Đồ án thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

- Cơng suất của hệ thống khơng kể nhà máy đang thiết kế là 3000 MVA, dự trữ cơng suất của hệ thống là 200 MVA, giá trị này lớn hơn cơng suất cực đại mà nhà máy cĩ thể phát về hệ thống SV

Đồ án môn học: Nhà máy điện

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, điện năng đóng vaitrò đặc biệt quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân và đời sống nhân dân Điện

năng được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân vì nó dễ sản

xuât, truyền tải và đặc biệt là điện năng rất dễ chuyển hóa thành các dạng năng

lượng khác

Tuy nhiên cũng giống như các dạng năng lượng khác,điện năng là hữu hạn nênvấn đề đặt ra là phải xây dựng hệ thống truyền tải và cung cấp điện hợp lí và tố ưu:Vận hành đơn giản, an toàn, thuận tiện cho bảo trì sửa chữa, vừa giảm đươc chi phíđầu tư thi công, chi phí vận hành và tổn thất điện năng đồng thời đảm bảo được chấtlượng điện năng

Vì vậy đồ án môn học “Phần điện trong nhà máy điện” là một bước thực dược

quan trọng cho sinh viên nghành Hệ Thống Điện bước đầu làm quen với những ứngdụng thực tế Đây cũng là một đề tài hết sức quan trọng cho một kĩ sư điện trong

tương lai có thể vận dụng nhằm đưa ra được những phương án tối ưu nhất

Đồ án được hoàn thành với sự hướng dẫn của cô giáo Phùng Thị ThanhMai cùng với các bài giảng của cô trên lớp Do thời gian và kiến thức còn hạn chếnên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong thầy côtrong bộ môn góp ý để bản đồ án của được hoàn thiện hơn

Tài liệu sử dụng: ‘’Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp’’

của PGS.TS Phạm Văn Hòa

Hà nội, tháng 12 năm 2011

Sinh viênNguyễn Danh Đức

CHƯƠNG I

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CễNG SUẤT,

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN

1.1 Chọn mỏy phỏt điện

Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà mỏy nhiệt điện ngưng hơi gồm

4 tổ mỏy x 50MW Uđm= 10,5 kV Cung cấp cho phụ tải địa phơng, phụ tải trung áp, còn thừa phát lên cao áp

Chọn mỏy phỏt điện loại TB-50-2 cú cỏc thụng số sau:

TB 

N v/phút S(MVA) P(MW) U(kV) Cos I KA Xd" Xd' Xd

3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,135 0,3 1,84

Bảng 1.1

1.2 Tớnh toỏn phụ tải và cõn bằng cụng suất

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà mỏy

Đồ thị phụ tải toàn nhà mỏy được xỏc định theo cụng thức sau:

TD

P% (t)

.Scos



- STNM (t) : Cụng suất phỏt của toàn nhà mỏy tại thời điểm t

- P% (t) : phần trăm cụng suất phỏt của toàn nhà mỏy tại thời điểm t

- SđmΣ : tổng cụng suất biểu kiến định mức của nhà mỏy

- SđmΣ = n.SđmF , ở đõy : SđmΣ - cụng suất định mức của 1 tổ MF; n- số tổ

Đồ ỏn mụn học: Nhà mỏy điện

225

250

225 S(MVA)

t (giờ) 10

237,5

Hỡnh 1.21.2.2 Đồ thị phụ tải tự dựng

Điện tự dùng nhà máy nhiệt điện thiết kế chiếm 8% công suất định mức của nhà máy

Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm đợc xác định theo công thức sau:

- STD(t) : cụng suất tự dựng của nhà mỏy tại thời điểm t, MVA

- SFNM (t) : cụng suất nhà mỏy phỏt ra tại thời điểm t, MVA

0,4 : lợng phụ tải tự dùng không phụ thuộc công suất phát

0,6 :lợng phụ tải tự dùng phụ thuộc công suất phát

Từ số liệu về công suất phát của nhà máy áp dụng công thức(1.2) ta có bảng biếnthiên công suất tự dùng và đồ thị phụ tải tự dùng:

18,8 S(MVA)

t (giờ) 6

19,4

18,8 20

Hình 1.31.2.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110 kV

Pmax = 100 MW, cosφ= 0,85 => SUTmax = 117,674 MW

Gồm 1 kép ×60 MW 1 đơn × 40 MW Theo công thức trên ta tính được các giá trị công suất phụ tải tại các thời

điểm trong bảng sau:

Đồ án môn học: Nhà máy điện

105,88

94,12 S(MVA)

t (giờ) 8

1.2.4 Đồ thị phụ tải địa phương (cấp điện áp máy phát)

Pmax = 16 MW, cosφ= 0,85 => SUFmax= 18,824 MW

Ta có công thức tính toán công suất phụ tải địa phương như sau:

Theo công thức trên ta tính được các giá trị công suất phụ tải tại các thời

điểm trong bảng sau:

15,06 S(MVA)

t (giờ) 8

13,17

18,824

16,94 16,94

18

15,06

Hình 1.51.2.5 Đồ thị công suất phát về hệ thống

Công suất phát về hệ thống tại mỗi thời điểm được xác định theo công thức

Đồ án môn học: Nhà máy điện

Ta có đồ thị:

83,83 97,02S(MVA)

t (giờ) 8

99,043

93,5

107,18 101,31

18

83,8397,02

20

Hình 1.6Bảng tổng hợp đồ thị phụ tải các cấp:

Ta cĩ đồ thị:

Hình 1.7NHẬN XÉT:

- Phụ tải cấp điện áp máy phát và tự dùng khá nhỏ (SUFmax=18,824 MVA,

SUFmin=15,06 MVA), phụ tải cấp điện áp trung khá lớn (SUTmax=117,674

MVA,SUTmin= 94,12 MVA), tuy nhiên nhà máy vẫn đáp ứng đủ cơng suất

yêu cầu Phụ tải các cấp điện áp máy phát và điện áp trung là các phụ tải loại

1,2 được cung cấp điện bằng các đường dây kép và đơn

- Cơng suất của hệ thống (khơng kể nhà máy đang thiết kế) là 3000 MVA,

dự trữ cơng suất của hệ thống là 200 MVA, giá trị này lớn hơn cơng suất cực

đại mà nhà máy cĩ thể phát về hệ thống SVHTmax=104,74 MVA nên trong

trường hợp sự cố hỏng 1 hoặc vài tổ máy phát thì hệ thống vẫn cung cấp đủ

cho phụ tải của nhà máy Cơng suất phát của nhà máy vào hệ thống tương

đối nhỏ so với tổng cơng suất của tồn hệ thống  nhà máy chỉ cĩ thể chạy

vận hành nền và khơng cĩ khả năng điều chỉnh chất lượng điện năng cho hệ

thống

- Khả năng mở rộng và phát triển của nhà máy khơng cao.Ta tiếp tục duy trì

vận hành đúng chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật trong tương lai để đáp ứng một

phần nhu cầu điện năng của địa phương và phát lên hệ thống

S, MVA

t (giờ ) 0

S

TGC(t)S

Đồ án môn học: Nhà máy điện

CHƯƠNG II

LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY

2.1 Đề xuất các phương án

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

Ta có bảng tổng hợp đồ thị phụ tải các cấp, MVA

t(h)

Phụ tải 0÷4 4÷8 8÷10 10÷12 12÷16 16÷18 18÷20 20÷22Công suất toàn nhà máy 225 225 225 237,5 250 250 250 225 Phụ tải địa phương 16,94 16,94 15,06 13,177 16,94 18,824 16,94 16,94 Phụ tải cấp điện áp trung 105,88 105,88 94,12 105,88 111,75 117,674 105,88 105,88 Phụ tải tự dùng 20,975 20,975 20,975 21,7 22,44 22,44 22,44 20,975 Công suất phát về hệ thống 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205 Phụ tải phía thanh góp cao 81,205 81,205 94,845 96,743 98,87 91,062 104,74 81,205

Vậy nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp

Phụ tải cấp điện áp trung: SUTmax = 117,674 MVA

SUTmin = 94,12 MVA

Công suất định mức của 1 máy phát : SFđm= 62,5 MVA

→ Có thể ghép 1- 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây lên thanh góp 110 kV

và cho các máy phát này vận hành bằng phẳng

Công suất phát về hệ thống : SVHTmax = 104,74 MVA

SVHTmin = 81,205 MVA

→ Có thể ghép 2-3 máy phát lên thanh góp cao áp,

Dự trữ công suất hệ thống: SdtHT= 200 MVA

Cụng suất của bộ 2 mỏy phỏt là : Sbộ= 2.(62,5-5)= 115 MVA.

Như vậy về nguyờn tắc cú thể ghộp chung bộ 2 mỏy phỏt với mỏy biến ỏp 2 cuộn dõy

Từ cỏc nhận xột trờn vạch ra cỏc phương ỏn nối điện cho nhà mỏy thiết kế:

2.1.1 Phương ỏn 1

Hỡnh 2.1Trong phương ỏn này dựng 2 bộ mỏy phỏt - mỏy biến ỏp 2 cuộn dõy cấpđiện cho thanh gúp điện ỏp trung 110 kV, 2 mỏy phỏt cũn lại được nối với mỏybiến ỏp tự ngẫu Dựng 2 mỏy biến ỏp tự ngẫu để liờn lạc giữa cỏc cấp điện ỏp vàphỏt điện lờn hệ thống, Điện tự dựng được trớch đều từ đầu cực mỏy, phụ tải địaphương được trớch từ đầu cực mỏy MF1, MF2

