Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện le van toi

Bản thuyết minh gồm 6 chương trình bày toàn bộ quá trình từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối đi

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

Với yêu cầu như vậy, Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Nhà máy điện được hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần chuyên

đề Bản thuyết minh gồm 6 chương trình bày toàn bộ quá trình từ chọn máy phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế- kỹ thuật, so sánh để chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A1

Trong quá trình thực hiện đồ án, xin chân thành cảm ơn thạc sỹ: Phạm Thị Phương

Thảo cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một cách tận tình để

em có thể hoàn thành đồ án này

Mục Lục

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

1.1 Chọn máy phát điện 5

1.2 Tính toán cân bằng công suất 5

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy 5

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy 6

1.2.3 Đồ thị Phụ tải các cấp điện áp 6

1.2.4 Đồ thị phụ tải công suất phát về hệ thống 8

1.3 Đề xuất các phương án nối dây 9

1.3.1 Phương án A 11

1.3.2 Phương án B 12

1.3.3 Phương án C 13

1.3.4 Phương án D 14

Chương II: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 15

Phương án A 15

2.1a Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 15

2.1.1a MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây 15 2.1.2a MBA liên lạc 15

2.2a Chọn loại và công suất định mức của MBA 16

2.2.1a.Chọn máy biến áp hại cuộn dây 16

2.2.2a Chọn máy biến áp Tự ngẫu 16

2.3a.Tính tổn thất công suất trong MBA 20

2.3.1a.Tổn thất máy biến áp 2 dây quấn 20

2.3.2a Tổn thất máy biên áp tự ngẫu 21

Phương án B 22

2.1b Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA 22

2.1.1b MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây 23 2.1.2b MBA liên lạc 23

2.2b Chọn loại và công suất định mức của MBA 24

2.2.1b Chọn máy biến áp hại cuộn dây 24

2.2.2b Chọn máy biến áp Tự ngẫu 24

2.3b Tính tổn thất công suất trong MBA 27

2.3.1b Tổn thất máy biến áp 2 dây quấn 27

2.3.2b Tổn thất máy biên áp tự ngẫu 27

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

3.1 Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối 30

3.1.1 Phương án I 30

3.1.2 Phương án II 31

3.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 31 3.2.1 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án I 31

3.2.2 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án II 33

Chương IV: TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH 35

4.1 Chọn điểm ngắn mạch 35

4.2 Lập sơ đồ thay thế 35

4.2.1 Tính toán chọn sơ đồ thay thế 35

4.2.2 Sơ đồ thay thế điện kháng đầy đủ 36

4.3 Tính toán ngắn mạch theo điểm 37

4.3.1 Tính toán điểm ngắn mạch N1 37

4.3.2 Tính toán điểm ngắn mạch N2 39

4.3.3 Tính toán điểm ngắn mạch N3 40

4.3.4 Tính toán điểm ngắn mạch N'3 42

4.3.5 Tính toán điểm ngắn mạch N4 42

Chương V: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 43

5.1 Tính toán dòng cướng bức và các cấp điện áp 43

5.2 Chọn máy cắt và dao cách ly 44

5.2.1 Chọn máy cắt 44

5.2.2 Chọn dao cách ly 45

5.3 Chọn thiết diện thanh dẫn cứng 46

5.4 Chọn sứ đỡ 48

5.5 Chọn thanh dẫn, thanh góp mềm 49

5.5.1 Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm 49

5.5.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 50

5.5.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 53

5.6 Chọn cáp 54

5.6.1 Chọn cáp phụ tải cấp điện áp 10,5kV 54

5.6.2 Chọn kháng điện đường dây 56

5.6.3 Chọn máy cắt hợp bộ địa phương 58

5.7 Chọn máy biến áp đo lường 59

5.7.1 Cấp điện áp 220kV 59

5.7.2 Cấp điện áp 110kV 59

5.7.3 Mạch máy phát 10,5kV 60

5.8 Chọn chống sét van 63

PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP HẠ ÁP 22/0,4kV, CUNG CẤP ĐIỆN

2.3.2 Kiểm tra các thiết bị khí cụ điện đã chọn 80

PHẦN I

CHƯƠNG I

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ XUẤT

CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Nhà máy nhiệt điện ngưng gồm 4 tổ máy có công suất mỗi tổ là 60MW theo yêu cầu thiết kế có công suất đặt là 60.4 = 240 (MW) 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’( Phạm Văn Hòa NXB Khoa học và kỹ thuật 2007) ta chọn máy phát điện loại TBØ-60-2

Uđm (kV)

Iđm (kA) Cosφ Xd” Xd’ Xd TBФ -60-2 75 60 10,5 4,125 0,8 0,146 0,22 1,691

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:

P%(t) : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t (MW)

S NM: công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA)

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

t (h) 0 - 5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-24

%

NM P

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=7%

STD(t1) = 7

100.

