Đồ án tốt nghiệp đào dương nam d5h3

Cùng với sự phát triển của ngành năng lượng việc xây dựng các nhà máy điện và hoà vào hệ thống điện sẽ nâng cao tính bảo đảm cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ điện vì chúng hỗ t

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN ỔN

ĐỊNH QUÁ ĐỘ BẰNG POWERWORLD

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN ĐĂNG TOẢN

Sinh viên thực hiện: ĐÀO DƯƠNG NAM

Trang 2

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN ỔN

ĐỊNH QUÁ ĐỘ BẰNG POWERWORLD

Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN ĐĂNG TOẢN

Sinh viên thực hiện: ĐÀO DƯƠNG NAM

Trang 3

Sinh viên Đào Dương Nam 3

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì ngành năng lượng là một ngành công nghiệp quan trọng, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng một cao do vậy luôn được ưu tiên phát triển hàng đầu Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận

Tuy nhiên, nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang càng trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới và nhà máy điện là một phần không thể thiếu được của ngành năng lượng Cùng với sự phát triển của ngành năng lượng việc xây dựng các nhà máy điện và hoà vào hệ thống điện sẽ nâng cao tính bảo đảm cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ điện vì chúng hỗ trợ cho nhau khi có sự cố một nhà máy nào đó, nâng cao chất lượng điện năng, công suất truyền tải, giảm tổn thất điện năng, ổn định cao trong

hệ thống và đáp ứng các yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đề ra của ngành năng lượng

Sau khi kết thúc bốn năm học của ngành hệ thống điện, em được giao nhiệm

vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần:

Phần 1: Thiết kế phần điện nhà máy Nhiệt Điện

Phần 2: Tính toán ổn định cho nhà máy Nhiệt Điện

Về sơ lược em cũng hiểu biết được sâu hơn kiến thức về phần điện trong nhà máy nhiệt điện hiện nay và sự hiểu biết về phần mềm power world tính toán

ổn định cho nhà máy nhiệt điện Và đó cũng là sự trang bị kiến thức rất hữu ích cho công việc của em sau khi ra trường

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa hệ thống điện đặc biệt là thầy TS.Nguyễn Đăng Toản đã hướng dẫn em rất nhiệt tình và trang bị cho em một lượng kiến thức sâu rộng về bộ môn nhà máy điện và ổn định trong hệ thống điện để em hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp này Thiết kế nhà máy điện là một mảng đề tài rất lớn và đặc trưng của nghành điện nói chung và khoa hệ thống điện nói riêng đòi hỏi nhiều về trình độ chuyên môn, do vậy trong quá trình thiết kế em cũng có sự giúp đỡ và phối hợp rất tốt với bạn bè trong nhóm đồ án

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và bầy tỏ lòng biết ơn các thầy cô đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong những năm học vừa qua

Hà Nội, tháng 1 năm 2015

Sinh viên Đào Dương Nam

Trang 5

NHẬN XÉT CỦA CƠ QUAN THỰC TẬP

Trang 6

NHẬN XÉT CỦA GIẢO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 7

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Trang 8

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

LỜI CẢM ƠN 4

MỤC LỤC 8

DANH MỤC CÁC BẢNG 12

DANH MỤC CÁC HÌNH 14

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT 16

PHẦN 1 :THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 17

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 18

1.1 LỰA CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 18

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 18

1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát 18

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp cao 18

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp trung 18

1.2.4 Công suất phát toàn nhà máy 19

1.2.5 Công suất tự dùng 20

1.2.6 Công suất phát về hệ thống 21

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHÍNH 23

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện 23

1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện 25

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 27

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 29

A PHƯƠNG ÁN 1 29

2.1 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MBA 29

2.1.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây 29

2.1.2 MBA liên lạc tự ngẫu 30

2.2 KIỂM TRA QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP 31

2.2.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ máy phát điện 31

2.3 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA 36

2.3.1 Tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây B3,B4 36

2.3.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1,B2 36

B PHƯƠNG ÁN 2: 38

2.4 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MBA 38

Trang 9

2.4.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây 38

2.5 KIỂM TRA QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP 40

2.5.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ máy phát điện 40

2.6 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA 43

2.6.1 Tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây B3, B4 43

2.6.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1, B2 44

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 47

3.1 CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 47

3.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT 48

3.2.1 Về mặt kinh tế 48

3.2.2 Về mặt kỹ thuật 50

3.3 TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN 50

3.3.1 Phương án 1 50

3.3.2 Phương án 2 51

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 53

4.1 CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 53

4.2 XÁC ĐỊNH ĐIỆN KHÁNG GIỮA CÁC PHẦN TỬ 54

4.2.1 Chọn các đại lượng cơ bản 54

4.2.2 Xác định trị số các phần tử trên sơ đồ thay thế 54

4.3 TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH 55

4.3.1 Ngắn mạch tại điểm N1 55

CHƯƠNG 5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 62

5.1 TÍNH DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC TRONG CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 62 5.1.1 Cấp điện áp 220kV 62

5.1.2 Cấp điện áp 110kV 62

Trang 10

5.1.3 Cấp điện áp 10,5kV 63

5.2 CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 64

5.2.1 Chọn máy cắt 64

5.2.2 Chọn dao cách ly 65

5.3 CHỌN THANH DẪN CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT 65

5.3.1 Chọn thanh dẫn cứng 65

5.3.2 Kiểm tra ổn định nhiệt 67

5.3.3 Kiểm tra ổn định động 67

5.3.4 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng 69

5.4 CHỌN THANH GÓP MỀM 70

5.4.1 Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm 70

5.4.2 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch 71

5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 77

5.5 CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG 78

5.5.1 Chọn máy biến dòng điện 78

5.5.2 Chọn máy biến điện áp 81

5.6 CHỌN CHỐNG SÉT VAN (CSV) 84

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 86

6.1 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG 86

6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 87

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp điện áp 6,3kV 87

6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp điện áp 0,4kV 88

6.3 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG 89

6.3.1 Chọn máy cắt hợp bộ cấp điện áp 10,5kV 89

6.3.2 Chọn dao cách ly cấp điện áp 10,5kV 89

6.3.3 Chọn máy cắt hợp bộ cấp điện áp 6,3kV 90

6.3.4 Chọn aptômat cho mạch tự dùng phía hạ áp 91

PHẦN 2: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY ĐIỆN 93

CHƯƠNG 7 TÌM HIỂU CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH 94

7.1 ĐỊNH NGHĨA 94

7.2 ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ 94

7.2.1 Định nghĩa theo IEEE 94

7.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quá độ 95

7.2.3 Các phương pháp nghiên cứu 95

Trang 11

7.3 PHẦN MỀM POWERWORLD 97

7.3.1 Mô hình thiết bị 97

7.3.2 Tạo một case mới 97

CHƯƠNG 8 KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 99 8.1 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NÂNG CAO ỔN ĐỊNH 99

8.1.1 Các biện pháp nâng cao ổn định 99

8.2 MÔ PHỎNG KHI CÓ THÔNG SỐ ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN 101 8.2.1 Khi ngắn mạch thoáng qua trên thanh góp 220kV 101

8.2.2 Khi ngắn mạch thoáng qua ở giữa đường dây 104

8.3 MÔ PHỎNG KHI CÓ KÍCH TỪ 106

8.3.1 Khi ngắn mạch thoáng qua trên thanh góp 220kV 106

8.4 MÔ PHỎNG KHI CÓ KÍCH TỪ VÀ BỘ ỔN ĐỊNH CÔNG SUẤT PSS 108 8.4.1 Khi ngắn mạch thoáng qua trên thanh góp 220kV 108

KẾT LUẬN CHUNG 111

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

Tiếng Việt: 112

Tiếng Anh: 112

Trang 12

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1-1 : Thông số kỹ thuật máy phát điện 18

Bảng 1-2: Bảng tính toán phụ tải điện áp trung 19

Bảng 1-3: Bảng tính toán công suất phát ra của toàn nhà máy 20

Bảng 1-4: Bảng tính toán công suất tự dùng 21

Bảng 1-5: Bảng tính toán công suất phát về hệ thống 22

Bảng 1-6: Bảng tổng hợp kết quả 23

Bảng 2-1: Bảng thông số máy biến áp B3 , B4 30

Bảng 2-2: Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp 31

Bảng 2-4: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp tự ngẫu 37

Bảng 2-5: Bảng kết quả 37

Bảng 2-7: Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp 40

Bảng 2-9: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp tự ngẫu 44

Bảng 2-10: Bảng kết quả 45

Bảng 2-11: Tổn thất điện năng của hai phương án 46

Bảng 3-1: Giá một mạch máy cắt các cấp điện áp 49

Bảng 3-2: Tổng kết hai phương án 52

Bảng 4-1: Bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án 61

Bảng 5-1: Dòng điện cưỡng bức các cấp điện áp 63

Bảng 5-2: Thông số tính toán và thông số kỹ thuật của máy cắt 64

Bảng 5-3: Thông số tính toán và thông số kỹ thuật dao cách ly 65

Trang 13

Bảng 5-4: Thông số của thanh dẫn 66

Bảng 5-5: Thông số sứ đỡ 69

Bảng 5-6: Chọn thanh góp mềm 71

Bảng 5-7: Bảng phụ tải các dụng cụ đo 79

Bảng 5-8: Thông số kỹ thuật máy biến dòng điện cấp điện áp 110kV 79

Bảng 5-11: Thông số của BU cần lựa chọn 82

Bảng 5-12: Thông số kỹ thuật máy biến điện áp cấp điện áp 220kV và 110kV 83

Bảng 5-13: Thông số chống sét van 85

Bảng 6-1: Bảng chọn MBA tự dùng cấp điện áp 6,3kV 88

Bảng 6-2: Bảng chọn MBA tự dùng cấp điện áp 0,4kV 88

Bảng 6-3: Thông số máy cắt cấp điện áp 10,5kV 89

Bảng 6-4: Thông số dao cách ly cấp điện áp 10,5kV 90

Bảng 7-1: Thông số kích từ 97

Bảng 7-2: Thông số bộ ổn định công suất PSS 97

Bảng 7-3: Thông số động máy phát điện – Mô hình máy phát GENROU 97

Trang 14

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình vẽ 1-1: Đồ thị phụ tải điện áp trung 19

Hình vẽ 1-2: Đồ thị công suất phát ra toàn nhà máy 20

Hình vẽ 1-3: Đồ thị công suất tự dùng 21

Hình vẽ 1-4: Đồ thị công suất phát về hệ thống 22

Hình vẽ 1-5: Sơ đồ tổng hợp toàn nhà máy 23

Hình vẽ 1-6: Phương án 1 25

Hình vẽ 2-1: Phân bố công suất tại sự cố 1 32

Hình vẽ 4-1: Chọn điểm ngắn mạch 53

Hình vẽ 4-2: Ngắn mạch tại N1 55

Hình vẽ 4-3: Sơ đồ biến đổi tương đương 56

Hình vẽ 4-4: Sơ đồ rút gọn 56

Trang 15

Hình vẽ 5-1: Hình minh họa thanh dẫn cứng hình máng 67

Hình vẽ 5-2: Sứ đỡ thanh dẫn 70

Hình vẽ 5-3: Sơ đồ nối dụng cụ đo vào máy biến điện áp và máy biến dòng điện 84 Hình vẽ 6-1: Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện 87

Hình vẽ 6-2: Sơ đồ thay thế 90

Hình vẽ 6-3: Sơ đồ thay thế 91

Hình vẽ 7-1: Phân loại ổn định hệ thống điện 94

Hình vẽ 7-2: Sơ đồ toàn nhà máy nhiệt điện trên phần mềm Powerworld 98

Hình vẽ 8-1: Biểu thị loại ngắn mạch và thời gian ngắn mạch trên TG 220kV 102

Hình vẽ 8-2: Cách chọn dạng đồ thị 102

Hình vẽ 8-3: Góc rotor của MPĐ1 khi NM trên TG trong 0,18s và chưa có kích từ, PSS 103

Hình vẽ 8-4: Góc rotor của MPĐ1 khi NM trên TG trong 0,22s và chưa có kích từ, PSS 104

Hình vẽ 8-5: Biểu thị loại ngắn mạch và thời gian ngắn mạch ở giữa đường dây 104

Hình vẽ 8-6: Góc rotor của MPĐ1 khi NM ở giữa đường dây với thời gian NM 0,15s và khi chưa có kích từ, PSS 105

Hình vẽ 8-7: Góc rotor của MPĐ1 khi NM ở giữa đường dây với thời gian NM 0,18s và khi chưa có kích từ, PSS 106

Hình vẽ 8-8: Góc rotor của MPĐ1 khi NM trên TG với thời gian NM 0,2s và khi có kích từ 107

Hình vẽ 8-9: Góc rotor của MPĐ1 khi NM ở giữa đường dây với thời gian NM 0,2s và khi có kích từ 108

