Thiết Kế Phần Điện Của Nhà Máy Nhiệt Điện Công Suất 240MW

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước Việt Nam ta đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ trênmọi mặt của đời sống xã hội Trong quá trình ấy, có phần đóng góp không thểthiếu của ngành điện với nhiệm vụ phải đảm bảo cung cấp điện đủ và tốt chokhách hàng cả nước Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện để cungcấp cho các hộ tiêu thụ Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêmnhiều nhà máy điện Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế – kĩ thuật trongthiết kế xây dựng nhà máy điện là công việc hết sức cần thiết

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngànhđã được học, em đã được giao thực hiện Đồ án thiết kế tốt nghiệp Nhà máy

điện với nhiệm vụ Thiết Kế Phần Điện Của Nhà Máy Nhiệt Điện Công

Suất 240MW Đây là cơ hội tốt để em có thể tìm hiểu sâu hơn kiến thức tổng

hợp đã được học và cũng là dịp may để em vận dụng chúng vào một bài toánthiết kế cụ thể

SVTH : Võ Thành Thoại Trang 1

Trang 2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

CHƯƠNG 1TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤTI.1 Chọn máy phát điện 5

I.2 Tính toán cân bằng công suất 6

I.2.1 Phụ tải điện áp máy phát 7

I.2.2 Phụ tải trung áp 8

I.2.3 Phụ tải của toàn nhà máy 9

II.1.1 Phương án 1 17

II.2 Kết luận và chọn sơ bộ phương án tối ưu 19

II.3 Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối công suất cho cácmáy biến áp 20

II.3.1 Chọn công suất máy biến áp 20

III.1.1.Tính dòng cưỡng bức cho phương án 1 35

III.1.2.Tính dòng điện cưỡng bức cho phương án 2 36

Trang 3

III.2.Tính toán dòng điện cưỡng bức 37

III.2.1.Phương án 1 37

III.2.1.1.Chọn các đại lượng cơ bản 37

III.2.1.2 Chọn điểm ngắn mạch tính toán 38

III.2.1.3.Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối 40

III.2.1.4.Lập sơ đồ thay thế và tính toán ngắn mạch 41

III.2.2.Phương án 2 49

III.2.2.1.Chọn điểm ngắn mạch tính toán 49

III.2.2.2.Tính dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch tính toán .51CHƯƠNG IVTÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁNTỐI ƯUIV.1.Chọn máy cắt cho các mạch 60

IV.2.Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 61

IV.2.1.Phương án 1 61

IV.2.2.Phương án 2 62

IV.3.Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu 63

IV.3.1.Vốn đầu tư của các phương án 63

V.2.Chọn thanh dẫn và thanh góp 69

V.2.1.Chọn thanh dẫn, thanh góp mềm 69

V.2.1.1.Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 71

V.2.1.2.Kiểm tra điều kiện vầng quang 76

Trang 4

V.6.2.Chọn máy cắt điện 89

V.6.3.Chọn kháng điện 89

V.7.Chọn chống sét van cho thanh góp 93

V.8.Chọn chống sét van cho máy biến áp 93

V.8.1.Chống sét van cho máy biến áp tự ngẫu 93

V.8.2.Chống sét van cho máy biến áp hai cuộn dây 94

CHƯƠNG VICHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNGVI.1.Chọn máy biến áp cấp một 95

VI.1.1.Máy biến áp công tác 95

VI.1.2.Chọn máy biến áp dự trữ 96

VI.2.Chọn máy biến áp cấp hai 96

VI.3.Chọn máy cắt 97

VI.3.1.Chọn máy cắt cho mạch tự dùng cấp điện áp 10,5kV 97

VI.3.2.Chọn dao cách ly 98

VI.3.3.Chọn máy cắt cho mạch tự dùng cấp điện áp 6kV 98

VI.4.Chọn áptômát cho tự dùng cho thanh góp 0,4kV 99

Tài liệu tham khảo 102

CHƯƠNG ITÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.SVTH : Võ Thành Thoại Trang 4

Trang 5

Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải nắm vững sốliệu đã cho cũng như xác định các yêu cầu kĩ thuật đòi hỏi trong quá trìnhthiết kế Việc tính toán, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lượng công suấtnhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kì quan trọng, là cơ sở giúpchúng ta xây dựng được bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy.Từ đó rút ra các điều kiện để chọn các phương án nối điện toàn nhà máy tốiưu với thực tế yêu cầu thiết kế.

