đồ án môn học thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

KẾT LUẬN: Qua phân tích trên ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò rấtquan trọng trong hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ cho: phụtải địa phương, phụ tải cấp đ

Trang 2

Đề bài

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Hà Nội, tháng 11 năm 2023 Sinh viên

Trang 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

NHẬN XÉT Kết quả thực hiện và báo cáo của sinh viên:

1 Hình thức trình bày

2 Nội dung thực hiện theo yêu cầu của đề tài3 Các kết quả tính toán

4 Kỹ năng thuyết trình5 Trả lời câu hỏi6 Tổng thể Các ý kiến khác:

………Hà Nội, ngày….tháng…năm 20…

MỤC LỤ

Trang 5

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng

1.2.3 Đồ thị phụ tải về các cấp điện áp

1.2.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống

1.2.5 Nhận xét chung

1.3 Đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện

1.3.2 Đề xuất các phương án

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

2.1 Phương án 1

2.1.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

2.1.3 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA

2.2 Phương án 2

2.2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

2.2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

3.1.1 Phương án 1

3.1.2 Phương án 2

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

3.2.1 Tổng quan chung

3.2.2 Tính toán cụ thể cho từng phươn án

3.2.3 Lựa chọn phương án tối ưu

Trang 6

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

4.1 Chọn điểm ngắn mạch

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN

5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức

5.3.2 Chọn kháng điện đường dây

5.4 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát

5.4.1 Chọn thanh góp cứng

5.4.2 Chọn sứ đỡ thanh góp cứng

5.5 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung

5.5.1 Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm

5.5.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch

5.5.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang

5.6 Chọn máy biến áp đo lường

5.6.1 Chọn máy biến điện áp BU

5.6.2 Chọn máy biến dòng điện BI

5.7 Chọn chống sét van

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG

6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng

Trang 7

6.3.3 Chọn aptomat và cầu dao phía hạ áp 0,4kV

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂUBảng 1 1: Thông số của máy phát điện

Bảng 1 2: Bảng biến thiên công suất của nhà máy theo thời gian

Bảng 1 3: Bảng biến thiên công suất tự dùng của toàn nhà máy theo thời gian

Bảng 1 4: Bảng biến thiên công suất phụ tải địa phương theo thời gian

Bảng 1 5: Bảng biến thiên công suất của phụ tải phía trung theo thời gian

Bảng 1 6: Bảng biến thiên công suất của phụ tải phía cao theo thời gian

Bảng 1 7: Công suất phát về hệ thống theo thời gian

Bảng 2 1: Phân bố công suất MBA liên lạc AT3, AT4

Bảng 2 3: Thông số MBA 2 cuộn dây T1, T2, T5

Bảng 2 4: Thông số MBA liên lạc tự ngẫu AT3, AT4

Bảng 2 5: Tổng hợp công suất các cấp ứng với .

Bảng 2 6: Phân bố công suất khi sự cố

Bảng 2 7: Tổng hợp công suất các cấp ứng với .

Bảng 2 8: Tổn thất điện năng trong MBA T1,T2

Bảng 2 9: Tổn thất điện năng trong MBA T5

Bảng 2 10: Tổn thất công suất ngắn mạch của MBATN

Bảng 2 11: Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu

Bảng 2 14: Thông số MBA 2 cuộn dây T1, T4, T5

Bảng 2 15: Thông số MBA liên lạc tự ngẫu AT2, AT3

Bảng 2 16: Phân bố công suất khi sự cố

Bảng 2 18: Tổn thất điện năng trong MBA T4, T5

Bảng 2 19: Tổn thất công suất ngắn mạch của MBA tự ngẫu

Bảng 2 21: Tổn thất điện năng trong MBA của 2 phương án

Bảng 3 1: Vốn đầu tư MBA phương án 1

Bảng 3 2: Vốn đầu tư TBPP phương án 1

Bảng 3 3: Vốn đầu tư MBA phương án 2 iii

Trang 8

Bảng 3 4: Vốn đầu tư TBPP phương án 2

Bảng 3 5: Tổng hợp vốn đầu tư và chi phí vận hành 2 phương án

Bảng 4 1: Bảng tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm

Bảng 5 1: Bảng tổng kết dòng cưỡng bức

Bảng 5 2: Thông số các loại máy cắt

Bảng 5 3: Thông số các loại dao cách ly

Bảng 5 4: Tổng hợp thông số kỹ thuật cáp đã chọn

Bảng 5 5: Bảng thông số kháng điện

Bảng 5 6: Thông số máy cắt MC1

Bảng 5 7: Thông số thanh góp cứng đầu cực máy phát

Bảng 5 8: Thông số của sứ đỡ thanh cứng

Bảng 5 9: Thông số dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220kV và 110kV

