Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện nghiem van lap

Phạm Thị Phương Thảo, đến nay bản đồ án môn tốt nghiệp “Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện” của em đã hoàn thành.Vì kinh nghiệm,năng lực cũng như kiến thức còn hạn chế nên bản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Nghiêm Văn Lập

Lớp: Đ4H1 Hệ : Chính quy

Ngành học: Hệ thống điện

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt điện ngưng hơi gồm 4 tổ máy, công suất

mỗi tổ máy là 50MW Nhà máy có nhiệm vụ cấp điện cho các phụ tải sau:

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát: Pmax = 8MW; cosφ = 0,85;

Gồm 2 lộ kép x 3 MW x 3 km và 1 lộ đơn x 2 MW x 4 km Biến thiên phụ tải

theo thời gian như bảng dưới Tại địa phương dùng máy cắt hợp bộ với Icắt = 20kA;

tcắt = 0,7sec; cáp nhôm vỏ PVC với tiết diện nhỏ nhất là 70mm2

2 Phụ tải cấp điện áp trung 110kV: Pmax = 50MW; cosφ = 0,85

Gồm 1 lộ kép x 50 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

3 Phụ tải cấp điện áp cao 220kV: Pmax = 60MW; cosφ = 0,83

Gồm 1 lộ kép x 60 MW Biến thiên phụ tải theo thời gian như bảng dưới

4 Nhà máy nối với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 80km Công suất

hệ thống (Không kể công suất của nhà máy đang thiết kế) là 4000MVA Dự trữ

quay của hệ thống 200MVA Điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ

thống x*HT = 0,8

5 Phụ tải tự dùng: α td = 6%; cosφ = 0,82

6 Biến thiên công suất phát của toàn nhà máy cho trong bảng

Bảng biến thiên công suất theo thời gian tính theo phần trăm

1 Tính toán cân bằng công suất, chọn phương án nối dây

2 Tính toán chọn máy biến áp

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

4 Tính toán ngắn mạch

5 Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

6 Tính toán tự dùng

7 Bản vẽ: Bản vẽ phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

Kết quả tính toán kinh tế kỹ thuật của phương án

Sơ đồ nối điện toàn nhà máy, kể cả tự dùng

Sơ đồ thiết bị phân phối theo mặt bằng

PHẦN CHUYÊN ĐỀ: Thiết kế một trạm biến áp hạ áp 10/0,4kV

Ngày giao:

Ths Phạm Thị Phương Thảo

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận Tuy nhiên, nguồn

năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trở nên

khan hiếm và trở thành vấn đề cấp bách của toàn Thế giới Đó là bởi vì để có năng

lượng hữu ích dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải qua nhiều công

đoạn như khai thác, chế biến, vận chuyển, phân phối,… Các công đoạn này đòi hỏi

nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật cũng như các ràng buộc xã hội khác Hiệu suất

biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng nói chung là còn

thấp.Vì vậy đề ra việc lựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi từ nguồn năng

lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng để đạt hiệu quả kinh tế cao là một nhu cầu và

cũng là nhiệm vụ của con người

Điện năng là một dạng năng lượng không tái tạo Hệ thống điện là một phần của

Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm từ các nhà máy điện, mạng điện, đến các

hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng

sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng Mặt trời,… thành điện năng

Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt

điện không còn chiếm tỷ trọng lớn như ở những năm 80 của Thế kỷ trước Tuy nhiên,

với thế mạnh về nguồn nhiên liệu như ở nước ta, tính chất phủ phụ tải đáy của nhà

máy nhiệt điện… thì việc hiện đại hóa và xây mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là

một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay

Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu

của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt

kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực tế

công việc

Đồ án thiết kế gồm hai phần :

Phần I :Thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Phần II:Thiết kế trạm biến áp hạ áp 10/0,4 kV

Sau hơn 4 năm học tập tại trường đại học điện lực được các thầy cô giáo tạo điều

kiện thuận lợi,đặc biệt là sự giúp đỡ nhiệt tình của Ths Phạm Thị Phương Thảo, đến

nay bản đồ án môn tốt nghiệp “Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện” của em

đã hoàn thành.Vì kinh nghiệm,năng lực cũng như kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án

của em không thể tránh khỏi có nhiều thiếu sót Em kính mong nhận được sự phê

bình,đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa Hệ Thống Điện cũng như trong nhà

trường để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… …

……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… …

……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… …

……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ………

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐÔNG PHẢN BIỆN

……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… …

……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… …

……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ……… …

……… ………

……… ………

……… ……… ………

……… ………

……… ………

MỤC LỤC Chương I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG

Chương III: TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN

3.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và chọn phương án tối

PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP 10/0,4kV, CUNG CẤP

Chương I: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP 73

Chương II: SƠ ĐÒ ĐIỆN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ KHÍ CỤ ĐIỆN 74

2.3 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các khí cụ điện đã chọn 81

PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.1 Chọn máy phát điện

Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi theo yêu cầu thiết kế có công suất đặt là 50.4 =

200 (MW), gồm 4 tổ máy phát điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi cung cấp điện cho phụ

tải ở 3 cấp : cấp điện áp máy phát, cấp điện áp trung 110 kV và cấp điện áp cao

220 kV

Tra thông số từ bảng 1,1 sách ‘Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp’

ta chọn máy phát điện loại TBФ-50-2 có tham số:

Bảng 1.1: Thông số máy phát điện TBФ-50-2

1.2 Tính toán cân bằng công suất

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

Ta tính được công suất biểu kiến của nhà máy là:

Tính toán tương tự với các khoảng thời gian khác, ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1.2: Bảng tính toán phụ tải toàn nhà máy

SNM(t)

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện thường chiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suất phát Công suất tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần: một thành

phần không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy chiếm khoảng 40%, thành

phần thứ hai phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy chiếm khoảng 60%

Ta có thể tính công suất tự dùng theo công thức:

STD(t) : Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA)

% : Lượng điện phần trăm tự dùng

n : Số tổ máy

PđmF : Công suất tác dụng định mức của 1 tổ máy phát, (MW)

SđmF : Công suất biểu kiến định mức của 1 tổ máy phát, (MVA)

SNM(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA)

Với t1 = ( 0 - 5) h,ta có: α=6%

STD(t1) = 6

100.

4.500,82.( 0,4 + 0,6

2244.62,5 ) = 13,76 (MVA) Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1.3: Bảng tính toán phụ tải tự dùng của Nhà máy

Pmax- công suất max của phụ tải

Cos - 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

Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát với công

suất cực đại là 8 (MW) cosφ = 0,85

Ta có công suất biểu kiến của cấp điện áp máy phát tại thời điểm t là :

Với t1 = (0 – 5) h, ta có :

SUF(t )1 = 80.8

100.0,85 = 7,53 (MVA)

Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1.4: Bảng tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát

S UF

b Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV

Cấp điện áp trung có công suất cực đại là PUTmax= 50(MW), cosφ = 0,85

Ta có công suất biểu kiến phụ tải trung áp tại thời điểm t là:

Với t1 = ( 0 – 5 ) h ,ta có :

SUT(t )1 = 80.50

100.0,85 = 47,06 (MVA)

Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau :

Bảng 1.5: Bảng tính toán phụ tải cấp điện áp trung

S UT

c Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao 220kV

Cấp điện áp cao có công suất cực đại là PUCmax= 60(MW), cosφ = 0,83

Ta có công suất biểu kiến phụ tải cao áp tại thời điểm t là:

Với t1 = ( 0 – 5) h ,ta có :

SUC(t )1 = 90.60

100.0,83 = 65,63 (MVA) Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau:

1.2 Đồ thị phụ tải công suất phát về hệ thống

Nhà máy điện liên lạc với hệ thống bằng hai lộ đường dây 220kV,Dựa vào công

suất phát của nhà máy và yêu cầu của phụ tải tại các thời điểm khác nhau ta có thể

xác định được công suất phát về hệ thống theo công thức sau :

SVHT(t)= SNM(t) – [SUC(t) +SUT(t) + SUF(t) +STD(t)] (1,4)

Trong đó:

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

SNM(t ) : Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t (MVA)

SC(t) : Phụ tải cao áp tại thời điểm t (MVA)

ST(t) : Phụ tải trung áp tại thời điểm t (MVA)

Smf(t) : Phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t (MVA)

STD(t) : Phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA)

Tổng công suất phát lên thanh góp cao là :

Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại,ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1.7: Bảng tính toán công suất phát về hệ thống

Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị ngày của phụ tải tổng hợp như hình 1.6

1.3 Đề xuất các phương án nối dây

Phương án nối điện chính của nhà máy là 1 khâu hết sức quan trọng trong quá

trình thiết kế phần điện nhà máy điện.Vì khi chọn sơ đồ chính hợp lí không những

đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao

- Với nhà máy điện đang thiết kế có :

max UF dmF

S

.1002.S =

9, 412.62, 5 = 8 % < 15 %

Nên ta không dùng thanh góp điện áp máy phát

- Vì trung tính của lưới điện 220kV và 110kV là lưới điện có trung tính trực tiếp

UT UT

S

S   mà SdmF 62, 5 phù hợp nhất là dùng 1 bộ máy

phát – máy biến áp 2 cuộn dây bên trung nhưng do máy biến áp liên lạc là tự

ngẫu nên ta có thể ghép từ 1 đến 2 bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây lên thanh

góp điện áp phía trung

Trên cơ sở những nhận xét trên ta vạch ra các phương án nối dây của nhà máy

điện như sau :

1.3.1 Phương án A

Phía trung áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp 3 pha 2 dây quấn

Phía cao áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp tự ngẫu

Sự liên lạc giữa phía cao và phía trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu

+ Chủng loại máy biến áp ít ,vốn đầu tư vào máy biến áp nhỏ

+ Vận hành đơn giản,linh hoạt

+ Khi phụ tải Trung min nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việc định mức sẽ

có 1 lượng công suất truyền qua 2 lần MBA làm tăng tổn thất

1.3.2 Phương án B

Nhận xét:

- Trong phương án này có 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây nối lên thanh cái điện

áp 110kV và có 1 bộ MF-MBA nối lên thanh cái điện áp 220kV Hai MBA

tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ phát công suất lên

hệ thống vừa truyền tải công suất thừa sang phía 110kV hoặc nhận lại khi

thiếu

- Vận hành đơn giản, đảm bảo về mặt kĩ thuật, cung cấp điện liên tục

- Công suất truyền tải từ phía cao sang phía trung qua MBA tự ngẫu nhỏ nên

tổn hao công suất nhỏ

1.3.3 Phương án C

Phía trung áp ta dùng 1 bộ máy phát –máy biến áp 3 pha 2 dây quấn

Phía cao áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp tự ngẫu và 3 bộ máy phát -máy

biến áp 3 pha 2 dây quấn

Sự liên lạc giữa phía cao và phía trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu

- Nhận xét :

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

+ Vận hành phức tạp

1.3.4 Phương án D

Phía trung áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp 3 pha 2 dây quấn ,

Phía cao áp ta dùng 2 bộ máy phát –máy biến áp tự ngẫu và 2 bộ máy phát -máy

biến áp 3 pha 2 dây quấn

Sự liên lạc giữa phía cao và phía trung được thông qua máy biến áp tự ngẫu

- Nhận xét :

+Sơ đồ đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong điều kiện SC và ST tương đối

lớn

+ Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều dẫn đến giá thành cao

+ Phải sử dụng 3 loại MBA nên khó khăn trong việc vận hành và sữa chữa

+ Do bộ B1,B2 ở phía cao nên đắt tiền hơn so với phương án A

 Qua những phân tích trên ta chọn phương án A và B để tính toán, so sánh cụ

thể hơn về kinh tế, kĩ thuật nhằm chọn sơ đồ nối điện tối ưu cho nhà máy

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

A Phương án A

2.1a Chọn máy biến áp

2.1a.1 Máy biến áp 2 cuộn dây (B 3 và B 4 )

+ Chọn loại MBA hai dây quấn không điều chỉnh điện áp dưới tải

+ Các MBA này được chọn theo điều kiện:

SB3SB4 Sđ Fm 62, 5 MVA

+ Không cần kiểm tra điều kiện quá tải

Từ các điều kiện trên tra bảng 2.5 sách ‘Thiết kế Phần điện Nhà máy điện và

trạm biến áp ta chọn MBA TPДЦH- 80 có thông số như sau:

Bảng 2.1: Thông số máy biến áp B 3 và B 4

2.1a.2 Chọn MBA tự ngẫu B 1 và B 2

a, Chọn loại và công suất định mức

+ Chọn máy biến áp tự ngẫu có điều chỉnh điện áp dưới tải

+ Công suất được chọn theo điều kiện sau:

