kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có 4 tổ máy phát công suất 100MW .

Các phương án đưa ra phảiđảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu dùng và phải khác nhau về cáchghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, về số lượng và dung lượng của máybiến áp,

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4

CHƯƠNG II CƠ SƠ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỦA ĐỀ TÀI 5

2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán của đề tài 5

2.1.1 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 6

2.1.2 Đề xuất phương án và lựa chọn sơ đồ nối điện của nhà máy 6

2.1.3 Tính toán ngắn mạch 6

2.1.4 So sánh các phương án và chọn phương án tối ưu 6

2.1.5 Chọn khí cụ điện và dây dẫn 7

2.1.6 Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng 7

2.2 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 8

2.2.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 8

2.2.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 9

2.2.2.1 PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY 9

2.2.2.2 PHỤ TẢI TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY 10

2.2.2.3 PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG 11

2.2.2.4 PHỤ TẢI TRUNG ÁP 12

2.2.2.5 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TOÀN NHÀ MÁY 13

2.2.3 MỘT SỐ NHẬN XÉT CHUNG 14

2.3 XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 14

2.3.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 14

2.3.3 PHƯƠNG ÁN 2 28

2.4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 35

2.4.1 Phương án 1: 35

2.4.2 Phương án 2: 46

CHƯƠNG III TRÌNH BÀY KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 58

3.1 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 58

3.1.1 PHƯƠNG ÁN 1 58

3.1.2 PHƯƠNG ÁN 2 62

3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 64

3.3.CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 64

3.3.1 CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY CHO CÁC MẠCH ĐIỆN CHÍNH 65

3.3.2 CHỌN THANH DẪN CỨNG CHO CÁC MẠCH MÁY PHÁT 66

3.3.3 CHỌN SỨ ĐỠ CHO THANH DẪN MẠCH MÁY PHÁT ĐIỆN 70

3.3.4 CHỌN THANH DẪN MỀM 71

3.3.5 CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN 76

3.3.6 CHỌN CÁP VÀ KHÁNG ĐƯỜNG DÂY CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG 81

3.3.7 CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG 87

3.3.8 CHỌN CHỐNG SÉT VAN CHO CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 88

3.4 CHỌN SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG 90

3.4.1 CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG 90

3.4.2 CHỌN THIẾT BỊ TỰ DÙNG 91

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

LỜI MỞ ĐẦU

Đã hơn hai thế kỷ, điện năng trở thành dạng năng lượng thiết yếu nhất, phổbiến nhất trong đời sống xã hội cũng như hoạt động lao động sản xuất của conngười Xuất phát từ tầm quan trọng đó, tại mọi quốc gia trên thế giới, công nghiệpđiện luôn là ngành công nghiệp cơ bản, mũi nhọn của nền kinh tế quốc gia

Đối với nước ta, công nghiệp điện luôn được Đảng và Nhà nước xác định

là ngành công nghiệp mang tính nền tảng nhất, có nhiệm vụ quan trọng là phục vụ

và thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Việc xây dựng cácnhà máy điện được quan tâm đúng mức, với hàng loạt các công trình thế kỷ:NMTĐ Sơn La, NMTĐ Hoà Bình, NMTĐ Yaly, NMNĐ Phả Lại 1,2, Ninh Bình

Trong chiến lược phát triển công nghiệp điện của nước ta, xuất phát từ điềukiện tự nhiên của đất nước, thuỷ điện chiếm một vị trí hết sức quan trọng, bêncạnh đó phát triển hợp lý các nhà máy nhiệt điện Việc phát triển các nhà máynhiệt điện là không thể thiếu, bởi lẽ chúng bổ sung cho thuỷ điện trong mùa khô,cũng như phục vụ các nhu cầu thực tế cục bộ khác của từng địa phương, đơn vị

Là ngành công nghiệp thuộc sở hữu Nhà nước, công nghiệp điện có những thayđổi to lớn cùng với quá trình chuyển đổi cơ chế Bước sang nền kinh tế thị trường,điện năng là sản phẩm hàng hoá, sản xuất điện được coi như sản xuất hàng hoá Với sự thay đổi nhận thức như vậy, việc xây dựng các nhà máy điện không cònmang tính bao cấp, mà cũng phải đảm bảo hiệu quả kinh tế, tối thiểu là thu hồivốn đầu tư, tránh lãng phí hoặc đầu tư không hiệu quả

