đồ án thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện công suất 4x63 mw chuyên đề thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho vincom plaza hòa bình

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆUPdmTNM Công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy MWPTNMt Công suất tác dụng của toàn nhà máy tại thời điểm t MWPTNM% Phần trăm công suất tác dụng của toàn nhà máy

MẶT TRỜI ÁP MÁI CHO VINCOM PLAZA HÒA BÌNHGiảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN THỊ THU HIỀNSinh viên thực hiện: MAI VIỆT ANH

MẶT TRỜI ÁP MÁI CHO VINCOM PLAZA HÒA BÌNHGiảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN THỊ THU HIỀNSinh viên thực hiện: MAI VIỆT ANH

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Kết quả thực hiện và báo cáo trước hội đồng của sinh viên:

1 Hình thức trình bày

2 Nội dung thực hiện theo yêu cầu của đềtài

3 Các kết quả tính toán4 Kỹ năng thuyết trình5 Trả lời câu hỏi6 Tổng thể

Các ý kiến khác:

………Hà Nội, ngày….tháng…năm 20…Ủy viên hội đồng Thư ký hội đồng Chủ tịch hội đồng

II GVHD xác nhận sau chỉnh sửa (nếu có)

………Hà Nội, ngày….tháng…năm 2024Giảng viên hướng dẫn Thư ký hội đồng Chủ tịch hội đồng

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn 4 năm học tập chăm chỉ và nghiêm túc tại trường Đại học Điện Lực,đến nay Em đã hoàn thành chương trình học tập của mình Em xin gửi lời cảm ơn

Đại học Điện Lực đã truyền đạt cho Em những kiến thức quý báu trong những nămhọc vừa qua.

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Nguyễn Thị Thu Hiền, giảng viên khoa Kỹthuật Điện - trường Đại học Điện Lực, người đã trực tiếp hướng dẫn Em thực hiệnbản Đồ án tốt nghiệp này Trong suốt quá trình làm Đồ án, cô đã tận tình chỉ bảocùng với kinh nghiệm của cô đã giúp Em hoàn thiện cũng như cổ vũ động viên tìnhthần để Em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.

Em xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2024

Sinh viên

Mai Việt Anh

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁCPHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 2

1.1 Chọn máy phát điện: 2

1.2 Tính toán cân bằng công suất: 2

1.3 Chọn các phương án nối điện: 6

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

2.1 Phương án 1: 11

2.2 Phương án 2 : 20

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN KINH TẾ- KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐIƯU 29

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 29

3.2 Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu: 31

3.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và chọn phương án tối ưu 34

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 35

4.1 Chọn điểm ngắn mạch: 35

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch 36

CHƯƠNG V: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 37

5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức: 37

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly: 39

5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát: 41

5.4 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung 46

5.5 Chọn cáp và kháng điện cho phụ tải địa phương (10,5 kV) 51

5.6 Chọn máy biến áp đo lường: 57

6.4 Tính toán chọn áp-tô-mát phía hạ áp 0,4 kV 67

PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI CHO VINCOMPLAZA HÒA BÌNH 69

CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT 70

1.1 Tổng quan về tiềm năng của điện mặt trời ở nước ta 70

1.2 Đối tượng thiết kế 71

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ QUY MÔ THIẾT KẾ 72

2.7 Chi phí đầu tư 81

2.8 Sơ đồ nối dây 83

KẾT LUẬN PHẦN 2 83

II TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

PHỤ LỤC 85

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU

PdmTNM Công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy (MW)PTNM(t) Công suất tác dụng của toàn nhà máy tại thời điểm t (MW)PTNM% Phần trăm công suất tác dụng của toàn nhà máy (%)

SdmTNM Công suất biểu kiến định mức của toàn nhà máy (MVA)STNM(t) Công suất biểu kiến toàn nhà máy tại thời điểm t (MVA)PdmMPĐ, Công suất tác dụng định mức của một máy phát (MW)SdmMPĐ Công suất biểu kiến định mức của một tổ MPĐ

STD (t) Phụ tải tự dùng tại thời điểm t Lượng điện phần trăm tự dung.cosφ TD Hệ số công suất phụ tải tự dùng

n Số tổ máy phát.

Spt(t) Công suất phụ tải tại thời điểm tPmax Công suất cực đại của phụ tảicosφ Hệ số công suất

P%(t) Phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t

PUG % Phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp máy phátPUT% Phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp trungPUC % Phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp cao

SUG Công suất biểu kiến của cấp điện áp máy phátSUT Công suất biểu kiến của cấp điện áp trungSUC Công suất biểu kiến của cấp điện áp cao

SVHT(t) Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA)STNM(t) Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t (MVA)

SUG(t) Công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA)SUT(t) Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t, (MVA)SUC(t) Công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t, (MVA)STD(t) Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA)

S∑C(t) Tổng công suất phát lên thanh góp điện áp cao tại thời điểm tMPĐ Máy phát điện

MBA Máy biến ápTG Thanh gópHT Hệ thốngDP Dự phòngMC Máy cắtDCL Dao cách ly

STDmax Công suất tự dùng cực đại

Sbo Công suất của một bộ

SCC(t) Công suất cuộn cao của mba tại thời điểm tSCT(t), Công suất cuộn trung của mba tại thời điểm t

SCH(t) Công suất cuộn hạ của mba tại thời điểm tSdmB Công suất định mức của máy biến áp

SdmTN Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫukqtsc Hệ số quá tải sự cố

α Hệ số có lợi, α = 0,5

∆P0 Tổn thất công suất không tải trong mba∆PN Tổn thất công suất ngắn mạch trong mba

∆t Khoảng thời gian có cùng sông suất sbo

Δ PCN Tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn cao

Δ PTN Tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn trung

Δ PNH Tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn hạ

Δ PC −TN Tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung

Δ PC −HN Tổn thất công suất ngắn mạch cao-hạ

Δ PT −HN Tổn thất công suất ngắn mạch trung-hạ

SiC Công suất cuộn cao tương ứng với khoảng thời gianΔtiSiT Công suất cuộn trung tương ứng với khoảng thời gianΔtiSiH Công suất cuộn hạ tương ứng với khoảng thời gianΔti

I0% Dòng điện không tải phần trămUN% Điện áp ngắn mạch phần trăm

VB Vốn đầu tư máy biến ápVb Tiền mua máy biến áp

KB Hệ số tính đến vận chuyển và xây lắp mbaVTBPP Vốn đầu tư xây thiết bị phân phối

S Tiết diện của thanh dẫn

BN Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch (a2.s)

BNck Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ

BNkck Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳC Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn (a.s1/2/mm2).

Icp Dòng điện cho phép của thanh góp ở nhiệt độ tiêu chuẩnkhc Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ

θcp Nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh góp, lấyθcp = 700 c

θ0 Nhiệt độ của môi trường xung quanh, lấy θ0= 350c;

θdm Nhiệt độ định mức ( nhiệt độ tiêu chuẩn), lấy θdm = 250c.

IN'' Dòng ngắn mạch siêu quá độ

ixk Dòng ngắn mạch xung kích

IN∞ Dòng ngắn mạch duy trìUdm Điện áp định mức

Bảng 1.1: Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện 2

Bảng 1.2: Công suất phát của toàn nhà máy 3

Bảng 1.3: Bảng biến thiên công suất phụ tải tự dùng trong ngày 3

Bảng 1.4: Công suất phát của phụ tải địa phương 4

Bảng 1.5: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp trung 4

Bảng 1.6: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp cao 5

Bảng 1.7: Tổng hợp công suất toàn nhà máy 5

Bảng 2.1: Phân bố công suất cho MBA liên lạc 12

Bảng 2.2: Thông số MBA 2 cuộn dây 13

Bảng 2.3: Bảng thông số MBA tự ngẫu 13

Bảng 2.4: Phân bố công suất cho MBA liên lạc 21

Bảng 2.5: Thông số MBA 2 cuộn dây 22

Bảng 2.6: Bảng thông số MBA tự ngẫu 22

Bảng 2.7: Tổng tổn thất điện năng của 2 phương án 28

Bảng 3.1: Vốn đầu tư cho MBA phương án 1 32

Bảng 3.2: Vốn đầu tư cho MBA phương án 2 33

Bảng 5.7: Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N1) 49

Bảng 5.8: Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N2) 50

Bảng 5.9: Thông số cáp điện 52

Bảng 5.10: Thông số kháng điện 56

Bảng 5.11: Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương 56

Bảng 5.12: Thông số máy biến điện áp cấp 220kV và 110kV 57

Bảng 5.13: Bảng phụ tải máy biến áp 57

Bảng 5.14: Bảng thông số máy biến điện áp cấp 10,5kV 58

Bảng 6.5: Thông số của aptomat cấp 0,4 kV 68

Bảng 6.6: Thông số cầu dao hạ áp 0,4 kV 68

Bảng II.1: Thông số kỹ thuật của tấm pin JA Solar 73

Bảng II.2: Thông số Kỹ Thuật Inverter Growatt 25kW MID 25KTL3-X 75

Bảng II.3: Bảng thông số kỹ thuật điện tủ hạ áp 76

Bảng II.4: Thông số của Aptomat 76

Bảng II.5: Thông số kỹ thuật dây dẫn phân đoạn 1 78

Bảng II.6: Thông số Kỹ thuật dây dẫn phân đoạn 2 78

Bảng II.7: Thông số Kỹ thuật dây dẫn phân đoạn 3 79

Bảng II.8: Thông tin số lượng và giá thành thiết bị 82

DANH MỤC HÌNH V

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp 6

Hình 1.2: Sơ đồ nối điện phương án 1 8

Hình 1.3: Sơ đồ nối dây phương án 2 9

Hình 1.4: Sơ đồ nối dây phương án 3 9

Hình 1.5: Sơ đồ nối dây phương án 4 10

Hình 2.1: Chiều truyền công suất của MBATN trong phương án 1 11

Hình 2.2: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA T 2 tại thời điểm phụ tảiphía trung cực đại của của phương án 1 14

Hình 2.3: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT1 tại thời điểmphụ tải phía trung cực đại của của phương án 1 15

Hình 2.4: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN AT1 tại thời điểm phụtải bên trung cực tiểu của phương án 1 17

Hình 2.5: Chiều truyền công suất của MBATN trong phương án 2 21

Hình 2.6: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA T 2tại thời điểm phụ tảiphía trung cực đại của của phương án 2 23

Hình 2.7: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT2 tại thời điểmphụ tải phía trung cực đại của của phương án 2 24

Hình 2.8: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT2 tại thời điểmphụ tải phía trung cực tiểu của của phương án 2 25

Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 30

Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 31

Hình 5.6: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MPĐ 62

Hình 6.1: Sơ đồ phần điện tự dùng nhà máy nhiệt điện 64

Hình 6.2: Điểm ngắn mạch trước và sau MBA tự dùng TD91 66

Hình 6.3: Điểm ngắn mạch sau MBA tự dùng cấp 6,0 kV 67

Hình I.1: VINCOM PLAZA HÒA BÌNH 71

Hình II.1: Hệ thống điện mặt trời hòa lưới không có dự trữ 72

Hình II.2: Các Phương pháp ghép nối pin mặt trời 74

Hình II.3: Hệ thống nhôm định hình 80

Hình II.4: Hệ kẹp chữ T và chữ Z 80

Hình II.5: Jack nối MC4 80

Hình II.6: Thang và máng cáp solar 81

Hình II.7: Sơ đồ phương án đi dây của hệ thống pin mặt trời 83

MỞ ĐẦU

Ngày nay với tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật nhằm mục đích đẩymạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Bên cạnh những ngành công nghiệpkhác thì ngành công nghiệp năng lượng của những năm gần đây cũng đạt đượcnhững thành tựu đáng kể, đáp ứng được nhu cầu của đất nước Cùng với sự pháttriển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta nhu cầu điện năng trong các lĩnhvực công nghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Hiện nay nền kinhtế nước ta đang phát triển mạnh mẽ đời sống nhân dân được nâng cao, dẫn đến phụtải điện ngày càng phát triển.

Do vậy việc xây dựng thêm các nhà máy điện là điều cần thiết để đáp ứng nhucầu của phụ tải Việc quan tâm quyết định đúng đắn vấn đề kinh tế-kỹ thuật trongviệc thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đốivới hệ thống kinh tế quốc doanh Do đó việc tìm hiểu nắm vững công việc thiết kếnhà máy điện, để đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện, an toànvà kinh tế là yêu cầu quan trọng đối với người kỹ sư điện.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế cùng những kiến thức chuyên ngành đã được học,em được giao thực hiện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện với các nội dungsau:

Phần 1: Thiết kế phần điện trong nhà máy Nhiệt điện.

Phần 2: Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho VINCOM Plaza Hòa Bình Vì thời gian và kiến thức có hạn, chắc hẳn đồ án không tránh khỏi những saisót Kính mong các thầy cô giáo góp ý, chỉ bảo để em nắm vững kiến thức trước khira trường Cuối cùng em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo đã truyền thụ kiến thứccho em để em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế.

Hà Nội, tháng 01 năm2024

Sinh viên thực hiện

Mai Việt Anh

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

1.1 Chọn máy phát điện:

Theo nhiệm vụ đề ra ta phải thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện gồm4 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 63 MW Tra bảng 1.1 phụ lục 1, Tài liệu[1] , tachọn loại máy phát nhiệt điện như sau:

Bảng 1.1: Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện

Stnm(t) – công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t; MVA.PNM%(t) – phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.cos φG – hệ số công suất định mức của MPĐ.

Sđm∑ - tổng công suất biểu kiến định mức của nhà máy; MVA.

Sđm∑= n.SđmG = n.PđmGcosφφG Ở đây:

SđmG – công suất định mức của 1 tổ MPĐ; MVA.n- số tổ máy.

cosφG: Hệ số công suất định mức máy phát.

PđmG: Công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát; MW.Với đề bài đã cho ta có:

Sđm ∑ = 4.63

0,8 = 315 ( MVA )

Với t = 0 ÷ 4 (h), áp dụng công thức (1.1), ta có:

phát Công suất tự dùng gồm 2 thành phần: thành phần thứ nhất (chiếm khoảng40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, phần còn lại (chiếmkhoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy Một cách gần đúng có thểxác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:

n PđmG

cosφφTD .(0,4+0,6.STNM(t)n.SdmG )(1.2) Trong đó: STD – phụ tải tự dùng.

α% – lượng điện phần trăm tự dùng, (α = 5%)

cos φTD – hệ số công suất phụ tải tự dùng, (cos φTD =0,87) n – số tổ MPĐ.

PđmG – công suất tác dụng của một tổ MPĐ Với: cos φTD = 0,87; α = 5 %; n = 4.

STD(0÷4) = 5100 .

0,87 .(0,4 + 0,6.267,75

4.78,75)=13,18 (MVA)Áp dụng công thức (1.2) trên ta có kết quả như Bảng 1.3:

Bảng 1.3: Bảng biến thiên công suất phụ tải tự dùng trong ngày

Stnm(t) 267,75 277,2 296,1 289,8 308,7 299,25 270,9STD(t) 13,18 13,44 13,96 13,79 14,31 14,05 13,271.2.3 Phụ tải các cấp điện áp

Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức:

S(t) = Pmax

cosφφ P%(t) (1.3)Trong đó: S(t) – công suất phụ tải tại thời điểm t Pmax – công suất max của phụ tải cos φ – hệ số công suất.

P%(t) – phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.

a) Công suất địa phương: PmaxDP = 13,5 MW; cosφđp = 0,9.Tại thời điểm t = 0 ÷ 4 (h), áp dụng công thức (1.3), ta có:SDP(0÷4) = 71

b) Phụ tải cấp điện áp trung 110kV:

Phụ tải cấp điện áp trung có thông số như sau: PmaxUT = 70 MW; cosφUT = 0,92.Áp dụng công thức (1.3), ta có bảng công suất phát của phụ tải địa phươngtại các thời điểm đó như sau:

Bảng 1.5: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp trung

SUT(t) (MVA) 55,54 57,83 63,91 65,43 70 68,48 62,39

c) Phụ tải cấp điện áp cao 220kV:

Phụ tải cấp điện áp cao có thông số như sau: PmaxUC = 70 MW; cosφUC = 0,88.Áp dụng công thức (1.3), ta có bảng công suất phát của phụ tải địa phươngtại các thời điểm đó như sau:

Bảng 1.6: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp cao

SUC(t)(MVA) 62,04 67,61 65,23 63,64 67,61 65,23 63,63

SUC (t) – công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t STD – công suất phụ tải tự dùng.

Ta có bảng công suất phát về hệ thống tại các thời điểm đó như sau:

Bảng 1.7: Tổng hợp công suất toàn nhà máy

Stnm(t) (MVA) 267,75 277,2 296,1 289,8 308,7 299,25 270,9STD (MVA) 13,18 13,44 13,96 13,79 14,31 14,05 13,27SDP(t) (MVA) 10,65 11,7 12,9 11,25 13,2 12,6 12SUT(t) (MVA) 55,54 57,83 63,91 65,43 70 68,48 62,39SUC(t) (MVA) 62,04 67,61 65,23 63,64 67,61 65,23 63,63SVHT(t)(MVA) 126,34 126,62 140,1 135,69 143,58 138,89 119,61

Từ bảng 1.7, ta có đồ thị tổng hợp như sau:

0 1 2 3 4 5 6 6 7 8 8 9 10 11 11 12 13 13 14 15 16 17 17 18 19 20 20 21 22 23 240.00

1.3 Chọn các phương án nối điện:

Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúngta đưa ra các phương án nối điện cho nhà máy Các phương án được chọn phải đảmbảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi vàđem lại hiệu quả kinh tế.

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối điện:

Phương án nối điện chính của nhà máy điện là một khâu hết sức quan trọngtrong quá trình thiết kế phần điện trong nhà máy điện Căn cứ vào kết quả tính toánphụ tải và cân bằng công suất để đề suất các phương án nối điện Có một số nguyêntắc phục vụ cho đề suất các phương án nối điện của nhà máy điện như sau: Dựa

theo các nguyên tắc sách Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

Nguyên tắc 1: Có hay không có thanh góp điện áp máy phát

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện ápmáy phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên máy cắtcủa máy biến áp liên lạc Quy định về mức nhỏ công suất của địa phương là: chophép rẽ nhánh từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% công suấtđịnh mức của một tổ máy phát Vậy khi đó, giả thiết phụ tải địa phương trích điệntừ đầu cực hai tổ máy phát, ta có:

Theo tính toán (bảng 1.3 và 1.1), ta có được:

SĐPMax = 13,20 (MVA) ; SđmG = 78,75 (MVA)Thay số liệu vào ta có:

2.78, 75 .100 = 8,38 < 15%

=> Không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát trong sơ đồ, phụ tải địaphương được trích từ đầu cực máy phát.

Nguyên tắc 3: Chọn máy biến áp liên lạc

Nhà máy điện cần thiết kế gồm 3 cấp điện áp (điện áp máy phát, điện áp trung, vàđiện áp cao), nên ta phải sử dụng máy biến áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu Xét 2 điềukiện:

- Hệ số có lợi: α = UC- UTUC =

220 - 110220 = 0,5

- Lưới điện áp phía trung, phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất (do 2cấp điện áp đều ≥110kV nên đều có trung tính trực tiếp nối đất ).

=> Vậy dùng 2 MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải làm MBA liên lạc.

Nguyên tắc 4 : Chọn số lượng bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây phía điện áp trung

Chọn số lượng bộ máy phát – máy biến áp (MPĐ-MBA) hai cuộn dây ghépthẳng lên thanh góp (TBPP) cấp điện áp tương ứng trên cơ sở công suất cấp và côngsuất tải tương ứng.

Ta có SUTmax = 70 (MVA); SUTmin = 55,54 ( MVA ); SđmG = 78,75 (MVA), Xét tỉ số: 1 < SUT

SUTmin = 70

55,54= 1,26 < 2=> Ta ghép 1 hoặc 2 bộ MPĐ-MBA vào bên trung

Nguyên tắc 6: Mặc dù có ba cấp điện áp, nhưng nếu công suất trao đổi giữa phía

cao- trung không lớn thì không nhất thiết phải dùng sơ đồ nối bộ MPĐ-MBA liênlạc Nếu công suất trao đổi giữa phía cao- trung lớn dùng sơ đồ này sẽ không kinh tếbởi công suất định mức của chúng lớn mà vận hành lại phức tạp Trong sơ đồ này,phụ tải địa phương không lấy điện từ đầu cực MPĐ mà lấy điện trực tiếp từ phía hạcủa MBA liên lạc.

Nguyên tắc 7: Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ có thể ghép một

số máy phát chung một MBA, nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất cáctổ máy

phát phải nhỏ hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống điện, cụ thể là:

SđmF≤ SdpHT

2 78,75 = 157,5 (MVA ) < 4700.0,13= 611 (MVA )Vậy có thể ghép bộ 2 máy phát chung một MBA

1.3.2 Đề xuất các phương án nối dây:

Từ những nguyên tắc trên, ta có thể đề xuất một số phương án nối dây như sau:

Hình 1.2: Sơ đồ nối điện phương án 1

Nhận xét:

- Số lượng và chủng loại máy biến áp ít.

- Vận hành đơn giản, linh hoạt, đảm bảo cung cấp điện liên tục.- Tổn thất công suất nhỏ.

- Có 2 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây bên cao 220kV => Giá thành cao.

- Khi có sự cố 1 MBA tự ngẫu, không những mất công suất của máy phát nối vàonó mà việc truyền tải công suất thừa hoặc thiếu sang phía trung áp sẽ bị hạn chế.

- Giá thành rẻ hơn so với phương án 1.

- Tổn thất công suất lớn do có sự truyền công suất qua 2 lần máy biến áp từ phíatrung áp sang cao áp khi phụ tải bên trung là cực tiểu.

Hình 1.4: Sơ đồ nối dây phương án 3

Nhận xét:

- Sơ đồ làm việc tin cậy, đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận hành.

- Do phụ tải địa phương được trích ra từ cuộn hạ áp của máy biến áp tự ngẫu nênđảm bảo cung cấp điện liên tục

- Sử dụng nhiều máy biến áp nên vốn đầu tư cao.

Hình 1.5: Sơ đồ nối dây phương án 4

Nhận xét:

- Số lượng MBA nhiều => không kinh tế

- Công suất các MBA T1 lớn.

- Độ tin cậy cung cấp điện không cao vì khi sự cố 1 MBA T1 hoặc T2 sẽ phảingừng làm việc 2 tổ máy phát điện.

=> Kết luận: Qua 4 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2

phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại Hơn nữavẫn đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn cho các phụ tải và thỏa mãn các yêucầu kỹ thuật Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế vàkỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện.

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

2.1 Phương án 1:

2.1.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp:

a) MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ -MBA hai cuộn dây:

Công suất của MBA này mang tải bằng phẳng suốt 24h/ngày nên được tính theocông thức:

n STDmax

Trong đó: n – Số tổ máy STD

– Công suất tự dùng cực đại.

SđmG – Công suất định mức một tổ MPĐ.Như vậy ta có:

S bộ = SđmG - 1n .STD

= 78,75 – 1

4 .14,31 =75,17 (MVA)

b) MBA liên lạc:

Giả sử chiều truyền công suất qua các cuộn dây của MBA TN như hình vẽ:

Hình 2.1: Chiều truyền công suất của MBATN trong phương án 1

Công suất truyền qua các phía máy biến áp tự ngẫu như sau: SCT (t) = 1

2 (SUT - Sbộ( t ) )SCC(t) = 1

2 (SVHT( t )+ SUC( t ) - Sbộ(t ) )SCH = ( SCC( t ) + SCT(t))

Trong đó : SCC(t); SCT(t) ; SCH(t) – Công suất truyền qua cuộn cao, trung, hạcủa máy biến áp tại thời điểm t, MVA.

SVHT(t) – công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, MVA.

Khi đó, ta có bảng tính phân bố công suất của MBA liên lạc từng thời điểm nhưsau :

Bảng 2.1: Phân bố công suất cho MBA liên lạc

SCC(t) (MVA) 56,6 59,53 65,08 62,08 68,01 64,47 54,03

SCH(t) (MVA) 46,79 50,86 59,45 57,21 65,43 61,13 47,64

2.1.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA:

a) Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ -MBA hai cuộn dây:

Loại MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện ápphía hạ, nên ta chọn MBA 2 DP không có điều chỉnh dưới và công suất định mứccủa MBA được tính theo công thức:

SđmB ≥ SđmG = 78,75 (MVA)

Tra bảng 2.5 và 2.6 – Sách thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến ápta chọn MBA với các thông số như sau:

Bảng 2.2: Thông số MBA 2 cuộn dây

điện áp MBA

b) Máy biến áp liên lạc:

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, nên cầncó kết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc thì mới điều chỉnh điện ápđược tất cả các phía.

Do đó ta chọn MBA liên lạc tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải.

Công suất định mức của MBA tự ngẫu được chọn theo công thức sau:SđmTN ≥ 1

2.1.3 Kiểm tra quá tải:

a) Kiểm tra quá tải bình thường:

Các máy biến áp được chọn theo công suất định mức của máy phát nên khôngcần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường.

b) Kiểm tra quá tải khi sự cố:

Ta xét các sự cố nặng nề nhất như sau.

*) Sự cố 1: Xét sự cố hỏng 1 bộ MBA – MPĐ bên trung tại thời điểm phụ tải

trung cực đại t = 14 ÷ 17 (h) : SUTmax = 70 (MVA) Giả sử hỏng bộ T2.

Tại thời điểm đó, ta có các thông số khác như sau: SUC = 67,61 (MVA); SVHT =143,58 (MVA); STD = 14,31 (MVA); SDP = 13,20(MVA).

+) Kiểm tra điều kiện quá tải:

Áp dụng công thức 2.11 – Sách Tài liệu[1], ta được:2.α.kqt.STN ≥ SUTmax = 2.0,5.1,4.160 = 224 (MVA ) > 70(MVA)=>Thỏa mãn điều kiện.

Hình 2.2: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA T2 tại thời điểm phụ tải phíatrung cực đại của của phương án 1

+) Phân bố công suất khi có sự cố:

SCTsφc1 = 12 SUT

max= 1

2 70 = 35 (MVA)SCHsφc1 = SdmG- 1

- 12 SDP

= 78 ,75 - 1

4 14,31 - 1

2 .13,20 = 68,57 (MVA)SCCsφc1 = SCHsφc1- SCTsφc1 = 68,57 - 35 = 33,57 (MVA)

SCH ,SCT ,SCC>0 MBA TN có chế độ truyền tải công suất từ Hạ sang Trung và Cao Trong trường hợp này cuộn Hạ mang tải nặng nhất:

Shạ = SCH = 68,57 (MVA)

+) Điều kiện kiểm tra sự quá tải của các cuộn dây:

α kqt SdmTN ≥ Shạ = 0,5.1,4.160 = 112 > 68,57 (MVA)Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây.

+) Xác định công suất thiếu:

Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:Sthieu = SVHTUTmax + SUCUTmax- (Sbộ + 2.SCCSC1)

= 143,58+67,61−¿ 75,17+2.33,57) = 68,88 (MVA ) < SdtHT = 180 (MVA)

 Hệ thống bù đủ công suất thiếu.

Kết luận: Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA hai dây cuốn

phía trung khi phụ tải phía trung đạt cực đại.

*) Sự cố 2: Hỏng 1 MBA TN tại thời điểm phụ tải trung đạt cực đại ( Giả sử hỏng

=>Thỏa mãn điều kiện quá tải.

Phân bố lại công suất khi sự cố :

SCTsφc2 = SUTmax- Sbộ =70-75,17 = -5,17 (MVA)SCHsφc2 = SdmG- 1

max- SDPUTmax =78,75- 1

4 .14,31 - 13,20 = 61,97 (MVA)SCCsφc2 = SCHsφc2- SCTsφc2 =61,97 - (-5,17) = 67,14 (MVA)

SCH, SCC >0, SCT <0 MBA TN có chế độ truyền tải công suất từ Trung và Hạ sangCao Trong trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất:

Snt = α.(|SCT| + |SCH|) = 0,5.(|-5,17| + |61,97|) = 33,57 (MVA)

Kiểm tra quá tải của các cuộn dây:

α kqt SdmTN ≥ SntSC= 0,5.1,4.160 = 112 > 33,57 (MVA)Vậy không xảy ra hiện tượng quá tải ở các cuộn dây.

+) Xác định công suất thiếu:

Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:Sthieu = SVHTUTmax + SUCUTmax- (Sbộ + SCCSC2)

= 143,58 + 67,61 – (75,17+ 67,14 ) = 68,88(MVA ) < SdtHT = 180(MVA) Hệ thống bù đủ công suất thiếu.

Kết luận: Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA TN khi phụ tải

phía trung đạt cực đại.

*) Sự cố 3: Hỏng 1 MBA TN tại thời điểm phụ tải trung đạt cực tiểu SUTmin =55,54(MVA) trong khoảng thời gian t = 0÷4 (h) ( Giả sử hỏng AT1):

Tại thời điểm đó, ta có các thông số khác như sau:

SUC = 62,04 (MVA); SVHT = 126,34 (MVA); STD = 13,18(MVA); SDP = 10,65(MVA).

Hình 2.4: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBATN AT1 tại thời điểm phụ tải bêntrung cực tiểu của phương án 1

Kiểm tra điều kiện quá tải:

α kqt SđmTN + Sbộ ≥ SUTmin = 0,5.1,4.160 + 75,17 = 187,17 (MVA ) > 55,54 (MVA)

=>Thỏa mãn điều kiện quá tải.

Phân bố lại công suất:

SCTsφc3 = (SUTmin- Sbo)= (55,54 - 3.75,17) = -169,97 (MVA) SCHsφc3 =(SdmGmin -1

4 .STD

UTmin- SĐPUTmin

)=(78,75 - 1

4 13,18 - 10,65)= 64,81 (MVA)SCCsφc3 = SCHsφc3- SCTsφc3 = 64,81-(-169, 97) = 234,78 (MVA)

SCH, SCC >0; SCT<0 MBA TN có chế độ truyền tải công suất từ Trung và Hạ sangCao

Trong trường hợp này cuộn Nối tiếp mang tải nặng nhất:Snt = α.(|SCT| + |SCH|) = 0,5.(|-169,97| + |64,81|) = 117,39 (MVA)

+) Điều kiện kiểm tra sự quá tải của các cuộn dây:

α kqt SdmTN ≥ SntSC = 0,5.1,4.160 = 112 > 117,39 (MVA)

→ Thỏa mãn điều kiện quá tải.

+) Xác định công suất phát thiếu về hệ thống khi sự cố so với lúc bình thường:

Sthieu = SVHTUTmin + SUCUTmin- (Sbộ + SCCsφc3

= 126,34 + 62,04 - (75,17 + 234,78 ) = -121,57 < SdtHT = 611 (MVA) Hệ thống bù đủ công suất thiếu.

Kết luận: Sau khi tiến hành kiểm tra các điều kiện quá tải và điều kiện hoạt động

bình thường ta thấy công suất các MBA đã chọn đáp ứng được yêu cầu đặt ra.

2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA:

a) Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ -MBA hai cuộn dây:

Do MBA mang tải bằng phẳng Sbộ cả năm nên tổn thất điện năng được xác địnhtheo công thức sau:

ΔAA = [ΔAPo + ΔAPN.(SSb ộ

đ mB)2 ].8760 (2.4)

Trong đó: ΔAPo – Tổn hao công suất không tải trong máy biến áp ΔAPN - tổn thất ngắn mạch trong MBA.

+) Tổn thất trong MBA T1: Ta có các số liệu như sau:

SđmT1 = 80 (MVA); ΔP0 = 80 (kW); Δ PN = 320 (kW); Sbộ = 78,75 (MVA) Thay vào công thức (2.4) ta được:

∆ AT1 = [∆ P0 + ∆ PN.(Sbo

=[ 0 ,08 + 0 ,32 (8075,17)2].8760 = 3175,73 (MWh)+) Tổn thất trong MBA T2:

Ta có các số liệu như sau:

SđmT2 = 80 (MVA); ∆ P0= 70 (kW); ∆ PN= 310 (kW); Sbộ = 78,75 (MVA) Thay vào công thức (2.4) ta được:

∆ AT2 = [∆ P0 + ∆ PN.(Sbo

=[ 0 ,07 + 0,31 (8075,17)2].8760 = 3009,51 (MWh)

b) Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu:

Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết phải tính tổn thấtcông suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau:

{ ∆ PNC = 12 ( ∆PN

CT + ∆ PNTH

- ∆ PNCH

∆ PNH =12 (

∆ PNCH + ∆ PNTH

(2.5)Trong đó:

∆ PCN, ∆ PTN, ∆ PNH: tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ.

∆ PCTN , ∆ PCHN , ∆ PTHN : tổn thất công suất ngắn mạch cao- trung, cao- hạ, trung- hạ.

-Δ PNCH

0, 52 )=190(kW) = 0,19 MWΔPNH=1

α2 -Δ PNCT)=1

2.(190+1900,52 -380)=570(kW) = 0,57 MWTa có: SđmTN = 160 MVA; ΔAP0 = 85 kW

Thay vào công thức (2.6) tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu :

ΔA = 8760×ΔΔ P0+ 365×Δ∑

i∈24[Δ PNC(SiC

SdmB)2+ Δ PNT(SiT

SdmB)2+ Δ PNH(SiH

SdmB)2]×ΔΔ ti