Ưu điểm của phương ỏn này là đơn giản trong vận hành, đảm bảo cungcấp điện liờn tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp, hai máy biến áp tự ngẫu códung lợng nhỏ, số lượng cỏc thiết bị điện cao ỏp ớt nờn giảm giỏ thành đầu tư.Cụng suất của cỏc bộ mỏy phỏt - mỏy biến ỏp hai cuộn dõy ở phớa điện ỏp trunggần bằng phụ tải cấp điện ỏp này nờn cụng suất truyền tải qua cuộn dõy trung ỏpcủa mỏy biến ỏp liờn lạc rất nhỏ do đú giảm được tổn thất điện năng làm giảmchi phớ vận hành

2.1.2 Phương ỏn 2

HTẹ

B3

B4

MF1

MF2

MF

Đồ án môn học: Nhà máy điện

Hình 2.2 Trong phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc, 1 bộ máy phát-máy biến áp ghép bộ bên phía điện áp cao 220 kV, 1 bộ bên phía điện áp trung

110 kV Điện tự dùng được trích đều từ đầu cực máy, phụ tải địa phương đượctrích từ đầu cực máy MF1, MF2

- Ưu điểm là cấp điện liên tục cho phụ tải các cấp điện áp, phân bố công

suất giữa các cấp điện áp khá đồng đều

- Nhược điểm của phương án là phải dùng 3 loại máy biến áp khác nhau

gây khó khăn cho việc lựa chọn các thiết bị điện và vận hành sau này,côngsuất của 1 bộ máy phát -máy biến áp không đủ cung cấp cho bên trung

nên gây tổn hao khi phải truyền công suất từ máy biến áp liên lạc sang

Ngoài ra máy biến áp và các thiết bị điện ở cấp điện áp cao có giá thành

cao hơn nhiều so với ở cấp điện áp trung nên làm tăng chi phí đầu tư

2.1.3 Phương án 3

HT Ñ

220

S U T

MF 2 MF

Hình 2.3

Phương án này ghép bộ 2 máy phát với 1 máy biến áp 2 cuộn dây để cấp điện

cho phụ tải trung áp

Ưu điểm của phương án này là giảm được 1 máy biến áp nhưng nhược điểm rất lớn là khi có ngắn mạch thì dòng ngắn mạch lớn, khi máy biến áp 2 cuộn dây

hỏng thì cả bộ hai máy phát không phát được công suất cho phụ tải trung áp nên

độ tin cậy cung cấp điện không cao bằng các phương án trên

Từ phân tích sơ bộ các ưu nhược điểm của các phương án đã đề xuất, nhận

thấy các phương án 1, 2 có nhiều ưu việt hơn hẳn các phương án còn lại nên sử

dụng các phương án 1 và 2 để tính toán cụ thể nhằm lựa chọn phương án tối ưu

2.2 Chọn máy biến áp cho các phương án

Để tiết kiệm chi phí đầu tư, các máy biến áp nối bộ máy phát -máy biến áp

không cần phải dùng loại có điều áp dưới tải vì các máy phát này vận hành bằng phẳng, khi cần điều chỉnh điện áp chỉ cần điều chỉnh dòng kích từ của máy phát nối bộ là đủ

Các máy biến áp tự ngẫu dùng làm liên lạc là loại có điều áp dưới tải vì phụ tải của chúng thay đổi gồ ghề, trong các chế độ vận hành khác nhau phụ tải thay đổinhiều nên nêú chỉ điều chỉnh dòng kích từ của máy phát thì vẫn không đảm bảo được chất lượng điện năng

2.2.1 Chọn lọc công suất máy biến áp trong nhà máy điện

a Phân bố công suất cho máy biến áp

Máy biến áp 2 dây quấn trong sơ đồ bộ: Máy biến áp này mang tải bằng phẳng

trong suốt 24h/ngày Phần công suất thừa hoặc thiếu do máy biến áp liên lạc

đảm nhận

 Máy biến áp liên lạc (tự ngẫu)

HT Ñ

220

kV

110 kV

S U T

TN 1

TN 2

B3, 4

MF

1 MF2

MF

3 MF4

Đồ án môn học: Nhà máy điện

Phân bố công suất cho các phía của MBA TN1 và TN2, Ta có công suất

cuộn cao, cuộn trung, cuộn hạ tại thời điểm t: SCC(t), SCT(t), SCH(t) theo

( )

(

) ( 2

) (

) ( 2

)

t S

t S

t S

t S

t S

S t

S t

S

CT CC

CH

VHT CC

boF UT

( )

(

) ( 2

) (

) ( 2

) (

3 4

t S

t S

t S

S t

S t

S

S t

S t

2.2.2 Chọn máy biến áp cho phương án 1

1 Chän m¸y biÕn ¸p nèi bé ba pha hai d©y quÊn

§èi víi m¸y biÕn ¸p ghÐp bé th× ®iÒu kiÖn chän m¸y biÕn ¸p lµ:

SB®m S F®m - 1 max

TD

S

Tra phụ lục Bảng 2.5 “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp”

(PGS.TS Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007), chän hai m¸y

biÕn ¸p B1, B2 cã SB®m= 80 MVA C¸c th«ng sè cña m¸y biÕn ¸p đîc tæng hîp

trong b¶ng 2.5

2 Chọn máy biến áp liên lạc

Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp

220/110/10 kV Loại điều chỉnh dưới tải

Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu

S : là công suất thừa lớn nhất

Phương án 1 là trường hợp công suất từ trung đồng thời từ hạ lên cao => cuộn

nối tiếp mang tải nặng nhất

Đồ án môn học: Nhà máy điện

Hình 2.4Các thông số kỹ thuật chính của các máy biến áp được tổng hợp trong bảng sau:

2.2.3 Chọn máy biến áp cho phương án 2

1 Chän m¸y biÕn ¸p nèi bé ba pha hai d©y quÊn

§èi víi m¸y biÕn ¸p ghÐp bé th× ®iÒu kiÖn chän m¸y biÕn ¸p lµ:

SB®m S F®m - 1 max

TD

S

Tra phụ lục Bảng 2.5 “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp”

(PGS.TS Phạm Văn Hòa, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2007), chän hai m¸y

biÕn ¸p B1, B2 cã SB®m= 80 MVA với 2 cấp điện áp 110kV, 220kV C¸c th«ng sè cña m¸y biÕn ¸p đîc tæng hîp trong b¶ng 2.5

HTÑ

220 kV

110 kV

SUT

дцтH -63000 AT дцтH -63000 Тдц -80000/110

MF1

MF2

MF

Тдц -80000/110 AT

2 Chọn máy biến áp liên lạc

Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp

220/110/10 kV, Loại điều chỉnh dưới tải

Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu:

ц -100000

Đồ án môn học: Nhà máy điện

2.3 Kiểm tra khả năng mang tải của máy biến áp

2.3.1 Phương án 1

Tính phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp

Quy ước chiều dương của dòng công suất là chiều đi từ máy phát lên thanh góp

đối với máy biến áp hai cuộn dây và đi từ cuộn hạ lên phía cao và trung, từ phía

trung lên phía cao đối với máy biến áp liên lạc

a Với máy biến áp hai dây quấn

Trong vận hành luôn cho vận hành bằng phẳng với công suất định mức của chúng

Dòng công suất phân bố trên các cuộn dây của máy biến áp bộ là:

SB3 = SB4 =SFđm - 1.

4 S td= 62,5-1.20

4 = 57,5< SBđm= 80 MVA

a) Với máy biến áp liên lạc

Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo công thức:

( )

(

) ( 2

) (

) ( 2

)

t S

t S

t S

t S

t S

S t

S t

S

CT CC

CH

V HT CC

bo F UT

CT

Trong đó:

SCC(t),SCT(t), SCH(t): Công suất tải qua phía cao, trung, hạ của một

máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm t

SUT(t), SVHT(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp trung và

công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Công suất mẫu của máy biến áp tự ngẫu là: Stt= ,STNđm= 0,5,63= 31,5 MVA,

Dùa vµo tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt cña ch¬ng I, tÝnh theo tõng kho¶ng thêi

gian t ta cã b¶ng kÕt qu¶ ph©n bè dßng c«ng suÊt qua c¸c phÝa cña c¸c m¸y biÕn

Từ bảng tổng hợp số liệu có thể thấy trong chế độ làm việc bình thường tất cả

các máy biến áp đều hoạt động non tải

Xét các trường hợp sự cố:

Xột 2 tỡnh huống sự cố hỏng mỏy biến ỏp nặng nề nhất là khi ở cấp điện ỏp trung

cú phụ tải cực đại

Trong chế độ này, theo tớnh toỏn ở chương I:

SUTmax =117,674 MVA, UTmax

tổ mỏy cũn lại được vận hành với cụng suất định mức

- Điều kiện kiểm tra quỏ tải mỏy biến ỏp là:

2.KqtSCα.STNđm ≥ SUTmax =2.1,4.0,5.63 ≥ 117,674

Trong đó:

KqtSC : Hệ số quá tải sự cố cho phép; KqtSC= 1,4

 Phõn bố cụng suất khi sự cố:

S t

S t

S

MVA S

S t

S

MV A S

t S

t S

CT CH

CC

UT UF đmF

CH

bo F

U T CT

001 ,

18 087

, 30

0 88 ,

48 )

( )

( )

(

088 ,

48 ]

824 ,

18 5

, 57 2 [ 2 ]

2 [ 2 )

(

087 ,

30 5

,

5 7 674

,

11 7 2

) ( 2

) (

m ax 3

 Cụng suất thiếu được tớnh theo biểu thức:

дцтH -63000 AT дцт H -63000 Тдц -80000/110

Тдц -80000/110

Đồ án môn học: Nhà máy điện

Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì các máy biến áp cònlại không bị quá tải Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng Côngsuất phát về hệ thống bị thiếu một lượng Sthiếu= 55,6 MVA nhỏ hơn nhiều so với

- Điều kiện kiểm tra quá tải là:

2.KqtSCα.STNđm + SbôF3,F4 ≥ SUTmax <=> 2.1,4.0,5.63 + 115 ≥ 117,674 ( thõa mãn)

- Phân bố công suất khi sự cố:

S t S

t

S

Min S

K S S S Min

t

S

MVA S

t S

t

S

CT CH

CC

dmTN SC qt F TD UT UF đmF CH

F boF UT

CT

002 , 36 674 , 2 676 , 38 ) ) ( )

MVA 38,676

= 44,1) 676 , 8 (

), {(

)

674 , 2 115 674 , 117 )

( )

(

2 max 4 , 3



 Kiểm tra sự quá tải của máy biến áp tự ngẫu:

Trường hợp này, cuộn hạ mang tải năng nhất, ta kiểm điều kiện:

hệ số quá tải KqtSC= 1,4= KqtSC cp Công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng

Sthiếu =55,06 là không đáng kể Như vậy các máy biến áp đã lựa chọn lµm viÖctèt trong ®iÒu kiÖn b×nh thêng còng nh sù cè

2.3.2 Phương án 2

Tính phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp

Quy ước chiều dương của dòng công suất là chiều đi từ máy phát lên thanh góp đối với máy biến áp hai cuộn dây và đi từ cuộn hạ lên phía cao và trung, từ phía trung lên phía cao đối với máy biến áp liên lạc

a Với máy biến áp hai dây quấn

Trong vận hành luôn cho vận hành bằng phẳng với công suất định mức của chúng.Dòng công suất phân bố trên các cuộn dây của máy biến áp bộ là:

SB3 = SB4 =SFđm - 1.

4 S td= 62,5-1.20

4 = 57,5< SBđm= 80 MVA

b Với máy biến áp liên lạc

Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo công thức:

( )

(

) ( 2

) (

) ( 2

) (

3 4

t S

t S

t S

S t

S t

S

S t

S t

C T

SbộF3,SbộF4= SđmF- 14 STD= 62,5-14 20= 57,5 MVATrong đó:

- SCC(t),SCT(t), SCH(t): Công suất tải qua phía cao, trung, hạ của một máybiến áp tự ngẫu tại thời điểm t

- SUT(t), SVHT(t) : Công suất của phụ tải cấp điện áp trung và công suấtphát về hệ thống tại thời điểm t

Công suất mẫu của máy biến áp tự ngẫu là: Stt= .STNđm= 0,5.100= 50 MVA

Đồ án môn học: Nhà máy điện

Dùa vµo tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt cña ch¬ng I, tÝnh theo tõng kho¶ng thêigian t ta cã b¶ng kÕt qu¶ ph©n bè dßng c«ng suÊt qua c¸c phÝa cña c¸c m¸y biÕn

Từ bảng tổng hợp số liệu có thể thấy trong chế độ làm việc bình thường tất cả

các máy biến áp đều hoạt động non tải

 Xét các trường hợp sự cốXét 2 tình huống sự cố hỏng máy biến áp nặng nề nhất là khi ở cấp điện áp trung

có phụ tải cực đại

Trong chế độ này, theo tính toán ở chương I:

SUTmax =117,674 MVA, UTmax

220

S UT

MF 1

MF 2

MF

-80000/110 Тдц -100000 Тдц -100000

Trong trường hợp có sự cố hỏng 1 máy biến áp, để duy trì công suất thì cho các

tổ máy còn lại được vận hành với công suất định mức

- Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp là:

S t

S t

S

MVA S

S t

S

MVA t

S t

S

CT CH

CC

UT UF đmF

CH

U T CT

7 49 ,

10 837

, 58

0 88 ,

48 )

( )

( )

(

0 88 ,

48 ]

82 4 ,

18 5

, 57 2 [ 2 ]

2 [ 2 )

(

83 7 ,

58

67 4 ,

117

2 )

(

2 )

Như vậy khi một máy biến áp bộ bên trung bị hư hỏng thì các máy biến áp còn

lại không bị quá tải Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng Công

suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng Sthiếu= 55,06 MVA nhỏ hơn nhiều so

với dự trữ quay của hệ thống…

2 Hỏng 1 máy biến áp liên lạc

Тдц -80000/220 Тдц

Đồ ỏn mụn học: Nhà mỏy điện

S t

S t

S

S S

S t

S

MVA S

t S

t S

CT CH

CC

F TD UT

U F

đm F CH

boF UT

CT

49 8 ,

21 174

, 60 676

, 38 )

( )

( )

(

M VA

67 6 ,

38 5

8 24 ,

18 5

, 62 )

(

17 4 ,

60 5

, 57

67 4 ,

1 17 )

( )

(

2

m ax 4

 Kiểm tra sự quỏ tải của mỏy biến ỏp tự ngẫu:

Trường hợp này, cuộn chung mang tải năng nhất, ta kiểm điều kiện:

UT VHT S S

Cụng suất dự trữ của hệ thống là 200MVA nờn thừa món

Kết luận:

Khi một mỏy biến ỏp bộ bờn trung bị hư hỏng thỡ cỏc mỏy biến ỏp cũn lại

khụng bị quỏ tải Phụ tải cấp điện ỏp trung vẫn khụng bị ảnh hưởng Cụng suất

phỏt về hệ thống bị thiếu một lượng Sthiếu= 55,06 MVA nhỏ hơn nhiều so với dự

trữ quay của hệ thống Nếu 1 mỏy biến ỏp liờn lạc bị sự cố thỡ mỏy cũn lại bị quỏ

tải với hệ số quỏ tải KqtSC= 1,4= KqtSC cp. Cụng suất phỏt về hệ thống cũn thừa một

lượng Sthừa = 2,44 MVA Như vậy cỏc mỏy biến ỏp đó lựa chọn làm việc tốt

trong điều kiện bình thờng cũng nh sự cố

2.3 Tớnh tổn thất điện năng trong mỏy biến ỏp

Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm hai thành phần:

- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất

không tải

- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp

2.3.1 Phương ỏn 1

1 Tổn thất điện năng hàng năm của mỗi mỏy biến ỏp bộ hai cuộn dõy B3, B4

được tớnh theo cụng thức:

- P0, PN : Tổn thất khụng tải và tổn thất ngắn mạch mỏy biến ỏp, kW

- t : Thời gian vận hành của mỏy biến ỏp trong năm, h

- SBđm : Cụng suất định mức của mỏy biến ỏp, MVA

- Sbộ : Cụng suất tải của mỏy biến ỏp bộ, MVA

Do mỏy biến ỏp B3 và B4 luụn làm việc bằng phẳng với cụng suất truyền tải

Sbộ=57,5 MVA suốt cả năm với t = 8760 h nờn:

Abộ = AB3= AB4 = 70, 8760 + 310 22

80

5 , 57

8760 = 2,016 GWh

2 Tổn thất điện năng của bộ 2 mỏy biến ỏp tự ngẫu TN1, TN2 đượctớnh theo

cụng thức:

- PNC,PNH,PNH: tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ

Các loại tổn thất này được tính theo các công thức sau :

2

Hi

S ti = 36,0432 4 + 36,0432 4 + 36,9382 2 + 43,8122.2 + 47,812.4 + 46,8682.2 + 47,812 2 + 36,9832 2= 40408 MWh

Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của phương án 1 là:

A = 2.ATN + AB3.2

AB4 = 70, 8760 + 310 22

80

5 ,

2 Tổn thất điện năng của bộ 2 máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2

Đồ án môn học: Nhà máy điện

Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của phương án 2 là:

A = 2.ATN + AB3 + AB4

= 1,82.2+ 2,149 + 2,016= 7,805 GWh

2.4 Tính dòng điện làm việc cưỡng bức các mạch

Tình trạng làm việc cưỡng bức của mạng điện là tình trạng mà trong đó có một phần tử của mạng không làm việc so với thiết kế ban đầu Một mạng điện gồm

nhiều phần tử có thể có rất nhiều tình trạng cưỡng bức Dòng điện lớn nhất vó

thể đi qua thiết bị đang xét trong các tình trạng cưỡng bức của mạng được gọi là dòng điện cưỡng bức Icb của phần tử đó Dòng điện làm việc bình thường và

dòng điện cưỡng bức của 1 phần tử được gọi chung là dòng điện làm việc tính

toán lâu dài Thường dòng điện cưỡng bức có trị số lớn hơn dòng điện bình

thường vì vậy dựa vào dòng điện này người ta có thể tiến hành chọn dây dẫn và các khí cụ điện có dòng điện đi qua Dòng điện cưỡng bức được dùng để kiểm

tra các khí cụ điện và dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài, tức là nó là cơ sở

để xác định dòng định mức của các thiết bị và dòng điện cho phép của dây

dẫn…Thông thường để đồng bộ trong vận hành ở các cấp UC, UT chỉ chọn các

thiết bị cùng loại

2.4.1 Tính dòng điện cưỡng bức cho phương án 1

Sơ đồ:

Hình 2.10

1 Cấp điện áp cao 220 kV

Đường dây kép nối về hệ thống:

Phụ tải cực đại phát về hệ thống SVHTmax = 104,74 MVA

Dòng điện cưỡng bức qua dây dẫn là khi bị hỏng 1 đường dây:

Icb1 = max 104,74

0, 275

VHT C dm

S

 Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc TN1 và TN2:

Công suất qua phía cao của máy biến áp liên lạc:

- Chế độ thường: SCTmax = 52,37 MVA

S

52,373.220 = 0,1375 kA.

Vậy dòng cưỡng bức phía cao áp là

Icb220 = max{Icb1, Icb3} = max{0,275; 0,1375}= 0,275 kA

2 Cấp điện áp trung 110 kV

 Đường dây phụ tải trung áp:

Gồm 1 dây kép và 1 dây đơn, trong tính toán coi tương đương 3 dây đơn

SUTmax= 117,674 MVA

Ibt =

dm T

U

S

33

Đồ án môn học: Nhà máy điện

S

- Phía trung áp các máy biến áp liên lạc TN1 và TN2:

Chế độ thường: STmax = 10,44 MVA

S

30,0873.110 = 0,158 kA.

Vậy dòng cưỡng bức ở cấp điện áp trung áp lấy là

Icb110 = max{Icb2, Icb4, Icb5}= max{0,41; 0,344; 0,158}= 0,344 kA

max = 1,0518,824

3.10,5 = 1,087 kA

2.4.2 Tính dòng điện cưỡng bức cho phương án 2

Sơ đồ:

SHAPE \* MERGEFORMAT

Hình 2.11

1 Cấp điện áp cao 220 kV

Đường dây kép nối về hệ thống:

Phụ tải cực đại phát về hệ thống SVHTmax = 104,74 MVA

Dòng điện cưỡng bức qua dây dẫn là khi bị hỏng 1 đường dây:

Icb1 = max 104,74

0, 275

3 3.220

VHT C dm

S

 Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc TN1 và TN2:

Công suất qua phía cao của máy biến áp liên lạc:

- Chế độ thường: SCTmax = 23,62 MVA

S

23,623.220 = 0,062 kA.

Vậy dòng cưỡng bức phía cao áp là:

Icb220 = max{Icb1, Icb3} = max{0,275; 0,062 }= 0,275 kA

2 Cấp điện áp trung 110 kV

 Đường dây phụ tải trung áp:

Gồm 1 dây kép và 1 dây đơn, trong tính toán coi tương đương 3 dây đơn

SUTmax= 117,674 MVA

Ibt =

dm T

U

S

.33

Icb4

Icb5

Icb3

Icb1

Đồ án môn học: Nhà máy điện

 Bộ máy phát điện - máy biến áp hai dây quấn:

Icb5 = 1,05 1,05 62,5

3 3.110

Fdm T dm

S

- Phía trung áp các máy biến áp liên lạc TN1 và TN2:

Chế độ thường: STmax = 30,087 MVA

S

60,1743.110 = 0,315 kA.

Vậy dòng cưỡng bức ở cấp điện áp trung áp lấy là:

Icb110 = max{Icb2, Icb4, Icb5}= max{0,41; 0,344; 0,315 }= 0,344 kA

max = 1,0518,824

3.10,5 = 1,087 kA

CHƯƠNG III

TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện của nhà

máy đảm bảo các tiêu chuẩn ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch Dòng

điện ngắn mạch dùng để tính toán, lựa chọn các khí cụ điện và dây dẫn là dòng

ngắn mạch ba pha

3.1 Chọn các đại lượng cơ bản

Để thuận tiện cho việc tính toán ta dùng phương pháp gần đúng với đơn vị tươngđối cơ bản

Chọn các đại lượng cơ bản:

Như đã đề cập ở trên, việc tính toán các dòng ngắn mạch là để lựa chọn các khí

cụ điện, dây dẫn…Vì vậy trong sơ đồ nối điện của nhà máy cần phải lựa chọn

các điểm cụ thể để tính dòng ngắn mạch phục vụ cho lựa chọn các thiết bị điện

mà dòng ngắn mạch đi qua.Trong sơ đồ này phải chọn 5 điểm để tính ngắn

mạch

1 Sơ đồ thay thế:

Đồ án môn học: Nhà máy điện

N

3’N3

 Đường dây Xdây=

S

S U

100

100 5

, 0

22 35 11 200

1 S

S α

% U U

% U 200

1

X

119 , 0 63

100 5

, 0

22 35 11 200

1 S

S α

% U

% U

% U 200

1

X

286 , 0 63

100 5

, 0

22 35 11 200

1 S

S α

% U

% U

% U 200

1

X

dmTN cb H

T N H - C N T

C N H

-dmTN cb H

T N H

C N T

C N T

-dmTN cb H

T N H

C N T

C N C

HT

x

286,0

C

x

216,0

4

F

x

216,0

3

F

x

216,0

2

F

x

119 , 0



T

x

216,0

1

F

x

119,0



T

x

045,0

D

x

52,0

H

x

52 , 0

H

x

132 , 0

4

B

x

286 , 0

C

x

Đồ án môn học: Nhà máy điện

4 4 3 3

B F B F

B F B F

x x x x

x x x x

2

F

x

119 , 0



T

x

216 , 0

1

F

x

119 , 0



T

x

092,0

1

x

52 , 0

H

x

286 , 0

C

x

52 , 0

H

x

174 , 0

x4= x3//x3=

3 3

3

3

x x

x x

x5= xT//xT=

T T

T T

x x

x x

C C

x x

x x

S

S X

Tra đường cong tính toán ta được : Itt1(0) = 0,35 ; Itt1() = 0,385

- Phía nhánh máy phát : Sdm2 = SFđm = 4 62,5 = 250 MVA

100

250 23 , 0

S

S X

1

x

368 , 0

4

x

06,0

5



x

174 , 0

6

x

F3,4

Đồ án môn học: Nhà máy điện

Dòng điện cơ bản tính toán :

kA U

S I

kA U

S I

tb

dm dm

tb

dm dm

746 , 13 5 , 10 3

250

3

531 , 7 230 3

3000

3

2 2

1 1

I I

I I

kA I

I I

I I

dm tt

dm tt

N

dm

t t dm

t t N

058 ,

22 746

, 13

4 , 1 31

, 7 385 ,

0 ).

( ).

( )

(

643 ,

20 746

, 13

31 ,

1 531

, 7 35 ,

0 ).

0 ( ).

0 ( )

0 (

2 2

1 1

1

"

2 2

1 1

4 4 3 3

B F B F

B F B F

x x x x

x x x x

3

3

x x

x x

286,0

C

x

286 , 0

2

F

x

119,0



T

x

216,0

1

F

x

119 , 0



T

x

092,0

1

x

52,0

H

x

52 , 0

H

x

174 , 0

x5= xT//xT=

T T

T T

x x

x x

C C

x x

x x

x

1, 2,3, 4

F

8 0,137

S

S X

1

x

143,0

6

x

368 , 0

F3,4

Đồ án môn học: Nhà máy điện

100

250 096 , 0

S

S X

Tra đường cong tính toán ta được : Itt2(0) = 4,05 ; Itt2() = 2,4

Dòng điện cơ bản tính toán :

kA U

S I

kA U

S I

tb

dm dm

tb

dm dm

746 , 13 5 , 10 3

250

3

531 , 7 230 3

3000

3

2 2

1 1

I I

I I

kA I

I I

I I

dm

t t dm

tt N

dm tt

dm tt

N

82 ,

34 746

, 13

4 , 2 531

, 7 243 ,

0 ).

( ).

( )

(

5 , 57 746

, 13

05 ,

4 531

, 7 243 ,

0 ).

0 ( ).

0 ( )

0 (

2 2

1 1

2

"

2 2

1 1

4 4 3 3

B F B F

B F B F

x x x x

x x x x

C

x

216 , 0

2

F

x

119 , 0



T

x

119 , 0



T

x

092,0

1

x

52 , 0

H

x

52 , 0

H

x

174 , 0

x4= xT//xT=

T T

T T

x x

x x

C C

x x

x x

3

x

EHT

092,0

1

x

143 , 0

5

x

06,0

4



x

174 , 0

2

x

52,0

Đồ án môn học: Nhà máy điện

x10= x8 + xH +

6

8

x

2,3, 4

F

9 1,989

cb

dm tt

S

S x

cb

dm tt

S

S x

Tra đường cong tính toán ta được : Itt2(0) = 0,47 ; Itt2() = 0,49

Dòng điện cơ bản tính toán :

kA U

S I

kA U

S I

tb

dm dm

tb

dm dm

746 , 13 5 , 10 3

250

3

531 , 7 230 3

3000

3

2 2

1 1

I I

I I

kA I

I I

I I

dm

t t dm

tt N

dm tt

dm tt

N

864 ,

6 746

, 13

49 ,

0 531

, 7 017 ,

0 ).

( ).

( )

(

589 ,

6 746

, 13

47 ,

0 531

, 7 017 ,

0 ).

0 ( ).

0 ( )

0 (

2 2

1 1

3

"

2 2

1 1

b Tính dòng ngắn mạch.

Tính dòng ngắn mạch tại điểm N’3 ở các thời điểm t = 0 và t = 

 Phía nhánh máy phát : Sdm2 = SFđm = 62,5 MVA

100

5 , 62 216 , 0

cb

dm tt

S

S x

Tra đường cong tính toán ta được : Itt2(0) = 7,5 ; Itt2() = 2,7

Dòng điện cơ bản tính toán :

U

S I

tb

dm

5 , 10 3

5 , 62

I I

kA I

I I

dm tt

N

dm tt

N

28 ,

9 437

, 3 7 , 2 ).

( )

(

78 ,

25 437

, 3 5 , 7 ).

0 ( )

0 (

2 2

3 '

"

2 2

3 '

3

x

F1