Qua thời gian làm đồ án, với khối lượng kiến thức đã được học tập và được sựgiúp đỡ của các thầy cô và các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này Tuy nhiên do thời gian và khả năng có hạn, nên bản đồ án này không tránh khỏinhững thiếu sót Vì vậy em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên

Nguyễn Minh Quang

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước theo hướng công nghiệphoá, hiện đại hoá, ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng Bởi

vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tếquốc dân Khi xây dựng nhà máy, khu dân cư, thành phố… trước tiên phải xâydựng hệ thống cung cấp điện cho máy móc và phục vụ sinh hoạt cho con người

Ngày nay ngành công nghiệp nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, cácnhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp không ngừng được xây dựng Từ đó giúpnền kinh tế nước ta có những bước phát triển vượt bậc, hội nhập với khu vực vàthế giới Ngoài ra còn có nhiều công trình khác xuất hiện, đặc biệt là các côngtrình nhà cao tầng, khu chung cư… Để đáp ứng được nhu cầu nói trên thì hệ thốngđiện phải được thiết kế theo nhu cầu của xã hội Xuất phát từ nhu cầu đó, cùngnhững kiến thức học được tại bộ môn Hệ Thống Điện em nhận được đề tài thiết kếphần điện cho nhà máy điện 4x100MW

Đề tài thiết kế tốt nghiệp phần điện cho nhà máy điện được cho bởi cácthông số chi tiết như sau:

-Số tổ nhà máy phát điện: 4x100MVA, cosϕ=0.8, Uđm =10,5KV

-Nhà máy nối với hệ thống băng 2 lộ đường dây 220KV, chiều dài mỗi lộ: 80Km

-Công suất hệ thống ( không kể nhà máy đang thiết kế ) : 3600MVA

-Dự trữ công suất hệ thống: 10%

-Điện kháng ngắn mạch (tính đến thanh cái hệ thống nối với đướng dây ): 0.6

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

1.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax= 16MW, cosϕ= 0.8

Phụ tải bao gồm các đường dây:

1.2.Phụ tải cấp điện áp trung 110kv : P max= 250MVA ,cosϕ= 0.8

phụ tải bao gồm các đương dây :1 kép + 4 đơn

Đồ thị phụ tải ( tính theo % P max )

Cơ sở lý thuyết tính toán của đồ án hoàn toàn dựa trên các cơ sở các môn học, đồ

án chỉ hệ thống lại kiến thức cũng như phương pháp tính toán thực hiện trên cơ sở

đã có

Sau đây là các bước thực hiến tính toán thiết kế phần điện nhà máy điện 400 MW.

2.1.1 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.

Đối với hệ thống điện thì tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy sản xuấtphải cân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải, kể cả các tổn thất của máy biến

áp Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi, vìvậy xác định được đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành

Việc tính toán phụ tải cho biết biểu đồ phụ tải trong các khoảng thời giankhác nhau là khác nhau, việc tính toán này là cần thiết cho việc xác định luồngcông suất phân bố trên lưới, luồng công suất phát lên hệ thống là bao nhiêu

2.1.2 Đề xuất phương án và lựa chọn sơ đồ nối điện của nhà máy

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quátrình thiết kế nhà máy điện Vì vậy cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắmvững các số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất và các nhận xét tổngquát ở trên để đưa ra các phương án nối dây có thể Các phương án đưa ra phảiđảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu dùng và phải khác nhau về cáchghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, về số lượng và dung lượng của máybiến áp, về số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máyphát điện ghép bộ với máy biến áp

Việc lựa chọn sơ đồ nối điện để thiết kế mạng điện cho sau này là cần thiết,việc này làm yêu cầu chính xác và cẩn thận đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật cũng nhưkinh tế cho nhà máy điện

2.1.3 Tính toán ngắn mạch

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện cho nhàmáy đảm bảo các tiêu chuẩn ổn định động, ổn định nhiệt khi xảy ra ngắn mạch.Dòng điện ngắn mạch dùng để tính toán, lựa chọn các khí cụ điện và đây dẫn làdòng ngắn mạch ba pha

Việc tính toán ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện, dây dẫn… Vì vậytrong sơ đồ nối điện của nhà máy cần phải lựa chọn các điểm cụ thể đặc trưng đểtính ngắn mạch phục vụ cho việc lựa chọn các thiết bị

2.1.4 So sánh các phương án và chọn phương án tối ưu.

Trong nhà máy điện, các khí cụ điện và dây dẫn được nối lại với nhau thành sơ

đồ điện Yêu cầu chung của sơ đồ nối điện là : làm việc đảm bảo, tin cậy cấu tạođơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và đảm bảo an toàn cho người vận hành

Sau khi tính toán kinh tế kỹ thuật các phương án ta tiến hành so sánh, việc

so sánh đảm bảo ta chọn phương án tối ưu để thiết kế

Trong nhà máy nhiệt điện các thiết bị chính như máy biến áp, máy phát điệncùng với các khí cụ điện như máy cắt, dao cách ly…được nối với nhau bằng thanhdẫn, thanh góp và cáp điện lực Thanh dẫn có hai loại chính là thanh dẫn mềm vàthanh dẫn cứng :

- Thanh dẫn mềm được dùng làm thanh góp cho các phụ tải ở các cấp điện áp

220 kV và 110 kV Thường chọn dây nhôm lõi thép

- Thanh dẫn cứng có thể bằng đồng hoặc nhôm và được dùng để nối từ đầu cựcmáy phát điện đến thiết bị phân phối

2.1.6 Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng.

Điện tự dùng là một phần rất quan trọng trong nhà máy điện đặc biệt là nhàmáy nhiệt điện Các sự cố trong hệ thống tự dùng của các nhà máy điện có thể dẫnđến phá hoại sự làm việc bình thường một phần hoặc toàn bộ nhà máy, đôi khi cònphát triển thành sự cố của hệ thống điện

Trong các nhà máy nhiệt điện, hệ thống điện tự dùng cung cấp điện cho chếbiến, truyền tải nhiên liệu, thải xỉ, xử lý nước kỹ thuật, cung cấp nước vào lò ;nước tuần hoàn, hệ thống làm mát ; quạt gió, quạt khói, thắp sáng, điều khiển, tínhiệu, sửa chữa thiết bị…

Trong các nhà máy nhiệt điện phần lớn phụ tải của hệ thống tự dùng là cácđộng cơ từ 200kW trở lên các động cơ này làm việc kinh tế với điện áp 6 kV Các

động cơ công suất nhỏ hơn và các thiết bị tiêu thụ điện năng khác chiếm phần phụtải tương đối nhỏ và chúng có thể nối vào điện áp 380/220V.

Để đảm bảo cung cấp điện cho hệ thống tự dùng thường phân đoạn hệ thống tựdùng cho phù hợp với sơ đồ nhiệt và điện của nhà máy Số phân đoạn của thiết bịphân phối 6 kV không được ít hơn số nồi hơi của nhà máy để cho khi cắt mộtphân đoạn không kéo theo phá hoại sự làm việc lớn hơn một nồi hơi và tuabin tổmáy

Với nhà máy trong bản thiết kế này, hệ thống tự dùng được phân thành nămphân đoạn, công suất lấy từ các đầu cực của mỗi máy phát điện, đi qua máy biến

áp tự dùng cấp 1, đưa đến hệ thống thanh góp 6,3 kV, sau đó lại được các máybiến áp tự dùng cấp 2 phân phối đến hệ thống phụ tải 0,4 kV Ngoài ra còn có một

hệ thống dự phòng, lấy công suất từ phía hạ áp của các máy biến áp tự ngẫu, làmnhiệm vụ dự phòng cho hệ thống tự dùng

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

Đối với hệ thống điện thì tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy sản xuất phảicân bằng với điện năng tiêu thụ của phụ tải, kể cả các tổn thất của máy biến áp.Trong thực tế điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi, vì vậyxác định được đồ thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành

2.2.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

- Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy công suất 100MW

- Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các máyphát điện cùng loại

- Máy phát có điện áp càng cao, dòng điện làm việc và dòng ngắn mạch ở cấp điện

áp này càng nhỏ, thuận tiện cho việc chọn lựa thiết bị Song do phụ tải địa phương

có điện áp 10 kV nên ta chọn các máy phát điện có Uđm = 10,5 kV

Từ đó theo [1, trang 100, bảng phụ lục II.1] ta chọn máy phát điện đồng bộ tua

bin hơi kiểu TBΦ – 120 – 2 có các thông số cho trong bảng sau :

Bảng 1.1 : Thông số máy phát điện được sử dụng

U

kV cos

IkA

3000 125 100 10,5 0,8 6,875 0,192 0,273 1,907

2.2.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải cáccấp điện áp được xây dựng dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng

và hệ số của từng phụ tải tương ứng Từ đó ta tính được phụ tải các cấpđiện áp theo

công suất biểu kiến bởi các công thức sau :

Trong đó :

- S(t) là công suất biểu kiến của phụ tại ở thời điểm t

- cos là hệ số công suất trung bình của phụ tải

- là công suất của phụ tải tính theo phần trăm công suất cực đại tại thời điểm t

- P max công suất phụ tải cực đại

2.2.2.1 PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY

Nhà máy gồm 4 tổ máy có PFđm = 100MW, cos =0,8 do đó

Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là :

Pnm =4.100 = 400 MW ; Snm = 4.125 = 500 MVAPhụ tải nhà máy tại thời điểm t được xác định theo công thức :

Bảng 1.2:Biến thiên phụ tải nhà máy

Hình 1.1 : Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

2.2.2.2 PHỤ TẢI TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY

Tự dùng cực đại của nhà máy là 7% công suất định mức của nhà máy với

hệ số công suất chọn bằng với máy phát cos = 0,8

Do đặc điểm kỹ thuật của nhà máy nhiệt điện, khi máy phát không hoạt độngthì vẫn phải sử dụng 40% công suất tự dùng để duy trì lò hơi

Ta có công thức xác định công suất tự dùng của nhà máy như sau :

Áp dụng công thức trên, với Snm max = 500 MVA ta được bảng sau :

Bảng 1.3: Biến thiên của phụ tải tự dùng

2.2.2.3 PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG

Phụ tải địa phương Uđm = 10,5kV ; Pđm = 16 MW ; cos = 0,8 bao gồm :

4 đường dây cáp kép x 3 MW x 4 km và

4 đường dây cáp đơn x 1,2 MW x 3 km

Áp dụng công thức (1.1) và (1.2) suy ra :

Ta thu được bảng kết quả sau :

Bảng 1.4 : Biến thiên của phụ tải địa phương

Hình 1.3 : Đồ thị phụ tải địa phương

Hình 1.4 : Đồ thị phụ tải trung áp

2.2.2.5 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TOÀN NHÀ MÁY

Vì các phụ tải có hệ số công suất không khác nhau nhiều, nên để thuận tiện tínhtoán, một cách gần đúng ta cân bằng công suất theo công suất biểu kiến như sau

Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo công thức :

Snm(t) = Std(t) + Sđp(t) + STA(t) + SVHT(t) + S(t) (1.5)

( S(t) – tổn thất công suất trong các máy biến áp, khá nhỏ nên có thể bỏ qua )

Công suất phát vào hệ thống là :

SVHT(t) = Snm(t) – [Std(t) + Sđp(t) + STA(t) ] (1.6)

Từ công thức (1.6) và kết quả đã tính toán được trong các bảng 1.2 1.3 1.4 và 1.6

ta lập được bảng cân bằng công suất toàn NM và phụ tải về hệ thống như sau :

Bảng 1.7 : Cân bằng công suất toàn nhà máy

- Khả năng phát triển của nhà máy trong tương lai còn phụ thuộc vào nhiều yếu tốnhư vị trí nhà máy, địa bàn, nguồn nhiên liệu…nhưng về phần điện thì vẫn có khảnăng phát triển phụ tải theo các cấp điện áp có sẵn.

