Thiết kế phần điện trong hệ thống điện, trạm biến áp và cấp điện cho phụ tải địa phương 1

Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: điểm tối đa là 1đ - Sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, nhu cầu điện năng trong côngnghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TẢI ĐỊA PHƯƠNG

Người hướng dẫn : TS ĐOÀN ANH TUẤN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TÙNG

Mã sinh viên : 1711505210131 Lớp : 17HTD1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TẢI ĐỊA PHƯƠNG

Người hướng dẫn : TS ĐOÀN ANH TUẤN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TÙNG

Mã sinh viên : 1711505210131 Lớp : 17HTD1

Đà Nẵng, 8/2021

Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong hệ thống điện, trạm biến áp và cấp điện

cho phụ tải địa phương.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tùng

I Phần nhà máy điện và trạm biến áp:

1 Tính toán cân bằng công suất, chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy.

2 Chọn máy biến áp, tính tổn thất điện năng trong máy biến áp, chọn kháng điện

phân đoạn

3 Tính toán ngắn mạch.

4 Tính toán chọn máy biến áp mạch tự dùng.

II Phần thiết kế cấp điện cho mạng điện khu vực:

1 Cân bằng công suất trong hệ thống

2 Tính toán so sánh kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án cấp điện

3 Tính chọn số lượng , dung lượng các máy biến áp

Cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế quốc dân, hệ thống điện Việt Nam khôngngừng phát triển, luôn đi trước một bước nhằm phục vụ đắc lực cho sự nghiệp côngnghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Nhà máy điện và trạm biến áp là các khâu chủ yếutrong hệ thống điện Nếu nhà máy điện làm được nhiệm vụ sản xuất điện năng, thì cáctrạm biến áp làm nhiệm vụ biến đổi điện áp, phục vụ cho việc truyền tải, phân phốinăng lượng điện

Trong những năm gần đây, nhiều nhà máy điện và trạm biến áp lớn đã và đang đượcxây dựng,tương lai sẽ xuất hiện nhiều công trình lớn hơn với những thiết bị thế hệ mới

và đòi hỏi đầu tư rất lớn việc giải quyết đúng đắn với những vấn đề kinh tế - kỹ thuậttrong quy hoạch, thiết kế, xây dựng và vận hành các nhà máy điện và trạm biến áp sẽmang lại hiệu quả đáng kể đối với nền kinh tế quốc dân nói chung và đối với ngành

điện nói riêng

Nhiệm vụ của đồ án thiết kế : “Thiết kế phần điện trong hệ thống điện, trạm biến áp vàcấp điện cho phụ tải địa phương ”do Thầy TS Đoàn Anh Tuấn hướng dẫn đã đượcthực hiện

Với những kiến thức có được qua các năm học tập và sự hướng dẫn của thầy giáo phụtrách và các thầy cô khác trong khoa đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế củamình

Vì thời gian và kiến thức có hạn, chắc hẳn đồ án không tránh khỏi những sai sót Kínhmong các thầy cô giáo góp ý, chỉ bảo để em nắm vững kiến thức trước khi ra trườngCuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn cùng tất cả các thầy cô giáo đãtruyền thụ kiến thức cho em để cho em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế

Sinh viên

Nguyễn Văn Tùng

Đà nẵng, 8/2021

Em xin cam đoan đề tài: “Thiết kế phần điện trong hệ thống điện, trạm biến áp và cấp

điện cho phụ tải địa phương” là một công trình nghiên cứu độc lập dưới sự hướng dẫn

của giáo viên hướng dẫn: TS Đoàn Anh Tuấn Ngoài ra không có bất cứ sự sao chép

của người khác Đồ án là sản phẩm mà em đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học

tập tại trường Các số liệu, kết quả trình bày trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, em

xin chịu hoàn toàn trách nhiệm, kỷ luật của bộ môn và nhà trường đề ra nếu như có

vấn đề xảy ra

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Tùng

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu i

Lời cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng viii

Danh sách hình vẽ x

Trang MỞ ĐẦU 1

PH N I : PH N NHÀ MÁY I N VÀ TR M BI N ÁẦN I : PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN Á ẦN I : PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN Á ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN Á ỆN VÀ TRẠM BIẾN Á ẠM BIẾN Á ẾN Á Chương 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 3

1.1 Chọn máy phát điện, tính toán cân bằng công suất phản kháng 3

1.1.1 Chọn máy phát điện: 3

1.1.2 Tính toán phân bố công suất trong toàn nhà máy: 3

1.1.3 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy: 6

1.1.4 Công suất dự trữ của toàn hệ thống: 7

1.2 Vạch sơ đồ nối điện cho nhà máy 9

1.2.1 Phương án I 10

1.2.2 Phương án II: 11

1.2.3 Phương án III: 12

1.3 Kết luận: 13

MÁY BIẾN ÁP 14

2.1 Phương án được chọn 14

2.2 Chọn máy biến áp: 14

2.3 Kiểm tra máy biến áp 15

2.3.1 Chế độ bình thường 15

2.3.2 Chế độ quá tải sự cố 15

2.3.3 Kết luận 16

2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp : 16

Chương 3: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 18

3.1 Tính toán ngắn mạch 18

3.2 Chọn điểm ngắn mạch 19

3.3 Tính kháng điện các phần tử 20

3.4 Tính toán các điểm ngắn mạch 22

3.4.1 Tính điểm ngắn mạch N1 22

3.4.2 Tính điểm ngắn mạch N2 27

3.4.3 Tính điểm ngắn mạch N4 31

3.4.4 Tính điểm ngắn mạch N5, N6 36

3.4.5 Tính điểm ngắn mạch N5’ 37

3.4.6 Tính điểm ngắn mạch N6’ 41

3.4.7 Tính điểm ngắn mạch N3 45

3.4.8 Tính điểm ngắn mạch N8 45

3.4.9 Điểm ngắn mạch N7 46

Chương 4: CHỌN MÁY BIẾN ÁP MẠCH TỰ DÙNG 48

4.1 Chọn máy biến áp tự dùng 49

4.1.1 Chọn máy biến áp cấp 1 49

4.1.2 Chọn máy biến áp cấp 2: 50

1.2 Phân tích nguồn cung cấp điện: 52

1.3 Cân bằng công suất trong hệ thống điện: 52

1.4 Cân bằng công suất tác dụng 53

1.5 Cân bằng công suất phản kháng 54

Chương 2: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN 57

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 57

Vạch phương án nối dây Yêu cầu: 57

2.1 Phương án 1 58

2.1.1 Vị trí nguồn và phụ tải 58

2.1.2 Thu thập các số liệu 58

2.1.3 Tính phân bố công suất sơ bộ 59

2.1.4 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn và điều kiện phát nóng 62

2.1.5 Tính toán chọn dây dẫn và kiểm tra sự cố phát nóng 63

2.1.6 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp 68

2.2 Phương án II 76

2.2.1 Vị trí nguồn và phụ tải 76

2.2.2 Thu thập các số liệu (giống phương án I) 76

2.2.3 Tính phân bố công suất sơ bộ 77

2.2.4 Lựa chọn điện áp định mức, tiết diện dây dẫn và điều kiện phát nóng 79

2.2.5 Tính toán chọn dây dẫn và kiểm tra sự cố phát nóng 79

2.2.6 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp 84

Chương 3: SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ 90

3.1 Vốn đầu tư mạng điện K đ 90

3.2 Tính Kinh Tế Phương Án 1 90

3.2.1 Phí tổn vận hành hàng năm 91

3.2.2 Phí tổn tính toán Z của mạng điện: 92

3.2.4 Phí tổn tính toán Z của mạng điện: 93

3.3 Tính Kinh Tế Phương Án 2 93

3.3.1 Tổn thất điện năng hằng năm là 94

3.3.2 Phí tổn vận hành hàng năm 94

3.3.3 Phí tổn tính toán Z của mạng điện: 94

Chương 4: CHỌN SỐ LƯỢNG, DUNG LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 96

4.1 Chọn máy biến áp 96

4.1.1 Xác định số lượng máy biến áp 97

4.1.2 Công suất định mức máy biến áp 98

Chương 5: TÍNH BÙ KINH TẾ 99

5.1 Mục đích bù kinh tế 99

5.2 Chi phí tính toán khi lắp thiết bị bù 100

5.3 Tính bù kinh tế 101

5.3.1 Mạch hình tia A-2 101

5.3.2 Mạch hình tia A-3 102

5.3.3 Mạch liên thông A61 103

5.3.4 Mạch vòng A45 105

Chương 6: TÍNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO TOÀN MẠNG, TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHO TOÀN MẠNG 109

