Đồ án thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện Mới - Luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

Luận văn, đồ án tốt nghiệp, đề tài tốt nghiệp

CÁC PHƯƠNG AN VÀ CHON MAY BIEN ÁP

2.1 Nêu các phương án - - - + + E1 SvSvnnnnng nh nhnưy 18 2.2 Chọn máy biến áp cho các phươn án -2- 2 s2 2 ++£++t++zx+rxrxee 21

PA Nang 0n 3 22 2.2.2 Phương án Ï - 6 c2 1892118318111 111v vn rryy 30

2.3 Xác định dòng điện cưỡng bức cho các phương án - 37

4.2 Chọn máy cắt cho các phương án - 2 ¿©2+++s2+z£+z++z++zz+rxerxee

4.3 Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối . - 2 5z+c5z+5+2

SN vo an an 62

4.3.2 Phương án ÏÏ << xxx vn nh TH nh 63

4.4 Tính toán cho từng phương ắn - - - + St *+ St EveEerekrrerreerxes 64 4.4.1 Phương án Ì «cv vn HT nh ng nh ng 4.4.2 Phương án II

CHƯƠNG 5

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN, DÂY DẪN VÀ THANH GÓP

5.1 Chọn thanh dẫn nói từ máy phát đến máy biến áp - 2: 5¿ 68

5.2 Chon str d@ thanh dan c.cecccccccsscsssesssscssescsescsssvsesscevsessssvsvsncecavsveeeeess

5.3 Chon day dan va thanh gop mém

5.4 Chon may cat dién va dao cach ly

5.5 Chọn máy biến điện áp và máy biến đòng điện - 2-52 79

5.6 Chọn chống sét van ¿- 2: 2c 6 t‡SE 2E EEEEEEE9E1211211111211211 111111 2e 86

5.7 Chọn các thiết bị cho phụ tải địa phương . - 2-5-5552 88

CHƯƠNG 6

SO DO NOI DIEN VA THIET BI TU DUNG 6.1 Chon may bién ap cap M6t c.ccecceccescesessessessessessessessussncssessessessessesseees 99

6.2 Chọn máy biến áp cp hai .e.ccecceecscsseesseessessessssssesssecsssseesseeseessessees 100

6.3 Chọn máy cắt cho mạch tự đùng - 2 + 5© 2 ++E++E++cxsezrxerxee 100 6.4 Chọn dao cách ly cho mạch tự dùng 102

6.5 Chọn Áptomát cho cấp điện áp 0,4 kV ¿©cccecccxerxerrrkerxee 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO .-2-©2222522S22EE22EEEEESEErrxerrrrrree 105

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế, giáo dục và đời sống con người Điện năng

được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu thụ Tốc độ

tăng trưởng của ngành điện trung bình hằng năm khoảng 15% Trong những

năm tới nước ta cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện và trạm biến áp

để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải

Thiết kế, xây dựng và vận hành một nhà máy nhiệt điện có hiệu quả

kinh tế cao, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, ồn định hệ thống đòi hỏi có sự tính

toán chính xác, kỹ lưỡng và chỉ tiết của các nhà chuyên môn

Trong đồ án này em được giao thiết kế phần điện của một nhà máy nhiệt điện có tổng công suất là 600 MW, bao gồm 4 tổ máy Nhà máy cung cấp điện

cho phụ tải địa phương ở cấp điện áp 6 kV, phụ tải trung áp ở cấp 110 kV, phụ

tải cao áp và liên lạc với hệ thống ở cấp 220 kV

Được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo hướng dẫn TS Đào

Quang Thạch, em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế của mình Em xin chân

thành cảm ơn thầy TS Đào Quang Thạch và các thầy cô trong khoa đã tận tình

giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này

Tuy nhiên thiết kế phần điện trong nhà máy điện là một máng đề tài rộng, đòi hỏi nhiều kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tế, với thời gian hạn hẹp và vốn nghiệm thực tế còn ít nên bản đồ án không tránh khỏi những

thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp chỉ bảo của các thầy cô

để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Quy Nhon, thang 05 năm 2009

Sinh vién thuc hién

Nguyễn Anh Lộc

CHUONG 1 CHON MAY PHAT DIEN TINH TOAN PHU TAI VA CAN BANG CONG SUAT

Tính toán các phụ tải và cân bằng công suất rất quan trọng Nó là cơ sở

để tính các dữ liệu cho cả quá trình tính toán của đồ án Vì vậy ta cần phải tính

toán và cân bằng công suất Vì hệ số công suất của các phụ tải không khác

nhau nhiều, để đơn giản tính toán, một cách gần đúng, ta tính theo công suất biểu kiến, xây đựng đồ thị phụ tải các cấp điện áp để xây dựng nên đồ thị phụ tải của toàn nhà máy

1.1 Chon may phat dién

Trong các nhà máy điện, thiết bị chính và quan trọng nhất là máy phát điện Nó làm nhiệm vụ biến đổi cơ năng thành điện năng, tạo thành các nguồn

cung cấp cho hệ thống Ngoài ra máy phát điện còn có khả năng điều chỉnh

công suất của mình, giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện

năng (điều chỉnh tần số và điện áp của hệ thống điện)

Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có

tổng công suất là: 600 MW, gồm 4 tô máy, công suất mỗi tổ máy là: 150 MW Khi ta chọn máy phát điện ta cần lưu ý những điểm sau:

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

liệu để sản xuất va chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ Nhưng về mặt cung

cấp điện đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ

Từ yêu cầu thiết kế và những đặc điểm cần lưu ý ở trên, tra bảng phụ lục

trang 100, giáo trình thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp của Nguyễn Hữu

Khái, ta chọn được máy phát có các thông số sau:

1.2 Tính toán phụ tái và cân bằng công suất

Đặc điểm cơ bản của điện năng là không tích trữ được vì thế việc đảm

bảo sự cân bằng công suất phát ra và công suất tiêu thụ là một yêu cầu quan

trọng khi thiết kế và vận hành nhà máy điện

Vì phụ tải điện thay đối theo thời gian nên để giải quyết bài toán cân

bằng công suất ta phải xác định sự biến thiên của phụ tải theo thời điểm tức là

thiết lập đồ thị phụ tải của nhà máy Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể thiết kế và

vận hành tối ưu hệ thống, phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy trong nhà

máy, chọn thiết bị có các thông số kỹ thuật phù hợp và kinh tế Nhờ đó đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống và của nhà máy

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho biến thiên đồ thị phụ tải hàng ngày ở các

cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tương ứng Ngoài phần phụ tải của

hộ tiêu thụ ở các cấp điện áp, phần công suất phát vào hệ thống còn có phụ tải

tự dùng của nhà máy Nhà máy cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp 6 kV,

110 kV, 220 kV và được nối chung với hệ thống điện ở cấp 220 kV

Đồ thị phụ tải nhà máy và phụ tải các cấp điện áp cho đưới dạng bảng

theo phần trăm công suất tác dụng cực đại P„a„ và hệ số công suất Cos wp cla từng phụ tải tuong tmg Tir do ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo

Trong đó:

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

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

- P%(t): Cong suat tác dụng tại thời điểm t của phụ tái được

tính bằng phần trăm của P„ax

~ Pmạx: Công suất tác dụng của phụ tải cực đại, MW

- Coso, : Hệ số công suất trung bình của phụ tải

1) Công suất phát cúa nhà máy

Theo nhiệm vụ thiết kế của nhà máy có tổng công suất là 600 MW,

gồm 4 tổ máy phát điện kiểu TBB-165-2 có:

Dựa vào công thức (1-1) va (1-2) ta tính được công suất của nhà may

biến thiên theo thời gian t và kết quả cho ở bang 1.1

2) Công suất tự dùng cúa nhà máy

Theo nhiệm vụ thiết kế thì công suất tự dùng cực đại của nhà máy bằng 6% công suất định mức của nhà máy, với coso=0,85, tức là bằng hệ số

công suất của nhà máy (coso„„„ 0.85)

Vi dé tài thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi (NĐN) cho nên 40%

tự dùng của nhà máy là có định còn 60% thay đổi theo phụ tải Công suất tự

dùng của nhà máy được xác định theo công thức:

Sww(Ð: Công suất của nhà máy phát ra tại thời điểm t,

tinh bang MVA Swu: Tổng công suất đặt của nhà máy, tính bằng MVA

Từ các kết quả tính toán công suất phát của nhà máy (bảng 1.1) va công thức (1-3) ta tính được công suất tự dùng của nhà máy biến thiên theo

thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.2

Đồ thị công suất tự đùng của toàn nhà máy:

3) Phụ tải địa phương

Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tái địa phương có các số liệu:

Uam = 6 kV; Pinax = 1§ MW; coso= 0,84

Gồm : 4 đường dây cáp kép x 3 MW x 2,5 km cung cấp cho phụ tải quan trọng

3 đường dây cáp đơn x 2 MW x 3 km cung cấp cho phụ tải không quan trọng

Dựa vào công thức (1-1) va (1-2) ta tính được công suất biến thiên

phụ tải địa phương theo thời gian t và kết qua cho 6 bang 1.3

D6 thi phụ tải địa phương:

Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải trung áp có các số liệu:

Uam = 110 kV; Pinax = 170 MW; cos p= 0,87 Gồm: 2 đường dây kép x 40 MW cung cấp cho phụ tai quan trọng

3 đường dây đơn x 30 MW cung cấp cho phụ tải không

quan trọng

Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên phụ tải trung áp theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.4

Đồ thi phu tải trung áp:

5) Phu tai cao áp

Theo nhiém vu thiét ké da cho phụ tải cao áp có các số liệu:

Uam = 220 kV; Pinax = 250 MW; cos p= 0,89 Gồm: 2 đường dây kép x 90 MW cung cấp cho phụ tai quan trọng

1 đường dây đơn x 70 MW cung cấp cho phụ tải không

quan trọng

Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên phụ tải cao áp theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.5

D6 thi phụ tải cao áp:

Ta thiết lập biểu thức cân bằng công suất của nhà máy theo công suất

biểu kiến :

SNM( = Smr(f) + Sc(Ð + 5r(f) + Spp(t) + Srp() + ASn(Ð Trong đó:

SNM(: công suất biểu kiến của nhà máy phát ra, MVA

Sur(t):công suất biểu kiến của nhà máy phát về hệ thống MVA Sc(Đ: công suất biểu kiến của nhà máy phát lên phụ tải cao

ap, MVA

Sr(t): cong suat biểu kiến của nhà máy phát lên phụ tải trung

áp, MVA Sop(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát cho phụ tải địa phương, MVA

Srp(): công suất biểu kiến của nhà máy cung cấp cho tự dùng,

MVA

ASs(: tổn thất công suất biểu kiến của máy biến áp, MVA

Vì là tính toán sơ bộ, các MBA ngày nay được chế tạo có hiệu xuất cao nên có thể bỏ qua ASs(t)

Như vậy công suất phát về hệ thống của nhà máy được xác định:

Snr(Ð = SNMÔ) - [Sc(Ð + S5r() + Spp(Ð + Srp(Đ] (1-4)

Công suất tổng ở phía cao áp:

Sex(t) = Sc(t) + Sur(t) (1-5) Dựa vào công thức (1-4), (1-5) và các kết quả tính ở các bảng ở trên,

ta tính được công suất phát vào hệ thống biến thiên theo thời gian và kết quả

cho 6 bang 1.6

én

hiệt đi

a may nl

Thiết kế phần điện của nh

Đô án tôt nghiệp

Đồ thi công suất phát vào hệ thống:

én

hiệt đi

a may nl

Thiết kế phần điện của nhị

Đô án tôt nghiệp

Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện

Phụ tải ở các cấp điện áp của nhà máy khi cực đại và cực tiểu:

- Phụ tải địa phương:

Sppmax = 21,43 MVA; ứng với 14=18 h Sbpmin = 12,86 MVA; ứng với 0+7 h

- Phụ tải trung áp:

STmax = 195,40 MVA; ứng với 8z12 h Stmin = 136,78 MVA; ứng với 0+8 h

- Phụ tải cao áp:

Scmax = 280,9 MVA; ứng với 14:20 h

Scmin = 196,63 MVA; ứng với 0z8 h va 20+24 h

Phụ tải của nhà máy phân phối không đều nhau trên 3 cấp điện áp và

giá trị cực đại xuất hiện không đồng thời đối với các phụ tải

Công suất của nhà máy phát về hệ thông:

Công suất cực đại của nhà máy phát về hệ thống Sutmax = 215,19

MVA, nho hon céng suat du trit quay cia hé thong Sura = 315 MVA Nên khi nhà máy bị sự có tách ra khỏi hệ thống không ảnh hưởng nhiều đến hệ thống

Chiếm 30,48% tổng công suất toàn nhà máy

Công suất cực tiểu của nhà máy phát về hệ thống Sutmin = 59,01

MVA, chiém 8,36% tổng công suất của toàn nhà máy

Cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV là lưới điện trung tính

trực tiếp nói đất nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có lợi

hơn

CHƯƠNG 2 CAC PHUONG AN VA CHON MAY BIEN AP

2.1 Nêu các phương án

Trong nhà máy điện và trạm biến ap các thiết bị được nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện Việc chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là khâu quan trọng trong quá trình thiết kế Căn cứ vào yêu cầu cung

cấp điện cho các hộ phụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề

ra các phương án sao cho đảm bảo những yêu cầu sau:

- Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải

thỏa mãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất, các

máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp máy phát và phụ tải điện tự dùng

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

dự trữ quay của hệ thống

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

được vượt quá 15% công suất của bộ

- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để

liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp vì thiết bị phân phối sẽ phức tạp hơn

- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung và

cao đều có trung tính trực tiếp nối đất (U > 110 kV)

- Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

thì phải đặt ít nhất hai máy biến áp

- Không nên nối song song máy biến áp hai cuộn dây với máy biến

áp ba cuộn dây vì thường không chọn được hai máy biến áp có tham số phù hợp với điều kiện để vận hành song song

Nhân xét về nhà máy thiết kế:

- Phụ tải địa phương có công suất Sppma„ = 21,43 MVA, chiếm 6,07%

công suất của hai máy phát Do đó không dùng thanh góp điện áp máy phát mà

nối theo sơ đồ bộ Phụ tải địa phương sẽ lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát điện, máy phát - máy biến áp hai cuộn dây luôn vận hành với công suất bằng phẳng đề dễ vận hành và chọn máy biến áp hai cuộn dây không điều áp dưới

tải Nhằm giảm về mặt kinh tế, dễ vận hành mà còn đảm bảo yêu cầu về mặt

kỹ thuật

- Vì cấp điện áp cao áp 220 kV và trung áp 110 kV là lưới điện có trung tính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa ba cấp điện áp với nhau

- Vì công suất phát lên hệ thống của nhà máy khá lớn so với công

suất dự trữ quay của hệ thống nên ta sử dụng hai máy biến áp liên lạc

G-T; nối vào trung áp 110 kV Dùng hai bộ máy phát — máy biến áp tự ngẫu

và một bộ máy phát - máy biến áp hai dây quấn nối bên cao áp 220 kV Phụ tải địa phương được cung cấp ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu Phụ tải tự dùng lấy ở đầu cực của từng máy phát

Nhân xét:

- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp

- Dùng ba chủng loại máy biến áp do đó việc vận hành và lắp đặt

không thuận tiện Số máy biến áp nói vào phía cao áp nhiều nên vốn đầu tư lớn

2.1.2 Phương án II Stmax=195,40 MVA

AT; AT? Tìị T›

Phuong an nay ding hai b6 may phat — may bién áp hai day quan G3-T,

và Ga-T; nối vào trung áp 110 kV Dùng hai bộ máy phát - máy biến áp tự ngẫu nối vào cao áp 220 kV Phụ tải địa phương được cung cấp ở phía hạ áp

của máy biến áp tự ngẫu Phụ tải tự ding lấy ở đầu cực của từng máy phát

Nhân xét:

- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp Phương án này chỉ dùng hai loại máy biến áp nên việc lắp ráp, vận hành và sửa chữa

thuận tiện hơn Ngoài ra, giảm vốn đầu tư vì số lượng mạch nối vào cao áp ít

- Dòng ngắn mạch ở trung áp 110 kV lớn và tổn thất công suất lớn

Do số bộ nói với phía trung áp có công suất lớn hơn cả thời điểm phụ tải trung

áp cực đại nên một phần công suất phải tải sang phía cao áp qua hai lần máy

Phương án này dùng hai bộ máy phat — máy biến áp hai đây quấn

G¿-T; và G-T¿ nối vào trung áp 110 kV Dùng hai bộ máy phát — máy biến áp

tự ngẫu và hai bộ máy phát - máy biến áp hai dây quấn G¡-T; và G;-T; nối vào cao áp 220 kV Phụ tải địa phương được cung cấp ở phía hạ áp của máy

biến áp tự ngẫu Phụ tải tự dùng lấy ở đầu cực của từng máy phát

Nhân xét:

- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp

- 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, tồn thất công suất lớn 2.1.4 Nhân xét chung:

Các phương án nêu ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật, đảm bảo cung

cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp trong mọi trường hợp.Tuy nhiên

mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng Do đó cần phải phân tích sơ bộ

để loại trừ phương án ít sử dụng và giữ lại các phương án thông dụng nhất, sau

đó tính toán cụ thé để tìm ra phương án tối ưu

So sánh giữa ba phương án 1, 2 va 3 để chọn ra hai phương án đưa

vào tính toán Cả ba phương án đều có độ tin cậy cung cấp điện cao, đám bảo

về mặt kỹ thuật, nhưng phương án ba sử dụng số lượng máy biến áp nhiều nhất nên vốn đầu tư lớn nhất, đồng thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố

máy biến áp và tổn thất công suất lớn nhất Nên ta chọn phương án 1 và 2 dé

đưa vào tính toán

2.2 Chọn máy biến áp cho các phương án

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 đến 5 lần tổng công suất các

máy phát điện Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất cao Do đó trong thiết kế, người ta mong muốn chọn công suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy biến áp ít để giảm tốn thất điện năng, giảm vốn đầu tư nhưng vẫn đảm bao

cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Trong thiết kế này, giả thiết các máy biến áp

được chọn phù hợp với nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt nên không cần hiệu

chỉnh công suất của chúng

Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại, số lượng, công suất định mức và hệ số biến áp

2.2.1 Phương án I:

1) Chọn máy biến áp:

Chọn máy biến áp hai dây quấn T¡,Ta, ta chọn theo điều kiện:

STldm = ST2ám > SamMr = [76,5 MVA Trong đó:

ŠTldm› ŠT2ám: CÔng suất của hai máy biến áp hai dây quấn Sammr: cOng suất định mức của máy phát

Chọn máy biến áp liên lạc (máy biến áp tự ngẫu) AT, AT;, ta

chọn theo điều kiện:

Vì công suất của máy phát lớn nên ta không chọn được máy biến

áp tự ngẫu ba pha có công suất lớn hơn hay bằng 353 MVA với điện áp cuộn cao 220 kV, vì vậy ta chọn ba máy biến áp tự ngẫu một pha ghép thành ba pha

Như vậy với phương án này ta chọn sáu máy biến áp tự ngẫu một pha

máy điện và trạm biến áp, ta chọn các máy biến áp cho phương án I có các

Từ những điều kiện trên, tra bảng trong giáo trình thiết kế nhà

thông số cho đưới bảng sau:

Bảng 2.1: Thông số của các máy biến áp

Loại Điện áp cuộn dav kV Tổn thất Đời

al iện áp cuộn dâ: N%

AT2 AOJIITH | 120 | 242/5 | 121/2 | 1§ | 210 | 345 | 220 | 235 | 11 32 20 | 0,5

2) Tính toán phân phối công suất cho các máy biến áp

a) Công suất qua máy biến áp hai dây quấn Tị,T;:

Ở phương án này có hai bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây, trong đó một bộ nối trực tiếp vao thanh gop 110 kV, còn một bộ nối trực

tiếp vào thanh góp 220 kV Để kinh tế và vận hành thuận tiện, cho hai bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây G:-T; và Ga-T; làm việc với đồ thị phụ tải bằng

phẳng Do đó công suất tải của mỗi máy biến áp Tì,T; là:

Sic = Sor = Sti = S12 = Samar = 22" = 176,5- 2238

n

= 165,91 MVA Trong do:

Stamax? COng suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy n: số tổ máy phát trong nhà máy

b) Công suất qua máy biến áp tự ngẫu AT, AT;:

Summ(t) = Sern(t) + Srin(t)

Từ những số liệu của bảng 1.6 trong chương I, ta tính được công

suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu trong vòng 1 ngày, số liệu được tổng hợp ở bảng 2.2

én

hiệt đi

a may nl

Thiết kế phần điện của nhị

Đô án tôt nghiệp

Qua bảng số liệu ta xác định đòng công suất cực đại truyền qua các phía của máy biến áp tự ngẫu AT; và AT;

ScTNmax = 142 (MVA) < 3X§4mrx = 3x120 = 360 MVA STTNmax= 14,75 (MVA) < 3xơxSamrn=3x0,5x120=180 MVA Như vậy khi làm việc bình thường máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải nên ta chỉ cần kiểm tra sự có máy biến áp

3) Kiểm tra sự cố máy biến áp

Ta giả thiết nhà máy bị sự cố một bộ bên trung áp và xét lúc phụ

tải trung áp cực đại để tính toán xem máy biến áp tự ngẫu có bị quá tải và nhà máy có đủ khả năng cung cấp cho các phụ tải bên trung hay không

Stimax = 195,4 MVA; ting voi thoi diém 8+11 h

Spp = 18,21 MVA; Scs = 449,92 MVA

Trong phuong an I ta chỉ bố trí một bộ bên trung áp vì thế khi sự

cố bộ này thì tất cả phụ tải bên trung áp sẽ nhận công suất qua máy biến áp liên lạc, do đó công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu:

STTN = 5 [Stn — Sor] = 2Ÿ mm 4 = 97,7 MVA

Công suất phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:

1

Sutw = Samar — Stamax - 3 xSpp

42,35 18,21

= 176,5 - = 156,81 MVA Công suất phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu:

ScTN =SuTN — Strn=156,81 - 97,7=59,11 MVA

Vi Sutn>Srm, nén hai máy bién áp tự ngẫu không bị quá tải, tại

thời điểm sự cố nhà máy vẫn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải trung áp và

còn phát lên hệ thống một lượng là: Spzw„r=2XScrn=2x59,II=118,22 MVA

Công suất nhà máy thiếu để phát lên hệ thống khi sự cố một bộ

bên trung và lúc phụ tải trung áp cực đại:

SthiéuHT = SCš — SpháHT - XSbC

= 449,92 — 118,22 — 165,91 = 165,79 MVA Như vậy khi sự cố một bộ bên trung áp thì công suất phát lên hệ

thống của nhà máy bị thiếu là: Suiuur = 165,79 MVA, nhỏ hơn công suất dự

trữ quay của hệ thống là: Saanr = 315 MVA, vì thế hệ thống vẫn làm việc bình

thường

b) Sự cố một máy biến áp tự ngẫu

Ta giả thiết sự cố máy biến áp tự ngẫu AT; thì chỉ còn một máy

biến áp tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai thanh cái 220 kV và 110 kV

* Xét lúc phụ tải trung áp cực đại:

Scx=449,92 MVA Stmax=195,4 MVA

Công suất phía hạ áp của máy biến áp tự ngau AT):

SHTN = SámME — STdmax — SÐp

=176,5 - *“3Š - 18,21 = 147,7 MVA

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

STTN = STmax — Spr = 195,4— 165,91 = 29,49 MVA

Vi Sutw > Sri, nén may bién dp tu ngau AT, khéng bị quá tải,

tại thời điểm sự cố nhà máy vẫn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải trung

áp và còn phát lên hệ thống một lượng là:

SpháHTCSCTN = SHTN — Srrn = [47,7 — 29,49 = 118,21 MVA

Công suất nhà máy thiếu để phát lên hệ thống khi sự cố một

máy biến áp tự ngẫu AT; và lúc phụ tải trung áp cực đại:

