Đồ án ngành hệ thống điện NGUYỄN GIANG NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Giang Nam Lớp : D7H4 Ngành : Hệ thống điện TÊN ĐỀ TÀI: PHẦN I: THIẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Giang Nam

Lớp : D7H4

Ngành : Hệ thống điện

TÊN ĐỀ TÀI:

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có công suất đặt 400 MW gồm 4

tổ máy,công suất mỗi tổ máy là 100 MW.Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải địa phương 10,5 kV:

Pmax = 10 MW, cos = 0,84

Gồm 2 lộ kép công suất mỗi lộ 3MW,dài 3km và 2 lộ đơn công suất mỗi lộ 2MW, dài 3km Tại địa phương sử dụng máy cắt hợp bộ với Icắt = 20 kA; tcắt = 0,7sec;

Cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70

Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

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

Biến thiên phụ tải được ghi trên bảng

4 Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài 80 km

Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : SđmHT= 8000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X*HT= 0,5, công suất dự phòng của hệ thống : SdtHT = 200 MVA

6 Biến thiên 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

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

2.Tính toán chọn máy biến áp

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

4 Tính toán ngắn mạch

5.Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

6.Tính toán tự dùng

7.Bản vẽ: Bản vẽ phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Kết quả tính toán kinh tế - kỹ thuật của 2 phương án

Sơ đồ nối điện chính kể cả tự dùng

Sơ đồ thiết bị phân phối

PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO HẠ ÁP

Thiết kế trạm biến áp treo hạ áp(22/0,4KV),công suất 400kVA

TRƯỞNG KHOA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay điện năng tham gia vào mọi lĩnh vực của cuộc sống từ công nghiệp đến

sinh hoạt Nó đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa, hiện

đại hóa đất nước Bởi vì điện năng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các

dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá, ) dễ dàng truyền tải và phân phối Chính vì

vậy điện năng được ứng dụng rất rộng rãi

Điện năng là nguồn năng lượng chính là điều kiện quan trọng để phát triển đất

nước.Vì vây muốn phát triển kinh tế xã hội, thì điện năng phải đi trước một bước Để

làm được điều này,chúng ta phải không ngừng nâng cao và phát triển hệ thống điện

trên cả nước nói chung và phát triển các nhà máy điện nói riêng Nhà máy điện là một

phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện Cùng với sự phát triển của hệ thống

điện, cũng như sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát triển của các

nhà máy điện.Việc giải quyết đúng vấn đề kinh tế , kỹ thuật trong thiết kế nhà máy

điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như

hệ thống điện nói riêng

Trong quá trình thiết kế, với khối lượng kiến thức đã học và được sự giúp đỡ của

TS Nguyễn Đức Quang đã giúp em hoàn thành bản thiết kế này Nhưng do kiến

thức có hạn và còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên bản thiết kế không tránh khỏi những

sai sót, rất mong được sự góp ý của các thầy cô trong khoa

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội tháng 12 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Giang Nam

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Đức Quang- người đã trực tiếp

hướng dẫn và định hướng giúp em có thể nhanh chóng tiếp cận, nắm bắt kiến thức và

hoàn thành đề tài “Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện’’ Em xin gửi lời cảm

ơn tới khoa Hệ Thống Điện- Trường Đại Học Điện Lực, vì đã tạo điều kiện thuận lợi

cho em trong suốt quá trình học tập tại trường

Em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể thầy cô giáo khoa Hệ Thống Điện- Trường Đại Học Điện Lực, đã tận tình giảng dạy trang bị cho em những kiến thức quý báu trong

những năm học vừa qua

Em xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bạn bè đã động viên và

tạo mọi điều kiện giúp chúng em trong quá trình học tập cũng như trong cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Giang Nam

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:

……

………

………

…

…………

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN:

……

………

………

…

…………

Mục lục

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1

1.1 Chọn máy phát điện: 1

1.2 Tính toán cân bằng công suất 1

1.3 Chọn sơ đồ nối dây 9

CHƯƠNG 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 16

2.1.Phương án I: 16

2.1.1: Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thường 16

2.1.2:Chọn chủng loại và công suất định mức cho máy biến áp 18

2.1.3:Kiểm tra quá tải MBA 20

2.1.4: Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 25

2.2.Phương án II: 28

2.2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp trong máy biến áp 28

2.2.2:Chọn chủng loại và công suất định mức cho MBA 30

2.2.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp 32

2.2.4: Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 35

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU38 3.1 Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối 38

3.1.1 Phương án I 38

3.1.2 Phương án II 39

3.2 Tính toán kinh tê, kỹ thuật Chọn phương án tối ưu 41

3.2.1 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án I 42

3.2.2 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án II 44

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH 47

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 47

4.2 Lập sơ đồ thay thế 48

4.3 Tính toán ngắn mạch theo điểm 50

4.3.1 Điểm ngắn mạch N1 50

4.3.2 Điểm ngắn mạch N2 53

4.3.3 Điểm ngắn mạch N3 55

4.3.5 Điểm ngắn mạch N4 57

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 59

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 59

5.1.1 Cấp điện áp 220 kV 59

5.1.2 Cấp điện áp 110 kV 59

5.1.3 Cấp điện áp 10,5 kV 60

5.2 Chọn máy cắt và Dao cách ly 61

5.2.1 Chọn máy cắt 61

5.2.2 Chọn dao cách ly 62

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 63

5.3.1 Chọn loại và tiết diện 63

5.3.2 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 64

5.3.3 Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 66

5.4 Chọn thanh dẫn mềm 67

5.4.1 Chọn thanh góp cấp điện áp 220(kV) 68

5.4.2 Chọn thanh góp cấp điện áp 110(kV) 71

5.5 Chọn cáp và kháng điện đường dây 74

5.5.1 Chọn cáp cho phụ tải điện áp máy phát 74

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 78

5.6 Chọn máy biến áp đo lường 81

5.6.1 Chọn máy biến dòng điện 81

5.6.2 Chọn máy biến điện áp 85

5.6.3 Hình vẽ sơ đồ nối các dụng cụ đo 88

5.7 Chọn chống sét van 88

CHƯƠNG 6: CHỌN SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ DÙNG 89

6.1 Sơ đồ tự dùng 89

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ cho tự dùng 90

6.2.1 Chọn máy biến áp 90

6.2.2 Chọn máy cắt 6,3(kV) 92

CHƯƠNG 7 : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 96

7.1 Xác định phụ tải tính toán 96

7.2 Chọn máy biến áp 96

7.3 Chọn phương thức lắp đặt trạm biến áp 96

CHƯƠNG 8 : SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN, THIẾT BỊ ĐIỆN 97

8.1 Sơ đồ đấu điện trạm biến áp 97

8.2.1 Chọn các thiết bị điện cao áp 98

8.2.2 Chọn các thiết bị điện hạ áp 100

8.2.3 Chọn tủ phân phối hạ áp 104

8.3 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị, khí cụ điện đã chọn 105

8.3.1 Tính toán ngắn mạch 105

8.3.2 Kiểm tra các thiết bị điện, khí cụ điện đã chọn 108

CHƯƠNG 9 : TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 111

9.1 Điện trở nối đất của thanh 111

9.2 Điện trở nối đất của cọc 111

9.3 Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 112

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thông số máy phát điện 1

Bảng 1.3: Biến thiên công suất phụ tải địa phương 3

Bảng 1.4: Biến thiên công suất phụ tải trung áp 4

Bảng 1.5:Biến thiên công suất phụ tải cao áp 5

Bảng 1.6 :Biến thiên công suất tự dùng 6

Bảng 1.7: Công suất tính toán hệ thống 7

Bảng 2.1: Phân bố công suất MBA tự ngẫu 18

Bảng 2.2: Thông số kĩ thuật MBA 2 cuộn dây B1 18

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây B4 19

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu 19

Bảng 2.5: Tổn thất trong máy biến áp tự ngẫu 27

Bảng 2.6: Phân bố công suất MBA tự ngẫu 30

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây B4 30

Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu 31

Bảng 2.9: Phân bố công suất MBA tự ngẫu 37

Bảng 3.1 : Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án I 42

Bảng 3.2 :Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối phương án I 43

Bảng 3.3 : Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án II 44

Bảng 3.4 : Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối phương án II 45

Bảng 3.5: So sánh vốn đầu tư và chi phí của 2 phương án 46

Bảng 4.1: Kết quả tính toán dòng ngắn mạch 58

Bảng 5.1: Dòng cưỡng bức các cấp điện áp 61

Bảng 5.4: Các thông số kỹ thuật của thanh dẫn hình máng 64

Bảng 5.5: Các thông số kỹ thuật của sứ đỡ 67

Bảng 5.6: Thông số kỹ thuật của thanh góp mềm cấp điện áp 220kV 69

Bảng 5.7 : Kết quả tính toán dòng ngắn mạch tại các mốc thời gian t 70

Bảng 5.8: Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ 71

Bảng 5.9: Thông số kỹ thuật của thanh góp mềm cấp điện áp 110kV 72

Bảng 5.10 : Kết quả tính toán dòng ngắn mạch tại các mốc thời gian t 73

Bảng 5.11: Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ 73

Bảng 5.12: Chọn cáp cho đường dây kép 75

Bảng 5.13: Chọn cáp cho đường dây kép 76

Bảng 5.14: Thông số kỹ thuật cáp đường đơn 77

Bảng 5.15: Thông số máy cắt cho cáp 1 81

Bảng 5.16: Thông số BI phía 10,5 kV 82

Bảng 5.17: Công suất các cuộn dây dụng cụ đo lường 83

Bảng 5.18: Thông số kỹ thuật của máy biến dòng cấp điện áp 110kV 84

Bảng 5.19 : Thông số kỹ thuật của máy biến dòng cấp điện áp 220kV 84

Bảng 5.20: Thông số các dụng cụ phụ tải của máy biến dòng 85

Bảng 5.21 : Thông số kỹ thuật của máy biến điện áp cấp điện áp 110kV 87

Bảng 5.22: Thông số kỹ thuật của máy biến điện áp cấp điện áp 220kV 87

Bảng 5.23: Thông số kỹ thuật của chống sét van 88

Bảng 6.1: Thông số máy biến áp tự dùng riêng 10,5/6,3 kV 90

Bảng 6.2: Thông số máy biến áp tự dùng chung 10,5/6,3 kV 90

Bảng 6.3 : Thông số máy cắt tự dùng 10,5 kV 91

Bảng 6.4 : Thông số dao cách ly tự dùng 10,5 kV 91

Bảng 6.5 : Thông số máy biến áp 6,3/0,4 92

Bảng 6.6: Thông số máy cắt tự dùng 6,3 kV 93

Bảng 6.7: Thông số Aptomat 0,4 kV 94

Bảng 6.8: Thông số cầu dao phía hạ áp 0,4 kV 95

Bảng 7.1: Thông số kĩ thuật của MBA 96

Bảng 8.1: Thông số cầu dao phụ tải 98

Bảng 8.2: Thông số cầu chì tự rơi 99

Bảng 8.3: Thông số kỹ thuật của chống sét van 99

Bảng 8.4: Thông số kỹ thuật của sứ cao thế 99

Bảng 8.5: Thông số kỹ thuật của cáp đồng hạ áp 100

Bảng 8.6: Thông số kỹ thuật của Atptomat tổng 101

Bảng 8.7: Thông số kỹ thuật của Atptomat nhánh 101

Bảng 8.8: Thông số kỹ thuật của thanh cái hạ áp 102

Bảng 8.9: Thông số kỹ thuật của máy biến dòng 102

Bảng 8.10: Thông số kỹ thuật của sứ đỡ thanh cái 102

Bảng 8.11: Thông số kỹ thuật của chống sét van hạ áp 102

Bảng 8.12: Thông số kỹ thuật các thiết bị đo đếm điện năng 103

Bảng 8.13: Thông số kỹ thuật của cáp đầu ra 103

Bảng 8.14: Tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch 108

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Biểu đồ biến thiên công suất toàn nhà máy theo thời gian 2

Hình 1.2: Biểu đồ biến thiên công suất phụ tải địa phương theo thời gian 3

Hình 1.3: Biểu đồ biến thiên công suất phụ tải trung áp theo thời gian 4

Hình 1.4: Biểu đồ biến thiên công suất phụ tải cao áp theo thời gian 5

Hình 1.5: Biểu đồ biến thiên công suất phụ tải tự dùng theo thời gian 6

Hình 1.6: Biểu đồ biến thiên công suất về hệ thống theo thời gian 7

Ta có biểu đồ xếp chồng phụ tải toàn nhà máy: 8

Hình 1.7: Biểu đồ xếp chồng phụ tải toàn nhà máy 8

Hình 1.8: Sơ đồ nôi dây phương án I 11

Hình 1.9: Sơ đồ nối dây phương án II 12

Hình 1.10: Sơ đồ nối dây phương án III 13

Hình 1.11: Sơ đồ nối dây phương án IV 14

Hình 2.1 : Sơ đồ nối dây phương án I 16

Hình 2.2:Phân bố công suất khi sự cố hỏng 1 MBA 2 dây quấn 21

Hình 2.3 : Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ máy biến áp tự ngẫu 23

Hình 2.4: Phân bố công suất khi xảy ra sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu 24

Hình 2.5: Sơ đồ nối dây phương án II 28

Hình 2.6: Sự cố hỏng 1 MBA 2 dây quấn 33

Hình 2.7: Sự cố hỏng máy biến áp tự ngẫu 34

Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án I 39

Hình 3.2 : Sơ đồ thiết bị phân phối phương án II 41

Hình 4.1: Hình vẽ các điểm tính toán ngắn mạch 47

Hình 4.2: Sơ đồ thay thế tính toán nhà máy cho tính toán ngắn mạch 48

Hình 4.4 : Sơ đồ tính toán ngắn mạch tại điểm N1 51

Hình 4.5: Sơ đồ tính toán ngắn mạch tại điểm N2 53

Hình 4.6: Sơ đồ tính toán ngắn mạch tại điểm N3 55

Hình 5.1 : Mặt cắt thanh dẫn hình máng 64

Hình 5.2 :Hình vẽ chọn sứ 67

Hình 6-1: Sơ đồ nối điện tự dùng toàn nhà máy 89

Hình 8.1: Sơ đồ đấu dây trạm biến áp treo 22/0,4kV 97

Hình 8.2: Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp treo 104

Hình 8.3: Sơ đồ vị trí các điểm ngắn mạch 105

Hình 8.4: Sơ đồ thay thế ngắn mạch điểm N1 106

Hình 8.5: Sơ đồ thay thế ngắn mạch điểm N2, N3 106

Hình 9.1: Sơ đồ mặt bằng bố trí tiếp địa 112

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MBA : Máy biến áp

MF: Máy phát

MBATN : Máy biến áp tự ngẫu

VHT: Về hệ thống

ĐP : Địa phương

TD : Tự dùng

đm : Định mức

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY

1.1: Chọn máy phát điện:

Số tổ máy phát nhiệt điện 4x100(MW)

Máy phát là loại máy đồng bộ tuabin hơi

Bảng 1.1: Thông số máy phát điện

Loại máy

n (v/ph)

Sđm (MVA)

Pđm (MW)

Uđm (KV)

cosφ I

(kA)

X’’d X’d Xd TBΦ-120-2 3000 125 100 10,5 0,8 6,875 0,213 0,273 1,907

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy:

Công thức tính phụ tải toàn nhà máy:

 PFNM%(t) : Phần trăm công suất tác dụng của toàn nhà máy tại thời điểm (t)

 cosφF : hệ số cosφ của máy phát

Áp dụng công thức cho phụ tải toàn nhà máy thời điểm từ 0(h)÷5(h) ta có:

 Từ đó ta có bảng biến thiên công suất toàn nhà máy:

Bảng 1.2: Biến thiên công suất toàn nhà máy

Hình 1.1: Biểu đồ biến thiên công suất toàn nhà máy theo thời gian

1.2.2.Phụ tải địa phương

 Uđm =10,5 KV, Pmax=10 MW, cosφ=0,84

 SĐP(max) = Pmax/cosφ=11,904 (MVA)

Áp dụng công thức cho phụ tải địa phương thời điểm từ 0(h)÷5(h) ta có:

dat DP

1.2.3 Phụ tải trung áp 110KV

 Uđm=110 (KV),

 Pmax=100 (MW)

 cosφ=0,86

 Smax=Pmax/cosφ=116,279 (MVA)

Áp dụng công thức cho phụ tải trung áp thời điểm từ 0(h)÷5(h) ta có:

1.2.4 Phụ tải cao áp 220KV

 Uđm=220 (KV)

 Pmax=80 (MW)

 cosφ=0,87

 Smax= Pmax / cosφ =91,954 (MVA)

Áp dụng công thức cho phụ tải cao áp thời điểm từ 0(h)÷5(h) ta có:

1.2.6 Công suất phát về hệ thống

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (không xét đến tổn thất

trong máy biến áp):

Công suất phát sẽ phải bằng công suất tiêu thụ:

Ta có: SVHT (t) = STNM (t)– [SUC (t)+SUT (t) +STD (t) +SĐP (t) ]

Áp dụng cho thời điểm từ 0÷5h ta có:

SVHT (t)=STNM (t)–[SUC (t)+SUT (t) +STD (t) +SĐP (t) ]=400-(55,172+93,023+28,321+7,142) Dựa vào đồ thị phụ tải cao áp, trung áp, tự dùng, địa phương và của toàn nhà

máy đã tính toán ở trên ta có công suất phát về hệ thống theo thời gian trong

ngày được tính như sau:

Bảng 1.7: Công suất tính toán hệ thống

Ta có biểu đồ xếp chồng phụ tải toàn nhà máy:

1.3 Chọn sơ đồ nối dây

Áp dụng 7 nguyên tắc đề xuất phương án nối điện:

1 Có hay không sử dụng thanh góp điện áp máy phát ?

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ (nhỏ hơn 15% công suất nhà máy).Ta không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát.Khi đó phụ tải địa phương sẽ lấy điện trực tiếp từ đầu cực máy phát

Với 4 tổ máy công suất mỗi tổ 100 MW ta tính được :

Vậy ta không cần thanh góp điện áp đầu cực máy phát, phụ tải điện áp máy phát

được lấy điện từ phía hạ áp máy biến áp liên lạc

2 Chọn số lƣợng tổ máy nối với thanh góp điện áp máy phát

Nếu có thanh góp điện áp máy phát ta phải chọn số lượng tổ máy sao cho khi 1

tổ trong chúng bị hỏng,bảo dưỡng, thì các tổ còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải

Do ta không sử dụng thanh góp điện áp đầu cực máy phát nên không cần xét đến yếu tố này

3 Chọn số lƣợng và loại máy biến áp làm liên lạc

Nếu trong lưới có cả 3 cấp điện áp (cao,trung,hạ) và thỏa mãn:

Lưới trung và cao đều có trung tính trực tiếp nối đất

Hệ số có lợi: Uc Ut 0,5

Uc

Thì nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc

Nếu không thỏa mãn thì sử dụng 2 máy biến áp 3 cuộn dây làm máy biến áp liên lạc

Trong đồ án có lưới cao 220kV,lưới trung 110kV.Đều có trung tính nối đất

220 110

0,5 0,5220

Uc Ut Uc

Vậy ta chọn 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc

4 Chọn số lƣợng bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây đấu thẳng lên thanh góp

Nếu máy biến áp liên lạc là máy biến áp 3 cuộn dây thì tổng công suất các máy

phát ghép vào thanh góp trung áp phải nhỏ hơn công suất nhỏ nhất của phụ tải phía trung:

∑SdmF(thanh góp trung)≤ minUT

S

Vì ta đã chọn máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc nên không cần xét đến yếu tố này !

