Đồ án Hệ thống điện Trịnh quang huy

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC NHIỆM

Trang 1

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay nước ta đang trong công cuộc công nhiệp hóa hiện đại hóa đât nước thì ngành công nghiệp điện lực đóng vai trò rất quan trọng công cuộc xây dựng và phát triển nền kinh tế quốc dân Các yêu cầu về sử dụng điện và thiết bị điện ngày càng tăng Cùng với sự phát triển nhanh chóng của xã hội như ngày nay thì kèm theo đó là lượng điện năng sử dụng ngày càng tăng, đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới để đủ cung cấp điện cho phụ tải Vậy nên việc tìm hiểu, nghiên cứu tính toán thiết

kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp là điều quan trọng và cần thiết

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường em được nhà trường và khoa hệ thống điện giao cho nhiêm vụ thiết kế đồ án môn học “ Thiết kế phần điện nhà máy điện”

Trong quá trình hoàn thành đồ án môn học này em xin gửi lời cám ơn chân thành

sâu sắc nhất tới cô T.S Nguyễn Nhất Tùng cùng các thầy cô giáo trong trường Đại

học Điện lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa hệ thống điện nói riêng đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành được bài đồ án này trong quá trình hoàn thành bài đồ án này em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy

cô chỉ bảo thêm để em có thể hiểu sâu hơn nữa về môn học này để em có được nền tảng vững chắc để bước vào thực tế sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 24 tháng 10 năm 2014

Sinh viên

Trịnh Quang Huy

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Trịnh Quang Huy

Lớp : Đ5H4

Ngành : Hệ Thống Điện

TÊN ĐỀ TÀI:

PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

I Các số liệu ban đầu

Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện gồm 04 tổ máy, công suất của mỗi tổ máy bằng Pđm = 120 MW (Smax khô =0,8Smax mưa) Hệ số tự dùng αTD = 0,7%, cos = 0,85 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 địa phương 11 kV

Pmax = 16 MW, cos = 0,84 Gồm 2 lộ kép công suất mỗi lộ 6 MW, dài 1 km;

và 2 đơn công suất mỗi lộ 2 MW, dài 3 km Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ có dòng điện định mức Icắt 21 kA 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= 180MW; cosφ = 0,86 Gồm 3 kép x 60 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

3 Phụ tải cấp điện áp cao U C (220 kV)

Pmax= 140 MW; cosφ = 0,86 Gồm 2 kép x 70 MW Biến thiên phụ tải ghi trên bảng

4 Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài 12

km

Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : SđmHT= 5000 MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X*HT= 0,83, công suất dự phòng của hệ thống : SdtHT = 150 MVA

5 Công suất toàn nhà máy : ghi trên bảng

Trang 3

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

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC HÌNH VẼ

PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 1

1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp phát UF 3

1.2.3 Tính toán phụ tải cấp điện áp cao (220 kV) 4

1.2.4 Tính toán công suất phát của nhà máy điện 5

1.2.5 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy 5

1.2.6 Công suất phát về hệ thống 6

1.3.1 Phương án 1: 9

1.3.2 Phương án 2 10

2.1.A Phân phối công suất cho máy biến áp lúc bình thường 13

2.2.A Chọn máy biến áp 14

2.3.A Kiểm tra điều kiện quá tải 15

2.4.A Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp 18

2.1.B Phân phối công suất lúc bình thường 21

2.2.B Chọn máy biến áp 22

2.3.B Kiểm tra điều kiện quá tải 22

2.4.B Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp 26

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 2

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 2

1.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 7

1.3 Kết luận 12

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 13

A Phương án 1 13

B Phương án 2 21

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ -KĨ THUẬT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 29

3.1 Phương án 1 29

Trang 5

3.1.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 29

3.1.1 Tính toán kinh tế-kĩ thuật 29

3.2.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 31

3.2.1 Tính toán kinh tế-kĩ thuật 31

4.3.1 Ngắn mạch tại N1 38

4.3.4 Ngắn mạch tại N3’ 46

5.1.1 Các mạch phía 220 kV 48

5.1.2 Các mạch phía 110 kV 49

5.1.3 Các mạch máy phát 50

5.2.1 Chọn máy cắt 50

5.2.2 Chọn dao cách ly 52

5.3.1 Chọn loại và tiết diện 53

5.3.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 54

5.3.3 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 54

5.3.4 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 56

5.3.5 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng 57

5.4.1 Chọn tiết diện thanh dẫn, thanh góp mềm 58

5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 59

5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 63

5.5.1 Chọn cáp 64

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 66

3.2 Phương án 2 31

3.3 Lựa chọn phương án tối ưu 32

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 34

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 34

4.2 Lập sơ đồ thay thế 35

4.3 Tính dòng ngắn mạch theo điểm 37

4.4 Kết luận 47

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 48

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 48

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 50

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 52

5.4 Chọn thanh góp mềm 58

5.5 Chọn cáp và chọn kháng điện đường dây 64

Trang 6

5.6.1 Chọn máy biến dòng(BI) 71

5.6.2 Chọn máy biến điện áp (BU) 75

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng riêng 80

6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng chung 81

6.2.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện 82

PHẦN 2: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP TREO 22/0,4kV Spt=400(kVA) 85

10.4.1 Kiểm tra cầu dao phụ tải NPS 24 B1/A1_A4 - 24kV : 100

10.4.2 Kiểm tra cầu chì tự rơi 3GD1-403-4B- 24kV : 100

10.4.3 Kiểm tra sứ đỡ cao áp 0WH-35-2000: 100

10.4.4 Kiểm tra thanh cái hạ áp : 100

10.4.5 Kiểm tra Aptomat tổng EA603-G-3P/600A: 101

10.4.6 Kiểm tra Aptomat nhánh SA403-H-3P/250A: 101

KẾT LUẬN CHUNG 104

5.6 Chọn máy biến áp đo lường 71

5.7 Chống sét van 78

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 80

6.1 CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG 80

6.2 CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỰ DÙNG 80

CHƯƠNG 8: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM 86

8.1 Chọn máy biến áp 86

8.2 Sơ đồ nối điện cho trạm biến áp 86

CHƯƠNG 9: CHỌN CÁC THIẾT BỊ, KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP VÀ HẠ ÁP 88

9.1 Lựa chọn các thiết bị điện cao áp 88

9.2 Lựa chọn các thiết bị điện hạ áp 91

CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ 97

10.1 Tính toán ngắn mạch 97

10.2 Tính toán ngắn mạch phía cao áp 22kV 98

10.3 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 0,4kV 98

10.4 Kiểm tra các thiết bị đã chọn 100

CHƯƠNG 11: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 102

11.1 Điện trở nối đất của thanh 102

11.2 Điện trở nối đất của cọc 102

11.3 Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc 103

Trang 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1.1: Thông số máy phát điện 2

Bảng 1.1.2 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát 3

Bảng 1.1.3:Công suất phụ tải cấp điện áp trung 3

Bảng 1.1.4.Công suất phụ tải cấp điện áp cao 4

Bảng 1.1.5 Công suất phụ tải toàn nhà máy 5

Bảng 1.1.6.Cân bằng công suất toàn nhà máy 6

Bảng 1.1.7.Bảng tổng kết công suất max, min của nhà máy 7

Bảng 2.1.A Bảng phân phối công suất cho các phía của MBA liên lạc 14

Bảng 2.2.A Thông số máy biến áp B1 và B4 14

Bảng 2.3.A Thông số máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 15

Bảng 2.1.B Bảng phân phối công suất cho các phía của MBA liên lạc 22

Bảng 2.2.B Thông số máy biến áp B3 và B4 22

Bảng 2.3.B Thông số máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 22

Bảng 2.4.B Bảng phân phối công suất cho các phía của MBA liên lạc 27

ảng 3.1: Tổng kết hai phương án 33

Bảng 4.1: Kết quả tính toán ngắn mạch 47

Bảng 5 1: Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức ở các cấp điện áp 50

Bảng 5 2: Thông số máy cắt 51

Bảng 5 3: Thông số dao cách ly 52

Bảng 5 4: Thông số thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 54

Bảng 5 5: Thông số sứ đỡ 57

Bảng 5.6 Bảng thông số của dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220 kV và 110 kV 58

Bảng 5 7: Phân bố công suất qua từng kháng trong các tình huống 69

Bảng 5 8: Thông số máy cắt 1 cho cáp 1 71

Bảng 5 9: Thông số máy biến dòng cấp điện áp máy phát 11 kV 72

Bảng 5 10: Thông số các dụng cụ phụ tải BI 73

Bảng 5.11: Thông số của BI cấp 110KV và 220KV 74

Bảng 5.12: Thông số BU cấp điện áp 11 kV 75

Bảng 5 14: Thông số BU cấp điện áp 110kV và 220kV 77

Bảng 5.15: Thông số của chống sét van thanh góp 78

Bảng 5.16: Thông số của chống sét van trung tính MBA 2 cuộn dây 79

Bảng 6.1 Thông số MBA tự dùng riêng 81

Bảng 6.2 Thông số MBA tự dùng chung 81

Trang 8

Bảng 6.3 Thông số máy cắt tự dùng 82

Bảng 6.4 Thông số dao cách ly được chọn 82

Bảng 6.5 Thông số aptomat được chọn 83

Bảng 9.1 Thông số kỹ thuật của MBA 86

Bảng 9.1 Thông số kỹ thuật cầu dao phụ tải 89

Bảng 9.2 Thông số cầu chì tự rơi 89

Bảng 9.3 Thông số sứ cao áp 90

Bảng 9.5 Thông số cáp hạ áp 92

Bảng 9.6 Thông số Aptomat tổng 92

Bảng 9.7 Thông số Aptomat nhánh 92

Bảng 9.8 Thông số thanh cái hạ áp 93

Bảng 9.9 Thông số máy biến dòng 93

Bảng 9.10 Thông số sứ đỡ thanh cái 93

Bảng 9.11 Thông số các thiết bị đo đếm điện năng 94

Trang 9

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1.1 Đồ thị công suất phụ tải cấp máy phát 3

Hình 1.1.2: Đồ thị phụ tải trung áp 4

Hình 1.1.3 : Đồ thị phụ tải cao áp 4

Hình 1.1.4: Đồ thị công suất phụ tải toàn nhà máy 5

Hình 1.1.5: Đồ thị toàn nhà máy mùa khô và mùa mưa 7

Hình 2.1.A : Sơ đồ nối dây phương án 1 13

Hình 2.2.A Sơ đồ phân bố công suất phương án 2 khi sự cố hỏng bộ MF-MBA B4 16

Hình 2.3.A Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN B2 khi phụ tải trung max 17

Hình 2.1 Sơ đồ nối dây phương án 2 21

Hình 2.2 Sơ đồ phân bố công suất phương án 2 khi sự cố hỏng bộ MF-MBA B4 23

Hình 2.3 Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN B2 khi phụ tải trung max 25

Hình 2.4 Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN B2 khi phụ tải trung min 26

Hình 4.1 Sơ đồ điểm ngắn mạch 35

Hình 5 1: Sơ đồ thiết bị phân phối 48

Hình 5.2 Thanh dẫn cứng 54

Hình 5.3 Sứ đỡ thanh dẫn cứng 57

Hình 5.2: Sơ đồ chọn kháng điện cho phụ tải địa phương 67

Hình 5 3: Sơ đồ cấp điện cho phụ tải địa phương bằng kháng kép 69

Hình 5 4: Sơ đồ nối dụng cụ đo vào biến điện áp vào biến dòng điện mạch máy phát 73

Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 80

Hình 8.1 Sơ đồ nối điện trạm biến áp treo 22/0,4kV 87

Hình 9.1 Mô hình dao cách ly 88

Hình 9.2 Mô hình cầu chì tự rơi 89

Hình 9.3 Mô hình sứ cao thế 90

Hình 9.4 Mô hình chống sét van 90

Hình 9.5 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp treo 400 kVA-20/0,4kV 96

Hình 11.1 Sơ đồ hệ thống nối đất 103

Trang 10

PHẦN 1:

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

Trang 11

CHƯƠNG I:

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng trong nhiệm

vụ thiết kế đồ án tốt nhiệp Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá trình tính toán Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S dựa vào

