Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5 kv, phụ tải điện áp trung 110 kv và phát vào hệ thống 220 kv

Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện, em được nhà trường và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau: Thiết kế phần điện tro

Trang 1

MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất Với sự phát triển của xã hội đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải

Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện, em được nhà trường và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau:

Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là 100 MW cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5 kV, phụ tải điện áp trung 110 kV và phát vào hệ thống

220 kV

Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy

cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy

giáo TS Nguyễn Nhất Tùng đến nay em đã hoàn thành bản đồ án Do thời gian có hạn,

kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn

Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Chương

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

………

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

………

Trang 5

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CẤN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN

NỐI DÂY 1

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 1

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1

1.2.1 Công suất phát của toàn nhà máy 2

1.2.2 Phụ tải tự dùng 2

1.2.3 Phụ tải các cấp điện áp 3

1.2.4 Công suất phát về hệ thống 6

1.3 ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 7

1.3.1 Phương án 1 8

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP 12

A TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 1 12

2.1.A CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT 12

2.1.1A Chọn máy biến áp 12

a Chọn máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây 12

b Chọn máy biến áp liên lạc 13

2.1.2A Phân bố công suất 14

a Phân bố công suất cho MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây 14 b Phân bố công suất cho MBA liên lạc lúc làm việc bình thường 14

2.2.A KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI 14

2.2.1A Sự cố hỏng 1 bộ MF-MBA (B4) tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại 15

2.2.2A Sự cố hỏng 1 MBA liên lạc (B2) tại thời điểm phụ tải trung cực đại 16

2.2.3A Sự cố hỏng 1 MBA liên lạc (B2) lúc phụ tải bên trung cực tiểu 17

2.3.A TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 17

Trang 6

2.3.1.A Tổn thất điện năng trong MBA của sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây 17

2.3.2.A Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc 18

B TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 2 20

2.1.B CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT 20

2.1.1.B Chọn máy biến áp 20

a Chọn máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây 20

b Chọn máy biến áp liên lạc 21

2.1.2.B Phân bố công suất 21

a Phân bố công suất cho MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây 21 b Phân phối công suất cho máy biến áp liên lạc 21

2.2.B KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI 22

2.2.1.B Sự cố hỏng 1 bộ MF-MBA (B4) tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại 22

2.2.2.B Sự cố hỏng 1 MBA liên lạc (B2) tại thời điểm phụ tải trung cực đại 24

2.2.3.B Sự cố hỏng 1 MBA liên lạc (B2) tại thời điểm phụ tải bên trung cực tiểu 25

2.3.B TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 26

2.3.1.B Tổn thất điện năng trong MBA của sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây 26