5 Có cần sử dụng máy biến áp liên lạc khi công suất phía trung quá nhỏ ?

Nếu công suất phụ tải phía trung (SUT) quá nhỏ,ta không cần dùng MBA liên

lạc giữa 2 phía cao và trung

Trong đồ án SUT là đáng kể nên ta không xét đến nguyên tắc này

6 Khi lƣợng công suất trao đổi giữa Cao-Trung là không lớn.Không nhất thiết phải nối bộ máy phát-máy biến áp

7 Ghép chung nhiều máy phát vào một máy biến áp

Với nhà máy có công suất 1 tổ máy nhỏ,có thể ghép chung nhiều máy phát vào 1

máy biến áp khi đó ta cần đảm bảo tổng công suất các tổ nhỏ hơn công suất dự trữ nóng hệ thống điện

Dựa vào 7 nguyên tắc thiết kế ta đề suất các phương án nối điện cho nhà máy như sau:

Phương án 1:

Hình 1.8: Sơ đồ nôi dây phương án 1

Các thành phần của sơ đồ:

 1 bộ máy phát-máy biến áp 2 cuộn dây (F4-B4) nối lên thanh góp điện áp

110KV để cung cấp điên cho phụ tải trung áp 110kV

 1 bộ máy phát-máy biến áp 2 cuộn dây (F1-B1) nối lên thanh góp điện áp

220KV cung cấp điện năng cho phụ tải cao áp 220kV

 2 bộ máy phát-máy biến áp tự ngẫu (F2-B2;F3-B3) liên lạc giữa các cấp điện áp,vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống 220kV ,vừa truyền tải công

suất bổ sung cho lưới 110kV

Ưu điểm:

 Bố trí cân đối nguồn/tải

 Công suất truyền tải từ cao sang trung của máy biến áp tự ngẫu khá nhỏ

nên tổn thất công suất nhỏ

 Đảm bảo về mặt kĩ thuật,cung cấp điện năng liên tục

 Vận hành đơn giản

Nhược điểm:

Phương án 2:

Hình 1.9: Sơ đồ nối dây phương án 2 Các thành phần chính của sơ đồ:

 2 bộ máy phát-máy biến áp 2 cuộn dây (FF3-B3;F4-B4 ) nối lên thanh góp

điện áp 110kV cung cấp điện năng cho phụ tải trung áp 110kV

 2 bộ máy phát-máy biến áp tự ngẫu liên lạc (F1-B1;F2-B2) giữa các cấp điện áp,vừa phát công suất lên hệ thống 220kV,vừa bổ sung công suất cho lưới 110kV

Phương án 3:

Hình 1.10: Sơ đồ nối dây phương án 3 Các thành phần chính của sơ đồ:

 1 bộ máy phát-máy biến áp 2 cuộn dây (F4-B6 ) nối lên thanh góp điện áp

110kV cung cấp điện năng cho phụ tải trung áp 110kV

 3 bộ máy phát-máy biến áp 2 cuộn dây (F1-B1;F2-B2;F3-B3 ) nối lên thanh

góp điện áp 220kV cung cấp điện năng cho phụ tải cao áp 220kV và phát

công suất lên hệ thống

 2 bộ máy biến áp tự ngẫu liên lạc (B4;B5) giữa các cấp điện áp,vừa phát

công suất lên hệ thống 220kV,vừa bổ sung công suất cho lưới 110kV

Ưu điểm:

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp

 Khi xảy ra sự cố ở 1 máy biến áp tự ngẫu,chỉ ảnh hưởng đến việc truyển tải công suất giữa 2 cấp điện áp,các máy phát vẫn làm việc bình thường

Nhược điểm:

 Vận hành,sửa chữa,bảo dưỡng khó khăn,phức tạp

 Số lượng máy biến áp và công suất của chúng lớn,số lượng máy cắt cao áp

Phương án 4:

Hình 1.11: Sơ đồ nối dây phương án 4 Các thành phần chính của sơ đồ:

 2 bộ máy phát-máy biến áp 2 cuộn dây (F3-B5;F4-B6 ) nối lên thanh góp

điện áp 110kV cung cấp điện năng cho phụ tải trung áp 110kV

 2 bộ máy phát-máy biến áp 2 cuộn dây (F1-B1;F2-B2 ) nối lên thanh góp

điện áp 220kV cung cấp điện năng cho phụ tải cao áp 220kV và phát về hệ thống

 2 bộ máy biến áp tự ngẫu liên lạc (B3;B4) giữa các cấp điện áp,vừa phát

công suất lên hệ thống 220kV,vừa bổ sung công suất cho lưới 110kV

Ưu điểm:

 Khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu chỉ ảnh hưởng đến sự trao đổi công suất giữa 2 cấp điện áp,các máy phát vẫn làm việc bình thường

Nhược điểm:

 Số lượng máy biến áp lớn,tổng công suất của các máy biến áp lớn,số lượng máy cắt nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn

 Tổn thất công suất cũng như tổn thất điện năng trong các máy biến áp lớn vì lượng công

suất thừa hoặc thiếu phía trung áp luôn phải qua 2 lần máy biến áp

 Phương án này chỉ hợp lí khi công suất của các máy phát không lớn trong khi điện áp ở phía cao lớn (từ 400kV đến 500kV)

Nhận xét:

Tổng quan trong 4 phương án ta có thể nhận thấy phương án 3 và phương án 4 phức tạp hơn khá nhiều so với phương án 1 và 2.Đồng thời 2 phương án này sẽ cần vốn đầu tư lớn hơn so với 2 phương án còn lại

Về phương án số 1 và 2:

Hai phương án này có số lượng máy biến áp như nhau,tuy nhiên sẽ khác nhau ở chủng loại cũng như cách đầu nối với thanh góp và máy phát.Để tìm được phương án tối ưu ta sẽ đi tiến hành phân tích cụ thể 2 phương án 1 và 2

CHƯƠNG 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

2.1.Phương án 1:

Hình 2.1 : Sơ đồ nối dây phương án 1

2.1.1: Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thường

Việc phân bố công suất cho các máy biến áp được thực hiện theo nguyên tắc sau:

 Công suất phân cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây là bằng phẳng (không đổi) trong suốt 24h

 Phần công suất còn lại do máy biến áp tự ngẫu liên lạc đảm nhiệm với yêu cầu phải đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu,bỏ qua tổn thất trong máy biến áp

Trong đó:

 Stdmax: Công suất tự dùng lớn nhất

 n: Số tổ máy thiết kế của nhà máy (n=4)

 S dmF: Công suất của 1 tổ máy

Áp dụng vào phương án,ta có:

b.Máy biến áp liên lạc F2&F3

Tổ máy phát điện F2&F3 cung cấp cho phụ tải tự dùng,phụ tải địa phương,cấp điện áp máy phát,phần công suất còn lại được đưa lên thanh góp điện áp 110kV

 S UC (t): Công suất phụ tải phía cao tại thời điểm t

 S VHT (t) :Công suất phát về phía hệ thống tại thời điểm t

 S CC (t): Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

 S CT (t): Công suất truyền qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

 S CH( )t : Công suất truyền qua phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

 S UT (t): Công suất phụ tải phía trung áp tại thời điểm t

Áp dụng vào phương án,lượng công suất chảy qua các cấp điện áp của máy biến

áp tự ngẫu trong thời điểm từ 0-5h là:

Tính tương tự cho các khung giờ còn lại,ta thu được bảng kết quả:

Bảng 2.1: Phân bố công suất MBA tự ngẫu

2.1.2:Chọn chủng loại và công suất định mức cho máy biến áp

a.Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ máy phát – máy biến áp

MBA 2 cuộn dây mang tải bằng phẳng nên không cần điều chỉnh điện áp phía hạ

Công suất định mức của MBA sẽ được chọn theo công thức sau:

Tra bảng 2.6 Sách Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn máy

biến áp TДЦ-80000-242/10,5 có các thông số như bảng 2.2

Bảng 2.2: Thông số kĩ thuật MBA 2 cuộn dây B1

Loại máy

biến áp

Sdm(MVA)

UCdm(kV)

UHdm(kV)

 P(kW)

P(kW) UN% I0 %

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của máy biến áp hai cuộn dây B4

Loại

Máy

Sdm(MVA)

UCdm(kV)

UHdm(kV)

 P(kW)

P(kW) UN% I0 %

b MBA tự ngẫu

Máy biến áp tự ngẫu là loại máy biến áp có điều chỉnh dưới tải bởi các phía

của nó phải mang tải không bằng phẳng nên sẽ có nhu cầu điều chỉnh điện áp

về tất cả các phía

Công suất của máy biến áp tự ngẫu được xác định theo công suất tải lớn nhất

trong suốt 24h của từng cuộn dây,được gọi là công suất thừa lớn nhất

Công suất của máy được chọn theo công thức:

Tra bảng 2.6- Sách Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn máy

biến áp tự ngẫu ATДЦTH-160000-230/121/11 như bảng 2.4

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự ngẫu

2.1.3:Kiểm tra quá tải MBA

a Kiểm tra quá tải bình thường:

Do các MBA đã được chọn theo công suất định mức của hệ thống nên có thể

bỏ qua kiểm tra quá tải lúc bình thường

b Kiểm tra quá tải khi gặp sự cố:

Vì 3 máy biến áp 2 cuộn dây nối bộ đã được chọn có công suất bằng với công

suất định mức của máy phát Đồng thời từ 0h-24h ta coi các bộ máy biến áp

này đều làm việc với phụ tải bằng phẳng nên ta chỉ cần kiểm tra các máy biến

áp tự ngẫu trong các trường hợp sự cố nặng nề nhất khi và

Ta xét:

Sự cố 1:

Giả sử hỏng bộ máy phát – máy biến áp 4 (F4-B4) bên trung tại thời điểm từ

8h đến 11h khi phụ tải trung áp đạt cực đại:

Vậy máy biến áp không bị quá tải

Phân bố công suất qua các cấp điện áp của MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

Hình 2.2:Phân bố công suất khi sự cố hỏng 1 MBA 2 dây quấn

Chế độ tải từ hạ áp sang cao áp và trung áp nên cuộn hạ sẽ mang tải nặng nhất

Lượng công suất thiếu hụt của hệ thống sẽ là:

S k S111,597 1, 4.0,5.250 175(MVA)

Giả sử hỏng bộ máy biến áp tự ngẫu (F3-B3) bên cao tại thời điểm 8h-11h

khi phụ tải trung áp cực đại

Vậy máy biến áp không bị quá tải

Phân bố công suất qua các cấp điện áp của máy biến áp tự ngẫu khi xảy ra sự cố:

Hình 2.3 : Phân bố công suất khi hỏng 1 bộ máy biến áp tự ngẫu

Khi xảy ra sự cố,dòng công suất của MBA TN sẽ đi từ hạ và trung lên cuộn

cao làm cho cuộn nối tiếp sẽ chịu tải nặng nề nhất

Sự cố 3:

Giả thiết máy biến áp tự ngẫu B2 hoặc B3 bị sự cố ứng với thời điểm phụ tải

trung cực tiểu (ở đây xét máy B3 sự cố) ,cụ thể ta sẽ xét phụ tải lúc 21-24h:

SUTmin =81,395 ( MVA ) Phân bố công suất khi sự cố :

Hình 2.4: Phân bố công suất khi xảy ra sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu tại

thời điểm phụ tải trung cực tiểu

Ta có chiều công suất như trên hình vẽ

Khi sự cố một MBA TN bên cao ta thấy công suất được truyền đi từ hạ, trung

Kiểm tra mức độ non tải hay quá tải:

max sc

S k S71,977 0,5.1, 4.250 175(MVA)

Vậy hệ thống làm việc ổn định Các máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu kĩ thuât

2.1.4: Tính toán tổn thất điện năng 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 phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn

thất không tải của nó.(tổn thất do bản thân nó tự gây ra)

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

a.Tổn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây

Áp dụng công thức 2.29a -Sách Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp:

Ta có công thức tính như sau: A=8760

2

0

N dmB

 P0 : Tổn thất không tải của máy biến áp

 PN : Tổn thất ngắt mạch của máy biến áp

 Sbo: Công suất tải qua máy biến áp

  .8760 = 3943,426 (MWh)

b Tổn thất trong MBA tự ngẫu

S ,

H i

S : Công suất chạy qua cuộn cao, trung, hạ ở thời điểm t

 P0: Tổn thất không tải máy biến áp

 PC N, PT N, PH N: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy

22