- Dự trữ quay của hệ thống là 0,10.3600= 360 MVA, bằng hơn 50% công suất đặtcủa nhà máy

2.3 XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP

2.3.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trìnhthiết kế nhà máy điện Vì vậy cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vữngcác số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất và các nhận xét tổng quát ởtrên để đưa ra các phương án nối dây có thể Các phương án đưa ra phải đảm bảocung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu dùng và phải khác nhau về cách ghép nốimáy biến áp với các cấp điện áp, về số lượng và dung lượng của máy biến áp, về

số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điệnghép bộ với máy biến áp

Sơ đồ nối điện giữa các cấp điện áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

• Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thỏa mãnđiều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất, các máy phátcòn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở điện áp máy phát và phụ tảiđiện áp trung (trừ phần phụ tải do các bộ hoặc các nguồn khác nối vào thanhgóp điện áp trung áp có thể cung cấp được)

• Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không được lớn hơn dự trữquay của hệ thống

• Chỉ được ghép bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây vào thanh gópđiện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này; có nhưvậy mới tránh được trường hợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hếtcông suất hoặc công suất phải chuyển qua hai lần biến áp làm tăng tổn hao

và gây quá tải cho máy biến áp ba cuộn dây Đối với máy biến áp tự ngẫuliên lạc thì không cần kiểm tra điều kiện này

• Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh từcác bộ máy phát - máy biến áp, nhưng công suất lấy rẽ nhánh không đượcvượt quá 15% công suất của bộ

Gọi k là tỷ lệ của công suất cực đại mà máy phát truyền cho phụ tải địaphương với công suất của máy phát

là 100/100/100; 100/100/66.67; 100/66,67/66,67, nghĩa là cuộn dây có côngsuất thấp nhất cũng bằng 66,7% công suất định mức Do đó nếu công suất

• Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phảiđặt ít nhất hai máy biến áp Có thể ghép chung một số máy phát vào cùngmột MBA nếu đảm bảo tổng công suất các tổ máy phát nhỏ hơn công suất

dự trữ nóng của hệ thống

• Không nên nối song song máy biến áp hai cuộn dây với máy biến áp bacuộn dây vì thường không chọn được hai máy biến áp có tham số phù hợpvới điều kiện để vận hành song song

• Trong các phương án đề cập đến vấn đề đặt kháng điện phân đoạn ở thanhgóp điện áp máy phát để hạn chế dòng điện ngắn mạch

• Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện antoàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị

sự cố không bị tách rời các phần có điện áp khác nhau

Với các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:

2.3.1.1 PHƯƠNG ÁN 1

Hình 2.1 Sơ đồ nối điện chính phương án 1

Phương án 1 có hai bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh gópđiện áp 110kV để cung cấp cho phụ tải 110kV Hai bộ máy phát điện - máy biến

áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệthống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV

Hình 2.2 : Sơ đồ nối điện chính phương án 2

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 đấuthêm một 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 tổnthất công suất nhỏ

• Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục.

• Vận hành đơn giản

Nhược điểm

• Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa

• Vốn đầu tư máy biến áp đắt hơn so với phương án một

Hình 2.3 Sơ đồ nối điện chính phương án 3

Nhà máy dùng bốn bộ máy phát- máy biến áp: hai bộ nối với thanh góp220kV, hai bộ nối với thanh góp 110kV Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liênlạc giưa thanh góp UC và thanh góp UT đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấpđiện áp máy phát UF

2.3.1.4 PHƯƠNG ÁN 4

~1/4 Std

B4

~1/4 Std

B3

~1/4 Std

F4

B6

Hình 2.4 Sơ đồ nối điện chính phương án 4

Phương án 4 nhà máy dùng bốn bộ máy phát – máy biến áp nối vào thanh góp110kV và dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấpđiện cho phụ tải cấp điện áp máy phát

Ưu điểm

• Do tất cả các máy biến áp đều nối về phía 110kV nên giảm được vốn đầu

tư so với phương án 1

Nhược điểm

• Có thể quá tải MBA tự ngẫu hoặc thiếu công suất

• Tổn thất công suất lớn

NHẬN XÉT : Từ những phương án trên ta thấy rằng phương án 1 và 2 là đơn

giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại Do đó ta lấy phương án 1 và 2

để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ điện tối ưu cho nhà máyđiện