2.3.2.B Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc 27

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 29

3.1 PHƯƠNG ÁN 1 29

3.1.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 29

3.1.2 Tính toán kinh tế-kĩ thuật 29

a) Vốn đầu tư 29

b) Chi phí vận hành 30

3.2 PHƯƠNG ÁN 2 31

3.2.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 31

3.2.2 Tính toán kinh tế-kĩ thuật 31

a) Vốn đầu tư 31

Trang 7

b) Chi phí vận hành 32

3.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 33

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 34

4.1 CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH 34

4.2 LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ 35

4.3 TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM 36

4.3.1 Ngắn mạch tại N1 37

4.3.4 Ngắn mạch tại N3’ 44

4.4 KẾT LUẬN 45

CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN 47

5.1 TÍNH DÒNG CƯỠNG BỨC CÁC CẤP ĐIỆN ÁP 47

5.1.1 Các mạch phía 220kV 47

5.1.2 Các mạch phía 110 kV 48

5.1.3 Mạch máy phát điện 49

5.2 CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY 49

5.2.1 Chọn máy cắt 49

5.2.2 Chọn dao cách ly 50

5.3 CHỌN THANH DẪN CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT 51

5.3.1 Chọn loại và tiết diện thanh dẫn cứng 51

5.3.2 Kiểm tra ổn định nhiệt 52

5.3.3 Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch 52

5.3.4 Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng 54

5.3.5 Chọn sứ đỡ 54

5.4 CHỌN THAHNH DẪN, THANH GÓP MỀM 55

Trang 8

5.4.1 Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm 55

5.4.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch 56

5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang 59

5.5 CHỌN CÁP VÀ KHÁNG ĐIỆN ĐƯỜNG DÂY 60

5.5.1 Chọn cáp 60

5.5.2 Chọn kháng điện đường dây 61

5.5.3 Chọn máy cắt hợp bộ địa phương 63

5.6 CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG 63

5.6.1 Cấp điện áp 220 kV 63

5.6.2 Cấp điện áp 110 kV 64

5.6.3 Mạch máy phát 10,5 kV 65

5.7 CHỌN CHỐNG SÉT VAN (CSV) 68

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 69

6.1 CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG 69

6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 70

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 6,3 kV 70

6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV 70

6.3 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG 71

6.3.1 Chọn máy cắt và dao cách ly cho mạch tự dùng cấp điện áp máy phát 71

6.3.2 Chọn máy cắt tự dùng tự dùng cấp điện 6,3 kV 72

6.3.3 Chọn aptomat cho mạch tự dùng 0,4 kV 73

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY ĐIỆN 76

7.1 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TĨNH 76

7.1.1 Lập sơ đồ thay thế 76

7.1.1.1 Các thông số tính toán 76

7.1.1.2 Sơ đồ thay thế 76

7.1.2 Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản 79

Trang 9

7.1.3 Tính suất điện động và lập đường đặc tính công suất 85

7.2 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG 88

7.2.1 Lập đặc tính công suất cho các chế độ 88

7.3 XÁC ĐỊNH GÓC CẮT TỚI HẠN 92

7.4 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN CẮT TỚI HẠN 93

Trang 10

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của máy phát điện 1

Bảng 1.2: Công suất toàn nhà máy 2

Bảng 1.3: Công suất tự dùng của nhà máy 3

Bảng 1.4: Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát 4

Bảng 1.5: Công suất phụ tải cấp điện áp trung 4

Bảng 1.6: Công suất phụ tải cấp điện áp cao 5

Bảng 1.7 : Công suất phát về hệ thống 6

Bảng 1.8: Bảng tổng kết công suất max, min nhà máy 7

Bảng 2.1A: Chọn máy biến áp B1 và B4 13

Bảng 2.2A: Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 13

Bảng 2.3A: Phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc 14

Bảng 2.4A: Tổn thất công suất trong máy biến áp liên lạc 18

Bảng 2.1.B: Chọn máy biến áp B3 và B4 20

Bảng 2.2.B: Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 21

Bảng 2.3B: Phân bố công suất cho máy biến áp 22

Bảng 2.4B: Tổn thất công suất trong máy biến áp liên lạc 27

Bảng 3.1: Tổng hợp vốn đầu tư và chi phí vận hành của 2 phương án 33

Bảng 4.1: Kết quả tính toán ngắn mạch 45

Bảng 5.1: Tổng kết dòng điện cưỡng bức các cấp điện áp 49

Bảng 5.2: Thông số máy cắt điện 50

Bảng 5.3: Thông số dao cách ly 50

Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cứng 51

Bảng 5.5 : Thông số sứ 54

Bảng 5.5 Thông số của dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220 kV và 110 kV 56

Bảng 5.7 Thông số máy cắt 8KB40 63

Bảng 5.8 Thông số máy biến điên áp HKФ-220-58 64

Trang 11

Bảng 5.9 Thông số máy biến điện áp HKФ-110-58 65

Bảng 5.10: Công suất tiêu thụ của các cuộn dây, các đồng hồ đo lường 65

Bảng 5.11: Công suất tiêu thụ của phụ tải BU 66

Bảng 6.1 Thông số máy biến áp TMHC-16000 70

Bảng 6.2 Thông số máy biến áp TMHC-25000 70

Bảng 6.3 Thông số máy biến áp ABB-1600 71

Bảng 6.4 Thông số máy cắt 71

Bảng 6.5 Thông số dao cách ly PBK-20-5000 72

Bảng 6.6 Thông số máy cắt 8BM20 73

Bảng 6.7: Thông số Áptomat 74

Bảng7.1: Bảng kết quả của từng phân đoạn 96

Trang 12

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Đồ thị công suất toàn nhà máy 2