4.600,82 ( 0.4 + 0.6

2704.75 ) = 19,26 (MVA)

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

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

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 = 0,83

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

100.0,83 = 7,71 (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

t (h) 0 - 5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-24

PUF%

SUF (MVA) 7,71 7,71 8,67 7,71 8,67 9,63 8,67

b Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung 110kV

Cấp điện áp trung có công suất cực đại là PUTmax= 80 (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 = 85.80

100.0,85 = 80 (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

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:

SUC(t )1 = 90.60

100.0,83 = 65,06 (MVA) Tính toán tương tự với các khoảng thời gian còn lại, ta có kết quả trong bảng sau:

Bảng 1.6: Bảng tính toán phụ tải cấp điện áp cao

t (h) 0 - 5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-24

PUC%

SUC (MVA) 65,06 57,83 72,29 57,83 65,06 68,67 65,06

1.2.4 Đồ thị phụ tải công suất phát về hệ thống

Nhà máy điện liên lạc với hệ thống 220kV bằng đường dây kép dài 100km

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 :

34,35 7,71

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải công suất tổng hợp toàn nhà máy

1.3 Đề xuất các phương án nối dây

Có 1 số nguyên tắc phục vụ cho đề xuất các phương án nối điện của nhà máy điên như sau:

Nguyên tắc 1 :

Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp máy phát Mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên máy máy cắt của máy biến áp liên lạc Quy định về mức nhỏ công suất của địa phương là : Cho phép rẽ nhánh từ đầu cực của máy pháy một lượng công suất nhỏ không quá 15% công suất định mức của một tổ máy phát Vậy khi đó, giải thiết phụ tải đại phương trích điện từ đầu cực hai tổ máy phát, ta có :

S

Thì khẳng định điều giải thiết trên là đúng, cho phép không cần thanh góp điện áp

MF Nếu không thỏa mãn thì phải có thanh góp điện áp MF

Nguyên tắc 2 :

Trong trường hợp có thanh góp điện áp MF thì phải chọn số lượng tổ MF ghép trên thanh góp này sao cho khi 1 tổ máy trong chúng nghỉ không làm việc thì các tổ máy còn lại phải đảm bảo công suất phụ tải địa phương và phụ tải tự dùng cho các tổ máy phát này

Nguyên tắc 3 ;

Trong trường hợp có 3 cấp điện áp ( điện áp MF, điện áp trung, cao), nếu thỏa mãn

cả 2 điều kiện sau :

- Lưới điện áp phía trung và cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất

Nguyên tắc 4 :

Chọn số lượng MF-MBA hai cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp (TBPP) cấp điện áp tương ứng trên cơ sở công suất cấp và công suất tải tương ứng Cần lưu ý rằng trong trường hợp MBA liên lạc là MBA 3 cuộn dây thì việc ghép bộ số MF-MBA hai cuộn dây bên trung phải thỏa mãn mãn điều kiện: tổng công suất định mức các máy pháy bộ phải nhỏ hơn công suất min của phụ tải phía trung

Cụ thể là : ®mF MinUT

c¸ cbé S SĐiều kiện được đưa ra để không cho công suất truyền tải qua hai lần MBA ( MBA

bộ và MBA 3 cuộn dây ), nhằm giảm tổn tất điện năng trong MBA Nhưng điều kiện này không cần thiết đối với trường hợp MBA liên lạc là tự ngẫu vì đối với tự ngẫu khuyến khích chế độ truyền tải công suất từ trung sang cao ( phía cao tải được đến công suất định mức mặc dù phía trung và hạ chỉ tải được đến công suất tính toán

Nguyên tắc 5 :

Mặc dù có 3 cấp điện áp, nhưng công suất phụ tải phía trung quá nhỏ không nhất thiết phải dùng MBA 3 cấp điện áp ( 3 cuộn dây hay tự ngẫu) làm liên lạc Khi đó có thể coi đây là phụ tải được cấp từ trạm biến áp với sơ đồ trạm là 2 MBA lấy điện trực tiếp từ đầu cực máy phát hay từ thanh góp (TBPP) phía điện áp cao

