Đồ án tốt nghiệp - nguyễn thị phương liên

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY Mục đích của tính toán cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện để cân bằng công suất và đảm bảo được tính kinh tế tron

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Phương Liên

Ngành: Hệ Thống Điện

TÊN ĐỀ TÀI:

PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy × 100MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải:

1) Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 15 MW, cos = 0,9 gồm 3 đường dây kép 3MW × 4km và 4 đường dây đơn 1,5MW × 3km Tại các trạm địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icat = 30kA, tcat = 0,75 sec và cáp nhôm vỏ PVC với tiết dện nhỏ nhất là

70mm2

2) Phụ tải cấp điện áp trung 110kV: Pmax = 160MW, cos = 0,8 gồm 2 đường dây kép × 50MW và đường dây đơn × 60MW Biến thiên phụ tải ghi trong bảng (tính theo phần trăm Pmax)

3) Nhà máy nối với HT ở cấp điện áp 220kV bằng đường dây kép dài 90km (x0 = 0,4Ω/km) Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế) là : 3500 MVA Công suất dự phòng của HT là 120 MVA Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía HT

là X* = 0,9

4) Tự dùng: α = 0,8%, cos = 0,8

Công suất phía toàn nhà máy (tính theo phần trăm công suất đặt), biến thiên phụ tải (tính theo phần trăm Pmax)

Trang 2

Bảng biến thiên công suất của phụ tải

2) Nhập số liệu động, kiểm tra sự làm việc đúng đắn của các thông số

3) Chạy chương trình nghiên cứu các dạng sự cố cho trước

4) Vẽ các đường đặc tính

4) Các bản vẽ minh họa kèm theo

Ngày giao nhiệm vụ: 07 tháng 10 năm 2014

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 9 tháng 1 năm 2015

TRƯỞNG KHOA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS Trần Thanh Sơn TS Nguyễn Đăng Toản

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và 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 hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát triển của các nhà máy điện Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung cũng như hệ thống điện nói riêng

Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật, tối ưu về kinh tế trong bài toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa ra phương án nối điện đúng kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn ra phương án tối ưu và biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp

Với đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện đã phần nào giúp em 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 cố giáo trong bộ môn hệ thống điện và đặc biệt với sự giúp tận tình của thầy giáo T.S Nguyễn Đăng Toản, em đã hoàn thành tốt 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 góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo để

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

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo T.S Nguyễn Đăng Toản cùng toàn thể các thầy

cô giáo trong bộ môn

Hà Nội, ngày 22 tháng 12 năm 2014

Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Phương Liên

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 5

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Trang 6

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC

PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1

1.1 Lựa chọn máy phát điện 1

1.2 Tính toán phụ tải 1

1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát điện 2

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung áp 2

1.2.3 Phụ tải toàn nhà máy 2

1.2.4 Phụ tải tự dùng 3

1.2.5 Công suất phát về hệ thống và cân bằng công suất cho toàn nhà máy 4

1.2.6 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 5

1.3 Đề xuất các phương án nối dây 6

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện 6

1.3.2 Các phương án nối điện cụ thể 7

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

2.1 Phương án 1 11

2.1.1 Phân bố công suất cho máy biến áp 11

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA 13

2.1.3 Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố 14

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 18

2.2 Phương án 2 21

2.2.1 Phân bố công suất cho máy biến áp 21

2.2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA 23

2.2.3 Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố 24

2.2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 26

Trang 7

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KINH TẾ- KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN

TỐI ƯU……… 29

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 29

3.1.1 Phương án 1 29

3.1.2 Phương án 2 30

3.2 Tính toán kinh tế- kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 31

3.2.1 Vốn đầu tư 31

3.2.2 Chi phí vận hành hàng năm 33

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 36

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 36

4.2 Lập sơ đồ thay thế 37

4.3 Tính dòng ngắn mạch theo điểm 39

4.3.1 Đối với điểm ngắn mạch N1 39

4.3.4 Đối với điểm ngắn mạch N3’ 44

CHƯƠNG 5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 45

5.1 Dòng điện làm việc bình thường và dòng điện làm việc cưỡng bức 45

5.1.1 Các mạch cao áp phía 220kV 46

5.1.2 Các mạch phía trung áp 110kV 47

5.1.3 Mạch phía hạ áp 10,5kV 48

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 48

5.2.1 Chọn máy cắt (MC) 48

5.2.2 Chọn dao cách ly (DCL) 49

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 50

Trang 8

5.3.1 Chọn loại và tiết diện thanh dẫn cứng 51

5.3.2 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt 52

5.3.3 Kiểm tra điều kiện ổn định động khi ngắn mạch 52

5.3.4 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng 53

5.4 Chọn thanh góp mềm 55

5.4.1 Chọn tiết diện thanh góp mềm 55

5.4.2 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch 55

5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 60

5.5 Chọn cáp và kháng điện đường dây 61

5.5.1 Chọn cáp cho phụ tải cấp điện áp máy phát 61

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 62

5.6 Chọn máy biến áp đo lường 66

5.6.1 Chọn máy biến dòng điện (TI) 66

5.6.2 Chọn máy biến điện áp (TU) 69

5.7 Chọn chống sét van 72

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 74

6.1 Chọn sơ đồ nối điện tự dùng 74

6.1.1 Cấp tự dùng 6,3kV: 74

6.1.2 Cấp tự dùng 0,4kV: 75

6.2 Chọn khí cụ điện tự dùng 76

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng 76

6.2.2 Chọn máy cắt tự dùng 77

6.2.3 Chọn aptomat và cầu dao 79

CHƯƠNG 7 TÌM HIỂU VỀ ỔN ĐỊNH VÀ RƠLE KHOẢNG CÁCH 82

7.1 Ổn định và các phương pháp nâng cao ổn định 82

7.1.1 Định nghĩa 82

Trang 9

7.1.2 Các phương pháp nâng cao ổn định 82

7.2 Trình bày về rơle khoảng cách 83

7.2.1 Khái niệm chung về rơ le khoảng cách 83

7.2.2 Các đặc tuyến khởi động của rơ le khoảng cách 83

7.2.3 Nguyên tắc thực hiện rơle khoảng cách 83

CHƯƠNG 8 MÔ PHỎNG ĐỘNG BẲNG POWERWORLD 86

8.1 Giới thiệu phần mềm PowerWorld 86

8.2 Mô phỏng nhà máy nhiệt điện bằng PowerWorld 86

8.3 Cài đặt thông số trên PowerWorld 87

8.3.1 Cài đặt thông số cho các máy phát điện 87

8.3.2 Cài đặt thông số cho hệ thống kích từ (SEXS) 88

8.3.3 Cài đặt thông số của bộ phận ổn định công suất (PSS) 88

8.3.4 Cài đặt thông số của bảo vệ khoảng cách 88

CHƯƠNG 9 CÁC KỊCH BẢN SỰ CỐ 92

9.1 Kịch bản 1: Khi MP không có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 92

9.1.1 Điện áp của máy phát 93

9.1.2 Góc rotor của máy phát 94

9.1.3 Công suất của máy phát 95

9.1.4 Tốc độ quay của máy phát 96

9.2 Kịch bản 2: Khi có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 97

9.2.1 Điện áp máy phát 97

9.2.2 Góc rotor của máy phát 98

9.2.3 Công suất của máy phát 99

9.2.4 Tốc độ quay của máy phát 100

9.3 Nhận xét 100

9.4 KẾT LUẬN 101

Trang 10

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

Trang 11

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 1: Thông số máy phát điện 1

Bảng 1 2: Bảng đồ thị phụ tải địa phương 2

Bảng 1 3: Bảng đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 2

Bảng 1 4: Bảng đồ thị phụ tải toàn nhà máy 3

Bảng 1 5: Bảng đồ thị phụ tải tự dùng 3

Bảng 1 6: Bảng đồ thị phát về hệ thống 4

Bảng 2 1: Phân bố công suất cho MBA phương án 1 13

Bảng 2 2: MBA hai cuộn dây B3, B4 phương án 1 14

Bảng 2 3: MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 phương án 1 14

Bảng 2 4: Tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu trong một năm PA1 20