SthiéuHT = SCš — SphátHT - >SpC

=449,92 — 165,91 — 118,21 = 165,8 MVA Như vậy khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu AT: thì công suất

phát lên hệ thống của nhà máy bị thiếu là: S„¿„r = 165,8 MVA, nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống là: Sa„„r = 315 MVA, vì thế hệ thống vẫn làm

Spp=12,86 MVA; Scs=411,82 MVA Công suất phía hạ áp của máy biến áp tự ngau AT):

SHTN = Sammr — Stamax — Spe

=176,5- *“*Š

4 - 12,86 = 153,05 MVA Công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu AT::

STTN = STmin — Spr = 136,78 — 165,91 = -29,13 MVA (chiéu céng suat tir phia 110 kV sang 220 kV)

Nên máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ tải công suất từ

hạ và trung áp lên cao, trong chế độ này phía cao áp mang tải lớn nhất

Scrw =SHrN†|S;„„|=153,05+29,13=182,18 MVA Scrn=182,18 MVA < 3XSgmmn=3*120=360 MVA

Vậy máy biến áp tự ngẫu AT; không bị quá tải, tại thời điểm

sự có nhà máy vẫn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải trung áp và còn phát

lên hệ thống mot lugng 1a: Sphatat= Sctn=182,18 MVA

Công suất nhà máy thiếu để phát lên hệ thống khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu AT; và lúc phụ tải trung áp cực tiểu:

SthiéuHT = SCš — SphátHT - >SpC

= 411,82 — 165,91 — 182,18 = 63,37 MVA

Như vậy khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu AT; thì công suất phát lên hệ thống của nhà máy bị thiếu là: Suá„+ = 63 37 MVA, đều nhỏ hon

công suất dự trữ quay của hệ thống là: Saigut = 315 MVA, vi thé hé thong van

lam viéc binh thuong

4) Tính tốn thất điện năng trong máy biến áp

Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn T; trong một năm là:

AAprti = [APo + APn (ee - 3 ]x 8760

dmB

= [1701580x( )°]*8760 = 4985,57.10° kWh

= 4985,57 MWh Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn Tạ trong một năm là:

AApr2 = [APo + APnx(—*- Š 3 ]x 8760

mB

165, my

= [1401550x( }]x8760 =4541,92.10 kWh

=4541,92 MWh

Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trong một năm là:

AP»: Tén thất không tải của máy biến áp

Sci, Sti, Sui: La cong suất tải qua các phía cao, trung, hạ áp

của máy biến áp tự ngẫu trong thời gian tị

Samp: cOng suất định mức của MBA tur ngẫu

ơœ: Hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: œ =0,5 APNc., APwr, APwu: ton thất ngắn mạch trong cuộn dây cao,

trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu

APvv =! AP,+E len ABucn =l 345+ 220 - 235

(bảng 2.2), đề tính tổn thất điện năng trong các máy biến ap ty ngau AT), AT

Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu là:

=3x0,21*8760 +

[0,143x(87)”+0.203 x(0,09)”+0,738x(§&7,09)”]xI+

[0.143x(133.16)”+0,203(4,98)”+0,738x(138,14)”]x3+ [0,143x(136,37)”“+0,203x(4,98)”+0,738x(141,35)”]x2+ [0,143(117)”+0,203x(9,68)”+0,738x(107,32Ÿ ]x4}

3x365 (3x

1) Chọn máy biến áp:

Chọn máy biến áp hai dây quấn T¡,T›, ta chọn theo điều kiện:

STlám = ST2ám > SamMr = [76,5 MVA Trong đó:

Stiam, ŠT2dm: Công suất của hai máy biến áp hai dây quấn SamME: CÔng, suất định mức của máy phát

Chọn máy biến áp liên lạc (máy biến áp tự ngẫu) AT, AT;, ta

chọn theo điều kiện:

1

Sati = Satz 2 — Sammr

a

Trong do:

Sati, Sato: cOng suất định mức của máy biến ap tu ngẫu

Samwr: công suất định mức của máy phát

a: hé số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

ạ= Uc=Uy _ 220=110_ 0 2

UV 220

1

Satiam = SAT2ám > 5% 176,5 = 353 MVA

Vì công suất của máy phát lớn nên ta không chọn được máy biến

áp tự ngẫu ba pha có công suất lớn hơn hay bằng 353 MVA với điện áp cuộn

cao 220 kV, vì vậy ta chọn ba máy biến áp tự ngẫu một pha ghép thành ba pha Như vậy với phương án này ta chọn sáu máy biến áp tự ngẫu một pha

Từ những điều kiện trên, tra bảng trong giáo trình thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp, ta chọn các máy biến áp cho phương án II, có các thông số cho đưới bảng sau:

Bảng 2.3: Thông số của các máy biến áp

Ở phương án này có hai bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn

dây nối trực tiếp vào thanh góp 110 kV Dé kinh tế và vận hành thuận tiện, cho

hai bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây Ga-T¡ và Ga-T; làm việc với đồ thị

phụ tải bằng phẳng Do đó công suất tải của mỗi máy biến áp T¡,T; là:

ŠTqmax: CÔng suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy

n: số tổ máy phát trong nha may

b) Công suất qua máy biến áp tự ngẫu AT¡, AT;:

Phía cao:

Scm(t) = : [ Scx(t) — Spe] = 7 xScx(t) Phia trung:

én

hiệt đi

a may nl

Thiết kế phần điện của nhị

Đô án tôt nghiệp

Từ những sô liệu của bảng 1.6 trong chương |, ta tính được công

Qua bảng số liệu ta xác định đòng công suất cực đại truyền qua các phía của máy biến áp tự ngẫu AT) và AT

ScTNmax = 224,96 (MVA) < 3xSTwam = 3x120 = 360 MVA STTNmax=97,52 (MVA) < 3xơxSTwam=3x0,5x120=180 MVA Như vậy khi làm việc bình thường máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải nên ta chỉ cần kiểm tra sự có máy biến áp

3) Kiểm tra sự cố máy biến áp

Ta giả thiết nhà máy bị sự cố một bộ bên trung áp và xét lúc phụ

tải trung áp cực đại để tính toán xem máy biến áp tự ngẫu có bị quá tải và nhà máy có đủ khả năng cung cấp cho các phụ tải bên trung hay không

Stimax = 195,4 MVA; ting voi thoi diém 8+11 h Spp=18,21 MVA; Scs=449,92 MVA

Stmax > Spr=165,91 MVA Trong phương án II ta bố trí hai bộ bên trung áp vì thế khi sự cô

bộ này thi tat cả phụ tải bên trung áp sẽ nhận công suất từ bộ còn lại và từ máy

biến áp liên lạc, đo đó công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu:

Sr = 5 [Stine - 2xSu] =; [195,4-165,91]=14,75 MVA

Công suất phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:

Công suất phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu:

ScTN = SnTN — Srrụ = 156,81 — 14,75 = 142,06 MVA

Vì Suru>Srmy, nên hai máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải, tại thời điểm sự cố nhà máy vẫn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải trung áp và

còn phát lên hệ thống một lượng là: S;hawr=2XScrụ=2X142,06=284,12 MVA

Công suất nhà máy thiếu để phát lên hệ thống khi sự cố một bộ bên trung và lúc phụ tải trung áp cực đại:

Stniguut = SCš — SphátHT - XSpC

= 449,92 — 284,12 = 165,83 MVA

Nhu vậy khi sự cố một bộ bên trung áp thì công suất phát lên hệ

thống của nhà máy bị thiếu là: S„„r = 165,8 MVA, nhỏ hơn công suất dự trữ

quay của hệ thống là: Saanr = 315 MVA, vì thế hệ thống vẫn làm việc bình

Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu AT; thì chỉ còn một máy biến

áp làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai thanh cái 110 kV và 220 kV

Xét lúc phụ tải trung áp cực đại:

Stmax=195,4 MVA < Sp1=331,82 MVA; tng với 8+11 h Nên công suất truyền từ bên trung áp sẽ qua máy biến áp tự

ngẫu lên cao áp một lượng là: S¡= Syr - Srma„=331,82-195,4=136,42 MVA

Xét lúc phụ tải trung áp cực tiểu:

Stmin=136,78 MVA < Sp1=331,82 MVA; ting voi 0+7 h

Nên công suất truyền từ bên trung áp sẽ qua máy biến áp tự

ngẫu lén cao ap mot luong 1a: So= Spr - Stmin=331,82-136,78=195,04 MVA

Vì S¡=136,42 MVA < S,=195,04 MVA Nén ta chi xét trường hợp công suất truyền cực đại khi phụ tải trung áp cực tiêu

Stmin=136,78 MVA; tng voi thời điểm 0+7 h Spp=12,86 MVA; Scs=411,82 MVA

Công suất phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu:

Sutn = Samar — Stpmax - Spp

Nên máy biến áp tự ngẫu AT; làm việc theo chế độ tải công suất

từ hạ và trung sang cao áp, trong chế độ này phía cao áp mang tải lớn nhất

Scrụ =SnrNT†|S+ry|=153.,05+195,04=3488,09 MVA Scrn=348,09 MVA < 3xSamrx=3x120=360 MVA

Vậy máy biến áp tự ngẫu AT; không bị quá tải, tại thời điểm sự

cố nhà máy vẫn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải trung áp và còn phát lên

hệ thống một lượng là: S„zur+= Scrn=348,09 MVA

Công suất nhà máy thiếu để phát lên hệ thống khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu AT; và lúc phụ tải trung áp cực tiểu:

SthiéuHT = SCš — SpháHT - XSpC

= 411,82 — 348,09 = 63,73 MVA Như vậy khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu AT; thì công suất

phát lên hệ thống của nhà máy bị thiếu là: Swiuxr = 63,73 MVA, đều nhỏ hơn

công suất dự trữ quay của hệ thống 1a: Sagat = 315 MVA, vi thé hé thống vẫn làm việc bình thường