Bảng 5 10: Thông số các phụ tải của BU

Bảng 5 11: Thông số của BU cấp điện áp 10 kV

Bảng 5 12: Thông số của BU cấp điện áp 110kV và 220kV

Bảng 5 13: Thông số của BI cấp điện áp 10 kV

Bảng 6 3: Thông số máy cắt phía tự dùng

Bảng 6 4: Thông số dao cách ly

Bảng 6 5: Thông số aptomat cấp 0,4kV

Bảng 6 6: Thông số cầu dao hạ áp 0,4kV

ix

Trang 9

Bảng 5 1: Bảng tổng kết dòng cưỡng bức

Bảng 5 2: Thông số các loại máy cắt

Bảng 5 3: Thông số các loại dao cách ly

Bảng 5 4: Tổng hợp thông số kỹ thuật cáp đã chọn

Bảng 5 5: Bảng thông số kháng điện

Bảng 5 6: Thông số máy cắt MC1

Bảng 5 7: Thông số thanh góp cứng đầu cực máy phát

Bảng 5 8: Thông số của sứ đỡ thanh cứng

Bảng 5 9: Thông số dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220kV và 110kV

Bảng 5 10: Thông số các phụ tải của BU

Bảng 5 11: Thông số của BU cấp điện áp 10 kV

Bảng 5 12: Thông số của BU cấp điện áp 110kV và 220kV

Bảng 5 13: Thông số của BI cấp điện áp 10 kV

Bảng 5 14: Phụ tải đồng hồ cấp điện áp 10 kV

Bảng 5 15: Thông số BI cấp điện phía 110kV và 220kV

Bảng 5 16: Thông số CSV

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼHình 1 1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Hình 1 2: Sơ đồ nối điện phương án

Hình 1 3: Sơ đồ nối điện phương án 2

Hình 1 4: Sơ đồ nối điện phương án 3

Hình 2 1: Sơ đồ phân bố công suất phương án 1

Hình 2 2: Phân bố lại công suất khi bị sự cố 1 (phương án 1)

Hình 2 5: Sơ đồ phân bố công suất phương án 2

Hình 4 1: Lựa chọn các điểm ngắn mạch

Hình 5 1: Sơ đồ kháng đơn cấp điện cho phụ tải địa phương

Hình 5 2: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch chọn kháng

Hình 5 3: Thanh góp tiết diện hình máng

Hình 5 4: Sứ đỡ cho thanh góp cứng

Trang 10

Hình 5 5: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI nạch máy phát

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁCPHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng khi thiết kếnhà máy điện Bằng việc tính toán phụ tải ta sẽ khảo sát được nhu cầu của phụ tải cáccấp nhà máy điện, từ đó làm cơ sở để thành lập các phương án nối dây của nhà máynhằm đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Các nội dungnày sẽ được trình bày trong chương 1.

Bảng 1 1: Thông số của máy phát điệnLoại MF Sđm

(MVA) (MW)Pđm Uđm kV cosφ Iđm kA X’’d X’d Xd X2 X0TBΦ-60-4 75 60 10,5 0,8 4,125 0,146 0,22 1,691 0,178 0,077

1.2 Tính toán cân bằng công suất

Dựa vào các số liệu công suất cực đại, hệ số công suất cosφ, bảng biến thiên côngsuất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy, lượng phần trăm điện tự dùng vàhệ số công suất cosφ để xây dựng đồ thị công suất phát của toàn nhà máy, đồ thị phụtd

tải tự dùng, đồ thị phụ tải các cấp và công suất phát về hệ thống Các tính toán đượctrình bày 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:

(1-1)Với cosφ = 0,8; P = 60 MW; n=5 Áp dụng công thức G dm (1-1) ta có kết quả như bảng1.2

Bảng 1 2: Bảng biến thiên công suất của nhà máy theo thời gian

Stnm(t) (MVA) 375,00 300,00 318,75 337,50 356,25

Trang 11

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng

Công suất nhà máy Nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nhiên liệu, loạituabin, công suất phát của nhà máy, ) và chiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suấtphát Công suất tự dùng gồm hai thành phần: thành phần thứ nhất (chiếm khoảng 40%)không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, phần còn lại (chiếm khoảng 60%)phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy Một cách gần đúng có thể xác định phụ tảitự dùng của Nhà máy Nhiệt điện theo công thức sau:

(1-2)Với α = 0,05; cosφ = 0,84; PtdtddmG= 60MW; n=5; SdmG = 75MVA Áp dụng công thức(1-2) ta có kết quả như bảng 1.3:

Bảng 1 3: Bảng biến thiên công suất tự dùng của toàn nhà máy theo thời gian

Stnm(t) 375 300 318,75 337,5 356,25Std(t)(MVA) 17,857 15,714 16,250 16,786 17,3211.2.3 Đồ thị phụ tải về các cấp điện áp

