thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện

Vì hệ số công suất của các phụ tải không khác nhau nhiều, đểđơn giản tính toán một cách gần đúng, ta tính theo công suất biểu kiến, xây dựng đồ thị phụ tải các cấp điện áp để xây dựng nê

Lời nói 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 nghành công nghiệp năng lượng 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 xem 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

Nhiệm vụ đồ án thiết kế của em là thiết kế nhà máy điện Với những kiến thức thu nhận được qua các năm học tập và sự hướng dẫn tận tình của thầy Đào Quang Thạch đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp

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 thêm để em nắm vững kiến thức trước khi ra trường.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn cùng các thầy cô đã truyền thụ kiến thức cho em để em có điều kiện hoàn thành nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp.

CHƯƠNG 1

CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Tính toán các phụ tải và cân bằng công suất rất quan trọng Nó là cơ sở đểtính các dữ liệu cho cả quá trình tính toán của đồ án Vì vậy ta cần phải tính toán vàcân bằng công suất Vì hệ số công suất của các phụ tải không khác nhau nhiều, đểđơn giản tính toán một cách gần đúng, ta tính theo công suất biểu kiến, xây dựng

đồ thị phụ tải các cấp điện áp để xây dựng nên đồ thị phụ tải của toàn nhà máy

1.1/ Giới thiệu về nhiệm vụ thiết kế:

Nhiệm vụ thiết kế được giao là thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện cótổng công suất là: 600 MW, bao gồm 4 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 150

MW, nhà máy cung cấp cho các phụ tải

• Phụ tải địa phương: Udm = 6 kV ; Pmax = 15 MW ; cosϕ = 0,85 và có bảngbiến thiên của phụ tải theo thời gian

• Phụ tải phía trung áp: Udm = 110 kV ; Pmax = 180 MW ; cosϕ = 0,87 và bảngbiến thiên của phụ tải theo thời gian

• Phụ tải phía cao áp: Udm = 220 kV ; Pmax = 250 MW ; cosϕ = 0,88 và bảngbiến thiên của phụ tải theo thời gian

• Phụ tải tự dùng của nhà máy với: Udm = 380/220V; Pmax = 1,2 % công suấttoàn nhà máy ; cosϕ = 0,85

• Công suất thừa của nhà máy sẽ phát về hệ thống qua đường dây kép ở cấpđiện áp 220 kV

1.2/ Chọn máy phát điện:

Trong các nhà máy điện, thiết bị chính và quan trọng nhất là máy phát điện

Nó làm nhiệm vụ biến đổi cơ năng thành điện năng, tạo thành các nguồn cung cấpcho hệ thống Ngoài ra máy phát điện còn có khả năng điều chỉnh công suất củamình, giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng (điều chỉnhtần số và điện áp của hệ thống điện)

Theo yêu cầu nhiệm vụ thiết kế là thiết kế phần điện nhà máy thủy điện cótổng công suất là 600MW gồm 4 tổ máy công suất 150MW, trong khi thiết kế,chọn máy phát ta cần lưu ý những điểm sau:

• Máy phát điện càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nước để sản suất và chi phívận hành hàng năm càng nhỏ Nhưng về mặt cung cấp điện đòi hỏi công suấtcủa máy phát lớn nhất không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

• Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn cácmáy phát điện cùng loại

• Chọn điện áp định mức của của máy phát lớn, cosϕ của máy phát càng lớnthì dòng diện định mức, dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do

đó sẽ dễ dàng chọn các khí cụ điện hơn

Từ yêu cầu thiết kế và những điểm cần lưu ý ở trên, tra bảng phụ lục trang

111 giáo trình Thiết Kế Nhà Máy Điện và Trạm Biến Áp( Nguyễn Hữu Khái) tachọn được máy có các thông số sau:

Loại máy phát n

v/ph

SMVA

PMW

Như vậy ta chọn 4 máy phát loại BΓC 1260/200 – 60 cho toàn nhà máy

1.3 / Tính toán phụ tải và cân bằng công suất:

Đặc điểm cơ bản của điện năng là không tích trữ được vì thế việc đảm bảo sựcân bằng công suất phát ra và công suất tiêu thụ là một yêu cầu quan trọng khi thiết

kế và vận hành nhà máy điện

Vì phụ tải điện thay đổi theo thời gian nên để giải quyết bài toán cân bằngcông suất ta phải xác định sự biến thiên của phụ tải theo thời gian tức là thiết lập đồthị phụ tải của nhà máy Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể thiết kế và vận hành tối ưu

hệ thống, phân bố tối ưu công suất các tổ máy trong nhà máy, chọn thiết bị có cácthông số kỹ thuật phù hợp và kinh tế Nhờ đó đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế kỹthuật của hệ thống và của nhà máy

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho biến thiên đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấpđiện áp và hệ số công suất của phụ tải tương ứng Ngoài phần phụ tải của hộ tiêuthụ ở các cấp điện áp, phần công suất phát vào hệ thống còn có phụ tải tự dùng củanhà máy Nhà máy cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp 6 kV, 110 kV, 220 kV vàđược nối chung với hệ thống điện ở cấp 220 kV

Đồ thị phụ tải nhà máy và phụ tải các cấp điện áp cho dưới dạng bảng theophần trăm công tác dụng Pmax và hệ số công suất Cosϕtb của từng phụ tải tương ứng.

Từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp theo công suất biểu kiến:

tPϕ





(2)Trong đó: - S(t) : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA)

- P(t) : Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải (MW)

- P%(t): Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải được tính bằng phần trăm của Pmax

- Pmax : Phụ tải cực đại (MW)

- Cosϕtb: Hệ số công suất trung bình của phụ tải.

1) Công suất phát của nhà máy

Theo nhiệm vụ thiết kế của nhà máy có tổng công suất là 600 MW, gồm 4 tổ máyphát điện kiểu BΓC 1260/200 – 60 có:

PđmMF = 150 MW; cosϕ = 0,85; SđmMF = 176,5 MVA; UđmMF = 18 kV

Tổng công suất đặt toàn nhà máy

PmaxNM = PđmNM = 4×PđmMF = 4×150 = 600 MWSmaxNM = SđmNM = 4×SđmMF = 4×176,5 = 706 MVADựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất của nhà máy biến thiêntheo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.1

Đồ thị công suất phát của toàn nhà máy

2) Công suất tự dùng của nhà máy.

Đối với nhà máy thủy điện, điện tự dùng của nhà máy thường nhỏ và ít thayđổi khi phụ tải của nhà máy thay đổi Do vậy để đơn giản và với sai số không lớn,người ta coi phụ tải tự dùng của nhà máy thuỷ điện là không đổi Từ đó ta tínhđược phụ tải tự dùng của nhà máy:

Ptd = Ptdmax =

100

%α PmaxNM =

100

2 , 1 600 = 7,2 (MW)

Std = Stdmax =

td

maxcos

Pϕ

td

= 07,85,2 = 8,47 (MVA)

3) Phụ tải địa phương.

Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải địa phương có các số liệu:

Uđm = 6 kV; Pmax = 15 MW; cosϕ= 0,85

Gồm: 3 đường dây cáp kép × 3 MW × 3 km cung cấp cho phụ

Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên phụ tảiđịa phương theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.3

11,47

18 0

S đf (MVA)

3 đường dây đơn × 30 MW cung cấp cho phụ tải không quan trọng

Dựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên phụ tảitrung áp theo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.4

Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải cao áp có các số liệu:

Uđm = 220 kV; Pmax = 250 MW; cosϕ= 0,88

Gồm: 2 đường dây kép × 90 MW cung cấp cho phụ tải quan trọng

1 đường dây đơn × 70 MW cung cấp cho phụ tải không

S T (MVA)

t(h) 144,83

206,90

quan trọngDựa vào công thức (1-1) và (1-2) ta tính được công suất biến thiên phụ tải cao áptheo thời gian t và kết quả cho ở bảng 1.5

6) Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống

Điện năng do nhà máy sản xuất ra, một phần cung cấp cho phụ tải địaphương và tự dùng, một phần cung cấp cho phụ tải trung áp 110 kV, một phần cung

Ta thiết lập biểu thức cân bằng công suất của nhà máy theo công suất biểukiến:

SNM(t) = SHT(t) + SC(t) + ST(t) + SĐP(t) + STD(t) + ∆SB(t) Trong đó:

SNM(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát ra, MVASHT(t):công suất biểu kiến của nhà máy phát về hệ thống MVASC(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát lên phụ tải cao

áp, MVAST(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát lên phụ tải trung

áp, MVASĐP(t): công suất biểu kiến của nhà máy phát cho phụ tải địa

phương, MVASTD(t): công suất biểu kiến của nhà máy cung cấp cho tự dùng,

MVA

∆SB(t): tổn thất công suất biểu kiến của máy biến áp, MVA

Vì là tính toán sơ bộ, các MBA ngày nay được chế tạo có hiệu xuất cao nên cóthể bỏ qua ∆SB(t)

Như vậy công suất phát về hệ thống của nhà máy được xác định:

SHT(t) = SNM(t) - [SC(t) + ST(t) + SĐP(t) + STD(t)] (1-3)Công suất tổng ở phía cao áp:

SCΣ(t) = SC(t) + SHT(t) (1-4) Dựa vào công thức (1-3), (1-4) và các kết quả tính ở các bảng ở trên, ta tính đượccông suất phát vào hệ thống biến thiên theo thời gian và kết quả cho ở bảng 1.6

Đồ thị công suất phát vào hệ thống

Phụ tải ở các cấp điện áp của nhà máy khi cực đại và cực tiểu:

- Phụ tải địa phương:

SĐPmax = 17,65 MVA; ứng với 8÷12 h SĐPmin = 10,59 MVA; ứng với 0÷7 h

Công suất của nhà máy phát về hệ thống:

+Công suất cực đại của nhà máy phát về hệ thống SHTmax = 257,9 MVA,lớn hơn công suất dự trữ quay của hệ thống SHTdt = 245 MVA Nên khi nhà máy bị

sự cố tách ra khỏi hệ thống thì ảnh hưởng đến hệ thống Chiếm 36,53% tổng côngsuất toàn nhà máy

+Công suất cực tiểu của nhà máy phát về hệ thống SHTmin = 133,77 MVA ,chiếm 18,95% tổng công suất của toàn nhà máy

Cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV là lưới điện trung tính trực tiếpnối đất nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có lợi hơn

Phương án nối điện chính của nhà máy điện là một khâu hết sức quan trọng

CHƯƠNG 2

CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1 Nêu các phương án

Trong nhà máy điện và trạm biến áp các thiết bị được nối với nhau theo một

sơ đồ nhất định gọi là sơ đồ nối điện Việc chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy

là khâu quan trọng trong quá trình thiết kế Căn cứ vào yêu cầu cấp điện của các hộphụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương án sao chođảm bảo những yêu cầu sau:

- Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thỏa mãnđiều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất, các máy phát còn lạivẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp máy phát và phụ tải điện áp tựdùng

- Công suất mỗi bộ máy phát điện – máy biến áp không được lớn hơn dự trữquay của hệ thống

- Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh

từ các bộ máy phát – máy biến áp, nhưng công suất lấy rẽ nhánh không được vượtquá 15% công suất của bộ

- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạchay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phức tạp hơn

- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung và cao đều

có trung tính trực tiếp nối đất (U ≥ 110 kV)

- Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phảiđặt ít nhất hai máy biến áp

- Không nên nối song song máy biến áp hai cuộn dây với máy biến áp bacuộn dây vì thường không chọn được hai máy biến áp có tham số phù hợp với điềukiện để vận hành song song

+ Hệ số có lợi α =U c U T 0,5

Uc

−

≤ Nên dùng hai MBA tự ngẫu làm liên lạc giữa 3 cấp điện áp

- Phụ tải địa phương có công suất SĐPmax = 17,65 MVA, chiếm 5% côngsuất của hai máy phát Do đó không dùng thanh góp điện áp máy phát

mà nối theo sơ đồ đồng bộ Phụ tải địa phương sẽ lấy rẽ nhánh từ đầucực máy phát của sơ đồ bộ MF-MBA tự ngẫu qua máy biến áp Máyphát – máy biến áp hai cuộn dây luôn vận hành với công suất bằngphẳng để dễ vận hành và chọn máy biến áp hai cuộn dây không điều

áp dưới tải Nhằm giảm về mặt kinh tế, dễ vận hành mà còn đảm bảoyêu cầu về mặt kỹ thuật

- Công suất 1 bộ MF-MBA = 176,5 MVA nhỏ hơn công suất dự trữquay của hệ thống nên có thể dùng sơ đồ bộ

Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phương án:

2.1.1 Phương án I

Phương án này dùng một bộ máy phát – máy biến áp hai dây quấn G4-T2 nốivào trung áp 110 kV Dùng hai bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu và một bộ máyphát máy biến áp hai dây quấn nối bên cao áp 220 kV Phụ tải địa phương đượccung cấp ở phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu Phụ tải tự dùng lấy ở đầu cực củatừng máy phát

Nhận xét:

- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp

- Dùng ba chủng loại máy biến áp do đó việc vận hành và lắp đặt khôngthuận tiện

TDTD

AT 1

T 1

2.1.2 Phương án II

- Để khắc phục nhược điểm trên, chuyển bộ G3 – T1 từ thanh góp 220Kv sangphía 110Kv Phần còn lại của PA.II giống như PA.I

Ưu điểm:

+ Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo

+ Vốn đầu tư vào ít hơn phương án I do chỉ chọn máy biến áp bộ ở cấp điện

áp 110 kV

Nhược điểm

+ Khi phụ tải bên trung cực tiểu nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việcđịnh mức sẽ có một phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung củaMBA tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn thất qua 2 lần MBA

2.1.3 Phương án III: Sử dụng 4 bộ MF- MBA và 2 MBA tự ngẫu để làm máy

biến áp liên lạc và cung cấp cho phụ tải địa phương Phương án này sử dụng nhiềuMBA gây tốn kém về vốn đầu tư, gây tổn thất công suất trong MBA lớn

2.1.4 Nhận xét chung:

Các phương án nêu ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật, đảm bảo cung cấp điệncho các phụ tải ở các cấp điện áp trong mọi trường hợp.Tuy nhiên mỗi phương ánđều có ưu và nhược điểm riêng Do đó cần phải phân tích sơ bộ để loại trừ phương

án ít sử dụng và giữ lại các phương án thông dụng nhất, sau đó tính toán cụ thể đểtìm ra phương án tối ưu

So sánh giữa ba phương án 1, 2 và 3 để chọn ra hai phương án đưa vào tínhtoán Cả ba phương án đều có độ tin cậy cung cấp điện cao, đảm bảo về mặt kỹthuật, nhưng phương án 3 sử dụng số lượng máy biến áp nhiều nhất nên vốn đầu tưlớn nhất, đồng thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp và tổn thấtcông suất lớn nhất Nên ta chọn phương án 1 và 2 để đưa vào tính toán

2.2 Chọn máy biến áp cho các phương án

Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng Trong hệ thống điện, tổng công suấtcác máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phátđiện Vì vậy vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất cao Do đó trong thiết kế, người

ta mong muốn chọn công suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy biến áp ít để giảmtổn thất điện năng, giảm vốn đầu tư nhưng vẫn đảm bảo cung cấp điện cho các hộtiêu thụ Trong thiết kế này, giả thiết các máy biến áp được chọn phù hợp với nhiệt

độ môi trường tại nơi lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh công suất của chúng

Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại, số lượng,

công suất định mức và hệ số biến áp

2.2.1 Phương án I:

1) Chọn máy biến áp:

Chọn máy biến áp hai dây quấn T1,T2, ta chọn theo điều kiện:

ST1đm = ST2đm ≥ SđmMF = 176,5 MVATrong đó:

ST1đm, ST2đm: công suất của hai máy biến áp hai dây quấnSđmMF: công suất định mức của máy phát

Chọn máy biến áp liên lạc (máy biến áp tự ngẫu) AT1, AT2, ta chọn theo điềukiện:

SAT1 = SAT2 ≥ α1 SđmMFTrong đó:

SAT1, SAT2: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫuSđmMF: công suất định mức của máy phát

α : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

220 110220

Vì vậy ta chọn ba máy biến áp tự ngẫu một pha ghép thành ba pha Như vậyvới phương án này ta chọn sáu máy biến áp tự ngẫu một pha.

Từ những điều kiện trên, tra bảng trong giáo trình thiết kế nhà máy điện vàtrạm biến áp, ta chọn các máy biến áp cho phương án I có các thông số cho dướibảng sau:

Bảng 2.1: Thông số của các máy biến áp

2) Tính toán phân phối công suất cho các máy biến áp

a) Công suất qua máy biến áp hai dây quấn T1,T2:

Ở phương án này có hai bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây, trong đómột bộ nối trực tiếp vào thanh góp 110 kV, còn một bộ nối trực tiếp vào thanh góp

220 kV Để kinh tế và vận hành thuận tiện, cho hai bộ máy phát-máy biến áp haicuộn dây G3-T1 và G4-T2 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng Do đó công suấttải của mỗi máy biến áp T1,T2 là:

SbC = SbT = ST1 = ST2 = SđmMF - STDmax

n = 176,5 -

8,474 = 174,38 MVA Trong đó:

STdmax: công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy n: số tổ máy phát trong nhà máy

b) Công suất qua máy biến áp tự ngẫu AT1,AT2:

3) Kiểm tra sự cố máy biến áp

a) Sự cố một bộ bên trung áp

Ta giả thiết nhà máy bị sự cố một bộ bên trung áp và xét lúc phụ tải trung ápcực đại để tính toán xem máy biến áp tự ngẫu có bị quá tải và nhà máy có đủ khảnăng cung cấp cho các phụ tải bên trung hay không

STmax = 206,90 MVA; ứng với thời điểm 15÷20 h

Trong phương án I ta chỉ bố trí một bộ bên trung áp vì thế khi sự cố bộ này thìtất cả phụ tải bên trung áp sẽ nhận công suất qua máy biến áp liên lạc, do đó côngsuất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu:

SHTN = SđmMF – STd - 12×SĐP = 176,5 - 8,47 15,884 − 2 = 166,44 MVACông suất phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu:

SCTN = SHTN – STTN =166,44 – 103,45 = 62,99 MVA

Vì SHTN>STTN, nên hai máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải, tại thời điểm sự

cố nhà máy vẫn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải trung áp và còn phát lên hệthống một lượng là: SphátHT=2×SCTN=2×62,99 = 125,98 MVA

Công suất nhà máy thiếu để phát lên hệ thống khi sự cố một bộ bên trung vàlúc phụ tải trung áp cực đại:

SthiếuHT = SCΣ – SphátHT - ΣSbC

= 474,63 – 125,98 – 174,38 = 174,27 MVANhư vậy khi sự cố một bộ bên trung áp thì công suất phát lên hệ thống củanhà máy bị thiếu là: SthiếuHT = 178,68 MVA, nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệthống là: SdtqHT = 245 MVA, vì thế hệ thống vẫn làm việc bình thường

b) Sự cố một máy biến áp tự ngẫu

Ta giả thiết sự cố máy biến áp tự ngẫu AT2 thì chỉ còn một máy biến áp tựngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai thanh cái 220 kV và 110 kV

* Xét lúc phụ tải trung áp cực đại:

STmax = 206,90 MVA; ứng với thời điểm 15÷20 h

STTN = STmax – SbT = 206,90 – 174,38 = 32,52 MVA

Vì SHTN > STTN, nên máy biến áp tự ngẫu AT1 không bị quá tải, tại thời điểm sự

cố nhà máy vẫn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải trung áp và còn phát lên hệthống một lượng là:

Công suất nhà máy thiếu để phát lên hệ thống khi sự cố một máy biến áp tựngẫu AT2 và lúc phụ tải trung áp cực đại:

SthiếuHT = SCΣ – SphátHT - ΣSbC

= 474,63 – 125,98 – 174,38 = 174,27 MVA Như vậy khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu AT2 thì công suất phát lên hệthống của nhà máy bị thiếu là: SthiếuHT = 174,27 MVA, nhỏ hơn công suất dự trữquay của hệ thống là: SdtqHT = 245 MVA, vì thế hệ thống vẫn làm việc bình thường

* Xét lúc phụ tải trung áp cực tiểu:

STmin = 144,83 MVA; ứng với thời điểm 7÷8 h

SĐP = 10,59 MVA; SCΣ =541,99 MVACông suất phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu AT1:

SHTN = SđmMF – STd – SĐP = 176,5 - 8,47

4 - 10,59 = 163,79 MVACông suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu AT1:

STTN = STmin – SbT = 144,83 – 174,38 = -29,55 MVA (chiều công suất từ phía 110 kV sang 220 kV)

Nên máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ từ hạ và trung áp lên cao, trongchế độ này phía cao áp mang tải lớn nhất

SCTN = SHTN+S TTN =163,79 + 29,55 =193,34 MVASCTN =193,34 MVA < 3×SđmTN =3×120 = 360 MVAVậy máy biến áp tự ngẫu AT1 không bị quá tải, tại thời điểm sự cố nhà máyvẫn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải trung áp và còn phát lên hệ thống mộtlượng là: SphátHT = SCTN =193,34 MVA

Công suất nhà máy thiếu để phát lên hệ thống khi sự cố một máy biến áp tựngẫu AT2 và lúc phụ tải trung áp cực tiểu:

SthiếuHT = SCΣ – SphátHT - ΣSbC

= 541,99 – 193,34 – 174,38 = 174,27 MVANhư vậy khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu AT2 thì công suất phát lên hệthống của nhà máy bị thiếu là: SthiếuHT = 174,27 MVA, đều nhỏ hơn công suất dự trữquay của hệ thống là: SdtqHT = 245 MVA, vì thế hệ thống vẫn làm việc bình thường

4) Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn T1 trong một năm là:

ΔAAT1 = ΔAAT2

=24

của máy biến áp tự ngẫu trong thời gian ti

SđmB: công suất định mức của MBA tự ngẫu (tổ 3 MBA 1 pha) α: là hệ số có lợi của máy bién áp tự ngẫu: α =0,5

∆PNC, ∆PNT, ∆PNH: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao,

trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu

Dựa vào bảng thông số máy biến áp (bảng 2.1), bảng phân phối công suất (bảng2.2), để tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu AT1, AT2

Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu là:

Vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của phương án I là:

∆AI = ∆AT1 + ∆AT2 + ∆AAT1 + ∆AAT2 = 5351,67 + 4889,09 + 8694,81× 2 = 27630,38 MWh

2.2.2 Phương án II

1) Chọn máy biến áp:

Chọn máy biến áp hai dây quấn T1,T2, ta chọn theo điều kiện:

ST1đm = ST2đm ≥ SđmMF = 176,5 MVATrong đó:

ST1đm, ST2đm: công suất của hai máy biến áp hai dây quấnSđmMF: công suất định mức của máy phát

Chọn máy biến áp liên lạc (máy biến áp tự ngẫu) AT1, AT2, ta chọn theo điềukiện:

SAT1 = SAT2 ≥ α1 SđmMFTrong đó:

SAT1, SAT2: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫuSđmMF: công suất định mức của máy phát

α : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

U C UT 220 110220

UC

SAT1đm = SAT2đm ≥ 0,51 ×176,5 = 353 MVA

Vì công suất của máy phát lớn nên ta không chọn được máy biến áp tự ngẫu

ba pha có công suất lớn hơn hay bằng 353 MVA với điện áp cuộn cao 220 kV, vìvậy ta chọn ba máy biến áp tự ngẫu một pha ghép thành ba pha Như vậy vớiphương án này ta chọn sáu máy biến áp tự ngẫu một pha

Từ những điều kiện trên, tra bảng trong giáo trình thiết kế nhà máy điện vàtrạm biến áp, ta chọn các máy biến áp cho phương án II có các thông số cho dướibảng sau:

Bảng 2.3: Thông số của các máy biến áp

2) Tính toán phân phối công suất cho các máy biến áp

a) Công suất qua máy biến áp hai dây quấn T1,T2:

Ở phương án này có hai bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây nối trực tiếpvào thanh góp 110 kV Để kinh tế và vận hành thuận tiện, cho hai bộ máy phát-máybiến áp hai cuộn dây G3-T1 và G4-T2 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng Do đócông suất tải của mỗi máy biến áp T1,T2 là:

ST1 = ST2 = SđmMF - STD

n = 176,5 -

8,47

4 = 174,38 MVASbT = ST1 + ST2 = 174,38 + 174,38 = 348,76 MVATrong đó:

STd: công suất tự dùng của toàn nhà máyn: số tổ máy phát trong nhà máy

b) Công suất qua máy biến áp tự ngẫu AT1,AT2:

Phía cao:

SCTN(t) = 12[ SCΣ(t) – SbC] = 12×SCΣ(t)Phía trung:

STTN(t) = 1

2[ ST(t) – SbT]

Phía hạ:

SHTN(t) = SCTN(t) + STTN(t)

Từ những số liệu của bảng 1.6 trong chương I, ta tính được công suất qua cácphía của máy biến áp tự ngẫu trong vòng 1 ngày, số liệu được tổng hợp ở bảng 2.4

Qua bảng số liệu ta xác định dòng công suất cực đại truyền qua các phía củamáy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2

SCTNmax = 271 (MVA) < 3×STNđm = 3×120 = 360 MVASTTNmax= 101,97 (MVA) < 3×α×STNđm=3×0,5×120 =180 MVANhư vậy khi làm việc bình thường máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải nên

ta chỉ cần kiểm tra sự cố máy biến áp

3) Kiểm tra sự cố máy biến áp

a) Sự cố một bộ bên trung áp

Ta giả thiết nhà máy bị sự cố một bộ bên trung áp và xét lúc phụ tải trung ápcực đại để tính toán xem máy biến áp tự ngẫu có bị quá tải và nhà máy có đủ khảnăng cung cấp cho các phụ tải bên trung hay không

STmax = 206,90 MVA; ứng với thời điểm 15÷20 hSĐP=11,47 MVA; SCΣ = 479,04 MVA

Trong phương án II ta bố trí hai bộ bên trung áp vì thế khi sự cố bộ này thìtất cả phụ tải bên trung áp sẽ nhận công suất từ bộ còn lại và từ máy biến áp liênlạc, do đó công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu:

SHTN = SđmMF – STdmax - 12×SĐP = 176,5 - 8,47 11,474 − 2 = 168,65 MVACông suất phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu:

SCTN = SHTN – STTN = 168,65 – 16,26 = 152,39 MVA

Vì SHTN>STTN, nên hai máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải, tại thời điểm sự

cố nhà máy vẫn cung cấp đủ công suất cho các phụ tải trung áp và còn phát lên hệthống một lượng là: SphátHT = 2×SCTN = 2×152,39 = 304,78 MVA

Công suất nhà máy thiếu để phát lên hệ thống khi sự cố một bộ bên trung vàlúc phụ tải trung áp cực đại:

SthiếuHT = SCΣ – SphátHT - ΣSbC

= 479,04 – 304,78 = 174,26 MVANhư vậy khi sự cố một bộ bên trung áp thì công suất phát lên hệ thống củanhà máy bị thiếu là: SthiếuHT = 174,26 MVA, nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệthống là: SdtqHT = 245 MVA, vì thế hệ thống vẫn làm việc bình thường

b)Sự cố một máy biến áp tự ngẫu

Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu AT2 thì chỉ còn một máy biến áp làmnhiệm vụ liên lạc giữa hai thanh cái 110 kV và 220 kV

- Xét lúc phụ tải trung áp cực đại:

STmax = 206,90 MVA < SbT = 348,76 MVA; ứng với 18÷20 hNên công suất truyền từ bên trung áp sẽ qua máy biến áp tự ngẫu lên cao ápmột lượng là: S1= SbT - STmax = 348,76 – 206,90 = 141,86 MVA - Xétlúc phụ tải trung áp cực tiểu:

STmin = 144,83 MVA < SbT = 348,76 MVA; ứng với 7÷8 hNên công suất truyền từ bên trung áp sẽ qua máy biến áp tự ngẫu lên cao ápmột lượng là: S2= SbT - STmin= 348,76 -144,83 = 203,93 MVA

Vì S1 = 141,86 MVA < S2 = 203,93 MVA Nên ta chỉ xét trường hợp côngsuất truyền cực đại khi phụ tải trung áp cực tiểu

STmin = 144,83 MVA; ứng với thời điểm 7÷8 h SĐP = 10,59 MVA; SCΣ = 541,99 MVA