THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1

- Chọn điện áp định mức của máy phát thì dòng điện định mức và dòng điện ngắn mạch ở cấp này sẽ bé do đó dễ chọn được khí cụ điện hơn... Sơ đồ nối diện giữa các cấp điện áp cần thoả mãn

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MÁY NHIỆT ĐIỆN 1”

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

PHẦN 1 CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI CÔNG SUẤT 400MW Chọn máy phát điện –tính toán phụ tải và cân bằng công suất 1.1 Chọn máy phát điện 2

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3

1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát 3

1.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp 110 KV 4

1.2.3 Tính toán công suất phát của nhà máy 5

1.2.4 Tính toán phụ tải tự dùng: 6

1.2.5 Tính toán phụ tải phát về hệ thống 7

1.2.6 Nhận xét: 9

Chương 2 Chọn sơ đồ nối điện của nhà máy 2.1 Phương án 1 11

2.2 Phương án 2 12

2.3 Phương án 3 13

2.4 Phương án 4: 13

Chương 3 Chọn máy biến áp và tính tổn thất công suất , tổn thất điện năng cho các phương án 3.1 Chọn máy biến áp 15

3.1.1 Chọn máy biến áp cho phương án 1 17

3.1.2 Chọn máy biến áp cho phương án 2 20

3.2 Phân bố công suất cho các máy biến áp : 22

3.2.1 Phương án 1 22

3.2.2 Phương án 2 23

3.3 Tính tổn thất công suất , tổn thất điện năng 24

3.3.1 Phương án 1 25

3.3.2 Phương án 2 26

3.3.3 Tổng kết tính toán tổn thất điện năng 27

Chương 4 Tính toán ngắn mạch- chọn máy cắt điện 4.1 Tính toán ngắn mạch 28

4.1.1 Phương án 1 29

1 Chọn điểm ngắn mạch 29

2 Sơ đồ thay thế và tính điện kháng cho các phần tử 30

3 Tính toán ngắn mạch 32

4.1.2 Phương án 2 44

1 Chọn điểm ngắn mạch 44

2 Sơ đồ thay thế và tính điện kháng cho các phần tử 44

3.Tính toán ngắn mạch : 46

4.2 Chọn máy cắt điện 54

4.2.1 Chọn máy cắt cho phương án 1 55

Footer Page 2 of 161.

1 Tính dòng làm việc cưỡng bức 55

2 Bảng tổng hợp chọn máy cắt cho phương án 1 : 57

4.2.2 Chọn máy cắt cho phương án 2 57

1.Tính dòng điện làm việc cưỡng bức 57

2 Bảng tổng hợp chọn máy cắt cho phương án 2 57

Chương 5 Tính toán kinh tế xác định phương án tối ưu 5.1 Phương pháp tính toán 60

5.2 Phương án 1 62

5.2.2 Tính toán kinh tế cho phương án 1 63

1 Tính vốn đầu tư 63

2 Tính phí tổn vận hành hàng năm 64

3.Tính chi phí tính toán 64

5.3 Phương án 2 64

5.3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 64

1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 62

2 Tính phí tổn vận hành hàng năm 66

3 Tính chi phí tính toán 66

5.4 So sánh các chỉ tiêu kinh tế – lựa chọn phương án tối ưu 64

Chương 6 Chọn khí cụ điện và dây dẫn 6.1 Chọn dao cách ly 68

6.2 Chọn dây dẫn mềm , thanh dẫn mềm 70

6.2.1 Chọn thanh dẫn cho phía điện áp 220KV 70

6.2.2 Chọn thanh dẫn , thanh góp 110KV 72

1 Chọn dây dẫn nối từ phía trung máy biến áp tự ngẫu đến thanh góp 110KV 72

2 Chọn dây dẫn nối từ máy biến áp 2 dây quấn lên thanh góp 110KV và thanh góp 110KV 74

6.3 Chọn thanh dẫn cứng 74

6.4 Chọn khí cụ điện và thanh cáp cho phụ tải địa phương 78

1 Sơ đồ phụ tải địa phương 79

2 Chọn cáp 79

3 Chọn kháng điện cho đường dây phụ tải địa phương 81

6.5 Chọn chống sét cho các cấp điện áp 84

6.6 Chọn máy biến dòng điện (BI) và máy biến điện áp (BU) 84

6.6.1 Sơ đồ các dụng cụ đo nối vào biến dòng điện và biến điện áp 84

6.6.2 Chọn máy biến dòng 85

Chương 7 Sơ đồ tự dùng 7.1 Chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 6KV 89

