Đề tài thiết kế phần Điện trong nhà máy thủy Điện công suất 6x100 mw chuyên Đề thiết kế hệ thống Điện mặt trời Áp mái cho siêu thị the city lục ngạn

Do vậy công suất tự dùng cho nhà máy thủy điện coi như không đổi theo thời gian vàđược xác định theo công thức sau: Trong đó: STDt: phụ tải tự dùng tại thời điểm t, MVA ; %: lượng điện

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY

THỦY ĐIỆN CÔNG SUẤT 6x100 MW CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

ÁP MÁI CHO SIÊU THỊ THE CITY LỤC NGẠN

Hà Nội, tháng 01 năm 2024

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện :

Hệ thống điện D14H1

2019 - 2024

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY

THỦY ĐIỆN CÔNG SUẤT 6x100 MW CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

ÁP MÁI CHO SIÊU THỊ THE CITY LỤC NGẠN

Hà Nội, tháng 01 năm 2024

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện :

Hệ thống điện D14H1

2019 - 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

I Thông tin chung

Họ và tên người hướng dẫn: Ma Thị Thương Huyền

Đơn vị công tác: Khoa Kỹ thuật điện, Trường Đại học Điện lực

Học hàm, học vị: Tiến sĩ

Họ và tên sinh viên : Từ Văn Tình Mã sinh viên: 19810110014

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện, điện tử Chuyên ngành: Hệ thống điện

Tên đề tài: Thiết kế phần điện trong nhà máy thuỷ điện công suất 6x100 MW

Chuyên đề Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho siêu thị The city Lục Ngạn

II Nhận xét về đồ án tốt nghiệp

2.1 Nhận xét về hình thức:

2.2 Mục tiêu và nội dung:

2.3 Kết quả đạt được:

2.4 Kết luận và kiến nghị:

III Nhận xét tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên

………

IV Đề nghị

Không được báo cáo: 

Hà Nội, ngày….tháng 01 năm 20…

Giáo viên hướng dẫn

TS MA THỊ THƯƠNG HUYỀN

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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

II GVHD xác nhận sau chỉnh sửa

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo  trongtrường Đại học Điện lực nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật điện, bộmôn Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp nói riêng đã tận tình giảng dạy,truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua

Đặc biệt tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến cô giáo Ma Thị Thương Huyền,người cô đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm

đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với cô, tôi không ngừng tiếp thu thêm nhiềukiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu đề ánnghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho tôi trong quá trình học tập vàcông tác sau này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 01 năm 2024

Sinh viên

Từ Văn Tình

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU xiv

DANH MỤC BẢNG BIỂU xv

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xvii

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 2

CHƯƠNG 1: 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

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 2

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng 3

1.2.3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp 3

1.2.4 Đồ thị công suất phát về hệ thống 5

1.3 Đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy 6

1.3.1 Cơ sở chung đề xuất các phương án nối điện 6

1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện 8

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 11

2.1 Phương án 1 11

2.1.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 11

2.1.2 Chọn máy biến áp 12

2.1.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 18

2.2 Phương án 2 20

2.2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 20

2.2.2 Chọn máy biến áp 21

2.2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp 25

2.3 Kết luận 26

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 27

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 27

3.1.1 Phương án 1 27

3.1.2 Phương án 2 28

3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 29

3.2.1 Tổng quan chung 29

3.2.2 Chi phí vận hành hằng năm 30

3.2.3 Tính toán cụ thể cho từng phương án 31

3.3 Chọn phương án tối ưu 32

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 34

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 34

4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch 35

CHƯƠNG 5: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 36

5.1 Tính toán dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức 36

5.1.1 Cấp điện áp 220kV 36

5.1.2 Cấp điện áp 110kV 37

5.1.3 Cấp điện áp 13,8 kV 37

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 38

5.2.1 Chọn máy cắt điện 38

5.2.2 Chọn dao cách ly 39

5.3 Chọn cáp và máy biến áp cho phụ tải địa phương 40

5.3.1 Chọn cáp điện 40

5.3.2 Chọn máy biến áp cho phụ tải địa phương 42

5.4 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát 46

5.4.1 Chọn thanh góp cứng 46

5.4.2 Chọn sứ đỡ thanh góp cứng 49

5.5 Chọn dây dẫn, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung 50

5.5.1 Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm 51

5.5.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 51

5.5.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 55

5.6 Chọn máy biến áp đo lường 56

5.6.1 Chọn máy biến điện áp BU 56

5.6.2 Chọn máy biến dòng điện BI 59

5.7 Chọn chống sét van 61

5.7.1 Chọn chống sét van cho MBA tự ngẫu 61

5.7.2 Chọn chống sét van cho MBA 2 cuộn dây 62

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN TỰ DÙNG 63

6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng 63

6.2 Chọn máy biến áp 64

6.3 Chọn khí cụ điện của sơ đồ tự dùng 64

6.3.1 Chọn máy cắt và dao cách ly 64

6.3.2 Chọn aptomat và khí cụ hạ áp 0,4kV 65

PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI CHO SIÊU THỊ THE CITY LỤC NGẠN 69

CHƯƠNG 7: TỔNG QUAN 69

7.1 Tổng quan về tiềm năng của điện mặt trời ở nước ta 69

7.2 Đối tượng thiết kế 70

CHƯƠNG 8: GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ QUY MÔ THIẾT KẾ 72

8.1 Sơ đồ hệ thống 72

8.2 Chọn pin mặt trời 73

8.3 Bộ biến đổi (Inverter) 75

8.4 Lựa chọn thiết bị bám tải 3 pha ( Smart meter) 76

8.5 Tủ đấu nối (tủ hạ thế) 77

8.6 Lựa chọn dây dẫn 78

8.7 Lựa chọn các phụ kiên 80

8.7.1 Hệ thống nhôm định hình, rail nhôm 80

8.7.2 Hệ kẹp biên chữ Z, kẹp giữa chữ T tấm pin 81

8.7.3 Jack nối MC4 81

8.7.4 Thang và máng cáp Solar 81

8.8 Tính toán chỉ tiêu kinh tế 82

8.8.1 Chi phí đầu tư 82

8.8.2 Tính toán thời gian thu hồi vốn 83

KẾT LUẬN 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

PHỤ LỤC: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 89

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU

MBATN Máy biến áp tự ngẫu

MBALL Máy biến áp liên lạc

MBATD Máy biến áp tự dùng

PDP % 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

SDP 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

1 Rúp 60.103 (VNĐ)

Utb Điện áp trung bình

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

DANH MỤC BẢNG BIỂU

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

Bảng 1.2 Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t 3

Bảng 1.3 Công suất của phụ tải địa phương 4

Bảng 1.4: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp trung 4

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

Bảng 1.6: Bảng công suất phát về hệ thống 5

Bảng 2.1 Phân bố công suất của MBA liên lạc của phương án 1 12

Bảng 2.2 Thông số MBA hai cuộn dây 13

Bảng 2.3 Bảng thông số MBA tự ngẫu 14

Bảng 2.4 Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây phương án 1 18

Bảng 2.5 Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian của phương án 1 19

Bảng 2.6 Phân bố công suất của MBA liên lạc của phương án 2 21

Bảng 2.7 Thông số MBA hai cuộn dây 21

Bảng 2.8 Bảng thông số MBA tự ngẫu 22

Bảng 2.9 Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây phương án 2 26

Bảng 2.10 Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian của phương án 2 26

Bảng 2.11: Tổng tổn thất điện năng của 2 phương án 26

Bảng 3.1 Vốn đầu tư cho MBA phương án 1 31

Bảng 3.2 Vốn đầu tư cho MBA phương án 2 32

Bảng 3 3 So sánh vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm của 2 phương án 32

Bảng 4 1 Bảng tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm 35

Bảng 5 1 Dòng điện cưỡng bức lớn nhất của các cấp điện áp 38

Bảng 5 2 Thông số các loại máy cắt 39

Bảng 5 3 Thông số các loại dao cách ly 40

Bảng 5 4 Thông số MBA địa phương 42

Bảng 5.5: Thông số máy cắt trước MBA phụ tải địa phương 43

Bảng 5.6: Thông số máy cắt sau MBA phụ tải địa phương 45

Bảng 5 7 Thông số kỹ thuật thanh góp đầu cực máy phát 48

Bảng 5 8 Thông số kỹ thuật của sứ đỡ 50

Bảng 5 9 Thông số dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220kV và 110kV 51