I.1.Chọn máy phát điện:

Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước tangày càng xây dựng thêm nhiều nhà máy điện và trạm biến áp có công suấtlớn, đây là phần không thể thiếu được trong hệ thống năng lượng Thiết bịquan trọng nhất trong các nhà máy điện là máy phát điện, các máy phát điệnbiến đổi cơ năng thành điện năng tạo thành các nguồn cung cấp cho hệ thống.Ngoài ra, máy phát điện có khả năng điều chỉnh công suất của mình ;do đógiữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng (điều chỉnhđiện áp và tần số của hệ thống điện )

Trong quá trình thiết kế, khi chọn số lượng và công suất máy phát điện(MPĐ) cần chú ý điểm sau:

-MPĐ có công suất càng lớn thì hiệu suất làm việc càng lớn nên lượngtiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra 1 đơn vị điện năng và chi phí vận hànhhàng năm càng nhỏ Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi : S S

 S _là công suất định mức của máy phát điện. S _là công suất dự trữ của hệ thống

- Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn MPĐ cùngloại

- Chọn điện áp định mức phát (U ) :càng lớn thì dòng điện làm việc vàdòng điện ngắn mạch càng nhỏ nên càng dễ chọn thiết bị

Trong nhiệm vụ thiết kế là nhà máy nhiệt điện với 4 tổ máy ,công suấtmỗi tổ máy là 60MW Ta chọn 4 MPĐ đồng bộ tuabin hơi TB -60-2 vớicác thông số cho ở bảng 1.1 (TL1_tr100)

Trang 6

Loại MPĐ S

(MVA)

P(MW)

U(KV)

I(KA)

Bảng 1.1.Thông số của MPĐ

I.2.Tính toán cân bằng công suất :

- Tại mỗi thời điểm điện năng hoặc là công suất sản suất ra đúng bằngcông suất phụ tải

- Đối với người vận hành thì đồ thị phụ tải dùng để sản xuất, sửa chữa vàthay thế các thiết bị

- Đối với người thiết kế dựa vào phụ tải ở các cấp điện áp để chọn sơ đồthiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Tiến hành tính toán kinh tế kỹ thuậtđể chọn phương án tối ưu

- Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng : + Tiến hành tính toán và chọn thiết bị

+ Hệ số công suất Cosφ của phụ tải không khác nhau nhiều Để đơn giảnta tính toán phụ tải, cân bằng công suất theo công suất biểu kiến

+ Mỗi cấp điện áp cho P , Cos (là hệ số công suất trung bình của phụtải), cho P%(t) là công suất tại thời điểm t

P%(t) = 100% P(t) = P

S(t) =

Trong đó: P(t) :là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t

S(t) :là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t Cos :là hệ số công suất phụ tải

I.2.1.Phụ tải điện áp máy phát : SUF

Ta có:  U = 10,5 (kV)

 P = 12 (MW)  Cos = 0,86

Trang 7

Áp dụng công thức trên ta có : PUF (t) = .P

SUF(t) = Sau khi tính toán kết quả ghi vào bảng sau:

Bảng 1.2: bảng tính toán phụ tải điện áp máy phát

Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian :

t(h)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

1412108642

SUF(t) MVA

Trang 8

Hình 1.1: Đồ thị thời gian phụ tải điện áp máy phát

I.2.2.Phụ tải trung áp :

Ta có:  U = 110 (KV)  P = 90 (MW)

 Cos = 0,85Áp dụng công thức trên ta có : P (t) = .P

Trang 9

(MVA) Bảng 1.3: bảng tính toán phụ tải trung áp

Từ bảng trên ta vẽ đồ thị thời gian :

t(h)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hình 1.2: Đồ thị thời gian phụ tải trung áp

I.2.3.Phụ tải của toàn nhà máy:

Ta có:  U = 10,5 (KV)  P = n.P = 4 60 = 240 (MW)

 Cos = 0,8

Áp dụng công thức trên ta có : P (t) = P

SNM(t) = Sau khi tính toán kết quả ghi vào bảng sau:

ST(t)MVA

0

6080

2040100

68,82

85,29

105,88

74,12

Trang 10

100250

0

200

50300

A

Trang 11

Std(t) = α Stdmax(0,4 + 0,6 )Trong đó : Std(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t

Snm(t): công suất của nhà máy phát ra tại thời điểm tSnm : công suất đặt của toàn nhà máy

α : số phần trăm lượng điện tự dùng.Ta có:

Snm = n.SdmF = 4.75 = 300 MW Ta có bảng biến thiên phụ tải tự dùng :

Std(t) MVA

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h)

12108642

0

141618

Trang 12

Hình 1.4: Đồ thị thời gian phụ tải tự dùng

I.2.5 Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vàohệ thống :

Điện năng do nhà máy sản xuất ra, một phần tự dùng, một phầncung cấp cho phụ tải điện áp máy phát , một phần cung cấp cho phụ tải trungáp 110kV phần còn lại phát về hệ thống

Như vậy công suất phát về hệ thống được xác định như sau :SVHT(t) = SNM (t) – ( SUF(t)+ ST(t) + Std(t))

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t(h)

160

SVHT(t)MVA

120

80200

162,17

112,75

Trang 13

Hình 1.5: Đồ thị công suất phát về hê thốngBảng biến thiên công suất tổng hợp :

T(h)CS 0 - 6 6 - 7 7 - 8 8 -12 12 - 14 14- 16 16 - 20 20 -24SNM(t)

Bảng 1.6: bảng tính toán công suất phát vào hệ thống

Đồ thị phụ tải tổng hợp

Std(t)ST(t)

SVHT(t)SNM(t)300

175,89 X

11

N4171,7155,23

127,71

124,92

162,17

112,75210

270

240

210

0 6 7 8 12 14 16 20 24 t(h)

Trang 14

Trang 15

9,3% lượng công suất toàn nhà máy Do đó sẽ thuận tiện cho việc ghép nốicác máy phát theo sơ đồ bộ MF-MBA nên sơ đồ nối dây của nhà máy sẽ đơngiản và rẻ tiền hơn.

Được thiết kế với ba cấp điện áp 220kV; 110kV; 10,5kV Vì cấp điệnáp 220kV, 110kV có trung tính trực tiếp nối đất nên ta có thể dùng máy biếnáp tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa cấp điện áp máy phát, cấp điện áptrung và cấp điện áp cao

Do phụ tải ở cấp điện áp trung có công suất tương đối lớn nên ta cóthể nối vào phía điện áp trung từ một đến hai bộ MF-MBA Qua bảng cânbằng công suất ta thấy tương đối ổn định đó là điều kiện thuận lợi cho việcvận hành nhà máy

CHƯƠNG II

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY

II.1 : Chọn phương án nối dây

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trongquá trình thiết kế nhà máy điện căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của các hộphụ tải và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của nhà máy mà đề ra các phương ánsao cho đảm bảo các yêu cầu sau :

- Khi làm việc bình thường phải cấp điện đầy đủ cho các hộ phụ tảitheo yêu cầu, khi sự cố một phần tử nào đó phải đảm bảo cung cấp điện cho

Trang 16

các phụ tải quan trọng tránh trường hợp công suất tải qua nhiều lần máy biếnáp gây tổn thất điện năng.

- Công suất mỗi bộ máy phát điện- máy biến áp không được lớn hơndự trữ quay của hệ thống

- Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽnhánh không được vượt quá 15% công suất của bộ

- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu đểliên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phứctạp hơn

- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung vàcao đều có trung tính trực tiếp nối đất

* Nhận xét :

- Vì cấp điện áp cao 220kV và trung áp 110kV là lưới điện có trungtính trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liênlạc giữa ba cấp điện áp

- Vì công suất của mỗi máy phát nhỏ hơn công suất dự trữ quay củahệ thống nên có thể sơ đồ máy phát – máy biến áp trong các phương án

HT

Trang 17

Phương án này ta dùng hai bộ máy phát – máy biến áp F3-B3 và F4-B4

ghép vào thanh cái trung áp 110kV Ghép hai bộ máy phát – máy biến áp liênlạc F1-B1 và F2-B2 , cao áp nối với thanh góp 220kV, trung áp nối với thanh

góp 110kV+ Ưu diểm :

- Đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải trong mọi trường hợp.- Dung lượng của các máy biến áp đã chọn không lớn

Trang 18

Phương án này ta ghép bộ máy phát – máy biến áp F1-B1 vào thanh cáicao áp 220kV, F4-B4 ghép vào thanh cái trung áp 110kV Ghép hai bộ máyphát – máy biến áp liên lạc F2-B2 và F3-B3 , cao áp nối với thanh góp 220kV,

trung áp nối với thanh góp 110kV.+ Ưu điểm :

- Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trong mọi trường hợp.+ Nhược điểm :

- Máy biến áp dùng nhiều loại nên vốn đầu tư máy biến áp dắt hơn sovới phương án 1

Trang 19

Ba máy phát điện F1, F2, F3 được ghép vào thanh góp 10,5kV ở giữacó đặt kháng điện để hạn chế dong ngắn mach Nhà máy điện liên lạc với phíađiện áp 220kV và 110kV bằng 2 máy biến áp liên lạc B1, B2 phía trung áp110kV ghép một bộ máy phát- máy biến áp hai dây quấn F4-B3.