Nguyên tắc 6 :

Mặc dù có 3 cấp điện áp, không nhất thiết phải có nối bộ MF-MBA liên lạc mà có thể sắp xếp các bộ MF-MBA 2 cuộn dây ở 2 phía điện áp tương ứng với công suất phụ tải của chúng, còn 2 MBA tự ngẫu liện lạc không có nối trực tiếp với MF điện Trường hợp này hay áp dụng khi lượng công suất trao đổi giữa phía cao – trung không lớn, công suất định mực của tự ngẫu không lớn, lúc này sẽ có hiệu quả kinh tế hơn so với việc dùng bộ MF-MBA liên lạc Nhưng nếu công suất trao đổi trung – cao mà lớn thì dùng sơ đồ này sẽ không kinh tế bởi công suất định mức của chúng lớn mà vận hành lại phức tạp

Nguyên tắc 7:

Đối với nhà máy điện có công suất 1 tổ máy nhỏ có thể ghép 1 số MF chung 1

MBA, nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất các tổ MF phải nhỏ hơn công suất

chọn sơ đồ chính hợp lí không những đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao

Ta không sử dụng thanh góp điện áp máy phát

+ Nguyên tắc 2: Do không sử dụng thanh góp điện áp máy phát nên ta không cần

xét đến nguyên tắc này

+ Nguyên tắc 3 : Vì trung tính của lưới điện 220kV và 110kV là lưới điện có

trung tính trực tiếp nối đất và hệ số có lợi là : 220 110

0, 5 0, 5220

UT

UT

S

S   mà S®mF 75(MVA) 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

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

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

+ 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

- Có 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây bên cao nên giá thành thiết bị cao hơn so với phương án 1

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

1.3.4 Phương án D

- Phương án này ta ghép 2 bộ máy phát và 1 máy biến áp tự ngẫu B1 nhằm cung cấp điện cho toàn bộ nhà mày và hệ thống

- Ưu điểm phương án giảm them được 1 máy biến áp

- Nhược điểm phươn án này là khi có ngắn mạch thì dòng ngắn mạch sẽ rất lớn

và khi có sự cố máy biến án B1 thì 2 máy phát máy sẽ phải ngừng hoạt động sẽ gây ra thiếu hụt công suất rất lớn, giảm đi công suất phát của toàn bộ mày máy

Nhận xét: Phương án tuy có giảm được thiết bị nhưng sẽ không mang lại tính cung cấp

điện cho nhà máy, khi cố sự cố sẽ mất đi lương công suất vô cùng lớn

Kết Luận:

 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

2.1.1a MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

Công suất của MBA này mang tải bằng phẳng trong suất 24 giờ / ngày và được

tính theo công thức sau :

bé ®mF 1 maxTD

n

S S  STrong đó :

2.1.2a MBA liên lạc

Công suất qua các cuộn dây cao(S cc) , cuộn trung(S CT), cuộn hạ( S CH) của MBA

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

Bảng 2.1:Phân bố công suất các cuộn dây của MBA tự ngẫu

2.2a CHỌN LOẠI VÀ CÔNG SUẤT ĐỊNH MỨC CỦA MBA

2.2.1a 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 SđmFS1FTD SđmF 75MVA

+ 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:

2.2.2a Chọn MBA tự ngẫu B 1 và B 2

a Chọn loại và công suất định mức

UCđm (kV)

UHđm (kV)

P0 (kW)

PN (kW) UN% I0%

B3,B4 PДЦ 80 115 10,5 70 310 10,5 0,55

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

+ Công suất được chọn theo điều kiện sau:

®mB1 ®mB2 ®mF

1

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 = 94,11(MVA)

Khi đó : SUTmaxUF = 9,.63 (MVA) và UT max

C

S = 186,13 (MVA)  Trường hợp 1: Sự cố 1 MBA bộ (giả sử bộ B3)

Kiểm tra điều kiện quá tải:

2.k Sscqt  ®mTN  SmaxUT  Sbé

2.1, 4.0,5.8094,11 69,87  112(MVA)  24, 24(MVA)  Thỏa mãn

+ Phân bố công suất sau sự cố

Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao, của 2 MBA tự ngẫu là :

max

S 1

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  2.SCC= 186,13 – 2.52,94 = 80,245 (MVA)

