Đồ án ngành hệ thống điện đoàn văn quỳnh

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chấ

Trang 1

TRUỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất của mỗi tổ

máy bằng PđmF = 55MW, hệ số tự dùng td = 6%, costd = 0,89 Nhà máy có nhiệm vụ

cung cấp điện cho các phụ tải cho trong mục II Nhà máy được liên lạc với hệ thống

điện bằng đường dây kép 220kV có chiều dài l = 81km Hệ thống có công suất bằng:

SđmHT = 3000MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống: XHT =

0,46, công suất dự phòng quay của hệ thống: SdtHT = 10% SđmHT MVA

II Số liệu phụ tải

1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 9,8MW; cos = 0,83, gồm 2 kép

x 2,6MW x 4,3km và 2 đơn x 2.3MW x 2,3km Tại địa phương dùng cáp nhôm,

vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm2; máy cắt hợp bộ có dòng điện cắt định mức bằng 20kA và tcắt = 1,0s

2 Phụ tải cấp điện áp trung U T = 110kV: Pmax = 95MW, cos110 = 0,84 gồm 1 kép x 23MW và 4 đơn x 18MW

3 Phụ tải cấp điện áp trung U C = 220kV: Pmax = 74MW, cos220 = 0,85, gồm 3 kép x 16MW và 1 đơn x 26MW

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

1 Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

2 Tính toán chọn máy biến áp

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

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy cô giáo của trường Đại học Điện

Lực và đặc biệt là các thầy cô giáo thuộc khoa Kỹ thuật điện đã giảng dạy em trong

các năm học vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Vũ Hoàng Giang đã hướng dẫn em hoàn

thành đồ án tốt nghiệp này

Em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến bố mẹ, và các anh chị đã dành

những tình cảm, sự động viên, và điều kiện tốt nhất cho em được học tập trong thời

gian qua

Hà Nội, ngày 29 tháng 12 năm 2016

Sinh viên thực hiện Đoàn Văn Quỳnh

Trang 4

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp góp một vai trò hết

sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Nhà máy điện

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

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

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

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

như hệ thống điện nói riêng

Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phần điện

trong nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kỹ thuật tối ưu về kinh tế trong bài

toán thiết kế phần điện trong nhà máy điện cụ thể cũng như biết cách đưa ra phương án

nối điện đúng kỹ thuật biết phân tích, so sánh chọn ra phương án tối ưu và biết cách

lựa chọn khí cụ điện phù hợp

Với đồ án thiết kế phần điện trong nhà máy điện đã giúp em phần nào làm quen dần

với việc thiết 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 cô giáo trong khoa hệ thống điện và

đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS Vũ Hoàng Giang, em đã hoàn thành

đồ án tốt nghiệp của mình Song do kiến thức còn hạn chế nên bài làm không tránh

khỏi những thiếu sót Do vậy kính mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô để em

có được những kinh nghiệm chuẩn bị cho công việc sau này

Hà Nội, Ngày 29 tháng 12 năm 2016

Sinh viên

Đoàn Văn Quỳnh

Trang 5

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

……….………

………

……….………

………

……….………

………

Trang 6

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

……….………

………

……….………

………

……….………

………

Trang 7

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thông số máy phát điện

Bảng 1.2: Bảng đồ thị phụ tải địa phương

Bảng 1.3: Bảng đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

Bảng 1.4: Bảng đồ thị phụ tải cấp điện áp cao

Bảng 1.5: Bảng đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Bảng 1.6: Bảng đồ thị phụ tải tự dùng

Bảng 1.7: Bảng cân bằng công suất nhà máy và các cấp điện áp

Bảng 2.1: Phân bố công suất cho MBA phương án 1

Bảng 2.2: MBA hai cuộn dây B3, B4 phương án 1

Bảng 2.3: MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 phương án 1

Bảng 2.4: Tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu của PA1 trong 1 năm

Bảng 2.5: bảng phân bố công suất cho phương án 2

Bảng 2.6: MBA hai cuộn dây B4 phương án 2

Bảng 2.7: MBA hai cuộn dây B3 phương án 2

Bảng 2.8: MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 phương án 2

Bảng 2.9: Tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu của PA2 trong 1 năm Error! Bookmark not defined. Bảng 3.1: Kết quả tính toán kinh tế - kỹ thuật

Bảng 4.1: Kết quả tính toán ngắn mạch

Bảng 5.1: Dòng điện cưỡng bức cấp điện áp

Bảng 5.2: Thông số kỹ thuật của máy cắt

Bảng 5.3: Thông số kỹ thuật của dao cách ly

Bảng 5.4: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn đầu cực máy phát

Bảng 5.5: Thông số sứ đỡ thanh dẫn cứng

Bảng 5.6: Thông số dây dẫn thanh góp mềm

Bảng 5.7: Giá trị hiệu dụng thành phần chu kì dòng ngắn NM thời điểm t

Bảng 5.8: Dòng ngắn mạch tại các thời điểm

Bảng 5.9: Xung lượng nhiệt thành phần chu kì

Bảng 5.10: Giá trị hiệu dụng thành phần chu kì dòng ngắn mạch thời điểm t

Bảng 5.11: Dòng ngắn mạch tại các thời điểm

Bảng 5.12: Xung lượng nhiệt thành phần chu kì

Trang 8

Bảng 5.13: Thông số TI cấp 11,5kV

Bảng 5.14: Công suất các cuộn dây dụng cụ đo lường nối vào TI

Bảng 5.15: Thông số của máy biến dòng cấp điện áp 220 kV và 110kV

Bảng 5.16: Thông số các dụng cụ phụ tải của máy biến điện áp

Bảng 5.17: Biến điện áp cấp 10,5 kV

Bảng 5.18: Thông số máy biến điện áp cấp điện áp 110 kV và 220kV

Bảng 5.19: Thông số CSV cấp điện áp 220 kV và 110kV

Bảng 5.20: Thông số cáp 11,5kV

Bảng 5.21: Thông số máy cắt cho cáp 1

Bảng 6.1: Thông số MBA tự dùng riêng 11,5/6 kV

Bảng 6.2: Thông số MBA tự dùng chung 11,5/6 kV

Bảng 6.3: Thông số MBA tự dùng cấp 0,4kV

Bảng 6.4: Thông số máy cắt tự dùng cấp điện áp MP (11,5kV)

Bảng 6.5: Thông số máy cắt tự dùng 6kV

Bảng 6.6 : Thông số aptomat 0,4kV

Bảng 6.7: Thông số cầu dao phía hạ áp 0,4kV

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình vẽ 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Hình vẽ 1.2: Sơ đồ nối điện phương án 1

Hình vẽ 2.1: Sơ đồ phương án 1

Hình vẽ 2.2: chiều phân bố công suất phương án 1

Hình vẽ 2.3: Sự cố hỏng một bộ MBA hai cuộn dây bên trung

Hình vẽ 2.4: Sự cố hỏng một bộ MBA tụa ngẫu lúc phụ tải bên trung cực đại

Hình vẽ 2.5: Sự cố hỏng một bộ MBA tụa ngẫu lúc phụ tải bên trung cực tiểu

Hình vẽ 2.6: Sơ đồ phương án 2

Hình vẽ 2.7: chiều phân bố công suất phương án 2

Hình vẽ 2.8: sự cố hỏng một bộ MBA hai cuộn dây bên trung

Hình vẽ 2.9: sự cố hỏng một bộ MBA tự ngẫu lúc phụ tải bên trung cực đại

Hình vẽ 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1

Hình vẽ 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2

Hình vẽ 4.1: Vị trí các điểm ngắn mạch

Hình vẽ 4.2: Sơ đồ thay thế điện kháng các phần tử

Hình vẽ 4.3: Đơn giản hóa sơ đồ đối với điểm ngắn mạch N1

Hình vẽ 4.4: Tiếp tục đơn giản hóa sơ đồ đối với điểm ngắn mạch N1

Hình vẽ 4.5: Sơ đồ đơn giản điểm N1

Hình vẽ 4.9: Tiếp tục đơn giản hóa sơ đồ đối với điểm ngắn mạch N3

Hình vẽ 4.11: Sơ đồ đơn giản điểm N3’

Hình vẽ 5.1: Sơ đồ thiết bị phân phối

Hình vẽ 5.2: Thanh dẫn cứng đầu cực máy phát dạng hình máng

Hình vẽ 5.3: Sứ đỡ thanh dẫn cứng đầu cực máy phát

Hình vẽ 5.4: Sơ đồ thay thế đơn giản điểm ngắn mạch N1

Hình vẽ 5.5: Sơ đồ thay thế đơn giản điểm ngắn mạch N2

Hình vẽ 5.6: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI mạch máy phát

Hình vẽ 6.1: Sơ đồ tự dùng nhà máy nhiệt điện

Trang 10

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

Trang 11

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

NỐI DÂY 1

1.1 Chọn máy phát điện 1

1.2 Tính toán cân bằng công suất 1

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 1

1.2.2 Phụ tải cấp điện cao áp 220 kv 2

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp trung 110 kv 2

1.2.4 Phụ tải cấp điện áp máy phát 11,5 kv 2

1.2.6 Công suất phát về hệ thống 3

1.3 Chọn các phương án nối dây 5

1.3.1 Lựa chọn có hay không sử dụng thanh góp điện áp máy phát 5

1.3.2.Chọn số lượng và loại máy biến áp làm liên lạc 6

1.3.3 Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây trên thanh góp điện áp phía trung 6

1.3.4 Phương án 1 6

1.3.6.Phương án 3 8

CHƯƠNG 2.TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 9

2.1.Phương án 1 9

2.1.1.Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp 9

2.1.2 Chọn máy biến áp 11

2.1.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp 12

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 16

2.2.Phương án 2 20

2.2.1 Phân bố công suất của máy biến áp 20

2.2.2 Chọn máy biến áp 21

2.2.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp 22

2.2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 24

CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN KINH TẾ- KỸ THUẬTCHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 26 3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 26

3.1.2.Phương án 2 27

Trang 12

3.2.Tính toán kinh tế -kĩ thuật ,chọn phương án tối ưu 28

3.2.1 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án 1 28

3.2.2 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án 2 30

3.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật Chọn phương án tối ưu 31

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 32

4.1.Chọn điểm ngắn mạch 32

4.2 Lập sơ đồ thay thế 33

4.3.Tính dòng ngắn mạch theo các điểm ngắn mạch 34

4.3.1.Điểm ngắn mạch N1 34

4.3.4.Điểm ngắn mạch N3’ 42

4.3.5Điểm ngắn mạch N4 42

Chương 5.Chọn khí cụ điện và dây dẫn 43

5.1.Tính dòng điện làm việc và dòng điên cưỡng bức 43

5.1.1.Các mạch phía cao áp 220kV 43

5.1.2.Các mạch phía trung áp 110kV 44

5.1.3.Các mạch cấp điện áp máy phát 11,5kV 45

5.2.Chọn máy cắt và dao cách ly 45

5.2.1.Chọn máy cắt 45

5.2.2.Chọn dao cách ly 47

5.3.Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 48

5.3.1.Chọn loại và tiết diện thanh dẫn cứng 48

5.3.2.Kiểm tra ổn định nhiệt 49

5.3.3.Kiểm tra ổn định động 49

5.3.4.Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 50

5.3.5.Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng 51

5.4.Chọn dây dẫn và thanh góp mềm 52

5.4.1 Chọn thanh góp cấp điện áp 220(kV) 53

5.4.2 Chọn thanh góp cấp điện áp 110(kV) 56

5.5.Chọn cáp và chọn kháng điện đường dây 58

5.5.1.Chọn hệ thống cáp cho phụ tải địa phương 58

Trang 13

5.5.2.Chọn kháng điện đường dây 61

5.6.Chọn máy biến áp đo lường 63

5.6.1 Máy biến điện áp BU 63

5.6.2.Máy biến dòng điện BI 65

5.7.Chọn chống sét van 69

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DUNG 71

6.1.Chọn sơ đồ nối điện tự dùng 71

6.2.Chọn máy biến áp tự dùng 72

6.2.1.Chọn máy biến áp tự dùng cấp 1 (6 kV) 72

6.2.2.Chọn máy biến áp tự dùng cấp 2(0,4kV) 73

6.3.Chọn khí cụ điện tự dùng 73

6.3.1.Chọn MC,DCL trước MBA tự dùng cấp 11,5kV 73

6.3.2.Chọn MC sau MBA tự dùng cấp 6 kV 74

6.3.3 Chọn aptomat cho mạch tự dùng phía hạ áp 75

Chương 7 : MÔ PHỎNG NGUỒN PHÁT ĐIỆN BẰNG NĂNG LƯỢNG

MẶT TRỜI 76

7.1 Giới thiệu chung 76

7.1.1 Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới 76

7.1.2 Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam 77

7.2 Giới thiệu về phần mềm matlab/Simulink và thư viện SimPowerSystems 79

7.2.1.Phần mềm Matlab/Simulink 79

7.2.2.Thư viện SIM POWER SYSTEMS 80

7.2.3 Các khối chính được sử dụng trong mô phỏng năng lượng mặt trời 82

7.3.Mô hình của pin mặt trời 86

7.3.1.Mô hình pin năng lượng mặt trời 86

7.3.2.Mô đun và mô hình của mảng pin PV 88

7.3.3.Xác định mô hình thông số 89

7.4 Mô phỏng Pin mặt trời 89

7.4.1 Xây đựng mô hình Pin tổng quát 89

7.4.2 Kết quả mô phỏng của Pin Mặt trời 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 14

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT

PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo cho hệ

thống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lượng điện năng, Công suất do nhà

máy điện phát ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải, Trong thực tế lượng

điện năng luôn thay đổi do vậy người ra phải dùng phương pháp thống kê dự báo lập

nên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phương pháp vận hành tối ưu, chọn sơ đồ nối điện

phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện…Đồ thị phụ tải còn giúp ta chọn đúng

công suất máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy với nhau và giữa

các nhà máy khác

1.1 Chọn máy phát điện

Phần điện của nhà máy nhiệt điện cần thiết kế gồm 5 tổ máy, công suất của mỗi tổ

máy bằng PđmF = 55MW Tra phụ lục 1 trong tài liệu tham khảo [1] ta chọn các máy

phát giống nhau có thông số được lựa chọn cho trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Thông số của máy phát điện

Loại máy

phát điện

Tốc độ (n) (vòng/phút)

Công suất

Sđm(MVA)

Pđm (MW)

Uđm ( kV)

1.2 Tính toán cân bằng công suất

Công suất toàn phần của toàn nhà máy và các cấp điện áp được xác định theo

biểu thức sau:

cos ()

.100





(1.1) trong đó:

Si(t) : công suất của từng cấp điện áp tại thời điểm t, MVA ;

Pi% (t): Phần trăm công suất tại thời điểm t,% ;

Pimax :Công suất cực đại của từng cấp điện áp , MW;

cos(i): Hệ số công suất của từng cấp điện áp ;

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Áp dụng công thức (1.1) với Pmax = 275 MVA, cos = 0,8 ta có kết quả tính toán được

tổng hợp trong Bảng 1.2

Trang 15

Bảng 1.2 Bảng tổng hợp công suất tính toán cho toàn nhà máy

1.2.2 Phụ tải cấp điện cao áp 220 kv

Áp dụng công thức (1.1) với Pmax =74 MV , cos = 0,85 ta có kết quả tính toán đƣợc

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp trung 110 kv

Áp dụng công thức (1.1) với Pmax =95 MV , cos = 0,84 ta có kết quả tính toán đƣợc

1.2.4 Phụ tải cấp điện áp máy phát 11,5 kv

Áp dụng công thức (1.1) với Pmax =9,8 MV , cos = 0,83 ta có kết quả tính toán đƣợc

Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng

nhiên liệu,loại tuabin,công suất phát của nhà máy…)và chiếm khoảng (5% - 10%)

tổng công suất phát.Công suất tự dùng gồm hai thành phần:thành phần thứ nhất (chiếm

khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy ,phần còn lại (chiếm

Trang 16

khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy.Một cách gần đúng có thể xác

định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức

)

)(.cos.6,04,0(cos

100

%)

)(.6,04,0(cos

đmF đmF

tnm TD

đmF TD

P n

t S P

n S

n

t S P

n t

PđmF;SđmF : Công suất tác dụng và biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát;

Stnm(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t;

Áp dụng công thức (1.2) với %= 6%, cosTD = 0,89 ,n = 5, cos đmF=0,8, ta có kết

quả tính toán đƣợc tổng hợp trong Bảng 1.6

Bảng 1.6 Bảng tổng hợp biến thiên công suất tự dùng

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng

công suất tiêu thụ ),không xét đến công suất tổn thất trong máy biến áp ta có:

SNM(t) – SVHT(t) – SUF(t) - SUC(t) – SUT(t) – STD(t) = 0 (1.3)

Hay

SVHT(t) = SNM(t) – SUF(t) - SUC(t) – SUT(t) – STD(t) (1.4)

trong đó :

SVHT(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t ;

SNM(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t;

SUF(t) : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t;

SUC(t) : Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t;

SUT(t) : Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t;

STD(t) : Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t ;

Áp dụng công thức (1.4) và kết quả ở phần trên, ta có kết quả tính toán đƣợc tổng hợp

trong Bảng 1.7

Trang 17

Bảng 1.7 Bảng tổng hợp biến thiên công suất phát về hệ thống

Nhà máy chủ yếu cung cấp điện cho phụ tải phía trung áp, cao áp và phát về hệ

thống Công suất cung cấp cho phụ tải địa phương và tự dùng là nhỏ so với công suất

phát ra của toàn nhà máy Dựa vào số liệu trong Bảng 1.7, có thể vẽ được đồ thị phụ

tải toàn nhà máy như hình vẽ

Trang 18

Hình1.1 Biểu đồ phụ tải công suất

Nhận xét: Qua đồ thị phụ tải tổng hợp Hình 1.1 ta thấy nhà máy điện thiết kế

đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện với nhiệm vụ cung cấp đủ cho: phụ tải

cấp điện áp máy phát, điện áp trung, điện áp cao mà còn cung cấp chủ yếu cho hệ

thống với công suất lớn

1.3 Chọn các phương án nối dây

Căn cứ vào kết quả tính toán trong mục 1.2, áp dụng các nguyên tắc đề xuất sơ

đồ nối điện cho phần điện của nhà máy điện (NMĐ) được thiết kế, [1], ta có:

1.3.1 Lựa chọn có hay không sử dụng thanh góp điện áp máy phát

Khi phụ tải địa phương (cấp điện áp máy phát) có công suất nhỏ thì không cần

thanh góp điện áp máy phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát,

phía trên máy cắt của máy biến áp(MBA) liên lạc

Giả thiết phụ tải địa phương cung cấp điện từ đầu cực 2 tổ máy phát, khi đó

lượng công suất được phép lấy từ đầu cực máy phát sẽ là:

% 15

% 586 , 8

% 100 75 , 68 2

807 , 11

% 100 2

Snm Sut Svht Suc Std Suf

Trang 19

Vậy không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát, phụ tải cấp điện áp máy

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

1.3.2.Chọn số lượng và loại máy biến áp làm liên lạc

Nhà máy có công suất lớn và có điện áp định mức ở các phía là 11,5kV; 110kV;

220kV và lưới điện áp phía trung và phía cao đều có trung tính nối đất trực tiếp với hệ

số có lợi

220 110

0, 5 220

trong đó UCđm = 220kv

UTđm = 110kv

Vậy ta chọn 2 MBA tự ngẫu, có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải làm liên lạc

1.3.3 Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây trên thanh góp điện áp phía trung

Phụ tải cấp điện áp 110 kV có

công suất cực đại : Smax = 113,09 MVA,

công suất cực tiểu : Smin = 84,821 MVA Trong khi đó công suất định mức của một tổ máy là SdmF = 68,75 MVA

Vậy có thể ghép từ 12 bộ MF - MBA ba pha hai cuộn dây lên thanh góp điện áp

Hình1.2 Phương án nối dây 1

Phương án 1 có 2 bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp

điện áp 110kV để cung cấp cho phụ tải 110kV Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự

Trang 20

ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa

truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV

Ưu điểm:

- Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ tải các

cấp điện áp

- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít nên dễ lựa chọn thiết bị và vận hành đơn

giản, giá thành rẻ thoả mãn điều kiện kinh tế

Nhược điểm:

- Khi các bộ máy phát điện - máy biến áp bên trung làm việc định mức, sẽ có một

phần công suất từ bên trung truyền qua máy biến áp tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn

thất qua 2 lần máy biến áp (lớn nhất khi SUTmin)

1.3.5 Phương án 2

B5 B2

B4 B1

TD+DP

F3 B3

Phương án 2 có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp

điện áp 220kV để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và một bộ máy phát điện - máy

biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110kV Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự

ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa

truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV

Trang 21

Ưu điểm:

- Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ tải các

cấp điện áp

- Tổn thất công suất qua hai lần máy biến áp nhỏ (chỉ xảy ra khi SUTmin);

- Do có 2 bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây nối bên cao nên giá thành cao

hơn

1.3.6.Phương án 3

Phương án 3 có 3 bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp

điện áp 220kV để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và 2 bộ máy phát điện - máy biến

áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110kV Hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu

liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía 110kV

Ưu điểm:

- Khi máy biến áp tự ngẫu bị sự cố thì đảm bảo liên lạc tốt

- Tổn thất công suất và điện năng cao;

- Số lượng máy biến áp nhiều vì thế giá thành xây dựng sẽ cao

Kết luận : Qua 3 phương án ta có nhận xét rằng hai phương án 1 và 2 đơn giản

và kinh tế hơn so với phương án còn lại Hơn nữa, nó vẫn đảm bảo cung cấp điện liên

tục, an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại

phương án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ

nối điện tối ưu cho nhà máy điện

F5

TD

F3

B6 B3

Trang 22

CHƯƠNG 2.TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng Trong hệ thống điện, tổng công suất

các MBA rất lớn và có thể bằng khoảng 4,5 lần tổng công suất của các máy phát điện

Do đó vốn đầu tư cho MBA cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng

MBA ít và công suất hợp lý mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu

thụ, dùng MBATN và tận khả năng quá tải của MBA, không ngừng cải tiến cấu tạo

của MBA

Nội dung tính toán chính của chương bao gồm: phân bố công suất các loại MBA ,

chọn và kiểm tra chế độ làm việc sự cố của các MBA Từ đó chọn ra các loại MBA

trong sơ đồ nối điện chính, đồng thời tính toán tổn thất điện năng trong MBA

2.1.Phương án 1

B3 B2

2.1.1.Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp

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

Phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây

là bằng phẳng trong suốt 24h, phần thừa còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhiệm

trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu, không xét đến tổn thất

trong máy biến áp

Trang 23

2.1.1.1.Máy biến áp 2 cuộn dây

Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt

trong năm nên :

n : số tổ máy của nhà máy thiết kế, n = 4

SdmF : công suất định mức một tổ máy phát

bo  boB  boB  boB  dmF n TD   

2.1.1.2.Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn

dây, phần công suất còn lại do MBA liên lạc (tức MBA tự ngẫu) đảm nhận và đƣợc

xác định trên cơ sở cân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA

Phân bố công suất cho các phía MBA liên lạc B2, B3 theo từng thời điểm:

SUT(t), SUC(t): công suất phụ tải điện áp trung ,cao tại thời điểm t;

SCT (t), SCC (t), SCH (t):công suất các phía trung , cao , hạ của MBA tại thời điểm t;

Sau khi tính toán ta có kết quả phân phối công suất trong bảng 2.1:

Trang 24

Bảng 2.1 Bảng phân bố công suất của MBA liên lạc

2.1.2.1Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

a.Loại máy biến áp 2 cuộn dây : MBA này mang tải bằng phẳng nên không có

nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ Như vậy, chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao và

được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của máy phát.Vậy ta

chọn loại máy biến áp không điều chỉnh dưới tải

Trang 25

Bảng 2.2 Thông số của máy biến áp 2 cuộn dây

2.1.2.2 Máy biến áp liên lạc

a Loại máy biến áp liên lạc: Các phía của máy biến áp liên lạc mang tải không bằng phẳng, nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK thì chỉ

điều chỉnh được phía hạ, nên cần có kết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc

thì mới điều chỉnh điện áp được tất cả các phía Vậy ta chọn loại MBA liên lạc là Máy

biến áp tự ngẫu , có điều chỉnh dưới tải

b Công suất định mức:

Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu phải thỏa mãn điều kiện sau:

1

2.1.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp

Do các máy biến áp được chọn theo công suất định mức của máy phát nên không

cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường

Trang 26

Quá tải sự cố cho phép tối đa là: k sc 1, 4

qt  với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong ngày, và không đƣợc quá 5 ngày đêm liên tục

Xét 2 sự cố làm máy biến áp còn lại mang tải nặng nề nhất:

- Sự cố 1: Hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung (MBA B4) tại thời điểm S max

MVA

max

UT S UF

MVA

max

UT S VHT

B2 B1

Trang 27

- Kiểm tra điều kiện quá tải:

sc

k

qt : Hệ số quá tải sự cố của MBA;

 : Hệ số có lợi của máy MBATN;

Ta thấy 289, 402 MVA  Smax 113, 095 MVA 

UT

Vậy điều kiện kiểm tra quá tải thỏa mãn

- Phân bố công suất khi xảy ra sự cố:

Công suất các phía của MBATN đƣợc xác định nhƣ sau :

Công suất tính toán: S .S 0, 5.160 80MVA

tt  dmTN  

Vậy S sc 60, 746MVA S 80MVA

Do đó MBATN thỏa mãn điều kiện mang tải

- Công suất thiếu :

Trang 28

B2 B1

Hình 2.3 Sự cố hỏng 1 MBA liên lạc tự ngẫu B3

- Kiểm tra điều kiện quá tải

Ta thấy 393,53MVA S max 181,818MVA

UT

Vậy điều kiện quá tải thỏa mãn

Trang 29

Chế độ tải cuộn Hạ mang tải nặng nề nhất (chế độ tải từ hạ sang cao và trung áp)

Khi đó công suất của MBATN đƣợc chọn phải thỏa mãn điều kiện

S

nt < Sttcông suất tải qua cuộn nối tiếp:

Vậy máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải

- Công suất thiếu :

Dấu (-) thể hiện các máy phát nối với máy biến áp tự ngẫu phát

Kết luận:Qua tính toán ở trên ta thấy các máy biến áp đã chọn ở phương án 1 đạt yêu

cầu

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

2.1.4.1 Trường hợp tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

Tổn thất điện năng đƣợc xác định theo công thức sau:

N S dmB

 : Tổn thất công suất không tải , ngắn mạch trong MBA ;

Áp dụng công thức (2.8) ta tính đƣợc tổn thất điện năng của MBA 2 cuộn dây trong

bảng 2.4

Trang 30

Bảng 2.5 Tổn thất điện năng máy biến áp 2 cuộn dây

Máy biến áp ΔP0, kW ΔPN, kW SdmB, MVA ΔA, MWh

2.4.2.Trường hợp tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu

Ta có bảng thông số của máy biến áp B2, B3 nhƣ sau:

Trang 31

0 24

Trong đó:

T: Số giờ làm việc trong 1 năm của máy biến áp, (T = 8760h);

C

i

S , S i T, S i H: 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

biến áp tự ngẫu;

ti: Là thời gian trong ngày tính theo giờ;