II.2 Kết luận và chọn sơ bộ phương án tối ưu :

Các phương án đã nêu ra đều đảm bảo về mặt kỹ thuật tuy nhiên mỗiphương án đều có những ưu nhược điểm riêng Do dó cần phải cần phải phântich kĩ sơ bộ để loại trừ phương án ít được sử dụng và giữ lại các phương ánthông dụng nhất, sau đó tính toán cụ thể tìm ra phương án tối ưu

So sánh giữa phương án 1,2 và 3 ta thấy sơ đồ nối dây của phương án1 và phương án 2 đều đơn giản như nhau, độ tin cậy cung cấp điện cao, đảmbảo về mặt kỹ thuật, phương án 3 có dung lượng máy biến áp tự ngẫu lớn Vìvậy, chọn phương án 1 và phương án 2 để tính toán

Trang 20

II.3 Chọn máy biến áp cho các phương án và phân phối cơng suất chocác máy biến áp :

II.3.1 Chọn cơng suất máy biến áp :

Vốn đầu tư máy biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng sốvốn đầu tư của hệ thống điện, vì vậy chọn số lượng máy biến áp và cơng suấtđịnh mức của chúng là việc làm rất quan trọng Vì vậy trong thiết kế nhà máyđiện, ta mong muốn cơng suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy biến áp ít đểgiảm tổn thất điện năng nhưng vẫn đảm bảo an tồn cung cấp điện cho hộ tiêuthụ Trong thiết kế này, giả thiết các máy biến áp được chọn phù hợp vớinhiệt độ mơi trường tại nơi lắp đặt nên khơng cần hiệu chỉnh cơng suất củachúng Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là chọn cơng suất định mứccủa máy biến áp lớn hơn hoặc bằng cơng suất cực đại, sau đĩ kiểm tra lại điềukiện sự cố cĩ kể đến hệ số quá tải

II.3.1.1: Phương án 1:

+ Bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây ( phía thanh gĩp 110kV)

SđmB3 = SđmB4 ≥ SđmF = 75 MVAVậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA cóthông số sau (TL1- Tr 151)

Cấpđiệnápkhuvực

Loại

Sđm

MVA

Điện ápcuộndây, KV

Bảng 2.1: Thơng số máy biến áp hai cuộn dây+ Bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu :

SđmB1 = SđmB2 ≥ Trong đĩ :

Trang 21

SđmB1 = SđmB2 ≥ = 150 MVAVậy ta chọn máy biến áp ATДЦTH cĩ thơng số sau ( TL1- Tr 156)

Loại

Sđm

MVA

Điện ápcuộn dây,

KV

Tổn thấtKW

00,5

Bảng 2.2 : Thơng số máy biến áp tự ngẫu

II.3.1.2 Phương án 2:

+ Chọn máy biến áp bộ B1 ( phía 220kV) : máy biến áp B1 được chọntheo điều kiên sau :

SđmB1 ≥ SđmF = 75 MVAVậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA cóthông số sau (TL1- Tr 155) :

Cấpđiệnáp

Loại

Sđm

MVA

Điện ápcuộn dây KV

Tổn thất

%I%

Bảng 2.3 : Thơng số máy biến áp hai cuộn dây phía 220kV+ Chọn máy biên áp bộ B4 (phía 110kV ) : máy biến áp B4 được chọntheo điều kiện nối bộ sau :

SđmB4 ≥ SđmF = 75 MVAVậy ta chọn máy biến áp TДЦ có Sđm= 80 MVA cóthông số sau (TL1- Tr 151)

Loại

Sđm

MVA

Trang 22

+ Chọn máy biến áp tự ngẫu : tương tự phương án 1 máy biến áp tựngẫu B2, B3 được chọn theo điều kiện sau :

SđmB2 = SđmB3 ≥ Trong đĩ :

SđmB2 = SđmB3 ≥ = 150 MVAVậy ta chọn máy biến áp ATДЦTH cĩ thơng số sau ( TL1- Tr156)

