Đồ án môn học thiết kế phần Điện trong nhà máy nhiệt Điện 4 x 63 mw

Phân trăm công suất phụ tái của từng cấp điện áp tại thời Ơ, Prnax Công suât phụ tải cực đại của từng câp điện áp ° Phan trăm công suât của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời Pua%

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

su

DAI HOC DIEN LUC ELECTRIC POWER UNIVERSITY

DO AN MON HOC THIET KE PHAN DIEN TRONG NHA MAY

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp máy phát Sua (Cấp 10kV) 55-222 czscse 2

1.2.5 Cân bằng công suất phát vẻ hệ thống SE SE re 3

1.3 Đề xuất phương án nối điện cho nhà máy, 5c CS SE EEsrerr trưng 5 1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối điện 2c n2 gen grưy 5 13.2 Đề xuất phương án nối điện 5 2c TT E212 run 6

13.3 Kết luận 2H HH tru 8 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIỂN ÁP 22-22222222 cccrrrrree 9

2.1 Phương án Ì 2 2.1 n1 12 HT TH 11111111111 HH Hài 9 2.1.1 Tính toán phân bố công suất cho MBA lúc bình thường 9 2.1.2 Chọn máy biến áp cho phương án s5 SE set xyei II 2.1.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA trong thời gian xảy ra sự cố 12 2.1.4 Tính toán ton thất điện năng trong MBA - cty 15 2.2 Phương am 2 cece ccc ccccscescessnseeseecsseeecsscseseesscseesecseesseesseeseeeseesseeens 17 2.2.1 Tính toán phân bồ công suất cho MBA lúc bình thường 17 2.2.2 Chọn máy biến áp cho phương án s5 SE set xyei 18 2.2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA trong thời gian xay ra sy c6 19 2.2.4 Tính toán ton thất điện năng trong MBA - cccnctetsrererree 23

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

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DẦY DẪN 2-222cccccsccerce 41

5.1 Dòng làm việc bình thường và dòng điện làm việc cưỡng bức 4I h.*ð3 6n eo 4I 5.1.2 Các mạch L10 kV 2 2 2121211211 1111512118111 1 12g11 xe 42 5.13 Các mạch 6 KV 211 n1 ng cv vyy 42

5.2.2 _ Chọn dao cách Ìy Q.2 21112111122 1111182110111 1n xnxx ryu 44 5.3 Chọn thanh góp cứng đầu cực máy phát 5c nen rreere 44 5.3.1 Chọn thanh góp cứng .L c1 221122112221 12 111 1118 1tr rưy 44 5.3.2 - Chọn sứ đỠ Q.0 nn HH TT TT ng TT cv vyy 47 5.4 _ Chon day dan, thanh góp mềm phía điện áp cao và trung - 48

5.4.1 Chọn tiết điện dây dẫn và thanh góp mềm - 52c zczxcei 49 5.4.2 _ Kiểm tra ôn định nhiệt khi ngắn mạch 2-52 SE tre 49

5.4.3 Kiểm tra điều kiện vẳng quang - c2 rrgryệy 31 53.5 _ Chọn cáp và kháng điện đường đây 0ì 2n n S2 nhe 52 3.5.1 Chọn Gấp 222.022 12 11211 HH tk Hee 53 5.5.2 _ Chon khang dién durong day cece ceceetseeetecetseenstnaes 55 5.6 Chon may bién ap do 100g ceccccccceseeesesseesvsvesvesvsvsseevsvsevecevsrseveeeees 57

5.6.1 Cấp điện áp 220 kV và L10 KV - 2222221122221 E12 re 57

5.7 Chọn chong SEt VAD cccccccccccccececccceeseeeectnctaccccccecesseececsettteteeeusstesescesees 63 5.7.1 Chống sét van cho thanh góp - 5c St SE HH nên 63 5.7.2 Chống sét van cho máy biến áp 555cc S1 ExnH nrrưyu 63

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG - 252-2222 crzrrrrrrrrre 65

6.1 Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện 5-55 Sccscexerze, 65

6.2 _ Chọn máy biến áp tự đùng sc s22 1H HH He re ru 66

6.3 Chọn khí cụ điện cho phan Glen ty MUNG cece 2 nhe 67

6.3.1 Chom may Cate cececcecccccccccscsscssesessseseesecsessvesestesvssvssessseesevstsensevsesaeess 67

6.3.2 Chọn dao cách Ìy Ặ Q.2 2011211112112 1119211011111 xxx ky 67 6.3.3 Chọn aptomat và cau dao phía hạ áp 0,4 kV cty 68

TAI LIEU THAM KHAO Qo cecccceccccscsssscsvesessesesessesesessesesuesesveresvaresesveveseevavavevavevevees 70

trăm đi % cách giữa các

=79 A?s

tải sét van Môẩun đàn hỗi của iêu thanh =1,1.10°kG/em

i cho của sử dao 1 của thanh siêu i di

dién cho điện làm việc bình

¡nh nhiệt cho điện kinh tải sự hiệu chỉnh theo nhĩ tính chi hinh chinh theo nhi chinh theo

Phân trăm công suất phụ tái của từng cấp điện áp tại thời

Ơ,

Prnax Công suât phụ tải cực đại của từng câp điện áp

° Phan trăm công suât của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời Pua% điểm t x

° Phân trăm công suât của phụ tải cấp điện áp trung tại thời Pur % diém t tA

° Phân trăm công suât của phụ tải câp điện áp cao tai thoi diém

5 Tiết diện ngang của thanh dan S(t) Céng suat phụ tải của từng cấp điện áp tại thời điểm t Sams Công suất biêu kiến định mức của một tô may phat Sinn Công suất phát của toàn nhà may

Sap Công suất phụ tải tự dùng

sn Công suất phụ tải tự dùng cực đại Suc Céng suat phy tai cap dién ap may phat Sur Công suat phu tai cap dién ap trung Suc Céng suat phu tải cap dién ap cao Svut Công suật phát về hệ thông Ssc(t), Sp+(t), Sen(t) | Công suất phía cao, trung, hạ của máy biến áp tại thời điểm t Samt Công suất định mức máy biến áp hạ cuộn dây

Samat Công suã định mức của máy biến áp tự ngẫu

Vp Von dau tu may bién ap Vippp Vốn đầu tư xây dựng các mạch thiết bị phân phôi

Bang 1.1: Thong s6 may phat i@n c ccccccccccccsccescscsscesesseseesvssessestssvseeeesveessevsveeees 1

Bang 1.2: Bảng biến thiên công suất toàn nhà máy - - net 2 Bảng I.3: Bảng biến thiên phụ tải tự đùng của nhà máy - 5 St rcrrrret 2

Bang 1.4: Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp máy phát 3

Bảng I.5: Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp trung (1 10 kV) 3

Bảng I.6: Bảng biến thiên công suất phát về hệ thống s55 sec 3 Bảng I.7: Tổng hợp phụ tải của nhà máy theo từng thời điểm 55s 4 Bảng 1.9: Giá trị cực đại và cực tiểu của từng phụ tải c2 c2 sen eese 5 Bang 2.1: Phan b6 cong suất MBA theo từng thời điểm (Phương án l) 10

Bảng 2.2: Thông sô máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây (Phương án Ì) II Bảng 2.3: Thông số máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2 (Phương án l) 11

Bảng 2.4: Tổn that dién nang cla may bién ap 2 cudn day (Phuong an 1) 15

Bảng 2.5: Tổn thất điện năng trong MBATN ATI, AT2 (Phương án l) 16

Bảng 2.6: Phân bố công suất MBA theo từng thời điểm (Phương án 2) 18

Bảng 2.7: Thông sỐ máy biến áp 3 pha | 2 cuộn dây (Phương an 2) 18

Bảng 2.8: Thông số máy biến áp tự ngẫu ATI và AT2 (Phương án 2) 19

Bảng 2.9: Tổn thất điện năng của máy biến áp 2 cuộn dây (Phương án 2) 23

Bảng 2.10: Tôn thất điện năng trong MBATN ATI, AT2 (Phương án 2) 23

Bang 3.1: So sanh chi tiéu kinh tế của 2 phương án - 5-52 tre rệt 29 Bảng 4.1: Điện áp cơ bản của từng cấp điện áp s.- nhớ 31 Bang 4.2: Téng hop gia trị ngắn mạch tại các Vi tri tinh toa cece eee 40 Bảng 5.l: Dòng cưỡng bức của từng cấp điện áp Sàn HH re 42 Bảng 5.2: Thông số máy cắt điện 1 ST SE E21 HH He ru 43 Bảng 5.3: Thông số đao cách Ïy - - c1 21221121 2111 trường 44 Bảng 5.4: Thông số thanh góp cứng đầu cực máy phát - 5c cc nen srersrere 46 Bảng 5.5: Thông số sứ đỡ ST 221211 ng rA 48 Bảng 5.6: Thông số dây dẫn và thanh góp mềm -s SE E112 EEEE xrkx 49 Bảng 5.7: Thông số kháng điện đường đây 5 SE HH yey 55 Bang 5.8: Théng số máy cắt K901 và K902 c ctnnneherrrerrree 57 Bảng 5.7: Thông số máy biến điện á ap cấp 110 kV và 220 kV ccceccesee 58 Bảng 5.8: Thông số máy biến dòng cấp điện áp 220 kV và 110 kV 58

Bảng 5.9: Phụ tải của máy biến điện áp St ng 22 11 treo 59 Bang 5.10: Théng s6 may bién dién ap cap 6 kV kiéU W/V ceccccccecceeeceseeseeeeee 60 Bảng 5.11: Thông số máy biến điện áp cấp 6 kV kiêu Y0/Y0, Y0/Y0/tam giác hở.60 Bảng 5.12: Thông số máy biến dòng điện cấp điện áp 6 kV sec 61 Bảng 5.13: Công suất tiêu thụ của cuộn dòng các thiết bị đo lường 61 Bảng 5.14: Thông số chống sét van - 5 St 1E E221 1 n1 ng ườn 63 Bảng 6.2:Thông số máy biến áp dự phòng và tự dùng cấp 0,4 kV cccc 66 Bảng 6.3: Thông số máy cắt phía tự đùng c2 He, 67 Bảng 6.4: Thông số đao cách ly của mạch tự dùng - 5c nen 67

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy 2 2S SE HT riyn 4

Hình 1.2: Sơ đồ nối đây phương án Ï 5: ST SE E111 21g rưyn 6 Hình 1.3: Sơ đồ nối điện phương án 2 - 5 SE E1 1121111 1 1.11 1 tra 7 Hình 1.4: Sơ đồ nối điện phương án 3 52 SE 112111 11 11 1 tra 7

Hình 2.1: Sơ đồ phân bồ công suất phương án I và chiều quy ước của dòng công

Hình 2.5: Phân bố công suất MBATN khi MBA T2 gặp sự cố tại thời điểm SUTmax

(PhUONG AN 2) ec cece cceceeenceneceeeeeeseeecsseeecsseeeesseeecseseeceensesiseteteseteeeniee 20

Hinh 2.6: Phan b6 céng suat MBATN AT2 khi AT1 gap sy cé tại thời điểm SUTmax

(PhUONG AN 2) ec cece cceceeenceneceeeeeeseeecsseeecsseeeesseeecseseeceensesiseteteseteeeniee 21

Hinh 2.7: Phan b6 céng suat MBATN AT2 khi AT1 gap sy cé tại thời điểm SUTmin

(PhUONG AN 2) ec cece cceceeenceneceeeeeeseeecsseeecsseeeesseeecseseeceensesiseteteseteeeniee 22

Hình 3.1: Sơ đồ thiết bi phan phoi phurong an Loo ceees ees eeseseeseseeeeseseeeeeeeees 25 Hình 3.2: Sơ đồ thiết bi phân phối phương án 2 5 S5 SE ve 26

Hình 4.1: Vị các điểm ngăn mạch tính toáñ 2S S11 93555555112 30 Hình 4.2: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn Tnạch on HH kyy 33

Hình 4.3: Sơ đồ tính toán ngắn mạch N I - 5c s1 1211121121121 1E treo 33

Hình 4.4: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N2 2 S cnnnnn re se: 35 Hình 4.5: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N3 - cnn se se: 37 Hình 4.6: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N3' 222cc sec 39

Hình 5.1: Thanh gớp tiết diện hình máng - 2-52 S2 E2 SE E2 3x xe re 45

Hình 5.2: Sứ đố thanh góp cứng L0 121111212211 121 1152 1011128 11c này 48 Hình 5.3: Sơ đồ kháng điện đơn cấp điện cho phụ tải cấp điện áp đại phương 33 Hình 5.4: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch chọn kháng cc 525: 55 Hình 5.5: Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào máy biến áp và máy biến dòng của mạch

máy phát L0 21112111121 112111 11118111011 111111011 101111110111 K 1k k HH kg kg 62

PHƯƠNG ÁN NÓI DÂY

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phân rất quan trọng khi thiết kế nhà máy điện Nhu cầu của phụ tải các cấp nhà máy điện, được xác định từ giá trị đề

bài, là cơ sở để thành lập các phương án nối điện của nhà máy nhằm đảm bảo độ tin

cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Các nội dung này sẽ được trình bay trong chương 1

1.1 Chọn máy phát điện

Theo nhiệm vụ thiết kế phan dién cho nha may nhiét dién thiét ké gom 4 tô máy, công suất của mỗi tổ máy là 50 MW

Tra bang 1.1 phy luc 1 tài liệu tham khảo [1] ta chọn các máy phát điện đồng bộ

giống nhau kiểu tuabin hơi TB® — 100 — 2 Thông số của máy phát điện TB@® — 50

— 3600 được tông hợp tại Bảng l.I

Bảng I.1: Thông số máy phát điện

vòng/phút | MVA | MW | kV kA

TB® — 50 — 3600 3000 62,5 50 6,3 | 0,8 5,73 | 0,1336 | 0,1786 | 1,4036

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Phụ tải toàn nhà máy:

Phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức (I.L)

5 evn (€) t)= 100.cosp, "=

trong do:

- Syy(t): céng suat phát toàn nhà máy tại thoi điểm t

- P„%(t): phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

- cosø;: hệ số công suất định mức của MPĐ

- _ P›: tông công suất tác dụng định mức của nhà máy

Áp dụng công thức (1.1), ta tính được công suất phát ra của nhà máy trong từng khoảng thời gian trong ngày Kết quả tính toán được tổng hợp tại bảng 1.2

Bang 1.2: Bang bién thiên công suất toàn nhà máy

1.2.2 Phu tải tự dùng toàn nhà máy

Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t trong ngày được xác định theo biểu thức sau:

.P Sm|tÌ= ~ 100 COS@rp TE an Samp

-_ C0SØ;p: hệ số công suất phụ tải tự dùng

- Sma;[t): công suất phát toàn nhà máy tại thời điểm t

- Pa„.,S¿„: công suất tác dụng định mức và công suất toàn phần định mức của

1 tổ máy phát

Áp dụng công thức (1.3), với œ = 7,11% và c0s Ø„= 0,8, ta tính được công suất phụ tải tự dùng của nhà máy trong từng khoảng thời gian trong ngày Kết quả tính toán được tổng hợp tại bảng 1.3

Bang 1.3: Bang biến thiên phụ tải tự dùng của nhà máy

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp máy phát Suc (Cấp 10kV)

Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t trong ngày được xác định theo biêu thức sau:

Spplt = Pạp% [tr]

Phụ tải cấp điện áp máy phát gồm: 2 đường dây kép x 3 MW x 5 km

Với P„„;p=6MW ,cosos,=0,85: áp đụng công thức (1.4), ta tính được công suất

phụ tải địa phương của nhà máy trong từng khoảng thời gian trong ngày Kết quả tính toán được tông hợp tại bảng 1.4

Kết quả tính toán phụ tải địa phương được tổng hợp tại bảng 1.4

Bang 1.4: Bảng biến thiên công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

1.2.4 Phụ tải cấp điện áp trung (U; = 110 kV)

Công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t trong ngày được xác định theo biéu thức sau:

Pp % It]

Phụ tai cấp điện áp trung 110kV gồm: I đường dây kép x 91 MW

Ta có: P„„ury=91 MW,cos0„„= 0,87 : áp dụng công thức (1.5), ta tính được công suất phụ tải cấp điện áp trung của nhà máy trong từng khoảng thời gian trong ngày Kết quả tính toán được tổng hợp tại bảng l.5

Kết quả tính toán phụ tải cấp điện áp trung được tông hợp tại bảng I.5

Bang 1.5: Bang bién thiên công suất phụ tải cấp điện áp trung (110 kV)

1.2.5 Cân băng công suất phát về hệ thống

Công suất phát về hệ thông được xác định trên cơ sở cân bằng công suất phát ra của nhà máy và công suất của tất cả các phụ tải kể cả tự dùng Bỏ qua tôn thất công suất Xác định công suất phát về hệ thông của nhà máy theo công thức (1.15)

Svar |t)}= Spraglt}— [S26 TD [¢ }+Spp[t) +S url |e (1.6)

Áp dụng công thức (1.6), ta tính được công suất phụ tải phát về hệ thống của nhà máy trong từng khoảng thời gian trong ngày Kết quả tính toán được tông hợp tại bảng 1.7

Bang 1.6: Bảng biến thiên công suất phát về hệ thống

Svar (MVA) 123,02 142,64 150,95 161,19 160,30

1.2.6 Phu tai tong hop

Tổng hợp tất cả các kết quả tính toán về phụ tải của nhà máy ta theo các thời điểm trong ngày ta được bảng 1.7

Bang 1.7: Tổng hợp phụ tải của nhà máy theo từng thời điểm

Sp (MVA) 212,50 250,00 250,00 237,50 225,00 Sip (MVA) 16,18 17,78 17,78 17,24 16,71

Sur (MVA) 73,22 94,14 99,37 94,14 88,91 Svur (MVA) 116,75 13173 12650 11977 11303

Từ bảng 1.7, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy như hình I I

Bảng 1.8: Giá trị cực đại và cực tiểu của từng phụ tải

Phụ tải máy phát Tự dùng 110kV Về hệ thông Cực đại

Cực tiểu

Do nha may cung cap dién nang cho 2 cap dién ap 1a 110kV va 220kV nén nha may

sẽ sử dụng máy biến áp tự ngẫu và hoạt động ở cấp điện áp này các máy biến áp sẽ noi đất trực tiếp

Khả năng phát triển và mở rông nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tô như vị trí nhà máy, nguồn nhiên liệu, dia bàn phụ tải Và từ những tính toán ban đầu trên ta có thê thấy được phần điện trong nhà máy hoàn toàn có thê phát triển thêm 1 số phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có

1.3 Đề xuất phương án nối điện cho nhà máy

Chọn phương án nối dây cho nhà máy điện là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong thiết kế nhà máy điện Phương án nối dây phù hợp không những đáp ứng được các yêu câu về kinh tế mà còn dam bao đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về tiêu chuẩn kỹ thuật

1.3.1 Cơ sở đề xuất các phương án nối điện

Ta căn cử vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất dé dé suất các phương

2) Nhà máy có 3 cấp điện áp 10kV, 110kV, 220kV; cấp điện áp trung (110kV), cao

(220kV) có trung tính nói đất trực tiếp

Do vậy ta chỉ nên dùng I đến 2 bộ MPĐ — MBA ghép vào thanh góp trung áp

đề hạn chế tôn thất công tốn thất có thể sinh ra do truyền tải 2 lần công suất ở MBALL

4) Ta có:

Sz„r;=100| MVA], S„„„—62,5(MVA)

Xét tỉ số:

Saœr _ 100 = =1,60 Samp 62,5 Vậy ta có thê ghép chung tối đa | may phat dién véi mét may bién ap

5) Ta có thê sử dụng máy phát máy biến áp tự ngẫu để liên kết các cấp điện áp nhưng các phía hạ áp không nối với máy phát mà chỉ cung cấp cho phụ tải địa phương

1.3.2 Đề xuất phương án nối điện

® Phương án Í

Hình 1.2: Sơ đồ nối dây phương án Ì Phương án này có: 1 b6 MPD — MBA hai cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 220kV, I bộ MPĐ — MBA hai cuộn đây nối lên thanh góp điện áp 110kV và 2 bộ

MPD - MBA tự ngẫu nối lên thanh góp điện áp 220kV

Tổn thất công suất và tồn thất điện năng trong các MBA ít Khi phụ tải trung và cao

áp thay đôi, có thé chỉ xảy ra sự phân bố lại công suất ở các cuộn thứ cấp của các MBA tự ngẫu, lượng công suất phải tai qua 2 lần MBA nhỏ

Khi sự cố I MBA tự ngẫu, không những mắt công suất của MPD nối vào nó mà việc truyền tải công suất thừa hoặc thiếu phía điện áp trung sẽ bị hạn chế

® Phương án2

Hình 13: Sơ đồ nỗi điện phương án 2 Phương an nay co: 2 b6 MPD — MBA hai cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV và 2 bộ MPĐ — MBA tự ngấu nối lên thanh góp điện áp 220kV

Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt, cung cấp đủ công suất cho phụ tái các cấp điện áp

Co it hon 1 b6 MPD — MBA hai cuộn dây nói lên thanh góp cao áp nên giá thành và ton thất ít hơn phương án 1 Số bộ nối vào phía trung áp sẽ được quyết định khi so

sánh các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật

® Phương án 3

Hình 1.4: Sơ đồ nổi điện phương án 3

Phương án này có: 1 b6 MPD — MBA hai cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 110kV, 3 bộ MPĐ — MBA hai cuộn dây nối lên thanh góp điện áp 220kV Khi sự có I MBA tự ngẫu chỉ ảnh hưởng đến việc truyền tải công suất giữa các cấp điện áp, các MF vẫn hoạt động bình thường

Khi sự cố l trong 2 MBA 2 cuộn đây gặp sự có thì sẽ có l nhóm máy phát buộc ngừng hoạt động gây ra thiêu hụt 1 lượng công suất lớn

Số lượng MBA và tong công suất MBA ít, vốn đầu tư giảm Tuy nhiên độ tin cậy cung cấp điện không cao, sơ đồ điều khiến phức tạp

1.3.3 Kết luận

So sánh 3 phương án ta thấy: phương án 1 và 2 có những ưu điểm hơn phương án 3

Nó đều đám báo cung cấp điện liên tục, cầu tạo tương đối đơn giản, vận hành linh hoạt Do đó ta so sánh phương an | va 2 dé tính toán kinh tế - kĩ thuật nhằm chọn ra

sơ đồ nói điện tối ưu nhất cho nhà máy điện.

May bién ap (MBA) la thiết bi vô cùng quan trọng trong hệ thống điện Trong chương 2, việc lựa chọn MBA dựa trên phân bồ công suất các cấp điện áp của MBA và kiểm tra các điều kiện khi sự cô bất ngờ Đồng thời tính toán tổn thất điện nang trong MBA của mỗi phương án, làm căn cứ cho việc lựa chọn phương án có tính kinh tế cao mà vẫn dam bao các chỉ tiêu kỹ thuật ở chương tiếp theo

2.1 Phương án Ì

Hình 2.5: Sơ đô phân bố công suất phương án 1 và chiều quy ước của dòng công suất

2.1.1 Tính toán phân bố công suất cho MBA lúc bình thường

2.1.1.1 Đối với các MBA 2 cuộn dây T1, T2

Công suất lớn nhất trong chế độ làm việc bình thường mà các máy biến áp TI, T2 phải mang tải là:

Su” Sam — ° Sto (2.1)

trong đó:

Samr là công suât của môi tô máy phát,

SZ” là công suất của phụ tải tự dùng của mỗi tô máy,

n là số tổ máy phát điện của nhà máy

Áp dụng (2.L), ta có:

S„„=62,5— 1 -17,78=58,06( MVA)

2.1.1.2 Đối với các MBATN ATI và AT2

Sau khi phân bố công suất cho MBA 2 cuộn đây trong bộ MPĐ — MBA, phần công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng công suất, khong xét đến tôn thất công suất

Công suất truyền qua các phía của MBA tự ngẫu ATI và AT2 theo từng thời điểm được tính như sau;

Sarltl= 2 Surlt] Sig

2

Spx |t=Sprlt +S pc (C |

trong do:

® Sur(t), Suc(t) la céng suat của phụ tải phía trung áp và cao áp tại thời diém t

= Soclt), Spr(t) Spy(t! la céng suất phía cao, phía trung, phía hạ của máy biến áp

tự ngẫu tại thời điểm t

= Svur(t) 1a céng suat phat vé hé thông tại thời điểm t

Ap dụng công thức (2.3) tính phân bố công suất MBATN các thời điểm trong ngảy, ta có bang 2.1

Bảng 2.9: Phân bố công suất MBA theo từng thời điêm (Phương án 1)

2.1.2 Chon may bién ap cho phuong an

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

Ngoài ra, khi có bất kỳ máy biến áp nào trong hệ thông xảy ra sự cô thì máy biến áp còn lại phải với khả năng quá tải của nó phải cung cấp đủ công suất cần thiết

2.1.2.1 Đối với các MBA T1, T2

Ta chọn 2 MBA 3 pha 2 cuộn dây và không điều chỉnh dưới tải, có công suất được chọn theo điều kiện sau:

Từ điều kiện (2.3); tra bang 2.5 va 2.6, Phu luc 2, tài liệu tham khảo [I]; ta chọn được

MBA TI, T2 có mã hiệu là THI[ (TLỤ và TH] Thông số các máy biến áp T1, T2 được

trinh bay tại bảng 2.2

Bảng 2.10: Thông số máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây (Phương đn 1)

2.1.2.2 Đối với các MBA ATI, AT2

Như đã đề cập ở phân trên, các MBA ATI và AT2 đều là máy biến áp tự ngẫu có điều chính điện áp dưới tải để điều chỉnh điện áp tat cả các phía Mặt khác các MBA ty ngẫu thi lõi từ cũng như các cuộn nỗi tiếp, cuộn chung, cuộn hạ đều được chế tạo theo công suất tính toán:

Loại San Uam (kV) APy APy(C-T) AUu% Io

oal

2.1.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA trong thời gian xảy ra sự cô

2.1.3.1 Đối với các MBA T1, T2

Vì 2 MBA được chọn với công suất lớn hơn công suất định mức của máy phát Nếu như

có sự cố Xây Ta đối với máy phát tương ứng thì máy biến áp này cũng đừng làm việc nên

2 máy biến áp này không phải kiêm tra điều kiện quá tải

2.1.3.2 Đối với các MBA ATI và AT2

= Truong hop 1: Khi MBA T2 gặp sự cố tại thời điểm S/e

Giả thiết l MBA bộ T2 gặp sự cố với thời điểm phụ tải cấp điện áp trung cực đại

Vậy MBATN thỏa mãn điều kiện đáp ứng quá tải

Phân bố công suất trên MBATN khi xay ra sự cố:

Hình 2.6: Phân bố công suất MBATN khi MBA 12 gặp sự cố tại thời điểm Sự (Phuong dn 1) Kiểm tra sự quá tải của cuộn hạ:

k ge Samar Sir = Sp =63,77 (MVA) (2.6)

=_ Trường hợp 2: Khi I MBATN ATI (hoặc AT2) xảy ra sự cô tại thời điểm S/*

Gia thiét 1 MBATN ATI gặp sự cô với thời điểm phụ tải cấp điện áp trung cực đại Sor =99,37 MVA

Điều kiện kiêm tra quá tải:

13

Kg Samara t Sp 2 Sur (2.7)

Ap dụng công thức (2.7):

k ye @ Samara *Syg= 1,4.0,5 125 +58,06=145,56|MVA |> Si =99,37 ( MVA)

MBATN AT2 đáp ứng được điều kiện kiểm tra qua tai

Phân bồ công suất trên MBATN AT2 khi ATI xảy ra sự cố:

Vậy cuộn chung đáp ứng được điều kiện quá tải trong trường hợp ATI gặp sự có Công suất thiếu khi xảy ra sự cố:

Siua=SVmP +S uc" —( Sp Spc)

¿150,95+70,41—Í 107,13—7,12Ì=107,11 MVA]<Snp=200 (MVA)

Vậy công suất dự phòng của hệ thống có thê bù được lượng công suất thiếu do máy biến

áp ATI sự cô

2.1.4 Tính toán tốn thất điện năng trong MBA

2.1.4.1 Tôn thất điện năng trong MBA 2 cuộn dây (T1, T2)

Do MBA mang tải không bằng phăng trong cá năm nên tốn thất công suất được tính theo công thức:

trong do: AP, va A Py la tôn thất không tai va ton that ngan mach trong MBA

Áp dụng công thức (2.8) và số liệu của bảng 2.2 và 2.3, tính cho các MBA TI, T2 ta có bảng 2.4

Bảng 2.12: Tôn thất điện năng của máy biến áp 2 cuộn đây (Phương án 1)

2.1.4.2 Tôn thất điện năng trong MBATN (ATI, AT2)

Tôn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn đây MBATN:

APS,’ APS ” APxy ”: tôn thất công suất ngăn mạch cao - trung, cao - hạ, trung - hạ

A P$, A P}.A PÄ: tôn thất ngăn mạch cuộn cao, trung, hạ

ơ: hệ số có lợi của MBATN

Áp dụng công thức (2.11), ta có:

AP£"=0,sa| Mw|= Py *=APy "=, APT =0,26( MW)

Tôn thất dién nang trong MBATN duoc tính theo công thức sau

24

6 AAgpy=A Aggy =A Ap=8760 ‘A P,+365- >) B,

i=0

(2.10)

Ap dụng công thức (2.10) và số liệu từ bang 2.2, ta được bang 2.5

Bang 2.13: Ton thất dién nang trong MBATN ATI, AT2 (Phuong án 1)

A A(MWh) 1290,82

Vay tong ton thất điện năng trong MBA Inăm của phương án l là:

AA,=2.A Ai ar2+Ä Az,+AAr›

¿ 2.1290,82+2818,65+2339,42=7739,72|MWh]

2.2 Phương án 2

Hình 2.8: Sơ đồ phân bố công suất phương án 2 và chiều quy ước của dòng công suất

2.2.1 Tính toán phân bố công suất cho MBA lúc bình thường

2.2.1.1 Đối với các MBA 2 cuộn dây T1, T2

Đối với các MBA TI, T2 luôn coi MPĐ phía dưới phát đây tải (với Sa») Do đó công suất

chạy qua TÌ, T2 phải thỏa mãn:

Ap dụng công thức (2.L), ta có:

S„„=62,5— i -17,78=58,06( MVA]

2.2.1.2 Đối với các MBATN ATI và AT2

Công suất truyền qua các phía của MBA tự ngẫu ATI và AT2 theo từng thời điểm được tính như sau (Giả sử chiều công suất từ phía hạ truyền sang phía trung và phía cao)

17

2.2.2.1 Đối với các MBA T1, T2

Ta chọn 2 MBA 3 pha 2 cuộn dây và không điều chỉnh dưới tải, có công suất được chọn theo điều kiện (2.3): tra bảng 2.5 và 2.6, Phụ lục 2, tài liệu tham khảo [TH]; ta chọn được MBA TI, T2 co ma hiéu la TOI] (co cap điện áp phía cao là L10 kV) Thông sô các máy

biến áp T1, T2 được trình bày tại bảng 2.7

Bảng 2.15: Thông số máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây (Phương đn 2)

2.2.2.2 Đối với các MBA ATI, AT2

Theo điều kiện (2.4) và kết quả tính toán (2.31), ta có:

Samar = ` -62,5=125 (MVA)

Tra bảng 2.6, Phụ lục 2, tài liệu tham khao [1]; ta chon dugc MBA ATI và AT2 có mã hiệu là ATHLTTH Thông số MBATN mã hiệu ATnH[TH được trình bay tại bảng 2.8

18

Bảng 2.16: Thông số máy biến áp tự ngấu AT1 và A12 (Phương án 2)

Oal

2.2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA trong thời gian xảy ra sự cô

2.2.3.1 Đối với các MBA 2 cuộn dây T1 T2

Vì 2 MBA được chọn với công suất lớn hơn công suất định mức của MF Nếu như có sự

cô xáy ra đôi với máy phát tương ứng thì máy biến áp này cũng dừng làm việc nên 2 máy

biến áp này không phải kiếm tra điều kiện quá tải

2.2.3.2 Đối với các MBA ATI và AT2

= Truong hop 1: Khi MBA T2 gặp sự có tại thoi diém $™

Giả thiết l MBA bộ T2 gặp sự cố với thời điểm phụ tải cấp điện áp trung cực đại

Sur =99,37 MVA

Công thức kiểm tra quá tải, ta có:

2.kạ.Œ Samar tS»¿> Sur

=2 x1,4 x 0,5 x125+58,06=233,06(MVA)>S0'=99,37 (MVA)

= Thỏa mãn điều kiện đáp ứng quá tải

Ta có phân bô công suât trên MBATN khi xảy ra sự cô:

Hình 2.9: Phân bố công suất MBATN khi MBA 12 gặp sự cố tại thời điểm Sự (Phương đn 2)

Do cuộn hạ mang tải nặng nè nhất nên kiểm tra sự quá tải của cuộn hạ:

k ge © Samar Sig = Spit = 54,88 | MVA |

Ap dụng công thức (2.6):

k gp: 0 Sgnar=1,4.0,5 125 =87,5|MVA]> S*'=54,88 (MVA)

Vậy cuộn hạ đáp ứng được điều kiện quá tải khi MBA T2 gặp sự cố tại thời điểm Sử Công suất thiếu khi xảy ra sự cố:

Swnicu= Sen” —2 Spe! = 126,50—2.34,22=58,06(MVA |<S7»= 100 ( MVA)

Vậy công suất dự phòng của hệ thống có thê bù được lượng công suất thiếu do máy biến

áp T2 sự cô

= Truong hợp 2: Khi 1 MBATN ATI (hoặc AT2) xảy ra sự cô tại thời điểm Sˆ

Gia thiét 1 MBATN ATI gap sw cô với thời điểm phụ tải cấp điện áp trung cực đại Sor =99,37 MVA

Ta có công thức điều kiện kiểm tra quá tải:

20

kạ.Œ.Sa„ar+2.S,;> St

= 1,4.0,5.125+2.58,06=203,62 |MVA Ì>S=99,37(MVA)

MBATN AT2 đáp ứng được điều kiện kiểm tra quá tải

Ta có phân bố công suất trên MBATN AT2 khi ATI xảy ra sự cô:

Hình 2.10: Phân bố công suất MBATN AT2 khi ATI gặp sự cố tại thời điểm Sụt (Phuong an 2)

Áp dụng công thức (2.5), kiểm tra sự quá tải của cuộn nối tiếp:

=0,5.(51,70+16,74)=34,22( MVA)

k q-O Samara= 1,4.0,5.125= 87,5| MVA)> S?=al Sà + Sm

Vậy cuộn nối tiếp đáp ứng được điều kiện quá tải trong trường hop ATI gặp sự cô

21

Công suất thiếu khi xảy ra sự cố:

S i= Soe — $52 = 126,5—68,45=58,06| MVA k S22 = 100( MVA)

Vậy công suất dự phòng của hệ thống có thê bù được lượng công suất thiếu do máy biến

áp ATI sự cô

“_ Trường hợp 3: Khi I MBATN ATI (hoặc AT2) xảy ra sự cô tại thời điểm Sứ" Gia thiét | MBATN ATI gặp sự cô với thời điểm phụ tải cấp điện áp trung cực tiểu

Stir =73,22 MVA

Phân bồ công suất trên MBATN AT2 khi ATI xảy ra sự cố:

seas, —sutmin_ i -S™=62,5 —6,35— 1 17,78=51,70| MVA

Seo = Sea Se = 51,704 42,89 =94,60| MVA)

Vậy công suất truyền từ phía hạ lên phía cao và phía trung lên phía cao nên cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất

Ta có hình 2.7, mô tả phân bố công suất trên MBATN AT2 khi ATI xay ra Sự cô tại thời

diém Si"

22

Hình 2.11: Phân bó công suất MBATN AT2 khi ATI gap sự cổ tại thời điểm Sự (Phương án 2)

Do cuộn nối tiếp mang tai nặng nề nhất nên:

sc3_—_ s3 sc3 Sâm =d|Sš7 +Sph

Kiểm tra khả năng tải của cuộn nối tiếp:

kg Samar2= 1,4.0,5 125= 87,5| MVA) > S°=47,30(MVA)

Vậy cuộn nối tiếp đáp ứng được điều kiện quá tải trong trường hop ATI gặp sự cô Công suất thiếu khi xảy ra sự cố:

Vậy công suất dự phòng của hệ thống có thê bù được lượng công suất thiếu do máy biến

áp ATI sự cô

2.2.4 Tính toán tốn thất điện năng trong MBA

2.2.4.1 Tén that điện năng trong MBA 2 cuộn dây

Áp dụng công thức (2.8) và số liệu của bảng 2.6, tính cho các MBA TI, T2 ta có bảng 2.9

Bang 2.17: Ton that điện năng của máy biến áp 2 cuộn đây (Phương án 2)

MBA ap dien ap dmB 0 N b AAs (MWh)

Ap dụng công thức (2.10) va số liệu từ bảng 2.4, ta được bảng 2.10

Bang 2.18: Ton thất điện năng trong MBATN ATI, A12 (Phương án 2)

t(h) 0+8 8+ 10 10 + 16 l6 +21 21+24

23

Vay tong ton thất điện năng trong MBA I năm của phương án 2 là:

AA;=2.AAri ra+2.A Art Ara

PHƯƠNG ÁN TỎI ƯU

Việc quyết định chọn l phương án nào đó đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh

tế - kỹ thuật Về mặt kinh tế đó chính là tông vốn đầu tư cho phương án, chi phí vận hành hằng năm, tồn that hằng năm do thất thoát điện năng Nếu việc tính toán thiệt hại hằng năm đo mắt điện khó khăn và phức tạp thì ta có thể so sánh theo phương thức rút gọn, bỏ qua các thành phân thiệt hại Về mặt kỹ thuật, để đánh giá 1 phương án có thê dựa vào các điểm sau:

- Tinh dam bảo cung cấp điện khi làm việc bình thương cũng như sự cố

- _ Tính linh hoạt trong vận hành, mức độ tự động hóa của hệ thong

- _ Tính an toàn cho thiết bị và con người khi vận hành hệ thông

Trong các phương án tính toán kinh tế thường dùng thì phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch so với phí tôn vận hành hằng năm được coi là phương pháp cơ bản để đánh giá mặt kinh tế của phương án Vốn đầu tư bao gồm vốn đầu tư cho MBA

và thiết bị phân phối (TBPP)

3.1 Lưa chọn sơ đồ thiết bị phân phối

- Phía trung áp gồm I đường dây kép và 3 mạch cung cấp nên ta chọn hệ thông 2 thanh góp nhằm đảm vảo độ tin cậy khi cung cấp điện

Ta có sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án được thê hiện tại hình 3.1

Hình 3.12: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1

- Phía trung áp gồm I đường dây kép và 4 mạch cung cấp nên ta chọn hệ thông 2 thanh góp nhằm đảm vảo độ tin cậy khi cung cấp điện

Ta có sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án được thê hiện tại hình 3.2

Hình 3.13: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2

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

Vyz¿ là von dau tu MBA

V;spp là vốn đầu tư thiết bị phân phối

Vốn đâu tư máy biến áp

Trong đó:

Kz là hệ số tính đến chi phí vận chuyên và xây lắp MBA

26

V, la von mua MBA

Tra bang 4.1, trang 56 và bảng 2.5, 2.6, Phụ lục 2 tài liệu tham khảo [1], ta duoc: Đối với MBA TI: Kyy= 1,4; Vi = 4,3* 10° VND

Doi voi MBA ATI, AT2: Kanan = 1,4; Vani, an= 13,2*10’ VND

Déi voi MBA T2: Kr = 1,5; Vr = 3,32* 10? VND

Áp dụng công thức (3.2), tổng vốn đầu tư MBA là:

V wna= L4 * 4,3 x 10°42 x 1,4 x 13,2 x 10”+1,5 x 3,32 x 107

247,96 x 10° VND

Vốn đâu tư thiết bị phân phối

Vốn đầu tư TBPP được xác định theo công thức (3.3)

Tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối:

V espe = V rapp220* V rape 110 V rappo= 29,4 * 10° +10,8 x 10°+1,8 x 107

Đôi với MBA ATI, AT2: Kạn, Ara = 14; Vạn Arz= 13,2 X10 VNĐ

Đối với MBA TI, T2: Kri¿ = 1,5; Vịi; = 3,32* 10° VND

Áp dụng công thức (3.2), tổng vốn đầu tư MBA là:

V pa=2 * 1,4 * 13,2 10° +2 * 1,5 x 3,32 x 10”

446,92 x 10° VND

Vốn đâu tư thiết bị phân phối

Vốn đầu tư TBPP được xác định theo công thức (3.3)

Cấp điện áp 6 kV:

nạ=2mạch>V+;p¿=2x 0,9 x 10°=1,8 x 10°( VND)

Tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối:

Vippp— V†pppzao# V pppiio + rppạ— 25,2 x 10+ 12,6 x 10)+1,8 x 107

3.3 Lựa chọn phương án tối ưu

Kết quả tính toán của chương 3 được tổng hợp tại bảng 3

Bảng 3.19: So sánh chỉ tiêu kinh tế của 2 phương đ

4_ CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

4.1 Mục đích tính toán ngắn mạch

Mục đích tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn theo tiêu chuẩn

ồn định nhiệt và ôn định động khi dòng ngắn mạch chạy qua chúng Vì vậy cần phải chọn điểm ngắn mạch sao cho dòng ngắn mạch qua các mạch qua khí cụ điện và đây

dẫn là lớn nhất

Đôi với sơ đô nội dây của phương an tôi ưu đã chọn, ta chọn các điểm ngăn mạch sau: Điểm ngắn mạch NI là để chọn khí cụ điện và đây dẫn phía cao áp, nguồn cấp là các máy phát của nhà máy và hệ thông

Điểm ngắn mạch N2: để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía trung áp, nguồn cấp là các máy phát và hệ thông

Điểm ngắn mạch N3, N3' để chọn khí cụ điện và dây dẫn cho mạch máy phát điện

- _ Điểm ngắn mạch N3: nguồn cấp là hệ thống và các máy phát khác trừ S3

- _ Điểm ngắn mạch N3': nguồn cấp là máy phát S3

Trong 2 điểm này, điểm nào có gia tri dong ngan mạch lớn hơn sẽ được chọn khí

cụ điện và dây dẫn

Điểm ngắn mạch N4 đẻ chọn khí cụ điện và dây dẫn cho mạch tự dùng, phụ tải địa phương, nguồn cấp là các máy phát của nhà máy và hệ thông

30

Hình 4.14: VỊ các điểm ngắn mach tinh todn

Tuy nhiên từ hình 4.L, ta thấy: Ïy„=Ï„*Ï„z

4.2 Tính toán ngắn mạch

4.2.1 Tính toán điện kháng các phần tử

Sơ đồ thay thế tính toán cho ngắn mạch được lập trong hệ đơn vị tương đối cơ bản Để lập được sơ đồ thay thê, trước hết ta chọn công suất cơ bản S.› và điện áp cơ bản Chon S., = 100 MVA, Us = Un, tig cap dién ap duoc téng hop tai bang 4.1

Bang 4.20: Điện áp cơ bản của từng cáp điện áp

« Dién khang hé thing

Điện kháng hệ thông được tính theo công thức sau:

HT

Sanur

trong đó: - X?„ là điện kháng hệ thống dưới đạng tương đối định mức, X?„„= 1

- Samur là công suất định mức của hệ thông Sz„„r=5011MVA

Ap dụng công thức (4.1), ta được:

_100

X„„=1

ar 5011 =0,02

=" Dién khang dwong day

Điện kháng đường dây được tính theo công thức sau:

« Dién khang máy biến áp

May bién áp tự ngẫu

Xác định điện áp ngắn mạch cho MBATN:

(4.3) 31