Bảng 5 10 Phân bố các đồng hồ điện cho BU 57

Bảng 5 11 Thông số BU được chọn cho cấp điện áp 13,8kV 57

Bảng 5 12 Thông số BU được chọn cho điện áp cấp 110kV và 220kV 58

Bảng 5 13 Thông số BI được chọn cho cấp điện áp 13,8kV 59

Bảng 5 14 Công suất tiêu thụ của cuộn dòng các thiết bị đo lường 60

Bảng 5 15 Thông số BI được chọn cho cấp điện áp 110kV và 220kV 61

Bảng 5 16 Thông số của chống sét van 62

Bảng 6 1: Thông số MBA tự dùng riêng 64

Bảng 6.2 Thông số MBA tự dùng chung 64

Bảng 6.3: Thông số máy cắt tự dùng 65

Bảng 6.4: Thông số dao cách ly tự dùng 65

Bảng 6.5 Thông số aptomat cấp 0,4 kV 66

Bảng 6.6 Thông số cầu dao hạ áp 0,4 kV 67

Bảng 8 1: Thông số kỹ thuật của tấm pin JAM72-S30-535-MR 73

Bảng 8 2: Thông số Kỹ Thuật Inverter SUN2000-60KTL-M0 60kW 75

Bảng 8 3: Bảng thông số kỹ thuật thiết bị bám tải 3 pha 76

Bảng 8 4: Bảng thông số kỹ thuật điện tủ hạ áp 77

Bảng 8 5: Thông số kỹ thuật của Aptomat 77

Bảng 8.6: Thông số kỹ thuật dây dẫn phân đoạn 1 79

Bảng 8.7: Thông số Kỹ thuật dây dẫn phân đoạn 2 79

Bảng 8.8: Thông số Kỹ thuật dây dẫn phân đoạn 3 80

Bảng 8.9: Thông tin số lượng và giá thành thiết bị 82

Bảng 8.10: Giá bán lẻ điện kinh doanh 84

Bảng 8.11: Chi phí tiết kiệm điện 1 tháng 84

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy 6

Hình 1.2 Sơ đồ nối điện phương án 1 8

Hình 1.3 Sơ đồ nối điện phương án 2 9

Hình 1 4: Sơ đồ nối điện phương án 3 10

Hình 2.1 Sơ đồ phân bố công suất và chiều quy ước của dòng công suất các phía của MBA và MBATN của phương án 1 11

Hình 2.2 Phân bố lại công suất sau khi sự cố hỏng MBA T4, tại thời điểm phụ tải phía trung lớn nhất 15

Hình 2.3 Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBATN AT2 khi phụ tải phía trung cực đại 16

Hình 2.4 Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBATN AT2 khi tải phía trung đạt cực tiểu 17

Hình 2.5 Sơ đồ phân bố công suất và chiều quy ước của dòng công suất các phía của MBA và MBATN của phương án 2 20

Hình 2.6 Phân bố lại công suất sau khi sự cố hỏng MBA T4, tại tời điểm phụ tải phía trung lớn nhất 23

Hình 2.7 Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBATN AT2 khi phụ tải phía trung cực đại 24

Hình 2.8 Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBATN AT2 khi tải phía trung đạt cực tiểu 25

Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 28

Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 29

Hình 4 1 Sơ đồ vị trí các điểm tính toán ngắn mạch 34

Hình 5 1 Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương 43

Hình 5 2 Sơ đồ điểm ngắn mạch đường dây 22 kV 44

Hình 5 3 Thanh góp tiết diện hình máng 47

Hình 5 4 Sứ đỡ cho thanh góp cứng 49

Hình 5 5 Sơ đồ thay thế ngắn mạch tại điểm N1 52

Hình 5 6 Sơ đồ thay thế ngắn mạch tại điểm N2 54

Hình 5 7 Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào BU và BI mạch máy phát 60

Hình 6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng nhà máy thủy điện công suất trung bình 63

Hình 7 1: Siêu thị The City Lục Ngạn 70

Hình 8.1: Hệ thống điện mặt trời hòa lưới bám tải 72

Hình 8.2: Thiết bị bám tải giúp chống phát lên lưới 73

Hình 8 3: Các phương pháp ghép nối pin mặt trời 74

Hình 8.4: Hệ thống giá đỡ 80

Hình 8.5: Hệ kẹp chữ T và chữ Z 81

Hình 8.6: Jack nối MC4 81

Hình 8.7: Thang và máng cáp Solar 82

Hình 8.8: Sơ đồ phương án lắp đặt của hệ thống pin mặt trời 86

Phụ Lục 1.1 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch toàn nhà máy 89

Phụ Lục 1.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch 90

Phụ Lục 1.3 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N1 91

Phụ Lục 1.4 Sơ đồ thay thế tối giản tại điểm ngắn mạch N1 92

Phụ Lục 1.5 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N2 93

Phụ Lục 1.6 Sơ đồ thay thế tối giản tại điểm ngắn mạch N2 95

Phụ Lục 1.7 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N3 95

Phụ Lục 1.8 Sơ đồ thay thế tối giản tại điểm ngắn mạch N3 97

Phụ Lục 1.9 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N3’ 98

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 Thủy điện.

Phần 2: Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho siêu thị The city Lục Ngạn.Sau thời gian gần 2 tháng tìm hiểu và tính toán, em đã hoàn thành bản đồ án tốtnghiệp này Em mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của thầy cô và các bạn để

em rút ra kinh nghiệm và bổ sung những kiến thức còn thiếu

Hà Nội, tháng 01 năm 2024

Sinh viên

Từ Văn Tình

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

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT CÁC

PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

Mục tiêu của tínhtoán cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện để cân bằngcông suất và đảm bảo được tính kinh tế trong xây dựng và vận hành Đây chính là cơ

sở để thành lập các phương án nối dây của nhà máy nhằm đảm bảo độ tin cậy cung cấpđiện và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Từ những vấn đề đặt ra nhiệm vụ trước hết chongười thiết kế là phải tiến hành từ các công việc chọn máy phát điện tính toán phụ tải

và cân bằng công suất một cách hợp lý nhất

1.1 Chọn máy phát điện

Máy phát điện (MPĐ) là trái tim của nhà máy, một bộ phận không thể tách rờicủa nhà máy điện Vì vậy lựa chọn MPĐ sao cho phù hợp là việc rất quan trọng Đểtiện cho việc tính toán thì ta chọn các tổ máy cùng một loại máy phát Theo đề bài yêucầu “Thiết kế phần điện cho nhà máy Thủy điện gồm 6 tổ máy, công suất của mỗi tổmáy bằng 100MW” nên ta sẽ chọn loại máy phát điện CB-835/180-36 có các thông số

kỹ thuật như sau: (Tra tài liệu tham khảo [1])

Bảng 1.1 Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện

Loại máy phát

S đm (MVA )

P đm (MW )

U đm (kV )

N đm (v/ph)

cos φ

Điện kháng tương đối

CB-835/180-36 111 100 13,8 166,7 0,9 0,22 0,30 0,94

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Công suất toàn phần toàn nhà máy tại thời điểm t xác định theo công thức sau:

(1.1)

Trong đó: STNM(t): Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, MVA;

PNM%(t): Phần trăm công suất phụ tải toàn nhà máy tại thời điểm t, MW;

: Tổng công suất định mức biểu kiến của nhà máy, MVA;

SdmH : công suất định mức 1 tổ máy phát.

đó công suất cho tự dùng chung là chiếm đa phần công suất tự dùng của toàn nhà máy

Do vậy công suất tự dùng cho nhà máy thủy điện coi như không đổi theo thời gian vàđược xác định theo công thức sau:

Trong đó: STD(t): phụ tải tự dùng tại thời điểm t, MVA ;

%: lượng điện phần trăm tự dùng;

cosTD: hệ số công suất phụ tải tự dùng;

1.2.3 Đồ thị phụ tải các cấp điện áp

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

(1.3)

Trong đó: S(t) – công suất phụ tải tại thời điểm t

Pmax – công suất cực đại của phụ tải

cos φ – hệ số công suất

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

a) Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương)

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: UDP = 22 kV; PmaxDP = 11 MW; cosDP = 0,89Gồm: 2 lộ kép x 5,5MW x 4km

Áp dụng công thức (1.3) cho các thời gian còn lại ta có kết quả trong Bảng 1.3

Bảng 1.3 Công suất của phụ tải địa phương

S DP (t), MVA 7,42 9,89 12,36 9,89 11,12 12,36 9,89

b) Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV:

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: UTđm = 110 kV; PmaxUT = 240 MW; cosUT = 0,86Gồm: 2 lộ kép x 65MW và 2 lộ đơn x 55MW

Áp dụng công thức (1.3) cho các thời gian còn lại ta có kết quả trong Bảng 1.4

Bảng 1.4: Công suất phát của phụ tải cấp điện áp trung

S UT (t), MVA 195,35 237,21 251,16 223,26 279,07 251,16 223,26

c) Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220kV:

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có: UCđm = 220 kV; PmaxUC = 120 MW; cosUC = 0,85Gồm: 2 lộ kép x 60MW

Áp dụng công thức (1.3) cho các thời gian còn lại ta có kết quả trong Bảng 1.5

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

S UC (t), MVA 98,82 112,94 141,18 127,06 127,06 141,18 98,82

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 bằng côngsuất tiêu thụ, không xét đến tổn thất công suất trong máy biến áp ta có phương trìnhcân bằng công suất toàn nhà máy là:

STNM (t) + SVHT (t) + SDP(t) + SUT (t)+ SUC (t) + STD(t) = 0 (1.4)

Từ phương trình (1.4) ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là:

SVHT (t) = STNM (t) – [SDP(t) + SUT (t) + SUC (t) + STD (t) ] (1.5)

Trong đó: 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)

SDP(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)

Tại thời điểm t = 0 ÷ 6 (h), áp dụng công thức (1.5) ta có:

SVHT (t1) = STNM (t1) – [SDP(t1) + SUT (t1) + SUC (t1) + STD (t1) ] = 599,40 – (7,42+195,35+98,82+3,53) = 294,28 (MVA)

Tính tương tự cho khoảng thời gian còn lại ta có kết quả trong Bảng 1.6:

- Phụ tải cấp điện áp MPĐ: S min DP = 7,42 MVA; S DP max= 12,36 MVA;

- Phụ tải cấp trung áp 110kV: S UT min

= 195,35 MVA; S UT max

= 279,07 MVA;

- Phụ tải cấp cao áp 220 kV: S UC min= 98,82 MVA; S UC max = 141,18 MVA;

- Công suất tự dùng: STD = 3,53 MVA

- Công suất phát về hệ thống: S VHT min= 235,67 MVA; S VHT max= 294,28 MVA;

Vậy nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, cung cấp đủ cho các phụ tảicác cấp điện áp

Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhàmáy 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 24 0

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

1.3 Đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

1.3.1 Cơ sở chung đề xuất các phương án nối điện

Phương án nối điện chính của nhà máy điện là một khâu hết sức quan trọng trongquá trình thiết kế phần điện trong nhà máy điện Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải

và cân bằng công suất để đề xuất các phương án nối điện

Chọn phương án nối dây theo một số nguyên tắc sau:

Nguyên tắc 1: Thanh góp điện áp máy phát

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp máyphát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên máy cắt của

máy biến áp liên lạc Quy định về mức nhỏ công suất của địa phương là: cho phép rẽnhánh từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% công suất định mứccủa một tổ máy phát Vậy khi đó, giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực hai

tổ máy phát, ta có:

(1.6)

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

SDP = 12,36 (MVA) ; SđmH = 111 (MVA)

Thay số liệu vào công thức (1.6) ta có:

Vậy: 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: Chọn máy biến áp liên lạc

Nhà máy điện cần thiết kế gồm 3 cấp điện áp (22kV, 110kV, 220kV), nên ta phải

sử dụng máy biến áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu Xét 2 điều kiện:

Vậy: Dùng 2 MBATN có điều chỉnh dưới tải làm MBA liên lạc.

Nguyên tắc 4 : Chọn số lượng bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây

Chọn số lượng bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp (TBPP)cấp điện áp tương ứng trên cơ sở công suất cấp và công suất tải tương ứng Cụ thể là:

Ta có: SUTmax = 279,07 \(MVA\); SUTmin = 195,35 (MVA); Sđm H = 111 \(MVA\)

tự ngẫu

=> Ghép 2 tới 3 bộ MPĐ- MBA 2 cuộn dây ở phía trung.

Nguyên tắc 6: 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

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

(1.7)

Áp dụng từ công thức (1.7) ta có:

Vậy: ta có thể ghép tối đa 2 máy phát điện vào chung một máy biến áp.

1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện

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

a, Phương án 1

Hình 1.2 Sơ đồ nối điện phương án 1

Nhận xét: Phương án này có hai bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp

điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV và hai bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dâynối lên thanh góp 220kV Hai bộ MPĐ-MBATN liên lạc giữa các cấp điện áp, vừalàm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếucho phía 110kV

- Ưu điểm:

+ Chủng loại máy biến áp ít.

+ Vận hành đơn giản, linh hoạt, đảm bảo cung cấp điện liên tục

+ Tổn thất công suất nhỏ

- Nhược điểm: Có 2 bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây bên cao 220kV, giá thành cao

hơn phương án 2

b, Phương án 2

Hình 1.3 Sơ đồ nối điện phương án 2

Nhận xét: Phương án này có ba bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây nối lên thanh góp

điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV và một bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dâynối lên thanh góp 220kV Hai bộ MPĐ-MBATN liên lạc giữa các cấp điện áp, vừalàm nhiệm vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếucho phía 110kV

c) Phương án 3

Hình 1 1: Sơ đồ nối điện phương án 3

Nhận xét: Phương án này có một bộ MBA 2 cuộn dây và một bộ 2

MPĐ-MBA hai cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải110kV Một bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây, một bộ 2 MPĐ-MBA 2 cuộn dây nối lênthanh góp 220kV Hai MBATN liên lạc giữa các cấp điện áp trung áp và cao áp, vừalàm nhiệm vụ và cấp điện cho phụ tải địa phương

- Ưu điểm:

+ 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 MBATN nên đảm bảocung cấp điện liên tục

- Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện không cao vì nếu sửa chữa hoặc sự cố

MBA T2 hoặc T3 thì phải dừng làm việc cả 2 tổ MPĐ

Qua những phân tích trên ta giữ lại phương án 1 và phương án 2 do đảm bảo cácyêu cầu kỹ thuật để tính toán so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được

sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy điện

Như vậy, ở Chương 1 đã chọn được MPĐ, tính toán cân bằng công suất phụ tải

toàn nhà máy, tự dùng, các cấp điện áp và sơ bộ đưa ra được các phương án nối điệnhợp lí Tiếp theo ta sẽ tính toán để lựa chọn máy biến áp cho 2 phương án đã chọn vàhình thành các cơ sở để chọn ra phương án tối ưu nhất

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Mục tiêu chọn được máy biến áp phù hợp với hai phương án được lựa chọn ở

Chương 1 và kiểm tra điều kiện quá tải các máy biến áp đã chọn có thỏa mãn hay

không Tính tổn thất công suất mỗi phương án

2.1 Phương án 1

2.1.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA

Hình 2.4 Sơ đồ phân bố công suất và chiều quy ước của dòng công suất các phía

của MBA và MBATN của phương án 1

Việc phân bố công suất cho các MBA cũng như cho các cấp điện áp của chúngđược tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là: phân công suất cho MBA trong sơ đồ bộMPĐ-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ, phần thừa thiếu còn lại doMBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suấtthu (phụ tải), không xét đến tổn thất trong MBA Nguyên tắc trên được đưa ra để đảmbảo vận hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MFĐ-MBA hai cuộndây loại có điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể

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

Nhà máy thủy điện có 6 tổ máy phát giống nhau Công suất máy biến áp mang tảibằng phẳng trong suốt 24h/ngày và được tính theo công thức sau:

Sb o=Sđm H- 1

n S TD

max

(2.1)

Trong đó: Sbo : công suất bộ truyền qua các MBA T1, T2, T3, T4 (MVA);

SđmH: là công suất của mỗi tổ máy phát (MVA);

S TD max : là công suất của phụ tải tự dùng cực đại;

n: là số tổ máy phát điện của nhà máy (n= 6)

Thay số vào công thức (2.1), ta có: SboT1,T2,T3,T4 = 111 - 16 3,53 = 110,41 (MVA)

b) MBA liên lạc

Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MFĐ-MBA hai cuộndây, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở sơ

đồ nối điện và cân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA

Phân bố công suất cho các phía của MBA AT1, AT2 như sau:

SUT(t), SUC(t): công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t (MVA);

SPC(t), SPT(t), SPH(t): công suất phía cao, trung, hạ của MBATN tại thời điểm t(MVA);

SVHT(t): công suất phát về hệ thống tại thời điểm t (MVA)

Thay vào công thức (2.2) và tính toán cho các khoảng thời gian khác nhau trong ngày, ta có kết quả tổng hợp trong Bảng 2.1

Bảng 2.3 Phân bố công suất của MBA liên lạc của phương án 1

Công suất của MBA được chọn phải đảm bảo được cung cấp điện bình thườngtrong điều kiện làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi các máy biến áp đềulàm việc.

Ngoài ra, khi có bất kỳ MBA nào trong hệ thống xảy ra sự cố thì MBA còn lạiphải với khả năng quá tải của nó cung cấp đủ công suất cần thiết

a, Máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây

MBA 2 cuộn dây có tải bằng phẳng không cần điều chỉnh điện áp phía hạ nênkhông cần điều chỉnh dưới tải, chỉ cần điều chỉnh trực tiếp bằng TDK của MPĐ đểđiều chỉnh điện áp phía cao áp Công suất định mức MBA chọn theo công thức sau:

SđmT≥ SđmH – STD SđmH = 111 (MVA) (2.3)

Trong đó:

SđmT là công suất định mức của máy biến áp ta chọn

SđmH là công suất định mức của máy phát

STD là công suất tự dùng của mội tổ máy

Do hệ số tự dùng của nhà máy là 0,5% nên ta có thể bỏ qua STD.

Tra bảng 2.4 và 2.5 trong tài liệu tham khảo [1],ta chọn MBA với các thông số

kỹ thuật được cho trong Bảng 2.2 sau:

Bảng 2.2 Thông số MBA hai cuộn dây

Cấp

điện áp

Loại MBA

S đmT (MVA)

U C (kV)

U H (kV)

ΔP O (kW)

Đối với MBA này ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi một trong hai phần

tử MPĐ hay MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc trong điều kiện sự cố Cũng chính

vì lý do này chỉ cần dùng máy cắt (MC) phía cao áp là đủ, phía hạ áp chỉ cần dùng daocách ly (DCL) phụ cho sửa chữa

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 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 MBATN được xác định là công suất truyền lên từ phía

hạ nên công suất của MBATN được chọn theo công thức sau:

Hệ số có lợi của MBA:

với các thông số kỹ thuật được cho trong Bảng 2.3 sau:

Bảng 2.3 Bảng thông số MBA tự ngẫu

2.1.2.2 Kiểm tra quá tải máy biến áp khi có sự cố

Đối với MBALL khi sự cố một trong các MBA trong sơ đồ thì MBALL còn lạiphải mang tải nhiều hơn cùng với sự huy động công suất dự phòng của hệ thống thìmới có thể đảm bảo cung cấp công suất phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống nhưlúc bình thường Quá tải sự cố tối đa cho MBA là 40% với điều kiện làm việc khôngquá 6 giờ trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục

a) TH1: Hỏng 1 bộ MPĐ – MBA khi phụ tải trung cực đại (T4)

Tại thời điểm (13-17)h phụ tải trung đạt giá trị cực đại: SUTmax = 279,07 (MVA)Tại thời điểm này : SUC =127,06 (MVA); SVHT = 245,22 (MVA);

STD = 3,53 (MVA); SDP= 11,12 (MVA)

+ Kiểm tra điều kiện quá tải:

2.kqtsc.α.SdmAT + Sbo ≥ SUTmax với kqtsc =1,4 (2.5)

Áp dụng công thức (2.5): 2.1,4.0,5.250+110,41= 460,41 MVA > 279,07 (MVA)

=> Thỏa mãn điều kiện quá tải

+ Phân bố lại công suất tại thời điểm sự cố:

Áp dụng công thức (2.6) ta được: 0,5.1,4.250 = 175 MVA > 104,85 (MVA)

=> Thỏa mãn điều kiện quá tải

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

Sthiếu = SVHTUTmax + SUCUTmax – 2.Sbo– 2.SP Csc1

= 245,22 + 127,06 – 2.110,41 – 2.20,52 = 110,41 (MVA)

Ta thấy: Sthiếu = 110,41 (MVA) < SdtHT = 250 (MVA)

Vậy công suất dự phòng của hệ thống có thể bù được lượng công suất thiếu khiMBA T4 bị sự cố MBA đã chọn đạt yêu cầu và hệ thống vẫn làm việc ổn định

b) TH2: Hỏng 1 MBATN khi phụ tải phía trung cực đại

+ Kiểm tra điều kiện quá tải :

kqtsc α SđmAT+ 2.Sb ộ ≥ SUTmax (2.7)

Áp dụng công thức (2.7):1,4.0,5.250+2.110,41=395,82 (MVA)>279,07 (MVA)

=> Thỏa mãn điều kiện quá tải

+ Phân bố lại công suất tại thời điểm sự cố ta có:

Hình 2.3 Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBATN AT2 khi phụ tải phía

Áp dụng công thức (2.8) ta được: 0,5.1,4.250 = 175 MVA > 99,29 (MVA)

=> Thỏa mãn điều kiện quá tải

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

Sthiếu = (SVHTUTmax + SUCUTmax) – (2.Sbộ+ Ssc2PC)

= 245,22 + 127,06 – (2.110,41+41,04) = 110,41 (MVA)

Ta thấy: Sthiếu = 110,41 (MVA) < SdtHT = 250 (MVA)

Vậy công suất dự phòng của hệ thống có thể bù được lượng công suất thiếu doMBA AT2 bị sự cố MBA đã chọn đạt yêu cầu và hệ thống vẫn làm việc ổn định.

=195,35 MVA

Tại thời điểm (0-6)h phụ tải phía trung đạt cực tiểu: S UC UTmin = 98,82(MVA);

S VHT UTmin

= 294,28 (MVA); S TD = 3,53 (MVA); S UTmin DP =7 , 42(MVA)

Hình 2.4 Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBATN AT2 khi tải phía trung

đạt cực tiểu

Ta thấy:SPTsc3< 0 , SPHsc3, SPCsc3 > 0 ,nên MBATN có chế độ truyền tải công suất từ hạ,trung lên cao Trong trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất

Snt = α.(SPHsc 3 + SPTsc 3 ) = 0,5.(103,00 + |-25,47|) = 64,24 (MVA)

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

Sthiếu = (SVHTUTmin + SUCUTmin) – (2.Sbộ + SPC )

= 294,28 + 98,82 – (2.110,41 + 128,47) = 43,81 (MVA)

Ta thấy: Sthiếu = 43,81 (MVA) < SdtHT = 250 (MVA)

Vậy công suất dự phòng của hệ thống bù được lượng công suất thiếu do máy biến áp AT2 sự cố MBA chọn đạt yêu cầu và hệ thống dư công suất không cần bù

=> Qua phân tích và tính toán ta thấy MBA đã chọn đạt yêu cầu

2.1.3 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

2.1.3.1 MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây

- Do MBA mang tải bằng phẳng cả năm nên tổn thất điện năng xác định theo công thức:

SđmT: Công suất định mức của MBA, (MVA);

SBo: Công suất truyền tải qua bộ MPĐ - MBA 2 cuộn dây, (MVA)

- Thay số vào công thức (2.9) ở trên ta có kết quả thể hiện trong Bảng 2.4:

Bảng 2.1 Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây phương án 1

(kV)

S đmT (MVA)

∆P 0 (kW)

∆P N (kW)

S bộ (MVA)

∆A T (MWh)

- Tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây là:

2.1.3.2 Tổn thất điện năng hằng năm trong MBATN AT1,AT2

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

∆ P C N , ∆ P T N , ∆ P N H : Tổn thất ngắn mạch cuộn cao, trung, hạ.

α: Hệ số có lợi của MBATN, α =0 ,5

- Do MBA mang tải theo đồ thị phụ tải ngày đặc trưng cho toàn năm nên tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:

ti: Khoảng thời gian tính theo giờ của từng thời điểm trong ngày (h);

SđmAT: Công suất định mức của MBA tự ngẫu, (MVA)

Thay thông số của các máy biến áp vào công thức (2.11) ta có Bảng 2.5:

Bảng 2.5 Tổn thất điện năng trong các khoảng thời gian của phương án 1