Loại

Sđm

MVA

Tổn thấtKW

00,5

Bảng 2.5 : Thơng số máy biến áp tự ngẫu

II.3.2 Phân phối cơng suất cho các máy biến áp và các cuộn dây máybiến áp :

- SC(t) , ST(t) , SH(t) : cơng suất biểu kiến qua cuộn cao , trung , hạ củamột máy biến áp tự ngẫu ở thời điểm t

- SVHT(t), ST(t) : cơng suất biểu kiến về hệ thống , phụ tải bên trung ởthời điểm t

- SbC, SbT : cơng suât biểu kiến phía cao ap, phía trung áp của máybiến áp hai cuơn dây

Chiều đi từ máy phát lên thanh gĩp đối với máy biến áp hai cuộn dâyvà đi từ cuộn hạ lên phía cao và trung đối với máy biến áp liên lạc

II.3.2.1 Phương án 1 :

*Máy biến áp hai cuộn dây : phương án này cĩ hai bộ máy biến áp

nối vào thanh gĩp 110kV khi phụ tải trung áp nhỏ nhất nhưng vẫn bé hơn

Trang 23

công suất tổng của hai bộ máy biến áp nên sẽ có một lượng công suất truyềnqua 2 lần máy biến áp

Để thuận tiện vận hành, các bộ máy phát điện- máy biến áp (F3- B3, F4B4 ) cho mang tải với đồ thị bằng phẳng Do đó tải mỗi máy B3, B4 là :

-SbT = SđmF - = 75 - = 70.5 MVA

* Máy biến áp tự ngẫu :

+ cuộn trung : ST(t) = ( ST(t) - 2 SbT )+ cuộn cao : SC(t) = SVHT(t)

+ cuộn hạ : SH(t) = SC(t) + ST(t) Ta có bảng phân bố công suất cho ở bảng : T(h)

CS 0 - 6 6 - 7 7 - 8 8 -12 12 - 14 14- 16 16 - 20 20 -24SC(t)

(MVA) 50,025 87,945 85,8577,61563,85562,4681,085 56,375ST(t)

(MVA) -36,09 -36,09 -36,09 -27,855 -27,855 -27,855 -17,56 -33,44SH(t)

Trang 24

Ở phương án này có hai bộ máy biến áp hai cuộn dây trong đó có 1 bộtrực tiếp nối vào thanh góp 110kV, còn 1 bộ nối trực tiếp vào thanh góp220kV.

Để kinh tế và vận hành thuận tiện cho 2 bộ máy phát- máy biến áp haicuộn dây (F1- B1, F4- B4) làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng Do đó côngsuất mỗi máy B1, B4 là :

SbT = SbC = SđmF - = 75 - = 70.5 MVA

* Máy biến áp tự ngẫu :

+ cuộn trung : ST(t) = ( ST(t) - SbT )+ cuộn cao : SC(t) = ( SVHT(t) - SbC )+ cuộn hạ : SH(t) = SC(t) + ST(t) Ta có bảng phân bố công suất cho ở bảng :

t(h)CS 0 - 6 6 - 7 7 - 8 8 -12 12 - 14 14- 16 16 - 20 20 -24SC(t)

Bảng 2.7:Phân phối công suất MBA tự ngẫu

II.3.3 Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp : II.3.3.1 Phương án 1 :

* Khi làm việc bình thường :- Máy biến áp bộ :

SđmB3 = SđmB4 = 80 MVA > ( SđmF - ) = 70.5 MVA- Máy biến áp tự ngẫu : Từ 16÷20h các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 làmviêc với hạ áp cực đại Khi đó, cuộn nối tiếp có tải lớn nhất và ta có :

Trang 25

SHmax = 63,525 MVA < SHđm = 0,5.160 = 80 MVANên B1, B2 không bị quá tải lúc làm việc bình thường.

* Khi làm việc lúc sự cố :a Giả thiết sự cố máy biến áp ba pha hai cuôn dây B4 :

Khi hỏng máy biến áp B4 thì bộ máy phát – máy biến áp F3- B3 cungcấp cho phụ tải điện áp trung một lượng công suất là :

SbT = SFđm- Stdmax = 75- 18 = 70,5 MVALượng công suất bị thiếu bên phụ tải trung áp là :

Sthiếu = STmax- SbT = 105,88 – 70,5 = 35,38 MVANhư vậy công suất truyền qua cấp trung của một máy biến áp liên lạclà:

SCT = Sthiếu = = 17,94 MVACông suất truyền qua cuộn hạ của một máy biến áp liên lạc là:

HT

Trang 26

Công suất truyền qua cấp cao của một máy biến áp liên lạc để lên hệthống :

Scc = SH – SCT = 63,525- 17,94 = 45,585 MVALượng công suất thiếu trên hệ thống khi bị sự cố là :

Sthiếu = SVHT – 2Scc = 175,89 – 2.45,585 = 84,72 MVATa thấy : Sthiếu = 84,72 MVA < Sdtht = 100 MVA

Vậy khi sự cố máy biến áp bộ bên trung áp 110kV thì không có cuộndây nào quá tải Máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

b Sự cố máy biến áp tự ngẫu B2 :

Khi sự cố máy biến áp liên lạc B2, máy biến áp còn lại sẽ truyền tảiđược lượng công suất với hệ số quá tải k = 1,4 là :

SCH = 1,4.α.SđmB1 = 1,4.0,5.160 = 112 MVACông suất truyền qua cấp trung của máy biến áp liên lạc sang bên trungáp :

SCT = STmax – 2SbT = 105,88 – 2.70,5 = -35,12 MVA(dấu trừ chỉ công suất truyền theo hướng ngược lại từ thanh góp trung áp110kV sang cuộn trung của máy biên áp liên lạc B1 )

Công suất truyền qua cấp cao của máy biến áp liên lạc dể lên hệ thống :

B1

Trang 27

Scc = SCH – SCT = 112 + 35,12 = 147,12 MVACông suất phát thiếu về hệ thống :

Sthiếu = SVHT – SCC = 175,89 – 147,12 = 28,77 MVATa thấy Sthiếu = 28,77 MVA < Sdtht = 100 MVA

Khi sư cố máy biến áp liên lạc B2 thì máy biến áp B1 không bị quá tải Do đó máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

II.3.3.2 Phương án 2 :

* Khi làm việc bình thường :

- Máy biến áp bộ :

SđmB1 = SđmB4 = 80 MVA > ( SđmF - ) = 70,5 MVA- Máy biến áp tự ngẫu : Từ 16÷20h các máy biến áp tự ngẫu B2, B3 làmviêc với hạ áp cực đại Khi đó, cuộn nối tiếp có tải lớn nhất và ta có :

SHmax = 63,525 MVA < SHđm = 0,5.160 = 80 MVANên B2, B3 không bị quá tải lúc làm việc bình thường

Trang 28

Khi hỏng máy biến áp B4 thì lượng công suất bị thiếu bên phụ tải trungáp là :

Sthiếu = STmax = 105,88 MVANhư vậy công suất truyền qua cấp trung của mỗi máy biến áp liên lạc là

SCT = Sthiếu = 105,88 = 52,94 MVACông suất truyền qua cuộn hạ của một máy biến áp liên lạc là :

SHB2= SHB3 = ( 2SFđm – SUFmax- Stdmax ) = ( 2.75- 13,95 - 18 ) = 63,525 MVACông suất truyền qua cấp cao của một máy biến áp liên lạc để lên hệthống :

Scc = SCH – SCT = 63,525- 52,94 = 10,585 MVALượng công suất thiếu trên hệ thống khi sự cố là :

Sthiếu = SVHT – 2.Scc – SbC = 175,89 – 2.10,585- 70,5 =

= 84,22 MVATa thấy Sthiếu = 84,22 MVA < Sdtht = 100 MVAVậy máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

b Sự cố máy biến áp tự ngẫu B2 ứng với STmax :

Trang 29

Khi sự cố máy biến áp B2 máy biến áp B1 truyền tải tối đa một lượngcông suất là :

SCH = 1,4.α.SđmB1 = 1,4.0,5.160 = 112 MVALượng công suất truyền qua cấp trung cua máy biến áp B1 là :

SCT = STmax - SbT = 105,88 – 70,5 = 35,38 MVALượng công suất truyền tải qua cấp cao máy biến áp B1 về hệ thống là :

SCC = SCH – SCT = 112 – 35,38 = 76,62 MVACông suất thiếu phát về hệ thống khi sư cố là :

Sthiếu = SVHT – SCC – SbC = 175,89 – 76,62 – 70,5

= 28,77 MVATa thấy Sthiếu = 28,77 MVA < Sdtht = 100 MVAVậy máy biến áp đã chọn là đạt yêu cầu

II.4 Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp :

Tổn thất điện năng là một mất đáng kể về mặt kinh tế trong quá trìnhvận hành hệ thống điện Trong nhà máy điện tổn thất điện năng gây ra chủyếu ở các máy biến áp tăng áp

Trang 30

Trong máy biến áp tổn thất điện năng sinh ra chủ yếu do các tổn haotrong lõi thép và tổn hao trong các cuộn dây máy biến áp.

Tổn thất trong lõi thép không phụ thuộc vào phụ tải và bằng tổn thấtkhông tải của máy biến áp

Tổn thất đồng phụ thuộc vào phụ tải, khi phụ tải bằng công suất địnhmức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch

Để giảm bớt tổn thất điện năng ta phải đưa ra phương thức vận hành tối

ưu, bố trí công suất qua máy biến áp một cách hợp lý

II.4.1 Phương án 1 :

a.Tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp hai cuộn dây B3

và B4 :

A1 = Po.t + PN.( )2 tTrong đó :

t : thời gian vận hành trong năm t=8760 hSmax : phụ tải cực đại của máy biến áp

Po, PN : tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch củamáy biến áp ( nhà chế tạo cho )

Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp B3, B4 là :

Trang 31

T(h)CS 0 - 6 6 - 7 7 - 8 8 -12 12 - 14 14- 16 16 - 20 20 -24SC(t)

(MVA) 50,025 87,945 85,8577,61563,85562,4681,085 56,375ST(t)

(MVA) -36,09 -36,09 -36,09 -27,855 -27,855 -27,855 -17,56 -33,44SH(t)

(MVA) 22,935 51,855 49,76 49,76 36 34,605 63,525 22,935

Bảng 2.8: Công suất qua MBA tự ngẫu- : tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dâycao , trung , hạ áp của máy biến áp tự ngẫu và được tính như sau :

Với α là hệ số lợi dụngcủa máy biến áp tự ngẫu α = 0,5Thay số vào công thức ta có :

kW

kWVậy tổn thất trong máy biến áp tự ngẫu là :A2 = 85.8760 + {[ 190.(59,025)2 + 190.(-36,09)2 +570.(22,935)2].6 +

+ [ 190.(87,945)2 + 190.(-36,09)2 +570.(51,855)2].1 + + [ 190.(85,85)2 + 190.(-36,09)2 +570.(49,76)2].1 + + [ 190.(77,615)2 + 190.(-27,855)2 +570.(49,76)2].4 + + [ 190.(63,855)2 + 190.(-27,855)2 +570.(36)2].2 +

Trang 32

+ [ 190.(62,46)2 + 190.(-27,855)2 +570.(34,605)2].2 + + [ 190.(81,085)2 + 190.(-17,56)2 +570.(63,825)2].4 +

+ [ 190.(56,375)2 + 190.(-33,44)2 +570.(22,935)2].4} = = 1455,003.103 kWh

* Tổng tổn thất điện năng trong phương án 1 là :

A = 2( A1 + A2) = 2( 2722,139 + 1455,003 ).103 = = 8354,284 kWh

II.4.2 Phương án 2 :

a Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp 2 cuộn dây :

Tương tự phương án 1 ta có công thức :

A1 = Po.t + PN.( )2 tTrong đó :

t : thời gian vận hành trong năm t=8760 hSmax : phụ tải cực đại của máy biến áp

Po, PN : tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch củamáy biến áp ( nhà chế tạo cho )

- Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1( phía 220kV):

A1 = 80.8760 + 320 .8760 = 2877,769.103 kWh- Tổn thất điện năng trong máy biến áp B4( phía 110kV):

Trang 33

- SCi, STi , SHi : là công suất tải qua các cuộn cao, trung , hạáp của máy biến áp tự ngẫu lấy theo phụ tải ngày trong khoảng thời gian ti.

Căn cứ vào bảng phân phối công suất ta có lượng côngsuất qua máy biến áp tự ngẫu như sau :

T(h)CS 0 - 6 6 - 7 7 - 8 8 -12 12 - 14 14- 16 16 - 20 20 -24SC(t)

Với α là hệ số lợi dụngcủa máy biến áp tự ngẫu α = 0,5Thay số vào công thức ta có :

kW

kWVậy tổn thất trong máy biến áp tự ngẫu là :

A3 = 85.8760 + {[ 190.(23,755)2 + 190.(-0,84)2 +570.(22,935)2].6 +

Trang 34

+ [ 190.(52,695)2 + 190.(-0,84)2 +570.(51,855)2].1 + + [ 190.(50,6)2 + 190.(-0,84)2 +570.(49,76)2].1 + + [ 190.(42,365)2 + 190.(7,395)2 +570.(49,74)2].4 + + [ 190.(28,605)2 + 190.(7,395)2 +570.(36)2].2 + + [ 190.(29,21)2 + 190.(7,395)2 +570.(34,605)2].2 + + [ 190.(45,835)2 + 190.(17,69)2 +570.(63,625)2].4 +

+ [ 190.(21,125)2 + 190.(1,81)2 +570.(22,935)2].4} = = 1165,627.103 kWh

* Vậy tổng tổn thất điện năng trong phương án 2 là :A = A1 + A2 + 2 A3 =

= ( 2877,769 + 2722,139 +2.1165,627).103 = 7931,162 kWh

CHƯƠNG IIIXÁC ĐỊNH DÒNG LÀM VIỆC CƯỠNG BỨC

VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCHIII.1 Xác định dòng làm việc cưỡng bức :

Trang 35

Trong vận hành nhà máy điện nói riêng và vận hành hệ thống điện nóichung Các khí cụ điện và dây dẫn không những chỉ làm việc ở chế độ thườngmà có khi còn phải vận hành ở chế độ cưỡng bức Mục đích của việc xác địnhdòng làm việc cưỡng là để phục vụ cho việc lựa chọn thiết bị điện và dây dẫnsao cho đảm bảo cung cấp điện an toàn lúc làm việc bình thường và khi có sựcố một phần tử nào đó liên quan trong mạch điện

Dòng cưỡng bức của mạch điện được xác định như sau :- Mạch máy phát :

Icb = 1,05.IFđm

- Mạch máy biến áp và đường dây vận hành song song Dòng điện cưỡngbức được xác định khi một phần tử bị sự cố phần tử còn lại phải tải hết côngsuất cực đại

III.1.1 Tính dòng cưỡng bức cho phương án 1 :

Trang 36

Dấu (-) chỉ dòng điện đi theo chiều ngược lại tức là dòng điện đi theochiều từ thanh góp trung áp sang cuộn trung của máy biến áp liên lạc.

Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất cấp điện áp 110kV là:

+ Mạch máy biến áp liên lạc :

Smax = STmax – SB4 = 105,88 – 70,5 = 35,38 MVA

= 0,185 kA

Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất cấp điện áp 110kV là:

Trang 37

III.2 Tính toán dòng điện ngắn mạch :

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để xác định dòng điện lớnnhất qua chổ đặt thiết bị khi có sự cố nguy hiểm nhất xảy ra , trên cơ sở đólựa chọn thiết bị sao cho đảm bảo an toàn Để đáp ứng được yêu cầu đó cầnphải chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho phù hợp Sau đây ta tính ngắnmạch cho từng phương án

III.2.1 Phương án 1:III.2.1.1 Chọn các đại lượng cơ bản :

- Công suất cơ bản : Scb = 1000 MVA- Điện áp cơ bản : lấy theo từng cấp và chọn bằng điện áp trung bìnhđịnh mức của cấp ấy

+ Cấp điện áp 220 kV → Ucb = 230 kV+ Cấp điện áp 110 kV → Ucb = 115 kV+ Cấp điện áp 10,5 kV → Ucb = 10,5 kV- Dòng điện cơ bản :

Trang 38

= 5,02 kA

+ Dòng điện cơ bản cấp 220 kV :

= 2,51 kAIII.2.1.2 Chọn điểm ngắn mạch tính toán :

Cấp điện áp 220kV , ta chọn điểm ngắn mạch N1 trên thanh góp 220kV,nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy

Cấp điện áp 110kV , ta chọn điểm ngắn mạch N2 trên thanh góp 110kV,nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy

Cấp điện áp 10,5kV : nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát cần tính 2điểm ngắn mạch N3 và N3’ Sau đó so sánh 2 giá trị dòng điện ngắn mạchtrên, lấy trị số lớn hơn để chọn khí cụ điện Tính điểm ngắn mạch N4 để lựachọn khí cụ điện cho tự dùng nhà máy

* Sơ đồ nối điện và sơ đồ thay thế :

- Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán :

Trang 40

III.2.1.3 Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối.

- Điện kháng hệ thống là :

XHT = X*đm = 1,5 = 0,75- Điện kháng đường dây nối với hệ thống :

XD = xo = 0,4 = 0,3- Điện kháng máy phát :

XF = Xd’’ = 0,146 = 1,947- Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây :

- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1 , B2 :

+ Điện kháng cuộn cao :

XC = (UNC-T + UNC-H -UNT-H )

= ( 11 + 32 - 20 ) = 0,791+ Điện kháng cuộn trung :