Bảng 2 5: Phân bố công suất cho MBA phương án 2 22

Bảng 2 6: MBA hai cuộn dây B4 phương án 2 23

Bảng 2 7: MBA hai cuộn dây B3 phương án 2 23

Bảng 2 8: MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 phương án 2 23

Bảng 2 9: Tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu trong một năm của PA2 27

Bảng 3 1: Kết quả tính toán kinh tế- kỹ thuật 34

Bảng 4 1: Kết quả tính toán ngắn mạch 44

Bảng 5 1: Dòng điện cưỡng bức các cấp điện áp 48

Bảng 5 2: Thông số kỹ thuật của máy cắt 49

Bảng 5 3: Thông số kỹ thuật của dao cách ly 50

Bảng 5 4: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn đầu cực máy phát 52

Bảng 5 5: Thông số sứ đỡ thanh dẫn cứng 54

Bảng 5 6: Thông số dây dẫn thanh góp mềm 55

Bảng 5 7: Giá trị hiệu dụng thành phần chu kì dòng ngắn mạch thời điểm t 56

Bảng 5 8: Dòng ngắn mạch tại các thời điểm 57

Trang 12

Bảng 5 9: Xung lượng nhiệt thành phần chu kì 57

Bảng 5 10: Giá trị hiệu dụng thành phần chu kì dòng ngắn mạch thời điểm t 58

Bảng 5 11: Dòng ngắn mạch tại các thời điểm 59

Bảng 5 12: Xung lượng nhiệt thành phần chu kì 59

Bảng 5 13: Thông số của cáp đường dây đơn 62

Bảng 5 14: Thông số máy cắt cho cáp 1 65

Bảng 5 15: Thông số máy biến dòng cấp 10,5kV 67

Bảng 5 16: Công suất các cuộn dây dụng cụ đo lường nối vào TI 68

Bảng 5 17: Thông số máy biến dòng cấp 110kV và 220kV 69

Bảng 5 18: Thông số các dụng cụ phụ tải của TU 70

Bảng 5 19: Thông số máy biến điện áp TU cấp 10,5kV 71

Bảng 5 20: Thông số máy biến điện áp TU cấp 110kV và 220kV 72

Bảng 5 21: Thông số của chống sét van 73

Bảng 6 1: Thông số kỹ thuật MBA tự dùng cấp 6,3kV 76

Bảng 6 2: Thông số kỹ thuật MBA dự phòng cấp 6,3kV 76

Bảng 6 3: Thông số MBA tự dùng cấp 0,4kV 77

Bảng 6 4: Thông số máy cắt tự dùng cấp điện áp MP (10,5kV) 77

Bảng 6 5: Thông số máy cắt tự dùng 6,3kV 79

Bảng 6 6: Thông số aptomat 0,4kV 80

Bảng 6 7: Thông số cầu dao phía hạ áp 0,4kV 80

Bảng 8 1: Thông số động của máy phát điện GENROU 88

Bảng 8 2: Thông số động hệ thống kích từ đơn giản – Mô hình SEXS 88

Bảng 8 3: Thông số động của bộ phận ổn định công suất – STAB1 88

Trang 13

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 5

Hình 1 2: Sơ đồ nối điện phương án 1 7

Hình 2 1: Sơ đồ phương án 1 11

Hình 2 2: Chiều phân bố công suất phương án 1 12

Hình 2 3: Sự cố hỏng một bộ MBA hai cuộn dây bên trung 15

Hình 2 4: Sự cố hỏng một bộ MBA tự ngẫu lúc phụ tải bên trung cực đại 16

Hình 2 5: Sự cố hỏng một bộ MBA tự ngẫu lúc phụ tải bên trung cực tiểu 17

Hình 2 6: Sơ đồ phương án 2 21

Hình 2 7: Chiều phân bố công suất phương án 2 22

Hình 2 8: Sự cố hỏng một bộ MBA hai cuộn dây bên trung 24

Hình 2 9: Sự cố hỏng một bộ MBA tự ngẫu lúc phụ tải bên trung cực đại 25

Hình 3 1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 30

Hình 3 2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 31

Hình 4 1: Vị trí các điểm ngắn mạch 36

Hình 4 2: Sơ đồ thay thế điện kháng các phần tử 38

Hình 4 3: Đơn giản hóa sơ đồ đối với điểm ngắn mạch N1 39

Hình 4 4: Tiếp tục đơn giản hóa điểm N1 40

Hình 4 5: Sơ đồ đơn giản điểm N1 40

Hình 4 7: Sơ đồ đơn giản điểm N2 41

Hình 4 9: Tiếp tục đơn giản hóa điểm N3 43

Trang 14

Hình 5 1: Thanh dẫn cứng đầu cực máy phát dạng hình máng 51

Hình 5 2: Sứ đỡ thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 54

Hình 5 3: Sơ đồ thay thế đơn giản điểm ngắn mạch N2 58

Hình 5 4: Sơ đồ thay thế kháng điện 63

Hình 5 5: Sơ đồ nối điện các dụng cụ đo vào biến dòng TI và biến áp TU 66

Hình 6 1: Sơ đồ nối điện tự dùng toàn nhà máy 75

Hình 6 2: Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N7 78

Hình 6 3: Sơ đồ thay thế chọn aptomat 79

Hình 7 1: Các đặc tính vận hành của rơle khoảng cách 83

Hình 7 2: Sơ đồ phối hợp tổng trở khởi động và đặc tính thời gian giữa ba vùng của bảo vệ khoảng cách 84

Hình 8 1: Mô phỏng nhà máy điện bằng PowerWorld 87

Hình 8 2: Đặc tuyến bảo vệ khoảng cách của đường dây 90

Hình 9 1: Điện áp của các MP khi không có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 93

Hình 9 2: Góc rotor của các MP khi không có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 94

Hình 9 3: Công suất của các MP khi không có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 95

Hình 9 4: Tốc độ quay của các MP khi không có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 96

Hình 9 5: Điện áp của các MP khi có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 97

Hình 9 6: Góc rotor của MP khi có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 98

Hình 9 7: Công suất của MP khi có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 99

Hình 9 8: Tốc độ quay của các MP khi có bộ kích từ và bộ ổn định công suất 100

Trang 16

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ

XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Mục đích của tính toán cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện để cân bằng công suất và đảm bảo được tính kinh tế trong xây dựng và vận hành Đây chính

là cơ sở để thành lập các phương án nối dây của nhà máy nhằm đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trước hết cho người thiết kế là phải tiến hành các công việc: chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất một cách hợp lý nhất

1.1 Lựa chọn máy phát điện

Khi thiết kế phần điện trong nhà máy điện người ta đã định trước số lượng và công suất máy phát điện, vì vậy chỉ cần chọn loại máy phát điện tương ứng

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện có công suất đặt là 400MW gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 100MW

Tra bảng ta chọn máy phát nhiệt điện TB-100-2 có thông số sau:

Bảng 1 1: Thông số máy phát điện

Loại MPĐ n

(v/phút)

S đm (MVA)

P đm (MW)

U đm (kV)

cos X” d

(pu)

X d ’ (pu)

X d (pu)

TB-100-2 3000 117,5 100 10,5 0,85 0,183 0,263 1,79

1.2 Tính toán phụ tải

Từ các giá trị Pmaxở các cấp điện áp đã cho trước, kết hợp với bảng biến thiên công suất ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, công thức chung để tính toán như sau:

cos





Trang 17

1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát điện

Công suất tác dụng lớn nhất: Pmax= 15MW

Ta có kết quả tính toán được ghi trong bảng:

Bảng 1 2: Bảng đồ thị phụ tải địa phương

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung áp

Công suất tác dụng lớn nhất: Pmax= 160 MW

Điện áp định mức: U dm= 110kV

Hệ số công suất: cos= 0,8

Ta có kết quả tính toán được ghi trong bảng:

Bảng 1 3: Bảng đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

1.2.3 Phụ tải toàn nhà máy

Công suất tác dụng lớn nhất: Pmax= 4  100 = 400 MW

Hệ số công suất: cos= 0,85

Trang 18

Ta có kết quả tính toán đƣợc ghi trong bảng:

Bảng 1 4: Bảng đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Công suất tự dùng của NMNĐ phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, loại tuabin, công suất phát,…) và chiếm khoảng 5% -10% tổng công suất phát Công suất

tự dùng gồm 2 thành phần: thành phần thứ nhất (chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy; phần còn lại (chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy

Công suất tự dùng đƣợc tính theo công thức sau:

Trang 19

1.2.5 Công suất phát về hệ thống và cân bằng công suất cho toàn nhà máy

Một cách gần đúng ta có thể xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức:

Trang 20

1.2.6 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

16 ÷ 20 giờ Nhà máy phát công suất cực tiểu minnm

S =376,47 (MVA) trong khoảng thời gian từ 0 ÷ 6 và 20 ÷ 24 giờ

Nhà máy cung cấp phát lên hệ thống là lớn nhất chiếm 52,53% (247,23/470,59) –

trong tổng công suất với yêu cầu là phải cung cấp cho phụ tải trung áp liên tục Phụ tải phía cao áp không có nên lƣợng công suất này sẽ làm cho hệ thống tăng thêm công suất dự phòng và phân bố công suất tối ƣu, vận hành kinh tế hệ thống

Trang 21

Phụ tải địa phương cao nhất chiếm 3,73% (16,67/447,06) gồm 3 đường dây kép –

và 4 đường dây đơn

1.3 Đề xuất các phương án nối dây

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

Các phương án nối điện của nhà máy được dựa trên việc cân bằng công suất của nhà máy và được thực hiện theo các nguyên tắc sau:

1.3.1.1 Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp máy

phát

Nếu

max dp

1.3.1.2 Chọn máy biến áp liên lạc:

Do có 3 cấp điện áp (điện áp máy phát, điện áp trung, điện áp cao) Ta thấy thỏa mãn 2 điều kiện:

Nhà máy có lưới điện áp trung (110kV) và điện áp cao (220kV) là lưới trung tính –

trực tiếp nối đất

Hệ số có lợi: 220 110 0,5

220

C T C

U

–

Nên ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc

1.3.1.3 Chọn số lượng bộ MP-MBA hai cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp cấp điện

áp tương ứng trên cơ sở công suất cấp và công suất tải tương ứng

Phụ tải phía điện áp trung max min

Trang 22

MP-1.3.1.4 Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ có thể ghép một số máy

phát chung một máy biến áp nhưng phải đảm bảo:

HT dmF dp ghep

Từ những cơ sở trên, ta có thể đề xuất một số phương án như sau:

1.3.2 Các phương án nối điện cụ thể

2

dp S

Hình 1 2: Sơ đồ nối điện phương án 1

Đặc điểm:

–

 Ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu B1, B2 nối với máy phát F1, F2 làm nhiệm

vụ liên lạc giữa các cấp điện áp và phát công suất thừa lên hệ thống

 Với phụ tải bên trung áp ta dùng 2 bộ MP- MBA có nhiệm vụ phát công suất cho phụ tải phía trung áp, phần còn lại được truyền qua các máy biến

áp tự ngẫu B1, B2 phát về hệ thống

 Phụ tải địa phương được lấy ra từ đầu cực 2 máy phát F1 và F2 nối với cuộn

hạ máy biến áp liên lạc B1 và B2

Trang 23

 Chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ lựa chọn thiết bị cũng như dễ dàng lắp đặt và vận hành

S = 190/140 (MVA) mà phía trung có 2 bộ MP-MBA có SđmF = 2.117,5

= 235 (MVA) nên công suất của 2 bộ MP-MBA sau khi cấp cho phụ tải SUT còn thừa cấp về hệ thống qua MBA tự ngẫu nên sẽ có tổn thất công suất Nhưng điều kiện này

là không cần thiết đối với MBA liên lạc là tự ngẫu vì đối với tự ngẫu khuyến khích chế

độ truyền tải công suất từ trung sang cao (phía cao tải được công suất định mức mặc

dù phía trung và phía hạ chỉ tải được đến công suất tính toán)

2

dp S

Đặc điểm chính:

–

 Bộ MP-MBA (F3-B3) cũng như 2 MBA tự ngẫu phát công suất trực tiếp lên

hệ thống và truyền tải sang thanh góp trung áp

 Phía thanh góp điện áp cao ta ghép một bộ MP-MBA có nhiệm vụ phát điện lên hệ thống

Trang 24

 Với phụ tải bên điện áp trung ta dùng một bộ MP-MBA có nhiệm vụ phát công suất cho phụ tải phía trung áp

S = 190/140 (MVA) mà SđmF = 117,5 (MVA) nên

bộ MP-MBA (F4-B4) không đủ công suất cung cấp cho phụ tải trung áp, phần còn lại được cấp từ các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 Như vậy luôn tận dụng được khả năng phát công suất định mức của bộ (F4-B4)

2

dp S

Đặc điểm chính:

–

 Tất cả các bộ MP- MBA đều nối với vào thanh góp điện áp cao 220kV

 Hai MBA tự ngẫu B3, B4 dùng để liên lạc và truyền tải công suất sang cho thanh góp điện áp trung

Nhược điểm:

–

Khi xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại không đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải điện áp bên trung (110 kV) Số lượng và

Trang 25

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

Kết luận:

Hai phương án đầu đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các –

cấp điện áp và có cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vận hành

Phương án 3 tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp ,cấu tạo phức tạp gây –

nhiều khó khăn trong vận hành và sửa chữa Bên trung áp không có bộ máy phát

- máy biến áp nên khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu liên lạc sẽ không cung cấp đủ cho phụ tải, không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

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, kĩ thuật, chọn ra phương án tối ưu

Trong chương 1 ta đã chọn được máy phát điện và sơ bộ đưa ra được các

phương án nối dây hợp lí Tiếp theo ta sẽ tính toán để lựa chọn máy biến áp cho 2 phương án đã chọn (phương án 1 và phương án 2) và hình thành các cơ sở để chọn phương án tối ưu nhất

Trang 26

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp(MBA) là một thiết bị rất quan trọng Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng MBA ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Điều đó có thể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của MBA, không ngừng cải tiến cấu tạo của MBA Trong chương 2 ta sẽ lựa chọn MBA dựa trên phân bố công suất các cấp điện áp của MBA và kiểm tra các điều kiện khi sự cố, đồng thời tính toán tổn thất điện năng trong MBA sao cho việc lựa chọn MBA có tính kinh tế cao mà vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2

dp

S

Hình 2 1: Sơ đồ phương án 1

2.1.1 Phân bố công suất cho máy biến áp

Việc phân bố công suất cho các cấp điện áp của MBA được tiến hành theo

nguyên tắc cơ bản: Phân bố công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24h, phần thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất thu, không xét đến tổn thất trong MBA

2.1.1.1 MBA hai cuộn dây B 3 , B 4 trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

Công suất của MBA này mang tải bằng phẳng trong suốt 24h và được tính:

Trang 27

2.1.1.2 MBA liên lạc tự ngẫu B 1 , B 2

Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MF-MBA hai cuộn dây, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất, không xét đến tổn thất công suất trong MBA

Giả sử chiều phân bố công suất như hình:

Hình 2 2: Chiều phân bố công suất phương án 1

Từ sơ đồ ta phân bố công suất cho các máy biến áp theo từng thời điểm như sau: Công suất cuộn cao tại thời điểm t:

–

1( ) ( )2

2

CT VT bo

Trang 28

Công suất cuộn hạ tại thời điểm t:

–

CH CC CT

S  t S t

Thay số liệu của từng thời điểm t vào công thức trên ta được bảng số liệu sau:

Bảng 2 1: Phân bố công suất cho MBA phương án 1 t(h) S VT (MVA) S VHT (MVA) S bo =S B3 =S B4 (MVA) S CC (t) S CT (t) S CH (t)

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

2.1.2.1 MBA hai cuộn dây B 3 , B 4 trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

Chọn MBA 2 cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải Những 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 áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MP

Đối với MBA này không cần kiểm tra điều kiện quá tải vì khi một trong hai phần

tử MP hay MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc Cũng vì lí do này mà chỉ cần dùng máy cắt (MC) phía cao áp là đủ, phía hạ áp chỉ dùng dao cách ly phục vụ cho sửa chữa

Công suất định mức được chọn theo công thức:

dmB dmF

S S = 117,5 (MVA) Vậy ta chọn MBA B3, B4 có ký hiệu TДЦ- 125/121 có các thông số kỹ thuật:

Trang 29

Bảng 2 2: MBA hai cuộn dây B 3 , B 4 phương án 1

Loại

máy

S đm (MVA)

U C (kV)

U H (kV)

P 0 (kW)

P N (kW)

U N (%)

I 0 (%)

2.1.2.2 MBA tự ngẫu liên lạc B 1 , B 2

Là MBA có điều chỉnh dưới tải vì các phía của MBA mang tải không bằng phẳng nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TDK chỉ điều chỉnh được phía hạ nên cần kết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc thì mới điều chỉnh được tất cả các phía

117,5

2350,5

dmF dmBTN

S S



Vậy ta chọn MBA B1, B2 có ký hiệu ATДЦTH250-230/121/11 có các thông số:

Bảng 2 3: MBA tự ngẫu liên lạc B 1 , B 2 phương án 1

2.1.3 Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố

Ta cần kiểm tra sự cố trong các trường hợp sau:

Sự cố một bộ MP-MBA 2 cuộn dây bên phía điện áp trung lúc S UT S UTmax

2.1.3.1 Sự cố hỏng một bộ bên trung tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại:

Ứng với S UTmax= 190 ta có: UTmax

Trang 30

Hình 2 3: Sự cố hỏng một bộ MBA hai cuộn dây bên trung

Kiểm tra điều kiện quá tải:

Trang 31

2.1.3.2 Sự cố hỏng một bộ MBA tự ngẫu liên lạc lúc S UT = S UTmax

Hình 2 4: Sự cố hỏng một bộ MBA tự ngẫu lúc phụ tải bên trung cực đại

Trang 32

 Công suất truyền tải qua cuộn hạ của MBA B1:

2.1.3.3 Sự cố hỏng một bộ MBA tự ngẫu liên lạc lúc S UT = S UTmin

Ứng với S UTmin= 140 ta có: UTmin

Trang 33

Trường hợp này chỉ phải kiểm tra khi có sự truyền ngược công suất từ trung sang –

=> Công suất truyền từ bên trung sang nên mang dấu âm

 Công suất truyền tải qua cuộn hạ của MBA B1:

Nhận xét: Như vậy phương án I đưa ra thỏa mãn các điều kiện về quá tải bình

thường và quá tải khi sự cố

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA

2.1.4.1 Tính tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây B 3 , B 4 :

Do máy biến áp mang tải bằng phẳng Sbo = 107,49 (MVA) cả năm nên tổn thất điện năng:

Trang 34

N dmB

2.1.4.2 Tổn thất điện năng của mba tự ngẫu B1, B2

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết phải tính tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây:

2

121.21.2

Trang 35

3

1 0,5.(520.10 ) 0, 26( W)2

T N

H N

Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trong 1 năm đƣợc tính trong bảng sau:

Bảng 2 4: Tổn thất điện năng của MBA tự ngẫu trong một năm PA1

Trang 36

dp S

Hình 2 6: Sơ đồ phương án 2

2.2.1 Phân bố công suất cho máy biến áp

2.2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MP-MBA hai cuộn dây

Tương tự như PA1 Do máy phát nối bộ với MBA hai cuộn dây luôn phát công suất định mức, do đó phân bố công suất của các MBA hai cuộn dây là bằng phẳng Tương tự như PA1 Do các máy phát nối bộ với các máy biến áp hai cuộn dây luôn phát công suất định mức, do đó phân bố công suất của MBA 2 cuộn dây là bằng phẳng và được tính :

2.2.1.2 MBA liên lạc tự ngẫu B 1 , B 2

Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MP-MBA hai cuộn dây, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA

Giả sử chiều phân bố công suất như hình:

Trang 37

dp S

Hình 2 7: Chiều phân bố công suất phương án 2

Từ sơ đồ ta phân bố công suất cho các máy biến áp theo từng thời điểm như sau: Công suất cuộn cao tại thời điểm t:

–

1( ) ( )2

Thay số liệu của từng thời điểm t vào công thức trên ta được bảng số liệu sau:

Bảng 2 5: Phân bố công suất cho MBA phương án 2 t(h) S VT (MVA) S VHT (MVA) S bo =S B3 =S B4 S CC (t) S CT (t) S CH (t)

Trang 38

Từ bảng ta thấy phụ tải của cuộn trung áp của MBA liên lạc tại các thời điểm đều mang dấu dương chứng tỏ chiều giả sử ban đầu là đúng, điều này có nghĩa là ở chế độ làm việc bình thường thì MBA tự ngẫu B1, B2 truyền công suất từ cuộn hạ lên cuộn trung và cao

2.2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

2.2.2.1 MBA hai cuộn dây B 3 , B 4 trong sơ đồ bộ MP-MBA hai cuộn dây

dmB dmF

S S = 117,5 (MVA) Vậy ta chọn MBA B4 có ký hiệu TДЦ- 125/121 có các thông số kỹ thuật:

Bảng 2 6: MBA hai cuộn dây B 4 phương án 2 Loại

máy

S đm (MVA) U C (kV) U H (kV) P 0 (kW) P N (kW) U N % I 0 %

Ta chọn MBA B3 có ký hiệu TДЦ- 125/242 có các thông số kỹ thuật:

Bảng 2 7: MBA hai cuộn dây B 3 phương án 2 Loại

máy

S đm (MVA) U C (kV) U H (kV) P 0 (kW) P N (kW) U N % I 0 %

2.2.2.2 MBA tự ngẫu liên lạc B 1 , B 2

117,5

2350,5

dmF dmBTN

S S



Vậy ta chọn MBA B1, B2 có ký hiệu ATДЦTH250-230/121/11 có các thông số:

Bảng 2 8: MBA tự ngẫu liên lạc B 1 , B 2 phương án 2

Trang 39

2.2.3 Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố

Ta cần kiểm tra sự cố trong các trường hợp sau:

Sự cố một bộ MP-MBA 2 cuộn dây bên phía điện áp trung lúc S UT S UTmax

–

Sự cố một MBA tự ngẫu liên lạc lúc S UT S UTmax

–

2.2.3.1 Sự cố hỏng một bộ bên trung tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại:

Hình 2 8: Sự cố hỏng một bộ MBA hai cuộn dây bên trung

–

max

2.k qtsc .S dmBTN S UT

max 2.1, 4.0,5.250  350 S UT  190 (MVA) (thỏa mãn) Phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA khi có sự cố:

Trang 40

2.2.3.2 Sự cố hỏng một MBA tự ngẫu liên lạc lúc S UT = S UTmax

- Ứng với S UTmax= 190 ta có: UTmax

2

dp S

Hình 2 9: Sự cố hỏng một bộ MBA tự ngẫu lúc phụ tải bên trung cực đại

Định dạng
Số trang	120
Dung lượng	2,09 MB