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

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN THỊ THU HIỀN Sinh viên thực hiện: MAI VIỆT ANH

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN THỊ THU HIỀN Sinh 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:

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

MỤC LỤ

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ vi

DANH MỤC HÌNH VẼ viii

MỞ ĐẦU x

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

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG 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 TỐI ƯU 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

5.7 Chọn chống sét van (CSV): 62

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 64

6.1 Chọn sơ đồ tự dùng: 64

6.2 Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng: 64

6.3 Chọn máy cắt và khí cụ điện: 65

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 VINCOM PLAZA 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

2.1 Sơ đồ hệ thống 72

2.2 Chọn pin mặt trời 73

2.3 Bộ biến đổi (Inverter) 74

2.4 Tủ đấu nối (tủ hạ thế) 76

2.6 Lựa chọn các phụ kiên 79

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 t

Pmax Công suất cực đại của phụ tải

cosφ 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 phát

PUT% Phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp trung

PUC % Phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp cao

SUG Công suất biểu kiến của cấp điện áp máy phát

SUT Công suất biểu kiến của cấp điện áp trung

SUC 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 áp

Sbo Công suất của một bộ

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

SCT(t), Công suất cuộn trung của mba tại thời điểm t

SCH(t) Công suất cuộn hạ của mba tại thời điểm t

SdmB Công suất định mức của máy biến áp

SdmTN Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

kqtsc 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 P C N Tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn cao

Δ P T N Tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn trung

Δ P N H Tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn hạ

Δ P C −T N Tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung

Δ P C −H N Tổn thất công suất ngắn mạch cao-hạ

Δ P T −H N Tổn thất công suất ngắn mạch trung-hạ

S i C Công suất cuộn cao tương ứng với khoảng thời gianΔt i

S i T Công suất cuộn trung tương ứng với khoảng thời gianΔt i

S i H Công suất cuộn hạ tương ứng với khoảng thời gianΔt i

I0% Dòng điện không tải phần trăm

UN% Điện áp ngắn mạch phần trăm

VB Vốn đầu tư máy biến áp

Vb Tiền mua máy biến áp

KB Hệ số tính đến vận chuyển và xây lắp mba

VTBPP Vốn đầu tư xây thiết bị phân phối

ni Số mạch cấp điện áp i

vTBPPi Giá thành mỗi mạch tbpp cấp điện áp i

atc Hệ số tiêu chuẩn, lấy atc = 8,4%

V Vốn đầu tư

ΔAA Tổng tổn thất điện năng trong máy biến áp

β Giá thành trung bình điện năng

1 Rúp 60.103 (vnđ)

Scb Công suất cơ bản

Ucb Điện áp cơ bản

Utb Điện áp trung bình

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 kỳ

C 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 chuẩn

khc 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

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 3.3: Bảng tổng kết kinh tế 2 phương án 34

Bảng 4.1: Kết quả tính toán dòng ngắn mạch 36

Bảng 5.1: Bảng tổng kết dòng cưỡng bức 39

Bảng 5.2: Thông số các loại MC 40

Bảng 5.3: Thông số các loại DCL 41

Bảng 5.4: Thông số thanh dẫn hình máng 42

Bảng 5.5: Bảng thông số sứ 45

Bảng 5.6: Bảng thông số thanh góp mềm 47

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 5.15: Thông số BI cấp điện áp 220 kV 59

Bảng 5.16: Thông số BI cấp điện áp 110 kV 60

Bảng 5.17: Thông số BI cấp điện áp 10,5 kV 60

Bảng 5.18: Bảng công suất tiêu thụ của các cuộn dây dòng 61

Bảng 5.19: Thông số CSV 62

Bảng 6.1: Thông số MBA tự dùng cấp 6,0kV 65

Bảng 6.2: Thông số MBA tự dùng cấp 0,4 kV 65

Bảng 6.3: Thông số máy cắt tự dùng 66

Bảng 6.4: Thông số aptomat tự dùng 67

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 tải phía 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 điểm phụ 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 phụ tải 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 tải phía 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 điểm phụ 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 điểm phụ 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 4.1: Sơ đồ các điểm ngắn mạch 35

Hình 5.1: Sơ đồ mạch đường dây 37

Hình 5.2: Hình dạng của thanh dẫn cứng hình máng 42

Hình 5.3: Sơ đồ kích thước sứ dỡ 45

Hình 5.4: Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương 54

Hình 5.5: Sơ đồ thay thế chọn XK% 54

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 đẩy

mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Bên cạnh những ngành công nghiệp

khác thì ngành công nghiệp năng lượng của những năm gần đây cũng đạt được

những thành tựu đáng kể, đáp ứng được nhu cầu của đất nước Cùng với sự phát

triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta nhu cầu điện năng trong các lĩnh

vực công nghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Hiện nay nền kinh

tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ đời sống nhân dân được nâng cao, dẫn đến phụ

tải điện ngày càng phát triển

Do vậy việc xây dựng thêm các nhà máy điện là điều cần thiết để đáp ứng nhu

cầu của phụ tải Việc quan tâm quyết định đúng đắn vấn đề kinh tế-kỹ thuật trong

việc thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối

với hệ thống kinh tế quốc doanh Do đó việc tìm hiểu nắm vững công việc thiết kế

nhà máy điện, để đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện, an toàn

và 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 dung

sau:

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 sai

sót Kính mong các thầy cô giáo góp ý, chỉ bảo để em nắm vững kiến thức trước khi

ra trường Cuối cùng em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo đã truyền thụ kiến thức

cho em để em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế

Hà Nội, tháng 01 năm 2024

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 gồm

4 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

Loại MPĐ Sđm Pđm Uđm nđm cos φ X’’

(MVA) (MW) (kV) (v/ph)TB-63-2 78,75 63 10,5 3000 0,8 0,153 0,224 2,199

1.2 Tính toán cân bằng công suất:

1.2.1.Phụ tải toàn nhà máy:

Vì công suất phát của nhà máy được cho dưới dạng P%(t) nên công suất toànnhà máy được xác định theo công thức sau:

Stnm (t) = PNM%(t)

100 Sđm∑ (1.1)Trong đó:

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

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:

S đm ∑ = 4.63

0,8 = 315 ( MVA )

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

Stnm(0÷4) = 85

100.315 = 267,75 (MVA )Tương tự với các khoảng thời gian còn lại, ta có công suất phát của toàn nhàmáy trong Bảng 1.2

Bảng 1.2: Công suất phát của toàn nhà máy

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:

STD=α%

100.

n PđmGcosφφTD .(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)

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

S tnm (t) 267,75 277,2 296,1 289,8 308,7 299,25 270,9

S TD (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) = Pmaxcosφφ 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

100.0,9∙ 13,5=10,65 (MVA) Tương tự với các thời gian còn lại, ta có bảng công suất phát của phụ tải địaphương tại các thời điểm đó như sau:

Bảng 1.4: Công suất phát của phụ tải địa phương

SDP(t) (MVA) 10,65 11,7 12,9 11,25 13,2 12,6 12

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

1.2.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống:

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

Stnm (t) + SVHT (t) + SDP (t) + SUT (t)+ SUC (t) + STD(t) = 0Suy ra SVHT (t) = Stnm (t) – [ SDP (t) + SUT (t) + SUC (t) + STD (t) ] (1.4)

Trong đó: SVHT (t) – công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Stnm (t) – công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

SDP (t) – công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t

SUT (t) – công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t

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

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 24 0.00

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 chúng

ta 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 điện

từ đầu cực hai tổ máy phát, ta có:

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

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

SĐPmax

2*SđmG=

13,202.78, 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:

=> 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

max

SUTmin =

7055,54= 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 các

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 vào

nó 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 và

kỹ 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:

S bộ=S đmG−1

n S TD

max

(2.1) Trong đó: n – Số tổ máy

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:

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

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 áp

ta chọn MBA với các thông số như sau:

Bảng 2.2: Thông số MBA 2 cuộn dây

Cấp

điện áp MBA

LoạiMBA

SđmB(MVA)

UC(kV)

UH(kV)

ΔAPO(kW)

ΔAPN(kW) UN% IN%

110 kV T2,T3,T

0,55

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 cần

có 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

α .SđmG = 1

0,5 .78, 75 = 157,50 (MVA) Tra bảng 2.6 – Sách thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp tachọn MBA tự ngẫu với các thông số như sau:

Bảng 2.3: Bảng thông số MBA tự ngẫu

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 phía

trung cực đại của của phương án 1

+) Phân bố công suất khi có sự cố:

+) 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

AT1)

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

Hình 2.3: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT 1 tại thời điểm phụ tải

phía trung cực đại của của phương án 1

Kiểm tra điều kiện quá tải:

α kqt SđmTN + Sbộ ≥ SUTmax = 0,5.1,4.160 + 75,17 = 187,17 (MVA ) > 70 (MVA)

=>Thỏa mãn điều kiện quá tải

Phân bố lại công suất khi sự cố :

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 bên

trung 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

+) 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.(S S b 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

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:

∆ P C N, ∆ PT N, ∆ PN H: tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ

∆ PCT N , ∆ PCH N , ∆ PTH N : tổn thất công suất ngắn mạch cao- trung, cao- hạ, trung- hạ