Thiết kế phần điện nhà máy điện

Trang 1

MỤC LỤC

Chương I Chọn máy phát điện - tính toán phụ tải và cân bằng công suất 4

1.1 Chọn máy phát điện

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

1.2.3 Đồ thị phụ tải địa phương

a Chọn máy biến áp (MBA)

b Phân phối công suất cho các MBA và các cuộn dây MBATN

c Kiểm tra quá tải

2.2.2 Phương án II

a Chọn máy biến áp

b Phân phối công suất các MBA và các cuộn dây MBATN

c Kiểm tra quá tải

Trang 2

Chương IV Tính toán kinh tế kỹ thuật - chọn phương án tối ưu 57

4.1 Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối

4.2 Chọn máy cắt cho các mạch

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

4.3.1 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án I

4.3.2 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án II

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

5.1 Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát

5.2 Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng

5.3 Chọn thanh góp và thanh dẫn mềm

5.4 Chọn máy cắt trong mạch điện chính

5.5 Chọn dao cách ly trong mạch điện chính

5.6 Chọn cáp và kháng đường dây cho phụ tải địa phương

5.6.1 Chọn cáp cho phụ tải địa phương

5.6.2 Chọn kháng đường dây cho phụ tải địa phương

5.6.3 Chọn máy cắt sau kháng điện

5.6.4 Chọn dao cách ly trên kháng điện (mạch địa phương)

5.7 Chọn chống sét van cho các cấp điện áp

LỜI NÓI ĐẦU

Trang 3

Trong thời kỳ công nghiệp hoá-hiện đại hoá đất nước, ngành điện giữ một vai trò rấtquan trọng đối với việc phát triển kinh tế và nâng cao mọi mặt đời sống xã hội Trong đờisống, điện năng rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất Trước sự phát triển mạnh mẽcủa xã hội, đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện để đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ điệnngày càng tăng, tạo điều kiện cho sự phát triển của đất nước.

Trong hệ thống điện, các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp nhưthan, dầu, khí đốt, thuỷ năng…thành điện năng Hiện nay ở nước ta lượng điện năng đượcsản xuất hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ

80 Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu như ở nước ta, tính chất phụ tải đáy củanhà máy nhiệt điện…thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang làmột nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay

Là sinh viên ngành Hệ thống điện, việc thực hành và rèn luyện kỹ năng thiết kế nhà máyđiện là rất quan trọng Đồ án môn học thiết kế phần điện nhà máy điện là một cơ hội đểmỗi sinh viên ôn luyện, trau dồi kiến thức chuyên ngành, phục vụ hữu ích cho công việcthực tế sau này

Mặc dù đã rất cố gắng song kiến thức và kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên bản đồ

án thiết kế tốt nghiệp của em có thể còn nhiều thiết sót, em rất mong nhận được sự góp ýcủa các thầy, cô

Em xin chân thành cảm ơn thầy TRƯƠNG NGỌC MINH đã nhiệt tình hướng dẫn để em

có thể hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 23 tháng 5 năm 2010

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN VĂN VINH – LỚP HTĐ3 K51

CHƯƠNG I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN - TÍNH TOÁN PHỤ TẢI - CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Trang 4

1.1 Chọn máy phát điện

Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất50MW cung cấp cho phụ tải địa phương cấp 10kV, phụ tải trung áp 110kV và nối với hệthống ở cấp 220kV, hệ số công suất của phụ tải tự dùng là 0,8 Để thuận tiện cho việc xâydựng và vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại Căn cứ vào các yêu cầu trên tachọn 5 máy phát loại TBφ -50 - 2 với các thông số kỹ thuật được ghi trong bảng sau:

(MW)

n(V/p)

dmU

(kV) cosϕ IdmStator

’’

Xd ' Xd

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Điện năng là một dạng năng lượng đặc biệt, nó ít có khả năng tích lũy với công suất lớnbởi vậy điện năng sản xuất ra đến đâu phải tiêu thụ đến đó Lượng điện năng do các nhàmáy điện phát ra phải cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ của phụ tải tại mọi thời điểm Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải luôn thay đổi theo thời gian Do đóviệc tìm được đồ thị phụ tải là một việc rất quan trọng với người thiết kế và người vậnhành, vì nhờ có đồ thị phụ tải ta có thể lựa chọn được phương án, sơ đồ nối điện phù hợp

để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài ra đồthị phụ tải còn cho phép chọn đúng dung lượng của máy biến áp, phân bố được công suấttối ưu giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện Để chọn đúngdung lượng và tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tảingày của nhà máy Máy biến áp được chọn theo công suất biểu kiến, mặt khác hệ số cosϕcủa các cấp điện áp khác nhau không nhiều nên cân bằng công suất có thể tính toán dạngcông suất biểu kiến ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế

1.2.1 Đồ thị phụ tải nhà máy (NM)

Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là 50MW với hệ

số công suất định mức cosϕF = 0,8

Công suất đặt của toàn nhà máy là:

SdmNM = 4.SdmF = 4

F dmF

P

ϕcos = 4.050,8 = 4.62,5 = 250 (MVA) Công suất phát của nhà máy tại các thời điểm t trong chế độ làm việc bình thường được tính toán theo công thức sau:

Trang 5

Trong đó:

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

- SdmNM : Công suất định mức của nhà máy (MVA)

- PNM%(t): Công suất tác dụng của nhà máy tại thời điểm t tính bằng % công suất cực đại

Phụ tải nhà máy tại các thời điểm t được tổng kết trong bảng sau:

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

Theo nhiệm vụ thiết kế, ta có công suất tự dùng cực đại bằng 7% công suất định mức

của nhà máy với hệ số công suất cosϕtd = 0,8

Công suất tự dùng theo thời gian được xác định theo công thức sau:

Trang 6

Trong đó:

- S (t)td : Công suất biểu kiến của phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA)

- PdmNM: Công suất tác dụng định mức của nhà máy; PdmNM = 4.50 = 200MVA

- SdmNM: Công suất đặt của nhà máy; SdmNM = 250 MVA

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

- α%: Phần trăm công suất điện tự dùng cực đại; α% = 7 %

Công suất tự dùng lớn nhất của nhà máy là:

td max

S =

td dmNM

P

ϕ

αcos

100

%

= .2000,8100

7

= 17,5 (MVA)Bảng 1-3

Hình 2: Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

1.2.3 Đồ thị phụ tải địa phương (10kV)

Phụ tải địa phương của nhà máy có: Udmdp = 10kV, Pmax = 12 MW, cosϕdp= 0,8 Dựa vào bảng biến thiên phụ tải địa phương hàng ngày ta xác định phụ tải địa phương tạitừng thời điểm theo công thức sau:

Trang 7

Trong đó:

-S (t)dp : công suất biểu kiến của phụ tải địa phương tại thời điểm t (MVA)

- Pmax: công suất tác dụng của phụ tải địa phương cực đại (MW)

-P %(t)dp : % công suất cực đại của phụ tải địa phương tại thời điểm t (%).

-cosϕdp: hệ số công suất trung bình của phụ tải địa phương.

Biến thiên phụ tải địa phương được tổng kết trong bảng sau:

Phụ tải trung áp của nhà máy có: UdmT= 110 kV, Pmax= 120 MW, cosϕT= 0,85.

Phụ tải trung áp tại các thời điểm t được tính toán theo công thức sau:

Trang 8

- Pmax: công suất tác dụng của phụ tải trung áp cực đại (MW)

- P %(t)T : % công suất cực đại của phụ tải trung áp tại thời điểm t (%)

- cosϕT: hệ số công suất trung bình của phụ tải trung áp.