Hình 1.2: Đồ thị công suất tự dùng của nhà máy 3

Hình 1.3: Đồ thị công suất cấp điện áp máy phát của nhà máy 4

Hình 1.4: Đồ thị công suất cấp điên áp trung áp của nhà máy 5

Hình 1.5: Đồ thị công suất cấp điện áp cao áp của nhà máy 6

Hình 1.7: Đồ thị tổng hợp của nhà máy 7

Hình 1.8: Sơ đồ nối dây phương án 1 9

Hình 2.1A: Sơ đồ nối dây phương án 1 12

Hình 2.2A: Sự cố hỏng bộ MF-MBA B4 bên trung áp khi SUT max 15

Hình 2.3A: Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu B2 khi SUT max 17

Hình 2.1B: Sơ đồ nối dây phương án 2 20

Hình 2.2B: Sự cố hỏng bộ MF-MBA bên trung áp 23

Hình 2.3B: Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi SUTmax 24

Hình 2.4B: Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi UUTmin 26

Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 1 29

Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị phân phối phương án 2 31

Hình 4.1: Sơ đồ điểm ngắn mạch 34

Hình 5.1: Sơ đồ thiết bị phân phối 47

Hình 5.2: Hình vẽ mặt cắt của thanh dẫn cứng hình máng 52

Hình 5.3 : Sứ đỡ cho thanh dẫn cứng 55

Hình 5.4: Sơ đồ kháng điện cho phụ tải địa phương 61

Hình 5.5: Sơ đồ các dụng cụ đo vào BU và BI mạch máy phát 67

Hình 6.1: Sơ đồ tự dùng 69

Trang 13

Hình 7.1: Sơ đồ thay thế trong tính toán ổn định tĩnh 79

Hình 7.2: Đường đặc tính công suất trong ổn định tĩnh 87

Hình 7.3: Các đường đặc tính công suất 92

Hình 7.4: Đồ thị theo  thời gian t 96

Trang 14

PHẦN 1 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Trang 15

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CẤN BẰNG CÔNG SUẤT, ĐỀ SUẤT

CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Trong thiết kế và vận hành nhà máy điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân bằng công suất giữa các phụ tải là hết sức quan trọng Công việc này sẽ đảm bảo cho sự ổn định của hệ thống điện và chất lượng điện năng Dưới đây, công việc tiến hành tính toán về phụ tải và đề xuất các phương án nối dây cho nhà máy nhiệt điện sẽ được thực hiện

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

Do yêu cầu thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có tổng công suất là 400(MW) gồm

có 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 100 (MW) Để đơn giản cho việc tính toán và vận hành, ta chọn 4 máy phát điện cùng loại

Ta chọn được máy phát nhiệt điện loại TBф-100-3600 có công suất 117,5 (MVA) ta có các thông số sau:

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của máy phát điện

Phụ lục 1- Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp( PGS.TS Phạm Văn Hòa)

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện

áp cho dưới dạng bẳng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số cosφ của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến Các tính toán được trình bày như sau:

Áp dụng công thức: P%(t) max

S(t)= P , (MVA) (

Trong đó: Pmax : Công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW

P%(t) : Phần trăm công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t, MW S(t) : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA

cosφ : Hệ số công suất của phụ tải

(MVA)

Pđm, (MW) cos Uđm,

Trang 16

1.2.1 Công suất phát của toàn nhà máy

Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi máy có công suất định mức PđmF = 100 MW Công suất đặt của toàn nhà máy là: PTNM = 4.100 = 400 MW, cosφ = 0,85

Áp dụng công thức (1.1) cho 4 giờ đầu (0  4) ta có:

(0 4) (0 4) TNM

Tính toán tương tự ta có bảng sau:

Bảng 1.2: Công suất toàn nhà máy

t (h)100

200300400500

Trang 17

  TD dmF TNM TD

α % 0,4+0,6

Trong đó : TD% : số phấn trăm lượng điện tự dùng ,  =10,5% , CosTD = 0,85

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

SNM(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, MVA

NM

α % 0,4+0,6

Tính toán tương tự ta có bảng sau:

Bảng 1.3: Công suất tự dùng của nhà máy

- Phụ tải cấp điện áp máy phát ( Phụ tải địa phương ) có : PDPmax=12 (MW); cosφ= 0,86

Áp dụng công thức (1.1) cho 4 giờ đầu (04) ta có:

(MVA)

t (h)10

20

405060

30

Trang 18

(0 4) (0 4) DP

Tính tương tự ta có bảng số liệu tính toán cho từng mốc thời gian:

Bảng 1.4: Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

Giờ 0÷ 4 4÷ 6 6÷ 8 8÷ 10 10÷12 12÷14 14÷ 16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷ 24

P DP (%) 80 80 80 70 70 80 90 100 90 90 80

S DP

(MVA) 11,16 11,16 11,16 9,77 9,77 11,16 12,56 13,95 12,56 12,56 11,16

Ta có đồ thị phụ tải địa phương như sau:

Hình 1.3: Đồ thị công suất cấp điện áp máy phát của nhà máy

- Phụ tải cấp điện áp trung U T = 110(kV) có PUTmax=160 (MW); cosφ= 0,85

Áp dụng công thức (1.1) cho 4 giờ (04) đầu ta có:

(0 4) (0 4) UT

Bảng 1.5: Công suất phụ tải cấp điện áp trung

11,16

(MVA)

t (h)2

46810121416

Trang 19

Ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp UT = 110(kV) như sau:

Hình 1.4: Đồ thị công suất cấp điên áp trung áp của nhà máy

- Phụ tải cấp điện áp cao U C = 220(kV) có PUCmax=130 (MVA); cosφ=0,85

Áp dụng công thức (1.1) cho 4 giờ đầu (04) ta có:

(0 4) (0 4) UC

Bảng 1.6: Công suất phụ tải cấp điện áp cao

100150200

Trang 20

Hình 1.5: Đồ thị công suất cấp điện áp cao áp của nhà máy

t (h) 50

100 150

Trang 21

Hình 1.7: Đồ thị tổng hợp của nhà máy

1.3 ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Đây là một khâu quan trọng trong thiết kế nhà máy Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và có hiệu quả kinh

tế cao

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

có bảng tổng kết công suất sau :

Bảng 1.8: Bảng tổng kết công suất max, min nhà máy

Trang 22

Các phương án đề xuất phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

- Nguyên tắc 1: Tỉ lệ phần trăm công suất phụ tải địa phương so với công suất định mức

máy phát:

max DP dmF

- Nguyên tắc 3: Lưới điện áp phía trung và cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất (ở đây

2 cấp điện áp đều >=110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp)

- Nguyên tắc 4: Ta có SmaxUT = 188,24 MVA , S = 131,76 MVA minUT , SdmF = 117,5 MVA

Xét tỉ số SmaxUT/SdmF=188,24/117,5 =1,6 MVA , S /SminUT dmF= 131,76/117,5 =1,21 MVA

Do dùng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc nên ta có thể sử dụng 1 hoặc 2 bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp điện điện áp trung

- Nguyên tắc 7: Ta có 2 S =2.117,5= 235 (MVA) > S  MF DTHT= 180 (MVA) công suất của một tổ máy lớn nên không thể ghép một số MF chung một MBA

Với nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:

1.3.1 Phương án 1

- Phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 3 MBA gồm 2 MBA tự ngẫu và 1 bộ MF - MBA B1)

(F1 Phía trung áp thanh góp 110kV được nối với 1 bộ MF – MBA (F4(F1 B4)

- Dùng hai máy biến áp tự ngẫu (F2-B2 và F3-B3) làm liên lạc giữa các cấp điện áp

- Phụ tải địa phương SDP được cung cấp điện qua phía hạ áp của hai máy biến áp nối với hai MF F2 và F3

Trang 23

Hình 1.8: Sơ đồ nối dây phương án 1

- Ưu điểm:

+ Bố trí nguồn và tải cân đối sơ đồ tương đối đơn giản

+ Ta có SminUT 131,76(MVA) SdmF 117,5(MVA)=> Sử dụng 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây bên trung nên tránh được việc truyền công suất qua 2 lần MBA (MBA bộ và MBA liên lạc) => giảm được tổn thất điện năng

- Nhược điểm:

+ Phương án này có 3 chủng loại máy biến áp khác nhau, vốn đầu phương án 1 cao hơn phương án 2 vì có giá thành của MBA phía 220kV cao hơn giá thành MBA phía 110kV + Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa

1.3.2 Phương án 2

- Phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 2 MBA tự ngẫu

- Phía trung áp thanh góp 110kV được nối với 2 bộ MF- MBA ( F3-B3), (F4-B4)

- Dùng hai MBA tự ngẫu B1 va B2 làm liên lạc giữa các cấp điện áp

Trang 24

- Phụ tải địa phương SDP được cung cấp điện qua phía hạ áp của hai MBA tự ngẫu nối với hai MF (F1và F2)

