Chương 2.Docx

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 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 trọng trong vốn đầu tư nhà máy Vì vậy việc chọn số lượng và công suất định mức của chúng rất quan trọng Công suất của máy biến áp được chọn phải đảm bảo đủ cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải không những trong điều kiện làm việc bình thường mà còn cả lúc sự cố Chế độ định mức của máy biến áp phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường nhưng do đặt hàng theo yêu cầu của 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 bộ B 3

Máy biến áp B3 là loại máy biến áp 3 pha hai cuộn dây nên điều kiện chọn là:

SđmB3 ≥ SđmF4 = 68,75 MVA

Tra sách “ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS TS Nguyễn Hữu Khái “, ta có thông số máy biến áp B3 ở bảng 2.1

Bảng 2.1

)

2.1.1.1.2 : Kiểm tra máy biến áp

a Kiểm tra quá tải bình thường:

Vì công suất định mức của máy biến áp B3 được chọn lớn hơn công suất tính toán nên không cần kiểm tra quá tải bình thường

b Kiểm tra quá tải sự cố :

Vì khi một trong hai phần tử ( máy phát F4 hay máy biến áp B3 ) ngừng làm việc thì phần

tử còn lại cũng ngừng làm việc nên ta không cần kiểm soát quá tải sự cố.

2.1.1.2 : Chọn máy biến áp liên lạc B 1 , B 2

2.1.1.2.1 Chọn công suất máy biến áp liên lạc B 1, B 2

Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu , công suất được chọn theo điều kiện tải hết công suất thừa từ thanh góp cấp điện máy phát:

SHđmB1 = SHđmB2 = Smẫu = Kcl SđmB1 ≥ 12 Sthmax (2.4)

Trong đó : Kcl = UcưUt Uc = 220ư110220 =0,5 ( hệ số có lợi máy biến áp )

i=1

3

i=1

3

S tdFimaxưS UFmin= 3.60ư3.19,25

4 ư42,353=123,21 ( MVA)

Trong đó: ∑

i=1

3

S đmFi : Tổng công suất máy phát F1, F2, F3

∑

1

3

SUFmin là công suất cực tiểu của phụ tải cấp điện áp máy phát

Như vậy, công suất của máy biến áp liên lạc B1 và B2 là:

SđmB1 = SđmB2 ≥ 12 123,210,5 = 123,21 MVA

Tra sách “ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS TS Nguyễn Hữu Khái “, ta có thông số máy biến áp B1 và B2 như bảng 2.2

Bảng 2.2

Loại

MBA

Sđm MVA

Điện áp cuộn dây , kV

Po, kW

1

2.1.1.2.2 Kiểm tra quá tải máy biến áp

1 Kiểm tra quá tải bình thường:

Vì công suất định mức của máy biến áp được chọn lớn hơn công suất tính toán

nên không cần kiểm tra quá tải bình thường

2 Kiểm tra quá tải sự cố:

a Khi sự cố máy biến áp B3

Khi sự cố máy biến áp B3 thì hai máy biến áp liên lạc B1 và B2 còn lại với khả

năng quá tải sự cố cho phép phải cung cấp đủ công suất phụ tải điện áp trung, cao

lúc cực đại Nghĩa là :

2 K qt sc Kcl SđmB1 ≥ [ SUTmax+ ( SUCmax-SdtHT) ] (2.5)

Tương tự trên , điều kiện (2.5) trở thành :

2 K qt sc Kcl SđmB1 ≥ SUTmax (2.6)

Với : 2 K qt sc Kcl SđmB1 = 2.1,2.0,5.125 = 150 MVA

SUTmax = 105,882 MVA

Vậy (2.6) đã thỏa mãn

b Khi sự cố một trong hai máy biến áp B 1 ( hoặc B 2 )

Giả sử sự cố máy biến áp B1 thì máy biến áp còn lại B2 với khả năng quá tải sự

cố cho phép phải cung cấp đủ công suất phụ tải cấp điện áp trung, cao lúc cực đại Nghĩa là :

K qt sc Kcl SđmB1 ≥ [SUtmax + ( SUCmax – SdtHT )] – (SđmF4 – StdF4max) (2.7)

Tương tự , điều kiện trên trở thành:

K qt sc Kcl SđmB1 ≥ SUtmax – (SđmF4 – StdF4max) (2.8)

Vế trái : K qt sc Kcl SđmB1 = 1,2.0,5.125= 75 MVA

Vế phải : SUtmax – (SđmF4 – StdF4max ) = 105,882- ( 68,75- 14 19,25 )

= 41.94 MVA

Vậy (2.8) đã thỏa mãn

2.1.1.3 : Kết luận

Các máy biến áp đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc bình thường và sự cố.

2.2 TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP :

Tổn thất điện năng trong máy biến áp gồm 2 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 năng phương án II

2.2.1.1 Tổn thất điện năng qua máy biến áp B 3

Vì máy phát F4 luôn phát hết công suất nên tổn thất điện năng trong máy biến áp

ba pha hai cuộn dây ta sử dụng công thức (2.11) sau:

 AB3 =  P0 .t +  Pn (SđmB 3 Smax )2 t (2.11)

Trong đó:

P0 là tổn thất không tải của máy biến áp

Pn là tổn thất tải ( ngắn mạch ) của máy biến áp

Smax là công suất cực đại qua máy biến áp

Smax = SđmF4 – StdF4max = 68,75- 14 19.25 = 63,94 MVA

SđmB3 là công suất định mức của máy biến áp

Vậy tổn thất điện năng hằng năm là :

2.2.1.2 Tính tổn thất điện năng qua máy biến áp liên lạc B 1 , B 2 :

Tương tự như trên ta có công thức (2.12) sau:

AB1,B2 = n.P0.t +1n [∑ (SđmB 1 Sci )2 PNC.ti + ∑( Sti

2

PNT ti + ∑( Shi

2

PNH ti ]

Trong đó :

n là số máy biến áp làm việc song song

Sci , Sti , Shi là công suất qua cuộn cao , cuộn trung , cuộn hạ áp của n máy biến áp tự ngẫu

PNC , PNT PNH là tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao , trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu

P0 là tổn thất không tải của máy biến áp tự ngẫu

Ta có công thức (2.13) :

PNC = 0,5.( PNC-T +P nc −h α2 - P nt−h α2 )

PNT = 0,5.( PNC-T +P nt−h α2 - P nc −h α2 ) (2.13)

PNH = 0,5.( P nc −h α2 +P nt−h α2 - PNC-T )

Chỉ có PNC-T= 290 kW , nên có thể xem :

PNC-H =PNT-H = 12 PNC-T = 12 290 = 145 kW

α = Kcl = 0,5

PNC = 0,5 ( 290 + 145

0,52 - 145

0,52 ) = 145 kW

PNT = 0,5 ( 290 + 1450,52 - 1450,52 ) = 145 kW

PNC = 0,5 ( 1450,52 + 145

0,52−290¿ = 435 kW

Vì nhà máy luôn phát hết công suất cung cấp cho các phụ tải và còn thừa tại mọi thời điểm trong ngày nên công suất qua các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu :

STi (t) = SUT (t) – ( SđmF4 – StdF4max )

SHi (t) = ∑

i=1

3

i=1

3

S tdFimax−S UF(t)

SCi (t) = SHi (t)– STi (t)

Bảng 2.5

S UF (t ) 42,353 49,412 63,529 70,855 56,471 49,412 42,353

S UT (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

S Ti (t ) 10,178 20,766 41,942 20,766 31,354 20,766 10,178

S Ci (t ) 113,032 95,385 60,092 73,942 77,738 95,385 113,032

∑S ci2 t i = 113,0322 .2 + 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 t i = 123,212.2 + 116,1512.2 + 102,0342.4 + 94,7082.6 + 109,0922.4 + 116,1512 2 + 123,212.4 = 288114,082 (MVA)2h

Tổn thất điện năng của máy biến áp trong một ngày là :

AB1,B2 = n.P0.t +1n [∑ (SđmB 1 Sci )2 PNC.ti + ∑( Sti

2

PNT ti + ∑( Shi

2

PNH

ti ]

= 2.75.24 + 1

2.1252 ( 184472,088.145 + 12384,374.145 + 288114,082.435) = 8523,962 (kWh)

Tổng tổn thất điện năng các máy biến áp trong một ngày là :

∑A ng = AB1,B2 + AB3 = 8523,962 + 2347,926 = 10871,888 (kWh)

Tổng tổn thất điện năng các máy biến áp trong 1 năm là :

∑A MBA = ∑A ng.365 = 10871,888.365 = 3968239,122 ( kWh)

2.3 : TÍNH CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN

Kháng điện là một cuộn dây không có lõi thép , điện kháng Xk lớn hơn điện trở rk

rất nhiều Kháng điện phân đoạn nhằm mục đích hạn chế dòng ngắn mạch khi ngắn mạch trên các phân đoạn và tạo điện áp dư trên phân đoạn kề khi ngắn mạch trên phân đoạn đó Tuy nhiên, kháng điện vẫn có nhược điểm là gây ra tổn thất điện áp khi làm việc bình thường và cưỡng bức

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 hơn phân đoạn có nối trực tiếp với máy biến áp Mục đích để khi làm việc dòng qua kháng và độ lệch pha giữa các phân đoạn là nhỏ nhất Tuy nhiên phân đoạn có nhiều phụ tải nối vào bị sự cố thì số lượng tải bị mất điện sẽ lớn

2.3.1 Xác định dòng điện làm việc tính toán

2.3.1.1 Phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát cho các phân đoạn

Theo sơ đồ trên ta có :

-Công suất phụ tải cấp trên phân đoạn 1 và phân đoạn 3:

Spd1max = Spd3max = P pd 1 max

Cosφ = 0,8515 = 17,647 (MVA)

 Spd1min = Spd3min = P% Spd1max = 0,6 17,647 = 10,588 (MVA) -Công suất phụ tải cấp trên phân đoạn 2 là :

Spd2max = P pd 1 max

Cosφ = 0,8530 = 35,294 (MVA)

a, Tính dòng điện bình thường qua kháng :

S bt K 1= S bt K 2 = 12 [ SđmF2 – ( Spd2max + Std2max ) ]

= 12 [ 60 – ( 35,294 + 19,254 ) ] = 9,95 (MVA)

 I K 1 bt = I K 2 bt = S K 1 bt

√3 U đm = √3 11,59,95 = 0,49 (kA)

b, Tính dòng điện làm việc cưỡng bức qua kháng :

*Khi sự cố một máy phát F1:

S k 2= SBAB2 + StdF3max + Spd3 với S(2 )BAB2

= ¿– ∑

1

2

S tdmax- ∑

1

2

S UF) / 2

-Khi SUfmax :

S(1 )BAB2 = ¿– ∑

1

2

S tdmax- ∑

1

2

S UFmax) / 2

= ( 2.68,75 – 2 19,254 – 70,855 ) / 2 = 28,51 ( MVA)

 S(K 21 )= S(1 )BAB2+ StdF3max + Spd3max = 28,51 + 19,254 + 17,647 = 50,969 (MVA)

-Khi SUfmin :

S(2 )BAB2 = ¿– ∑

1

2

S tdmax– SUfmin ) / 2

= ( 2.68,75 – 2 19,254 – 42,353 ) / 2 = 42,761 (MVA)

 S(K 22 )= S(2 )BAB2+ StdF3max + Spd3min = 42,761 + 19,254 + 10,588 = 58,162 (MVA)

 S(K 21 ) = max { S(K 11,2 ); S(K 11,2 )} = { 50,969 ; 58,162} = 58,162 (MVA)

*Khi sự cố một máy biến áp B1 hoặc B2 :

S(K 12 )= 12( SBAB2 + Std3max + Spd3max – SđmF3)

Trong đó : SBAB2 = min {Sthmax ; SHmax}

Với SHmax = K qt sc Smẫu = K qt sc Kcl.SđmB2 = 1,2.0,5.125 = 75 MVA

= ∑

1

3

S đmFi– ∑

1 3

S tdFi– SUfmin = 3 68,75 – 34 19.25 – 42,353 = 149,46 MVA

S(K 12 )= 12( SBAB2 + Std3max + Spd3max – SđmF3) = 12 ( 75 + 17,647 + 14 19,25 – 68,75) = 14,355 (MVA)

*Khi máy phát ngừng làm việc :

S(4)K 1 = S(4)K 2 =12 ( Spd2max + StdF2max ) = 12 ( 35,294 + 19,254 ) = 20,05 MVA

Vậy công suất cưỡng bức lớn nhất chạy qua kháng K1,K2 là:

S(K 2 max cb) = max { S(1 )K 1; S(2 )K 1 ; S(3)K 1 ;S(4 )K 1} = S(1 )K 1 = 58,162 MVA

 I k 1 cb = I k 2 cb = S max

√3 Uf = 58,162

√3 11,5= 2,92 kA

2.3.1.2 Chọn kháng điện:

Tra sách “ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS TS Nguyễn Hữu Khái “, ta có thông số kháng điện K1 , K2 như bảng 2.7 :

Bảng 2.7

Loại kháng

điện

Uđm kA

Iđm kA

Xk

pha,kW

Iodd

kA

Ionh

kA

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 bt K = Xk% I K bt

I đmK sinφ = 12% 0,494 0,527 = 0,775% < 2% (thỏa mãn)

2.3.1.3.2 Điều kiện làm việc cưỡng bức :

U cb K = Xk% I K bt

I đmK sinφ = 12% 2,924 0,527 = 4,616% < 5% ( thỏa mãn) Vậy chọn kháng điện có Xk % = 12% thỏa mãn yêu cầu về tổn thất điện áp