Hình vẽ 8-10: Góc rotor của MPĐ1 khi NM trên TG trong 0,15s và có kích từ, PSS 109

Trang 16

Hình vẽ 8-11: Góc rotor của MPĐ1 khi NM ở giữa đường dây với thời gian NM 0,17s và khi có kích từ, PSS 110

Trang 17

PHẦN 1 :THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Trang 18

SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.1 LỰA CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Máy phát điện là phần tử quan trọng trong nhà máy điện, vì vậy ta phải tiến

hành lựa chọn loại máy phát tương ứng : máy phát điện đồng bộ tuabin hơi đối với

nhà máy nhiệt điện

Theo yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy x 100 MW ,tra trong

sách “ Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp “ Bảng 1.1 Máy phát điện

đồng bộ tua bin hơi loại TB - 100 - 2, các thông ghi trong Bảng 1-1

Bảng 1-1 : Thông số kỹ thuật máy phát điện

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát

Không có phụ tải cấp điện áp máy phát

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp cao

Nhà máy nối với HT ở cấp điện áp 220kV bằng đường dây kép dài 95km

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp trung

Cấp điện áp tại từng thời điểm dựa theo công thức:

cosφ 100

mP

S đm (MVA)

P đm (MW)

U đm (kV)

X d (pu)

X 2 (pu)

X 0 (pu)

TB 100

-2

3000 117,5 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79 0,223 0,095

Trang 19

– Pmax : Công suất max của phụ tải ; Pmax = 130MW

– Cosφ : Hệ số công suất ; cosφ = 0,8

– P%(t): Phần trăm công suất tại thời điểm t

Các tính toán phụ tải cấp điện áp trung biến thiên theo thời gian được thể hiện trong Bảng 1-2 và đồ thị Hình vẽ 1-1

Bảng 1-2: Bảng tính toán phụ tải điện áp trung

Ta có đồ thị như sau :

Hình vẽ 1-1: Đồ thị phụ tải điện áp trung

1.2.4 Công suất phát toàn nhà máy

Công suất phát ra của toàn nhà máy được tính theo công thức

NM

MP

P t P

%

Trang 20

– P%(t) : Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (%)

– CosφMP : Hệ số công suất định mức của máy phát ; cosφMP = 0,85 – Pđặt : Tổng công suất đặt của nhà máy

Pđặt = n.PđmMP =4.100 = 400 (MW) – n : Số tổ máy

– PđmMP : công suất định mức của 1 tổ máy phát

Các tính toán công suất phát toàn nhà máy biến thiên theo thời gian được thể hiện trong Bảng 1-3 và đồ thị Hình vẽ 1-2

Bảng 1-3: Bảng tính toán công suất phát ra của toàn nhà máy

Trang 21

trong đó:

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

– SđmMP, PđmMP : lần lượt là công suất biểu kiến, công suất tác dụng định mức của 1 tổ MP, đơn vị MVA, MW

– αTD% : Lượng điện phần trăm tự dùng ; αTD% = 8%

– n : Số tổ máy phát

– cosφTD : Hệ số công suất phụ tải tự dùng ; cosφTD= 0,8

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

Các tính toán phụ tải tự dùng của nhà máy điện biến thiên theo thời gian được thể hiện trong Bảng 1-4 và đồ thị Hình vẽ 1-3

Bảng 1-4: Bảng tính toán công suất tự dùng

Trang 22

STGC(t) = SVHT(t)

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

– SUT(t) : Công suất phụ tải điện áp trung, cao áp tại thời điểm t

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

– STGC(t) : Công suất phụ tải thanh góp cao áp

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

Các tính toán công suất phát về hệ thống biến thiên theo thời gian được thể hiện trong Bảng 1-5 và đồ thị Hình vẽ 1-4

Bảng 1-5: Bảng tính toán công suất phát về hệ thống t(h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24

Trang 23

– SVHT > 0 bởi vậy nhà máy nhiệt điện luôn phát công suất thừa cho hệ thống

– Phụ tải nhà máy phân bố không đều và giá trị công suất cực đại có trị

số là : SUT(t) max = 162,5(MVA) , SVHT(t) max = 284,31 (MVA) – Tổng công suất định mức của hệ thống ( không kể nhà máy đang thiết

kế ) là 1500 MVA Công suất dự phòng của hệ thống là 15% => SDP =1500 15% =225 (MVA)

Từ các kết quả tính toán ở trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy như sau :

Hình vẽ 1-5: Sơ đồ tổng hợp toàn nhà máy

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHÍNH

Qua tính toán ở trên ta có Bảng 1-6 tổng hợp sau:

Bảng 1-6: Bảng tổng hợp kết quả Phụ tải S NM (MVA) S TD (MVA) S UT (MVA) S TGC (MVA)

Giá trị min 329,41 32,82 121,875 166,59

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện

Phương án nối điện chung của nhà máy là một khâu hết sức quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất để đề ra các phương án nối điện

Trang 24

1.3.1.1 Về mặt kinh tế:

– Vốn đầu tư ít

– Thay thế, lắp đặt, sửa chữa thiết bị linh hoạt và tiết kiệm nhất

– Có khả năng phát triển về sau

1.3.1.2 Về mặt kỹ thuật

– Đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu

– Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

– Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phương pháp)

Sơ đồ nối điện chính giữa các cấp điện áp của một phương án dựa trên cơ sở nhằm thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sau:

– Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoã mãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất thì các máy còn lại vẫn phải đảm bảo đủ cung cấp điện cho phụ tải tự dùng cho tổ MPĐ này

– Nhà máy không có phụ tải địa phương nên không cần sử dụng thanh góp ở cấp điện áp máy phát Các tổ máy phát điện được nối với máy biến áp liên lạc nối thẳng lên thanh góp UC,UT

– Có ba cấp điện áp (10,5kV ; 110kV ; 110kV) thỏa mãn hai điều kiện : – Lưới điện áp phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất

hai MBA tự ngẫu làm liên lạc

– Do dùng MBA tự ngẫu làm liên lạc nên ta có thể sử dụng 1 hoặc 2 bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây nối thẳng lên thanh góp điện áp phía trung , 1 hoặc 2 bộ máy phát – máy biến áp nối thẳng lên thanh góp điện áp phía cao

– Tổ máy với công suất trung bình 4x100 MVA không thể ghép chung 2 MBA với 1 máy phát vì :

– SdmMP = 2.S dmMP = 2.117, 5 = 235 MVA > S  DP = 225 MVA 

Trang 25

1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện

1.3.2.1 Phương án 1

Hình vẽ 1-6: Phương án 1

– Ưu điểm:

Giảm được tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp cao nên giá thành rẻ,

có lợi về mặt kinh tế Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp nối đất (U  110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc Mặt khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng như vận hành,

độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo

– Nhược điểm:

Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất Nhưng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất tăng không đáng kể

Trang 26

Các MBA bố trí hết bên cao nên giá thành thiết bị cao không kinh tế.Có sự

cố thì cuộn trung của MBATN sẽ quá tải, gây tổn thất lớn.Máy biến áp chọn công suất lớn vì phía trung chỉ tải đến công suất tính toán

Trang 27

Hình vẽ 1-8: Phương án 3

1.3.2.4 Nhận xét

Khi sơ bộ so sánh 3 phương án thì ta thấy:

– Hai phương án 1 và 2 đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp và có cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vận hành và sửa chữa

– Phương án 3 có vốn đầu tư máy biến áp khá lớn và xác suất xảy ra sự

cố nhiều hơn 2 phương án trên

Do đó, ta thấy hai phương án 1 và 2 có nhiều ưu điểm hơn, đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy, cung cấp điện ổn định, dễ vận hành nên ta chọn hai phương án này để so sánh về mặt kinh tế, kỹ thuật để từ đó chọn ra phương án tối ưu

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương 1 đã chọn được máy phát điện phù hợp với nhà máy thiết kê, phân tích được đồ thị phụ tải các cấp và đưa ra được đồ thị phụ tải tổng hợp để biết được lượng công suất phát về hệ thống Qua đó cho thất đồ án đã thiết kế có công suất chủ yếu phát về hệ thống

Căn cứ vào đồ thị phụ tải các cấp đặc biệt là đồ thị phụ tải bên trung và đã đưa ra được các phương án nhằm thỏa mãn tính chất đồng bộ của các thiết bị, tính tin cậy cung cấp điện Dựa vào một số điều kiện sơ bộ và ta chọn được 2 phương

Trang 28

án khả thi nhất để đem so sánh kỹ hơn về kinh tế và kỹ thuật để tìm ra phương án tối ưu cho nhà máy

Trang 29

A PHƯƠNG ÁN 1

2.1 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MBA

2.1.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây

Với các bộ MPĐ – MBA vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết công suất từ 0 – 24 (h) lên lưới Khi đó công suất tải qua máy biến áp của mỗi

bộ được tính như sau :

Trang 30

SđmB ≥ SđmMP - S1MPTD ≈ SđmMP ( 2-2 )

Ta có SB3=SB4=SđmB ≥ SđmMP = 117,5 (MVA)

Từ các điều kiện trên tra bảng 2.5 trang 141 sách “ Thiết kế Phần điện nhà

máy điện và trạm biến áp” chọn MBA TДЦ - 125 có các thông số cho trong Bảng

2.1.2 MBA liên lạc tự ngẫu

Sau khi phân bố công suất cho bộ máy phát máy biến áp 2 cuộn dây phần công suất còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhận và được xác định dựa trên cơ

sở cân bằng công suất không xét đến tổn thất trong máy biến áp

Phân bố công suất cho 2 máy biến áp liên lạc B1,B2 như sau :

– SUT(t) : công suất phụ tải điện áp trung tại thời điểm t

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

– SVHT(t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Tính cho khoảng thời gian t = 0 - 4 (h)

Trang 31

Áp dụng dụng công thức ( 2-2) ta có bảng phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp liên lạc cho trong Bảng 2-2

Bảng 2-2: Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp t(h) 0-4 4-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24

Công suất định mức và chọn MBA

Công suất định mức của MBA tự ngẫu được xác định theo công thức sau:

SđmTN ≥ 1

1

0 5, .117,5 = 235 (MVA) ( 2-4 )

Từ các điều kiện trên tra bảng 2.6 trang 145 sách “Thiết kế phần điện Nhà

máy điện và trạm biến áp” chọn MBA ATДЦTH – 250 có thông số cho trong

2.2 KIỂM TRA QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP

2.2.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ máy phát điện

Đối với MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ máy phát điện – MBA hai cuộn dây không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi 1 trong hai phần tử máy phát hay máy biến áp bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố.Cũng chính vì lí do này chỉ cần dùng máy cắt phía cao

áp là đủ, phía hạ áp chỉ dùng dao cách ly phụ cho sửa chữa

Ta xét các sự cố sau

Trang 32

2.2.2.1 Trường hợp 1 : hỏng một máy biến áp 2 cuộn dây khi phụ tải trung cực

 2.0,5.1,4.250 + 107,49 =457,49 ≥ 163,5 (MVA) ( 2-5 )

=>Thỏa mãn điều kiện quá tải

Hình vẽ 2-1: Phân bố công suất tại sự cố 1

– Phân bố lại công suất tại thời điểm sự cố

SCT(t) =1

2[

max UT

S = 117,5 - 1

440,03 = 107,5 (MVA)

SCC(t) = SCH(t) – SCT(t) = 107,5 -27,5 = 80 (MVA)

( 2-6 )

Công suất được truyền từ hạ lên cao và trung, trường hợp này cuộn hạ mang tải nặng nhất Sthừamax = SCHmax = 107,5(MVA)

– Kiểm tra lại điều kiện quá tải :

Sthừamax ≤ sc

qt

k α SđmTN

 107,5 ≤ 1,4.0,5.250 = 175 (MVA) ( 2-7 )

Trang 33

Vậy máy biến áp không bị quá tải

– Xác định công suất thiếu phát về hệ thống

Sthiếu = UT max

S 2S

= 268,06 –2 80 = 108,06(MVA)< S HT DP=225(MVA) ( 2-8 ) Vậy hệ thống đã bù đủ công suất

2.2.2.2 Trường hợp 2 : hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải trung cực đại

Phân bố lại công suất tại thời điểm sự cố

SCT = S max UT- 2.Sbộ = 162,5 – 2.107,49 = -52,48

SCH(t) = SđmMP(t) - 1

4 max

UT TD

Trang 34

Công suất được truyền từ trung đồng thời từ hạ lên cao, trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất

Smaxthừa = S max nt Max{α[SCH(t) + SCT(t)]}

= 0,5(107,5 + 52,48) = 80(MVA) ( 2-11 ) – Kiểm tra lại điều kiện quá tải các cuộn :

Smaxthừa ≤ k scqt SđmTN

80 ≤ 1,4.0,5.250 = 175 (MVA) ( 2-12 ) Vậy máy biến áp không bị quá tải

Xác định công suất thiếu phát về hệ thống

Vậy hệ thống đã bù đủ công suất

2.2.2.3 Trường hợp 3 : hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải trung cực tiểu

Trang 35

Phân bố lại công suất tại thời điểm sự cố

4 = 117,5 - 1

435,22 = 108,69 (MVA)

SCC = SCH – SCT = 108,69 – (-93,1) = 201,795 (MVA)

( 2-15 )

Dấu (-) thể hiện tải từ cuộn trung sang cuộn cao của MBA tự ngẫu

Công suất được truyền từ hạ lên trung, trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất

Smaxthừa = S max nt Max{α[SCH(t) + SCT(t)]}

= 0,5(108,69 + 93,1) = 100,89 (MVA) ( 2-16 ) Kiểm tra lại điều kiện quá tải:

Smaxthừa ≤ k scqt SđmTN100,89 ≤ 1,4.0,5.250 =175 (MVA) ( 2-17 ) Vậy máy biến áp không bị quá tải

Xác định công suất thiếu phát về hệ thống

Sthiếu = S UT VHTmin S CC

= 219,375 – 201,795 = 108,08 < S HT DP=225(MVA) ( 2-18 ) Vậy hệ thống đã bù đủ công suất

Kết luận : Máy biến áp đã chọn thỏa mãn khi làm việc quá tải

Trang 36

2.3 TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA

2.3.1 Tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây B3,B4

Do máy biến áp B3 và B4 mang tải bằng phẳng cả năm nên tổn thất điện năng được xác định theo công thức

2

N đmB

– Po : Tổn thất công suất không tải trong máy biến áp, MW

– PN: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp, MW

– SđmB: Công suất định mức của máy biến áp, MVA

– Sbộ: Công suất truyền tài qua máy biến áp bộ MPĐ-MBA, MVA

Trang 37

– P N CT,P N CH,P N TH : lần lượt là tổn thất công suất ngắn mạch cao – trung, cao – hạ, trung – hạ( do nhà sản xuất cung cấp)

– α : Hệ số có lợi của máy biến áp

Thay các thông số vào các công thức trên ta tính được tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp tự ngẫu trong Bảng 2-4

Bảng 2-4: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp tự ngẫu

MBA Cấp điện áp

CT N

P

 (kW) P N CH

(kW)

TH N

P

 (kW)

C N

P

 (kW)

T N

P

 (kW)

H N

P

 (kW)

Trang 38

Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1, B2 là:

2.4 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MBA

2.4.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây

Với các bộ MPĐ – MBA vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết công suất từ 0 – 24 (h) lên lưới Khi đó công suất tải qua máy biến áp của mỗi

bộ được tính như sau :

Trang 39

Áp dụng công thức ta tính được công suất tải qua MBA của mỗi bộ là :

Bảng 2-6: Bảng thông số máy biến áp B3, B4 Tên

MBA MBA Loại

P N (kW)

Sau khi phân bố công suất cho bộ máy phát máy biến áp 2 cuộn dây phần công suất còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhận và được xác định dựa trên cơ

sở cân bằng công suất không xét đến tổn thất trong máy biến áp

Phân bố công suất cho 2 máy biến áp liên lạc B1,B2 như sau :

– SUT(t) công suất phụ tải điện áp trung tại thời điểm t

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

– SVHT(t) công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Tính cho khoảng thời gian t = 0 - 4 (h)

SCT(0 - 4) =1

2[SUT(0 - 4) - Sbộ (0 - 4)]=1

2 (121,88 – 107,49) = 7,19 (MVA)

Trang 40

Công suất định mức và chọn MBA

Công suất định mức của MBA tự ngẫu được xác định theo công thức sau:

Từ các điều kiện trên tra bảng 2.6 trang 145 sách “Thiết kế phần điện Nhà

máy điện và trạm biến áp” chọn MBA ATДЦTH – 250 có thông số cho trong

2.5 KIỂM TRA QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP

2.5.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ máy phát điện

Đối với MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ máy phát điện – MBA hai cuộn dây không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi 1 trong hai phần tử máy phát hay máy biến áp bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố.Cũng chính vì lí do này chỉ cần dùng máy cắt phía cao

áp là đủ, phía hạ áp chỉ dùng dao cách ly phụ cho sửa chữa

Định dạng
Số trang	112
Dung lượng	2,89 MB