Đồ án thiết kế phần điện nhà máy thủy điện công suất 5x100 MW

Đồ án NHà máy điện

Trang 1

MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất Với sự phát triển của xã hội đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải

Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện, em được nhà trường và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ là 80 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 22 kV, phụ tải điện áp trung 110 kV và phát vào hệ thống 220 kV

Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình

của cô giáo ThS Ma Thị Thương Huyền đến nay em đã hoàn thành bản đồ án Do thời

gian có hạn, kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn

Em xin gửi tới cô giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm

ơn chân thành nhất!

Sinh viên thực hiện

Quách Tiến Đức

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa hệ thống điện đặc biệt là cô giáo

Th.s Ma Thị Thương Huyền đã hướng dẫn em rất nhiệt tình và trang bị cho em một

lượng kiến thức sâu rộng về bộ môn nhà máy 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

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

……….………

………

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

……….………

………

Trang 5

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

Trang 6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Quách Tiến Đức Lớp: Đ4H2

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện có công suất đặt 400MW gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 80MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải địa phương, 22kV: Pmax = 10MW; cosφ = 0,85;

Gồm 2 lộ kép x 3 MW x 4 km và 2 lộ đơn x 2MW x 4 km Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt = 20kA; tcắt = 0,7sec; cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70mm2

2 Phụ tải cấp điện áp trung, 110kV: Pmax = 150MW; cosφ = 0,86

Gồm 2 lộ kép x 50 MW và 1 lộ đơn x 50MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

3 Phụ tải cấp điện áp cao 220kV: Pmax = 120MW; cosφ = 0,85

Gồm 2 lộ đơn x 60 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

4 Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 60km Công suất hệ

thống (Không kể công suất của nhà máy đang thiết kế) là 3000MVA Dự trữ quay của hệ thống 200MVA Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống x*HT = 0,6

5 Phụ tải tự dùng: α td = 0.5%; cosφ = 0,85

6 Biến thiên công suất phát của toàn nhà máy cho trong bảng

Trang 7

Bảng biến thiên công suất theo thời gian tính theo phần trăm

1 Tính toán cân bằng công suất, chọn phương án nối dây

2 Tính toán chọn máy biến áp

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

4 Tính toán ngắn mạch

5 Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

6 Tính toán tự dùng

7 Bản vẽ: Bản vẽ phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Kết quả tính toán kinh tế kỹ thuật của 2 phương án

Sơ đồ nối điện chính kể cả tự dùng

Sơ đồ thiết bị phân phối

Trang 8

MỤC LỤC

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

CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1

1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 1

1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 2

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN 8

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 14

A PHƯƠNG ÁN I 14

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA 15

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA 17

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 22

B PHƯƠNG ÁN II 26

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA 26

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA 28

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 34

CH Ư Ơ N G III 38

TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 38

CH Ư Ơ N G IV 45

TÍNH TOÁN NGẮN M ẠCH 45

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 45

4.2 Sơ đồ thay thế 47

4.3 Tính toán ngắn mạch 47

CH Ư Ơ N G V 58

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 58

5.1 Tính toán dòng cưỡng bức các cấp điện áp 58

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 61

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát 62

5.4 Chọn thanh dẫn mềm 67

Trang 9

5.5 Chọn cáp và máy biến áp phụ tải địa phương 74

5.6 Chọn máy biến áp đo lường 82

5.7 Chọn chống sét van 89

CH Ư Ơ N G VI 92

TÍNH TOÁN TỰ DÙNG 92

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng 92

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng 93

PHẦN 2 98

Thiết kế trạm hạ áp 22/0,4kV để cung cấp cho khu đô thị mới 98

I.Yêu cầu thiết kế 98

II.Khảo sát phụ tải 98

III.Giới thiệu chung về trạm biến áp hợp bộ 98

IV.Giới thiệu chung về TBA hợp bộ 98

V.Chọn sơ đồ nguyên lý và tính toán lựa chọn các thiết bị 99

3.1 Chọn áptômát .102

3.2 Chọn thanh dẫn và thanh cái .103

3.3 Chọn thiết bị đo lường .106

3.4 Chọn cáp liên lạc 107

3.5 Chọn kích thước trạm biến áp hợp bộ .109

3.6 Thiết kế cách lắp đặt 110

VI.Tính toán nối đất .111

1 Điện trở nối đất của thanh .111

2 Điện trở nối đất của cọc 112

3 Điện trở nối đất của hệ thống thanh cọc .112

Trang 10

MỤC LỤC HÌNH VÀ BẢNG

Bảng 1.1: Các thông số của máy phát 1

Bảng 1.2:Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t 2

Bảng 1.3: Công suất của phụ tải địa phương 4

Bảng1.4: Biến thiên phụ tải cấp điện áp Trung theo thời gian 4

Bảng1.5: Biến thiên phụ tải cấp điện áp cao theo thời gian 5

Bảng1.6: Biến thiên công suất phát về hệ thống theo thời gian 6

Bảng 1.7 Bảng tổng hợp phụ tải các cấp 6

Hình 1.2 : Phương án I 10

Hình 1.3 : Phương án II 11

Hình 1.4 : Phương án III 12

Hình 1.5 : Phương án IV 13

Hình 2.1.A Sơ đồ nối điện phương án II 15

Bảng 2.1.A Bảng phân bố công suất của MBATN B2, B3 17

Bảng 2.2.A Thông số MBA 2 cuộn dây 17

Bảng 2.3.A Thông số MBA tự ngẫu 18

Hình 2.2.B Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 1 19

Hình 2.3.B .Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 2 21

Bảng 2.4.A Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian 25

Hình 2.1.B Sơ đồ nối điện phương án II 26

Bảng 2.1.B Bảng phân bố công suất của MBATN B2, B3 28

Bảng 2.2.B Thông số MBA 2 cuộn dây 28

Bảng 2.3.B Thông số MBA tự ngẫu 29

Hình 2.3.B .Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 2 31

Bảng 2.4.B Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian 37

Bảng 2.5 So sánh tổn thất 2 phương án 37

Trang 11

Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị trạm phân phối phương án II 40

Bảng 3.1 Kết quả tính toán kinh tế 2 phương án 44

Hình 4.2 Sơ đồ thay thế 47

Hình 4.3 Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1 51

Hình 4.7 Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N2 53

Bảng 4.1: Kết quả tính toán dòng ngắn mạch 57

Bảng 5.1 Dòng cưỡng bức các cấp điện áp phương án 2 61

Bảng 5.2 Thông số máy cắt và dao cách ly 62

Bảng 5.3 Thông số thanh dẫn đồng 63

Hình 5.1 Tiết diện thanh dẫn đồng 63

Hình 5.2: Sơ đồ kết cấu thanh dẫn-sứ đỡ 66

Bảng 5.5 Thông số thanh góp mềm cấp 220 kV 68

Bảng 5.7 Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N 1. 70

Bảng 5.8 Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N 1 70

Bảng 5.9 Giá trị dòng ngắn mạch tại N 1. 71

Bảng 5.6 Thông số thanh góp mềm cấp 110 kV 73

Hình 5.3 Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương 74

Bảng 5.7 Thông số MBA phụ tải địa phương 75

Bảng 5.8 Thông số cáp đơn 76

Bảng 5.9 Thông số cáp kép 78

Bảng 5.10.Thông số MC trước MBA phụ tải địa phương 79

Bảng 5.11.Thông số DCL trước MBA phụ tải địa phương 79

Hình 5.4 Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N5 và N6 80

Bảng5.12 Thôngsố MC cho mạch cấp điện áp 22kV 81

Bảng 5.13 Thông số BI cấp 13,8 kV 83

Bảng 5.14 Các dụng cụ đo 84

Bảng 5.15 Thông số BI cấp 110kV 85

Trang 12

Bảng 5.16 Thông số BI cấp 220kV 86

Bảng 5.17 Thông số BU cấp 13,8 kV 87

Bảng 5.18 Các dụng cụ đo 87

Bảng 5.19 ThôngsốBU cấp110,220kV 89

Hình 5.5 Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạ ch MF 89

Hình 5.6 Sơ đồ bố trí chống sét van cho MBA tự ngẫu và MBA hai dây quấn 91

Bảng 6.1 Thông số MBA tự dùng riêng 94

Bảng 6.2 Thông số MBA tự dùng chung 94

Bảng 6.3 Thông số máy cắt 95

Bảng 6.4 Thông số DCL 96

Bảng 6.5 Thông số aptomat tự dùng 97

PHẦN II : CHUYÊN ĐỀ Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của cầu chì cao áp .100

Hình 1.1 Sơ đồ một sợi ngăn trung thế .101

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của MBA .101

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của Aptomat tổng .102

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của Aptomat nhánh .103

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán ngắn mạch 104

Bảng 3.1 Thông số của máy biến dòng điện 106

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 107

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của cáp cao áp .108

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của cáp hạ áp .109

Hình 3.3 Hình chiếu đứng, hình chiếu cạnh TBA hợp bộ 110

Hình 3.4 Hình chiếu bằng TBA hợp bộ 111

Hình 3.5 Mặt bằng, mặt cắt hệ thống nối đất TBA hợp bộ .113

Trang 14

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

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

Trong thiết kế và vận hành nhà máy điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân bằng công suất giữa các phụ tải là hết sức quan trọng Công việc này sẽ đảm bảo cho sự

ổn định của hệ thống điện và chất lượng điện năng Quyết định phương thức huy động nguồn cũng như vận hành từng tổ máy phải chính xác, hợp lý cả về kỹ thuật và kinh tế Dưới đây ta sẽ tiến hành tính toán về phụ tải và đề xuất các phương án nối dây cho nhà máy thủy điện mà ta sẽ thiết kế

1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Do yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện có tổng công suất là 400MW gồm có 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 80MW Để đơn giản cho việc tính toán và vận hành, ta chọn 5 máy phát điện cùng loại

Tra phụ lục bảng 1.2: Ta chọn được máy phát thủy điện loại CB-1070/145-52 có công suất 100MVA có các thông số sau:

Bảng 1.1: Các thông số của máy phát

xd'' xd' xd

CB

- Công suất máy phát lớn nhất ta chọn: SđmF = 100 MVA

- Công suất dự trữ quay của hệ thống: Sdtq= 200 MVA

 Sdtq = 200 MVA > SđmF = 100 MVA

Vậy máy phát ta chọn thỏa mãn điều kiện công suất của một máy phát điện lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

Trang 15

1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Trong nhiệm vụ thiết kế thường cho công suất cực đại, hệ số công suất cos

φ và biểu đồ biến thiên hàng ngày công suất dạng phần trăm P%(t) đối với phụ tải từng cấp điện áp cũng như biểu đồ biến thiên công suất phát của toàn nhà máy Do đó ta sẽ dựa vào các số liệu trên để xây dựng đồ thị công suất phát của toàn nhà máy, đồ thị phụ tải tự dùng, đồ thị từng cấp điện áp và công suất phát về hệ thống lần lượt như sau

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:

%( ) ( )

ST NM(t): là công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

PFNM%(t): phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

cosφF: hệ số công suất định mức của máy phát; cosφF = 0,8

Pđặt: công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy

Pđặt = n.PđmF = 5.80 = 400 MW

n: số tổ máy

PđmF: công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát

Ta có kết quả tính toán trong bảng sau:

Bảng 1.2:Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.

Trang 16

Vì công suất điện tự dùng trong nhà máy thủy điện rất nhỏ chỉ chiếm 0,5% tổng công suất phát ra của nhà máy nên có thể coi công suất điện tự dùng không đổi và được tính theo công thức :

α%: lượng điện phần trăm tự dùng

cosφT D: hệ số công suất phụ tải tự dùng

PđmF: công suất tác dụng của 1 tổ máy

1.2.3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp

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

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:

UĐP = 22 kV ; Pmax = 10 MW ; cos = 0,85 Gồm : 2 lộ kép x 3 MW x 4km và 2 lộ đơn x 2 MW x 4km

Công suất phụ tải cấp điện áp nhà máy từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

Trang 17

Bảng 1.3: Công suất của phụ tải địa phương

t P

P t

Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:

Bảng1.4: Biến thiên phụ tải cấp điện áp Trung theo thời g ian

t(h)

SUT(t),MVA 139.535 139.535 174.419 139.535 139.535 156.977 122.093 1.2.3.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220 kV

Pmax = 120 MW, cosφ = 0,85

Gồm 2 lộ đơn x 60 MW

Công suất phụ tải cấp điện áp cao từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

Trang 18

Tính toán cho từng thời điểm ta có bảng kết quả sau:

Bảng1.5: Biến thiên phụ tải cấp điện áp cao theo thời gian

 SVHT(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA)

 ST NM (t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA)

 SUF (t) : Công suất của phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA)

 ST D(t) : Công suất tự dùng nhà máy tại thời điểm t, (MVA)

 SUC(t) : Công suất phía cao áp tại thời điểm t, (MVA)

 SUT(t) : Công suất phía trung áp tại thời điểm t, (MVA)

Áp dụng công thức trên và dựa vào các bản tính toán ở trên ta có bảng số liệu tính được là :

Trang 19

Bảng1.6: Biến thiên công suất phát về hệ thống theo thời gian

Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà

máy như sau:

Trang 20

0 5 13 17 21 24

S(t) MVA

t(h) 100

+ Nhà máy gồm có 5 tổ máy Công suất mỗi tổ 80 MW

+ Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau:

 Cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương): 22 kV

Trang 21

Phụ tải địa phương khi cực đại, cực tiếu so với công suất đặt của nhà máy chiếm lần lượt là: 2,35 % và 1,41 %

+ Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có:

Qua phân tích trên ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò rất quan trọng trong

hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ cho: phụ tải địa phương, phụ tải cấp điện áp trung và cao mà còn cung cấp cho hệ thống lúc cực đại lên đến 37,54 %

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN

1.3.1 Đề xuất các phương án sơ đồ nối điện

Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và kết quả tổng hợp phụ tải các cấp ở Bảng 1.7 và

dựa trên cơ sở các nguyên tắc nêu trên ta có một số nhận xét sau:

 Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 máy phát –máy biến áp liên lạc, vậy mỗi tổ máy sẽ lấy là:

Trang 22

Do vậy ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu (MBATN) làm liên lạc

 Dựa vào bảng tổng hợp phụ tải các cấp thì ta có thể thấy rằng:

Trang 23

Hình 1.2 : Phương án I

+ Ưu điểm của phương án:

Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục

Ta thấy STmin

= 122,093 MVA > SđmF = 100 MVA Công suất truyền tải từ bên tự ngẫu sang phụ tải trung áp với 1 lượng công suất bằng: 122,093 – 100 = 22,093 MVA nhỏ Điện năng tránh tổn thất công suất qua nhiềuMBA

+ Nhược điểm:

Bộ MF-MBA khác loại gây khó khăn trong lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa Giá thành MBA bên 220 kV đắt hơn giá thành MBA 110 kV

Trang 24

Do có 2 bộ MF-MBA bên trung áp nên chi phí đầu tư thiết bị sẽ nhỏ hơn so với phương

án 1 phải đầu tư thiết bị phía cao áp

+ Nhược điểm:

Tổn thất công suất lớn khi SUT min

Trang 25

UC

S UT

Hình 1.4 : Phương án III + Ưu điểm :

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục

Trang 26

Hình 1.5 : Phương án IV

+ Ưu điểm:

 Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, số lượng thiết bị ít

 Chủng loại thiết bị ít thuận tiện việc tính toán, vận hành và sửa chữa

+ Nhược điểm:

 Khi có sự cố MBA liên lạc thì rất máy biến áp liên lạc còn lại phải tải 1 lượng công suất lớn để cung cấp đủ cho phụ tải bên trung lên công suất của MBA tự ngẫu lớn

 Sơ đồ phức tạp ở phía 220kV,vốn đầu tư các MBA cấp 220kV rất lớn

 Số lượng MBA bên cao áp ( 220 kV) nhiều lên chi phí tốn kém

Nhận xét: Thông qua phân tích ưu nhược điểm từng phương án ta thấy 2 phương án 1 và

2 có những điểm nổi bật hơn so với 2 phương án còn lại:

 Nguồn và phụ tải được bố trí cân đối

Trang 27

 Chi phí đầu tư thấp

 Ta nên chọn phương án 1 và 2 để tiếp tục tính toán chọn phương án tối ưu

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng Trong hệ thống điện, tổng công suất các máy biến áp rất lớn và bằng khoảng (4 5) lần tổng công suất của các máy phát điện

Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng máy biến áp ít và công suất hợp lý mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận khả năng quá tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp

Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng

A PHƯƠNG ÁN I

Trang 28

Hình 2.1.A Sơ đồ nối điện phương án II

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA

Nguyên tắc: Phân bố công suất trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu là do MBA liên lạc đảm nhiệm trên cơ sở đảm bảo công suất phát bằng công suất thu (phụ tải), không xét đến tổn thất trong MBA Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể Sau đây ta sẽ tính toán phân bố công suất cho MBA trong bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây và MBA liên lạc dựa theo nguyên tắc cơ bản trên

2.1.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây ( B1,B4,B5 )

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

Trang 29

 SđmF : Công suất phát định mức của tổ máy, (MVA)

 STDmax: Công suất tự dùng cực đại

Theo công thức (2.1) ta tính được công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ là:

suất, không xét đến tổn thất trong MBA

Theo nguyên tắc cân bằng công suất ta phân bố công suất như sau:

S (t) :Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Áp dụng công thức trên, kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA tự ngẫu được ghi trong bảng sau:

Trang 30

Bảng 2.1.A Bảng phân bố công suất của MBATN B2, B3

SCC(t),MVA 0.998 25.409 56.791 24.821 49.233 64.924 33.542

SCT(t),MVA 20.003 20.003 37.445 20.003 20.003 28.724 11.282

SCH(t),MVA 21.001 45.412 94.236 44.824 69.236 93.648 44.824

Nhận xét: công suất của MBA tự ngẫu được truyền từ phía hạ lên cao và lên trung , do đó

cuộn hạ sẽ mang tải nặng nhất

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều làm

việc

Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cần thiết

2.2.1 MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây ( B1, B2, B5 )

Chọn loại MBA hai cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải vì 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 MF Công suất của các máy biến áp B1,B2,B5 được chọn theo điều kiện:

SB1,4,5đm SđmF = 100 MVA

Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây B5 có Sđm = 125 MVA là loại: TДЦ-125 (121/13,8) và B1,B2 có Sđm = 125 MVA là loại: TДЦ-125 (242/13,8) có các thông số kỹ thuật như ở bảng 2.2

Bảng 2.2.A Thông số MBA 2 cuộn dây

(MVA)

UCđm (kV)

UHđm (kV)

P0 (kW)

Trang 31

2.2.2 Chọn máy biến áp liên lạc (B3,B4)

- Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B3, B4 được chọn theo điều kiện sau:

Trong đó  là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

5 , 0 220

110 220 U

U U

Kết luận: Vậy các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đã chọn không bị quá tải

trong điều kiện làm việc bình thường

2.2.3 Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố

Máy biến áp bộ không cần kiểm tra sự cố vì khi hỏng MBA hay MF đều dẫn đến

cả bộ ngừng làm việc Do đó chỉ cần kiểm tra đối với MBA tự ngẫu

1 Sự cố 1: Hỏng bộ bên phía trung áp B5 tại thời điểm phụ tải phía trung là cực đại

Trang 32

k  1, 4 (hệ số quá tải) 2.1,4.0,5.200 280(MVA) 174,419(MVA)

Đối với máy biến áp tự ngẫu: Công suất tải từ cuộn hạ lên trung và cao

→ Cuộn hạ mang tải nặng nề nhất

Hình 2.2.B Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 1

Trang 33

Kiểm tra điều kiện quá tải:

1,4.0,5.200 140(MVA) 94,118(MVA)

→ không xảy ra hiện tượng quá tải

Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng:

Vậy khi hỏng máy biến áp B5 thì nhà máy vẫn làm việc bình thường

2.Sự cố 2: Hỏng máy biến áp tự ngẫu B3 (B4) tại thời điểm phụ tải phía trung cực

Đối với máy biến áp tự ngẫu:Công suất tải từ cuộn hạ lên cao và lên trung

→ Cuộn hạ mang tải nặng nề nhất

Trang 34

99,529 (MVA)

Hình 2.3.B .Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 2

Kiểm tra điều kiện quá tải:

1,4.0,5.200 140(MVA) 88,941(MVA)

→ không xảy ra hiện tượng quá tải

Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng:

Vậy khi hỏng máy biến áp B3 (B4) thì nhà máy vẫn làm việc bình thường

Trang 35

Như vậy: Sau khi tiến hành kiểm tra các điều kiện quá tải và điều kiện hoạt động bình thường ta thấy công suất các MBA đã chọn đáp ứng được yêu cầu đặt ra

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp

Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 2.1

2.3.1 Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B1, B4, B5

T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h

SBO: phụ tải của máy biến theo thời gian và được lấy theo đồ thị phụ tải hằng ngày

Ta có: B1,B2 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125 có :

2.3.2 Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu

Tổn thất công suất trong các cuộn được tính như sau:

Trang 36

Từ đó ta tính được tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây:

Từ các kết quả bảng 2.1.A và công thức tính ở trên ta có công thức tính tổn thất điện

năng của máy biến áp tự ngẫu 3 pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp một pha như sau

Trang 38

Bảng 2.4.A Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian

Ta được: A2 = A2i = 695,036 MWh

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

AT N3,4 = A1 +A2 = 919,8 + 695,036 = 1614,836 (MWh) Như vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 2 là:

A2= 2.AB1,B2 + AB5 + 2 AT N3,4 = 2.3117,811 + 3097,485 + 2.1614,836

Trang 39

TD

UC S

UT S

Hình 2.1.B Sơ đồ nối điện phương án II

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp cho MBA

Nguyên tắc: Phân bố công suất trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu là do MBA liên lạc đảm nhiệm trên cơ sở đảm bảo công suất phát bằng công suất thu (phụ tải), không xét đến tổn thất trong MBA Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể

Sau đây ta sẽ tính toán phân bố công suất cho MBA trong bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây và MBA liên lạc dựa theo nguyên tắc cơ bản trên