4) Tính tốn thất điện năng trong máy biến áp

Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn Tị, T› trong

=4541,92 MWh Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trong một năm:

APo: Tổn thất không tải của máy biến áp

Sci, Sri, Sui: Là công suất tải qua các phía cao, trung, hạ áp

của máy biến áp tự ngẫu trong thời gian t

Samn: công suất định mức của MBA tự ngẫu

ơ: là hệ số có lợi của máy bién áp tự ngẫu: œ =0,5 APNC APNT APNu: tốn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao,

trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu

APyo = 1 Pye + AP cout - AP rit =l 345+ 220 - 235,

Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu là:

=3x0,21*8760 +

[0,143(156,91)”+0,203x(68,21)”+0,738(88,7)”]x1+ [0,143x(172,1)”+0,203(82,87)”+0,738x(89,23)7]x2+

[0,143(169,96)”+0,203x(82,87)”+0,738x(87,09)]x1+

[0,143x(216,11)°+0,203(77,98) +0,738%(138, 13) ]x3+ [0,143x(219,33)”+0,203x(77,98)”+0,738x(141,35)”]x2+

Trong vận hành nhà máy điện nói riêng và hệ thống điện nói chung, các

khí cụ điện và dây dẫn không những chỉ làm việc ở chế độ bình thường mà có khi còn phải vận hành ở chế độ cưỡng bức Mục đích của việc tính dòng cưỡng bức là để phục vụ cho việc lựa chọn các khí cụ điện và dây dẫn sao cho đảm bảo cung cấp điện an toàn lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố một

phần tử nào đó, do đó ta phải tìm đòng điện cưỡng bức lớn nhất

Theo đề tài thiết kế, phụ tải ở các cấp điện áp cho như sau:

Cao ap:

hai đường dây kép: P=90 MW;; cos p=0,89; Sc=101,12 MVA mot duong day don: P=70 MW; cos@=0,89; S.=78,65 MVA Trung ap:

hai đường dây kép: P=40 MW; coso=0,87; S+=45,98 MVA

ba đường day don: P=30 MW; cos@=0,87; S,=34,48 MVA Dia phuong:

bén duong day cap kép: P=3 MW; cos@=0,84; Spp=3,57 MVA

ba duong day cap don: P=2 MW; cose =0,84; S,,=2,38 MVA

2.3.1 Phuong an I

1) Dòng cưỡng bức của các mạch nối vào thanh góp cao áp

Dòng cưỡng bức của phụ tải cao áp:

s 101,12 lục=— em = HOLE? =0 265 kA

Lic su cé AT: Scry=181,18 MVA

Dòng cưỡng bức phía cáo áp của may biến áp tự ngẫu:

S, 2 181,18

lcpCATIE leecati= Buu = 1x30 = 0,475 kA

x dm x

Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối

vào thanh góp cao áp là: lpcmax= lcsnr=0,565 kA

2) Dòng cưỡng bức của các mạch nối vào thanh góp trung áp Dòng cưỡng bức của phụ tải trung áp:

Dòng cưỡng bức phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu:

Ss 97,7

1 = I, = _DTTNmax _ >

bTATI bTATI V3xU a, 3x 10

Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nói

=0,513 kA

vào thanh góp cao áp là: l¿prmax= lcgra=0,973 kA

3) Dòng cưỡng bức của các mạch phụ tải địa phương

1) Dòng cưỡng bức của các mạch nối vào thanh góp cao áp

Dòng cưỡng bức của phụ tải cao áp:

Sen 10h? =0 265 KA

Tov =

oer NBxU,, A3x220

Su 215.19 _ 9 565 KA Test U,, V3x220

Dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự ngẫu:

Công suất cuộn cao: Lúc bình thường: Scry=224.96 MVA

Luc su c6 T: Scry=142,06 MVA Luc sy cé AT2: Scry=348,09 MVA

Dòng cưỡng bức phía cáo áp của máy biến áp tự ngẫu:

vào thanh góp cao áp là: l¿pcmax= lcscrn=0,913 kA

2) Dòng cưỡng bức của các mạch nối vào thanh góp trung áp

Dòng cưỡng bức của phụ tải trung áp:

j“

V3xU gq, A/3xI10

Dòng cưỡng bức qua máy biến áp nội bộ:

1,05xS„„„; _ 1,05%176,5 V3xU,, ¥3x110

= 0,241 kA

Dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự ngẫu:

Công suất cuộn trung: Lúc bình thường: Srrw=97,52 MVA

Lúc sự cô Tạ: Srrw=14,75 MVA Lúc sự cô AT;: Srry=195,04 MVA

Dòng cưỡng bức phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu:

.ồẢ

cbTATI” ‡ebTATIL —— —=

V3xUy, A3xI10 Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối

= 1,023 kA

vào thanh góp cao áp là: lcprmax= lcsrrw=1,023 kA

3) Dòng cưỡng bức của các mạch phụ tải địa phương

Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần địa