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải cáccấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số cosφ củatừng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suấtbiểu kiến Cách tính toán được trình bày như sau:

Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau:(1-3)1, Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

Với PmaxUG = 14,8 MW, cosφ = 0,83 Áp dụng công thức UG (1-3) ta có kết quảnhư bảng 1.4

Bảng 1 4: Bảng biến thiên công suất phụ tải địa phương theo thời gian

SUG(t) (MVA) 13,37 14,26 17,83 17,83 15,152, Công suất phụ tải cấp điện áp trung 110kV

PmaxUT = 54 MW, cosφ = 0,85 Áp dụng công thức UT (1-3) ta có kết quả như bảng 1.5.Bảng 1 5: Bảng biến thiên công suất của phụ tải phía trung theo thời gian

SUT(t) (MVA) 63,52 63,52 54,00 57,17 63,523, Công suất phụ tải cấp điện áp cao 220kV

Trang 12

PmaxUT = 84 MW, cosφ = 0,84 Áp dụng công thức UT (1-3) ta có kết quả như bảng 1.6sau:

Bảng 1 6: Bảng biến thiên công suất của phụ tải phía cao theo thời gian

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng côngsuất thu), không xét đến công suất tổn hao trong máy biến áp ta có:

SVHT(t) = S (t) – [S (t) + S (t) + S (t) + StnmUGUCUTtd(t)] (1-4)Áp dụng công thức (1-4) tính toán ta có kết quả như bảng 1.7.

Bảng 1 7: Công suất phát về hệ thống theo thời gian

Stnm(t) (MVA) 375,00 300,00 318,75 337,50 356,25Std(t) (MVA) 17,85 15,71 16,25 16,78 17,32SUT(t) (MVA) 63,52 63,52 54,00 57,17 63,52

SUG(t) (MVA) 13,37 14,26 17,83 17,83 15,15SVHT(t) (MVA) 180,24 111,49 140,66 155,70 170,241.2.5 Nhận xét chung

Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy (Bảng 1.7), ta có đồ thị phụ tải tổng hợptoàn nhà máy như hình 1.1.

Trang 13

0 4 4 8 8 12 12 18 18 24 240

Hình 1 1: Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Nhận xét: Qua bảng số liệu trên ta thấy: SVHT(t) > 0 trong mọi thời điểm Do vậy nhàmáy luôn phát công suất thừa về hệ thống

KẾT LUẬN: Qua phân tích trên ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò rấtquan trọng trong hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ cho: phụtải địa phương, phụ tải cấp điện áp trung, phụ tải cấp điện áp cao mà còn cung cấp vềhệ thống để đảm bảo cân bằng công suất ở mọi thời điểm; công suất cho tự dùng vàmáy phát là nhỏ so với công suất phát ra của toàn nhà máy:

Stdmax=4,76%Stnm , SUGmax = 4,75%Stnm

1.3 Đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trìnhthiết kế cho phụ tải nhà máy điện Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấpđiện cho phụ tải đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế.

Dựa vào các số liệu đã tính toán ở phần phân bố công suất, đồ thị phụ tải các cấpđiện áp đã tính toán ở phần 1.2 chúng ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máyđược trình bày như sau.

Trang 14

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện

Có một số nguyên tắc phục vụ cho đề xuất các phương án nối điện của nhà máy điện như sau:

Nguyên tắc 1

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp máy phát,mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên máy cắt của máy biếnáp (MBA) liên lạc Quy định về mức nhỏ công suất địa phương là: cho phép rẽ nhánhtừ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% công suất định mức của mộttổ máy phát Vậy khi đó, giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực hai tổ máyphát, ta có:

(1-5)Thì khẳng định điều giả sử trên là đúng, cho phép không cần thanh góp điện áp máyphát Nếu không thỏa mãn thì phải có thanh góp điện áp máy phát.

Vì vậy điều giả sử trên là đúng nên không cần thanh góp điện áp máy.Nguyên tắc 3 : Lựa chọn máy biến áp liên lạc

Theo đề bài, nhà máy cần thiết kế gốm 3 cấp điện áp (điện áp máy phát U =10 kV;G

điện áp trung U =110kV; điện áp cao U =220kV), xét 2 điều kiện sau đây:TC

- Lưới điện áp phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất.- Hệ số có lợi

Vì vậy thích hợp dùng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc phía trung và cao ápNguyên tắc 4 Chọn số lượng bộ MF – MBA hai cuộn dây:

Vì chọn MBA liên lạc là MBA tự ngẫu Ta xét điều kiện sau:

Mà công suất 1 tổ MF là SdmG = 75MVA, nên ta có thể ghép từ 1 đến 2 bộ MF – MBAhai cuộn dây lên thanh góp điện áp phía trung.

Nguyên tắc 7 : Xét điều kiện ổn định hệ thống điện

Đối với nhà máy điện phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất các tổ MF phải nhỏ hơncông suất dự phòng quay của hệ thống, cụ thể là:

(1-6)

Trang 15

Kiểm tra thử ghép 2MF lên cùng 1MBA ta có: 2.SdmG = 2.75 = 150 (MVA) < =500 MVA.

Suy ra thỏa mãn điều kiện (1-6) nên ta có thể ghép 1 hoặc 2MF lên cùng 1MBA.1.3.2 Đề xuất các phương án

Từ những nhận xét trên ta có thể đề xuất một số phương án nối điện như sau:1, Phương án 1

- Nối 2 bộ MF – MBA 2 cuộn dây vào thanh góp cao áp 220 kV.- Nối 1 bộ MF – MBA 2 cuộn dây vào thanh góp trung áp 110 kV.- Dùng 2 bộ MF – MBATN làm liên lạc giữa các cấp điện áp.

Hình 1 2: Sơ đồ nối điện phương án Ưu điểm:

+ Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt.

+ MBA tự ngẫu vừa làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai cấp điện áp cao và trung vừa làmnhiệm vụ tải công suất của máy phát tương ứng lên hai cấp điện áp cao và trung.Nhược điểm:

+ Bộ MF-MBA khác loại gây khó khăn trong lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửachữa.

+ Vốn đầu tư lớn do nhiều thiết bị phía cao.

+ Khi sự cố một MBA tự ngẫu, không những mất công suất của máy phát nối vào nó,mà việc truyền tải công suất thừa hoặc thiếu phía điện áp trung sẽ bị hạn chế.

Vì thế luôn có lượng công suất thừa truyền từ bên trung qua MBATN: và

Nên có dòng công suất truyền qua 2 lần MBA dẫn đến tổn thất điện năng lớn.

Trang 16

2, Phương án 2

- Nối 1 bộ MF – MBA 2 cuộn dây vào thanh góp cao áp 220 kV.- Nối 2 bộ MF – MBA 2 cuộn dây vào thanh góp trung áp 110 kV.- Dùng 2 bộ MF – MBATN làm liên lạc giữa các cấp điện áp.

+ Sơ đồ tương đối đơn giản, vận hành linh hoạt.

+ Vốn đầu tư nhỏ hơn so với phương án 1 (do ít thiết bị phía cao hơn).Nhược điểm:

+ Khi một MBA tự ngẫu không làm việc lượng công suất thừa cần tải qua MBA tựngẫu còn lại sẽ lớn có thể gây quá tải MBA và có thể gây ứ đọng công suất.

+ Với số liệu tính toán:

Trang 17

+ Sơ đồ phức tạp hơn, vốn đầu tư lớn hơn

+ Công suất các MBA lớn (T1 và T3) nên độ tin cậy cung cấp điện không cao khi sựcố

Trang 18

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp (MBA) là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện Trongchương 2 ta sẽ lựa chọn MBA dựa trên phân bố công suất các cấp điện áp của MBA vàkiểm tra các điều kiện khi sự cố, đồng thời tính toán tổn thất điện năng trong MBA saocho việc lựa chọn MBA có tính kinh tế cao mà vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật ởchương tiếp theo.

1, MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dâyCông suất của MBA được tính theo công thức:

(2-1)Với n=5; ; SdmG = 75 (MVA) Áp dụng công thức (2-1) ta có:

2, Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MF-MBA hai cuộndây, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sởcân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA.

Trang 19

Giả sử chiều công suất như hình 2.1, công suất các phía của MBA liên lạc B1,B2 tại thời điểm t được xác định như sau:

Áp dụng công thức (2-2), ta có kết quả như bảng 2.1.

SCT(t) -3,950 -3,950 -8,715 -7,126 -3,950SCC(t) 68,691 31,817 43,905 51,424 58,692SCH(t) 64,741 27,867 35,191 44,298 54,742Dấu (-) thể hiện chiều công suất phía trung ngược chiều giả thiết

Từ kết quả ở Bảng 2.1 nhận thấy công suất phát của các tổ máy phát nối vớiMBATN AT3, AT4 trong khoảng thời gian 8-12h; 4-8h không đảm bảo công suất phátcực tiểu lấy bằng 70%SdmG trừ đi lượng công suất tự dùng của nhà máy và công suấtđịa phương.

Vì vậy để đảm bảo công suất phát của mỗi MF trong các khoảng thời gian đạt yêucầu thì cần tính lại công suất bộ MBA 2 cuộn dây và phân bố lại công suất MBATNAT3, AT4 như sau:

SCT(t) -3,950 0,836 -3,929 -7,126 -3,950SCC(t) 68,691 41,389 53,477 51,424 58,692SCH(t) 64,741 42,225 49,549 44,298 54,7422.1.2 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 tìnhtrạng làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều làmviệc.

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

1, Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dâya, Loại MBA hai cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải

MBA này chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằngtự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MF.

Trang 20

b, Công suất định mức

Công suất định mức được chọn theo công thức:

(2-3)Với SdmG = 75 (MVA) Theo công thức (2-3)

Tra bảng 2.5, Phụ lục 2, tài liệu (1), ta chọn được MBA với thông số như sau:Bảng 2 3: Thông số MBA 2 cuộn dây T1, T2, T5

MBA MBALoại Sdm MBA

(MVA) UC kV UH kV UN% I %

2, Máy biến áp liên lạc tự ngẫua, Loại MBA có điều chỉnh dưới tải

Do tất cả các phía của MBA mang tải không bằng phẳng, nên có nhu cầu điềuchỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK chỉ điều chỉnh được phía hạ áp, nên cầnkết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc thì mới điều chỉnh điện áp được tấtcả các phía.

Công suất MBATN được xác định là công suất truyền lên từ phía hạ nên côngsuất của MBATN được chọn theo công thức sau:

(2-4)Với SdmG = 75 (MVA); α =0,5 Theo công thức (2-4):

Tra bảng 2.6 trang 145 tài liệu (1), ta chọn được MBA với thông số như Bảng 2.4sau:

Bảng 2 4: Thông số MBA liên lạc tự ngẫu AT3, AT4Loại

Sdm MBA

(MVA) UC kVUT kV

(kW)C-T C-H T-H

c, Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố

- Với MBA liên lạc AT3, AT4 khi một trong các MBA trong sơ đồ bị sự cố thì MBAliên lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn, cùng với sự huy động công suất dự phòng

Trang 21

của hệ thống thì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải các cấp cũngnhư phát về hệ thống như lúc bình thường.Quá tải sự cố tối đa cho phép như sau:Kqt=1,4 với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong ngày, không được quá 5ngày đêm liên tục

- Ta xét các trường hợp sự cố của hệ thống như sau:

Sự cố 1: Hỏng 1 bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại (giả sử hỏng bộ T5)

- Với = 63,529 MVA từ 4h–18h, ta có các giá trị , , tươngứng như sau:

Bảng 2 5: Tổng hợp công suất các cấp ứng với

2.1,4.0,5.160 = 224 (MVA) Suy ra thỏa mãn điều kiện.

- Phân bố công suất khi sự cố:

Trang 22

Ta có S =hạ = 64,742(MVA) Ta có sơ đồ phân bố lại công suất khi bị sự cố 1 như sau:

Suy ra máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

- Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường là:

Vì thế công suất dự phòng của hệ thống đảm bảo yêu cầu cấp điện Thỏa mãn điềukiện quá tải, hệ thống làm việc bình thường.

Sự cố 2: Hỏng 1 MBATN tại thời điểm phụ tải trung cực đại (giả sử hỏng bộ AT4)

- Với = 63,529 MVA, ta có các giá trị , , tương ứng như Bảng2.4; Xét tiêu biểu cho thời điểm sự cố nặng nề nhất (0-4h), các thời điểm khác tươngtự.

- Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm cấp đủ cho phụ tải phía trung:

(2-8)Với : Kqt=1,4; α =0,5; SdmAT =160MVA; SboT5= 71,429 MVA Áp dụng công thức (4-8)ta có:

1,4.0,5.160 + 71,429 = 188,429 (MVA) Suy ra thỏa mãn điều kiện.

Trang 23

Dấu (-) thể hiện chiều công suất phía trung ngược chiều giả thiết ở hình 2.1.Ta có sơ đồ phân bố lại công suất khi bị sự cố 2 như hình 2.3

Như vậy MBATN làm việc ở chế độ tải công suất từ hạ và trung lên cao Trong trườnghợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất và được xác định như sau:

- Kiểm tra mức độ quá tải của cuộn dây:

Vì thế công suất dự phòng của hệ thống đảm bảo yêu cầu cấp điện Thỏa mãn điềukiện quá tải, hệ thống làm việc bình thường.

Sự cố 3: Hỏng 1 MBATN tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu (giả sử hỏng bộ AT4)

- Với = 54 MVA từ 8-12h, ta có các giá trị , , tương ứng như sau:

Trang 24

Bảng 2 7: Tổng hợp công suất các cấp ứng với t (h)

Dấu (-) thể hiện chiều công suất phía trung ngược chiều giả thiết ở Hình 2.1Ta có sơ đồ phân bố lại công suất khi sự cố 3 như hình 2.4

Như vậy MBATN làm việc ở chế độ tải công suất từ hạ và trung lên cao Trong trườnghợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất và được xác định như sau:

- Kiểm tra mức độ quá tải của cuộn dây theo công thức (2-6) ta có:Suy ra máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

1, Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA 2 cuộn dây- Do máy biến áp mang tải S không bằng phẳng nên ta có :bộ

- Tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

(2-9)

Trang 25

Thay số vào công thức (2-9) trên ta có kết quả được thể hiện trong bảng sau:Bảng 2 8: Tổn thất điện năng trong MBA T1,T2

2, Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN

Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trước hết phải tính tổn thấtcông suất ngắn mạch cho từng cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu theo công thức sau:

Trang 26

(2-11)Thay số liệu vào công thức (2-11) trên ta có bảng số liệu như bảng 2.11 sau

SCT(t)(MVA) -3,95 -3,95 -8,715 -7,126 -3,95SCC(t)(MVA) 68,691 31,817 43,905 51,424 58,692SCH(t)(MVA) 64,741 27,867 35,191 44,298 54,742

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 1 là:Apa1 = 2 AT1 + 2 AAT2 + AT5 = 10838797,9 kWh

Trang 27

2, Máy biến áp liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA 2 cuộn dây trong bộ MF-MBA hai cuộn dây,phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cânbằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA

Giả sử chiều công suất như hình 2.5 Theo nguyên tắc cân bằng công suất, ta phânbố công suất cho MBA liên lạc AT2, AT3 như sau:

Áp dụng công thức (2-12), ta có kết quả như bảng sau:

SCT(t) (MVA) -39,664 -39,664 -44,429 -42,841 -39,664SCC(t) (MVA) 104,405 67,531 79,620 87,139 94,407SCH(t) (MVA) 64,741 27,867 35,191 44,298 54,742

Trang 28

Dấu (-) thể hiện chiều công suất phía trung ngược chiều giả thiết

Từ kết quả ở Bảng 2.11 nhận thấy công suất phát của các tổ máy phát nối vớiMBATN AT2, AT3 trong khoảng thời gian 8-12h; 4-8h không đảm bảo công suất phátcực tiểu lấy bằng 70%SdmF trừ đi lượng công suất tự dùng của nhà máy và công suấtđịa phương.

Vì vậy để đảm bảo công suất phát của mỗi MF trong các khoảng thời gian đạt yêucầu thì cần tính lại công suất bộ MBA 2 cuộn dây và phân bố lại công suất MBATNAT2, AT3 như sau:

Xét khoảng thời gian 4-8h là khoảng mà công suất S thiếu nhiều nhất, nên tính lạiCH

Sbo dựa vào khoảng thời gian này.

Công suất tối thiểu mà mỗi MF cần phát được lên phía cao là:

Như vậy phần công suất S cần tăng thêm là: CH

Phần công suất S này chia đều cho 3 tổ máy phát nối với MBA 2 cuộn dây, như vậycông suất mỗi bộ giảm 1 lượng bằng S/3= 28,716/3 = 9,572 (MVA)

Suy ra

Từ đây ta phân bố lại công suất MBA liên lạc AT2, AT3

Với , tính phân bố lại công suất MBA liên lạc AT2, AT3 trongkhoảng thời gian (8-12h) và (4-8h) Áp dụng công thức (2-2) ta tính toán được kết quảnhư sau:

SCT(t) (MVA) -39,664 -30,092 -34,857 -42,841 -39,664SCC(t) (MVA) 104,405 72,317 84,406 87,139 94,407SCH(t) (MVA) 64,741 42,225 49,549 44,298 54,7422.2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

1, Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ MF-MBA hai cuộn dâya, Loại MBA hai cuộn dây không có điều chỉnh dưới tải

MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phíahạ Như vậy chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằngtự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MF.

Công suất định mức được chọn theo công thức:

Trang 29

(2-13)Với SdmG = 75 (MVA) Theo công thức (2-13)

Tra bảng 2.5 và 2.6, phụ lục 2, tài liệu (1), ta chọn được MBA với thông số như sau:Bảng 2 14: Thông số MBA 2 cuộn dây T1, T4, T5

MBA MBALoại Sdm MBA

2, Máy biến áp liên lạc tự ngẫua, Loại MBA có điều chỉnh dưới tải

Do tất cả các phía của MBA mang tải không bằng phẳng, nên có nhu cầu điềuchỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK chỉ điều chỉnh được phía hạ áp, nên cầnkết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc thì mới điều chỉnh điện áp được tấtcả các phía.

(2-14)Với SdmG = 75 (MVA); α =0,5 Theo công thức (2-14)

Tra bảng 2.6, phụ lục 2, tài liệu (1), ta chọn được MBA với thông số như sau:Bảng 2 15: Thông số MBA liên lạc tự ngẫu AT2, AT3Loại

(kW)C-T C-H T-H

c, Kiểm tra quá tải của MBA khi có sự cố

Tương tụ phương án 1, ta xét các trường hợp sự cố của hệ thống như sau:Sự cố 1: Hỏng 1 bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại (giả sử hỏng bộT4)

- Với = 63,529 MVA từ 4h–18h, ta có các giá trị , , tương ứngnhư Bảng 2.4

- Điều kiện kiểm tra quá tải theo công thức sau:

(2-15)

Trang 30

Với : Kqt=1,4; α =0,5; SdmAT =160MVA; SboT5 = 71,429 MVA Áp dụng công thức (2-15) ta có:

2.1,4.0,5.160 + 71,429 = 295,429 (MVA) Suy ra thỏa mãn điều kiện.