Biến thiên phụ tải trung áp được tổng kết trong bảng sau:

1.2.5 Công suất phát vào hệ thống (HT)

Công thức cân bằng công suất toàn nhà máy như sau:

SNM(t) = STD(t) + Sdp(t) + ST(t) + SHT (t) +∆S(t)

Trong đó : SHT(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)

Sdp (t): công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t (MVA)

ST(t): công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t (MVA)

STD(t): công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t (MVA)

∆S(t): tổn thất công suất trong hệ thống tại thời điểm t (MVA)

Trang 9

Do tổn thất công suất rất nhỏ so với công suất các phụ tải nên thường bỏ qua trong tính toán cân bằng công suất sơ bộ

Từ đó ta tính toán được công suất phát vào hệ thống như sau:

SHT(t) = SNM(t) - [ STD(t) + ST(t) + Sdp(t) ] (MVA)

Tính toán theo các công thức trên ta thu được bảng kết quả tính toán như sau:

Bảng 1-6: Bảng kết quả tính toán cân bằng công suất

Qua kết quả tính toán và các đồ thị phụ tải ta có các nhận xét chung như sau:

- Nhà máy thiết kế có công suất đặt SdmNM = 250 (MVA), phát công suất cực đại SdmNM =

250 (MVA) vào khoảng thời gian 6-12h và 15-20h, phát công suất cực tiểu SminNM = 212,5(MVA) vào khoảng thời gian 0-6h, 12-15h, 20-24h

Trang 10

- Phụ tải trung áp 110kV:

Đạt cực đại STmax = 141,1765 MVA vào khoảng thời gian 7-12h

Đạt cực tiểu STmin = 98,8235 MVA vào khoảng thời gian 19-24h

- Công suất phát về hệ thống:

Đạt cực đại SHTmax = 120,9265 MVA vào khoảng thời gian 19-20h

Đạt cực tiểu SHTmin = 71,6338 MVA vào khoảng thời gian 0-6h

- Phụ tải địa phương:

Đạt cực đại Sdpmax = 15 MVA vào khoảng thời gian 7-12h, 15-19h

Đạt cực tiểu Sdpmin = 12 MVA vào khoảng thời gian 0-7h

- Phụ tải tự dùng:

Đạt cực đại Stdmax = 17,5 MVA vào khoảng thời gian 6-12h và 15-20h

Đạt cực tiểu Stdmin = 15,925 MVA vào khoảng thời gian 0-6h, 12-15h, 20-24h

Qua kết quả tính toán và các đồ thị phụ tải ta nhận thấy phụ tải nhà máy phân bố khôngđều trên cả ba cấp điện áp

Công suất tổng của hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) là 3200 (MVA), dự trữ quaycủa hệ thống là 215 (MVA) Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát

về hệ thống SHTmax = 120,9265 MVA và lớn hơn công suất định mức của một máy phát Phụ tải trung áp đều khá lớn do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải này là rấtquan trọng

Từ bảng tính toán tổng hợp trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhàmáy như sau:

Trang 11

Hình 6: Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy

Trang 12

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP

2.1 Đề xuất các phương án

Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích kinh tế lớn lao mà còn phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật

Cơ sở để để xác định các phương án có thể là số lượng và công suất máy phát điện, công suất hệ thống điện , sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng , trình tự xây dựng nhà máy điện

và lưới điện

Khi xây dựng phương án nối dây sơ bộ ta có một số nguyên tẵc chung sau :

Có hay không có thanh góp điện áp máy phát

Nếu Sdpmax nhỏ và không có nhiều dây cấp cho phụ tải địa phương thì không cần thanh góp điện áp máy phát Sdpmax ≤ 30% SđmF

Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lượng máy phát nối vào thanh góp phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn lại phải đảm bảo phụtải địa phương và tự dùng

từ đầu cực máy phát

Trang 13

• Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, mặt khác hệ số

có lợi α = 0,5 nên ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền tải công suất liên lạc giữacác cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống

Và ta sẽ sử dụng 2 MBA tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp

• SdtHT = 215 MVA > 2.Sdmf = 2.62,5 = 125 MVA

• STmin = 105 MVA < 2SdmF = 2.62,5 = 125 MVA < STmax =

2.1.1 Phương án I:

Ở phương án I ta dùng hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối vào thanh

góp 110kV Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp 10,5 kV, 110 kV, 220 kV ta dùng hai máy biến

áp tự ngẫu 3 pha Phụ tải địa phương được cấp điện từ phía hạ áp của các máy biến áp liênlạc Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực của các máy phát

Trang 14

Nếu phụ tải bên trung nhỏ công suất truyền qua tự ngẫu sang bên cao, gây tổn thất lớn.

2.1.2 Phương án II

Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến

áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV Như vậy ở phía thanh góp 220 kV có đấu thêmmột bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây

Trang 15

2.2 Tính toán chọn máy biến áp

Trang 16

SđmTN ≥ α1.SđmF ; α : Hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu.

b Phân bố công suất các máy biến áp

- Các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây cho phép vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm với công suất là:

ST3 = ST4 = SđmF -14 S td

- Công suất truyền qua một máy biến áp tự ngẫu:

Để đơn giản ta xem hệ số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là như nhau

Khi đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu được tính toán như sau:

Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu là:

Trang 17

MVA

SHT(t)MVA

SCTN(t)MVA

STTN(t)MVA

SHTN(t)MVA

c Kiểm tra sự cố máy biến áp

• Trường hợp 1: khi sự cố một bộ máy phát _ máy biến áp bên trung (sự cố

B3 , B4 ) giả sử hỏng B3 khi máy biến áp B3 ngừng làm việc thì biến áp B4 còn lại

Sự cố nguy hiểm nhất khi phụ tải trung áp đạt cực đại STmax = 141,1765 (MVA) lúc 7-12h,lúc đó các phụ tải khác như sau:

-

2

15

= 50,625(MVA)Maý biến áp tự ngẫu làm việc ở chế độ công suất truyền từ hạ lên cao và trung, mà

Trang 18

• Trường hợp 2: Máy biến áp tự ngẫu AT1 (hoặcATT2) bị sự cố :

Ta có STmax = 141,1765MVA, nếu ta vẫn cho hai máy phát F3, F4 làm việc với công suấtđịnh mức thì công suất truyền lên thanh góp trung áp qua các máy biến áp B3, B4 là SB3+SB4

= 2(SđmF- Stdmin/4) = 2(62,5-15,925/4) = 117,0375 MVA < STmax Do đó, máy biến áp AT2luôn phải truyền công suất từ hạ sang cao và trung

1 Trường hợp 1khi phụ tải trung áp đạt cực đại (7-12h):

= 58,125 (MVA)Maý biến áp làm việc ở chế độ truyền công suất từ hạ lên trung và cao nên cuộn hạ áp chịutải lớn nhất, ta có:

SHđm = αSđmTN = 21 125 = 62,5 MVA > SHTN = 43,125 MVA

 MBA TN không bị quá tải

Công suất phát về phía trung của B2 là:

STTN = STmax – 2.ST3 = 141,1765 – 2.58,125 = 24,9265 MVA

Công suất phát vào hệ thống của AT2 là:

Trang 20

= 65,1765 (MVA)

Khi đó cuộn nối tiếp sẽ chịu tải lớn nhất:

SNT = α.( SHC + STC ) = 0,5.65,1765 = 32,5825 MVA < SNTdm = α.STNdm = 62,5MVA

 MBA không bị qua tải

Công suất phát vào hệ thống của AT2 là:

SHT = SCTN = 65,1765 (MVA)

So với công suất phát lên hệ thống vào thời điểm này khi vận hành bình thường thì lượng công suất có thể bị thiếu hụt là :

Sthieu = SHTbt(t)– SHTsc = 120,9265 - 65,1765 = 55,75 MVA < SdtHT = 215MVA

Vậy hệ thống có thẻ bù đủ lượng công suất thiếu hụt

b Phân bố công suất các máy biến áp

- Các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây cho phép vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm với công suất là:

ST1 = ST4 = SđmF -14 S td

- Công suất truyền qua một máy biến áp tự ngẫu:

Để đơn giản ta xem hệ số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là như nhau

Khi đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu được tính toán như sau:

Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu là:

S CTN(t) =

2 1

.[ SHT(t) – ST1 ] = 21 [ SHT(t) – 58,125 ]

Trang 21

Công suất truyền qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu là:

Thực hiện tính toán theo các công thức trên ta có bảng kết quả sau:

Bảng 2-4: Bảng phân bố công suất của phương án II trong chế độ bình thườngt

h

ST(t)MVA

SNM(t)MVA

SHT(t)MVA

SCTN(t)MVA

STTN(t)MVA

SHTN(t)MVA

Nhận xét: Từ bảng phân bố công suất trên ta thấy trong suốt thời gian vận hành thì máy

biến áp tự ngẫu luôn làm việc trong chế độ truyền công suất từ hạ lên cao và trung

c Kiểm tra quá tải

Do các máy biến áp hai dây quấn đều mang tải bằng phẳng nhỏ hơn công suất định mức

trong mọi chế độ nên không cần kiểm tra quá tải Ta chỉ cần kiểm tra quá tải máy biến áp

tự ngẫu trong chế độ làm việc bình thường và sự cố

- Khi làm việc bình thường:

Từ bảng phân bố công suất trên ta thấy trong suốt thời gian vận hành thì máy biến áp

tự ngẫu luôn làm việc trong chế độ truyền công suất từ hạ lên cao và trung

Do đó cuộn hạ áp của máy biến áp mang tải lớn nhất, ta có:

Trang 22

cuộn hạ sẽ mang tải lớn nhất Công suất máy biến áp tự ngẫu được tính chọn theo chế độcuộn hạ mang tải lớn nhất nên sẽ không bị quá tải trong trường hợp này.

Ta cần xét phân bố công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải trung áp cựcđại (7-12h):

 Như vậy, trong trường hợp này máy biến áp tự ngẫu AT2 và AT3 sẽ làm việc trong chế

độ truyền tải công suất từ cao và hạ sang trung áp

Do đó trong trường hợp này cuộn chung chịu tải nặng nhất, ta cần kiểm tra khả năng tảicủa cuộn chung:

Ta có: SCH = SHT + αSCT = 50,625 + 12 19,9633 = 60,6067 MVA

Mà SCHđm = α.STN = 21 125 = 62,5 MVA > SCH

 Cuộn chung không bị quá tải

 Máy biến áp không bị quá tải

Sơ đồ phân bố công suất cho các máy biến áp trong trường hợp này như sau:

Trang 23

c.2 Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu (AT2)

Khi sự cố máy biến áp AT2, trường hợp nặng nề nhất có thể là sự cố xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại hoặc cực tiểu

- Xét sự cố xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại (7-12h) :

Stdmax = 17,5 MVA

Ta có: SHTN(AT3) = SđmF – 14 Std - Sđp = 62,5 - 41 17,5 – 15 = 43,15 MVA

Trang 24

 SHTN(AT3) + ST4 = 43,15 + 58,125 = 101,275 MVA < STmax

Như vậy sẽ cần 1 lượng công suất truyền từ cao sang trung áp

 Máy biến áp tự ngẫu trong sự cố này sẽ làm việc theo chế độ truyền công suất từ cao và

hạ sang trung áp, dó đó cuôn chung sẽ chịu tải lớn nhất

SCHđm = αSđmTN =

2

1.125 = 62,5 MVA

 1,4SCHđm = 1,4.62,5 = 87,5 MVA > SCH (Vì trong trường hợp sự cố cho phép mba quá tải 40%)Vậy, AT2, AT3 đã chọn thoả mãn

Phân bố công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải trung áp cực đại: Công suất tải qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu là:

Lượng công suất hệ thống thiếu là:

Sthiếu = SHtmax – ST1 – SCTN = 120,9265 – 58,125 – 39,9015 = 22,9 MVA

Nhận thấy: Sthiếu = 22,9 MVA < SdtHT = 215 MVA (công suất dự trữ quay của HT)

Vì lượng công suất thiếu này nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống nên hệ thống

bù đủ lượng công suất thiếu hụt

Trang 25

- Xét sự cố xảy ra khi phụ tải trung áp cực tiểu (19-24h):

Và STmin = 98,8235 MVA > ST4 = 58,125 MVA

 MBA AT3 sẽ làm việc trong chế độ truyền công suất từ hạ lên trung và hạ lên cao ápnên cộn hạ áp sẽ chịu tải nặng nhất.Mà công suất cuộn hạ được tính toán thiết kế nên hiểnnhiên thoả mãn Do dó trong trường hợp này máy biến áp không bị quá tải

Công suất truyền qua phía trung của AT2:

Lượng công suất hệ thống thiếu là:

Sthiếu = SHT – ST1 - SCTN = 85,0015 – 58,125 – 4,6765 = 22,2 MVA < SdtHT = 215 MVANhư vậy hệ thống bù đủ lượng công suất thiếu

Trang 26

Qua quá trình tính toán kiểm tra trên ta nhận thấy các máy biến áp chọn không bị quá tải khi xảy ra sự cố trong nhà máy và hệ thống luôn bù đủ công suất thiếu hụt.

2.3 Tính tổn thất điện năng

- Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần:

+ Tổn thất sắt: Không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải

của nó

+ Tổn thất đồng trong dây dẫn: Phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp

- Tổn thất điện năng hàng năm của một máy biến áp ba pha hai cuộn dây được tính nhưsau:

∆A2cd = ∆Po.t + 365.∆PN

2

i i 2 dmB

S tS

∑ Với: S i - là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti

( ∑t i = 24h)

t - là số giờ làm việc trong năm; t = 8760h

- Tổn thất điện năng hàng năm của một máy biến áp tự ngẫu ba pha được tính như sau: ∆ATN = ∆Po t + 2 NC 2Ci i NT Ti2 i NH 2Hi i

Trang 27

+ t: số giờ làm việc trong năm; t = 8760h.

Tổn hao ngắn mạch các phía trong máy biến áp tự ngẫu:

- Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai cuộn dây T 3 , T 4 :

Các máy biến áp T3, T4 trong bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây mang tải bằngphẳng với công suất là:

S tS

- Tính tổn thất điện năng trong MBATN: ∆P0 = 120kW; ∆PNC-T = 290kW;

n=2 (Số máy biến áp tự ngẫu)

Trang 28

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phương án I:

∆AI =∆A2cd + ∆ATN = 4773505,0400 + 3262,2656.1000 = 8.035.770,74 kWh

2.3.2 Phương án II

- Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai cuộn dây T 1 , T 4 :

Các máy biến áp T1, T4 trong bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây mang tải bằngphẳng với công suất là:

S tS

∑

•Đối với T4: ∆P0 = 59 kW; ∆PN = 245 kW

2 290

Trang 29

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

∆A2cd = ∆AT1+ ∆AT4 = 2876608,8000 + 2386752,5200 = 5.263.361,32 kWh

- Tính tổn thất điện năng trong MBATN:

Trang 30

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phương án II:

∆AII =∆A2cd + ∆ATN = 5263361,32 + 3170,9936.1000 = 8.434.354,92 kWh

2.4 Tính toán dòng cưỡng bức

Các khí cụ điện làm việc có 2 trạng thái cơ bản:

- Trạng thái làm việc bình thường I bt : Xác định dòng làm việc bình thường để chọn các

khí cụ điện theo điều kiện kinh tế Ibt được xác định theo luồng công suất cực đại qua thiết

bị đó ( không có phần tử nào bị tách ra khỏi sơ đồ)

- Trạng thái làm việc cưỡng bức I cb : được xác định để chọn các thiết bị theo điều kiện ổn

định nhiệt Icb được xác định khi một phần tử của nhà máy bị sự cố và tách ra, gây lên trênphần tử đang xét trạng thái làm việc nặng nề nhất

2.4.1.Phương án I

a Phía hệ thống 220 kV

-Nhà máy nối với hệ thống bằng đường dây kép dài 76km

Công suất lớn nhất đưa về hệ thống trong chế độ bình thường là:

1

= 1203,.9265220 103 = 317,3498 (A)

- Phía cao của máy biến áp liên lạc:

Trong điều kiện vận hành bình thường: SCTNmax = 60,46325 MVA

Trang 31

Khi sự cố, công suất qua phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu lớn nhất khi hỏng một máy biến áp tự ngẫu và phụ tải trung áp cực tiểu, khi đó dòng công suất sẽ truyền từ hạ và trungsang cao áp:

1

= 1203,.9265220 103 = 317,3498 (A)

b Phía trung áp 110 kV

- Một lộ đường dây kép x 35MW: cosφ = 0,85

Công suất cưỡng bức xảy ra khi đứt một mạch đường dây kép:

Scb1 = cos ϕ

max

P

= 035,85 = 41,1765 MVADòng cưỡng bức:

1

110 3

1765 , 41

= 216,1206 (A)

- Đường dây đơn x 25MW: cosφ = 0,85

Đường dây đơn do đó dòng cưỡng bức cũng chih là dòng làm việc max, hay cũng có thể nói đường dây không có dòng cưỡng bức

Công suất cưỡng bức là:

Scb2 = Slv max = cos ϕ

max

P

= 025,85 = 29,4118 MVADòng cưỡng bức là:

max

= 293,4118.110 103 = 154,3719 (A)

- Phía trung áp của máy biến áp liên lạc:

Điều kiện vận hành bình thường: STTNmaxbt = 26,1765 MVA

Khi sự cố, công suất qua phía trung của MBATN sẽ là lớn nhất khi sự cố một MBATNtại thời điểm phụ tải trung áp cực tiểu Theo tính toán trong phần kiểm tra quá tải sự cốMBATN ta có: ST max(scTN) = 24,9265 MVA

Vậy công suất lớn nhất phía trung của máy biến áp liên lạc là:

3

= 263,1765.110 103 = 137,3910 (A)

- Phía cao áp của máy biến áp hai dây quấn bên trung áp:

Công suất cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp 2 dây quấn bên trung áp là:

Scb4 = 1,05 SdmF = 1,05 62,5 = 65,625 MVA

Dòng cưỡng bức là:

Trang 32

=

110 3

625 , 65

2.4.2.Phương án II

a Phía hệ thống 220 kV

-Nhà máy nối với hệ thống bằng đường dây kép dài 76km

Công suất lớn nhất đưa về hệ thống trong chế độ bình thường là:

1

=

220 3

9265 , 120

103 = 317,3498 (A)

- Phía cao của máy biến áp liên lạc:

Trong điều kiện vận hành bình thường: SCTNmax = 31,4008 MVA

Khi sự cố, công suất qua phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu lớn nhất khi hỏng một máy biến áp tự ngẫu và phụ tải trung áp cực đại ( Theo tính toán), khi đó dòng công suất sẽ truyền từ hạ và trung sang cao áp:

1

= 1203,.9265220 103 = 317,3498 (A)

b Phía trung áp 110 kV

- Một lộ đường dây kép x 35MW: cosφ = 0,85

Công suất cưỡng bức xảy ra khi đứt một mạch đường dây kép:

Scb1 = cos ϕ

max

P

= 035,85 = 41,1765 MVADòng cưỡng bức:

Trang 33

110 3

1765 , 41

= 216,1206 (A)

- Đường dây đơn x 25MW: cosφ = 0,85

Đường dây đơn do đó dòng cưỡng bức cũng chih là dòng làm việc max, hay cũng có thể nói đường dây không có dòng cưỡng bức

Công suất cưỡng bức là:

max

= 293,4118.110 103 = 154,3719 (A)

- Phía trung áp của máy biến áp liên lạc:

Điều kiện vận hành bình thường: STTNmaxbt = 41,5258 MVA

Khi sự cố, công suất qua phía trung của MBATN sẽ là lớn nhất khi sự cố một MBATNtại thời điểm phụ tải trung áp cực đại Theo tính toán trong phần kiểm tra quá tải sự cốMBATN ta có: STTNsc = 83,0515 MVA

Vậy công suất lớn nhất phía trung của máy biến áp liên lạc là:

3

=

110 3

0515 , 83

.103 = 435,9073 (A)

- Phía cao áp của máy biến áp hai dây quấn bên trung áp:

Công suất cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp 2 dây quấn bên trung áp là:

3

= 653,.625110 103 = 344,4419 (A)Vậy dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV:

Trang 34

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Việc tính toán dòng điện ngắn mạch để phục vụ chọn khí cụ điện và kiểm tra điều kiện

ổn định nhiệt, ổn định động cho khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy khi dòng ngắn mạch

Trang 35

qua chúng Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng điện ngắn mạch 3 pha và dùng phương pháp đường cong tính toán để tính toán ngắn mạch cho các phương án.

3.1 Phương án I

- Chọn điểm ngắn mạch:

Chọn các điểm ngắn mạch sao cho dòng ngắn mạch qua các khí cụ điện và dây dẫn là lớnnhất có thể

+ Phía điện áp cao 220 kV:

Để chọn khí cụ điện và dây dẫn cho mạch điện áp 220kV, chọn điểm ngắn mạch là

N1, nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát của nhà máy và hệ thống

+ Phía trung áp 110 kV:

Để chọn khí cụ điện và dây dẫn cho mạch điện áp 110kV, chọn điểm ngắn mạch là N2,nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát của nhà máy và hệ thống

+ Phía điện áp 10,5 kV:

Để chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch hạ áp 10,5kV, chọn hai điểm ngắn mạch là N3

và N4 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là hệ thống và các máy phát của nhàmáy, trừ máy phát F2 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 là máy phát F2 Tronghai điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào lớn sẽ được dùng để chọn khí cụđiện và dây dẫn

+ Mạch tự dùng và phụ tải địa phương:

Để chọn khí cụ điện và dây dẫn cấp 10,5kV mạch tự dùng và phụ tải địa phương,

chọn điểm ngắn mạch N5 Điểm ngắn mạch tính toán N5 có nguồn cung cấp là hệthống và toàn bộ các máy phát của nhà máy

Ta có sơ đồ thay thế như sau:

Trang 36

- Điện kháng của các phần tử tính trong hệ đơn vị tương đối cơ bản:

Chọn các đại lượng cơ bản như sau:

Scb = 100 MVA; Ucb1 = Utb1 = 230 kV

Ucb2 = Utb2 =115 kV; Ucb3 = Utb3 =10,5 kV

+ Điện kháng của hệ thống điện:

Nhiệm vụ thiết kế đã cho công suất tổng của hệ thống : SHT = 3200 MVA; và điện kháng ngắn mạch tính đến thanh cái Hệ thống: XHT = 0,84

Do đó điện kháng của hệ thống trong hệ đơn vị tương đối cơ bản là: