CHƯƠNG 2 TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN 2 1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp là một thiêt bị chính của nhà máy điện, vốn đầu tư của nó chiếm một phần rất quan tr[.]
CHƯƠNG : TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN 2.1 : CHỌN MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp thiêt bị nhà máy điện, vốn đầu tư chiếm phần quan trọng vốn đầu tư nhà máy Vì việc chọn số lượng công suất định mức chúng quan trọng Công suất máy biến áp chọn phải đảm bảo đủ cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải điều kiện làm việc bình thường mà cịn lúc cố Chế độ định mức máy biến áp phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường đặt hàng theo yêu cầu nơi lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ 2.1.1 : Chọn máy biến áp cho phương án II Hình 1.5 : Sơ đồ phương án II 2.1.1.1: Chọn máy biến áp nội B3 Máy biến áp B3 loại máy biến áp pha hai cuộn dây nên điều kiện chọn là: SđmB3 ≥ SđmF4 = 68,75 MVA Tra sách “ Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp” PGS TS Nguyễn Hữu Khái “, ta có thơng số máy biến áp B3 bảng 2.1 Bảng 2.1 Loại MBA Sđm Điện áp cuộn dây, kV Tổn thất (kW) (MVA C H Po Pn ) 80 121 10,5 70 310 TДЦ Un % Io % 10,5 0,55 2.1.1.1.2 : Kiểm tra máy biến áp a Kiểm tra q tải bình thường: Vì cơng suất định mức máy biến áp B3 chọn lớn cơng suất tính tốn nên khơng cần kiểm tra tải bình thường b Kiểm tra tải cố : Vì hai phần tử ( máy phát F4 hay máy biến áp B3 ) ngừng làm việc phần tử cịn lại ngừng làm việc nên ta khơng cần kiểm sốt q tải cố 2.1.1.2 : Chọn máy biến áp liên lạc B1 , B2 2.1.1.2.1 Chọn công suất máy biến áp liên lạc B1, B2 Máy biến áp liên lạc máy biến áp tự ngẫu , công suất chọn theo điều kiện tải hết công suất thừa từ góp cấp điện máy phát: SHđmB1 = SHđmB2 = Smẫu = Kcl SđmB1 ≥ Sthmax Trong : Kcl = Uc−Ut 220−110 =0,5 ( hệ số có lợi máy biến áp ) = Uc 220 Sthmax=∑ SđmFi−∑ S tdFimax −S UFmin=3.60−3 i=1 (2.4) i=1 19,25 −42,353=123,21 ( MVA ) Trong đó: ∑ S đmFi : Tổng công suất máy phát F1, F2, F3 i=1 ∑ S tdFimax : Tổng công suất tự dùng lớn máy phát F1,F2,F3 SUFmin công suất cực tiểu phụ tải cấp điện áp máy phát Như vậy, công suất máy biến áp liên lạc B1 B2 là: 123,21 SđmB1 = SđmB2 ≥ 0,5 = 123,21 MVA Tra sách “ Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp” PGS TS Nguyễn Hữu Khái “, ta có thơng số máy biến áp B1 B2 bảng 2.2 Bảng 2.2 Loại MBA ATДЦTH Sđm MVA 125 Điện áp cuộn dây , kV C T H 230 12 11 Po, kW Pn, kW Un% C-T C-H T-H C-T C-H 75 290 11 31 In% T-H 19 2.1.1.2.2 Kiểm tra tải máy biến áp Kiểm tra q tải bình thường: Vì cơng suất định mức máy biến áp chọn lớn cơng suất tính tốn nên khơng cần kiểm tra tải bình thường Kiểm tra tải cố: a Khi cố máy biến áp B3 Khi cố máy biến áp B3 hai máy biến áp liên lạc B1 B2 lại với khả tải cố cho phép phải cung cấp đủ công suất phụ tải điện áp trung, cao lúc cực đại Nghĩa : K scqt Kcl SđmB1 ≥ [ SUTmax+ ( SUCmax-SdtHT) ] Tương tự , điều kiện (2.5) trở thành : (2.5) 0,6 K scqt Kcl SđmB1 ≥ SUTmax (2.6) K scqt Kcl SđmB1 = 2.1,2.0,5.125 = 150 MVA Với : SUTmax = 105,882 MVA Vậy (2.6) thỏa mãn b Khi cố hai máy biến áp B1 ( B2 ) Giả sử cố máy biến áp B1 máy biến áp lại B2 với khả tải cố cho phép phải cung cấp đủ công suất phụ tải cấp điện áp trung, cao lúc cực đại Nghĩa : K scqt Kcl SđmB1 ≥ [SUtmax + ( SUCmax – SdtHT )] – (SđmF4 – StdF4max) (2.7) Tương tự , điều kiện trở thành: K Kcl SđmB1 ≥ SUtmax – (SđmF4 – StdF4max) sc qt (2.8) sc Vế trái : K qt Kcl SđmB1 = 1,2.0,5.125= 75 MVA Vế phải : SUtmax – (SđmF4 – StdF4max ) = 105,882- ( 68,75- 19,25 ) = 41.94 MVA Vậy (2.8) thỏa mãn 2.1.1.3 : Kết luận Các máy biến áp chọn thỏa mãn điều kiện làm việc bình thường cố 2.2 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP : Tổn thất điện máy biến áp gồm phần : - Tổn thất không tải không phụ thuộc vào đồ thị phụ tải - Tổn thất tải phụ thuộc vào đồ thị tải 2.2.1 : Tính tổn thất điện phương án II 2.2.1.1 Tổn thất điện qua máy biến áp B3 Vì máy phát F4 ln phát hết cơng suất nên tổn thất điện máy biến áp ba pha hai cuộn dây ta sử dụng công thức (2.11) sau: Smax AB3 = P0 t + Pn ( SđmB )2 t Trong đó: P0 tổn thất không tải máy biến áp (2.11) Pn tổn thất tải ( ngắn mạch ) máy biến áp Smax công suất cực đại qua máy biến áp Smax = SđmF4 – StdF4max = 68,75- 19.25 = 63,94 MVA SđmB3 công suất định mức máy biến áp Vậy tổn thất điện năm : AB3 = 70.8760 + 310 ( 63,94 80 ) 8760 = 2347,926.103 kW =2347,926MW 2.2.1.2 Tính tổn thất điện qua máy biến áp liên lạc B1 , B2 : Tương tự ta có cơng thức (2.12) sau: n AB1,B2 = n.P0.t + [∑ ( Sci Sti PNC.ti + ∑ ( ) PNT ti + SđmB SđmB ) Shi ) ∑ ( SđmB PNH ti ] Trong : n số máy biến áp làm việc song song Sci , Sti , Shi công suất qua cuộn cao , cuộn trung , cuộn hạ áp n máy biến áp tự ngẫu PNC , PNT PNH tổn thất ngắn mạch cuộn dây điện áp cao , trung, hạ máy biến áp tự ngẫu P0 tổn thất không tải máy biến áp tự ngẫu Ta có cơng thức (2.13) : P nc −h P nt −h - α2 ) α2 P nt−h P nc −h PNT = 0,5.( PNC-T + α2 - α ) P nc −h P nt−h PNH = 0,5.( α + α2 - PNC-T ) PNC = 0,5.( PNC-T + Chỉ có PNC-T = 290 kW , nên xem : PNC-H =PNT-H = PNC-T = 290 = 145 kW α = Kcl = 0,5 PNC = 0,5 ( 290 + 145 145 ) = 145 kW 0,52 0,52 (2.13) 145 145 ) = 145 kW 0,52 0,52 145 145 PNC = 0,5 ( 0,52 + 0,52 −290 ¿ = 435 kW PNT = 0,5 ( 290 + Vì nhà máy ln phát hết cơng suất cung cấp cho phụ tải thừa thời điểm ngày nên công suất qua cuộn dây máy biến áp tự ngẫu : STi (t) = SUT (t) – ( SđmF4 – StdF4max ) 3 SHi (t) = ∑ SđmFi−∑ S tdFimax−S UF(t) i=1 i=1 SCi (t) = SHi (t) – STi (t) Bảng 2.5 T(h) SUF ( t ) 0÷2 42,353 2÷ 49,412 4÷ 63,529 8÷ 14 70,855 14÷ 18 56,471 18÷ 20 49,412 20÷ 24 42,353 SUT ( t ) 74,118 84,706 105,882 84,706 95,294 84,706 74,118 S Hi ( t ) 123,21 116,151 102,034 94,708 109,092 116,151 123,21 STi (t ) 10,178 20,766 41,942 20,766 31,354 20,766 10,178 SCi ( t ) 113,032 95,385 60,092 73,942 77,738 95,385 113,032 ∑ S ci2 t i = 113,0322 + 95,3852.2 + 60,0922.4 + 73,9422.6 + 77,7382.4 +95,3852.2 +113,0322.4 = 184472,088 (MVA)2h ∑ S ti2 t i = 10,1782.2 + 20,7662.2 + 41,9422.4 + 20,7662.6 + 31,3542.4 + 20,7662.2 + 10,1782.4 = 12384,374 (MVA)2h ∑ S hi2 ti = 123,212.2 + 116,1512.2 + 102,0342.4 + 94,7082.6 + 109,0922.4 + 116,1512 + 123,212.4 = 288114,082 (MVA)2h Tổn thất điện máy biến áp ngày : n AB1,B2 = n.P0.t + [∑ ti ] ( Sci Sti PNC.ti + ∑ ( ) PNT ti + SđmB SđmB ) Shi ) PNH ∑ ( SđmB = 2.75.24 + 2.1252 ( 184472,088.145 + 12384,374.145 + 288114,082.435) = 8523,962 (kWh) Tổng tổn thất điện máy biến áp ngày : ∑ A ng = AB1,B2 + AB3 = 8523,962 + 2347,926 = 10871,888 (kWh) Tổng tổn thất điện máy biến áp năm : ∑ A MBA = ∑ A ng.365 = 10871,888.365 = 3968239,122 ( kWh) 2.3 : TÍNH CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN Kháng điện cuộn dây khơng có lõi thép , điện kháng Xk lớn điện trở rk nhiều Kháng điện phân đoạn nhằm mục đích hạn chế dịng ngắn mạch ngắn mạch phân đoạn tạo điện áp dư phân đoạn kề ngắn mạch phân đoạn Tuy nhiên, kháng điện có nhược điểm gây tổn thất điện áp làm việc bình thường cưỡng Khi phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát ta cần phân bố phụ tải vào phân đoạn không nối trực tiếp với máy biến áp nhiều phân đoạn có nối trực tiếp với máy biến áp Mục đích để làm việc dòng qua kháng độ lệch pha phân đoạn nhỏ Tuy nhiên phân đoạn có nhiều phụ tải nối vào bị cố số lượng tải bị điện lớn 2.3.1 Xác định dịng điện làm việc tính tốn 2.3.1.1 Phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát cho phân đoạn Theo sơ đồ ta có : -Cơng suất phụ tải cấp phân đoạn phân đoạn 3: Spd1max = Spd3max = P pd max Cosφ = 15 0,85 = 17,647 (MVA) Spd1min = Spd3min = P% Spd1max = 0,6 17,647 = 10,588 (MVA) -Công suất phụ tải cấp phân đoạn : Spd2max = P pd max Cosφ = 30 0,85 = 35,294 (MVA) Spd2min = P% Spd2max = 0,6.35,294 = 21,176 (MVA) a, Tính dịng điện bình thường qua kháng : SbtK 1= SbtK = [ SđmF2 – ( Spd2max + Std2max ) ] = [ 60 – ( 35,294 + I bt K1 = I bt K2 = S btK √ U đm 19,25 ) ] = 9,95 (MVA) 9,95 = √3 11,5 = 0,49 (kA) b, Tính dịng điện làm việc cưỡng qua kháng : *Khi cố máy phát F1: Sk 2= SBAB2 + StdF3max + Spd3 với S (2 ) BAB2 = ¿– ∑ S tdmax- ∑ S UF) / 1 -Khi SUfmax : (1 ) BAB2 S 2 1 = ¿– ∑ S tdmax- ∑ S UFmax) / = ( 2.68,75 – ) S(K1 )2= S(1BAB2 + 19,25 – 70,855 ) / = 28,51 ( MVA) 19,25 StdF3max + Spd3max = 28,51 + + 17,647 = 50,969 (MVA) -Khi SUfmin : ) S(2BAB2 = ¿– ∑ S tdmax– SUfmin ) / = ( 2.68,75 – ) S(K2)2= S(2BAB2 + 19,25 – 42,353 ) / = 42,761 (MVA) StdF3max + Spd3min = 42,761 + 19,25 + 10,588 = 58,162 (MVA) S(K1 )2 = max { S(K1,21 ); S(K1,21 )} = { 50,969 ; 58,162} = 58,162 (MVA) *Khi cố máy biến áp B1 B2 : ( S(K2)1= SBAB2 + Std3max + Spd3max – SđmF3) Trong : SBAB2 = {Sthmax ; SHmax} Với SHmax = K scqt Smẫu = K scqt Kcl.SđmB2 = 1,2.0,5.125 = 75 MVA 3 = ∑ S đmFi– ∑ S tdFi– SUfmin = 68,75 – 19.25 – 42,353 = 149,46 MVA 1 S(K2)1= ( SBAB2 + Std3max + Spd3max – SđmF3) = 1 ( 75 + 17,647 + 19,25 – 68,75) = 14,355 (MVA) *Khi máy phát ngừng làm việc : 1 19,25 (4) S(4) ( S ( 35,294 + ) = 20,05 MVA pd2max + StdF2max ) = K = SK = 2 Vậy công suất cưỡng lớn chạy qua kháng K1,K2 là: (1 ) (2 ) (3) (4 ) (1 ) S(cb) K max = max { S K 1; S K ; S K ; S K } = S K = 58,162 MVA cb I cb k1 = Ik2 = S max √3 U f = 58,162 = √ 11,5 2,92 kA 2.3.1.2 Chọn kháng điện: Tra sách “ Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp” PGS TS Nguyễn Hữu Khái “, ta có thơng số kháng điện K1 , K2 bảng 2.7 : Bảng 2.7 Loại kháng điện Uđm kA Iđm kA Xk Pđm pha,kW Iodd kA Ionh kA PBA-10-4000 10 0,17 29,7 67 53 2.3.1.3 Kiểm tra tổn thất điện áp: 2.3.1.3.1 Điều kiện làm việc bình thường: Chọn Xk%= 12% U btK = Xk% 2.3.1.3.2 I btK I đmK 0,49 sinφ = 12% 0,527 = 0,775% < 2% (thỏa mãn) Điều kiện làm việc cưỡng : U cbK = Xk% I btK I đmK 2,92 sinφ = 12% 0,527 = 4,616% < 5% ( thỏa mãn) Vậy chọn kháng điện có Xk % = 12% thỏa mãn yêu cầu tổn thất điện áp