1 Chọn máy biến áp 89

PHẦN 2

XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU CỦA NHÀ

MÁY THEO PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH ĐỘNG

I Phân tích cơ sở lý thuyết 94

1.1 Đặt vấn đề 94

1.2 Phương pháp tính toán 95

II Tính toán cụ thể 101

2.1 Xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu đẳng trị của toàn nhà máy 101

2.2 Thiết lập bảng phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy 110

2.3 Xác định chế độ vận hành tối ưu của nhà máy ứng với biểu đồ công 111

suất đã cho , xác định chi phí nhiên liệu tổng 111

2.4 So sánh chi phí nhiên liệu xác định được theo chế độ vận hành tối ưu và chế độ phân bố đều công suất 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

Footer Page 4 of 161.

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng không thể thiếu được của đời sống xã hội ngày nay , điện đến từng nhà, từng cơ quan, từng xí nghiệp, từ thành phố đến nông thôn, từ đồng bằng đến vùng sâu vùng xa

Có thể nói điện năng luôn sát cánh cùng với công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, bảo vệ tổ quốc

Giữ một vai trò quan trọng như vậy nên nghành điện cần phải được sự quan tâm ưu đãi, đầu tư của nhà nước : Đó là đầu tư về chất xám, đầu tư về tài chính đầu tư về nhân lực …v.v

Hiểu rõ thực trạng như vậy, chúng em những sinh viên nghành Hệ Thống Điện đã và đang tích luỹ những kiến thức cơ bản trong quá trình học tập tại nhà trường, đấy chính là nền tảng là cơ sở để làm việc, công tác khi trở thành kĩ sư sau này

Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng mà sinh viên cần phải hoàn thành tốt, nó giúp sinh viên cũng cố lại những kiến thức đã học Với đề tài : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện , bản đồ án của em

đã được hoàn thành đúng thời hạn và khối lượng Trong quá trình thực hiện đồ án em cũng đã cố gắng tham khảo nhiều tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học nhưng do nhiều điều kiện khác nhau mà bản đồ án của em chắc chắn còn gặp những sai sót Nên em rất mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em được đầy đủ hơn

Em xin chân thành thầy giáo Lã Văn Út, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án vừa qua

Sinh viên

Nguyễn Trí Hiệu

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN –TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

từ đó lựa chọn phương thức vận hành , sơ đồ nối điện hợp lý để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật

1.1 Chọn máy phát điện

Máy phát điện là thiết bị quan trọng nhất của nhà máy điện

Khi lựa chọn máy phát điên cần chú các điểm sau :

- Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư tiêu hao nhiên liệu

để sản xuất ra một đơn vị điên năng và phí tổn vận hành hằng năm càng bé

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

- Chọn điện áp định mức của máy phát thì dòng điện định mức và dòng điện ngắn mạch ở cấp này sẽ bé do đó dễ chọn được khí cụ điện hơn

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi công suất 400MW, gồm 4 tổ máy 100MW.Ta chọn các máy phát cùng loại :

TBΦ-100-2

Các thông số kĩ thuật :

Footer Page 6 of 161.

Sdm

(MVA)

P (MW)

N (v/p)

U (KV) Cosϕ I

(KA)

Xd” Xd’ Xd

117,5 100 3000 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Nhà máy có 4 cấp phụ tải : Phụ tải phía hệ thống , phụ tải phía trung , phụ tải địa phương và phụ tải tự dùng

Việc cân bằng công suất được thực hiện theo công suất biểu kiến Công suất biểu kiến được tính từ công suất bởi các công thức :

P(t) =

100

P%(t) Pmax (1-1)

S(t) =

ϕ

cosP(t) (1-2) Trong đó :

− S(t) : Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t

− P(t) : Là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t

− Cosϕ : Là hệ số công suất của phụ tải

1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát

Phụ tải cấp này có : Pmax = 24MW , cosϕ =0,85 Bao gồm các đường dây :