đồ thị phụ tải các cấp điện áp hang ngày vì hệ số công suất các cấp điện áp khác nhau

Từ công suất các cấp điện áp ở chế độ cực đại, cực tiểu t sẽ tiến hành đề suất các phương án nối dây

Điện kháng tương đối

xd'' xd' xd

CB-795/230-32T 134 120 0,895 11 7,05 187,5 0,18 0,29 0,97

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp cho dưới dạng bẳng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số cosφ của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến Các tính toán được trình bày như sau:

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

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

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

cosφ : hệ số công suất của phụ tải

Trang 12

1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp phát U F

PUFmax= 16 MW; cosφ= 0,84 Tại thời điểm ( 0÷5)h ; PUF%=70%

Ta có: UF UFmax UF

100.cosφF 100.0,84

Áp dụng công thức ta có bảng số liệu tính toán cho từng mốc thời gian như sau:

Bảng 1.1.2 Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

Giờ 0÷ 5 5÷ 8 8÷ 11 11÷ 14 14÷ 17 17÷ 20 20÷ 22 20÷ 24

SUF(MVA) 13,33 16,19 15,24 16,19 16,19 19,05 17,14 13,33

Hình 1.1.1 Đồ thị công suất phụ tải cấp máy phát

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

PUTmax= 180 MW; cosφ= 0,86 Tại thời điểm ( 0÷5)h ; PUF%=70%

Ta có: UT UTmax UT

100.cosφT 100.0,86

Bảng 1.1.3:Công suất phụ tải cấp điện áp trung

13,33 17,14

SUF (MVA)

Trang 13

Hình 1.1.2: Đồ thị phụ tải trung áp

1.2.3 Tính toán phụ tải cấp điện áp cao (220 kV)

PUCmax= 140 MW; cosφC= 0,86 Tại thời điểm ( 0÷5)h ; PUF%=90%

Ta có: UC UCmax UC

100.cosφC 100.0,86

Bảng 1.1.4.Công suất phụ tải cấp điện áp cao

S UT (MVA)

S UC (MVA)

Trang 14

1.2.4 Tính toán công suất phát của nhà máy điện

Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi máy có công suất định mức PđmF = 120 MW

Mùa mưa phát 100% công suất định mức:

STNM m( ) t n.SđmF 4.134536(MVA)

Mùa khô phát 80% công suất định mức:

( ) TNM kh mF 0,8.4.1

Trong đó: STNM(t): Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điếm t;

SđmF: Công suất biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát

Hình 1.1.4: Đồ thị công suất phụ tải toàn nhà máy

1.2.5 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy

Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 0,8% điện năng phát ra của nhà máy Do nhà máy thiết kế là nhà máy thủy điện nên lượng điện tự dùng coi như không đổi theo thời gian và được xác định theo công thức:

STD = dmF

td

n.Pα%

Trang 15

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng Trong đó :  : số phấn trăm lượng điện tự dùng ,  =0,7%

Hệ số công suất phụ tải tự dùng , CosTD = 0,82

STD : công suất tự dùng của nhà máy , MVA

n : số tổ máy phát

PdmF : công suất tác dụng của một tổ máy phát

Như vậy, công suất phụ tải tự dùng của nhà máy là :

dmF TD

Bảng 1.1.6.Cân bằng công suất toàn nhà máy

Trang 16

Từ đó ta suy ra đồ thị toàn nhà máy nhà máy:

Hình 1.1.5: Đồ thị toàn nhà máy mùa khô và mùa mưa

1.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

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

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

Qua quá trình phân tích và tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toàn nhà máy ta có bảng tổng kết công suất sau :

Bảng 1.1.7.Bảng tổng kết công suất max, min của nhà máy

Trang 17

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng Các phương án đề xuất phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

 Nguyên tắc 1

Tỉ lệ phần trăm công suất phụ tải địa phương so với công suất định mức máy phát:

max DP

Do đó, thích hợp dùng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp vừa

phát công suất lên hệ thống

 Nguyên tắc 4:

Ta có SminUT = 146,51 MVA , SmaxUT = 209,03 MVA , SdmF = 134 MVA

Xét tỉ số SmaxUT /SdmF=209,03/134 =1,55 MVA , SminUT/SdmF= 146,51/134 =1,09 MVA

Do dùng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc nên ta có thể sử dụng 1 hoặc 2 bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp điện điện áp trung

Trang 18

1.3.1 Phương án 1:

Phía cao áp thanh góp 220 kV bố trí 2 máy biến áp tự ngẫu B2,B3 dùng làm MBA

liên lạc giữa các cấp điện áp và 1 bộ MF-MBA 2 dây quấn B1 Phía trung áp thanh góp 110kV được nối với 1 bộ MF– MBA 2 dây quấn F4-B4

-Ƣu điểm: Bố trí nguồn và tải cân đối nên tổn thất công suất nhỏ

-Nhƣợc điểm : Có nhiều chủng loại máy biến áp ( 3 chủng loại) gây khó khăn trong

vận hành và sửa chữa Ngoài ra có bộ MF- MBA phía 220kV có vốn đầu tư cao hơn

bộ MF-MBA phía 110kV,làm cho chi phí đầu tư đắt hơn so với các phương án có số

lượng máy biến áp bên cao áp 220KV ít hơn

Trang 19

1.3.2 Phương án 2

Phương án này có hai bộ MF- - MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV

để cung cấp điện cho phụ tải 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

Ƣu điểm: Sơ đồ đơn giản, vận hành linh hoạt Số lượng và chủng loại máy biến áp

ít hơn phương án 1 nên vốn đầu tư thấp hơn phương án 1 (M A 110kV có vốn đầu tư thấp hơn M A 220kV)

Nhƣợc điểm:

Với số liệu tính toán SminUT = 146,51 MVA , SmaxUT = 209,03 MVA , 2.SdmF = 268 MVA

 Luôn có lượng công suất thừa truyền qua MBA tự ngẫu là:

min

Thua

S = 268 -146,51 = 121,49 MVA , SmaxThua = 268 -209,03 = 58,97 MVA

 Dòng công suất truyền qua 2 lần MBA (MBA bộ và MBA liên lạc)

Trang 20

1.3.3 Phương án 3

Trong phương án này ta dùng ba bộ MF-MBA F1-B1, F2-B2, F3-B3 nối vào thanh

góp cao áp 220 kV và hai cặp F6 máy biến áp B6 làm việc song song, trong đó hai máy biến áp tự ngẫu B4, B5 làm nhiệm vụ liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau Phía

hạ MBA tự ngẫu cung cấp cho phụ tải địa phương

Ƣu điểm: Phụ tải địa phương không phụ thuộc vào máy phát

Nhƣợc điểm : Sử đụng nhiều chủng loại MBA nên vận hành phức tạp

Máy biến áp và các thiết bị ở cấp điện áp cao áp có giá thành cao hơn so

với cấp điện áp trung nên làm tang chi phí đầu tư

Trang 21

1.3.4 Phương án 4

Trong phương án này ta dùng hai bộ MF-MBA F1-B1, F2-B2 làm việc song song

với nhau cung cấp lên thanh góp cao áp 220 kV và hai cặp F3, F4 máy biến áp B3, B4 làm việc song song, trong đó hai máy biến áp tự ngẫu B3, B4 làm nhiệm vụ liên lạc giữa 3 cấp điện áp với nhau Phía 110kV ta dùng hai bộ MF-MBA F5-B5, F5-B5

Ƣu điểm: Phụ tải địa phương không phụ thuộc vào máy phát

Nhƣợc điểm: Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt

kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng như trong vận hành, sửa chữa 1.3 Kết luận

Vậy từ tất cả các phương án nêu trên, qua sự phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng phương án, chúng ta dễ dàng nhận thấy phương án 1 và phương án 2 là tối ưu hơn

so với phương án còn lại Cho nên ta chọn hai phương án này để tính toán cho các chương tiếp theo

Trang 22

CHƯƠNG 2:

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Trong nhà máy điện, máy biến áp là thiết bị quan trọng nó đảm bảo sự cung cấp

điện cho phụ tải, đồng thời nó ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế của nhà máy Để chọn máy biến áp ta tiến hành các bước sau: tiến hành chọn sơ bộ máy biến áp sau đó kiểm tra các điều kiện quá tải của máy biến áp, phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp và tính tổn thất công suất trong máy biến áp Trong nội dung của Chương 2 ta chọn thời gian nhà máy phát 100% công suất vào mùa mưa để tính toán, lựa chọn máy biến áp Trường hợp mùa khô công suất nhỏ hơn được xem như thỏa mãn khi trường hợp mùa mưa đã thỏa mãn

A Phương án 1

Hình 2.1.A : Sơ đồ nối dây phương án 1

2.1.A Phân phối công suất cho máy biến áp lúc bình thường

 Tính toán công suất bộ

Trang 23

Từ công thức trên ta có bảng phân bố về các phía cho MBA liên lạc như sau:

Bảng 2.1.A Bảng phân phối công suất cho các phía của MBA liên lạc

2.2.A Chọn máy biến áp

2.2.1.A Chọn công suất cho máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

SdmBSdmF - Sbo SdmF=134(MVA)

Máy phát F1,F4 có công suất định mức là SđmF = 134 MVA

Bảng 2.2.A Thông số máy biến áp B1 và B4

MBA Loại M A Sđm MVA Điện áp cuộn dây Tổn thất công suất

UN % I0 %

2.2.2.A Chọn máy biến áp tự ngẫu B2, B3

-Máy biến áp tự ngẫu 2, 3 được chọn theo điều kiện:

áp cần được xác định trong các trường hợp bình thường và sự cố để kiểm tra xem có bị quá tải ngoài phạm vi cho phép hay không

Trang 24

Bảng 2.3.A Thông số máy biến áp tự ngẫu B2 và B3

2.3.A Kiểm tra điều kiện quá tải

Do công suất của máy biến áp 2 cuộn dây được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất phát của máy phát nên không cần phải kiểm tra, ta chỉ kiểm tra máy biến áp tự ngẫu trong các trường hợp sự cố

2.3.1A Sự cố hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung tại thời điểm bên trung max

Hỏng MBA B4 tại SmaxUT = 209,3 MVA Khi đó ứng với thời điểm t = 11÷14 h,UTmax

 Phân bố công suất khi quá tải của máy biến áp tự ngẫu

+ Công suất phía trung: S = SCT 1 maxUT 1.209,3 104, 65 MVA

Trang 25

Hình 2.2.A Sơ đồ phân bố công suất phương án 2 khi sự cố hỏng bộ MF-MBA B4

Ta thấy công suất truyền từ phía hạ đồng thời lên trung và cao, do đó trong trường hợp này cuộn hạ mang tải nặng nề nhất Kiểm tra mức độ non tải hay quá tải của máy biến áp tự ngẫu:

sc dmBTN qt ha

Vậy hệ thống ổn định làm việc bình thường

2.3.2.A Hỏng một MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại

Hỏng MBATN B2 tại S UT max = 209,3 MVA Khi đó ứng với thời điểm t = 11÷14 hUTmax

VHT

S = 176,32 MVA; SUTmaxUF = 16,19 MVA; SUTmaxUC =130,23 MVA

 Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm đảm bảo cung cấp đủ công suất cho S UT

HT

133,01

Trang 26

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng tải công suất lên thanh góp trung áp mà không bị quá tải

 Phân bố công suất khi quá tải

+ Công suất phía trung: max

CT UT boB4

+ Công suất phía hạ: SCH=SdmF-SUTmaxUF - S1 UTmaxTD =134-16,19- 3,95=116,82 (MVA)1

+ Công suất phía cao: SCC =SCH – SCT = 116,82 – 76,29 = 40,53 (MVA)

Hình 2.3.A Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN B2 khi phụ tải trung max

Ta thấy công suất truyền từ phía hạ đồng thời lên trung và cao, do đó trong trường hợp này cuộn hạ mang tải nặng nề nhất Kiểm tra mức độ non tải hay quá tải của máy biến áp tự ngẫu:

Vậy hệ thống ổn định làm việ bình thường

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

Trang 27

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng 2.3.3.A Hỏng một MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu

2.4.A Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

2.4.1.A Tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây:

2

N dmB

2.4.2A Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu

ΔP =ΔP = ΔP = 520=260

0,50,

Trang 28

Trang 29

Trang 30

→ Tổn thất điện năng của phương án 1 là:

Hình 2.1.B Sơ đồ nối dây phương án 2

2.1.B Phân phối công suất lúc bình thường

 Tính toán công suất bộ:

Trang 31

Bảng 2.1.B Bảng phân phối công suất cho các phía của MBA liên lạc

2.2.B Chọn máy biến áp

2.2.1.B Chọn công suất cho máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA

SdmBSdmF-Sbo SdmF=134(MVA)

Máy phát F3,F4 có công suất định mức là SđmF = 134 MVA

Bảng 2.2.B Thông số máy biến áp B3 và B4

MBA Loại M A Sđm MVA Điện áp cuộn dây Tổn thất công suất

UN % I0 %

B3 và

2.2.2.B Chọn máy biến áp tự ngẫu B2, B3

- Máy biến áp tự ngẫu 2, 3 được chọn theo điều kiện:

số sau; đây là M A có tham số lớn nhất có thể tra và sấp xỉ với giá trị yêu cầu

Bảng 2.3.B Thông số máy biến áp tự ngẫu B1 và B2

B2

ATДЦT

2.3.B Kiểm tra điều kiện quá tải

Do công suất của máy biến áp 2 cuộn dây được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất phát của máy phát nên không cần phải kiểm tra, ta chỉ kiểm tra máy biến áp tự ngẫu trong các trường hợp sự cố

Trang 32

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng 2.3.1.B Sự cố hỏng 1 bộ MF-MBA bên trung tại thời điểm bên trung max

Hỏng bộ MF-MBA B4 tại SmaxUT =209,3 MVA Khi đó ứng với thời điểm t = 11÷14

h, SUTmaxVHT = 176,32 MVA ; SUTmaxDP = 3,95 MVA; SUTmaxUC =130,23(MVA)

 Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm đảm bảo cung cấp đủ công suất cho S UT

+ Công suất phía trung: S =CT 1(SmaxUT -SboB3)= (209,3-133,01)=38,14 (MVA)1

+ Công suất phía ha:SCH=SdmF- S1 UTmaxUF - S1 UTmax=134- 16,19- 3,95=124,92(MVA)1 1

+ Công suất phía cao: SCC =SCH – SCT = 124,92 – 38,14 = 86,78 (MVA)

Hình 2.2.B Sơ đồ phân bố công suất phương án 2 khi sự cố hỏng bộ MF-MBA B4

Ta thấy công suất truyền từ phía hạ đồng thời lên trung và cao,do đó trong trường hợp này cuộn hạ mang tải nặng nề nhất Kiểm tra mức độ non tải hay quá tải của máy biến áp tự ngẫu:

Trang 33

2.3.2.B Hỏng một MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại

Hỏng MBA B2 tại SmaxUT =209,3(MVA) Khi đó ứng với thời điểm t = 12÷16 hUTmax

VHT

S 176, 32(MVA); SUTmaxUF =16,19(MVA); SUTmaxUC =130,23(MVA)

Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm đảm bảo cung cấp đủ công suất cho S UT

K α.S +2.S >S1,4.0,5.250+2.133,01=441,02 > 209,3(MVA) (thoa man)



Vậy một máy biến áp tự ngẫu bên cao áp hỏng thì máy biến áp tự ngẫu còn lại vẫn tải công suất lên thanh góp trung áp mà không bị quá tải

+ Công suất phía trung: max

Trang 34

Hình 2.3.B Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN B2 khi phụ tải trung max

Ta thấy công suất truyền từ phía hạ và trung lên cao, do đó trong trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất:

2.3.3.B Hỏng một MBA tự ngẫu B2 tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu

Hỏng MBA B2 tại SminUT=146,51(MVA) Khi đó ứng với thời điểm t = 0÷5h và 22÷24h;SUTminVHT =225,69(MVA); SUTminUF =13,33(MVA); SUTminUC =146,51(MVA)

Điều kiện kiểm tra quá tải:

Trang 35

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành KTĐ GVHD: T.S Nguyễn Nhất Tùng Vậy một máy biến áp tự ngẫu bên cao áp hỏng thì máy biến áp tự ngẫu còn lại vẫn

tải công suất lên thanh góp trung áp mà không bị quá tải

+ Công suất phía trung: min min

CT UT boB4

+Công suất phía hạ :SminCH=SdmF-SUTminUF -1.SminTD=134-13,33- 3,95=119,68(MVA)1

+ Công suất phía cao:SCCmin=SCH-SCT=119,68-(-119,51)=239,19(MVA)

Ta thấy công suất truyền từ phía hạ và trung lên cao,do đó trong trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất:

min min min

S =α.(S +S )=0,5.(119,68+119,51)=119,59(MVA)

Kiểm tra mức độ non tải hay quá tải của máy biến áp tự ngẫu:

min qtsc dmB1 nt

1, 4.0, 5.250 175 119, 59(MVA)



Hình 2.4.B Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN B2 khi phụ tải trung min

 Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

UTmin UTmin

=(225,69+146,51)-239,19 =133,01 (MVA)<150(MVA)

Vậy hệ thống làm việc ổn định

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

2.4.B Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

2.4.1.B Tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây:

Trang 36

2

N dmB

Trang 37

Trang 38

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN KINH TẾ -KĨ THUẬT

VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Dựa vào tính toán kĩ thuật các phương án ở chương 2 ta đi tiến hành tính toán kinh tế cho các phương án để chọn ra phương án tối ưu nhất Trước tiên ta đi tiến hành

vẽ sơ đồ thiết bị phân phối phía điện áp cao và điện áp trung cho các phương án Sau

đó so sánh kinh tế-kỹ thuật giữa hai phương án, phương án tối ưu là phương án có vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ nhất

3.1 Phương án 1

3.1.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Phía mạch đường dây bên phía cao áp 220 kV là 2 kép x 70 MW

Phía mạch đường dây bên phía trung áp 110kV là 3 kép x 60 MW

Từ đó ta chọn sơ đồ thiết bị phân phối hai thanh góp có thanh góp vòng cho phương án

1

Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1

3.1.1 Tính toán kinh tế-kĩ thuật

a) Vốn đầu tư

Vốn đầu tư của một phương án được tính theo công thức sau:

V = VB+VTBPP

Trong đó: VB: Vốn đầu tư M A

VTBPP: Vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối

Trang 39

 Tính VB

Vốn đầu tư của M A được tính theo công thức: VB = ∑KB.V

Trong sơ đồ nối điện chính có:

+ 1MBA hai cuộn dây phía cao áp loại TPДЦH S= 160 MVA có giá thành 170.103 (rúp)

+ 2 MBA tự ngẫu phía cao áp loạị ATДЦTH S =250 MVA có giá thành 230.103(rúp) + 1MBA hai cuộn dây phía trung áp loại TДЦ S=200 MVA có giá thành 180.103(rúp) Tra bảng 4.1 sách TKNMĐ và M A ta có

KB = 1,4 đối với MBA tự ngẫu B2 và B3 và máy biến áp 2 cuộn dây B1

KB = 1,5 đối với máy biến áp 2 cuộn dây B4

Phía trung áp 110kV có 3 mạch képvà 3 mạch nối máy biến áp với thanh góp

trung (chọn giá một mạch máy cắt phía 110kV có giá là 1,8.10 9 đ)

9.1,8.10 16, 2.10

kV TBPP

Trang 40

P2 chi phí do tổn thất hàng năm trong máy biến áp, đ/năm

P2  . A

trong đó : ∆A tổn thất điện năng trong một năm (kWh); ᵦ giá thành 1 kWh

- Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa:

10

9 1

3.2.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Phía mạch đường dây bên phía cao áp 220 kV là 2 mạch kép và 1 mạch kép hệ thống Phía mạch đường dây bên phía trung áp 110kV là 3 mạch kép

Từ đó ta chọn sơ đồ thiết bị phân phối hai thanh góp có thanh góp vòng cho phương án

2

Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2

3.2.1 Tính toán kinh tế-kĩ thuật

a) Vốn đầu tư

 Tính VB

Vốn đầu tư của M A được tính theo công thức: VB = ∑KB.V

Định dạng
Số trang	113
Dung lượng	3,28 MB