1 2

1

Tra bảng 2.6 sách ‘Thiết kế Phần điện Nhà máy điện và trạm biến áp’ ta chọn

MBA ATДЦTH - 160 có thông số như sau:

Bảng 2.2: Thông số máy biến áp B 1 và B 2

b, Kiểm tra khả năng quá tải của các máy biến áp

+) Xét trường hợp nguy hiểm nhất là khi phụ tải trung cực đại:SmaxUT = 58,52(MVA)

Kiểm tra điều kiện quá tải:

2.k Sscqt  dmTN  SmaxUT  Sbô

2.1, 4.0,5.80 58,84 ( MVA)58,52 (MVA)

+ Phân bố công suất sau sự cố

Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao của 2 MBA tự ngẫu bằng nhau và bằng:

Ta thấy SCC là lớn nhất nên trường hợp này các máy biến áp liên lạc làm việc theo

chế độ truyền tải công suất từ Trung đồng thời từ Hạ lên Cao do đó cuộn nối tiếp

Máy biến áp không bị quá tải

+ Xác định công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

Sthiếu = SUT maxC  2.SCC= 173,96 – 2.54,14 65,36 (MVA)

Công suất dự trữ của hệ thống là : HT  

DT

S 200 MVA

 Sthiếu  SHTDT ( Thỏa mãn điều kiện)

 Trường hợp 2: Sự cố 1 MBA tự ngẫu ( giả sử B1)

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :

k Sscqt  dmTN  SmaxUT  2.Sbo

 1, 4.0,5.160 2.58,84 58.52 229,68 (MVA)  58,52 MVA  

 Thỏa mãn

+ Phân bố công suất sau sự cố:

Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao của 2 MBA tự ngẫu bằng nhau và bằng:

Ta thấy S lớn nhất nên công tải suất từ Trung và Hạ lên Cao, do đó CC

cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất

Ta có :K Sqt  dmB 1, 4.0, 5.160 112 MVASnt53,85 MVA

Với :Snt   (SCH  S )CT  0, 5.(48,54 59,16)   53,85 (MVA)

Máy biến áp không bị quá tải

+ Xác định công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

Sthiếu = SUT maxC  SCC = 170,85 – 108,10 = 62,74 (MVA)

 Sthiếu

HT DT

58,84 (MVA)

+) Xét trường hợp sự cố 1 MBA tự ngẫu tại thời điểm SminUT (giả sử B1)

Khi đó: SminUT = 47,06(MVA) ;SUT minUF = 6,59(MVA) và UT min

C

S = 155,71 (MVA) Phân bố công suất sau sự cố:

Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao của 2 MBA tự ngẫu bằng nhau và bằng:

SCT  SminUT  2.Sbô = 47,06– 2.58,84 = -70,62(MVA)

Dấu (-) thể hiện tải từ cuộn trung sang cuộn cao của MBA tự ngẫu

Ta thấy S lớn nhất nên công tải suất từ Trung và Hạ lên Cao, do đó cuộn nối CC

tiếp mang tải nặng nhất

Ta có :K Sqt  dmB 1, 4.0, 5.160 112 MVASnt61, 55 MVA

Với : Snt   (SCH  S )CT  0, 5.(52, 47 70, 62)   61, 55 (MVA)

Máy biến áp không bị quá tải

Vậy: Các MBA đã chọn trong phương án A thỏa mãn điều kiện vận hành bình

58,84 (MVA)

2.2a Tính tổn thất điện năng trong MBA

2.2a.1 Máy biến áp 2 dây quấn

Do bộ máy phát – máy biến áp làm việc với phụ tải bằng phẳng trong cả năm

với Sbô= 58,84 (MVA) nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp 2 cuộn dây

được tính như sau :

2 b

P0 : Tổn thất không tải của máy biến áp (kW)

PN : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp (kW)

SđmB : Công suất định mức của máy biến áp (kVA)

T : Thời gian làm việc trong năm (T = 8760 h)

Thay số vào (1) ta được :

AB3 = AB4 = 70.8760 + 310

2

58, 8480

  .8760

= 2.082.231,65 (kWh)  2082,23 (MWh)

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:

AB3,4 = AB3 + AB4 = 2 2082,23 = 4164,46(MWh)

2.2a.2 Máy biến áp tự ngẫu

a, Phân bố công suất cho các máy biến áp tự ngẫu trong điều kiện làm việc bình

thường

Công suất qua các cuộn dây cao, trung, hạ được của 2 MBA bằng nhau và được

phân bố theo biểu thức sau:

Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 2.3:Phân bố công suất các cuộn dây của MBA tự ngẫu

Dấu (-) của SCT thể hiện công suất được truyền từ phía trung áp của MBA tự ngẫu

sang phía cao áp

b,Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B 1 và B 2

Tổn thất điện năng được tính theo công thức :

SiC, SiT, SiH : công suất tải cuộn Cao, Trung, Hạ của máy biến áp tự

ngẫu tại thời điểm ti trong ngày

PN-C, PN-T, PN-H :tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao,

trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu, với:

2.1b Chọn máy biến áp

2.1b.1 Máy biến áp 2 cuộn dây (B 1 và B 4 )

+ Chọn loại MBA hai dây quấn không điều chỉnh điện áp dưới tải

+ Các MBA này được chọn theo điều kiện:

SB1SB4 SđmF 62, 5(MVA)

+ Không cần kiểm tra điều kiện quá tải

Từ các điều kiện trên tra bảng 2,5 sách ‘Thiết kế Phần điện Nhà máy điện và

trạm biến áp ta chọn MBA TPДЦ- 80 có thông số như sau:

Bảng 2.5: Thông số máy biến áp B 1 và B 4

a Chọn loại và công suất định mức

+ Chọn máy biến áp tự ngẫu có điều chỉnh điện áp dưới tải

+ Công suất được chọn theo điều kiện sau:



Tra bảng 2,6 sách ‘Thiết kế Phần điện Nhà máy điện và trạm biến áp’ ta chọn

MBA ATДЦTH - 160 có thông số như sau:

Bảng 2.6: Thông số máy biến áp B 2 và B 3

Do trường hợp này chỉ cho PNC T nên:

 PNC H   PNT H    PNC T = 0,5.380 = 190 (kW)

b Kiểm tra khả năng quá tải của các máy biến áp

+) Xét trường hợp nguy hiểm nhất là khi phụ tải trung cực đại:SmaxUT = 58,52

(MVA)

Khi đó : SUTmaxUF = 9,41 (MVA) và UT max

C

S = 173,96 (MVA) Với Sbộ = SbộB1= SbộB4 = SđmF - max

TD

4   4   Trường hợp 1: Sự cố 1 MBA bộ (giả sử bộ B4)

Kiểm tra điều kiện quá tải:

2,KqtSC .α SđmTN ≥

ax

M UT

S

2.1, 4.0, 5.16058,52 224 (MVA)58,52 MVA   Thỏa mãn

+ Phân bố công suất sau sự cố

Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao của 2 MBA tự ngẫu bằng nhau và bằng:

S

= 62,5 – 14,61

4 –

9, 412 54,14 MVA 

S CC S CH S CT 54,14 29, 26 24,88 MVA

Vậy khi bị sự cố MBA TN có chế độ truyền tải công suất từ hạ lên cao và lên

trung.Trường hợp này cuộn hạ mang tải nặng nhất : SCH SC = 54,14 (MVA)

Ta có :K qt . S dmB 1, 4.0,5.160 112 MVAS CH SC 54,14 MVA

Máy biến áp không bị quá tải

+ Xác định công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường:

Sthiếu = SUT maxC  2.SCC  Sbo= 173,96-2.24,88 –58,84 = 65,36 (MVA)

Công suất dự trữ của hệ thống là : HT  

DT

S 200 MVA

 Sthiếu

HT DT

S

 ( Thỏa mãn điều kiện)

 Trường hợp 2: Sự cố 1 MBA tự ngẫu ( giả sử B2)

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :

KqtSC S  đmTN  S Sbo UTmax

 1, 4.0,5.160 58,84 58,52 170,84 (MVA)58, 52 MVA  Thỏa

mãn

+ Phân bố công suất sau sự cố:

Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao của 2 MBA tự ngẫu bằng nhau và bằng:

Ta thấy SCC lớn nhất nên công tải suất từ Trung và Hạ lên Cao, do đó cuộn nối tiếp

mang tải nặng nhất.

Ta có :K Sqt dmB 1, 4.0, 5.160 112 MVASnt 24,56 MVA

Máy biến áp không bị quá tải

Vậy: Các MBA đã chọn trong phương án B thỏa mãn điều kiện vận hành bình

thường cũng như sự cố

2.2b Tính tổn thất điện năng trong MBA

2.2b.1 Máy biến áp 2 dây quấn

Do bộ máy phát – máy biến áp làm việc với phụ tải bằng phẳng trong cả năm

với Sbo= 109,16 (MVA) nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp 2 cuộn dây

được tính như sau :

2 b

P0 : Tổn thất không tải của máy biến áp (kW)

PN : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp (kW)

SđmB : Công suất định mức của máy biến áp (kVA)

T : Thời gian làm việc trong năm (T = 8760 h)

Thay số vào (1) ta được :

AB1 = 80.8760 + 320

2

58,8480

  .8760 = 2217220,66 (kWh)  2217,22 (MWh)

AB4 = 70.8760 + 310

2

58,8480

  .8760 = 2083230,3(kWh)  2083,23 (MWh)

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:

AB1,4 = AB1 + AB4 = 2217,22+2083,23=4299,45(MWh)

2.2b.2 Máy biến áp tự ngẫu

a Phân bố công suất cho các máy biến áp tự ngẫu trong điều kiện làm việc bình

thường

Công suất qua các cuộn dây cao, trung, hạ được của 2 MBA bằng nhau và được

phân bố theo biểu thức sau:

1( ) (156,65 58,84) 48,912

CC

1( ) 47,06 58,84 5,892

CT

S CH( )t1 48,91 ( 5,89)  43,02 MVA

Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 2.7:Phân bố công suất các cuộn dây của MBA tự ngẫu

b.Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B 1 và B 2

Tổn thất điện năng được tính theo công thức :

SiC, SiT, SiH : công suất tải cuộn Cao, Trung, Hạ của máy biến áp tự

ngẫu tại thời điểm ti trong ngày

PN-C, PN-T, PN-H :tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao,

trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu với:

Tương tự,dựa vào bảng phân bố công suất ta tính được các A2i như sau:

Bảng 2.8: Giá trị của các A 2i trong từng khoảng thời gian

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Sau khi lựa chọn được 2 phương án, ở chương này ta sẽ tính toán các chỉ tiêu

kinh tế, kỹ thuật cho hai phương án và chọn ra phương án tối ưu nhất

3.1 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI

3.1.1 Phương án I

Việc chọn sơ đồ thiết bị phân phối cho phía điện áp cao và phía điện áp trung

được chọn căn cứ vào số mạch đường dây và mạch máy biến áp đấu nối vào chúng

- Phía 220kV: Gồm có 1 lộ kép x 60 MW

Vậy: Có 2 mạch máy biến áp và 4 mạch đường dây nên ta dùng sơ đồ hai hệ

thống thanh góp có thanh góp đường vòng

- Phía 110kV: Gồm có 1 lộ kép x 50 MW

Vậy: Có 4 mạch máy biến áp và 2 mạch đường dây nên ta dùng sơ đồ hai hệ

thống hai thanh góp

Vậy ta có sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án 1 như sau:

Hình 3-1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1

3.1.2 Phương án II

Tương tự ta xác định được:

- Phía 220kV: Có 3 mạch máy biến áp và 4 mạch đường dây nên ta dùng hệ

thống hai thanh góp có thanh góp đường vòng

- Phía 110kV: Có 3 mạch máy biến áp và 2 mạch đường dây nên ta dùng hệ

thống hai thanh góp có thanh góp đường vòng

Vậy ta có sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án 2 như sau:

Hình 3-2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2

3.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Trong hai phương án, phương án tối ưu được chọn phải căn cứ vào vốn đầu tư

máy biến áp, thiết bị phân phối và chi phí vận hành hàng năm, Cụ thể việc tính toán

như dưới đây:

3.2.1 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án I

 Vốn đầu tư:

Vốn đầu tư của một phương án như sau:

Trong đó: VB-Là vốn đầu tư MBA, tính theo công thức: VB=∑KB.Vb (4,1a)

Với: Vb - tiền mua MBA

KB- Hệ số tính đến vận chuyển và xây lắp MBA

VTBPP-Vốn đầu tư xây thiết bị phân phối: VTBPP=∑ni.vTBPPi (4,1b)

Với: vTBPPi- giá thành mỗi mạch TBPP cấp điện áp i

β : giá thành trung bình điện năng,Lấy β = 1,2.103 (Đ/kWh)

Đơn vị: 1 Rúp =60,103 (VNĐ)

1 Vốn đầu tư cho các máy biến áp

Vốn đầu tư cho các máy biến áp được tính trong bảng 3-1:

Bảng 3-1: Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án I

(109,vnđ) KB

Thành tiền (109,vnđ)

2 Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối

Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối theo từng cấp được tính ở bảng 3-2:

Bảng 3-2: Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối phương án I

Cấp điện áp

Đơn giá (10 9 Vnđ/mạch)

Thành tiền (10 9 ,vnđ)

Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:

V PP(I) = 33,6 + 12,6 + 1,8 = 48,09.109 (vnđ) Vậy tổng vốn đầu tư cho phương án I là:

V I = V B (I) + V PP (I) = 49,8.109 + 48,09.109 = 97,8. 109 (vnđ)

3 Tính chi phí vận hành hàng năm của phương án I

Chi phí do tổn thất điện năng (Pt):

P k  ; (Với: a = 8,4) Vậy: 9

9

8, 4.

8, 22.10 ( ) 10

97,8.10 0

k

- Vậy chi phí vận hành phương án I là:

P I = P t + P k = 9,01.109 +8,22.109 = 17,55.109 (vnđ)

3.2.2 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án II

1.Vốn đầu tư cho các máy biến áp

Vốn đầu tư cho các máy biến áp được tính trong bảng 3-3

Bảng 3-3: Vốn đầu tư cho các máy biến áp phương án II

(109,vnđ) KB

Thành tiền (109,vnđ)

2 Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối

Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối theo từng cấp được tính ở bảng 3-4:

Bảng 3-4: Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối phương án II Cấp điện áp

Đơn giá (10 9 Vnđ/mạch)

Thành tiền (10 9 ,Vnđ)

3 Tính chi phí vận hành hàng năm của phương án II

Chi phí do tổn thất điện năng (Pt):

P k  ; (Với: a = 8,4) Vậy:

Từ các kết quả tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho 2 phương án, ta có bảng so sánh về

mặt kinh tế giữa 2 phương án:

Bảng 3-5 : So sánh vốn đầu tư và chi phí của 2 phương án

Phương án Vốn đầu tư (109 đ) Chi phí vận hành

hàng năm (109 đ)

Vì VI <VII ; PI >PII

Chọn phương án tối ưu theo thời gian thu hồi vốn chênh lệch.Thời gian thu hồi

vốn chênh lệch được tính theo công thức sau:

A PHƯƠNG ÁN 1

4.1.A CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH

1 Chọn khí cụ điện và dây dẫn phía cao áp, chọn điểm ngắn mạch N1, nguồn cấp

là các máy phát của nhà máy và hệ thống

2 Chọn khí cụ điện và dây dẫn phía trung áp, chọn điểm ngắn mạch N2, nguồn cấp

la các máy phát của nhà máy và hệ thống

3 Chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ mạch MF, chọn điểm ngắn mạch:

 N3 với nguồn cấp là các MF của nhà máy và hệ thống, trừ máy phát F2

 N3’ với nguồn cấp là máy phát F2 Giá trị dòng ngắn mạch nào lớn hơn sẽ

được dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn

4 Chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ của mạch tự dùng, phụ tải địa phương,

chọn điểm ngắn mạch N4, với nguồn cấp là các MF của nhà máy và hệ thống

4.2.A LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ

 Chọn Scb= 100 MVA; Utb=Utb các cấp=230/115/6,3 kV

4.1 Tính toán cho sơ đồ thay thế

 Điện kháng của hệ thống điện:

* 1

21

21

2

C N

T N

H N

U U U

1 0,02 2 0,03

7 0,13

Hình 4.1.A Sơ đồ thay thế đầy đủ của phương án A

4.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM

13 0,05

15 0,34

16 0,34

17 0,34

Nhập các máy phát điện cùng loại và dùng các phép biến đổi ta đưa sơ đồ trên về dạng

đơn giản hơn

x18 = x3 // x4= 0, 07 0,035

2 Nhập song song máy phát F1 và F2 ta được F12