3kép x 4MW x 4km , 4đơn x 3MW x 3km , P% cho trong bảng

Tính toán theo công thức (1-1) và (1-2) tacó:

Thời gian từ 0-6(h) :P%=50%

Theo công thức (1-1) :

P(t) = Pmax

100

P%(t)

= 0,5 24 =12 (MW)

Theo (1-2):

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

P(t) = =ϕ

Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng tổng

Thời gian 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24 P% 70 80 90 100 70

ST(MVA) 218,75 250 281,25 312,5 218,75

t(h)

24 16

14 8

6 5

10 15 20 25 30

SUF(MVA)

Footer Page 8 of 161.

Đồ thị quan hệ :

1.2.3 Tính toán công suất phát của nhà máy

Nhà máy có Pmax =400 MW , cosϕ =0,85 Tính toán theo (1-1) , (1-2) có bảng:

Thời gian 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P% 70 85 100 90 80

500 SNM(MVA)

300 250 200 150 100 50

ST(MVA)

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

6

1.2.4 Tính toán phụ tải tự dùng:

Với nhà máy nhiệt điện thì điện năng tự dùng rất quan trong Đó là điện năng dùng để chuẩn bị nhiên liệu , vận chuyển nhiên liệu vào lò đốt , bơm nước tuần hoàn …v.v

Điện năng tự dùng chiếm khoảng từ (5-8)% tổng điện năng phát ra của toàn nhà máy

Điện năng tự dùng được tính theo công thức :

) (MVA) (1-3) Trong đó:

α : Là phần lượng điện năng sản xuất của nhà máy dùng cho tự dùng , yêu cầu thiết kế lấy α = 8%

SNM : Là tổng công suất lắp đặt của nhà máy

SNM(t) : Là tổng công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t

SNM =

NM

max NM

cos

P

ϕ = 0400 =470,59(MVA) ,85Tính toán theo (1-3):

Trong khoảng thời gian từ 0-8(h)

STD= 0,08 470,59 (0,4 + 0,6

59,470

41,329

) = 30,87(MVA) Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng:

Thời gian 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24

STD(t) 30,87 34,26 37,65 35,39 33,13

Đồ thị quan hệ:

Footer Page 10 of 161.

SNM(t) : Là công suất phát của nhà máy tại thời điêm t

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

14 12 8

31 33 35 37

STD(MVA)

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

8

S HT (t) 65,67 34,42 25,95 93,15 56,25 123,45 51,64 149,63 104,83

Đồ thị quan hệ:

• Biểu đồ công suất toàn nhà máy:

300 250

500 450 400 350

SUF+STD

SUF

t(h)

24 20 18 14

12 10 8 6 4

20 40 60 80 100 120 140 160

SHT(MVA)

Footer Page 12 of 161.

1.2.6 Nhận xét:

- Nhà máy cung cấp đủ điện năng cho các loại phụ tải

- Phụ tải phía trung là lớn nhất và quan trong nên ưu tiên cung cấp đủ điên năng cho bên trung rồi mới đưa vào hệ thống

- Phụ tải địa phương lớn nhất P = 24 (MW) còn nhỏ hơn 30% công suất của một tổ máy là P = 30%.100 = 30 (MW) nên phụ tải địa phương có thể được cung cấp điện bằng cách lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát

- Hai cấp điện áp cao và trung đều là mạng trung tính trực tiếp nối đất nên có thể dùng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

10

Chương 2

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Vì vậy cần phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết

kế , nắm vững các số liệu ban đầu , dựa bảng cân bằng công suất và các nhận xét để tiến hành vạch các phương án nối dây có thể

Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điện

áp , về số lượng dung lượng các máy biến áp , về số lượng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát , số máy phát ghép bộ với máy biến áp

Sơ đồ nối diện giữa các cấp điện áp cần thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật sau:

- Số lượng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoả mãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất thì 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 ( trừ phần phụ tải do các nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp được)

- Công suất mỗi bộ máy phát điện – máy biến áp không được lớn hơn

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

Footer Page 14 of 161.

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

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

Sau khi đã chọn được một số phương án , cần phân tích sơ bộ các phương án về mặt kĩ thuât và kinh tế để loại trừ một số phương án rõ ràng bất hợp lý và chỉ giữ lại các phương án hợp lý

Qua các nguyên tắc trên ta đưa ra các phương án nối điện như sau:

2.1 Phương án 1

Để liên lạc giữa ba cấp điện áp : 220KV;110KV; 10,5KV ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu Một bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây được nối vào thanh góp trung áp và một bộ được nối vào thanh góp cao áp

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

12

Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản , dòng ngắn mạch nhỏ hơn nên chọn được các

thiết bị dễ dàng

Nhược điểm: Nhiều chủng loại máy biến áp nên vốn đầu tư tăng

Số mạch nối bên cao nhiều gây tổn thất lớn

Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản, sử dụng ít chủng loại máy biến áp nên vốn đầu

tư giảm , đảm bảo tin cậy

Nhược điểm: Số lượng máy phát nối vào thanh cái trung áp nhiều nên công

suất thừa bên trung truyền vào hệ thống qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất công suất

2.3 Phương án 3

Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp

Để cung cấp cho hệ thống dùng 2 bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây Phía trung được cung cấp bởi 2 máy biến áp liên lạc

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

Nhược điểm : Độ tin cậy cung cấp điện không cao , khi một máy biến áp sự

cố thì nhà máy mất một nửa công suất phát, dòng ngắn mạch lớn hơn

Từ các nhận xét ở các phương án về cả vấn đề kinh tế và kĩ thuật ta thấy phương án 1 và phương án 2 là hợp lý hơn cả nên giữ lại để so sánh về mặt kinh tế để đưa ra phương án tối ưu nhất

Chương 3

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT , TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO

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

Công suất định mức của máy biến áp là công suất liên tục truyền qua máy biến áp với điều kiện làm việc định mức ( điện áp , tần số và nhiệt độ môi trường làm mát định mức ) trong suốt thời hạn làm việc của nó

Người ta quy định thời gian làm việc tiêu chuẩn khoảng gần bằng thời gian già hoá tiêu chuẩn Còn thời gian gian làm việc thực tế của máy biến áp được xác định bởi quá trình già hoá cách điện cuộn dây, nói khác đi nó phụ thuộc vào nhiệt độ cuộn dây

Đối với giấy cách điện tẩm dầu thời gian làm việc định mức được đảm bảo khi làm việc với nhiệt độ không thay đổi và bằng 980C Bởi vậy máy biến

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

Quá tải thường xuyên của máy biến áp là một phần thời gian làm việc phụ tải của máy biến áp vượt quá công suất định mức của chúng , phần thời gian còn lại của chu kì khảo sát (ngày , năm ) phụ tải của máy biến áp thấp hơn công suất định mức của chúng

Quá tải sự cố là sự cho phép làm việc của máy biến áp trong điều kiện

sự cố mà không gây hư hỏng chúng Máy biến áp được chọn phải đảm khả năng tải hết công suất phát từ nhà máy , đồng thời khi một máy một máy biến áp ngừng làm việc thì các máy biến áp còn lại vẫn phải cung cấp đủ công suất cần thiết cho phụ tải

Để chọn máy biến áp cho các phương án ta dựa vào sơ đồ nối dây đã thiết kế ở chương 2 để biết được số lượng và cách mắc các máy biến áp , từ

đó tiến hành chọn chủng loại , công suất và thông số kĩ thuật khác của máy biến áp

• Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mắc theo sơ đồ bộ MF- MBA thì công suất được chọn theo công thức sau:

SdmB ≥SdmF

Trong đó :

SdmB : Là công suất định mức của máy biến áp

SdmF : Là công suất định mức của máy phát

• Máy biến áp tự ngẫuthì công suất định mức được chọn theo biểu thức:

Footer Page 20 of 161.

dmF dmB 1SS

UU

Sau khi chọn xong công suất định mức của máy biến áp ta cần kiểm tra lại khả năng tải của máy biến áp trong các điều kiện sự cố xem có thoả mãn hay không , nếu không thoả mãn thì phải chọn lại công suất định mức của máy biến áp

3.1.1 Chọn máy biến áp cho phương án 1

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

18

Theo điều kiện : 117,65(MVA)

0,85

100S

SdmB ≥ dmF = = Chọn máy biến áp loại : ТДЦ-125

• Chọn máy biến áp tự ngẫu B2,B3

Chọn theo điều kiện: S 0,5.117,65 235,3(MVA)

α

1

SdmB ≥ dmF = = Chọn máy biến áp loại : АТДЦТΗ-250

* Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố :

Xét sự cố nguy hiểm nhất : Lúc phụ tải trung lớn nhất xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp

Trong tình trạng đó thì các máy biến áp còn lại phải thoả mãn :

• Cuộn cao và cuộn chung của máy biến áp liên lạc không bị qúa tải

Footer Page 22 of 161.

Cuộn cao không cần kiểm tra quá tải vì phía cao đã có hệ thống với lượng dự trữ rất lớn cung cấp cho phụ tải điện áp cao nên cuộn cao không bao giờ bị qúa tải

Do vậy ta chỉ cần kiểm tra quá tải cho cuộn chung -Xét khi hỏng một bộ máy biến áp hai dây quấn bên trung áp

Khi đó công suất lớn nhất qua cuộn chung máy biến áp tự ngẫu là :

0,8

2502

1S

125

156,25S

Sk

dmch

ch

kqtsc = 1,25 < 1,4 : Tức nằm trong giới hạn quá tải sự cố cho phép

Vậy với kqtsc = 1,25 thì hai máy biến áp liên lạc vẫn đảm bảo cung cấp

đủ cho phụ tải bên trung max khi sự cố máy biến áp hai dây quấn bên điện áp trung

- Xét khi hỏng một máy biến áp liên lạc : Công suất lớn nhất truyền qua cuộn chung lúc này là:

4

1117,65(

0,8

250S

Sk

dmch

ch

Máy biến áp đã chọn không thoả mãn nên ta chọn lại như sau:

Chọn máy biến áp loại : АТДТН-360

Có các thống số kĩ thuật khác :

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

Ta chỉ kiểm tra lại điều kiện khi sự cố một máy biến áp liên lạc

Khi đó hệ số quá tải là : 1,13

0,5.360

204,26S

Sk

dmTN

ch

Thoả mãn nằm trong giới hạn quá tải sự cố cho phép

• Công suất bên cao không được nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống :

Ta thấy công suất phát về hệ thông lớn nhất lúc bình thường là:

SHT = 149,63 (MVA) cố SdtHT = 0,12.2500 = 300 (MVA) , nên lượng công suất phát về hệ thống thiếu so với lúc bình thường chắc chắn nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống Nên điều kiện này luôn thoả mãn không cần kiểm tra

3.1.2 Chọn máy biến áp cho phương án 2

Theo điều kiện : SdmB≥SdmF =117,65 Chọn B3 , B4 loại : ТДД-125

Có các thông số kĩ thuật:

Sđm(MVA)

• Chọn máy biến áp liên lạc B1 , B2

Theo điều kiện : 235,3(MVA)

0,5

117,65S

UN% I

0% Giá

103R

UC UT UH UC UT UH

250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5 268

* Kiểm tra quá tải cho các máy biến áp :

Tương tự như phương án ta cũng chỉ kiểm tra quá tải cho máy biến áp

tự ngẫu

- Xét hỏng 1 bộ máy biến áp hai dây quấn bên trung:

Với phụ tải trung lớn nhất thì công suất truyền qua cuộn chung máy biến áp tự ngẫu là :

(S

2

1)SS

(2

1

(MVA)102,13

S

470,59)0,08

4

1(117,650,8

25021

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

22

Công suất định mức của cuộn chung : Sch = α SdmTN = 0,5 250 = 125 (MVA)

Sch < Sdmch , nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

- Xét hỏng 1 bộ máy biến áp tự ngẫu : Công suất lớn nhất mà cuộn chung cần tải là :

(MVA)

96,02

9)0,08.470,54

1117,652.(

0,8250

)4

SS2.(

SSS

dmF Tmax

BT Tmax

3.2 Phân bố công suất cho các máy biến áp :

4

1S

(t)S2

1S

B3 T

Footer Page 26 of 161.

• Công suất truyền qua phía cao của mỗi máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau:

2

1S

(t)S2

1S

B3 C

• Công suất truyền qua phía hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau:

SHB2(t)=SHB3(t)=STB2(t)+SCB2(t)=STB3(t)+SCB3(t)

Từ các thông số ở bảng cân bằng công suất toàn nhà máy trong chương

1 và các công thức trên ta tính được công suất phân phối cho các máy biến áp như sau :

Phía hạ : SHB1(t)=SHB2(t)=SCB1(t)+STB1(t)=SCB2 +STB2(t) Dựa vào các số liệu ở bảng cân bằng công suất toàn nhà mấy ta tính được sự phân bố công suất cho các máy biến áp như sau :

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

3.3 Tính tổn thất công suất , tổn thất điện năng

Để đánh sự tôí ưu của các phương án về mặt kinh tế- kĩ thuật thì một yếu tố không thể bỏ qua được đó là tổn thất công suất và tổn thất điện năng

do các máy biến áp gây ra

• Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai dây quấn được tính theo công thức sau :

2 dmB

N

S

P365

.TP

Δ Trong đó:

SdmB : Công suất định mức của máy biến áp ∆P0 : Tổn thất không tải của máy biến áp ∆PN : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp

T : Thời gian làm việc của máy biến áp trong 1 năm

S(t) : Phụ tải của máy biến áp trong thời gian ti lấy theo đồ thị phụ tải ngày

• Tổn thất điện năng trtong máy biến áp tự ngẫu được tính như sau :

C N H

N

2

H T N H C N T

C N T

N

2

H T N H C N T C N C

N

PP

P2

1P

PP

P2

1P

PP

P2

1P

α

ΔΔ

ΔΔ

α

ΔΔ

ΔΔ

α

ΔΔ

ΔΔ

Trong đó :

ΔPNC-T : Tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn chung

Footer Page 28 of 161.

ΔPNC-H : Tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn hạ

ΔPNT-H : Tổn thất ngắn mạch giữa cuộn chung và cuộn hạ

Tổn thất điện năng được tính theo công thức :

= + ∑t ( P S (t)+ P S (t)+ P S (t))

S

365.T

P

H H N 2

T T N 2

C C N i 2

dmB

ΔΔ Trong đó :

SC(t) : Phụ tải cao áp tại thời điểm ti

ST(t) : Phụ tải trung áp tại thời điểm ti

SH(t) : Phụ tải hạ áp tại thời điểm ti

3.3.1 Phương án 1

• Tổn thất điện năng của máy biến áp B1

(KWh)3503392

24.(108,24)125

380.3658760

.115

t)S(tS

∆P.365.T

∆P

∆A

2 2

i i 2

dmB

N 0

B1

=

∑+

=

∑+

24.(108,24)125

400.3658760.100

t.)S(tS

P365

T.PA

2 2

i i 2

dmB

N 0

B4

=+

.P

AB2 Δ 0 2 i Δ NC 2C i Δ NT 2T i Δ NH 2H iΔ

Tính tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu :

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

26

1750(KW)(0,5)

650500900

21

PP

P2

1P

(KW)750(0,5)

650500900

21

PP

P2

1P

(KW)150(0,5)

65050090021

PP

P2

1P

2

2

H T N H C N T C N H

N

2

2

H T N H C N T

C N T

N

2

2

H T N H C N T C N C

ΔΔ

α

ΔΔ

ΔΔ

α

ΔΔ

ΔΔ

)(53,55)

1750(55,26)

.7501,71)

(.150.4

(75,96)

1750(55,26)

.750(20,7)

.150.2

(73,83)

1750(102,13)

.75028,3)

(.150.4

(94,12)

1750(86,51)

.750(7,61)

.150.2

(60,51)1750

(86,51)

75026)

(.150.2

(63,33)

1750(70,88)

.7507,55)

(.150.2

(29,73)

1750(70,88)

.75041,15)

(.150.2

(33,97)

1750(70,88)

.750)

91,36(.150.2

(33,97)

1750(55,26)

.75021,29)

(.1504

(360365

8760.481A

B2

2 2

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2 2

B2

=

++

−+

++

+

++

−+

++

+

++

−+

++

−+

++

−+

++

−+

++

−+

+

=

ΔΔ

Vậy tổng tổn thất của phương án 1 là :

)(KWh16892485

4925486

235033603503392

A.2AA

=+

+

=

++

Δ

3.3.2 Phương án 2

Footer Page 30 of 161.

• Tổn thất điện năng của máy biến áp B3 , B4

(KWh)3503360

24.(108,24)125

400.3658760.100

t.)S(tS

P365

T.PA

A

2 2

i i 2

dmB3

N 0

B4 B3

=+

( )0,5 780(KW)

2602605202

1P

(KW)2600,5

260260520

2

1PP

2 H

N

2 C

N T

ΔΔ

A

)(53,86)

780(1,34)

.260(52,42)

.260.4

(76,06)

780(1,34)

.260(74,72)

.260.2

(73,71)

780(47,89)

.260(25,82)

.260.4

(94,12)

780(86,51)

.260(61,73)

.260.2

(60,32)780

(32,39)

260(28,13)

.260.2

(63,34)

780(16,76)

.260(46,58)

.260.2

(29,74)

780(16,76)

.260(12,98)

.260.2

(33,97)

780(16,76)

.260(17,21)

.260.2

(33,98)

780(1,14)

.260(32,80)

.2604

(250365

8760.120A

B2

2 2

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2 2

B1

=

++

++

++

++

++

++

++

++

++

+

=

ΔΔ

Vậy tổng tổn thất của phương án 2 là :

)(KWh9646914

)13200973503360

.(

2

)AA

.(

2

=+

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

28

Phương án 1 ΔA1 = 16892485 (KWh) Phương án 2 ΔA2 = 9646914 (KWh)

Như vậy xét về mặt tổn thất điện năng thì phương án 2 tốt hơn phương án 1

Theo quy trình thiết bị điện của Liên Xô thì sự ổn định của các khí cụ điện cần kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch ba pha N(3) Bởi vì dòng ngắn mạch ba pha là dòng là dòng lớn nhất , chỉ trong trường hợp khi ngắn mạch 1 pha ở mạng trung tính nối đất thì dòng ngắn mạch 1 pha có thể lớn hơn dòng ngắn mạch 3 pha , khi đó ta thực hiện điều chỉnh tách trung tính của 1 số máy biến áp cho không nối đất để giảm dòng ngắn mạch 1 pha IN(1) , thường giữ dòng IN(1) gần bằng dòng ngắn mạch IN(3)

Footer Page 32 of 161.

Ngoài ra mức độ khó khăn khi cắt ngắn mạch điện khi có ngắn mạch không phải chỉ trị số dòng ngắn mạch quyết định mà còn do trị số điện áp phục hồi trên đầu tiếp điểm của máy cắt điện , điện áp phục hồi khi ngắn mạch ba pha có thể bằng hoặc lớn hơn so với điện áp phục hồi khi ngắn mạch một pha

Do đây là quá trình thiết kế sơ bộ cho nên ta có thể dùng phương pháp gần đúng để tính toán ngắn mạch đó là phương pháp đường cong tính toán

Ta cần phải xác định rõ điểm ngắn mạch nặng nề nhất cho các mạch ở các cấp điện áp , đấy là điểm mà khi ngắn mạch dòng ngắn mạch qua nó là lớn nhất

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

30

• Điểm ngắn mạch N1

Để chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 220KV Nguồn cung cấp gồm tất

cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống

• Điểm ngắn mạch N2

Để chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 110KV Nguồn cung cấp gồm tất

cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống

• Điểm ngắn mạch N3 , N3’

Để chọn khí cụ điện cho cho mạch máy phát điện Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 chỉ có máy phát F3 cung cấp , còn nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3’ là tất cả các máy phát của nhà máy (trừ máy phát F3)

và hệ thống

• Điểm ngắn mạch N4

Để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống

- Khi chọn khí cụ điện cho mạch máy phát ta phải so sánh ta phải so sánh IN3

và IN3’ , lấy dòng lớn hơn để chọn khí cụ điện

- Điểm ngắn mạch tại N4 có thể tính được dòng điện ngắn mạch qua công thức

IN4 = IN3 + IN3’

2 Sơ đồ thay thế và tính điện kháng cho các phần tử

XB10,088

XF10,156

XF20,156

XF30,156

XF40,156

XB40,084

Xd10,091

Xd20,091

HT

XHT 0,03

XC B2

0,088

XC B3

0,088

XH B3

0,136

XT B2

0

XH B2

0,136

XC B3

0

N1

Footer Page 34 of 161.

Thực hiện tính toán trong hệ đơn vị tương đối cơ bản :

SXXXXX

SXX

HT

cb N

SlxXX

cb

cb 0 d d2

11S

S100

%U

5,10S

S100

%UX

dmB4

cb N

• Điện kháng máy biến áp tự ngẫu

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

32

136,0360

1005

,0

223210200

1

S

S

%UU

%U200

1X

0360

1005

,0

223210

2001

S

S

%U

%U

%U200

1X

042,0360

1005

,0

2232102001

S

S

%U

%U

%U200

1X

dmTN cb H

T N H - C N T

C N H

-dmTN cb H

T N H

C N T

C N T

-dmTN cb H

T N H

C N T

C N C

3 Tính toán ngắn mạch

• Điểm ngắn mạch N1

+ Biến đổi đẳng trị sơ đồ thay thế :

Do XT = 0 nên có thể chập 2 đường dây nối từ máy biến áp tự ngẫu sang thanh góp 110KV với nhau

HT

X10,076

X20,244

X40,042

X50,292

X60,042

X70,292

X8 0,24

N1

F1

Footer Page 36 of 161.

Ta có :

X1 = XHT +

2

Xd = 0,03 +

2

0,091 = 0,076

X2 = XB1 + XF1 = 0,088 + 0,156 = 0,244

X4 = X6 = XH + XF = 0,136 + 0,156 = 0,292

X8 = XB4 + XF4 = 0,084 + 0,156 = 0,24 + Biến đổi tiếp : Ghép (X4 với X6) ; (X5 với X7)

XXX

X

6 4

XXX

X

7 5

X2 0,244

X90,021

X100,146

X80,240HT

F1 F2,3 F4

N1

F1,2,3,4

X10,076

X110,081HT

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

34

081,0244,0112,0

244,0.112,0XX

X.XX

112,0021,0091,0XX

X

0.0910,24

0,112

0,24.0,112X

X

.XXX

X//

X

nt )//XX(X

2 8,9,10

2 8,9,10 11

9 8,10 8,9,10

10 8

10 8 8,10

2 9 10

8 11

=+

=+

=

=+

=+

=

=+

=+

,0S

SXX

cb

HT 1

Tra đường cong tính toán ta có :

K0 = 0,56 ; K0,1 = 0,497 ; K0,2 = 0,490

K0,5 = 0,490 ; K1 = 0,517 ; K∞ = 0,56

Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống là :

IHT(0) = K0 3,51(KA)

230.3

250056

,0U.3

2500497

,0U.3

2500490

,0U.3

2500490

,0U.3

2500517

,0U.3

250056

,0U.3

400081

,0S

K0 = 2,67 ; K0,1 = 2,26 ; K0,2 = 2,08

K0,5 = 1,93 ; K1 = 1,88 ; K∞ = 2,06

Dòng ngắn mạch phía nhà máy là :

INM(0) = K0 3,15(KA)

230.3

59,47067

,2U.3

59,47026

,2U.3

59,47008

,2U.3

59,47093

,1U.3

59,47088

,1U.3

59,47006

,2U.3

iN1XK = 2 kXK IN1(0) = 2 1,8 6,66 = 16,95 (KA)

• Điểm ngắn mạch N2

+ Biến đổi đẳng trị sơ đồ thay thế :

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu – LỚP HTĐ - K41

36

Các giá trị điện kháng trên sơ đồ có được như đối với điểm ngắn mạch

N1 , và tương tự điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ biến đổi :

+ Biến đổi tiếp : Ghép X8 và X10 ; chuyển Y (X1 , X2 , X3 ) thành ∆ hở (X11, X12)

X10,244

XB1 0,244

XB10,021

XB10,146

XB10,240HT

F1 F2,3 F4

N2

X110,104HT

X120,332

X130,091

X2 0,244

X40,042

X50,292

XB10,088

X70,292

X80,240 HT

N2

Footer Page 40 of 161.