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

DT

 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 :

sc max

k a.S  S -2.S

 1, 4.0,5.16094,11 2.69,87  112   45, 62 MVA   Thỏa mãn

+ Phân bố công suất sau sự cố:

Công suất mỗi cuộn trung, hạ, cao của 2 MBA tự ngẫu là :

SCT  SmaxUT  2.Sbé = 94,11– 2.69,87 = - 45,63(MVA)

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

12,12 (MVA) 52,94 (MVA)



52,94 (MVA

max UTmax TD

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 = 186,13 – 105,88 = 80,25 (MVA)

 Sthiếu  SHTDT ( Thỏa mãn điều kiện)

 Trường hợp 3

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

Khi đó: SminUT = 80(MVA) ;SUT minUF = 7,71(MVA) vàSUT minC = 158,32 (MVA)

Phân bố công suất sau sự cố:

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

69,87 (MVA)

max UTmin TD

Máy biến áp không bị quá tải

Vậy: Các MBA đã chọn trong phương án A thỏa mãn điều kiện vận hành bình thường cũng như sự cố

2.3a Tính tổn thất điện năng trong MBA

2.3.1a Tổn thất máy biến áp 2 dây quấn

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

69,87(MVA)

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

69,8780

  .8760

= 2684615,93 (kWh)  2684,615 (MWh)

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

AB3,4 = AB3 + AB4 = 2 2684,615 = 5369,23(MWh)

2.3.2a Tổn thất máy biến áp tự ngẫu

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

Việc phân bố công suất cho các MBA cũng như các cấp điện áp của chúng được tiến

hành theo nguyên tắc cơ bản là : Phân công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF- MBA hai

cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ phần thừa thiếu còn lại do MBA liên lạc đảm

nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suât phát bằng công suất thu không xét đến tổn thất trong MBA

2.1.1b MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

Công suất của MBA này mang tải bằng phẳng trong suất 24 giờ / ngày và được

tính theo công thức sau :

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

bố theo biểu thức sau:

1( ) 80 69,87 5,0652

CT

1( ) (163, 06 69,87) 46,5952

CC

S CH( )t1 46,595 5, 065 51,66(MVA)

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

Bảng 2.4:Phân bố công suất các cuộn dây của MBA tự ngẫu

t (h) 0 – 5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20 20-24

SCC (MVA) 46,58 46,58 58,13 44,23 48,59 52,94 46,10

SCT (MVA) 5,07 5,07 7,42 7,42 9,77 12,12 5,07

SCH (MVA) 51,65 51,65 65,55 51,65 58,36 65,07 51,16

2.2b Chọn máy biến áp

2.2.1b 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  S®mF  75(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 B1 và B4

P0 (kW)

PN (kW)

UN% I0%

2.2.2b Chọn MBA tự ngẫu B 2 và B 3

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:

:hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu có =0.5

IO%

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 = 94,11 (MVA)

Khi đó : SUTmaxUF = 9,63 (MVA) và UT max

C

S =186,13 (MVA)

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

Kiểm tra điều kiện quá tải:

2.KqtSC .α SđmTN ≥ SUTmax

2.1, 4.0, 5.160(MVA)  94,11(MVA)  224(MVA)94,11 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:

TD S

–

max2

UT UF S

= 75– 20, 48

4 –

9,632 65, 06 MVA 

S CC S CH S CT 65, 0647, 05 18,01 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 = 65,06 (MVA)

Ta có :K qt . S®mTN 1, 4.0,5.160112 MVAS CH SC 65,06 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  Sbé= 186,13– 2.18,01 –69,87 = 80,23 (MVA)

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

DT

 Sthiếu  SHTDT ( Thỏa mãn điều kiện)

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

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :

Ta thấy SCH lớn nhất nên công tải suất từ Trung và Hạ lên Cao, do đó cuộn nối hạ mang tải nặng nhất

Ta có: K Sqt  ®mB 1, 4.0, 5.160 112 MVASCH 60, 25 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

2.3b Tính tổn thất điện năng trong MBA

2.3.1bTổn thất máy biến áp 2 dây quấn

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

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 = 105.8760 + 320

2

69, 8780

  .8760

= 2684615,93 (kWh)  2684,16 (MWh)

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

AB1,4 = AB1 + AB4 = 3058,035+ 2684,16 = 5742,19(MWh)

2.3.2b Tổn thất máy biến áp tự ngẫu

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 2.7: Giá trị của các  A2i trong từng khoảng thời gian

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

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

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:

V= VB + VTBPP Trong đó: VB-Là vốn đầu tư MBA, tính theo công thức: VB=∑KB.Vb

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

VTBPP-Vốn đầu tư xây thiết bị phân phối: VTBPP=∑ni.vTBPPi

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

ni- số mạch cấp điện áp i

 Chi phí vận hành hàng năm:

P = P1+P2 =

.100

β : giá thành trung bình điện năng.Lấy β = 1,5.103 (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

Loại máy biến áp Số lượng

Đơn giá (103.Rúp/cái) KB

Thành tiền (109.vnđ)

Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:

V PP(I) = 33,6 + 14,4 + 1,8 = 49,8.109 (vnđ)

Vậy tổng vốn đầu tư cho phương án I là:

V I = VB (I) + VPP(I) = 50,64.109 + 49,8.109 =100,44 109 (vnđ)

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

Chi phí do tổn thất điện năng (P1):

.100

.100

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

Loại máy biến áp Số lượng

Đơn giá ( 103Rúp/cái)

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 (kV) Số mạch

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 (P1):

- Vậy chi phí vận hành phương án II là:

P II = P 1 + P 2 = 13,621.109 + 9,137.109 = 22,758.109 (vnđ)

Kết Luân: Ta thấy được rằng tổng vốn đầu tư và chi phí vận hành của phương án II đều

lớn hơn phương án I Vậy phương án I tối ưu hơn

Nhận xét : Tính toán tổng chi phí vốn đâu từ sẽ giúp người thiết kế có thể tìm ra được

phương án có chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật đạt hiểu quả cao nhất, tránh lãng phí về mặt công

sức lẫn tiền bạc, mà vẫn đảm bảo được độ an toàn và tin cậy khi nhà máy xây dựng và đi

vào vận hành

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH

4.1 CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH

Hình 4.1 Sơ đồ vị trí các điển ngắn mạch trên sơ đồ nối điện nhà máy

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

ổn định nhiệt và ổn định động khi dòng ngắn mạch qua chúng

- 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

- 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

- 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

- 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

T N

H N

1

U % (11 32 20) 11,5%

21

U % (11 20 32) 0%

21

7 0,1312

3

0,0781

4 0,0781

Hình 4.2 Sơ đồ thay thế đầy đủ của phương án I

4.3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM

4.3.1 Tính toán điểm ngắn mạch N1

Ta có :

x1 = 0,0225

x2 = 0,0378 x3 = x4 = 0,0781

x5 = x6= 0,1281 x7=x8= 0,1312

x21= x19 // x20= 19 20

19 20

0,1582.0,1579

0, 07900,1582 0,1579

18 0,0391

20 0,1579

19 0,1582

13 0,0603

18 0,0391

21 0,0790

13

0, 0603

22 0,1181

''

N

I = 0,46 ; I N= 0,44 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được :

100 Tra đường cong tính toán của nhiệt điện ta được : I = 2,8 ; N'' I N= 2,.12

Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có

'' 1

- Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I = 4,618 +2,108= 6,726 kA N''1

- Dòng ngắn mạch duy trì: I N1= 4,418 +1,596= 6,0141 kA

- Dòng điện xung kích : ixkN1 = 2 kxk.IN1" = 2 1,8.6,729= 17,121 kA

4.3.2 Tính toán điểm ngắn mạch N2

Các tính toán biến đổi về sơ đồ đơn giản tương tự nhưng tính toán điểm ngắn mạch

N1 chỉ thay đổi vị trị điểm ngắn mạch

13 0,0603

18 0,0391

20 0,1579

19 0,1582

13 0,0603

18 0,0391

21 0,0790

Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản

Đổi ra hệ đơn vị có tên ta có

'' 2

- Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I N''2= 6,175 +5,0507 = 11,225 (kA)

- Dòng ngắn mạch duy trì: I N2= 3,690 +5,0507 = 8,7407 (kA)

- Dòng điện xung kích : ixkN2 = 2 kxk.IN2" = 2 1,8.11,225= 28,574 (kA)

4.3.3 Tính toán điểm ngắn mạch N3

Nguồn cấp là các máy phát và hệ thống , trừ máy phát F1

Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản

Nhập song song máy phát F3 và F24 được F234

16 0,3159

17 0,3159

23 0,0994

26 0,2469

5 0,1281

24 0,1053

25 0,2851