Thiết kế phần điện trong nhà máy thuỷ điện gồm 04 tổ nhà máy, công suất của mỗi tổ máy bằng sđmf = 67 1 MW

SđmHT= 6000 MVA, điệnkháng ngắn mạch thì tính đến thanh góp phía hệ thống : X* HT =0,85 công suất dự phòng của hệ thống SdpHT =200 MVA 5.Công suất toàn nhà máy ghi trên bảng Bảng biến th

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hết sứcquan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Nhà máy điện làmột phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện Cùng với sự phát triển của hệ thốngđiện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát triển của các nhàmáy điện Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽmang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như hệ thốngđiện nói riêng

Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phầnđiện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật, tối ưu về kinh tế trong bàitoán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa ra phương

án nối điện đúng kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn ra phương án tối ưu và biết lựachọn khí cụ điện phù hợp

Với đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện đã phần nào giúp em làm quen dần với việcthiết kế đề tài tốt nghiệp sau này Trong thời gian làm bài, với sự cố gắng của bản thân,đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy cố giáo trong bộ môn hệ thống điện và đặc biệt với

sự giúp tận tình của thấy giáo TS.Nguyễn Nhất Tùng, em đã hoàn thành đồ án môn học

của mình Dù đã rất cố gắng nhưng bản đồ án khó tránh khỏi những sai sót Em rất mongnhận được sự đánh giá, nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đồ án cũng như kiến thứccủa bản thân em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cám ơn thầy TS Nguyễn Nhất Tùng cùng toàn thể các thầy cô

giáo trong bộ môn

Hà Nội, ngày 09 tháng 11 năm 2014 Sinh viên thực hiện

Trần Kim Mạnh

THIẾT KẾ MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn : TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

Sinh viên thực hiện : TRẦN KIM MẠNH

Lớp : Đ6H1

Đề số : 28

I Các số liệu ban đầu:

Thiết kế phần điện trong nhà máy thuỷ điện gồm 04 tổ nhà máy, công suất của mỗi tổ máy bằng SđmF = 67.1 MW Hệ số tự dùng αtd =2% , cosⱷ = 0,88 ( Smaxmưa = Smaxnhà máy,

Smaxkhô=80% Smaxnhà máy) Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp, trung

áp, cao áp và phát về hệ thống

1.Phụ tải cấp điện áp địa phương U ĐP 11kV

Pmax= 10 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm 2 kép công suất 3 MW dài 1km và 2 đơn công suất

2 MW x dài 1km Biến thiên phụ tải ghi trên bảng Tại địa phương dùng máy cắt hợp

bộ có dòng định mức Icắt 21kA và tcắt= 0,7s và cáp nhôm , vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm2

2 Phụ tải cấp điện áp trung U T (110 kV)

Pmax= 90 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm 2 kép x 40 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

3 Phụ tải điện áp cao U C (220 kV)

Pmax= 60 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm 1kép x 40 MW và 1 đơn x 20 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

4 Nhà máy liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài 1 3 km

Hệ thống có công suất bằng (khống kể nhà máy đang thiết kế ) SđmHT= 6000 MVA, điệnkháng ngắn mạch thì tính đến thanh góp phía hệ thống : X*

HT =0,85 công suất dự phòng của hệ thống SdpHT =200 MVA

5.Công suất toàn nhà máy (ghi trên bảng)

Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy:

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT - CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

   

-1.1Chọn máy phát điện

Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phái hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ Vì điện năng ít có khả năng tích lũy nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện rất quan trọng, trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi việc nắm được quy luật biến thiên của đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta

có thể lựa chọn phương án nối dây hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suât các máy biến áp và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy thủy điện có tổng công suất đặt là 268.4 MW gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp : phụ tải cấp điện áp máy phát

UMPĐ 11kV, phụ tải cấp điện áp trung U T 110 kV và phụ tải cấp điện áp cao UC 220 kV.Trong quá trình thiết kế, khi chọn số lượng và máy phát điện cần chú ý một số đặc điểm sau:

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

- Chọn điện áp của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng ngắn mạch ở cấpđiện áp này sẽ nhỏ do đó ta sẽ dễ dàng chọn khí cụ điện hơn

- Tuy nhiên đối với đề tài này, nhiệm vụ thiết kế là nhà máy điện gồm có 4 tổ máy công suất 67.1MW Tra bảng phụ lục 1 của máy phát điện đồng bộ tuabin hơn trang 116 sách ( Bảng 1.2)

- “ Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” ta có được máy phátđiện có các thông số sau:

MVA PđmMW UđmKV KAI cos

α Xd” Xd’ Xd

1.2 Cân bằng công suất

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng ( Pmax ) và hệ số ( Cosφtb ) của từng phụ tải tương ứng, từ đó ta tinh được phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểukiến nhờ công thức sau:

S (t )=

%

max tb

P P Cosϕ

Trong đó : S(t) : công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng ( MVA)

P% : công suất tác dụng tại thời điểm tính bằng % công suất cực đại

Pmax : công suất của phụ tải cực đại tính bằng ( MW)

Cosφtb : hệ số công suất trung bình của từng phụ tải

1.3 Đồ thị phụ tải địa phương ( 11kV)

Phụ tải địa phương của nhà máy có điện áp 11kV, công suất cực đại Pmax= 10 MW, cosⱷ

= 0,86 Gồm 2 kép công suất 3 MW dài 1km và 2 đơn công suất

2 MW x dài 1km Để xác định đồ thị phụ tải địa phương phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho nhờ công thức

S UF(t) =

%

max

UF tb

P P Cosϕ

VD : t = ( 0 – 5 ) thì ta có P%(0-5) = 70 ta có :

S UF(0-5) =

10.700,86.100

Từ bảng kết quả này ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát như hình vẽ :

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện địa phương

1.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung ( 110kV) :

Nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax= 90 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm 2 kép x 40 MW

Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng

ngày đã cho nhờ công thức :

S UT(t) =

%

max UT tb

P

P Cosϕ

Kết quả tính toán theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-2 và dồ thị phụ tải phía trung áp

Hình 1.2 Đồ thị phụ tải phía trung áp

1.5 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao ( 220kV):

Nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax= 60 MW, cosⱷ = 0,86 Gồm 1kép x 40 MW và 1 đơn x

P

P Cosϕ

Kết quả tính toán theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-3 và dồ thị phụ tải phía trung áp

Hình 1.3 Đồ thị phụ tại phía cao áp

1.6 Phụ tải tự dùng của toàn nhà máy :

máy, thắp sáng, tuy nhiên lượng điện tự dùng này biến thiên không đáng kể theo thời giannên ta coi như hằng số do đó ta có :

S TD =S TD max = const

% 2.4.57

100 100.0,88

đmF TD

-1.7 Công suất phát toàn nhà máy

Do cho mùa mua phát 100% , mùa khô phát 80% so với công suất định mức toàn nhà máy khi đó công tính công suất phát toàn nhà máy được tính toán như sau :

• Ta có đồ thị phụ tải 2 mùa như sau:

Hình 1.5: Đồ thị phụ tải mùa mưa

Hình 1.6: Đồ thị phụ tải mùa khô.

I.5 Công suất về hệ thống:

• Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm, không xét đến tổn thấtcông suất trong máy biến áp ta có:

=

( )

mua tnm

Ở phía thanh góp cao áp (TBPP cao áp) đồng cấp điện cho phụ tải điện ở phía cao áp và phát công suất thừa về hệ thống Vậy công suất tổng tại đây gọi là phụ tải thanh góp cao

áp STGCA(t)

• Mùa khô : STGCA(t) =SVHT(khô)(t) + Suc(t)

• Mùa mưa : STGCA(t) =SVHT(mưa)(t) + Suc(t)

Ta có, bảng biến thiên đồ thị phụ tải thanh góp cao áp trong mùa khô như sau:

STGCA

Mư

a

181.823

169.614

159.730

148.683

169.614

157.404

169.032

181.823Khô

Bảng 1.5

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1.5

Nhận xét: - Nhà máy thiết kế có tổng công suất là :

SNMđm = ∑ Sđm=n.SđmF = 4*67.1= 268.4 (MVA)

So với công suất đặt của hệ thống là: 6000 MVA chiếm 4.47 %

- Công suất dự phòng của hệ thống:SdtHT =200 (MVA)

- Công suất phát về hệ thống:

Svht max (mùa khô) = 119.032 MVA từ : 0h - 5h

Svht max (mùa mưa) = 65.352 MVA từ :0h – 5h

Svht min (mùa khô) = 92.869 MVA từ : 11h - 14h

Svht min (mùa mưa) = 39.189 MVA từ : 11h - 14h

Nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ thống

Có S vht max < S dtHT  nhà máy làm việc ổn định với hệ thống.

II Lựa chọn phương án nối điện chính

Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết

kế nhà máy điện Sơ đồ nối điện hợp lí không những đem lại lợi ích kinh tế lớn lao mà còn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật

Trong các thiết bị điện của nhà máy và trạm biến áp các khí cụ điện được nối lại với nhau thành sơ đồ điện, yêu cầu của sơ đồ điện là làm đảm bảo độ tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và an toàn cho người do vậy chọn sơ đồ nối điện chính

là một trong những khâu quan trọng trong quá trình thiết kế

2.1 Có hay không thanh dẫn điện áp máy phát?

Với nhà máy điện ta đang thiết kế , dựa vào nhận xét ở trên ta thấy công suất phụ tải điện áp máy phát cực đại là :

11.628 ( MVA )

11.628 .100   100  8.665% 15%

2.2Chọn máy biến áp tự ngẫu:

Do nhà máy có công suất lớn và có cấp điện áp trung (110kV), cao (220kV) có trung tínhnối đất trực tiếp và có hệ số có lợi là:

Do công suất của máy phát lớn và có Udm = 10,5 kV nên ta dùng một bộ máy phát vớimáy biến áp để đưa công suất lên thanh góp.

Kết luận: Dùng MBA 2 cuộn dây làm liên lạc

2.3 Đề xuất phương án nối dây:

2.3.1 Cơ sở để đề xuất các phương án nối dây

Qua quá trình phân tích và tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toàn nhàmáy

Ta dựa vào các nguyên tắc để đề xuất phương án như sau:

m

F m TD TD

Trong số liệu đề bài cho, ta có 3 cấp điện áp là 220kV, 110kV và cấp điện áp MF 11.5kV.

Mà cấp điện áp 220kV và 110kV có trung tính nối đất trực tiếp, và hệ số có lợi

220 110

0,5220

ax

min

104.651

1.418673.767

SVHTmax = 119,032 MVA > SđmF = 67.1 MVA,

SVHTmin = 92.869 MVA > SđmF = 67.1 MVA,

→ Có thể ghép 2-3 máy phát lên thanh góp cao áp



 Nguyên tắc 6

Ta có thể sử dụng sơ đồ có nối bộ MF-MBA liên lạc hoặc sử dụng bộ MF-MBA cuộn dây ở 2 phía điện ápcao, còn MBA liên lạc không nối trực tiếp với MFmà nối với thanh góp điện áp cao, phụ tải địa phương được cấp điện từ cuộn hạ áp của MBA liên lạc.Đối với nhà máy điện có công suất mỗi tổ máy phát điện nhỏ thì ta có thể ghép nhiềumáy phát điện lên một MBA:

Dự trữ công suất hệ thống: SdtHT = 200 MVA

Công suất bộ của 2 máy phát là: Sbộ = 2x67,1= 134,2 MVA

=104.651 MVA (MVA) và (MVA) mà SđmF = 67.1 ( MVA ) nên ta chỉ để 1 MF ở phía trung, phần công suất còn lại sẽ lấy qua MBA liên lạc

Từ nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau :

 Phương Án 1: Phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 3 máy biến áp gồm 2 máy biến

áp tự ngẫu và 1 máy biến 3 pha 2 dây quấn Phía trung áp thanh góp 110kV đượcnối với 1 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn F4-B4 Để cung cấpđiện thêm cho các phụ tải này cũng như để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộmáy phát điện - máy biến áp tự ngẫu (F2-B2 và F3-B3)

Phụ tải địa phương UF được cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai cựcmáy phát điện F2, F3

bé, đặc biệt là trong chế độ phụ tải Stmin, do đó tổn thất công suất trong MBA nhỏ.

- Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện liên tục và đơn giản trong vận hành

Nhược điểm : - Bộ máy phát – máy biến áp khác loại gây khó khăn trong lắp đặt

vận hành bảo dưỡng sửa chữa

- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn

 Phương Án 2: Phía cao áp thanh góp 220kV bố 2 máy biến áp tự ngẫu Phía trung

áp thanh góp 110kV được nối với 2 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dâyquấn F4-B4 và F3-B3 Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải này cũng như để liênlạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu (F1-B1 vàF2-B2)

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, 2 máy biến áp tự ngẫu có dung lượng nhỏ, sốlượng 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 nàynên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc rất nhỏ do đógiảm được tổn thất điện năng làm giảm chi phí vận hành.

 Phương án 3: Phía cao áp 220kV sử dụng 3 bộ MF-MBA và 2 máy biến áp tự

ngẫu để làm máy biến áp liên lạc và cung cấp điện cho phụ tải địa phương Phíatrung áp 110kV sử dụng 1bộ MF-MBA

Ưu điểm:

Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong

quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn

- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn

so với công suất của nó

 Phương án 4: Phía cao áp 220kV sử dụng 2 bộ MF-MBA và 2 máy biến áp tự

ngẫu để làm máy biến áp liên lạc và cung cấp điện cho phụ tải địa phương Phíatrung áp 110kV sử dụng 2 bộ MF-MBA

Ưu điểm:

Nhược điểm: - Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong

quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn

- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộndây chung lớn so với công suất của nó

 Kết luận :

Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1

và 3 đơn giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại Hơn nữa, nó vẫn đảmbảo cung cấp điện liên tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹthuật Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và phương án 3 để tính toán kinh tế và kỹthuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện

CHƯƠNG II

CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN ĐĂNG

   

-A PHƯƠNG ÁN 1

2.1.a Chọn máy biến áp

I.Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thường.

1.1 Đối với các máy biến áp nội bộ B1 và B4

Với các bộ máy phát – máy biến áp vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp Khi đó công suất tải qua máy biến áp của mổi bộ được tính như sau :

( )

1 4

10,8.67,1 5, 2 52.38

4

B B

Phần công suất còn lại do các máy biến áp liên lạc đảm nhận

1.2 Phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp liên lạc B2 và B3

- Công suất truyền phía cao của các máy biến áp tự ngẫu sang các phía của máy biến áp như sau :

 MBA tự ngẫu liên lạc:

Giả sử ban đâu công suất trên MBA Tự ngẫu liên lạc công suất phía Hạ lên Trung

và Cao như hình vẽ:

Hình 2.2 Chế độ truyền tải công suất của MBA Tự ngẫu

Cân bằng công suất cho MBA Tự ngẫu ta có hệ:

=

) ( )

( )

(

) ( 2

1 ) (

) ( )

( 2

1 ) (

t S t S t S

S t S t

S

S t S t S t

S

mua CT

mua CC

mua CH

mua bo UT

mua CT

mua bo UC

mua VHT

mua CC

=

) ( )

( )

(

) ( 2

1 ) (

) ( )

( 2

1 ) (

t S t S t S

S t S t

S

S t S t S t

S

khô CT

khô CC

khô CH

khô bo UT

khô CT

khô bo UC

khô VHT khô

CC

 Trong đó :

- SCCLà công suất cuộn cao của máy biến áp tại thời điểm t,MVA

- SVHT Là công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA

- SUC, SUT Là công suất phụ tải điện áp Cao, Trung tại thời điểm t, MVA

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp được ghi trong bảng sau :

Thời gian ( h )

17÷20

Nhận xét:

Dấu “ - ” trước công suất của phía trung có nghĩa là chiều truyền tải công suất ngượcvới chiều giả thiết, hay chính là từ phía trung áp sang phía cao áp của máy biến áp tựngẫu Như vậy công suất của MBA tự ngẫu được truyền từ Hạ và Trung lên Cao

II Chọn công suất cho máy biến áp:

Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều làm việc

Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cần thiết

2.1 Chọn máy biến áp nội bộ B1 và B4

Ta chọn 2MBA đều là loại 3pha hai dây quấn, không điều chỉnh dưới tải, có công suất được chọn theo hai điều kiện :

SđmB ≥ SđmF – SiF

td ≈ SđmF

Trong đó :

SđmF : công suất định mức máy phát

SđmB : công suất định mức máy biến áp ta chọn

Đối với MBA này không cần kiểm tra điều kiện quá tải vì 1 trong 2 phần tử MF hay MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc trong điều kiện sự cố

Áp dụng để chọn máy biến áp ta có : SđmF = 67.1 (MVA)

- Vậy ta chọn MBA như sau :

Cấp điện áp 220kv cho MBA B1 : TДЦ 80 MVA

Cấp điện áp 110kv cho MBA B4 : TДЦ 80 MVA

→ ta chọn được máy biến áp B1 và B4 có mã hiệu và tham số như sau :

Máy HiệuMã

Io%( MVA

) V )( k kV ( kV) W )( k C-T C-H T-H C-T C-H T-H

(Bảng 2.6-145;2.5-141 sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp)

2.2 Chọn máy biến áp liên lạc :

Với nhận xét như ở trên ta chọn các máy biến áp liên lạc B2, B3 là các máy biến áp tự ngẫu Đối với máy biến áp tự ngẫu thì lõi từ cũng như các cuộn dây nối tiếp, trung, hạ đều được thiết kiết theo công suất tính toán :

C T C

U

SđmB : công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

Để chọn được công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu trước hết phải xác định được công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây Gọi là công suất thừa lớn nhất

2.2 Chọn máy biến áp liên lạc :

Với nhận xét như ở trên ta chọn các máy biến áp liên lạc B2, B3 là các máy biến áp tự ngẫu Đối với máy biến áp tự ngẫu thì lõi từ cũng như các cuộn dây nối tiếp, trung, hạ đều được thiết kiết theo công suất tính toán :

C T C

U

SđmB : công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

Để chọn được công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu trước hết phải xác định được công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây Gọi là công suất thừa lớn nhất

MBA liên lạc cần có điều chỉnh dưới tải để điều chỉnh điện áp được tất cả các phía

Trường hợp không có thanh góp điện áp máy phát:

1

A) V )( k V )( k V )( k

( k

W )

C-T C-H T-H C-T C-H T-HB2

và

B3

ATДT

(Bảng 2.6-143 sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp)

II 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 hay chính MBA liênlạc )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 cung cấp công suất cho phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường Bài toán đặt ra là trong những trường hợp này MBA đã quá tải ( gọi

là quá tải sự cố ) hết mức so với công định mức ( khi không phải là MBA tự ngẫu ) , hay tính toán ( nếu là MBA tự ngẫu)

cùng với công dự phòng của hệ thống đã đảm bảo cung cấp điện như đã nói ở trên hay chưa?

Quá tải sự cố tối đa cho MBA cho phép như sau: Kqt = 1,4 với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục

 Nguyên tắc chung :

Để kiểm tra quá tải sự cố cho MBA phải tiên hành thực hiện các bước như sau:

1.Chọn tình huống sự cố: Phải chọn tình huống sao cho MBA còn lại mang tải nặng nề nhất.2.Tiến hành tính toán :

- Kiểm tra điều kiện quá tải

- Phân bố công suất cho MBA tại thời điểm sự cố.Từ đó kiểm tra mức độ non tải hay quá tải của tải các cuộn dây của MBA.Cụ thể là:

+ MBA ba cuộn dây:

{ S , S , S } Max

S

CC

SC CT

SC CH đmB

SC

+MBA hai cuộn dây:

SC đmB

SC qt ch

SC qt nt

Trong đó : Sthiếu - Công suất thiếu phát về hệ thôngso với lúc bình thường

HT DP

S

- Công suất dự phòng của hệ thống

3.1 Các máy biến áp nối bộ B1 và B4:

Vì hai máy biến áp này đã được chọn có công suất lớn hơn công suất định mức của máyphát điện Đồng thời từ 0 – 24g ta coi luôn cho hai bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với 2 máy biến áp B1, B4 ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải

3.2 Các máy biến áp liên lạc B2 và B3:

Ta chỉ cần kiểm tra các máy biến áp tự ngẫu trong các trường hợp sự cố nặng nề nhất khi SUTmax, xét các trường hợp sau :

Sự cố 1: Hỏng 1 MBA bộ B4

 Giả thiết sự cố 1MBA bộ B4 ứng với thời điểm phụ tải điện áp trung cực đại

SUTmax =104,651( MVA ) trong thời điểm từ 11h÷14h

→ điều kiện kiểm tra sự cố :

Tại thời điểm đó ta có các thông số như sau:

SUC = 55,81 MVA; SĐP = 9,884 MVA; STD = 5,2 MVA;SVHT=92,869 MVA

Điều kiện kiểm tra quá tải:

2

sc qt

K

.α SđmB ≥

max

UT S

2 1,4 0,5 160 = 280 ≥ 101,12 MVA

→ thỏa mãn

Ta có sơ đồ sau :

Phân bố công suất khi sự cố là :

Thay số:

Khi sự cố một bộ MF – MBA bên trung ta thấy công suất được truyền từ hạ lên trung

và lên cao → cuộn hạ sẽ mang tải nặng nề nhất:

Shạ = SCH = 92,85 MVA

Kiểm tra mức độ quá tải của các cuộn dây:

sc qt

K

×α× SđmB = 1,4× 0,5 × 200 = 140 > Shạ = 92,85 MVA

→ Không xảy ra hiện tượng quá tải.

Công suất phát về hệ thống:

SVHT = 2 ×SCC + SbộB1 – SUC = 2 × 40,5245 + 65,8– 55,814 = 91,035 MVA.Lượng công suất còn thiếu:

Sthiếu = SVHTUTmax – SVHTSC = 92.869 – 91,035 = 1,834 MVA

Lượng công suất dự phòng của hệ thống là Sdp = 200 MVA

→ SThiếu< SdpHT

→ Máy biến áp chọn là thỏa mãn

Kết luận : Qua phân tích và tính toán ta thấy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu.

Sự cố 2: Hỏng1 MBA tự ngẫu B3

 Giả thiết sự cố 1MBA bộ B3 ứng với thời điểm phụ tải điện áp trung cực đại SUTmax

= 104,651 ( MVA ) trong thời điểm từ 11h÷14h→ điều kiện kiểm tra sự cố :

Tại thời điểm đó ta có các thông số như sau:

SUC = 55,81 MVA; SĐP = 9,884 MVA; STD = 5,2 MVA; SVHT =92,869 MVA

Điều kiện kiểm tra quá tải:

KqtSC.α SđmB + SbộB1≥ SUTmax = 104,124 MVAVới KqtSC = 1,4, α = 0,5 SbộB1 = 65.8 MVA, SđmB = 160 MVA:

→ 1,4.0,5.160 + 65,8 = 177,8 MVA > 101,124 MVA

→ Thỏa mãn điều kiện

Phân bố công suất khi sự cố:

Thay số:

Khi sự cố một MBA TN bên cao ta thấy công suất được truyền đi từ hạ lên trung và lên cao → cuộn nối tiếp sẽ mang tải nặng nề nhất.

Shạ = SCH = 55,916 MVA

Kiểm ta mức độ quá tải:

Kqt×SđmB×α = 1,4×160 × 0,5 = 112 MVA > Snt

→ Không xảy ra hiện tượng quá tải

Lượng công suất còn thiếu:

Sthiếu = SVHTUTmax + SUCUTmax – SCC - SbộB1 = 92,869 + 55,814 – 18,366 – 65,8

a. Sự cố 3: Hỏng một MBA TN B2 tại thời điểm

min 73, 256

UT

trong khoảng thời gian từ 0÷ 5h và 22÷ 24h:

 Tại thời điểm đó ta có các thông số như sau:

SUC = 62,79 MVA; SĐP= 8,14 MVA; STD = 5,2 MVA; SVHT =119,032 MVA

 Phân bố công suất khi sự cố:

Thay số:

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

Trong trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất:

Snt = α.(SH + ST) = 0,5 ×65,116 = 32,558 MVA

Kiểm ta mức độ quá tải: Kqt×SđmB×α = 1,4× 160 × 0,5 = 112 MVA > Snt

→ không xảy ra hiện tượng quá tải

Vậy ta có bảng thông số của máy biến áp:

Bảng 2.6 – Thông số của máy biến áp theo phương án I:

III Tính toán tổn thất trong máy biến áp

Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm 2 phần:

- Tổn thất sắt không tải phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổnthất không tải của nó

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

4.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B1,B4

MBA B1 và B4 có thông số như sau:

Như phần trên để vận hành đơn giản cho bộ máy phát điện – máy biến áp mang tải bằng phẳng ta có :

a Mùa mưa ( 180 ngày =24.180=4320 giờ )

SB1 = SB4 = 67.1 ( MVA )

2 2

mua bo

Trong đó : SđmB : là công suất định mức của máy biến áp

Si : là phụ tải bằng phẳng của máy biến áp

∆Po, ∆PN : tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của máy biến áp ( do nhàchế tạo đã cho )

Áp dụng để tính toán cho các máy biến áp ta có :

b Mùa khô ( 185 ngày )

2 2

mua bo

Như vậy tổn thất điện năng của máy biến áp bộ B1 và B4 là :

4.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu:

T N

H N

Mặt khác, áp dụng công thức tính toán tổn thất của MBA tự ngẫu như sau :

∑

24 1

i i

I.Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thường

1.1 Đối với các máy biến áp nội bộ, B1, B4

Với các bộ máy phát – máy biến áp vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp Khi đó công suất tải qua máy biến áp của mổi bộ được tính như sau :

a) Đối với mùa mưa máy phát 100% công suất ta có :

b) Đối với mùa khô nhà máy phát 80% công suất.

1.2 Phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp liên lạc B5 và B6

- Công suất truyền phía cao của các máy biến áp tự ngẫu sang các phía của máy biến áp như sau :

2 1

- SCCLà công suất cuộn cao của máy biến áp tại thời điểm t,MVA

- SVHT Là công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA

- SUC, SUT Là công suất phụ tải điện áp Cao, Trung tại thời điểm t, MVA

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp được ghi trong bảng sau :

Loại

máy Điệnáp

S (MV A)

Thời gian ( h ) 0-5 5-8 8-11 1411- 1714- 1017- 2220- 22-24

10.524 -5.292

10.524

15.757 Mưa -

-29.177

23.944

18.712

13.479

23.944

18.712

23.944

29.177

-

C-C

Khô 48.315 47.443 47.733 47.443 47.443 46.571 47.152 48.315 Mưa 61.735 60.863 61.153 60.863 60.863 59.991 60.572 61.735

II Chọn công suất cho máy biến áp:

2.1 Chọn máy biến áp nội bộ B1, B4

Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện, Tổng công suất các máy biến

áp rất lớn và bằng khoảng 4 ÷

5 lần tổng công suất của các máy phát điện, Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều, Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng máy biến

áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ

Ta chọn MBA đều là loại 3pha hai dây quấn, không điều chỉnh dưới tải, có công suất được chọn theo hai điều kiện :

SđmB ≥ SđmF – SiF

td ≈ SđmF

Trong đó :

SđmF : công suất định mức máy phát

SđmB : công suất định mức máy biến áp ta chọn

Áp dụng để chọn máy biến áp ta có : SđmF = 67,1 (MVA)

 Ta chọn B1 và B4 là MBA 110kV có thông số như sau:

(Bảng 2.6-145;2.5-141 sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp)

2.2 Chọn máy biến áp liên lạc :

Với nhận xét như ở trên ta chọn các máy biến áp liên lạc B2, B3 là các máy biến áp tự ngẫu Đối với máy biến áp tự ngẫu thì lõi từ cũng như các cuộn dây nối tiếp, trung, hạ đều được thiết kiết theo công suất tính toán :

C T C

U

SđmB : công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

Để chọn được công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu trước hết phải xác định được công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây Gọi là công suất thừa lớn nhất

MBA liên lạc cần có điều chỉnh dưới tải để điều chỉnh điện áp được tất cả các phía

Trường hợp không có thanh góp điện áp máy phát:

1

( k

W )

(Bảng 2.6-145 sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp)

III Kiểm tra quá tải của các máy biến áp

3.1 Các máy biến áp nối bộ B1, B4

Vì các máy biến áp này đã được chọn có công suất lớn hơn công suất định mức của máyphát điện Đồng thời từ 0 – 24g ta coi luôn cho hai bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với 2 máy biến áp B1, B4 ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải

3.2 Các máy biến áp liên lạc B2 và B3:

Ta chỉ cần kiểm tra các máy biến áp tự ngẫu trong các trường hợp sự cố nặng nề nhất khi SUTmax, xét các trường hợp sau :

 Giả thiết sự cố 1MBA bộ B4 ứng với thời điểm phụ tải điện áp trung cực đại SUTmax

= 104,651 ( MVA ) trong thời điểm từ 11h÷14h → điều kiện kiểm tra sự cố :

2.0,5.1,4.67,1 ≥ 104,651

→ thỏa mãn

- Sự cố 1: Hỏng một bộ bên trung (tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại)

→ không xảy ra hiện tượng quá tải.

o Lượng công suất còn thiếu:

SThiếu = (SVHT + SUCUTmax) – 2 ×SCC = 92.869 + 55,814– 2× 41,5775 = 84,734 MVALượng công suất dự phòng của hệ thống là Sdp = 200 MVA

→ SThiếu< SdpHT

→ Hệ thống làm việc ổn định

Máy biến áp chọn là thỏa mãn

Kết luận : Qua phân tích và tính toán ta thấy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

a. Sự cố hỏng một MBA TN B2 tại thời điểm

ax 104,651

m UT

trong khoảng thời gian từ 11 ÷ 14h:

 Tại thời điểm đó ta có các thông số như sau:

110 kV

MPĐ4 MPĐ2

220 kV

SUC = 55,81 MVA; SĐP = 9,88 MVA; STD = 5,2 MVA; SVHT =92,869 MVA

 Điều kiện kiểm tra quá tải:

KqtSC×α ×SđmB + 2 ×SbộB1≥ SUTmax = 104,651 MVAVới KqtSC = 1,4, α = 0,5, SbộB1 = 65,8 MVA, SđmB =160 MVA:

→ 2 × 1,4 × 0,5 × 160 + 65,8× 2 = 355,6 MVA > 101,124 MVA

→ Thỏa mãn điều kiện

 Và sơ đồ nối dây lúc đó sẽ có dạng như sau:

Kiểm ta mức độ quá tải: Kqt×SđmB×α = 1,4×80 × 0,5 = 56 MVA > Snt

→ không xảy ra hiện tượng quá tải

o Lượng công suất còn thiếu:

Sthiếu = SVHTUTmax– SVHTSC = 92,869 – 32,903 = 59,966 MVA

→ Máy biến áp chọn là thỏa mãn.

T

H

C-H

IV Tính toán tổn thất trong máy biến áp

Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần:

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

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

Công thức tính tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA 2 cuộn dây, mang tảibằng phẳng theo từng mùa:

- ∆P0: tổn hao công suất không tải trong máy biến áp

- ∆PN : tổn thất ngắn mạch trong máy biến áp

Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu :

- ∆PNC, ∆PNT, ∆PN : tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ

- ∆PNCT, ∆PNTH, ∆PNCH : tổn thất công suất ngắn mạch cao- trung, cao – hạ, trung– hạ

- SiCmua, SiTmua, SiHmua : công suất các phía cao, trung, hạ tại từng thời điểm theomùa mưa

- SiCkhô, SiTkhô, SiHkhô : công suất các phía cao, trung, hạ tại từng thời điểm theomùa khô

- α : hệ số có lợi, α = 0.5

4.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B1,B4

MBA B1 và B4 có thông số như sau:

Như phần trên để vận hành đơn giản cho bộ máy phát điện – máy biến áp mang tải bằng phẳng ta có :

c Mùa mưa ( 180 ngày =24.180=4320 giờ )

SB1 = SB4 = 67.1 ( MVA )

2 2

mua bo

Trong đó : SđmB : là công suất định mức của máy biến áp

Si : là phụ tải bằng phẳng của máy biến áp

∆Po, ∆PN : tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của máy biến áp ( do nhàchế tạo đã cho )

Áp dụng để tính toán cho các máy biến áp ta có :

d Mùa khô ( 185 ngày )

2 2

mua bo

Như vậy tổn thất điện năng của máy biến áp bộ B1 và B4 là :

4.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu:

Vì máy chỉ có nên ta chọn

Theo công thức ta có :

Trong đó :