Áp dụng công thức 2.9 ta có bảng 2.6

Trang 32

Bảng 2.6 Bảng tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc

Trang 33

2.2.Phương án 2

B5 B2

B4 B1

TD+DP

F3 B3

Hình 2.4 Sơ đồ nối điện phương án 2

2.2.1 Phân bố công suất của máy biến áp

2.2.1.1Máy biến áp 2 cuộn dây

bo  boB  boB  boB  dmF n TD   

2.2.1.2.Máy biến áp liên lạc

Phân bố công suất cho các phía MBA liên lạc B2, B3 theo từng thời điểm:

SUT(t), SUC(t): công suất phụ tải điện áp trung ,cao tại thời điểm t;

SCT (t), SCC (t), SCH (t):công suất các phía trung , cao , hạ của MBA tại thời điểm t;

Áp dụng công thức trên ta có kết quả tính toán trong bảng 2.7:

Trang 34

Bảng 2.7 Bảng phân bố công suất

Trang 35

Bảng 2.9 Thông số của MBA tự ngẫu

2.2.3 Kiểm tra quá tải máy biến áp

2.2.3.1 Hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung (B4) tại thời điểm S max

MVA

max

UT S UF

MVA

max

UT S VHT

MVA

max

S TD

MVA

B5 B2

B4 B1

TD+DP

F3 B3

Hình 2.5:Sự cố hỏng1bộ MF-MBA bên trung B4

- Điều kiện kiểm tra quá tải:

Trang 36

Ta thấy 224MVA S max 113, 095MVA

UT

Nên điều kiện kiểm tra quá tải thỏa mãn

Công suất các phía của MBATN đƣợc xác định nhƣ sau

Công suất tính toán: S .S 0, 5.160 80MVA

tt  dmTN  

Ta có: S sc 60, 764MVA S 80MVA

Dấu (-) thể hiện máy phát nối với máy biến áp tự ngẫu phát định mức

2.2.3.2 Hỏng 1 MBA liên lạc tự ngẫu B3 tại thời điểm S max

UT

B5 B2

B4 B1

TD+DP

F3 B3

Hình 2.6 :Sự cố hỏng MBA liên lạc

- Kiểm tra điều kiện quá tải:

Trang 37

Vậy MBATN thỏa mãn điều kiện quá tải

Công suất tính toán: S .S 0,5.180 60MVA

tt  dmTN  

Ta có: S sc 56, 042MVA S 60MVA

2.2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

2.2.4.1Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây

Tính toán tương tự như phương án 1, ta có bảng số liệu sau:

Bảng 2.10 Bảng tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 cuộn dây

Máy biến áp ΔP0, kW ΔPN, kW SdmB, MVA ΔA, MWh Cấp điện áp

2.2.4.2.Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B2,B3

Tương tự như phương án 1, ta có bảng số liệu sau:

Bảng 2.11 Bảng tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc

Trang 39

CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN KINH TẾ- KỸ THUẬT

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Trên thực tế vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu

tư MBA và các mạch thiết bị phân phối Nhưng vốn đầu tư của các mạch thiết bị phân

phối chủ yếu phụ thuộc vào máy cắt, vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho

từng phương án phải chọn các máy cắt.Trong tính toán chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật ta chỉ

cần chọn sơ bộ các máy cắt

Nội dung tính toán chính của chương bao gồm: Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

và tính toán kinh tế kỹ thuật cho 2 phương án từ đó chọn phương án tối ưu

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho mạch điện phía điện áp cao và phía điện áp

trung được chọn căn cứ vào số mạch đường dây và mạch máy biến áp đấu nối vào

chúng Ta có:

3.1.1 Phương án 1

a.Cấp điện áp cao 220kV

- Có 3 lộ đến từ hai MBA B2, B3 và 1 bộ MF-MBA hai cuộn dây B1

Trang 40

Hình 3.1 Sơ đồ phân phối thiết bị phương án 1 3.1.2.Phương án II

Định dạng
Số trang	110
Dung lượng	3,41 MB