Ưu điểm: Vận hành đơn giản, linh hoạt Số lượng và chủng loại máy biến áp ít hơn phương

án 1, các máy biến áp 110kV có vốn đầu tư thấp hơn máy biến áp 220kV

Nhược điểm:

Với số liệu tính toán, S = 188,24 MVA maxUT , S = 131,76 MVA minUT , 2.S = 235 MVA dmF

 Luôn có lượng công suất thừa truyền qua MBA tự ngẫu là:

max Thua

S = 235 -188,24 = 46,76 MVA , SThuamin = 235 -131,76 = 103,24 MVA

 Dòng công suất truyền qua 2 lần MBA (MBA bộ và MBA liên lạc)

Trang 25

- Dùng hai MBA tự ngẫu B3 va B4 làm liên lạc giữa các cấp điện áp

- Phụ tải địa phương SDP được cung cấp điện ở phía hạ áp hai MBA B3, B4

Ưu điểm: Phụ tải địa phương không phụ thuộc vào máy phát

Nhược điểm: Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá

trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn

Kết luận chung

Khi sơ bộ so sánh 3 phương án ta thấy:

Hai phương án 1 & 2 đều có ưu điểm là cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vận hành và sửa chữa Hơn nữa có chi phí kinh tế nhỏ hơn phương án 3

Phương án 3: Có nhiều chủng loại máy biến áp, vốn đầu tư máy biến áp khá cao và xác suất xảy ra sự cố lớn hơn phương án 1 và 2

Vậy ta chọn phương án 1 và phương án 2 để so sánh về kĩ thuật và kinh tế để chọn ra được phương án tối ưu nhất

Trang 26

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là thiết bị quan trọng nó đảm bảo sự cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời nó

ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế của nhà máy Do đó để chọn máy biến áp số lượng ít và công suất phù hợp mà vẫn đảm bảo được an toàn cung cấp điện cho các phụ tải Trong Chương 2 này ta tiến hành chọn máy biến áp mà vẫn đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật và kinh

tế

A TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 1

Hình 2.1A: Sơ đồ nối dây phương án 1

2.1.A CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT

2.1.1A Chọn máy biến áp

a Chọn máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây

Máy biến áp này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ Như vậy chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MF

- Máy biến áp B1 và B4 được chọn theo điều kiện: SB1  S – SđmF TD  SđmF

- Máy phát F1 và F4 có công suất định mức là SđmF = 117,5 (MVA)

Do đó ta có thể chọn MBA B1 và B4 có thông số như sau:

Trang 27

Bảng 2.1A: Chọn máy biến áp B1 và B4

MBA Loại MBA Sđm MVA Điện áp cuộn dây Tổn thất công suất

b Chọn máy biến áp liên lạc

Tất cả các phía của MBA liên lạc mang tải không bằng phẳng nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK chỉ điều chỉnh được phía hạ , nên cần có sự kết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc thì mới điều chỉnh được điện áp của tất cả các phía

Máy biến áp B2, B3 là máy biến áp tự ngẫu, sơ đồ nối điện không có thanh góp cấp điện

áp máy phát nên được chọn theo điều kiện:

Tra bảng theo sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn MBA có thông số sau:

Bảng 2.2A: Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 và B3

MBA Loại MBA S đm MVA

Điện áp cuộn dây,kV Tổn thất

công suất,kW

U N %

I 0 %

C T H ∆P 0 ∆P N (C-T) C-T C-H T-H B2 và B3 ATДЦTH 250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5

Phụ lục 2- Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp( PGS.TS Phạm Văn Hòa)

Trang 28

2.1.2A Phân bố công suất

a Phân bố công suất cho MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây

Đối với máy biến áp hai cuộn dây B1, B4 Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng Khi đó, đối với nhà máy Nhiệt Điện

công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:

bo dmF 1 TDmax 1

S = S S 117,5 49, 45 105,14 (MVA)

b Phân bố công suất cho MBA liên lạc lúc làm việc bình thường

Công suất truyền qua các phía của MBA tự ngẫu trong từng thời điểm được xác đinh theo biểu thức sau:

+ Công suất phía trung: CT 1 UT boT

S (t) = [S (t)- S ]

2 + Công suất phía cao: CC 1 VHT UC boC

S (t) = [S (t)+S (t)- S ]

2 + Công suất phía hạ: S (t) = S (t) + S (t)CH CC CT

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B2, B3 được ghi trong bảng:

Bảng 2.3A: Phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc

Vậy lúc bình thường công suất truyền từ HA →TA và HA→CA

2.2.A KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI

Đối với MBA liên lạc khi sự cố một trong các MBA trong sơ đồ thì MBA liên lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn cùng với sự huy động công suất dự phòng của hệ thống thì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường

Trang 29

Quá tải sự cố tối đa cho phép như sau: kqtsc  1,4 với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục

2.2.1A Sự cố hỏng 1 bộ MF-MBA (B4) tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại

Hỏng MBA B4 tại thời điểm max  

- Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:

+ Công suất phía trung áp: CT 1 maxUT 1

+ Công suất phía cao áp: S =S –S =98,86–94,12 = 4,74(MVA)CC CH CT

Hình 2.2A: Sự cố hỏng bộ MF-MBA B4 bên trung áp khi S UT max

Trang 30

Lúc này công suất truyền tải từ HA TA và HACA Vậy cuộn hạ mang tải nặng nề nhất Khi đó công suất trên cuộn hạ : S = 98,86(MVA)CH

+ Kiểm tra điều kiện quá tải của cuộn hạ MBA

sc

K α.S =1,4.0,5.250=175 (MVA) S = 98,86(MVA)

Vậy không có cuộn nào của máy biến áp bị quá tải

- Công suất thiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường

2.2.2A Sự cố hỏng 1 MBA liên lạc (B2) tại thời điểm phụ tải trung cực đại

Hỏng MBA B2 tại thời điểm SmaxUT = 188,24 (MVA) Khi đó ứng với thời điểm t =14÷16(h) thì SVHT = 113,29(MVA); SUC = 107,06(MVA); SDP = 12,56(MVA); UTmax  

1,4.0,5.250 +105,14 = 280,14 (MVA) > S =188,24 (MVA)

 Vậy khi máy biến áp tự ngẫu hỏng thì máy biến áp tự ngẫu còn lại và bộ máy phát-máy biến áp vẫn cung cấp đủ cho phụ tải bên trung

+ Công suất phía Trung: S =S - S = 188,24 - 105,14= 83,1 (MVA)CT mUTax boT

+ Công suất phía Hạ: CH dmF UTmaxDP UTmaxTD

S = S - S - S 117,5 - 12,56 - 49,45 92,58 (MVA)

+ Công suất phía Cao : S = SCC CH - S = 92,58- 83,1 = 9,48 CT (MVA)

Ta thấy công suất truyền từ HA→TA và HA→CA Vậy cuộn hạ mang tải nặng nề nhất + Kiểm tra điều kiện quá tải của các cuộn dây MBA

K α.Sscqt dmB=1,4.0,5.250 =175 MVA > S = 92,58 (MVA) CH

Trang 31

Hình 2.3A: Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu B2 khi S UT max

2.2.3A Sự cố hỏng 1 MBA liên lạc (B2) lúc phụ tải bên trung cực tiểu

Ta có: SminUT=131,76(MVA)>SdmF=117,5(MVA)

=> Luôn có sư truyền công suất từ phía cao sang phía trung qua MBA tự ngẫu ( không

có sự truyền công suất từ trung sang cao) Do đó, đối với phương án 1 ta không cần xét sự

cố này

=> Kết luận: Máy biến áp đã chọn đạt yêu cầu

2.3.A TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP.

2.3.1.A Tổn thất điện năng trong MBA của sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

Do bộ MF – MBA làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm Sbo 105,14 MVA

nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây là:

2 bo

Trang 32

6 B1

ΔA =ΔA +ΔA 3,362.10 3,55.10 6,912.10 kWh

2.3.2.A Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc

- Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc được tính theo công thức:

Trang 33

Tổn thất trong một năm của mỗi máy biến áp:

6

ΔA =ΔA = P 8760 + 365 Σ A = 120.8760+365.2058,66 1,802.10 Wh= k

Tổn thất điện năng trong một năm của máy biến áp liên lạc:

∆ATN = 2.∆AB2 = 2.1,802.106 = 3,604.106 kWh Tổng tổn thất điện năng trong phương án 1 là:

∆A =∆Abo+∆ATN = 6,912.106 + 3,604.106 = 10,516.106 kWh

Trang 34

B TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN 2

Hình 2.1B: Sơ đồ nối dây phương án 2

2.1.B CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT

2.1.1.B Chọn máy biến áp

a Chọn máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây

Máy biến áp này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ Như vậy chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao áp và được điều chỉnh trực tiếp bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của MF

Máy biến áp B3 và B4 được chọn theo điều kiện: SB3  S – SđmF TD  SđmF

Máy phát F3 và F4 có công suất định mức là SđmF = 117,5 MVA

Do đó ta có thể chọn MBA B3 và B4 có thông số như sau: Phụ lục 2- Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp( PGS.TS Phạm Văn Hòa)

Trang 35

Đối với MBA này ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải bởi một trong hai phần tử MF hay MBA bị sự cố thì cả bộ ngừng làm việc trong điều kiện sự cố Cũng chính vì lý do này chỉ cần dùng máy cắt (MC) phía cao áp , phía hạ áp chỉ cần dùng dao cách lý (DCL) phụ cho sửa chữa

b Chọn máy biến áp liên lạc

Tất cả các phía của MBA liên lạc mang tải không bằng phẳng nên có nhu cầu điều chỉnh điện áp tất cả các phía Nếu dùng TĐK chỉ điều chỉnh được phía hạ , nên cần có sự kết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA liên lạc thì mới điều chỉnh được điện áp của tất cả các phía

Máy biến áp B1, B2 là máy biến áp tự ngẫu, sơ đồ nối điện không có thanh góp cấp điện

áp máy phát nên được chọn theo điều kiện:

Tra bảng theo sách thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp ta chọn MBA có thông số sau:

Bảng 2.2.B: Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 và B3

MVA

Điện áp cuộn dây,kV

2.1.2.B Phân bố công suất

a Phân bố công suất cho máy biến áp 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây

Đối với máy biến áp hai cuộn dây B1, B4 Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 – 24h lên thanh góp, tức là làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng Khi đó, đối với nhà máy Nhiệt Điện

công suất tải qua mỗi máy biến áp bằng:

Trang 36

Công suất truyền qua các phía của MBA tự ngẫu trong từng thời điểm được xác đinh theo biểu thức sau:

+ Công suất phía trung: CT 1 UT boT

S (t) = [S (t) -2.S ]

2 + Công suất phía cao: CC 1 VHT UC

S (t) = [S (t)+S (t)]

2 + Công suất phía hạ: S (t) = S (t) + S (t)CH CC CT

Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 được ghi trong bảng:

Bảng 2.3B: Phân bố công suất cho máy biến áp

Dấu (-) thể hiện công suất truyền từ phía trung sang phía cao

Vậy lúc bình thường công suất truyền từ HA →CA và TA→CA

2.2.B KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI

Đối với MBA liên lạc khi sự cố một trong các MBA trong sơ đồ thì MBA liên lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn cùng với sự huy động công suất dự phòng của hệ thống thì mới có thể đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải các cấp cũng như phát về hệ thống như lúc bình thường

Quá tải sự cố tối đa cho phép như sau: kqtsc1,4 với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục

2.2.1.B Sự cố hỏng 1 bộ MF-MBA (B4) tại thời điểm phụ tải bên trung cực đại

Trang 37

Hỏng MBA B4 tại thời điểm SmaxUT = 188,24 (MVA) Khi đó ứng với thời điểm t=14÷16(h),

SVHT = 113,29 (MVA); SUC = 107,06 (MVA); SDP = 12,56(MVA); S = 49,45 MVATD  

- Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm đảm bảo cung cấp đủ công suất cho S UT

+ Công suất phía trung áp: CT 1 maxUT boB3 1

+ Công suất phía cao áp: S =S - S = 98,86- 41,55 = 57,31 (MVA)CC CH CT

Lúc này công suất truyền tải từ HA CA và HATA Vậy cuộn hạ mang tải nặng nề nhất Khi đó công suất trên cuộn hạ : SCH = 98,86 (MVA)

+ Kiểm tra điều kiện quá tải của các cuộn dây MBA

K α.Sscqt dmB=1,4 0,5 250=175 (MVA) S = 98,86 (MVA) CH

Hình 2.2B: Sự cố hỏng bộ MF-MBA bên trung áp

41,55 105,14

Trang 38

Sthieu=(SVHTUTmax+SUTmaxUC ) - (2.S ) (113, 29 107,06)- (2.57,31) 105,73 (MVA)CC   

Vì Sthieu=105,73 (MVA) < SdtHT=180 (MVA) Vậy trong trường hợp này hệ thống vẫn đảm bảo cung cấp công suất cho các phụ tải các cấp

2.2.2.B Sự cố hỏng 1 MBA liên lạc (B2) tại thời điểm phụ tải trung cực đại

Khi hỏng MBA B1 tại SUTmax = 188,24 (MVA) Khi đó ứng với thời điểm t = 14÷16(h) thì SVHT = 113,29 (MVA) ; SUC = 107,06 (MVA ; SDP = 12,56 (MVA); S = 49,45 MVATD  

- Điều kiện kiểm tra quá tải nhằm đảm bảo cung cấp đủ công suất cho S UT

K α.S +S S

max UT

1,4 0,5 250+ 2 105,14 =385,28 (MVA) > S =188,24(MVA)

Vậy khi máy biến áp tự ngẫu hỏng thì máy biến áp tự ngẫu còn lại và máy biến áp hợp

bộ vẫn cung cấp đủ cho phụ tải bên trung

+ Công suất phía Trung: S =S - S = 188,24 – 2.105,14 = - 22,04 (MVA)CT maUTx  boT

+Công suất phía Hạ: CH dmF UTmaxDP 1 TDUTmax 1

S = S - S - S 117,5 12,56 49,45 92,58(MVA)

+Công suất phía Cao: S = S - S = 92,58- -22,04 = 114,62 (MVA)CC CH CT  

Hình 2.3B: Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi S UT max

Trang 39

Ta thấy công suất truyền từ HA→CA và TA→CA Vậy cuộn cao mang tải nặng nề nhất Công suất cuộn cao: SCC = 114,62 (MVA)

+ Kiểm tra điều kiện quá tải của các cuộn dây MBA

sc

K α.S =1,4.0,5 250=175 (MVA) > S =114,62 (MVA)

Vậy không có cuộn nào của máy biến áp bị quá tải

Sthieu=(SUTmaxVHT +SUTmaxUC ) - (S ) (113, 29 107,06) 114,62 105,73 (MVA)CC    

2.2.3.B Sự cố hỏng 1 MBA liên lạc (B2) tại thời điểm phụ tải bên trung cực tiểu

Khi hỏng MBA B1 tại SUTmin =131,76(MVA) Khi đó ứng với thời điểm t = 0÷4(h), t= 4÷6(h), t= 22÷24(h) thì ta xét thời gian t= 22÷24(h) để tính toán, hai trường hợp còn lại thì tương tự

Thời điểm t=22÷24(h) thì SVHT = 111,77 MVA; SUC = 122,35 MVA ; SDP = 11,16 MVA

1 , 4.0,5.250 2 105,14 385, 28 (MVA) S   131,76 (MVA)

Vậy khi máy biến áp tự ngẫu hỏng thì máy biến áp tự ngẫu còn lại và máy biến áp bộ vẫn cung cấp đủ cho phụ tải bên trung

+ Công suất phía Trung: S =SCT minUT- S = 131,76 - 2.105,14 = - 78,52 (boT MVA)

+ Công suất phía Hạ: CH dmF UTminUF 1 maxTD 1

S = S -S - S =117,5-11,16- 49,45=93,98(MVA)

+ Công suất phía Cao : S = SCC CH- S = 93,98- -78,52 = 172,5CT   (MVA)

Ta thấy công suất truyền từ HA→CA và TA→CA Vậy cuộn nối tiếp mang tải nặng nề

nhất

Trang 40

Hình 2.4B: Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi U UT min

+ Công suất cuộn nối tiếp:

Snt = α.(SCH + SCT) = 0,5.[93,98+(-78,52)]=7,73 (MVA) + Kiểm tra điều kiện quá tải của các cuộn dây MBA

K α.Sscqt dmB=1,4.0,5.250=175 MVA > S = 7,73 (MVA) nt

Không có cuộn nào của máy biến áp bị quá tải

- Công suất thiếu phát về hệ thống so vơi lúc bình thường

UTmin UTmin thieu VHT UC CC

S =(S +S ) - (S ) (111,77 122,35) 172,5 61,62 (MVA)   

2.3.B TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP

2.3.1.B Tổn thất điện năng trong MBA của sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

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

S  105,14 MVA nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây có hai cuộn dây là:

2 bo

Định dạng
Số trang	111
Dung lượng	1,66 MB