Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứuPhần 1: Thiết kế phần điện cho nhà máy điện: Chương 1: Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy1.1 Chọn máy phát điện 1.2 Tín
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCKHOA KỸ THUẬT ĐIỆN
Sinh viên thực hiện:Mã sinh viên:
Chuyên ngành:Lớp:
Hà Nội, tháng 1 năm 2024
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCKHOA KỸ THUẬT ĐIỆN
Sinh viên thực hiện:Mã sinh viên:
Chuyên ngành:Lớp:
Hà Nội, tháng 1 năm 2024
Trang 41 Tên đồ án/khoá luận tốt nghiệp:
Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện công suất 5x63 MW vàchuyên đề
2 Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu
Phần 1: Thiết kế phần điện cho nhà máy điện:
Chương 1: Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy
1.1 Chọn máy phát điện
1.2 Tính toán cân bằng công suất
1.3 Đề xuất các phương án nối điện cho nhà máyChương 2: Tính toán chọn máy biến áp
2.1 Phương án 12.2 Phương án 2
Chương 3: Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối
3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưuChương 4: Tính toán ngắn mạch
4.1 Chọn điểm ngắn mạch4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch
Chương 5: Chọn các khí cụ điện và dây dẫn
5.1 Tính toán dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly
5.3 Chọn cáp và kháng điện đường dây / Chọn máy biến áp địa phương5.4 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát
5.5 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung5.6 Chọn máy biến áp đo lường
5.7 Chọn chống sét van
Trang 56.2 Chọn máy biến áp
6.3 Chọn khí cụ điện của sơ đồ tự dùng
Phần 2:
Số liệu đề tài tốt nghiệp được cho trong Phụ lục đính kèm
3 Tài liệu tham khảo dự kiến
[1] PGS.TS Phạm Văn Hòa, ThS Phạm Ngọc Hùng (2007), Thiết kế phầnđiện nhà máy điện và trạm biến áp, NXB Khoa học và kỹ thuật.
Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp
Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV, Ngô Hồng Quang,NXB Khoa học và kỹ thuật, 2002
4 Thời gian thực hiện
Ngày giao đề tài: Ngày tháng …… năm 2023Ngày nộp quyển : Ngày tháng năm 2023
TRƯỞNG KHOA
TS Trần Thanh Sơn
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Thị Thu Hiền
Trang 6Lớp: D14H2Khóa: D14
Các số liệu: Nhà máy nhiệt điện gồm n tổ máy, công suất của mỗi tổ máy
bằng PđmG (MW), hệ số tự dùng αtd, hệ số công suất costd, có nhiệm vụ cungcấp điện cho các phụ tải sau:
- Phụ tải cấp điện áp máy phát có công suất cực đại PmaxUG (MW); cosUG, gồmnk1 kép x Pk1 (MW) x Lk1 (km) và nd1 đơn x Pd1 (MW) x Ld1 (km) Tại địaphương dùng cáp nhôm, vỏ PVC có tiết diện nhỏ nhất bằng Fmin = 70 mm2;máy cắt hợp bộ có dòng điện cắt định mức ICđm = 20 kA và thời gian cắt địnhmức tcđm= 0,7 s.
- Phụ tải cấp điện áp trung có công suất cực đại PmaxUT (MW); cosUT, (UTđm =110 kV), gồm nk2 kép x Pk2 (MW) và nd2 đơn x Pd2 (MW).
- Phụ tải cấp điện áp cao có công suất cực đại PmaxUC (MW); cosUC, (UCđm = 220kV), gồm nk3 kép x Pk3 (MW) và nd3 đơn x Pd3 (MW).
Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV có chiềudài L (km) Hệ thống có công suất bằng SđmHT (MVA), điện kháng ngắn mạch tínhđến thanh góp phía hệ thống Xht, công suất dự phòng quay của hệ thống: SdtHT =.SđmHT Số liệu cụ thể được cho trong Bảng 1 và Bảng 2.
Bảng 1: Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy
t(h) 0-4 4-8 8-12
12-14 14-18
18-22 24
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
Trang 7Họ và tên người hướng dẫn: Nguyễn Thị Thu Hiền
Đơn vị công tác: Khoa Kỹ thuật điệnHọc hàm, học vị: Tiến sĩ
Họ và tên sinh viên : Lê Thu Thủy Ngày sinh: 30/12/2001Mã sinh viên: 19810110161 Lớp: D14H2
Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong nhà máy Nhiệt điện công suất 5 x 63 MWChuyên đề: Tìm hiểu quy trình vận hành và xử lý sự cố máy biến áp T1 Trạm
2.2 Mục tiêu và nội dung: (cơ sở lý luận, tính thực tiễn, khả năng ứng dụng)
- Nội dung của Đồ án đáp ứng yêu cầu thiết kế của đề tài.2.3 Kết quả đạt được:
- Đồ án hoàn thiện đầy đủ kết quả theo yêu cầu thiết kế.- Kết quả tính toán đáng tin cậy.
2.4 Kết luận và kiến nghị: (các hướng nghiên cứu của đề tài có thể tiếp tục phát
triển cao hơn)
- Đồ án hoàn thành nhiệm vụ thiết kế theo yêu cầu của đề tài.
III Nhận xét tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên
- Sinh viên có ý thức hoàn thành nhiệm vụ được giao đúng tiến độ.
- Có ý thức tốt trong việc tiếp thu ý kiến hướng dẫn và học hỏi hoàn thiện kiến thứcchuyên môn.
IV Đề nghị
Được báo cáo: Không được báo cáo:
Hà Nội, ngày tháng năm 2024
Giảng viên hướng dẫn
TS Nguyễn Thị Thu Hiền
Trang 8TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCĐộc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN TÔT 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 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 2024Ủy 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 hẫn Thư ký hội đồng Chủ tịch hội đồng
Trang 9đến nay Em đã hoàn thành chương trình học tập của mình Em xin gửi lời cảm ơnchân thành tới các Thầy Cô trong khoa Kỹ thuật Ðiện và các Thầy Cô trong trườngĐại 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
(ký và ghi rõ họ tên)
Trang 10MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ viii
DANH MỤC HÌNH VẼ x
MỞ ĐẦU xi
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 1
CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, 2
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
3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 27
3.2 Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu: 29
3.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và chọn phương án tối ưu 32
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 33
4.1 Chọn điểm ngắn mạch: 33
4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch 34
CHƯƠNG V: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 35
5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức: 35
Trang 115.2 Chọn máy cắt và dao cách ly: 38
5.3 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát: 39
5.4 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung 44
5.5 Chọn cáp và kháng điện cho phụ tải địa phương (10,5 kV) 49
5.6 Chọn máy biến áp đo lường: 54
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP 71
1 Tìm hiểu chung về Máy biến áp 71
1.1 Định nghĩa về máy biến áp 71
1.2 Cấu tạo năng của máy biến áp 71
1.3 Chức năng của máy biến áp 75
1.4 Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 76
2 Tìm hiểu cấu tạo Máy biến áp T1 Trạm 110kV Mỹ Xá 77
2.1 Vỏ Máy biến áp 77
2.2 Lõi thép mạch từ và các cuộn dây máy biến áp 78
2.3 Sứ máy biến áp 78
2.4 Dầu và hệ thống 79
Trang 122.5 Hệ thống làm mát 79
2.6 Bình dầu phụ 81
2.7.Biến dòng chân sứ 81
2.8.Thiết bị kiểm soát và bảo vệ 82
CHƯƠNG II : TÌM HIỂU QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP 84
CHƯƠNG III : XỬ LÝ SỰ CỐ MÁY BIẾN ÁP T1 TRẠM MỸ XÁ 98
1 Xử lý quá tải máy biến áp 98
2 Xử lý quá áp máy biến áp 98
3 Các trường hợp không vận hành máy biến áp 99
4 Xử lý máy biến áp có các hiện tượng khác thường 99
5 Xử lý sự cố máy biến áp 100
II TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
PHỤ LỤC I 104
PHỤ LỤC II 108
Trang 13DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU
PdmTNM Công suất tác dụng phát 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 phát định mức của toàn nhà máy (MVA)STNM(t) Công suất biểu kiến phát 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 MPĐSTD(t) Phụ tải tự dùng tại thời điểm t
Lượng điện phần trăm tự dùng ( = 5,5 %)cosφ TD Hệ số công suất phụ tải tự dùng (cosφtd = 0,91)
n Số tổ máy phát (n=5)
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 phát
Trang 14SUT 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
MBA Máy biến ápTG Thanh gópHT Hệ thốngDP Dự phòngMC Máy cắtDCL Dao cách ly
STDmax Công suất tự dùng cực đạiSbo 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
I0% Dòng điện không tải phần trămUN% Điện áp ngắn mạch phần trăm
Trang 15VB Vốn đầu tư MBAVb Tiền mua MBA
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
Trang 16Bảng 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 của phụ tải địa phương 4
Bảng 1 5: Công suất của phụ tải cấp điện áp trung 4
Bảng 1 6: Công suất của phụ tải cấp điện áp cao 5
Bảng 1.7 Bảng tổng hợp công suất về hệ thống 5
Bảng 2 1: Phân bố công suất cho MBA liên lạc 12
Bảng 2 2: Thông số MBA 2 cuộn dây 12
Bảng 2.3: Bảng thông số MBA tự ngẫu 13
Bảng 2 4: Phân bố công suất cho MBA liên lạc 19
Bảng 2 5: Thông số MBA 2 cuộn dây 20
Bảng 2 6: Bảng thông số MBA tự ngẫu 20
Bảng 2 7: Tổng tổn thất điện năng của 2 phương án 26
Bảng 3 1: Vốn đầu tư cho MBA phương án I 30
Bảng 3 2: Vốn đầu tư cho MBA phương án I 31
Bảng 5 7: Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N1) 47
Bảng 5 8: Tính toán xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ (điểm ngắn mạch N2) 48
Bảng 5 9 Thông số cáp điện 50
Bảng 5 10 Thông số kháng điện 53
Bảng 5 11 Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương 54
Bảng 5.12: Thông số máy biến điện áp cấp 220kV và 110kV 54
Trang 17Bảng 5 13: Bảng phụ tải máy biến áp 54
Bảng 5 14: Bảng thông số máy biến điện áp cấp 10,5kV 55
Bảng 6 5: Thông số của aptomat cấp 0,4 kV 65
Bảng 6 6: Thông số cầu dao hạ áp 0,4 kV 66
DANH MỤC HÌNH V
Trang 18Hình 1 1: Đồ thị phụ tải tổng hợp 6
Hình 1 2: Sơ đồ nối điện phương án I 8
Hình 1.3: Sơ đồ nối dây phương án II 9
Hình 1 4: Sơ đồ nối dây phương án III 10
Hình 2 1: Chiều truyền công suất của MBATN trong phương án I 11
Hình 2 2: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA T 3 tại thời điểm phụ tảiphía trung cực đại của của phương án I 13
Hình 2 5: 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 I 15
Hình 2 4: Chiều truyền công suất của MBATN trong phương án 2 19
Hình 2 5: Sơ đồ phân bố công suất khi sự cố hỏng MBA T 3tại thời điểm phụ tảiphía trung cực đại của của phương án II 21
Hình 2 6: 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 II 22
Hình 2 7: 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 II 23
Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án I 28
Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án II 29
Hình 4 1: Sơ đồ các điểm ngắn mạch 33
Hình 5 1: Sơ đồ mạch đường dây 35
Hình 5 2: Hình dạng của thanh dẫn cứng hình máng 40
Hình 5 3: Sơ đồ kích thước sứ đỡ 43
Hình 5 4 Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương 52
Hình 5 5 :Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch MPĐ 59
Hình 6 1: Sơ đồ tự dùng nhà máy nhiệt điện 61
Hình 6 2: Điểm ngắn mạch trước và sau MBA tự dùng TD91 63
Hình 6 3: Điểm ngắn mạch sau MBA tự dùng cấp 6,0 kV 64
Trang 19MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta nhu cầuđiện năng trong các lĩnh vực công nghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng khôngngừng, phụ tải điện ngày càng phát triển.
Do vậy, việc xây dựng thêm các nhà máy điện là điều cần thiết để đáp ứngnhu cầu của phụ tải Việc quan tâm quyết định đúng đắn vấn đề kinh tế-kỹ thuậttrong việc thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích khôngnhỏ đối với hệ thống kinh tế quốc doanh Do đó việc tìm hiểu nắm vững công việcthiết 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 đượchọc, em được giao thực hiện Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy điện với các nộidung sau:
Phần 1: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện 5x63MW.
Phần 2: Tìm hiểu quy trình vận hành và xử lý sự cố máy biến áp T1 trạm110kV Mỹ Xá.
Em kính mong các thầy cô giáo góp ý, chỉ bảo để em nắm vững kiến thứctrước khi ra trường Cuối cùng em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo đã truyền thụkiến thức cho em để em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 01 năm2024
Sinh viên thực hiện
Lê Thu Thuỷ
Trang 20PHẦN I:
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Trang 21CHƯƠNG 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 máyNhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 63 MW Trabảng 1.1 phụ lục [1], Tài liệu[1] , ta chọn loại máy phát nhiệt điệnnhư sau:
Bảng 1.1 : Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện
5 63 10,5 3000 0,8 0,153 0,224
1.2 Tính toán cân bằng công suất:
1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy:
Vì công suất phát của nhà máy được cho dưới dạng P%(t) nêncông suất toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:
cos φG – hệ số công suất định mức của MPĐ.
Sđm∑ - tổng công suất biểu kiến định mức của nhàmáy; MVA.
Sđm∑= n.Sđm G = n.PđmScosφS
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.
Trang 22PđmG: Công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát; MW.
Với đề bài đã cho ta có Sđm ∑ = 5.5563
PTNM% 80 83 96 94 100 95 85
STNM(MVA) 315,0
1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng:
Công suất nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạngnguyên liệu, loại tuabin, công suất phát của nhà máy, …) vàchiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suất
phát Công suất tự dùng gồm 2 thành phần: thành phần thứ nhất(chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của nhàmáy, phần còn lại (chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suấtphát của nhà máy Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải tựdùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:
STD=α%100 .
n Pđm G
cosφTD .(0,4+0,6.STNM(t)n SdmS )(1.2)
Trong đó: STD – phụ tải tự dùng.
α% - lượng điện phần trăm tự dùng
cos φTD – hệ số công suất phụ tải tự dùng n – số tổ MPĐ.
PđmS – công suất tác dụng của một tổ MPĐ Với: cos φTD = 0,91; α = 5,5 %; n = 5.
Trang 23STD(0÷4 ) = 5,5100.
5 63
0,91 .(0,4 + 0,6.315,00
5 78,75)= 16,75 (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(MVA) 315,00 326,81
STD(MVA) 16,75 17,10 18,58 18,35 19,04 18,47 17,33
1.2.3 Công suất phụ tải các cấp điện áp:
Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác địnhtheo công thức sau:
S(t) = Pmax
cosφ 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 điểmt.
Tại thời điểm t = 0 ÷ 4 (h), áp dụng công thức (1.3), ta có:
SDP(0÷ 4 ) =1 40,89.
22÷24
Trang 24Áp dụng công thức (1.3), ta có bảng công suất phát của phụtải địa phương tại các thời điểm đó như sau:
Bảng 1 5: Công suất của phụ tải cấp điện áp trung
Stnm (t) + SVHT (t) + SDP (t) + SUT (t)+ SUC (t) + STD(t) = 0 Suy 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 điểmt.
SDP (t) – công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t SUT (t) – công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thờiđiểm t.
SUC (t) – công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t.
Trang 25công suất phụ tải tự dùng.
Ta có bảng công suất phát về hệ thống tại các thời điểm đó nhưsau:
Bảng 1.7 Bảng tổng hợp công suất về hệ thống
Stnm(t) (MVA) 315,00
334,69STD (MVA) 16,75 17,10 18,58 18,35 19,04 18,47 17,33SDP(t) (MVA) 11,01 11,64 13,37 12,58 13,84 13,21 11,33SUT(t) (MVA) 56,60 59,57 65,53 61,06 70,00 64,79 59,57SUC(t) (MVA) 35,71 37,17 41,09 39,13 41,58 42,07 34,24
SVHT (t)(MVA)
Từ bảng 1.7, ta có đồ thị tổng hợp như sau:
Hình 1 1: Đồ thị phụ tải tổng hợp
1.3 Chọn các phương án nối điện:
Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải cáccấp điện áp chúng ta đưa ra các phương án nối điện cho nhà máy.Các phương án được chọn phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
Trang 26cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệuquả 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 hếtsức quan trọng trong quá trình thiết kế phần điện trong nhà máyđiện Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suấtđể đề suất các phương án nối điện Có một số nguyên tắc phục vụcho 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: Thanh góp điện áp máy phát
Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanhgóp điện áp máy phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầucực máy phát, phía trên máy cắt của máy biến áp liên lạc Quyđịnh về mức nhỏ công suất của địa phương là: cho phép rẽ nhánhtừ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% côngsuất định mức của một tổ máy phát Vậy khi đó, giả thiết phụ tảiđịa phương trích điện từ đầu cực hai tổ máy phát, ta có:
Theo tính toán (bảng 1.3 và 1.1), ta có được:
SĐPMax = 13,84 (MVA) ; SđmS = 78,75 (MVA)Thay số liệu vào ta có:
2*Sđm G=1 3,8 4
2 78,75 .100 = 8,78 < 15%
=> Không cần sử dụng thanh góp điện áp máy phát trong sơ đồ,phụ tải địa phương được trích từ đầu cực máy phát.
Nguyên tắc 3: Sử dụng máy biến áp liên lạc
Nhà máy điện cần thiết kế gồm 3 cấp điện áp (điện áp máyphát, điện áp trung, và điện áp cao), nên ta phải sử dụng máy biếnáp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu Xét 2 điều kiện:
- Hệ số có lợi: α = UC- UTUC =
220 - 110220 = 0 ,5
Trang 27- Lưới điện áp phía trung, phía cao đều là lưới trung tính trựctiếp nối đất( do 2 cấp điện áp đều ≥110kV nên đều có trung tínhtrực tiếp nối đất ).
Vậy dùng 2 MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải làm MBA liên
Nguyên tắc 4 : Chọn số lượng bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây
Chọn số lượng bộ máy phát – máy biến áp (MPĐ-MBA) hai cuộndây ghép thẳng lên thanh góp (TBPP) cấp điện áp tương ứng trêncơ sở công suất cấp và công suất tải tương ứng.
Ta có SUTmax = 70 (MVA); SUTmin = 56,60 (MVA ); Sđm G = 78,75 (MVA), Xét tỉ số:
SUTmin = 70
56,60 = 1,23 < 2
=> Nên ta chỉ nên 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 phảidùng sơ đồ nối bộ MPĐ-MBA liên lạc Nếu công suất trao đổi giữaphía cao- trung lớn dùng sơ đồ này sẽ không kinh tế bởi công suấtđịnh mức của chúng lớn mà vận hành lại phức tạp Trong sơ đồnày, phụ tải địa phương không lấy điện từ đầu cực MPĐ mà lấyđiện trực tiếp từ phía hạ của 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 đảmbảo nguyên tắc tổng công suất các tổ máy
phát phải nhỏ hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống điện, cụ thểlà:
Trang 281.3.2 Đề xuất các phương án nối dây:
Từ những nguyên tắc trên, ta có thể đề xuất một số phương án nốidây như sau:
Đặc điểm:
Phương án này có: 2 bộ MF – MBA hai cuộn dây nối lên thanhgóp điện áp 110kV, 1 bộ MF – MBA hai cuộn dây và 2 bộ MF – MBAtự ngẫu nối lên thanh góp điện áp 220kV.
Trang 29Hình 1.3: Sơ đồ nối dây phương án II
Trang 30Hình 1 4: Sơ đồ nối dây phương án III
- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộndây chung lớn so với công suất của nó.
So sánh 3 phương án ta thấy: phương án I và II có những ưuđiểm hơn phương án III Nó đều đảm bảo cung cấp điện liên tục,cấu tạo tương đối đơn giản, vận hành linh hoạt Do đó ta so sánhphương án I và II để tính toán kinh tế - kĩ thuật nhằm chọn ra sơ đồnối điện tối ưu nhất cho nhà máy điện.
Trang 31CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2.1 Phương án I:
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 cuộndây:
Công suất của MBA này mang tải bằng phẳng suốt 24h/ ngày nênđược tính theo công thức:
S bộ = SđmS - 1n .STD
Trang 32SCC(t) = 1
2 (SVHT( t )+ SUC( t ) - 2.Sbộ( t ) )SCH = (SCC( t ) + SCT(t))
Trong đó : SCC(t); SCT(t) ; SCH(t) – Công suất truyền qua cuộncao, trung, hạ của máy biến áp tại thời điểm t, MVA.
SVHT(t) – công suất phát về hệ thống tại thời điểmt, MVA.
Khi đó, ta có bảng tính phân bố công suất của MBA liên lạctừng thời điểm như sau :
Bảng 2 1: Phân bố công suất cho MBA liên lạc
SUT(t) (MVA) 56,60
59,57SUC(t) (MVA) 35,7
34,24SVHT (t)
99 249,29
212,22SCT(t) (MVA) -9,17 -7,68 -4,71 -6,94 -2,47 -5,08 -7,68SCC(t) (MVA) 40,3
48,29SCH(t) (MVA) 31,2
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 haicuộn dây:
Loại MBA này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điềuchỉnh điện áp phía hạ, nên ta chọn MBA 2 dây quấn không có điềuchỉnh dưới tải và công suất định mức của MBA được tính theo côngthức
SđmB ≥ SđmS = 78,75 (MVA)
Tra bảng 2.5 và 2.6 – Sách thiết kế phần điện trong nhà máyđiện và trạm biến áp ta chọn MBA với các thông số như sau:
Trang 33Bảng 2 2: Thông số MBA 2 cuộn dây
MBA LoạiMBA
(kW) UN%IN%110
b) Máy biến áp liên lạc:
Do tất cả các phía của MBA mang tải không bằng phẳng, nêncó nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK chỉđiều chỉnh được phía hạ, nên cần có kết hợp với điều chỉnh dưới tảicủa MBA liên lạc thì mới điều chỉnh điện áp được 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 côngthức sau:
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 máyphát nên không cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường.
b) Kiểm tra quá tải khi sự cố:
Sự cố nặng nề nhất khi SUTmax tại thời điểm t = 14 ÷ 18 (h) : SUTmax =70 (MVA)
Trang 34*) Sự cố 1: Xét sự cố hỏng bộ bên trung tại thời điểm phụ tải
Tại thời điểm đó, ta có các thông số khác như sau:
SUC = 41,58 (MVA); SVHT = 249,29 (MVA); STD = 19,04 (MVA); SDP = 13,84(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.
+) Phân bố công suất khi có sự cố:
SCTsc1 = 12 SUT
max= 1
2 70 = 35 (MVA)SCHsc1 = SdmS- 1
5 STDmax
- 12SDP
= 7 8 ,75 - 1
5 19,04 - 1
2 13,84 = 68,02 (MVA)SCCsc1 = SCHsc1- SCTsc1 = 68,02 - 35 = 33,02 (MVA)
SCH,SCT ,SCC>0 MBA TN có chế độ truyền tải công suất từ Hạ sangTrung và Cao
Trong trường hợp này cuộn Hạ mang tải nặng nhất:
Trang 35Shạ = SCH = 68,02 (MVA)
+) Điều kiện kiểm tra sự quá tải của các cuộn dây:
α kqt SdmTN ≥ Shạ = 0,5.1,4.160 = 112 > 68,02 (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- (2.Sbộ + 2.SCCSC1)
= 249,29 + 41,58 - (2 74,94 + 2 33,02 ) = 74,95 (MVA ) < SdtHT = 4 80 (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 quấn 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
=>Thỏa mãn điều kiện quá tải.
Phân bố lại công suất:
Trang 36SCTsc2 = SUTmax- Sbộ = 70 - 74,94 = -4,95 (MVA)SCHsc2 = SdmS- 1
5 STDmax
- SDPUTmax = 7 8 ,75 - 1
5 19,04 - 13,84 = 61,10 (MVA)SCCsc2 = SCHsc2- SCTsc2 = 61,10 - (-4,95) = 66,05 (MVA)
SCH, SCC >0; SCT <0 MBA TN có chế độ truyền tải công suất từ Trungvà Hạ và Cao Trong trường hợp này cuộn Nối tiếp mang tải nặngnhất:
Snt = α (|SCH|+|S CT | )= 0,5.(|-4,95|+|61,10|) =33,02(MVA)
Kiểm tra quá tải của các cuộn dây:
α kqt SdmTN ≥ Shạ = 0,5.1,4.160 = 112 > 61,10 (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- (2.Sbộ + SCCSC2)
= 249,29+ 41,58 - (2.74,94 + 66,05 ) = 74,95 (MVA ) < SdtHT = 4 80(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.
2.1.4 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA:
a) Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ -MBAhai cuộn dây:
Do MBA mang tải bằng phẳng Sbộ cả năm nên tổn thất điệnnăng được xác định theo công thức sau:
Trang 37SđmT1 = SđmT2 = 80 (MVA); ΔP0 = 80 (kW); Δ PN = 320 (kW); Sbộ =74,94 (MVA)
Thay vào công thức (2.4) ta được:
∆ AT1 = ∆ AT2 = [∆ P0 + ∆ PN.(Sbo
=[ 0 ,08 + 0 ,32 (8074,94)2].8760 = 3160,60 (MWh)
+) Tổn thất trong MBA T3: Ta có các số liệu như sau:
SđmT3 = 80 (MVA); ∆ P0= 70 (kW); ∆ PN= 310 (kW); Sbộ = 74,94(MVA)
Thay vào công thức (2.4) ta được:
∆ AT3 = [∆ P0 + ∆ PN.(Sbo
=[ 0 ,07 + 0 ,31 (8074,94)2].8760 = 2996,14 (MWh)
b) Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu:
Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hếtphải tính tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây nhưsau:
{ ∆ PNC = 12 ( ∆PN
CT + ∆ PNCH
- ∆ PNTHα2 )∆ PNT =1
2 (∆PNCT
+ ∆ PN
- ∆ PNCH
α2 )∆ PNH =1
∆ 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.
α : Hệ số có lợi (= 0,5).
Trang 38Do MBA tự ngẫu mang tải theo đồ thị phụ tải ngày đặc trưngtheo ngày nên tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu được tínhnhư sau:
ΔPA = 8760ΔPPo+365 ΔPPN.∑iɛ24
-ΔP PNTHα2 )=1
0, 52 )=190(kW) = 0,19 MWΔPPNT=1
-ΔP PNCHα2 )=1
0, 52 )=190(kW) = 0,19 MWΔPPNH=1
SdmB)2+ ΔP PNT(SiT
SdmB)2+ ΔP PNH(SiH
SCC(t) (MVA) 40,38 44,31 65,32 64,12 70,49 63,85 48,29SCT(t) ) -9,17 -7,68 -4,71 -6,94 -2,47 -5,08 -7,68
Trang 39(MVA)SCH(t) )
(MVA) 31,20 36,62 60,61 57,18 68,02 58,78 40,60
B 0,10 0,13 0,36 0,18 0,45 0,34 0,09Như vậy ta tính được tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu AT1 vàAT2 là:
2.2 Phương án II:
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 cuộndây:
S bộ = SđmS - 1n .STD
Trang 40Hình 2 4: Chiều truyền công suất của MBATN trong phương án 2
SUT(t) (MVA) 56,60 59,57 65,53 61,06 70,00 64,79 59,57SUC(t) (MVA) 35,71 37,17 41,09 39,13 41,58 42,07 34,24SVHT (t) (MVA) 194,9
212,22SCT(t) (MVA) -
-42,55 -45,16SCC(t) (MVA) 77,85 81,78 102,7
3 85,76SCH(t) (MVA) 31,20 36,62 60,61 57,18 68,02 58,78 40,60
2 Chọn loại và công suất định mức của MBA:
a) Máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ -MBA haicuộn dây: