ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 4 TỔ MÁY VỚI CÔNG SUẤT 240 MW (4x60 MW) Giáo viên hướng dẫn ĐÀO QUANG THẠCH

Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện được chia làm 6 chương: Chương I: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Chọn Máy Phát Điện. Chương II: Nêu các phương án và chọn MBA cho các phương án. Chương III: Tính toán chọn phương án tối ưu. Chương IV: Tính toán dòng điện ngắn mạch. Chương V: Chọn khí cụ điện và dây dẫn. Chương VI: Chọn sơ đồ tự dùng và MBA tự dùng.

Lời nói đầu

Ngày nay cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dân, nhu cầu sử

dụng điện năng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công nghiệp, sinh

hoạt tăng lên và đặc biệt là sự phát triển ngày càng nhiều các xí nghiệp công

nghiệp với nhu cầu sử dụng điện năng rất lớn Do vậy, đẩy nhanh việc xây dựng

các nhà máy điện là rất cần thiết.

Thiết kế một nhà máy điện nối chung với hệ thống là một vấn đề rất quan

trọng, nó sẽ nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ vì

chúng hỗ trợ nhau khi sự cố một nhà máy nào đấy Đồng thời tăng thêm tính ổn

định của hệ thống và hạn chế số lượng máy phát dự trữ so với khi vận hành độc

lập.

Quá trình thiết kế môn học không những củng cố lại những kiến thức đã được

học mà còn giúp đỡ em có thêm những hiểu biết chính xác và đầy đủ hơn về một

hệ thống điện nói chung cũng như một nhà máy nhiệt điện nói riêng.

Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo TS.Đào

Quang Thạch đã trực tiếp hướng dẫn em, cùng các thầy cô giáo, cán bộ trong

bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ trong bản thiết kế

Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện được chia làm 6 chương:

Chương I: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Chọn Máy Phát Điện.

Chương II: Nêu các phương án và chọn MBA cho các phương án.

Chương III: Tính toán chọn phương án tối ưu.

Chương IV: Tính toán dòng điện ngắn mạch.

Chương V: Chọn khí cụ điện và dây dẫn.

Chương VI: Chọn sơ đồ tự dùng và MBA tự dùng.

Chương I

Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.

Chọn Máy Phát Điện

Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải hiểu rõ công việc thiết

kế cũng như các số liệu đã cho của nhà máy để đảm bảo tốt yêu cầu về kỹ thuật

Công việc tính toán xác định các phụ tải ở các cấp điện áp và lượng công suất

nhà máy cần thiết trao đổi với hệ thống điện là cực kỳ quan trọng Nó là cơ sở

giúp ta xây dựng được bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy Từ

đó rút ra các điều kiện về kinh tế – kỹ thuật để chọn ra các phương án nối điện

toàn nhà máy hợp lý nhất với thực tế yêu cầu thiết kế

Quá trình tính toán được thực hiện như sau:

I Chọn Máy phát điện:

Theo yêu cầu thiết kế, nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện, có tổng cộng

suất là 240 MW, gồm có 4 tổ máy, mỗi tổ 60 MW

Phụ tải đầu cực máy phát có Uđm= 10,5 kV nên ta chọn kiểu máy TBφ-60-2 có

2.1 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp:

2.1.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát:

Uđm=10,5 kV; Pmax=12 MW; cos = 0,87

MVA79

.130,87

12cos

S

;.P100

P%(t)

B¶ng 1.2 B¶ng ph©n bè phô t¶i cÊp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t

2.1.2 Phô t¶i ®iÖn ¸p phÝa trung:

U®m=110 kV; Pmax= 76 MW; cos = 0,86

MVA37

.8886,0

76cos

S

;.P100

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị phụ tải cấp điện áp trung như sau:

2.1.3 Phụ tải toàn nhà máy:

Pmax= 240 MW; cos = 0,8

MVA300

8,0

240cos

S

;.P100

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị phụ tải toàn nhà máy như sau:

P.)

(t

S

)S

S.6,04,0(.S

NMmax

t NMmax

Trong đó: Pmax= 240 MW; SNMmax= 300 MVA

Bảng 1.5 Bảng phân bố công suất tự dùng trong ngày

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị phụ tải tự dùng như sau:

SNM: Công suất phát của nhà máy

SUF: Công suất tiêu thụ của phụ tải điện áp máy phát

SUT: Công suất tiêu thụ của phụ tải điện áp trung

Std: Công suất tự dùng của nhà máy

Dựa vào các số liệu tại các thời điểm trong ngày ta tính được lượng công

suất nhà máy phát về hệ thống Từ đó ta có bảng cân bằng công suất toàn nhà

2.3 Các nhận xét:

Qua quá trình tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toàn nhà máy ta rút

ra một số kết luận sau:

• Cấp điện áp cao là 220 kV và điện áp trung là 110 kV nên ta phải dùng

máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc giữa 3 cấp điện áp 10,5 kV;

110 kV; và 220 kV

• Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện

áp khác nhau và cho tự dùng, nhà máy thiết kế còn phát về hệ thống một

lượng công suất PHTmax= 145.52MW; SHTmin=106.82MWW, được truyền tải

trên đường dây kép dài 96 km, công suất của hệ thống (không kể nhà máy

thiết kế) là 2850 MVA và dự trữ quay của hệ thống là 200MVA

• Từ các nhận xét trên ta thấy rằng nhà máy thiết kế có ý nghĩa quan trọng

đối với toàn hệ thống, lượng công suất phát về hệ thống lớn nên có ảnh

hưởng trực tiếp đến độ ổn định của hệ thống Vì vậy trong quá trình đề

xuất phương án đi dây phải chú ý đến tầm quan trọng của nhà máy đối với

hệ thống

Chương II

Nêu Các phương án nối điện chính của nhà máy điện

và chọn máy biến áp cho các phương án

I Xây dựng các phương án nối dây:

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu rất quan trọng trong quá

trình thiết kế Vì vậy cần nắm vững các số liệu ban đầu và dựa vào bảng cân

bằng công suất để vạch ra các phương án đi dây

Sơ đồ nối điện giữa các cấp điện áp cần thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

• Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoả mãn

điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất, các máy còn lại

vẫn đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải ở điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung

(trừ phần phụ tải do các hộ hoặc các nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung

có thể cung cấp được)

• Công suất mỗi bộ máy phát điện- máy biến áp không được lớn hơn dự trữ

quay của hệ thống

• Chỉ ghép bộ máy phát điện- máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp

nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này, như vậy mới tránh

được trường hợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công

suất phải chuyển qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn hao và gây quá tải cho máy

biến áp ba cuộn dây Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điều

kiện này

Vì nhà máy có tầm quan trọng đối với hệ thống nên các phương án đưa ra phải

đơn giản, an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành

2

95

không cần có thanh góp điện áp máy phát

1.1 Phương án 1:

Trong phương án này ta sử dụng:

+ Hai máy biến áp tự ngẫu 3 pha liên lạc giữa 3 cấp điện áp

+ Hai máy biến áp 3 pha hai dây quấn nối bộ với máy phát F3 và F4

để cung cấp điện cho phụ tải 110kV

+ Các máy phát F1, F2 được nối trực tiếp vào vào máy biến áp tựngẫu

* Nhận xét:

Phương án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp :

+ Phụ tải địa phương được cung cấp bởi hai máy phát cho nên khi có sự cố

một máy phát bị cắt thì phụ tải vẫn được cung cấp điện đầy đủ và liên tục bởi

máy phát còn lại

+ Phụ tải 110kV được cung cấp bởi 1 máy phát + 1 máy biến áp và công

suất 2 cuộn trung áp của hai máy biến áp liên lạc Cho nên phụ tải cấp điện áp

110kV cũng luôn được đảm bảo cung cấp điện khi có sự cố 1 máy biến áp liên

lạc hoặc là cả bộ máy phát + máy biến áp

+ Phương án này có sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của 2 máy biến áp

tự ngẫu có dung lượng bé

*Nhược điểm:

+ Số lượng máy biến áp sử dụng trong trường hợp này nhiều làm tăng vốn

đầu tư kinh tế và tổn thất điện năng

+ ở điều kiện bình thường khi STMAX = 88.37 MVA thì công suất vẫn phải

truyền từ bên cuộn trung sang cuộn cao của các máy biến áp liên lạc

1.2 Phương án 2:

Trong phương án này ta sử dụng:

- Ghép bộ máy phát + máy biến áp (F1+B1) lên thanh góp điện áp 220 kV

- Hai máy biến áp tự ngẫu B2, B3 làm nhiệm vụ liên lạc giữa các cấp điện áp

- Bộ máy phát + máy biến áp (F4+B4) được ghép lên thanh góp điện áp 110 kV

*Ưu điểm:

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

- Do ghép bộ (F1+B1) lên thanh góp điện áp 220 kV nên điện năng không phải

truyền qua 2 lần biến áp như phương án 1

*Nhược điểm:

- Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên vốn đầu tư lớn hơn phương án

1

- Do chủng loại khác nhau nên quá trình thay thế, sửa chữa gặp nhiều khó khăn

1.3 Phương án 3:

Trong phương án này ta sử dụng:

+ Ta ghép Máy biến áp ( F1+ B1), (F2+B2) lên thanh góp điện cao 220 kV

+ Bộ (F3 + B3 ) và (F4 + B4) được ghép với thanh góp điện áp 110 kV

+ Giữa hai cấp điện áp 220 kV và 110 kV được nối với nhau bởi hai máy

biến áp tự ngẫu 3 pha B5, B6

* Nhận xét:

Trong phương án này ta cũng có thể đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho

các phụ tải ở các cấp điện áp

+ Bộ (F1+ B1) và bộ (F2 + B2) nối trực tiếp với mạng điện cao áp 220 kV,

bộ (F3+ B3) và bộ (F4 + B4) nối trực tiếp với mạng điện trung áp 110 kV và trực

tiếp cung cấp điện cho các cấp điện áp

* Nhược điểm:

Trong thường hợp này ta sử dụng đến 6 máy biến áp với chủng loại khác nhau

nên không đảm bảo tốt về kỹ thuật – kinh tế

1.4 Đánh giá sơ bộ về các phương án đã chọn:

Qua phân tích các phương án đã đặt ra ta thấy rằng trong ba phương án

thì phương án 3 là khó có thể thực hiện được vì phương án này sử dụng rất nhiều

các máy biến áp Các máy biến áp có dung lượng lớn dẫn đến giá thành và tổn

thất lớn Nếu khi có sự cố 1 trong 2 máy biến áp thì các máy biến áp còn lại sẽ bị

quá tải do đó sẽ không đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật, và độ tin cậy cung cấp điện

cho các phụ tải cao Trong ba phương án ta loại bỏ phương án 3 còn lại hai

phương án 1, 2 và để chọn ra phương án tối ưu ta tiếp tục tính toán và so sánh 2

phương án còn lại nhằm chọn ra phương án tối ưu cho thiết kế

II Chọn máy biến áp cho các phương án:

Một số nguyên tắc:

Với máy biến áp 2 cuộn dây nối bộ máy phát – máy biến áp thì chọn theo

điều kiện: SBđm≥SFđm - STDmax

Trong đó ta có: SBđm : công suất định mức của 1 máy biến áp

SFđm : công suất định mức của 1 máy phát

Với máy biến áp tự ngẫu nối theo sơ bộ thì: STB =



1STNđm ≥SđmFTrong đó ta có: STB : công suất tính toán của máy biến áp tự nhẫu

STNđm: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

0,5220

110220U

UU

Vậy ta chọn loại máy biến áp TДЦ- 80 có các thông số cho trong bảng sau:

2.1.2 Chọn máy biến áp tự ngẫu B 1 , B 2 :

Các máy biến áp tự ngẫu B1, B2được chọn theo công thức sau:

thừa

S2

1

SdmB



≥

α: hệ số có lợi khi sử dụng máy biến áp tự ngẫu (α = 0,5)

Sthừa: công suất truyền qua 2 cuộn hạ áp của các máy biến áp B1 và B2 Vì không

có thanh góp điện áp máy phát nên Sthừa= SđmF

MVA150

5,0

75S

C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H

160 242 121 11 85 380 - - 11 32 20 0,5 7400 02

2.1.3 Phân bố công suất phụ tải cho các máy biến áp ở chế độ bình thường:

2.1.3.1 Với máy biến áp đấu bộ B 3 và B 4 :

Các tổ máy F3 và F4làm việc ở chế độ định mức Ta có công suất truyền qua các

máy biến áp B3, B4là:

MVA69

4

8.1675S

S

S

SB3 = B4 = dmF− tdmax = − =

Ta thấy SB3= SB4< SđmB3= SđmB4= 80 MVA

Vậy ở chế độ bình thường B3 và B4không bị quá tải

2.1.3.2 Với máy biến áp tự ngẫu ba pha B 1 và B 2 :

Công suất truyền tải trên các cuộn dây MBA B1 và B2được tính như sau:

*Cuộn cao:

HT bC

C CB2

2

1]S)

t(S[2

1S

1]S)

t(S[2

1S

*Cuộn hạ:

SHB1= SHB2= SCB1+ STB1

Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng

phẳng nên lượng công suất qua các cuộn dây cao - trung - hạ của các máy biến

áp tự ngẫu cũng thay đổi

Qua quá trình tính toán ta lập được bảng phân bố công suất truyền tải trên các

cuộn dây MBA liên lạc tại từng thời điểm trong ngày như sau:

Bảng 2.3 Bảng phân bố công suất trên các cuộn dây MBA B1, B2

Qua bảng phân bố công suất của các máy biến áp B1 và B2 ta thấy ở chế độ

bình thường chúng không bị quá tải

2.1.4 Kiểm tra quá tải khi các MBA bị sự cố:

2.1.4.1 Sự cố 1 MBA 2 dây quấn phía trung áp khi phụ tải trung áp cực đại S Tmax

Giả sử hỏng MBA B4

SUTmax= 88.37 MVA

SUF= 15MVA

SHT= 100.33MVA

Lượng công suất thiếu hụt của phụ tải phía trung được cung cấp qua cuộn trung

của các máy biến áp liên lạc B1 và B2

Ta xét sự phân bố công suất trên các cuộn dây của máy biến áp liên lạc B1 và B2:

*Cuộn trung:

MVA68.9)6937.88.(

2

1)S.(S

2

1S

STB1 = TB2 = UTmax − B3 = − =

Ta thấy STB1= STB2< SđmB= 0,5.160 = 80 MVA Vậy khi sự cố một bộ máy phát +

máy biến áp, cuộn trung của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải

*Cuộn hạ:

MVA68

,59)]

4

8.16.215

1S

SHB1 HB2 dmF UF tdmax

=+

Ta thấy SHB1=SHB2< SđmB= 0,5.160 = 80 MVA Vậy khi sự cố một bộ máy phát +

máy biến áp, cuộn hạ của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải

*Cuộn cao:

SCB1= SCB2= SHB1 – STB1= 59,68 – 9.68 = 50 MVA

Ta thấy SCB1=SCB2<SđmB= 160 MVA Vậy khi sự cố một bộ máy phát + máy biến

áp, cuộn cao của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải

Vậy, trong chế độ sự cố các cuộn dây của máy biến áp liên lạc đều làm việc non

Phụ tải phía trung cực đại:

SUTmax= 88.3MVA

SUF= 15MVA

SHT= 100.3 MVA

Trường hợp này ta phải kiểm tra quá tải máy biến áp B2, còn B3 và B4 vẫn tải ở

chế độ bình thường và cung cấp cho thanh góp điện áp trung lượng công suất là:

S = 2.SB3 = 2.69 = 138 MVA

Công suất phát của B3 và B4 không thay đổi, lượng công suất phát là 138MVA

lớn hơn công suất phụ tải ở phía 110kV trong chế độ max là 88.3MVA Do đó,

lượng công suất thừa phía bên trung được truyền qua máy biến áp B2 lên hệ

STB2= SUTmax -2.SB3=88.3 – 2.69 = 49.7 MVA<α.SđmB= 0,5.160 =80 MVA

Vậy, khi sự cố hỏng 1 MBA liên lạc cuộn trung của B2 vẫn làm việc non tải

*Cuộn hạ:

Cuộn hạ B2 tải một lượng công suất:

,119)154

8.16.2(75.2)SS(

Cuộn cao MBA liên lạc B2quá tải nằm trong trị số cho phép

 Phụ tải phía trung cực tiểu:

,124)4.84

8.16.2(75.2)SS(

Trong trường hợp phụ tải phía trung cực tiểu, khi sự cố một MBA liên lạc, cuộn

cao B2 không bị quá tải

2.2 Chọn máy biến áp cho phương án 2:

Sơ đồ nối điện:

2.2.2 Chän m¸y biÕn ¸p tù ngÉu B 2 , B 3 :

C¸c m¸y biÕn ¸p tù ngÉu B2, B3®­îc chän theo c«ng thøc sau:

thõa

S2

α: hệ số có lợi khi sử dụng máy biến áp tự ngẫu (α = 0,5).

Sthừa: công suất truyền qua 2 cuộn hạ áp của các máy biến áp B2và B3

Vì không có thanh góp điện áp máy phát nên Sthừa= SđmF

MVA150

5,0

75S

C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H

200 230 121 11 105 430 - - 11 32 20 0,5 9120 02

2.2.3 Phân bố công suất phụ tải cho các máy biến áp ở chế độ bình thường:

2.2.3.1 Với máy biến áp đấu bộ B 1 và B 4 :

Các tổ máy F1, F4 làm việc ở chế độ định mức Ta có công suất truyền qua các

máy biến áp B1, B4là:

MVA69

4

8.1675S

S

S

SB1= B4 = dmF − tdmax = − =

Ta thấy SB1=SB4< SđmB1=SđmB4= 80 MVA

Vậy ở chế độ bình thường B1, B4không bị quá tải

2.2.3.2 Với máy biến áp tự ngẫu B 2 và B 3 :

Công suất truyền tải trên các cuộn dây MBA B2 và B3được tính như sau:

*Cuộn cao:

]S[S2

1]S(t)

[S2

1S

*Cuộn trung:

]S-(t)S[2

1]S)

t(S[2

1S

*Cuộn hạ:

SHB2= SHB3= SCB1+ STB1

Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng

phẳng nên lượng công suất qua các cuộn dây cao - trung - hạ của các máy biến

áp tự ngẫu cũng thay đổi

Qua quá trình tính toán ta lập được bảng phân bố công suất truyền tải trên các

cuộn dây MBA liên lạc tại từng thời điểm trong ngày như sau:

Bảng 2.7 Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA B2, B3

Qua bảng phân bố công suất của các máy biến áp B2 và B3 ta thấy ở chế độ bình

thường chúng không bị quá tải

2.2.4 Kiểm tra quá tải khi các MBA bị sự cố:

Căn cứ vào sơ đồ đấu dây phương án này ta thấy khi sự cố máy biến áp đấu bộ B1

chỉ làm giảm lượng công suất của nhà máy về hệ thống mà không ảnh hưởng tới

các máy biến áp còn lại Do vậy ta không xét trường hợp sự cố máy biến áp B1

2.2.4.1 Sự cố 1 MBA 2 dây quấn phía trung áp khi phụ tải trung áp cực đại S Tmax

Sơ đồ nối điện:

SUTmax= 88.37 MVA

SUF= 15MVA

SHT= 100.33MVA

Ta xét quá tải máy biến áp liên lạc B2 và B3:

Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp liên lạc B2và B3:

*Cuộn trung:

Trong trường hợp này toàn bộ phụ tải phía trung được cấp từ các cuộn dây trung

áp của các máy biến áp liên lạc B2 và B3

MVA19

.4437.88.2

1S

2

1S

STB2 = TB3 = UTmax = =

Ta thấy STB2=STB3<α.SđmB= 0,5.200 = 100 MVA Vậy khi sự cố bộ (F4+B4), cuộn

trung của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải

*Cuộn hạ:

MVA89

,59)]

4

8.16.215(75.2[2

1)]

S.2S(S2[2

1S

SHB2 = HB3 = dmF − UF + tdmax = − + = Ta

thấy SHB2=SHB3<α.SđmB= 0,5.200 = 100 MVA Vậy khi sự cố bộ (F4+B4), cuộn hạ

của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải

*Cuộn cao:

SCB2= SCB3= STB2 – SHB2= 44.19 – 59,89 = 15.7 MVA

Ta thấy SCB2=SCB3 < SđmB= 200 MVA Vậy khi sự cố bộ (F4+B4), cuộn cao của

máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải

Vậy, trong chế độ sự cố các cuộn dây của máy biến áp liên lạc đều làm việc non

 Phụ tải phía trung cực đại:

SUTmax= 88.37 MVA

SUF= 15MVA

SHT= 100.33MVA

Trường hợp này ta phải kiểm tra quá tải máy biến áp B3, còn B1 và B4 vẫn tải ở

chế độ bình thường và cung cấp cho thanh góp điện áp cao lượng công suất là:

S = 2.SB1 = 2.69 =138 MVA

Công suất truyền tải trên các cuộn dây của máy biến áp liên lạc B3:

Trong trường hợp này, lượng công suất thiếu của phụ tải phía trung được lấy qua

cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc B3

,119)154

8.16.2(75.2)SS2(2S

*Cuộn cao:

SCB3= SHB3- STB3= 119,77 – 19.37 = 10,78 MVA< SđmB3= 200 MVA

Vậy, khi sự cố hỏng 1 MBA liên lạc cuộn cao của B3vẫn làm việc non tải

 Phụ tải phía trung cực tiểu:

Công suất cuộn dây trung áp MBA liên lạc B3:

STB3= SUTmin– SB4= 53.2 – 69 = 15.1 MVA<α.SđmB= 0,5.200 =100 MVA

*Cuộn hạ:

Công suất các máy phát có thể phát lên MBA B3:

MVA84

,124)

4.84

.16.2(75.2)SS2(2S

*Cuộn cao:

SCB3= SHB3- STB3= 124,84 – 52,9 = 71,94 MVA < SđmB= 200 MVA

Trong trường hợp phụ tải phía trung cực tiểu, khi sự cố một MBA liên lạc, cuộn

cao B3 không bị quá tải

* Nhận xét:

Khi sự cố máy biến áp liên lạc B2 thì:

- Máy biến áp đấu bộ B1và B4 vẫn làm việc bình thường

- Các cuộn dây cao, trung và hạ máy biến áp liên lạc B3 không bị quá tải

III Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp:

3.1 Các công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp:

3.1.1 Đối với máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây:

( )1t

.S

S.P.n

1T.Pn

2

dmB

b N

∆

=

∆

Trong đó:

n: Số lượng máy biến áp làm việc song song

∆P0: Tổn thất không tải của một máy biến áp

∆PN: Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp

Sb: Công suất phụ tải của n máy biến áp theo biểu đồ thời gian ti

SđmB: Công suất định mức của một máy biến áp

T: Thời gian làm việc của máy biến áp trong một năm (T=8760 h)

3.1.2 Đối với máy biến áp tự ngẫu 3 pha:

( )2

i 24

0

2 dmB

2 Hi H - N 2

dmB

2 Ti T - N 2

dmB

2 Ci C - N

S

SPS

SPS

SP(n

365T

.Pn

∆

Trong đó:

n: Số lượng các máy biến áp làm việc song song

∆P0: Tổn thất không tải của một máy biến áp

∆PN-C: Tổn thất ngắn mạch của cuộn dây cao áp của máy biến áp tự ngẫu

∆PN-T: Tổn thất ngắn mạch của cuộn dây trung áp của máy biến áp tự ngẫu

∆PN-H: Tổn thất ngắn mạch của cuộn dây hạ áp của máy biến áp tự ngẫu

SCi, STi, SHi : Công suất phụ tải qua các cuộn dây của n máy biến áp vận hành

song song theo biểu đồ thời gian ti

SđmB: Công suất định mức máy biến áp tự ngẫu

T: Thời gian làm việc của máy biến áp trong một năm (T=8760 h)

3.2 áp dụng công thức tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp cho

từng phương án:

3.2.1 Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp cho phương án 1:

3.2.1.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn B 3 và B 4 :

áp dụng công thức (1):

t.S

S.P.n

1T.Pn

2

dmB

b N

24 , 2 8760 80

69 310 2

1 2.70.8760

0

2 dmB

2 Hi H - N 2

dmB

2 Ti T - N 2

dmB

2 Ci C - N

S

SPS

SPS

SP(n

365T

.Pn

380P

2

1P

P

kW380

P

T - NC H

NT H

kW 570 ) 380 5

, 0

190 190 ( 2

1 ) P P

P (

2

1

P

kW 190 ) 5 , 0

190 190 380 ( 2

1 ) P P

P (

2

1

P

kW 190 ) 5 , 0

190 190 380 ( 2

1 ) P P

P (

2

1

P

2 T

NC 2

-H - NT H

NC H

-N

2 2

H - NC H

NT T

NC T

-N

2 2

H - NT H

NC T

NC C

=

∆

−

∆ +

=

∆

−

∆ +

69 , 1 ] 4 ).

160

07 , 19 570 160

05 , 8 190 160

12 , 27

.

190

(

2 ).

160

91 , 61 570 160

05 , 8 190 160

96 , 69

.

190

(

4 ).

160

88 , 58 570 160

05 , 0 190 160

83 , 58

.

190

(

2 ).

160

75 , 52 570 160

25 , 12 190 160

5 , 40

.

190

(

2 ).

160

48 , 23 570 160

25 , 12 190 160

22 , 11

.

190

(

2 ).

160

48 , 24 570 160

15 , 4 190 160

33 , 20

.

190

(

2 ).

160

2 , 25 570 160

15 , 4 190 160

05 , 21

.

190

(

2 ).

160

72 , 26 570 160

15 , 4 190 160

57 , 22

.

190

(

4 ).

160

72 , 26 570 160

05 , 8 190 160

77 , 34 190 [(

2

365 2.85.8760

A

6 2

2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2

2 2

= +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

=

∆

Vậy, tổn thất điện năng trong máy biến áp của phương án này là:

∆A =∆A1 +∆A2= 2,24.106 + 1,69.106 = 3,93.106kWh

3.2.2 Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp cho phương án 2:

3.2.2.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp đấu bộ B 1 và B 4 :

áp dụng công thức (1):

t.S

S.P.n

1T.Pn

2

dmB

b N

kWh 10

79 , 2 8760 80

69 320 1

1 8760 80

24 , 2 8760 80

69 310 1

1 8760 70

0

2 dmB

2 Hi H - N 2

dmB

2 Ti T - N 2

dmB

2 Ci C - N

S

SPS

SPS

SP(n

365T

.Pn

430P

2

1P

P

kW430

P

T - NC H

NT H

, 0

215 215 ( 2

1 ) P P

P (

2

1

P

kW 215 ) 5 , 0

215 215 430 ( 2

1 ) P P

P (

2

1

P

kW 215 ) 5 , 0

215 215 430 ( 2

1 ) P P

P (

2

1

P

2 T

NC 2

-H - NT H

NC H

-N

2 2

H - NC H

NT T

NC T

-N

2 2

H - NT H

NC T

NC C

=

∆

−

∆ +

=

∆

−

∆ +

Thay sè liÖu vµo c«ng thøc ta ®­îc:

kWh 10

98 , 1 ] 4 ).

200

07 , 19 645 200

45 , 26 215 200

38 ,

200

9 , 61 645 200

45 , 26 215 200

46 , 35

.

215

(

4 ).

200

88 , 58 645 200

55 , 34 215 200

33 , 24

.

215

(

2 ).

200

75 , 52 645 200

75 , 46 215 200

200

47 , 23 645 200

75 , 46 215 200

29 , 23

.

215

(

2 ).

200

48 , 24 645 200

65 , 38 215 200

17 , 14

.

215

(

2 ).

200

2 , 25 645 200

65 , 38 215 200

45 , 13

.

215

(

2 ).

200

72 , 26 645 200

65 , 38 215 200

93 , 11

.

215

(

4 ).

200

72 , 26 645 200

45 , 26 215 200

27 , 0 215 [(

2

365 2.105.8760

A

6 2

2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2

2 2

= +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

=

∆

Vậy, tổn thất điện năng trong máy biến áp của phương án này là:

∆A =∆A1 +∆A2= 5,03.106 + 1,98.106 = 7,01.106kWh

3.3 Tổng kết tổn thất điện năng của các phương án:

Qua quá trình tính toán tổn thất điện năng của 3 phương án ta được bảng kết quả

IV Tính dòng làm việc cưỡng bức trong các mạch:

4.1 Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức trong các mạch cho phương án 1:

171.2U

4.1.2.1 Mạch nối bộ máy phát+ máy biến áp 2 cuộn dây:

75.05,1U

.3

S1,05

I

dmT

dmF

4.1.2.2 Mạch trung áp của máy biến áp liên lạc:

Dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch này được chọn khi sự cố 1 trong 2

máy biến áp liên lạc (giả sử sự cố máy biến áp B1) ta có:

Smax= SB3+ SB4– SUTmin = 2.69 – 53.2 = 16,1 MVA

MVA085

,0110.3

1,16U

75.05,1U

.3

S

160 5 , 0 4 , 1 U

3

S

4.2.1 Dòng cưỡng bức ở cấp điện áp 220 kV:

Công suất cực đại nhà máy phát về hệ thống:

SHTmax= 145.52 MVA

kA367,0220.3

2.171U

75.05,1U

.3

S1,05

I

dmT

dmF

4.2.2.2 Mạch trung áp của máy biến áp liên lạc:

Dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch này được chọn khi sự cố 1 trong 2 máy

biến áp liên lạc (giả sử sự cố máy biến áp B2) ta có:

Smax= SUTmax– SB4 = 100.3 – 69 = 31.3 MVA

MVA49

,0110.3

3.31U

75.05,1U

.3

S

200 5 0 4 , 1 U

3

S

Chương III

Tính toán chọn phương án tối ưu

I Chọn máy cắt điện:

1.1 Phương án 1:

Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau:

- Điện áp định mức của máy cắt: Uđm≥Uđm mạng

- Dòng điện định mức của máy cắt: Iđm ≥Icb

- Dòng điện cắt định mức của máy cắt: Iđm cắt ≥I”

Trong đó:

Icb: Dòng điện cưỡng bức của mạch đặt máy cắt

I”: Dòng ngắn mạch siêu quá độ thành phần chu kỳ

Ngoài ra ta còn phải kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch:

ixk: Dòng điện xung kích khi ngắn mạch

Các máy cắt ở cùng cấp điện áp thì có cùng chủng loại

Dựa vào kết quả tính dòng cưỡng bức ta chọn máy cắt cho phương án 1 như bảng

3AQ1 – FG

Điện áp định mức ( kV ) Dòng điện định mức ( A )

110 kV

123 kV > 110 kV

3150 A > 410 A 8FG10

Điện áp định mức ( kV ) Dòng điện định mức ( A )

10,5 kV

12 kV > 10,5 kV

12500 A > 6160 A

1.2 Phương án 2:

Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau:

-Điện áp định mức của máy cắt: Uđm ≥Uđm mạng

-Dòng điện định mức của máy cắt: Iđm ≥Icb

-Dòng điện cắt định mức của máy cắt: Iđm cắt ≥I”

Trong đó

Icb: Dòng điện cưỡng bức của mạch đặt máy cắt

I”: Dòng ngắn mạch siêu quá độ thành phần chu kỳ

Ngoài ra ta còn phải kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch:

ixk: Dòng điện xung kích khi ngắn mạch

Các máy cắt ở cùng cấp điện áp thì có cùng chủng loại

Dựa vào kết quả tính dòng cưỡng bức ta chọn máy cắt cho phương án 1 như bảng

220 kV

245 kV > 220 kV

4000 A > 367 A3AQ1 – FG

Điện áp định mức ( kV )Dòng điện định mức ( A )

110 kV

123 kV > 110 kV

3150 A > 490 A8FG10

Điện áp định mức ( kV )Dòng điện định mức ( A )

II Chọn sơ đồ thiết bị phân phối:

-Phía 220 kV gồm 1 đường dây kép nên ta sử dụng 2 hệ thống thanh góp

-Phía 110 kV gồm 3 đường dây kép, ta sử dụng 2 hệ thống thanh góp

-Phía 10,5 kV không cần dùng thanh góp điện áp máy phát

III Tính vốn đầu tư V:

Vốn đầu tư của một phương án được tính theo công thức sau:

V = VB+ VTBPPTrong đó:

VB: Vốn đầu tư cho máy biến áp được xác định theo công thức sau:

VB= vb.kb

vb: Tiền mua máy biến áp

kb: Hệ số có tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp máy biến áp

VTBPP: Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối

VTBPP= n1.VTBPP1+ n2.VTBPP2+ n3.VTBPP3 +

n1, n2, n3, : Số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp U1, U2, U3

VTBPP1, VTBPP2, VTBPP3: Giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối bao gồm tiền

mua, tiền vận chuyển, tiền xây lắp thiết bị

3.1 Phương án 1:

3.1.1 Sơ đồ nối điện chi tiết:

BVĐZ BVSLTG

3AQ1-Fg

bvsl bộ bvsln

BVĐZ BVSLTG

3AQ1-Fg

đo lường BVSLTG

đo lường, I>

BVSLBA 3AQ1

3AQ1-Fg

BVSLTG

đo lường, I>

BVIo PBC

B3

~

TB φ -50-2

3.1.2 Tính vốn đầu tư:

3.1.2.1 Vốn đầu tư cho máy biến áp:

Sơ đồ nối điện phương án 1 sử dụng các loại máy biến áp:

- 2 máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH- 160 Giá 7400.106 đồng/ máy.

3.1.2.2 Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:

- Cấp điện áp 220 kV gồm 4 mạch máy cắt SF6 loại 3AQ1- 245/4000

BV Phụ 3AQ1-Fg

bvsl bộ bvsln

BV Phụ

BVĐZ BVSLTG

BV Phụ 3AQ1-Fg

đo lường BVSLTG

TB φ -50-2

BVSLMF 8fg-10

BVSLMF bvsln

BVIo

đo lường, I>

BVSLTG 3AQ1

220KV

AT? ? TH - 160

B2

PBC PBC

đo lường, I>

BVSLBA 3AQ1

BVSLTG BVĐZ 3AQ1

3AQ1-Fg

BVSLTG

đo lường, I>

BVIo PBC

B3

~

TB φ -50-2

3.2.2 Tính vốn đầu tư:

3.2.2.1 Vốn đầu tư cho máy biến áp:

Sơ đồ nối điện phương án 2 sử dụng các loại máy biến áp:

- 2 máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH- 200 Giá 9120.106 đồng/ máy

Lấy kb= 1,4.

- 2 máy biến áp 3 pha 2 dây quấn loại TДЦ- 80

+ Máy B1 giá 3600.106 đồng/máy

+ Máy B4 giá 2080.106 đồng/máy

Lấy kb = 1,5

Tổng vốn đầu tư cho máy biến áp của phương án 2 là:

VB= [1,4.9120.2 + 1,5.(3600+2080).1].106= 34056.106 đồng

3.2.2.2 Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:

- Cấp điện áp 220 kV gồm 5 mạch máy cắt SF6 loại 3AQ1- 145/4000

Pkh: Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn:

Pkh= aB.VB+ aTBPP.VTBPP

aB: khấu hao tu sửa máy biến áp Lấy aB= 6%

aTBPP: Khấu hao tu sửa thiết bị phân phối Lấy aTBPP= 8%

Ptt: Chi phí tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện (chủ yếu trong

máy biến áp)

Ptt=β.∆A

β: Giá tiền tổn thất điện năng của 1 kWh (β= 500 đồng/kWh)

∆A: Tổn thất điện năng (chủ yếu trong máy biến áp)

Pp: Tiền chi phí phục vụ thiết bị bao gồm sửa chữa thường xuyên, lương công

áp dụng công thức trên ta tính toán cụ thể cho các phương án như sau:

ađm: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế (ađm= 0,15)

106 đồng/năm

Chi phí tínhtoán Z,

Qua bảng kết quả trên ta thấy phương án 1 có chi phí tính toán nhỏ hơn phương

án 2 Về kỹ thuật cả hai phương án đều đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho

các phụ tải song ta thấy sơ đồ nối điện phương án 1 đơn giản hơn Qua quá trình

tính toán và phân tích như trên ta chọn phương án 1 là phương án tối ưu dùng

cho nhà máy thiết kế