6.1 Tính phân bố chính xác công suất trong mạng điện 109

6.1.1 Tính toán ở chế độ cực đại 112

6.1.2 Tính toán ở chế độ cực tiểu 123

6.1.3 Tính toán phân bố công suất ở chế độ sự cố 134

6.2 Tính tổn thất trong toàn mạng 143

6.2.1 Tổn thất công suất trong toàn mạng 143

6.2.2 Tổn thất điện năng trong toàn mạng 144

ÁP CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP TẠI CÁC HỘ TIÊU THỤ 146

7.1 Tính điện áp tại các nút của mạng điện 146

7.1.1 Chế độ phụ tải cực đại 147

7.1.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 149

7.1.3 Chế độ phụ tải sự cố 151

7.2 Chọn đầu phân áp cho các máy biến áp tăng áp 154

7.3 Xác định đầu phân áp cho trạm biến áp 156

7.3.1 Xác định đầu phân áp cho trạm biến áp 1 (hộ loại III) 156

7.3.2 Xác định đầu phân áp cho trạm biến áp 2 (hộ loại III) 157

7.3.3 Xác định đầu phân áp cho trạm biến áp 3 (hộ loại III) 158

7.3.4 Xác định đầu phân áp cho trạm biến áp 4 (hộ loại I) 158

7.3.5 Xác định đầu phân áp cho trạm biến áp 5 (hộ loại I) 159

7.3.6 Xác định đầu phân áp cho trạm biến áp 6 (hộ loại I) 160

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

PHẦN I : PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN Á

Bảng 1 1 : Chọn loại máy phát điện 3

Bảng 1 2 : Phân bố theo thời gian của cấp điện áp máy phát 4

Bảng 1 3 : Phân bố theo thời gian của cấp điện áp trung 5

Bảng 1 4 : Bảng tổng hợp phân bố công suất trong toàn nhà máy 7Y Bảng 2 1 : Thông số Máy biến áp loại TДTН 3 pha 3 cuộn cây có công suất 80 MVATН 3 pha 3 cuộn cây có công suất 80 MVA 15

B ng 2 2 : ảng 2 2 : B ng phân b công su t theo m i th i đi m trong ngàyảng 2 2 : ố công suất theo mọi thời điểm trong ngày ất theo mọi thời điểm trong ngày ọi thời điểm trong ngày ời điểm trong ngày ểm trong ngày 1 B ng 3 1 ảng 2 2 : : B ng tính toán ng n m chảng 2 2 : ắn mạch ạch 4 Bảng 4 1 : Bảng thông số máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 1 49

Bảng 4 2 : Bảng thông số máy biến áp tự dùng dự trữ bậc 2 50

PHẦN II : THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO MẠNG KHU VỰC Bảng 1 1 : Số liệu phụ tải mạng điện 51

Bảng 1 2 : Công suất từng phụ tải mạng điện 54

B ng 1 3 : Ph t i tr c và sau khi bùảng 2 2 : ụ tải trước và sau khi bù ảng 2 2 : ước và sau khi bù 5 Bảng 2 1 : Số liệu phụ tải của mạng điện 58

Bảng 2 2 : Tổng kết công suất trên đường dây 61

Bảng 2 3 : Lựa chọn điện áp định mức theo Still theo (2.1) 62

Bảng 2 4 : Tổng kết Phương án I 75

B ng 2 7 ảng 2 2 : : T ng k t Ph ng án IIổng kết Phương án II ết Phương án II ương án II 8

Bảng 3 1 : Giá thành 1 Km đường dây 90

Bảng 3 2 : Bảng tính toán kinh tế phương án I 91

Bảng 3 3 : Bảng tính toán kinh tế phương án II 93

Bảng 3 4 :Bảng Tổng tổn thất công suất trong toàn mạng điện 94

B ng 3 5 : So sánh các ph ng ánảng 2 2 : ương án II 9 Bảng 4 1 : Bảng chọn máy biến áp theo nhu cầu phụ tải 97

B ng 4 2 : Thông s MBA đã ch nảng 2 2 : ố công suất theo mọi thời điểm trong ngày ọi thời điểm trong ngày 9 B ng 5 1 ảng 2 2 : : B ng s li u tr c và sau khi bù kinh tảng 2 2 : ố công suất theo mọi thời điểm trong ngày ệu trước và sau khi bù kinh tế ước và sau khi bù ết Phương án II10 Bảng 6 1 : Bảng số liệu của dây dẫn 110

Bảng 6 2 : Bảng tham số của máy biến áp 111

Bảng 6 3 : Bảng thống kê cống suất nguồn phát ra cho toàn mạng khi phụ tải cực đại: 123

Bảng 6 4 : Bảng thống kê cống suất nguồn phát ra cho toàn mạng khi phụ tải cực tiểu: 134

Bảng 6 5 : Bảng phân bố công suất trên đường dây theo 3 chế độ 142

B ng 6 6 : ảng 2 2 : B ng phân b công su t máy bi n áp theo 3 ch đảng 2 2 : ố công suất theo mọi thời điểm trong ngày ất theo mọi thời điểm trong ngày ết Phương án II ết Phương án II ộ 14 Bảng 7 1 : Bảng chọn đầu phân áp cho các máy biến áp tăng áp 154

Bảng 7 2 : Bảng phạm vi điều chỉnh đầu phân áp của MBA điều áp dưới tải 156

Bảng 7 3 : Bảng tổng kết các đầu phân áp đã chọn cho MBA giảm áp 162

PHẦN I : PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN

Hình 1 1 : Phụ tải cấp điện áp máy phát theo thời gian 4

Hình 1 2 : Phụ tải cấp điện áp trung theo thời gian 5

Hình 1 3 : Đồ thị phụ tải tổng theo thời gian 8

Hình 1 4 : Sơ đồ mô phỏng phương án I 10

Hình 1 5 : Sơ đồ mô phỏng phương án II 11

Hình 1 6 : Sơ đồ mô phỏng phương án III 12

Y Hình 3 1 : Chọn điểm ngắn mạch trong phương án 19

Hình 3 2 : Sơ đồ thay thế ngắn mạch 22

PHẦN II : THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO MẠNG KHU VỰC Hình 2 1: Sơ đồ đi dây nguồn và phụ tải 58

Hình 2 2: Sơ đồ đi dây nguồn và phụ tải 76

MỞ ĐẦU

Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

- Sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, nhu cầu điện năng trong côngnghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng mạnh, nền kinh tế nước ta đang phát triểndẫn đến phụ tải điện ngày càng tăng cao Do vậy thiết kế và xây dựng nhà máy điện

là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu phụ tải

- Việc thiết kế phần điện trong hệ thống điện, trạm biến áp và cung cấp điện cho phụtải địa phương là rất cần thiết cho các cán bộ ngành kỹ thuật điện Sinh viên có thể

áp dụng các kiến thức chuyên ngành đã học để áp dụng vào thiết kế một hệ thốngmang tính thực tế cao

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

- Sinh viên đã giải quyết được các vấn đề nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đặt ra: Hiểuđược cân bằng công suất là gì, chọn phương án đi dây tối ưu; Chọn máy biến áptheo phương án, đảm bảo đầy đủ yêu cầu về kinh tế kỹ thuật; Tìm và chọn điểmngắn mạch khi xảy ra sự cố nguy hiểm nhất đến hệ thống và tại sao chọn điểm đó;

So sánh kinh tế kỹ thuật từng phương án, tính bù kinh tế, phân bố công suất toànmạng điện áp nút của mạng khu vực

- Nội dung đồ án đáp ứng được yêu cầu, đầy đủ về khối lượng và chất lượng Đủđiều kiện để được bảo vệ đề tài tốt nghiệp trước Hội đồng

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Về hình thức: Đồ án tốt nghiệp đáp ứng yêu cầu đề ra;

- Về cấu trúc, bố cục: đồ án có cấu trúc và bố cục hợp lý, rõ ràng, thể hiện đầy đủnội dung và các yêu cầu đề ra Bố cục nhiệm vụ tính toán gồm 2 phần:

+ Phần 1: Phần nhà máy điện và trạm biến áp có 4 Chương

+ Phần 2: Phần thiết kế cấp điện cho mạng khu vực có 6 Chương

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

- Đồ án đã cơ bản thiết kế được phần điện trong hệ thống điện và trạm biến áp, thiết

kế được hệ thống cung cấp điện cho phụ tải địa phương đảm bảo cung cấp điện tincậy, hiệu quả, đảm bảo được các chỉ tiêu cung cấp điện theo yêu cầu

- Đồ án được thiết kế, tính toán đảm bảo tính khoa học

- Đề tài đồ án có thể ứng dụng trong thực tế để thiết kế một hệ thống nhà máy điện,trạm biến áp và cung cấp điện cho các phụ tải địa phương

- Sau khi thực hiện đồ án, sinh viên đã hiểu được cách thiết kế, vận hành và tínhtoán các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của một hệ thống cung cấp điện Xác định đượctầm quan trọng của hệ thống điện và khả năng ứng dụng vào thực tế là rất cao

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

- Do đồ án được thực hiện trong thời gian ngắn, tác giả chưa có điều kiện được tiếpcận với các hệ thống thực tế nên không thể tránh khỏi các sai sót Tác giả cần cóthời gian để tiếp thu và hoàn thiện đồ án, áp dụng vào thực tế công việc trong tươnglai

PHẦN I : PHẦN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Chương 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN, TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG

SUẤT, CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

1.1.1 Chọn máy phát điện:

Theo đề tài yêu cầu thiết kế phần điện trong nhà máy, trạm biến áp và phụ tải địaphương công suất 176MW, gồm 4 tổ máy, công suất của mỗi tổ máy là 44 MW Vớicông suất nhà máy của mỗi tổ máy đã có, để đáp ứng yêu cầu nên ta chỉ việc chọn máyphát có công suất tương ứng và cùng loại

Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng điện ngắnmạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ Vậy ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5 KV để dễdàng chọn các khí cụ điện đi kèm

Tra tài liệu "Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp" của PGS.TS.Phạm Văn Hoà ta chọn máy phát có các thông số như sau:

Bảng 1 1 : Chọn loại máy phát điện

Iđm

CB –

Như vậy công suất đặt của toàn nhà máy là: SNM = 4 x 44 = 176 (MVA)

1.1.2 Tính toán phân bố công suất trong toàn nhà máy:

Việc tính toán cân bằng công suất trong hệ thống điện nhằm giúp chúng ta xây dựngđược đồ thị phụ tải tổng cho nhà máy điện Như vậy dựa vào đồ thị phụ tải, công suấtcực đại ở các cấp điện áp ta sẽ tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toànnhà máy theo thời gian hằng ngày

a ) Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 KV):

Phụ tải cấp điện áp máy phát có thể thay đổi theo thời gian có thể được xác địnhtheo biểu thức sau:

SUF(t)=P%(t).PUFmax

cos ϕF (1.1)

Hình 1 1 : Phụ tải cấp điện áp máy phát theo thời gian Trong đó:

SUF (t): Công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t (MVA)

P% (t): Phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t

PUFmax: Công suất cực đại của phụ tải cấp điện áp máy phát PUFmax = 18 (MW)

Cosφ: Hệ số công suất của phụ tải cấp máy phát, cosφF = 0,92

Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát như Hình 1.1

Áp dụng công thức (1.1) kết hợp với Hình 1.1 ta có bảng phân bố công suất cho phụtải cấp điện áp máy phát như sau:

Bảng 1 2 : Phân bố theo thời gian của cấp điện áp máy phát

T (h) 0 ÷ 4 4 ÷8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 24

b )Phụ tải cấp điện áp trung [35 KV]

Phụ tải cấp điện áp trung thay đổi theo thời gian có thể được xác định theo biểuthức sau:

SUT(t)=P%(t).PUTmax

cosϕT (1.2)

Hình 1 2 : Phụ tải cấp điện áp trung theo thời gianTrong đó :

SUT (t) : Công suất của phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t (MVA)

P% (t) : Phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t

PUTmax : Công suất cực đại của phụ tải cấp điện áp trung, PUTmax =22 MW

CosφT Hệ số công suất của phụ tải cấp trung, cosφT = 0,94

Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung như Hình 1.2

Áp dụng công thức (1.2) kết hợp với Hình 1.2 ta có bảng phân bố công suất chophụ tải cấp điện áp trung như sau:

Bảng 1 3 : Phân bố theo thời gian của cấp điện áp trung

t (h) 0 ÷ 4 4 ÷8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 24

SUT(MVA) 18,72 21,06 21,06 23,4 23,4 18,72

c )Phụ tải cấp điện áp cao [110 KV]

Phụ tải cấp điện áp cao thay đổi theo thời gian có thể được xác định theo biểuthức sau:

SUC(t)=P%(t).PUCmax

cosϕC (1.3)Trong đó :

SUC (t) : Công suất của phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t (MVA)

P% (t) : Phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t

PUCmax : Công suất cực đại của phụ tải cấp điện áp cao

PUCmax = 20 + 24 +22 + 30 + 32 + 30 = 158 (MW)

CosφC : Hệ số công suất của phụ tải cấp cao, cosφC = 0,95

SUC(t)=P%(t).PUCmax

cosϕC= 1580,95= 166,31 (MVA)

1.1.3 Tính toán công suất tự dùng của nhà máy:

Công suất tự dùng của nhà máy điện phụ thuộc vào loại nhà máy điện và công suấtnhà máy điện phát ra ở từng thời điểm Công suất tự dùng của nhà máy gần đúng cóthể tính theo biểu thức sau:

Std(t)=α.SNM.(0,4+0,6×SF(t)

SNM) (1.4) Trong đó :

Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t

SF(t) : Công suất do nhà máy điện phát ra tại thời điểm t

α : Số phần trăm lượng điện tự dùng, ở đây α = 3%

Stdmax = α SNM : Công suất tự dùng lớn nhất của nhà máy

Std(t) = Std(max) = 3%.176.(0,4+0,6 ) = 5,28 (MVA)

1.1.4 Công suất dự trữ của toàn hệ thống:

Công suất dự trữ của toàn hệ thống được xác định theo công thức sau:

Sdt%: Phần trăm công suất dự trữ của hệ thống, ở đây Sdt% = 0,03

SHT : Công suất của hệ thống, SHT = 3000 (MVA)

a) Bảng tổng hợp phân bố công suất trong toàn nhà máy:

Qua tính toán ở trên, ta lập được bảng số liệu cân bằng công suất của toàn nhàmáy theo thời gian trong một ngày như bảng 4

Bảng 1 4 : Bảng tổng hợp phân bố công suất trong toàn nhà máy

Sthừa = Sth = SNM - ∑Spt

b) Đồ thị phân bố công suất của toàn nhà máy:

Từ bảng 4, ta thấy trong điều kiện làm việc bình thường nhà máy điện phát đủcông suất cho phụ tải ở các cấp điện áp và còn thừa một lượng công suất có thể đưa lên

hệ thống trong tất cả các thời điểm trong ngày Do đó nhà máy có khả năng phát triểnphụ tải ở các cấp điện áp

Đồ thị phụ tải tổng của nhà máy như hình

Hình 1 3 : Đồ thị phụ tải tổng theo thời gian

Std : đường đặc tính công suất tự dùng

SUC : đường đặc tính công suất cấp điện áp cao

SUF : đường đặc tính công suất cấp điện áp máy phát

SUT : đường đặc tín

h công suất cấp điện áp trung

∑S pt : đường đặc tính công suất tổng công suất máy phát, công suất trung áp

và công suất tự dùng

SNM :đường đặc tính công suất nhà máy

1.2 Vạch sơ đồ nối điện cho nhà máy.

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trìnhtính toán thiết kế nhà máy điện Vì vậy cần nguyên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắmvững các số liệu ban đầu Dựa vào bảng 4 và các nhận xét tổng quát, ta tiến hành vạchcác phương án nối dây có thể Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp điện liêntục cho các hộ tiêu thụ, phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấpđiện áp, về số lượng và dung lượng của máy biến áp, về số lượng máy phát điện Sơ

đồ nối điện giữa các cấp điện áp phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

+ Số máy phát điện nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát phải thoả mãn điều kiệnkhi ngừng máy phát lớn nhất thì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ chophụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải cấp điện áp trung

+ Công suất mỗi bộ máy phát - máy biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệthống

Sdt = 3% 3000 = 90 (MVA)

+ Chỉ nối bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp nào màphụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này, có như vậy mới tránh được trườnghợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suất phải chuyểnqua hai lần máy biến áp làm tăng tổn hao và gây qú tải cho máy biến áp ba cuộn dây.Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này

+ Nếu phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ thì có thể lấy rẽ nhánh từ bộ máy phát máybiến áp nhưng công suất láy rẽ nhánh không được vượt quá 15% của bộ

+ Máy biến áp ba cuộn dây chỉ nên sử dụng khi công suất truyền tải qua cuộn dâynày không nhỏ hơn 15% công suất truyền tải qua cuộn dây kia Đây không phải là điềuqui định mà chỉ là điều cần chú ý khi ứng dụng máy biến áp ba cuộndây ;100/66,7/66,7 hay 100/100/66,7 ; nghĩa là cuộn dây có công suất thấp nhất cũngbằng 66,7% công suất định mức Do đó, nếu công suất truyền tải qua một cuộn dâynào đó quá nhỏ sẽ không tận dụng được khả năng tải của nó

+ Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hai máy biến áp tự ngẫu để liênlạc hay tải điện giữa các cấp điện áp

+ Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp cao và trung áp có trungtính trực tiếp nối đất

1.2.1 Phương án I

a) Mô tả phương án:

- Sơ đồ gồm 4 máy phát F1, F2, F3, F4 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Dùng hai máy biến áp ba cuộn dây B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữanhà máy với hệ thống

Hình 1 4 : Sơ đồ mô phỏng phương án I

- Số lượng máy biến áp nhiều, mặt bằng ngoài trời lớn khó khăn trong việc bảo dưỡng

- Bộ máy phát MBA ở phía cao nên tốn kém vì phải dùng thiết bị cách điện cao

- Số lượng máy biến áp nhiều đầu tư kinh tế lớn

- Công suất ở máy phát lớn hơn công suất ở cấp điện áp trung nên về kỹ thuật khôngđảm bảo cho thiết bị

1.2.2 Phương án II:

a) Mô tả phương án:

- Sơ đồ gồm hai máy phát F3, F4 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Dùng hai máy biến áp ba cuộn dây B2, B3 để liên lạc giữa các cấp điện áp và giữanhà máy với hệ thống

- Hai bộ máy phát F1 - B1 , F2 – B2 tương ứng nối vào thanh góp cấp điện áp cao

Hình 1 5 : Sơ đồ mô phỏng phương án II

b) Ưu điểm:

- Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải các cấp điện áp

- Đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống.

- So với phương án 1 hai bộ máy phát F1 - B1 , F2 – B2 tương ứng nối vào thanh gópcấp điện áp cao đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi có sự cố cao

c) Nhược điểm:

Số lượng máy biến áp nhiều, mặt bằng ngoài trời lớn khó khăn trong việc bảo dưỡng

- Bộ máy phát MBA ở phía cao nên tốn kém vì phải dùng thiết bị cách điện cao

- Số lượng máy biến áp nhiều đầu tư kinh tế lớn

1.2.3 Phương án III:

a) Mô tả phương án:

- Sơ đồ gồm 4 máy phát F1, F2, F3, F4 nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

- Dùng hai máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây B1, B2 để liên lạc giữa các cấp điện áp vàgiữa nhà máy với hệ thống

Hình 1 6 : Sơ đồ mô phỏng phương án III

b) Ưu điểm:

- Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải các cấp điện áp

- Đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp và giữa nhà máy với hệ thống

- Số máy biến áp giảm đi

- Thiết bị phân phối bên trung đơn giản

- Thiết kế đơn giản

c) Nhược điểm:

- Các bộ máy phát điện – máy biến áp công suất lớn nối bên phía 110 KV sẽ đắt tiền

do tiền đầu tư cho thiết bị ở điện áp cao sẽ đắt tiền hơn

1.3 Kết luận:

Sau khi phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng phương án, ta nhận thấy phương

án III là đảm bảo về mặt kỹ thuật - kinh tế nhất và có nhiều ưu điểm hơn Nên ta chọn

phương án này để tính toán cho nhà máy cần thiết kế

Chương 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

+ Bộ máy phát – Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây

Công suất máy biến áp đủ cấp cho phụ tải điện áp trung và phụ tải điện áp cao

SđmB1 = SđmB2≥1

Trong đó : Sthừa là công suất thừa trên thanh góp cấp điện áp máy phát

Sthừa = ∑SđmF - ∑Stdmax - SUfmin (2.2)

Với : ∑SđmF là tổng công suất định mức máy phát F1, F2, F3, F4

∑Stdmax là công suất tự dùng lớn nhất máy phát F1, F2, F3, F4

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

Sthừa = ∑SđmF - ∑Stdmax - SUfmin

Sthừa = 4.44 – 4.0,03.44 – 15,65 = 155,07 (MVA)

Vậy công suất của máy biến áp liên lạc là

SđmB1 = SđmB2≥1

2 Sthừa = 12 155,07 = 77,53 MVAVậy chọn 2 Máy biến áp loại TДTН 3 pha 3 cuộn cây có công suất 80 MVATН 3 pha 3 cuộn cây có công suất 80 MVA cho phương án

Tra sách "Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp " của PGS.TSNguyễn Hữu Khái, ta có bảng thông số phương án 3 như sau:

Bảng 2 1 : Thông số Máy biến áp loại TДTН 3 pha 3 cuộn cây có công suất 80 MVATН 3 pha 3 cuộn cây có công suất 80 MVACấp

-H

C-HC-

T-T C-H T-H

110 TДTН 3 pha 3 cuộn cây có công suất 80 MVATН

Sự cố 1 trong 2 MBA liên lạc B1, B2

Máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải cung cấp đủ công suấtphụ tải cấp điện áp trung và điện áp cao

Vì nhà máy luôn phát hết công suất cung cấp cho phụ tải và còn thừa tại mọi thời điểmtrong ngày nên công suất qua cuộn dây MBA B1, B2 là

Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần :

+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thấtkhông tải của nó

+ Tổn thất đồng trong dây dẩn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp

Công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp 3 pha 3 dây trong 1

Chương 3: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Ngắn mạch là một sự cố xảy ra trong hệ thống điện do hiện tượng chạm chậpgiữa các pha, không phụ thuộc vào chế độ bình thường Chúng ta cần phải dự báo cáctình trạng ngắn mạch có thể xảy ra và xác định dòng điện ngắn mạch tính toán tươngứng

Mục đích tính dòng điện ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện, các phần có dòngđiện chạy qua và kiểm tra các phần tử đó đảm bảo ổn định động và ổn định nhiệt.Ngoài ra, các số liệu về dòng điện ngắn mạch là căn cứ quan trọng để thiết kế hệ thốngbảo vệ rơle và định phương thức vận hành hệ thống

Phương pháp tính toán ngắn mạch ở đây, ta chọn phương pháp đường cong tínhtoán Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra ngắn mạch tại đó mà dòng điqua khí cụ điện là lớn nhất Vì vậy việc lập sơ đồ tính dòng điện ngắn mạch đối vớimỗi khí cụ điện cần chọn một chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp vớiđiều kiện thực tế

Hình 3 1 : Chọn điểm ngắn mạch trong phương án

- Chọn điểm ngắn mạch N1: Để chọn khí cụ điện phía 110KV có nguồn cung

cấp điện là nhà máy điện và hệ thống

- Chọn điểm ngắn mạch N2: Để chọn khí cụ điện phía 35KV có nguồn cung

cấp điện là nhà máy điện và hệ thống

- Chọn điểm ngắn mạch N3: Để chọn khí cụ điện cho mạch hạ áp của máy biến

áp liên lạc , không tính máy biến áp B1

- Chọn Điểm ngắn mạch N4 để chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn nguồn cung cấp các máy phát F2, F3,F4 và hệ thống không xét máy biến áp B1

- Chọn Điểm ngắn mạch N5 và N5’ để chọn khí cụ điện cho máy phát F1

 Nguồn cung cấp N5 là hệ thống và các máy phát, trừ máy phát F1

 Nguồn cung cấp N5’ là máy phát F1

- Chọn Điểm ngắn mạch N6 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng F1 có

nguồn cung cấp là toàn bộ hệ thống và máy phát

- Chọn điểm ngắn mạch N7 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng F2, F3 có nguồn cung cấp là toàn bộ máy phát và hệ thống

- Chọn Điểm ngắn mạch N8 và N8’ để chọn khí cụ điện cho máy phát F2

 Nguồn cung cấp N8 là hệ thống và các máy phát, trừ máy phát F2

 Nguồn cung cấp N8’ là máy phát F2

 Điện kháng máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây

- Điện kháng của cuộn hạ

X9 = X10 = 12(UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%). S cb

S dmB 1