngẫu B2, tổn thất công suất lớn

Phía thanh góp cao 220 kV, dùng 2 MBATN nối với MPĐ làm nhiệm vụ vừaphát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hay thiếu cho phía110kV Ngoài ra, dùng thêm 1 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây cấp điện trực tiếp cho phụtải cao áp Phía thanh góp trung áp 110 kV, dùng 1 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây cấpđiện cho phụ tải này Phụ tải cấp điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ đầu cực MPĐ,đối với MBA liên lạc, còn Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực các MPĐ

- Hướng phát triển trong tương lai cũng thuận lợi như phương án 1

B4

Trang 30

Nhược điểm:

- Có 3 chủng loại MBA nên vốn đầu tư cho trang thiết bị lớn hơn phương án 1,khó khăn trong việc lựa chọn thiết bị điện và vận hành sau này

Đối với phương án này ta dùng 2 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây (F3-B3 và F4-B4)làm việc song song để cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung Bên cao 220 KV tacũng dùng 2 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây (F1-B1 và F2-B2) làm việc song song Và

để liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau ta dùng 2 MBA tự ngẫu B5, B6 liên lạc giữa

hệ thống 2 thanh góp trung và cao, phía cuộn hạ thì cung cấp cho phụ tải điện áp

Ưu điểm:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Sơ đồ vẫn đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận hành, vẫn đảm bảocung cấp điện 1 cách liên tục

- Chế độ làm việc bình thường công suất truyền từ phía cao sang trung và hạnên giảm được tổn thất trong máy biến tự ngẫu

Trang 31

- Cách đấu nối phức tạp, gây khó khăn cả về kỹ thuật lẫn vận hành.

- khi sự cố bên trung, MBATN chịu tải qua cuộn dây trung lớn hơn so vớicông suất của nó

Kết luận:

So sánh sơ bộ 3 phương án ta thấy:

- Phương án 1 và phương án 2 đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện liên tụccho các phụ tải ở các cấp điện áp và có cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vậnhành và sửa chữa

- Phương án 3 có nhiều chủng loại máy biến áp, vốn đầu tư máy biến áp khálớn và xác suất xảy ra sự cố nhiều hơn 2 phương án trên

Vậy hai phương án 1 và 2 có nhiều ưu điểm hơn, đảm bảo độ an toàn, độ tincậy cung cấp điện, dễ vận hành Do đó, ta giữ lại hai phương án này để tính toáncác chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, từ đó lựa chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhàmáy điện

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG

Trong chương 1 đã sơ bộ chọn được máy phát điện phù hợp với nhà máy thiết

kế, tính toán phụ tải, cân bằng công suất và đưa ra được đồ thị phụ tải tổng hợp đểbiết được lượng công suất phát về hệ thống Qua đó cho thấy đồ án đã thiết kế cócông suất chủ yếu phát về hệ thống

Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất đã đưa ra được cácphương án nối dây phù hợp, đảm bảo được tính tin cậy cung cấp điện Dựa vào một

số điều kiện sơ bộ ta chọn được 2 phương án khả thi nhất để so sánh về kinh tế và

kỹ thuật, tìm ra phương án tối ưu cho nhà máy

Trang 32

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp điện lực cũng như máy phát điện là thiết bị chính trong hệ thốngđiện, dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác phục vụcho việc truyền tải và phân phối điện năng

Máy biến áp có vai trò quan trọng về mặt kinh tế cũng như kỹ thuật trong hệthống điện Mặc dù hiện nay, hiệu suất máy biến áp tăng lên tương đối cao (MBAlớn có thể đạt 99,5%) nhưng tổn thất điện năng hằng năm trong MBA vẫn rất lớn vàvốn đầu tư cao nên sau khi tính toán phụ tải thì ta tiến hành chọn máy biến áp

A PHƯƠNG ÁN 1

Hình 1.1: Sơ đồ nối dây phương án 12.1 A PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CÁC CẤP ĐIỆN ÁP CỦA MÁY BIẾN

ÁP PHƯƠNG ÁN 1

2.1.1 Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA

Phân bố công suất cho bộ MPĐ-MBA theo nguyên tắc:

- Phần công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây là bằngphẳng suốt 24h

- Phần thừa thiều còn lại do MBA liên lạc đảm nhiệm trên cơ sở đảm bảo cânbằng giữa công suất phát và công suất thu, không xét đến tổn thất MBA

Trang 33

Đối với nhà máy thủy điện có công suất trung bình trở lên thì công suất cho bộMPĐ-MBA được tính theo công thức:

Sbộ=Sđ mF Sriêng TD 66 0,5 65,5   MVA

(2-1)

trong đó:

 SđmF : công suất định mức của một tổ máy phát,MVA

 ST riêngD : công suât tự dùng riêng cho từng tổ máy ST riêngD  500 kVA

2.1.2 Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bổ công suất cho bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây, phần công suất còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng giữacông suất phát và công suất thu

Theo nguyên tắc trên thì ta phân bổ công suất như sau:

1

2 1

(2-trong đó:

t,MVA

Áp dụng công thức (2.2) ta được kết quả tính toán phân bố công suất cho các phía MBATN được ghi trong Bảng 2 -1:

Bảng 2-1: Phân bố công suất cho các cuộn dây MBA liên lạc tại thời điểm t

Giờ SUT

(MVA)

SDP (MVA)

SVHT (MVA)

Sbộ (MVA )

SCT (MVA)

SCC (MVA)

SCH (MVA)

Trang 34

2.2 A CHỌN LOẠI VÀ CÔNG SUẤT ĐỊNH MỨC CÁC MÁY BIẾN

ÁP PHƯƠNG ÁN 1

2.2.1 Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA

1 Chọn công suất định mức của MBA

MBA này mang tải bằng phẳng nên không cần điều chỉnh điện áp phía hạ.Điện áp phía cao được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ TĐK của MPĐ

Công suất định mức được chọn theo công thức sau:

Vậy ta chọn MBA kiểu: TДЦ-80 (121/11) có thông số như sau:

Bảng 2-2: Thông số MBA kiểu ͲДЦ-80 (121/11) ДЦ-80 (121/11)

(MVA)

UCđm (kV)

UHđm (kV)

P0 (kW)

PN

2 Kiểm tra điều kiện quá tải

Không cần kiểm tra điều kiện quá tải vì một trong hai phần tử MPĐ hoặc MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy ra trường hợp làm việc khi

bị sự cố.Chỉ cần dùng máy cắt phía cao áp là đủ, phía hạ áp chỉ dùng dao cách ly phụ cho sửa chữa

2.2.2 Máy biến áp liên lạc

1 Chọn công suất định mức của MBA

- Loại máy: MBATN, có điều chỉnh dưới tải

- Công suất định mức được chọn theo điều kiện sau:

1

Trang 35

Tra bảng 2.6 phụ lục 2 tài liệu [1] chọn loại máy ATДЦTH 160MVA 230/121/11, có thông số cho trong bảng sau:

C- H

T- T

H

C- H ATДЦTH

Thông số máy biến áp tự ngẫu B1, B2

2 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 haychính MBA liên lạc) bị sự cố 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 cungcấp công suất cho phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường

Ta tiến hành kiểm tra các MBATN và các bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây trong cáctrường hợp sự cố nặng nề nhất Cụ thể xét các sự cố sau:

Bảng 2.3.A.

Trang 36

max ( max) ( max)

139,535 13,171 81,95

UT

DP UT VHT UT

MVA MVA MVA

S S S

(2-Vậy thỏa mãn điều kiện quá tải

+ Phân bố lại công suất cho từng MBA khi sự cố:

CT UT max bo

max UT max

CC CH CT đmF

+ Kiểm tra điều kiện:

→ Các cuộn dây không bị quá tải

+ Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

Trang 37

a Trường hợp hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải trung cực đại (xét máy B2 sự cố)

Hình 1.3: Phân bố công suất MBATN khi sự cố 2 của phương án 1

139,535 13,171 81,95

UT

DP UT VHT UT

MVA MVA MVA

→ Thỏa mãn điều kiện quá tải

+ Phân bố lại công suất cho từng MBA khi sự cố:

Đối với MBA tự ngẫu công suất truyền tải từ cuộn hạ lên cuộn trung và cuộn cao

Do đó cuộn hạ mang tải nặng nề nhất

Trang 38

→ Các cuộn dây không bị quá tải.

+ Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

S  MVA S  MVA →Hệ thống bù đủ công suất thiếu

2.3 A TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA

2.3.1 A Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây B3, B4

định theo công thức sau:

2 bo

Trang 39

2.3.2 A Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

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

trung-hạ (nhà chế tạo cho), kW

Tổn thất điện năng trong MBA được xác định theo công thức:

C T H

i i i

MVA (đã tính ở phần phân bố công suất)

Áp dụng công thức ta tính được tổn thất điện năng trong MBATN B1, B2:

C iN

T iN dmB

H iN dmB

Trang 40

Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN

B4

Định dạng
Số trang	125
Dung lượng	4,72 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1]. PGS-TS. Phạm Văn Hòa, ThS. Phạm Ngọc Hùng - Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và Trạm biến áp - Nhà xuất bản KH&KT, 2007	Khác
[2]. TS. Đào Quang Thạch, TS. Phạm Văn Hòa - Phần điện trong nhà máy điện và Trạm biến áp - Nhà xuất bản KH&KT, 2008	Khác
[3]. PGS-TS. Phạm Văn Hòa - Ngắn mạch và đứt dây trong Hệ thống điện - Nhà xuất bản KH&KT, 2011	Khác
[4]. Nguyễn Văn Đạm - Mạng lưới điện - Nhà xuất bản KH&KT Hà Nội, 2002	Khác
[5]. Ngô Hồng Quang - Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 – 500 kV - Nhà xuất bản KH&KT, 2007	Khác
[6]. GS-TS. Lã Văn Út - Phân tích và điều khiển ổn định Hệ thống điện - Nhà xuất bản KH&KT, 2011	Khác
[7]. TS. Nguyễn Đăng Toản - Ổn định Hệ thống điện - Trường Đại Học Điện Lực	Khác
[8]. TS. Nguyễn Đăng Toản - Phần mềm tính toán Hệ thống điện - Trường Đại Học Điện Lực	Khác