Qua 3 thời điểm tính toán trên ta thấy MBATN đều hoạt động theo chế độ công suấttruyền từ hạ và trung lên cao Do đó ta xét tiêu biểu cho thời điểm sự cố nặng nề nhất(0-4h), các thời điểm khác tương tự Tại chế độ này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhấtvà được xác định như sau:

- Kiểm tra mức độ quá tải của cuộn dây theo công thức:

Trang 31

Do đó công suất dự phòng của hệ thống đảm bảo yêu cầu cấp điện Thỏa mãn điềukiện quá tải, hệ thống làm việc bình thường.

Sự cố 2: Hỏng 1 MBATN tại thời điểm phụ tải trung cực đại (giả sử hỏng bộ AT3)

- Với = 63,529 MVA, ta có các giá trị , , tương ứng như Bảng2.4; Xét tiêu biểu cho thời điểm sự cố nặng nề nhất (0-4h), các thời điểm khác tươngtự.

- Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm cấp đủ cho phụ tải phía trung:

(2-17)Với : Kqt=1,4; α =0,5; SdmAT =160MVA; SboT5 = 71,429 MVA

Áp dụng công thức (2-17) ta có:

1,4.0,5.160 + 2.71,429 = 254,858 (MVA) Suy ra thỏa mãn điều kiện.

Trang 32

Nhận thấy MBATN làm việc ở chế độ tải công suất từ hạ và trung lên cao Trongtrường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất và được xác định như sau:

- Kiểm tra mức độ quá tải của cuộn dây:Vì vậy máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

Do đó công suất dự phòng của hệ thống đảm bảo yêu cầu cấp điện Thỏa mãn điềukiện quá tải, hệ thống làm việc bình thường.

Sự cố 3: Hỏng 1 MBATN tại thời điểm phụ tải trung cực tiểu (giả sử hỏng bộ AT3)

- Với =54MVA từ 8-12h,ta có các giá trị , , tương ứng nhưBảng 2.6

Trang 33

Nhận thấy MBATN làm việc ở chế độ tải công suất từ hạ và trung lên cao Trongtrường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất và được xác định như sau:

- Kiểm tra mức độ quá tải của cuộn dây theo công thức (2-6) ta có:Do đó máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

1, Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA 2 cuộn dây

Tính tương tự phương án 1, thay số vào công thức (2-9) kết quả cho trong bảng 2.17như sau:

Trang 34

∆PN (kW) 310SđmT

XT5 (kWh) 988,53 741,34 741,34 1482,8 1482,8∆AT4,

2, Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN

Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trước hết phải tính tổn thấtcông suất ngắn mạch cho từng cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu tương tự nhưphương án 1 Áp dụng công thức (2-10), ta tính được tổn thất công suất ngắn mạch củamáy biến áp tự ngẫu như sau:

Bảng 2 19: Tổn thất công suất ngắn mạch của MBA tự ngẫuMBA Cấp điện áp kV (

SCT(t)(MVA) -3,95 -3,95 -8,715 -7,126 -3,95SCC(t)(MVA) 68,691 31,817 43,905 51,424 58,692SCH(t)(MVA) 64,741 27,867 35,191 44,298 54,742

Trang 35

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 2 là:Apa2 = AT1 + 2 AAT2 + 2 AT5 = 10838797,9 kWh

Từ những tính toán trên ta có bảng sau:

Bảng 2 21: Tổn thất điện năng trong MBA của 2 phương án

∆A (kWh) 10612966,983 10838797,9Kết luận:

Ở chương 2 ta đã chọn được MBA và tính toán tổn thất điện năng trong MBA chocả 2 phương án Tiếp theo ta tiến hành chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho cả 2 phươngán và dựa trên số liệu đã tính toán để lựa chọn phương án tối ưu.

Trang 36

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Hai phương án được chọn ở chương 2 đều thỏa mãn yêu cầu về mặt kỹ thuật.Trong chương 3, ta căn cứ vào vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm cho thiết bịphân phối và máy biến áp của các phương án để chọn ra phương án tối ưu nhất.3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Việc lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối (TBPP) là một khâu rất quan trọng, nó phải thoảmãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải.- Sơ đồ nối dây đơn giản, vận hành linh hoạt.

- An toàn cho người và thiết bị khi vận hành và lúc sửa chữa.- Hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.3.1.1 Phương án 1

Việc chọn sơ đồ TBPP nào cho phía điện áp cao và điện áp trung được chọn căn cứvào số mạch đường dây nối vào chúng Cụ thể như sau:

- Cấp 220kV: gồm 2 lộ kép, 2 lộ đơn và 1 lộ kép nối với hệ thống Suy ra cấp220kV có tất cả 8 mạch đường dây.

Vì vậy ta dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng- Cấp 110kV: gồm 1 lộ kép và 1 lộ đơn Suy ra cấp 110kV có tất cả 3 mạch đường

Vì vậy ta dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp

- Cấp điện áp máy phát 10 kV Không dùng thanh góp điện áp máy phátTa có sơ đồ TBPP của phương án 1 như trong hình P1.1, Phụ lục 13.1.2 Phương án 2

- Cấp 220kV: gồm 2 lộ kép, 2 lộ đơn và 1 lộ kép nối với hệ thống Suy ra cấp220kV có tất cả 8 mạch đường dây

Vì vậy ta dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng- Cấp 110kV: gồm 1 lộ kép và 1 lộ đơn Suy ra cấp 110kV có tất cả 3 mạch đường

Vì vậy ta dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống thanh góp

- Cấp điện áp máy phát 10 kV Không dùng thanh góp điện áp máy phátTa có sơ đồ TBPP của phương án 2 như trong hình P2.2, Phụ lục 23.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu

3.2.1 Tổng quan chung

Trong các phương án, phương án tối ưu được chọn căn cứ vào vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm Các tính toán về vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm được thể hiện sau đây1, Vốn đầu tư

Khi tính vốn đầu tư một phương án, chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền vận chuyểnvà xây lắp các thiết bị chính như MF, MBA, MC Chi phí để xây dựng các thiết bị

Trang 37

phân phối dựa vào số mạch TBPP ở cấp điện áp tương ứng, chủ yếu do loại MC quyếtđịnh, như vậy vốn đầu tư của một phương án như sau:

(3-1)Trong đó: - VB: vốn đầu tư MBA, được xác định theo công thức sau:

(3-2)- VTBPP: vốn đầu tư xây dựng các mạch thiết bị phân phối, được xác định như sau:

(3-3)Ta có: + Giá một mạch MC cấp 10kV : 0,9.10 đ;9

(3-6)Đơn vị : 1 rúp = 60.10 (vnđ)3

3.2.2 Tính toán cụ thể cho từng phươn án1, Phương án 1

a, Vốn đầu tư MBA

Tra bảng thông số các MBA đã sử dụng và áp dụng công thức (3-2) ta có kết quả nhưsau:

Bảng 3 1: Vốn đầu tư MBA phương án 1Cấp

điện ápkV

Giá 1máy10 (rup)3

Tổng giátiền10 (vnđ)9

hệ sốkB

(vnđ)220 ATДЦTHTДЦ 16080 22 20090 10,824 1,41,4 15,1233,6

b, Vốn đầu tư TBPP

Áp dụng công thức (3-3) ta có kết quả như sau:

Bảng 3 2: Vốn đầu tư TBPP phương án 1Cấp điện áp

Số mạch MC(n )i

Giá tiền 1 mạch(109 vnđ)

(109 vnđ)

Trang 38

10 2 0,9 1,8

Như vậy tổng vốn đầu tư cho phương án 1 là:

V1= V + V1B1TBPP= 53,67.10 + 73,2.10 = 126,87.109 9 9(đồng)c, Chi phí vận hành hàng năm

Áp dụng công thức (3-4) ta có chi phí vận hành hàng năm của phương án 1 là: P = P + P = α%.V + ΔA.pa11 21

= 0,084.126,87.10 + 10612966,983.1100 = 22,331.10 (đồng)9 9

2, Phương án 2a, Vốn đầu tư MBA

Tra bảng thông số các MBA đã sử dụng và áp dụng công thức (3-2) ta có kết quả như sau:

Bảng 3 3: Vốn đầu tư MBA phương án 2Cấp

điện ápkV

Giá 1máy10 (rup)3

Tổng giátiền10 (vnđ)9

hệ sốKB

Áp dụng công thức (3-3) ta có kết quả như sau:

Bảng 3 4: Vốn đầu tư TBPP phương án 2Cấp điện áp

Số mạch MC(n )i

Giá tiền 1 mạch(109 vnđ)

Áp dụng công thức (3-4) ta có chi phí vận hành hàng năm của phương án 1 là: P = P + P = α%.V + ΔA.pa11 21

= 0,084.121,86.10 + 11174659,186.1100 = 22,53.10 (đồng)9 9

3.2.3 Lựa chọn phương án tối ưu

Dựa trên kết quả tính toán kinh tế cho 2 phương án, ta có bảng tổng hợp kết quả nhưsau: