Nhà máy điện trạm biến áp tính toán dòng điện ngắn mạch

Nhà máy điện & Trạm biến áp lời nói đầu Trong thời đại, lợng nhu cầu thiếu ngời Tồn nhiều loại lợng, điện loại lợng đợc phát cách kỷ Đến ngày điện nhu cầu thiếu hoạt động từ sản xuất đến sinh hoạt Trong trình công nghiệp hoá đại hoá đất nớc, ngành điện ngành hạ tầng quan trọng đợc u tiên phát triển để đáp ứng nhu cầu lợng đất nớc Nớc ta nớc phát triển, nhu cầu phát triển phụ tải tăng nhiều nên việc thiết kế nhà máy điện để tăng công suât việc quan trọng Đồ án môn học Nhà máy điện giúp sinh viên áp dụng lý thuyết đà học để áp dụng vào tính toán thực tế Đồ án môn học phần quan trọng sinh viên ngành hệ thống điện Đồ án môn học bớc tập dợt sinh viên, làm tiền đề đồ án tốt nghiệp sở cho công việc sau Trong trình thực không đợc giúp đỡ tận tình thầy cô môn thầy trực tiếp phụ trách môn học chắn em hoàn thành đợc đồ án môn học Em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Văn Hoà thầy nhóm Nhà máy điện đà hớng dẫn em hoàn thành đồ án Nhà máy điện & Trạm biến áp Chơng : Tính toán phụ tải cân công suất 1.1.Chọn máy phát điện Chất lợng điện yêu cầu quan trọng phụ tải Để đảm bảo chất lợng điện thời điểm ,điện nhà máy phát phải hoàn toàn cân với lợng điện tiêu thụ hộ tiêu thụ kể tổn thất điện Vì điện có khả tích luỹ nên việc cân công suất hệ thống điện quan trọng Trong thực tế lợng điện tiêu thụ hộ dùng điện luôn thay đổi Việc nắm đợc quy luật biến đổi tức tìm đợc đồ thị phụ tải việc quan trọng việc thiết kế vận hành Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta lựa chọn đợc phơng án nối điện hợp lý,đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật , nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài dựa vào đồ thị phụ tải cho phép chọn công suất máy biến áp phân bố tối u công suất tổ máy phát điện nhà máy điện với Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy NĐNH có tổng công suất đặt 400 MW gồm có tổ máy phát điện cung cấp cho phụ tải cấp điện áp :Điện áp máy phát ,điện áp 110 kV hệ thống cấp điện áp 220 kV Ta chọn MF điện loại TB S®m (MVA) 117,647 PF®m (MW) 100 Φ Cos 0,85 -100-2 (tèc ®é 3000 v/ph) UF®m (kV) 10,5 IF®m (kA) 6,475 x”d () 0,183 x’d () 0,263 xd () 1,79 Trong nhiệm vụ thiết kế đà cho đồ thị phụ tải nhà máy đồ thị phụ tải cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng (Pmax) hệ số Cos phụ tải tơng ứng từ ta tính đợc phụ tải cấp điện áp theo công suất biĨu kiÕn nhê c«ng thøc sau : P% P(t) = 100 P®m P(t ) S(t) = Cos ϕ 1.2.phơ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm có tổ máy, tổ có công suất 100 MW với máy phát đà chọn ta có Cos = 0.85 PFdm SF®m = Cos ϕ 100 = 0,85 = 117,647 ( MVA) Tổng công suất đặt toàn nhà máy : PNM®m = 4.100 = 400 (MW) SNM®m = 4.117,647 = 470,588 (MW) Các máy phát nhà máy giống hệ số công suất toàn nhà máy công suất tổ máy: Nhà máy điện & Trạm biến áp CosNM = Cosđm = 0,85 t(h) PNM SNM MVA B¶ng 1-1 0-5 90 5-8 100 8-11 100 11-14 90 14-17 90 17-20 90 20-22 90 22-24 80 423,5 470,6 470,6 423,5 423,5 423,5 423,5 376,5 1.2.1.Phụ tải địa phơng Uđm = 10,5 KV Pmax = 14 MW , S®p(t) = P dp (t ) Cos ϕ = 14 0,86 =16,28(MVA) Costb = 0,86 áp dụng công thức ta có: P dp % P®p(t) = 100 P®pm P dp (t ) S®p(t) = Cos Bảng biến thiên công suất phụ tải địa phơng theo thời gian nh sau: Bảng 1-2 t(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 90 90 80 80 80 80 90 90 P SUF(t) 14,65 14,65 13,02 13,02 13,02 13,02 14,65 14,65 MVA Tõ ®ã ta có đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phụ tải địa phơng với thời gian nh hình 1-1 1.2.2.Phụ tải trung áp Uđm = 110 KV PTmax = 280 MW Costb = 0,83 áp dụng công thức ta ®ỵc: PT % PT(t) = 100 PTmax PT (t ) 280 ST(t) = Cos ϕ = 0,83 = 337,75 (MVA) Nhà máy điện & Trạm biến áp Bảng biến thiên công suất phụ tải trung theo thời gian áp nh sau: Bảng 1-3 t(h) P ST MVA 0-5 80 5-8 100 8-11 90 11-14 90 14-17 100 17-20 80 20-22 90 22-24 80 269,88 337,35 303,61 303,61 337,35 269,88 303,61 269,88 Từ ta có đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phụ tải trung áp víi thêi gian nh S(MVA) 303,6 337,4 300 269,8 269,8 250 200 150 100 11 14 17 20 22 24 t(h) Hình 1- 1.2.3.Phụ tải tự dùng: Tính gần theo công thức Std(t) = STDmax ( 0,4 + 0,6 S (t ) S NM ) α % PNM 100 Costd STDmax = Trong đó: Std(t) công suất tự dùng thời điểm t ( MVA) SNM công suất đặt toàn nhà máy( MVA) S(t) công suất phát nhà máy thời điểm t, MVA % phần trăm lợng điện tự dùng: 6% Cos hệ số công suất phụ tải tự dùng: 0,85 Bảng biến thiên công suất phụ tải tự dùng nh sau B¶ng 1-4 t(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 S (t) 423,5 470,6 470,6 423,5 423,5 423,5 423,5 376,5 Nhà máy điện & Trạm biến ¸p MVA Std MVA 26,54 28,24 28,23 26,54 26,54 26,54 26,54 24,85 Đồ thị phụ biểu diễn quan hệ công suất phụ tải tự dùng với thời gian nh h×nh 1- S(MVA) 40 28.23 30 26.54 26.54 24,85 20 t(h) 11 14 17 20 24 24 Hình 1- 1.2.4.Công suất phát hƯ thèng SHT = SNM - (S®p + Std + ST + Sc) ; víi Sc = B¶ng biÕn thiên công suất phát hệ thống Đồ thị biểu diễn quan hệ công suất phát hệ thống theo thời gian nh hình 14 Bảng 1-5 t(h) 0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 SNM(MVA) 423.5 470.6 470.6 423.5 423.5 423.5 423.5 376.5 S®p(MVA) 14.65 14.65 13.02 13.02 13.02 13.02 14.65 14.65 ST(MVA) 269.9 337.3 303.6 303.6 337.3 269.9 303.6 269.9 Std(MVA) 26,54 28,24 28,236 26,54 26,54 26,54 26,54 24,85 SHT(MVA) 112.46 90.41 125.74 80.34 46.64 114 78.71 67.1 S(MVA) 470.6 450 423.5 376.5 400 Nhà máy điện & Trạm biến áp 350 337.3 phơng án Chơng 2337.3 : Xác định Theo chơng300 ta có kết tính toán sau: 303.6 269.9 269.9 Phụ tải địa phơng : 250 Sđpmax = 14,65MVA Sđpmin = 13,02 MVA 225 200 SHT Phụ tải trung áp : 163,14 150 STmax =125.7 337,3 MVA 112.46 STmin90.4 = 269,9MVA 114 100 76.8 778.767.1 STD Phơ t¶i tù dïng : 43.1 50 S = 32,08 MVA 26.5 26.5Tdmax28.23 24.85 13.04 STdmin = 28,23MVA 14.65 t(h) Phụ tải phát vào 0hệ thống :8 11 14 17 20 22 24 SHTmax = 125,8 MVA SĐP SHTmin = 43,14 MVA Hình1- Dự trữ quay hệ thống 200 MVA, lớn công suất máy phát điện - máy biến áp (MPĐ - MBA) nên ta dùng sơ đồ MPĐ - MBA Vì ta có Sđpmax = 14,65 (MVA) phụ tải địa phơng lấy đầu cực m¸y ph¸t cã nèi víi m¸y biÕn ¸p tù ngÉu: ST 14,65 p% = 2.117,647 = 6,2% < 15% c«ng suất máy phát ta không cần sử dụng góp điện áp máy phát Mặt khác phía cao áp có cấp điện áp 220KV & phía trung áp có cấp điện áp 110KV líi cã trung tÝnh nèi ®Êt trùc tiÕp ®ã ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc cấp điện áp Với hệ số có lợi máy biến áp tự ngẫu là: 220110 = 220 = 0,5 Từ ta vạch phơng án nh sau 2.1.Phơng án Phơng án I, phÝa cao ¸p gãp 220kV bè trÝ m¸y biến áp gồm máy biến áp tự ngẫu máy biến pha dây quấn Phía trung áp góp 110kV đợc nối với máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn F 4-B4 Để cung cấp điện thêm cho phụ tải nh để liên lạc ba cấp điện áp dùng hai máy phát điện -máy biến áp tự ngẫu (F1-B1 F2-B2) Phụ tải địa phơng 10.5kV đợc cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát điện F1,F2 thông qua kháng đờng dây Ưu điểm phơng án công suất không bị truyền ngợc từ phía trung áp sang phÝa cao ¸p ST HT 220KV 110KV B3 B1 B2 Nhà máy điện & Trạm biến áp B 2.2.Phơng án Để khắc phục nhợc điểm trên, chuyển bé F3-B3 tõ gãp 220kV sang phÝa 110kV ~ Phần lại phơng án II giống nh phơng án I ~ ~ ~ Ưu phơng án dùng hai loạiSTD máy biến áp,dễ sửa chữa STDSTD F3điểm F4 F2STD thay dự phòng F1 STmin = 269,9 > 2.117,647 Nên máy phát làm việc định mức Sđp Sđp Hình 2-1 HT 220KV B1 110KV B3 B2 ~ STD F1 S®p ST ~ STD F3 ~ F2STD Sđp Hình 2-2 B4 ~ STDF4 Nhà máy điện & Trạm biến áp Chơng : Chọn máy biến áp 3.1.Phơng án 3.1.1.Chọn máy biÕn ¸p 3.1.1.1.M¸y biÕn ¸p B4 (PhÝa trung ¸p cã cấp điện áp 110KV) Máy biến áp máy biến áp hai dây quấn nên chọn theo điều kiện: ST4®m ≥ SG®m = PGdm 100 Cos ϕ dm = 0,85 = 117,647 (MVA) Chän m¸y biÕn ¸p kiĨu TDц-125/121 3.1.1.2.Máy biến áp T3 (Phía cao áp có cấp điện áp 220KV) Đây loại máy biến áp hai dây quấn nhng lại đợc đặt bên phía cao áp nên tơng tự nh chọn máy biến áp T4 ta chọn máy biến áp T3 loại TD-125/242 3.1.1.3.Máy biến áp tự ngẫu T1 & T2 Máy biến áp ®ỵc chän theo ®iỊu kiƯn: ST1®m = ST2®m ≥ α 117,65 SG®m = 0,5 220−110 α = 220 Trong ®ã: = 235 (MVA) = 0,5 Chän m¸y biÕn ¸p loại ATDTH-360 Từ ta có bảng tham số máy biến cho phơng án nh sau: Bảng 3-1 Cấp điện áp Má y biến áp (KV) T4 110 TD T5 220 220 Sđm Loại (MVA ) Điện ¸p cuén d©y (KV) C T H 125 115 - TDц 125 242 ATD цTH 360 220 Tæn thÊt (KW) Po UN (%) PN Gi¸ I (%) x103 C-T C-H TH - - 10 - 0.5 115 380 - - 11 - 0.5 162 500 650 28 18 1,4 350 A C-T C-H T-H 10,5 115 - 400 - 10,5 115 - 121 11 450 900 (USD) T1 & T2 3.1.2.Tính toán điều kiện làm việc máy biến áp 3.1.2.1.Khi làm việc bình thờng 1 S®mT4 = 125(MVA) > (S®mG - Stdmax) = (117,647 - 32,08) = = 109,72(MVA) [ S®mB1 = S®mB2 = 360MVA > S T max − S dmF − Std max ( )] = Nhà máy điện & Trạm biến áp 1 337 ,3− 117 , 647− 32 ,08 [ ( )] = = 113,836 (MVA) Nh điều kiện làm việc bình thờng máy biến áp đà đợc chọn không bị tải 3.1.2.2.Khi cố Vì công suất định mức máy biến áp hai cuộn dây đợc chọn theo công suất định mức máy phát điện nên việc kiểm tra tải cần kiểm tra với cố víi m¸y biÕn ¸p tù ngÉu: max Coi sù cè nặng nề lúc phụ taỉ bên trung cực ®¹i: S T Khi ®ã S VHT = 125,8 (MVA) S Uf = 14,65 (MVA) a Giả thiết cè bé F4-B4 = 337,3 (MVA) max KiĨm tra ®iỊu kiƯn : kqtsc.α.S ®mTN ≥ S T 2,1,4.0,5.360 = 504 (MVA) > 337,3 (MVA) thoả mÃn điều kiện Lúc công suất tải lên trung áp qua máy biến áp là: S CT-B1 = S CT-B2 = S T/2 = 168,65 (MVA) Cho máy phát F1 F1 làm việc định mức,do công suất qua cuộn hạ cđa B1 vµ B1 lµ: S CH-B1 = S CH-B2 = S F®m - S UF/2 - S TD/4 = 117.647 - 14.65/2 - 32.08/4 = 102.31(MVA) Công suất tải lên cao áp máy biến áp B1 B2 S CC-B1 = S CH - S CT = 102.31 – 168.65 = - 66.34(MVA) DÊu “ - “ chøng tỏ công suất từ góp hệ thống 220 kV sang góp trung áp 110kV bù vào phần công suất thiếu với trị số: 2.66,34 = 132,68(MVA) Khi lợng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp thiếu lợng : S thiếu = S VHT - (S B4 - 2.S CC-B1,B2 ) = 125,8-(117,647 – 2.66,34) = 140.83< S dtHT = 200(MVA) Qua trªn ta thÊy r»ng sù cè bé F4-B4 hai m¸y biến áp tự ngẫu B1 B2 làm việc không tải b Sự cố máy biến áp tự ngẫu B1 (hoặc B2) Khi B1sự cố F1 ngừng làm việc.Trờng hợp kiểm tra tải B2 : max T KiĨm tra ®iỊu kiƯn :kqtsc.α.S ®mTN ≥ S T - S bo 1,4.0,5.360 = 252 (MVA) > 337.3 117.65 = 219.653 (MVA) Vậy máy biến áp đà chọn thoả mÃn Trong trờng hợp cố máy phát - máy biến áp, cho phép làm việc tình trạng Nhà máy điện & Trạm biến áp Nh máy biến áp đà chọn cho phơng án đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy Các máy biến áp không bị tải điều kiện làm việc khác 3.1.3.Tính dòng công suất phân phối cho máy biến áp cuộn dây máy biến áp Quy ớc chiều dơng dòng công suất chiều từ máy phát lên góp máy biến áp cuộn dây từ phía hạ lên phía trung cao máy biến áp liên lạc SCC-B1(t), SCT-B1(t), SCH-B1(t) ,SCC-B2(t), SCT-B2(t), SCH-B2(t): công suất biểu kiến qua cuộn cao, trung, hạ MBA tự ngẫu thời điểm t SbC, SbT : Công suất biểu kiến bên cao, trung SVHT(t), ST(t) : Công suất biểu kiến phát hệ thống, phụ tải bên trung thời điểm t 3.1.3.1.Máy biến áp cuộn dây Luôn cho vận hành với đồ thị phẳng máy biến áp hai cuộn dây điều chỉnh dới tải, đó: S Cbo S Tbo = = SđmG (MVA) 3.1.3.2.Máy biến áp tù ngÉu Cuén cao : Stdmax = 117,65 - 32,08 = 109,72 C SCC-B1 = SCC-B2 = [ SVHT(t) - S bo ] T = SCT-B1 = [ ST(t) - S bo ] Cuén trung : SCT-B1 Cuén h¹ : SCH-B1 = SCC-B1 + S CT-B1 Dựa vào kết công suất phụ tải bên trung áp & công suất phát hệ thống ta có bảng phân phối công suất cho máy biến áp nh sau : Bảng 3-2 Loại máy biến áp Hai cuộn dây Tự ngẫu Cấp điện ¸p Cao & trung Cao Trun g Thêi gian (h) C«ng suÊt (MVA) 0-5 5-8 SbT 109,7 -0.35 80.1 SCC(t) SCT(t) 8-11 11-14 14-17 17-20 20-22 22-24 109,7 109,7 109,7 109,7 109,7 109,7 109,7 -9.64 113.8 8.05 96.95 -16.43 96.95 -33.28 113.8 0.4 80.1 -17.25 96.95 -24.92 80.1