2.3.2 PH ƯƠNG ÁN 1

2.3.2.1 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP PHƯƠNG ÁN 1

Máy biến áp hai cuộn dây B3 ; B4 được chọn theo điều kiện :

SB3đm = SB4đm = SBTđm SFđm = 125 MVA

Tra [1, trang 152, bảng phụ lục III.4] ta chọn loại máy biến áp :

Bảng 2.1 : Thông số máy biến áp hai dây quấn

Máy

đm(MVA)

ĐA cuộn dây(kV) Tổn thất (kW) U

N % I0%

B3 ; B4 TДЦ – 125000/110 125 121 10,5 100 400 10,5 0,5Máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2 được chọn theo điều kiện :

với là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu :

Do đó

Tra [1, trang 156, bảng phụ lục III.6] ta chọn được máy biến áp tự ngẫu AT1 và

AT2 có thông số kỹ thuật sau :

Bảng 2.2 : Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu

Loại

MBA

Sđm(MVA)

ĐA cuộn dây(kV)

ATДЦTH –

250000/220 250 242 121 10,5 120 520 - - 11 32 20 0,5

2.3.2.2 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO CÁC MÁY BIẾN ÁP PHƯƠNG ÁN 1

Nguyên tắc :

- Cho các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây làm việc với phụ tải định mức

- Phần công suất thừa, thiếu do máy biến áp tự ngẫu đảm nhận trên cơ sở đảm bảo

cân bằng công suất

Ưu điểm :

- Vận hành dễ dàng

- Không cần sử dụng các bộ điều áp dưới tải ở các máy biến áp hai cuộn dây

Máy biến áp 2 dây quấn nối bộ B 3 và B 4 :

Máy biến áp tự ngẫu AT 1 và AT 2 :

• Công suất truyền qua phía trung áp :

• Công suất truyền qua phía cao áp :

• Công suất truyền qua phía hạ áp :

Kết quả tính toán phân bố công suất truyền qua các phía của máy biến áp tựngẫu cho trong bảng sau :

Bảng 2.3 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi làm việc bình thường

Vì công suất của các máy biến áp B3, B4 và cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫuđược chọn bằng với công suất định mức của các máy phát điện nối bộ với chúng,cho nên ta không cần kiểm tra khả năng tải của các máy biến áp hai dây quấn vàcuộn hạ máy biến áp tự ngẫu khi làm việc bình thường lẫn trong chế độ sự cố.

a Kiểm tra chế độ làm việc bình thường

Khi làm việc bình thường thì theo Bảng 2.3 ta thấy :

• Trong các khoảng thời gian 0-4h, 18-24h, công suất truyền từ phía hạ và trung

áp lên phía cao áp, cuộn nối tiếp chịu tải nặng nề nhất, ta thấy

Snt max = SC max = 0,5 115,63< STN đm = 0,5.250 nên máy biến áp tự ngẫu không

bị quá tải trong chế độ làm việc bình thường

Các khoảng thời gian còn lại cuộn hạ chịu tải nặng nhất nên MBA không bị quátải

b Kiểm tra chế độ làm việc sự cố

+ Sự cố 1 : Sự cố một máy biến áp hai dây quấn bên trung áp (B 3 )

Hình 2.6 Sự cố một máy biến áp hai cuộn dây trung áp

Công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu được phân bố lại như sau :

- Công suất truyền qua phía trung áp :

- Công suất truyền qua phía hạ áp :

- Công suất truyền qua phía cao áp :

- Công suất về hệ thống thiếu đi so với lúc bình thường :

Từ các công thức trên ta xây dựng được bảng sau :

Bảng 2.4 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có

sự cố hỏng một máy biến áp hai dây quấn phía trung áp

- Trong trường hợp này công suất truyền từ hạ áp lên trung áp và cao áp nên cuộn

hạ chịu tải nặng nề nhất Do đó máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

- Lượng công suất thiếu lớn nhất về hệ thống so với lúc bình thường là 116,25

MVA trong khoảng thời gian từ 14 – 20h, nhỏ hơn so với công suất dự trữ quay

Nên hệ thống không bị mất ổn định

+ Sự cố 2 : Hỏng một máy biến áp liên lạc AT 1

Hình 2.7 : Sự cố một máy biến áp liên lạc

Công suất truyền qua các phía của máy biến áp tự ngẫu được phân bố lại như sau :

- Công suất truyền qua phía trung áp :

- Công suất truyền qua phía hạ áp :

- Công suất truyền qua phía cao áp :

- Công suất về hệ thống thiếu đi so với lúc bình thường :

Từ các công thức trên ta xây dựng được bảng sau :

Bảng 2.5 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có

sự cố một máy biến áp liên lạc

- Các khoảng thời gian 0-4h,18-24h trong ngày, công suất được truyền tải từ phía

hạ áp và trung áp lên phía cao áp, cuộn nối tiếp chịu tải nặng nề nhất, theo côngthức (2.4)

Snt max = SC max = 0,5.118 < STN đm = 0,5.250 nên máy biến áp tự ngẫu không bịquá tải trong chế độ sự cố này

Các khoảng thơi gian khác cuộn hạ chịu tải nhiều nhất, MBA tự ngẫu không bịquá tải

Vậy phương án nối điện chính này thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật

2.3.2.4 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC MÁY BIẾN ÁP

a Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai cuộn dây

Ta có công suất làm việc của máy biến áp hai cuộn dây luôn là SB = 116,25MVA Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây là :

• Máy biến áp liên lạc

- Phía cao áp của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường

Dòng cưỡng bức được xét đến trong các trường hợp sau :

+ Sự cố máy biến áp bên trung áp

+ Sự cố máy biến áp liên lạc AT2 :

Vậy

b Các mạch phía 110kV

• Mạch đường dây : gồm 1 đường dây kép và 4 đường dây đơn

• Máy biến áp 2 dây quấn B3 B4

• Máy biến áp liên lạc

- Phía trung áp của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường :

- Dòng cưỡng bức được xét trong những trường hợp sau :

+ Sự cố hỏng máy biến áp bên phía trung áp

+ Sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc

F4

Hình 2.3 Sơ đồ nối điện chính phương án 2

2.3.3.1 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp hai cuộn dây B1 và B4 được chọn theo điều kiện :

SB1đm = SBC SFđm = 125 MVA

SB4đm = SBT SFđm = 125 MVA

Tra [1, trang 152, bảng phụ lục III.4; trang 155, bảng phụ lục III.6] ta chọn

loại máy biến áp :

Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật các máy biến áp hai cuộn dây

Máy

biến áp Kí hiệu

Sđm(MVA)

ĐA cuộn dây(kV) Tổn thất (kW) U

N % I0%

B1 TДЦ – 125000/220 125 242 10,5 115 380 11 0,5

B4 TДЦ – 125000/110 125 121 10,5 100 400 10,5 0,5Máy biến áp tự ngẫu AT2 và AT3 được chọn theo điều kiện :

với là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu :

Do đó

Tra [1, trang 156, bảng phụ lục III.6] ta chọn được máy biến áp tự ngẫu AT1 và

AT2 có thông số kỹ thuật sau :

Bảng 2.8 : Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu

2.3.3.2 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO CÁC MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp 2 dây quấn nối bộ B 1 và B 4 :

Máy biến áp tự ngẫu AT 2 và AT 3 :

• Công suất truyền qua phía trung áp :

• Công suất truyền qua phía cao áp :

• Công suất truyền qua phía hạ áp :

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu cho

trong bảng sau :

Bảng 2.9 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi làm

2.3.3.3 KIỂM TRA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP

a Kiểm tra chế độ làm việc bình thường

Khi làm việc bình thường thì theo Bảng 2.9 máy biến áp làm việc ở chế công

suất được truyền tải từ phía hạ áp sang phía cao áp và trung áp, vậy cuộn hạ chịutải nặng nề nhất, nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

b Kiểm tra chế độ làm việc khi có sự cố

+ Sự cố 1 : Sự cố máy biến áp hai dây quấn bên trung áp (B 4 )

B 4

F 4

Hình 2.8 Sự cố một máy biến áp hai cuộn dây phía trung áp

Công suất truyền qua các phía của máy biến áp tự ngẫu được phân bố lại như sau :

- Công suất truyền qua phía trung áp :

- Công suất truyền qua phía hạ áp :

- Công suất truyền qua phía cao áp :

- Công suất về hệ thống thiếu đi so với lúc bình thường :

Từ các công thức trên ta xây dựng được bảng sau :

Bảng 2.10 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có

sự cố hỏng một máy biến áp hai dây quấn bên trung áp

- công suất truyền từ phía hạ áp lên phía cao và trung áp, cuộn hạ chịu tải nặng nề

nhất, nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

+ Sự cố 2 : Hỏng một máy biến áp liên lạc AT 2

B 4

F 4

Hình 2.9 : Sự cố một máy biến áp liên lạc

Công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu được phân bố lại như sau :

- Công suất truyền qua phía trung áp :

- Công suất truyền qua phía hạ áp :

- Công suất truyền qua phía cao áp :

- Công suất về hệ thống thiếu đi so với lúc bình thường :

Từ các công thức trên ta xây dựng được bảng phân bố công suất cho máy biến

áp tự ngẫu và công suất thiếu trong trường hợp sự cố này như sau :

Bảng 2.11 : Bảng phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu khi có

sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc

- Trong tất cả các khoảng thời gian, máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

Vậy phương án nối điện chính này thỏa mãn về các yêu cầu kỹ thuật

2.3.3.4 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC MÁY BIẾN ÁP

a Tổn thất điện năng trong các máy biến áp 2 cuộn dây

• Phía cao áp 220kV, theo công thức (2.12) :

= 3886479,12 kWh

• Phía trung áp 110kV, theo công thức (2.13) :

= kWh

b Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu

Áp dụng các công thức (2.14) và (2.15) ta tính toán như sau :

Dựa vào kết quả trong Bảng 2.9 ta tính được kết quả sau :

• Máy biến áp liên lạc

- Phía cao áp của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường

Dòng cưỡng bức được xét đến trong các trường hợp sau :

+ Sự cố máy biến áp bên trung áp

+ Sự cố máy biến áp liên lạc AT2 :

Vậy

b Các mạch phía 110kV

• Mạch đường dây : gồm 1 đường dây kép và 4 đường dây đơn

• Máy biến áp 2 dây quấn B4

• Máy biến áp liên lạc

- Phía trung áp của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường :

- Dòng cưỡng bức được xét trong những trường hợp sau

+ Sự cố hỏng máy biến áp bên phía trung áp

+ Sự cố hỏng 1 máy biến áp liên lạc

Chọn các đại lượng cơ bản:

Ta tính toán ngắn mạch trong hệ đơn vị tương đối cơ bản Với các đạilượng cơ bản ta chọn như sau (cho cả hai phương án):

Điểm N3, N4 : tính toán để lựa chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp máy biến

áp tự ngẫu và mạch máy phát Nguồn cung cấp cho điểm N3 là máy phát điện

MF2 Nguồn cung cấp cho điểm N4 là hệ thống và các máy phát (trừ máy phát

Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống:

Đường dây kép 220 kV : Nhà máy thiết kế nối với hệ thống bằng mộtđường dây kép có chiều dài L = 80 km ; SVHTmax = 231,25 MVA

Dòng điện làm việc bình thường là :

max 231, 25

0,301

VHT lvbt

max

.6458,078

VHTi i i

Tra bảng với dây nhôm lõi thép và Tmax = 6458,078h ta được Jkt = 1 A/mm2

Tiết diện của đường dây nối nhà máy với hệ thống :

3

20,301 10

3011

lvbt kt kt

- Icb là dòng làm việc cưỡng bức : Icb = 2.Ilvbt = 2.301 = 602A

cb

S

x l

Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu:

Điện áp ngắn mạch của các cuộn:

Điện kháng:

Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn:

Điện kháng của máy phát:

2.4.1.3 Tính toán ngắn mạch tại các điểm:

Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch:

Điện kháng tính toán của phía hệ thống quy về hệ đơn vị tương đối định mức :

Tra đường cong tính toán, ta được:

Dòng ngắn mạch tính toán phía hệ thống:

Điện kháng tính toán của phía nhà máy quy về hệ đơn vị tương đối địnhmức :

Tra đường cong tính toán, ta được:

Dòng ngắn mạch tính toán phía nhà máy điện:

Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1: