Thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 50MW

MỤC LỤC Trang Lời nói đầu1 Chương I. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3 1.1. Chọn máy phát điện 3 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 4 Chương II. Lựa chọn sơ đồ nối điện của nhà máy 12 2.1. Đề xuất các phương án 12 2.2. Chọn máy biến áp cho các phương án 17 2.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp 20 2.4. Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp 26 2.5. Tính dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch 29 Chương III. Tính dòng điện ngắn mạch 33 3.1. Chọn các đại lượng cơ bản 33 3.2. Tính các dòng điện ngắn mạch cho phương án 35 3.3. Chọn khí cụ điện cho sơ đồ nối điện 50 Chương IV. Sơ đồ nối điện của nhà máy 75 Chương V. Tính toán kinh tế của nhà máy sau thiết kế 76 5.1. Sơ đồ thiết bị phân phối 77 5.2. Vốn đầu tư cho thiết bị 78

Hà nội - 2017

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận Tuy nhiên, nguồnnăng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trởnên khan hiếm và trở thành vấn đề cấp thiết của toàn thế giới Đó là bởi vì để cónăng lượng hữu ích dung ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải quanhiều công đoạn như khai thác, chế biến, vận chuyển, phân phối… Các công đoạnnày đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kĩ thuật cũng như các ràng buộc xã hội khác.Hiệu xuất biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng nói chung

là còn thấp Vì vậy đề ra việc nựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi từnguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng để đạt hiệu quả kinh tế cao làmột nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con người

Điện năng là một dạng năng lượng không tái tạo Hệ thống điện là một phần của

Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện….đến các

hộ tiêu thụ, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng sơcấp như: than đá, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng, mặt trời…thành điện năng.Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất từ nhiệt điện hàng năm khôngcòn chiếm tỉ trọng cao như những năm 80 của Thế kỉ trước nữa Tuy nhiên, với thếmạnh về nguồn nhiên liệu ở nước ta thì việc xây dựng nhà máy nhiệt điện mới vẫn

là nhu cầu lớn đối với phát triển hiện nay

Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưucủa nhà máy nhiệt điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện

về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ Thống Điện trước khi đi vào thực

tế công việc

Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điệnđược hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệtđiện và phần chuyên đề Bản thuyết minh gồm 5 chương trình bày toàn bộ quá trình

từ tính toán công suất phụ tải và cân bằng công suất, lựa chọn máy biến áp và sơ đồnối dây trong sơ đồ điện của Nhà máy, tính toán ngắn mạch và chọn khí cụ điện cho

sơ đồ nối điện, sơ đồ nối điện của nhà máy, tính toán kinh tế của nhà máy sau thiếtkế

Thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 50MW Nhà máy

có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ tải điện áp trung và phát công suất thừa nên hệ thống 220kV Bốn tổ máy được kết cấu theo sơ đồ bộ và

sơ đồ thanh cái đầu cực trong đó có 2 tổ máy đấu nối nên tram biến áp 220kV , 2 tổ máy đấu nối nên trạm 110kV Các máy phát có điện áp đầu cực là 10,5kV

Trong quá trình thực hiện đồ án, xin chân thành cảm ơn TS: Lê Xuân Thành cùngcác thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã giúp đỡ và hướng dẫn một cách tận tình

để em có thể hoàn thành đồ án này

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ điện luôn luôn thay đổi theo thời gian Do vậy người ta phải dùng các phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải từ

đó lựa chọn phương thức vận hành, chọn sơ đồ nối điện chính hợp lý đảm bảo độ tincậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Người thiết kế căn cứ vào đồ thị phụ tải để xác định công suất và dòng điện đi qua các thiết bị để tiến hành lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, sơ đồ nối điện hợp lý

50

ϕ

đmF P

MVA

Chọn các máy phát điện tua-bin hơi cùng loại, điện áp định mức 10.5 kV.Tra Phụ lục II, trang 99, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”(Nguyễn Hữu Khái, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2004) Chọn 4 máy phát điện loại TBФ-50-3600 do CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau

Bảng 1.1 Các tham số chính của máy phát điện

Loại máy phát

n,v/ph

S,MVA

P,MW

U,kV

1.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.

1.2.1: Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương):

PUFmax= 12 MW; cosφ= 0.83 → SUFmax=

45,1483.0

12cos

max = =ϕ

UF P

( t P t

, MVATrong đó:

Pmax: công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW

P (t): công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t, MW

S (t): công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA

Cos φ : hệ số công suất của phụ tải

Gồm 4 đường dây kép x 5 MW x 5 km

02 đường dây đơn x 3 MW x 3,5 km

Sẽ tính được công suất của phụ tải ở các khoảng thời gian khác nhau trong ngày

Bảng 1.2 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát

1.2.2 Tính toán phụ tải điện áp trung (110 kV):

PUTmax= 150 MW, cosφ= 0.85 → SUTmax=

47,17685.0

150cos

max = =ϕ

UT P

( t P t

, MVA

Bảng 1.3 Công suất phụ tải cấp điện áp trung

Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

1.2.3 Tính toán phụ tải toàn nhà máy:

Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức PFđm = 50 MW Công suất đặt của toàn nhà máy là:

PNMmax = 4×

50= 200 MWCông suất phát của Nhà máy điện được tính theo công thức:

100

% )

NM

)()

, MVA

PNMmax = 200 MW; Cosϕ = 0.8; SNMmax=

2508

.0

200cos

max = =ϕ

NM P

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.4 Tính toán công suất tự dùng của toàn nhà máy:

Tự dùng của toàn nhà máy bằng 10% công suất định mức của nhà máy với

Cosϕtd = 0.8.

• Std(t) : công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, MVA

• SNM(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, MVA

Bảng 1.5 Công suất tự dùng của nhà máy

Hình 1.4 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy.

1.2.5 Công suất phát về hệ thống điện :

Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy :

SVHT(t) = SNM(t) – [Std(t) + SUF(t) + SUT(t)]

Trong đó:

SVHT(t) – Công suất nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA

Sau khi tính được công suất phát về hệ thống, lập được bảng cân bằng công suất toàn nhà máy

Bảng 1.6 Bảng cân bằng công suất toàn nhà máy

Hình 1.5 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

NHẬN XÉT:

• Phụ tải cấp điện áp máy phát và tự dùng khá nhỏ (SUFmax=14,45 MVA,

SUFmin=8,67 MVA), phụ tải cấp điện áp trung khá lớn (SUTmax=176,47 MVA,SUTmin=105,88 MVA), tuy nhiên nhà máy vẫn đáp ứng đủ công suất yêu cầu Phụ tải các cấp điện áp máy phát và điện áp trung đều được cungcấp điện bằng các đường dây kép dài 30 km

• Công suất của hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế) là 3000 MVA, dự trữ công suất của hệ thống là 10% tức là 300 MVA, giá trị này lớn hơn công suất cực đại mà nhà máy có thể phát về hệ thống

SVHTmax=50,2 MVA và phụ tải cấp điện áp trung nên trong trường hợp sự

cố hỏng 1 hoặc vài tổ máy phát thì hệ thống vẫn cung cấp đủ cho phụ tải của nhà máy Công suất phát của nhà máy vào hệ thống tương đối nhỏ so với tổng công suất của toàn hệ thống ⇒ nhà máy chỉ có thể chạy vận

hành nền và không có khả năng điều chỉnh chất lượng điện năng cho hệ thống.

 Khả năng mở rộng và phát triển của nhà máy không cao.Ta tiếp tục duytrì vận hành đúng chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật trong tương lai để đáp ứng một phần nhu cầu điện năng của địa phương và phát lên hệ thống

CHƯƠNG II LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY TRONG SƠ ĐỒ

ĐIỆN CỦA HÀ MÁY.

2.1 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN

Đây là một khâu quan trọng trong thiết kế nhà máy Các phương án phải đảm bảo

độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và có hiệu quả kinh tế cao

Theo kết quả tính toán chương I

Phụ tải cấp điện áp máy phát: SUFmax = 14,45 MVA

Công suất định mức 1 máy phát: SFđm= 62.5MVA

Phụ tải điện tự dùng: Stdmax=25 MVA

8 100

8

=

=

dmF S

MVA Nếu ghép 2 máy phát vào thanh góp UF:

Công suất tự dùng cực đại của 2 máy phát là 10 MVA → công suất yêu cầu trên thanh góp UF là 14,45 +10= 24,45 MVA

Nếu ghép 3 máy phát vào thanh góp UF:

Công suất tự dùng cực đại của 3 máy phát là 15MVA → công suất yêu cầu trênthanh góp UF là 14,45 +15= 29,45 MVA

Trong cả 2 trường hợp này, khi 1 máy phát bị sự cố thì các máy phát còn lại đềuđảm bảo cung cấp đủ công suất cho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải tự dùng.Như vậy về lý thuyết ta có thể ghép 2 hoặc 3 máy phát lên thanh góp UF

 Cấp điện áp cao UC= 220 kV

Cấp điện áp trung UT= 110 kV

Trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV đều được trực tiếp nối

đất, hệ số có lợi:

220 110

0.5220

 Phụ tải cấp điện áp trung: SUTmax = 176,47 MVA

SUTmin = 105,88 MVA

Công suất định mức của 1 máy phát : SFđm= 62.5 MVA

→ Có thể ghép 1- 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây lên thanh góp 110 kV vàcho các máy phát này vận hành bằng phẳng

 Công suất phát về hệ thống : SVHTmax = 50,2 MVA

Hình 2.1.1 Sơ đồ nối điện phương án 1

Trong phương án này dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện cho thanh góp điện áp trung 110 kV, 2 máy phát còn lại được nối với các phân đoạn của thanh góp UF Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp và phát điện lên hệ thống Kháng điện nối giữa các phân đoạn của thanh góp điện áp máy phát để hạn chế dòng ngắn mạch khá lớn khi xảy ra ngắn mạch trên phân đoạn của thanh góp Điện tự dùng được trích đều từ đầu cực máy phát và trên thanh góp cấp điện áp máy phát

Ưu điểm của phương án này là đơn giản trong vận hành đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp, hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng nhỏ, số lượng các thiết bị điện cao áp ít nên giảm giá thành đầu tư Công suất của các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây ở phía điện áp trung gần bằng phụ tải cấp điện áp này nên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp của máy biến áp liênlạc rất nhỏ do đó giảm được tổn thất điện năng làm giảm chi phí vận hành

2.1.2 Phương án 2

Hình 2.1.2 Sơ đồ nối điện phương án 2

Trong phương án này dùng 1 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện

cho thanh góp 110 kV, 3 máy phát còn lại được nối với thanh góp UF Để hạn chế dòng ngắn mạch lớn sử dụng 2 kháng điện nối các phân đoạn của thanh góp cấp điện áp máy phát Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp và phát điện lên hệ thống

Ưu điểm của phương án này là số lượng máy biến áp và các thiết bị điện cao

áp ít nên giảm giá thành đầu tư Máy biến áp tự ngẫu vừa làm nhiệm vụ liên lạc giữa các cấp điện áp vừa làm nhiệm vụ tải công suất của các máy phát tương ứng lên các cấp điện áp cao và trung nên giảm được tổn thất điện năng làm giảm chi phí vận hành Máy phát cấp điện cho phụ tải cấp điện áp trung vận hành bằng phẳng, công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp liên lạc khá ít

Nhược điểm của phương án này là khi có ngắn mạch trên thanh góp UF thì dòng ngắn mạch khá lớn, khi hỏng 1 máy biến áp liên lạc thì máy còn lại với khả năng quá tải phải tải công suất tương đối lớn nên phải chọn máy biến áp tự ngẫu có dung lượng lớn

2.1.3 Phương án 3

Hình 2.1.3 Sơ đồ nối điện phương án 3

Trong phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc, 1 bộ máy phát- máy biến áp ghép bộ bên phía điện áp cao 220 kV, 1 bộ bên phía điện áp trung 110

kV, 2 phân đoạn thanh góp, phụ tải địa phương lấy từ hai phân đoạn thanh góp, tự dùng lấy trên phân đoạn thanh góp và đầu cực máy phát nối bộ

Ưu điểm là cấp điện liên tục cho phụ tải các cấp điện áp, phân bố công suất giữa các cấp điện áp khá đồng đều

Nhược điểm của phương án là phải dùng 3 loại máy biến áp khác nhau gây khó khăn cho việc lựa chọn các thiết bị điện và vận hành sau này, công suất phát về

hệ thống ở chế độ cực tiểu nhỏ hơn nhiều so với công suất của 1 máy phát nên lượng công suất thừa phải truyền tải 2 lần qua các máy biến áp làm tăng tổn hao điện năng Ngoài ra máy biến áp và các thiết bị điện ở cấp điện áp cao có giá thành cao hơn nhiều so với ở cấp điện áp trung nên làm tăng chi phí đầu tư

2.1.4 Phương án 4

Hình 2.1.4 Sơ đồ nối điện phương án 4

Phương án này ghép bộ 2 máy phát với 1 máy biến áp 2 cuộn dây để cấpđiện cho phụ tải trung áp

Ưu điểm của phương án này là giảm được 1 máy biến áp nhưng nhược điểm rất lớn là khi có ngắn mạch thì dòng ngắn mạch lớn, khi máy biến áp 2 cuộn dây hỏng thì cả bộ hai máy phát không phát được công suất cho phụ tải trung áp nên độ tin cậy cung cấp điện không cao bằng các phương án trên

Từ phân tích sơ bộ các ưu nhược điểm của các phương án đã đề xuất, nhận thấy các phương án 1, 2 có nhiều ưu việt hơn hẳn các phương án còn lại nên sử dụng các phương án 1 và 2 để tính toán cụ thể nhằm lựa chọn phương án tối ưu

2.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

Để tiết kiệm chi phí đầu tư, các máy biến áp nối bộ máy phát -máy biến áp khôngcần phải dùng loại có điều áp dưới tải vì các máy phát này vận hành bằng phẳng, khi cần điều chỉnh điện áp chỉ cần điều chỉnh dòng kích từ của máy phát nối bộ là đủ

Các máy biến áp tự ngẫu dùng làm liên lạc là loại có điều áp dưới tải vì phụ tải của chúng thay đổi gồ ghề, trong các chế độ vận hành khác nhau phụ tải thay đổi nhiều nên nêú chỉ điều chỉnh dòng kích từ của máy phát thì vẫn không đảm bảo được chất lượng điện năng

1 Chọn máy biến áp nối bộ ba pha hai dây quấn

Đối với máy biến áp ghép bộ thì điều kiện chọn máy biến áp là:

SBđm≥ S Fđm = 62.5 MVA

2 Chọn máy biến áp liên lạc

Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp 220/110/10kV.

Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu

STNđm ≥ 2α

1

SthừaTrong đó:

α : là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu, α = 0.5

Sthừa: là cụng suất thừa trờn thanh gúp UF

Sthừa= 2.SFđm – (SUFmin +

m td

S2 max

)

SFđm: là công suất định mức của máy phát

SUFmin: công suất của phụ tải điện áp máy phát trong chế độ cực tiểu

: công suất tự dùng cực đại của 2 máy phát

Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp 220/110/10kV

Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu

STNđm ≥ 2α

1

Sthừa Trong đó:

α : là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu, α = 0.5

Sthừa: là công suất thừa trên thanh góp UF

Sthừa= 2.SFđm – (SUFmin +

m td

S2 max

)

SFđm: là công suất định mức của máy phát

SUFmin: công suất của phụ tải điện áp máy phát trong chế độ cực tiểu

Bảng 2.2.1 Các thông số cơ bản của các máy biến áp cho phương án

2.3.KIỂM TRA KHẢ NĂNG MANG TẢI CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP

1 Tính phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp

Quy ước chiều dương của dòng công suất là chiều đi từ máy phát lên thanh góp đối với máy biến áp hai cuộn dây và đi từ cuộn hạ lên phía cao và trung, từ phía trung lên phía cao đối với máy biến áp liên lạc

a) Với máy biến áp hai dây quấn

Trong vận hành luôn cho vận hành bằng phẳng với công suất định mức của chúng

Dòng công suất phân bố trên các cuộn dây của máy biến áp bộ là:

SB1 = SB2 =SFđm -

1

4×S td

= 62.5 - = 56.25< SBđm= 62.5 MVA

b) Với máy biến áp liên lạc

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

Từ đó ta tổng hợp kết quả tính được:

Bảng 2.3.1 Bảng phân bố công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu

trong chế độ làm việc bình thường

Trong chế độ này, theo tính toán ở chương I:

SUTmax=176,47MVA, SVHT=34,08 MVA, SUF = 14,45 MVA, Std= 25 MVA

a) Hỏng 1 máy biến áp hai dây quấn bên trung áp

Sơ đồ:

Hình 2.3.1 Hỏng 1 máy biến áp hai dây quấn bên trung áp

Trong trưòng hợp có sự cố hỏng 1 máy biến áp, để duy trì công suất thì cho các tổmáy còn lại được vận hành với công suất định mức

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

2KqtSCα.STNđm+ Sbộ ≥ SUTmax

Trong đó:

KqtSC: Hệ số quá tải sự cố cho phép; KqtSC= 1.4

Sbộ: Công suất truyền qua máy biến áp bộ cũn lại

Vậy điều kiện trên được thoả mãn

Phân bố công suất:

◊ Công suất qua máy biến áp bộ B2:

=

62.5-254

Trong đó:

Shạ phát: công suất mà các máy phát có thể phát lên cuộn hạ của máy biến

áp tự ngẫu, được xác định theo biểu thức:

Shạphát =2

1 ∑1

1

n Fdm S

ST = 60,11 MVA<Stt= α.STNđm= 0.5×

125= 62.5 MVATức là máy biến áp tự ngẫu vẫn làm việc non tải

◊ Công suất thiếu:

Sthiếu= SVHT- 2SCC= 34,08 - 2×

(-11,085)= 56.25 MVA

Sthiếu= 56.25 MVA< SdtHT = 300 MVA

Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì các máy biến áp còn lạikhông bị quá tải Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng Công suất phát

về hệ thống bị thiếu một lượng Sthiếu= 56.25 MVA nhỏ hơn nhiều so với dự trữ quaycủa hệ thống.

) Hỏng 1 máy biến áp liên lạc

Hình 2.3.2 Hỏng 1 máy biến áp liên lạc

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

Phân bố công suất:

 Công suất qua mỗi máy biến áp bộ:

1

= 56.25 MVA

 Công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu còn lại:

ST = SUTmax-2Sbộ= 176.47-2.56.25= 63,97 MVA

KqtSC= 1.4= KqtSC cpNhư vậy trong chế độ truyền tải này máy biến áp tự ngẫu quá tải trong giới hạn chophép

 Công suất thiếu:

thường cũng như sự cố

2.4 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC MÁY BIẾN ÁP

Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm hai thành phần:

-Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất khôngtải

-Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp

dmB

bo S

S

×

t, kWh Trong đó:

∆P0, ∆PN : Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của máy biến áp,kW

t : Thời gian vận hành của máy biến áp trong năm, h

SBđm : Công suất định mức của máy biến áp, MVA

Sbộ : Công suất tải của máy biến áp bộ, MVA

Do máy biến áp B1 và B2 luôn làm việc bằng phẳng với công suất truyền tải

Sbộ=56.25 MVA suốt cả năm với t = 8760 h nên:

8760 = 1955.715×

103 kWh

2 Tổn thất điện năng của bộ 2 máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2 được tính theocông thức:

CC S

ti S

∆PN(H)

ti)

∆P0: Tổn thất không tải của mỗi máy, ∆P0= 75 kW

∆PN(C): Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao áp của mỗi máy, kW

∆PN(H): Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây hạ áp của mỗi máy, kW

∆PN(T): Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây trung áp của mỗi máy, kW

SCC (ti), SCT(ti), SCH(ti): Công suất tải qua các phía cao, trung, hạ của

Cả bộ 2 máy biến áp tự ngẫu ở thời điểm ti đã tính được ở phần phân bố công suất, MVA

(290 + 145-145) = 145 kW

∆PN(T) =

1 2

(290 + 145-145) = 145 kW

∆P =

1 2

(145+145-290) =0

Từ bảng phân bố công suất qua các cuộn dây của mỗi máy biến áp tự ngẫu (bảng

2.2.1), thay số liệu vào công thức trên sẽ tính được tổn thất điện năng trong bộ 2

máy biến áp tự ngẫu trong từng khoảng thời gian có phụ tải khác nhau Ví dụ trong

khoảng thời gian t1= 7h (từ 0- 7h), SCC (t1)= 14,1 MVA, SCT(t1) = -3,31MVA,

SCH(t1)= 10,79 MVA Tổn thất điện năng trong bộ 2 máy biến áp tự ngẫu là:

TNdm

CC S

t S

∆ P N(H)

t1)1

t S

t S TNdm

1 14 (

×

7+145

2

) 125

31 , 3 ( −

×

7+0]= 385.736×

103 , kWh Tính toán tương tự như trên, tổn thất điện năng hàng năm trong bộ 2 máy biến áp tựngẫu tính theo từng khoảng thời gian trong ngày được cho trong bảng sau

Bảng 2.4.1 Tổn thất điện năng mỗi năm trong các máy biến áp tự ngẫu theo từng

khoảng thời gian trong ngày

 Đường dây kép nối về hệ thống:

Phụ tải cực đại phát về hệ thống SVHTmax = 50.2 MVADòng điện cưỡng bức qua dây dẫn là khi bị hỏng 1 đường dây:

Icb1 =

 Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc TN1 và TN2:

Công suất qua phía cao của máy biến áp liên lạc:

Chế độ thường: SCmax = 25,1MVA

- Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: SCcb = 23.53 MVA

Icb2 =

3

Ccb C dm

S U

= = 0.0618 kA Vậy dòng cưỡng bức phía cao áp là

Icb220 = max {Icb1, Icb2} = max {, 0.0618} = kA

2 Các mạch cấp điện áp 110 kV

 Đường dây phụ tải trung áp:

PUTmax = 150 MW; cosϕ = 0.85; SUTmax= 176.47 MVA

Ibt =

dm T

U

S

36

×

= 0.344 kA

 Phía trung áp các máy biến áp liên lạc TN1 và TN2:

- Chế độ thường: STmax = 32 MVA

- Chế độ sự cố hỏng máy biến áp bộ: STcb = 60,11 MVA

- Chế độ sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc: STcb = 63,97 MVA

Icb4 =

3

Tcb T dm

S U

= = 0.158 kAVậy dòng cưỡng bức ở cấp điện áp trung áp lấy là Icb110 = max {Icb3, Icb4, Icb5}

62.5

3 10.5×

= 3.61 (kA)

 Mạch qua kháng phân đoạn:

Do phụ tải điện tự dùng và địa phương không lớn, chênh lệch giữa phụ tải cực đại

và cực tiểu không nhiều nên để dơn giản trong tính toán trung áp chỉ xét đối với trường hợp phụ tải cực đại Dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn Icb8 được xét theo

2 trường hợp

 Trường hợp 1: Khi sự cố hỏng 1 máy biến áp liên lạc (TN1hoặc TN2

Hình 2.5.1 Khi sự cố hỏng 1 máy biến áp liên lạc (TN1 hoặc TN2

Công suất tải qua máy biến áp tự ngẫu:

SquaTN = KqtSC.α STNđm = 1.4×

0.5×

125 = 87.5 MVA Công suất qua kháng:

SquaK = SquaTN + 4

1

S td +

6 3.8 cosϕ

- 62.5= 42.25 MVA

 Trường hợp 2: Xét sự cố một máy phát (MF1 hoặc MF2)

SquaK = SquaTN +

6 3.8 os

c ϕ

+

= 17.125 +

9.8 0.8

S

×

= 2.32 kA

4 Chọn kháng điện phân đoạn

Chọn kháng điện phân đoạn theo điều kiện sau:

UKđm ≥ Umạng = 10 kV

IKđm ≥ IcbK = 2.32 kA

Tra sổ tay “Lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV” (Ngô HồngQuang, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2002), bảng7.7, trang 368, chọn kháng điện bêtông có cuộn dây bằng nhôm loại PБA -10-3000-10

Các thông số kỹ thuật của kháng điện này:

, kA

110

cb I

, kA

H TN cb

I −

, kA

F cb I

, kA

quaK cb I

, kA

CHƯƠNG III TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện của nhà máyđảm bảo các tiêu chuẩn ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch Dòng điện ngắnmạch dùng để tính toán, lựa chọn các khí cụ điện và dây dẫn là dòng ngắn mạch bapha

3.1 CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN

Để thuận tiện cho việc tính toán ta dùng phương pháp gần đúng với đơn vị tương

= 10.5 kV

đối với cấp điện áp trung (110 kV) là Ucb = U

T tb

= 115 kV

đối với cấp điện áp cao (220 kV) là Ucb = U

C tb

= 230 kV

 Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp 10 kV

I

F cb

=

5.103

100

3 cb3 = ×

cb U S

= 5.499 kA

 Dòng điện cơ bản cấp điện áp 110 kV

I

T cb

=

115 3

100

3 cb2 = ×

cb

U S

= 0.5 kA

 Dòng điện cơ bản cấp điện áp 220 kV

I

C cb

=

2303

100

3 cb3 = ×

cb U

Điện kháng hệ thống trong hệ tương đối cơ bản được tính như sau:

b) Tính điện kháng đường dây 220 kV

Đường dây nối nhà máy với hệ thống là đường dây quan trọng nhất, điện kháng của dây dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km

= 0.1336 62.5

100 = 0.2138

d) Điện kháng máy biến áp 2 cuôn dây.

Fdm

cb N

B

S

S 100

% U

X K =

cb K

dmK

I X

I

= 0.1833

f) Điện kháng máy biến áp tự ngẫu

Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2

◊ Điện kháng phía cao:

S S

S S

×

= 2

1(20 + 32 - 11)

XT = 2

1(UN(C-T) + UN(T-H) - UN(C-H) )

100

cb TNdm

S S

Vì XT = - 0,004 < 0 và có giá trị tuyệt đối không đáng kể so với XC và XH ⇒

để đơn giản trong tính toán có thể bỏ qua điện kháng phía trung

3.2.2 Lập sơ đồ thay thế tính ngắn mạch

Sơ đồ thay thế tổng quát để tính ngắn mạch như hình dưới đây

Hình 3.2.1 Sơ đồ thay thế tổng quát

Hình 3.2.2 Sơ đồ rút gọn.

1 Tính dòng ngắn mạch tại N1