Đồ án môn học nhà máy điện

Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng ... 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 tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu như ở nước ta, tính chất phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay. Trong bối cảnh đó, 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 thâm nhập vào thực tế. Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học 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. Các chương này trình bày toàn bộ quá trình tính toán 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 chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn. Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A0.

Đồ án môn học

Nhà máy điện

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện Trong đó các nhà máy điện có nhiệm

vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thuỷ năng 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 tỉ trọng lớn như thập kỷ 80 Tuy nhiên, với thế mạnh nguồn nguyên liệu như ở nước ta, tính chất phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện thì việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn phát triển hiện nay

Trong bối cảnh đó, 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 thâm nhập vào thực tế

Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học 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

Các chương này trình bày toàn bộ quá trình tính toán 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 chọn phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn Phần này có kèm theo 1 bản vẽ A0

Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Hoà và 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

CHƯƠNG 1

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm, điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan trọng

Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau

S MVA

P

MW U KV cosϕ I

KA X”d X’d Xd TBΦ-60-2 3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,195 0,282 1,606

1.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

PUF

Trong đó:

P(t) : công suất tác dụng của phụ tảI ở thời điểm t

Q(t): công suất phản kháng của phụ tải ở thời điểm t

cosϕ : Hệ số công suất phụ tải

Pmax = 10 MW ; cosϕ = 0,85 ; Uđm = 10,5 kV gồm 2 đường dây kép 3 2MW33km và 4 đường dây đơn 3 1,5 MW33km

Do đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải như sau:

ST(t) = ( )

ϕcos

1.2.3 Cấp điện áp cao (220KV)

Gồm 1 đường dây đơn Pmã = 60Mw ; Cosϕ =0,89

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải

0 8 12 16 24 t (h)

1.2.4 Phụ tải toàn nhà máy

Nhà máy gồm 5 máy phát có SđmF = 75MVA Do đó công suất đặt của nhà máy là:

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.5 Tự dùng của nhà máy điện

Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% công suất định mức của toàn nhà máy

Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau:

=

NM

NM NM

td

S

t S S

t

100

% )

Trong đó:

Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t

SNM : Công suất đặt của toàn nhà máy

SNM(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t

α : Phần trăm lượng điện tự dùng (α = 8 % )

Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:

1.2.6 Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát về hệ thống

Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua đường dây kép dài 90 km Tổng công suất hệ thống SHT =3500MVA Dự trữ quay của hệ thống

SdtHT = 160 MVA Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là:

SNM(t) = SUF(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t) + Std(t)

Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là:

SVHT(t) = SNM(t) - SUF(t)- ST(t) - SC(t) - Std(t) Trong đó:

SNM(t): Công suất nhà máy

SUF(t): Công suất phụ tải máy phát

ST(t) : Công suất phụ tải trung áp

Đồ thị phụ tải tổng hợp :

300

375337,5

300

54

101,2

113,8 101,2

30 113,8

11,8

8,23 9,41

28,226,4

- khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy,phụ tải,nguồn nhiên liệu,giêng về phần điền nhà máy đều có thể phát triển thêm phụ tảI tại các cấp đặc biệt là phụ tảI đầu cực máy phát điện

- Nhà máy cung cấp cho hệ thống điện một lượng điện năng khá lớn(10,5%) nên vai trò của nhà máy trong hệ thống là rất quan trọng

1.3 CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế

Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng

ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy

Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ở chương 1 ta có:

+ Phụ tải địa phương:

SUFmax = 11,8(MVA) và SUFmin = 8,23 (MVA)

STmax = 126,4 (MVA) và STmin = 101,2 (MVA)

Vì vậy ta ghép 1 đến 2 bộ máy phát – MBA nếu thiếu lấy từ MBA tự ngẫu sang

+ Công suất phát vào hệ thống:

SHTmax = 165,4 (MVA)

SHTmin = 89,7 (MVA)

Từ các nhận xét trên ta vạch ra 1 số phương án nối điện cho nhà máy thiết kế:

- Với cấp điện áp trung là 110KV và công suất truyền tải lên hệ thống luôn

bé hơn dự trữ quay của hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc loại tự ngẫu

- Có thể ghép bộ máy phát - máy biến áp vào thanh góp 110 KV vì phụ tải cực tiểu cấp này lớn hơn công suất định mức của một máy phát

- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ như vậy sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống

Như vậy ta có thể đề xuất bốn phương án sau để lựa chọn:

• Phương án 1:

Phương án này phía 220KV ghép 1 bộ máy phát điện - máy biến áp Để làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu Phía 110KV ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp

Phương án này cả ba máy phát được nối cứng để cung cấp điện cho hai máy biến áp

tự ngẫu Sơ dồ như sau:

Nhận xét:

Phương án 1

- Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo

- Công suất từ bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây lên 220KV được truyền trực tiếp lên hệ thống

- Đầu tư cho bộ cấp điện áp cao hơn sẽ đắt tiền hơn

- Nguồn và phụ tải được bố trí cân đối tuy nhiên phải dùng đến 3 loại máy biến áp

- khi sự cố một MBA tự ngẫu thì vẫn đử công suất theo yêu cầu phụ tải trung

áp

Phương án 2

- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo

- Giảm được chủng loại MBA ,vốn đầu tư do bộ cấp điện áp 110 kv rẻ tiền hơn

- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo

- Do ở đây các máy fát có công suất bé, công suất bên trung lại khá lớn nên phải truyền công suất từ bên cao sang gây tổn thất công suất 2 lần ,nếu ta chọn phương án này sẽ gây tổn thất công suất hai lần

-Phương án này cũng có nhiều loại MBA, mặt khác có tới 2 MBA ở bên cao nên giá thành rất đắt không kinh tế

Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta chọn phương án 1 và phương án 2 để tính toán

tiếp, phân tích kỹ hơn về kỹ thuật và kinh tế nhằm chọn ra sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện được thiết kế

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

- Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện Tổng công suất các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện Chọn máy biến áp trong nhà máy điện là chọn loại , số lượng , công suất định mức và hệ số biến áp Máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất

-Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là trước tiên chọn SđmB ≥ công suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thường, sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp Xác định công suất thiếu

về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống Ta lần lượt chọn máybiến áp cho từng phương án Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt nhà máy điện Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng

A PHƯƠNG ÁN 1:

2.1.a Chọn máy biến áp

• Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây

SđmB3 = SđmB4 = SđmB5 ≥ SđmF = 75MVA Vậy ta chọn MBA B3 và B4 là loại TPDЦH -80, với các thông số cho ở bảng dưới đây:

-Các máy biến áp hai dây quấn trong sơ đồ bộ thường phát công suất tương đối

ổn định và bằng phẳng Do đó, ta không cần kiểm tra điều kiện sự cố

• Máy biến áp tự ngẫu

Nhà máy có 2 cấp điện áp 110 kv và 220 kv nên khi dùng máy biến áp tự

ngẫu thì hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu là :

α =

Cdm

Tdm Cdm

U

U

=220

Vậy ta chọn MBA loại ATDTH-160 MVA

Thông số kỹ thuật loại máy biến áp này được ghi trong bảng sau:

2.2.a Phân bố tải cho các máy biến áp

+ Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho các máy biến áp 2 dây quấn làm

việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm Vì vậy công suất tải của các máy biến

áp 2 dây quấn là : Sb = SđmB – Stdmax

Trong đó Stdmax là công suất tự dùng cực đại của 1 tổ máy , tính bằng 1/5

công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy:

Stdmax = StdNM / 5 = 30 / 5 = 6 MVA

Vậy công suất làm việc của các máy biến áp B3 ,B4, B5 là:

Sb = SđmB – Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA

+ Khi phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu ta chú ý qui

ước: -Đối với cuộn hạ áp, chiều truyền công suất từ máy phát vào cuộn dây là

chiều dương

-Đối với phía trung và cao áp chiều dương là chiều truyền công suất từ máy biến áp đi ra

Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao,trung và hạ

áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:

2.3.a Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp

• Kiểm tra quá tải khi bình thường:

Ta thấy trong khoảng thời gian từ 16-18 giờ công suất thừa max truyền từ

phía hạ áp sang phía cao áp.Do đó cuộn nối tiếpn mang tải lớn nhất, tính theo công

thức:

Scmax= 48,2 MVA <75MVA

STmax = 22,4 MVA < Snt đm = α SB1 đm = 0,5 150= 75 MVA

Do đó cuộn hạ áp có tải lớn nhất và bằng :

SHmax = 70,6 MVA < S H đm = α SB1 đm = 0,5 150 = 75 MVA

Vậy trong chế độ bình thường các máy biến áp không bị quá tải

• Kiểm tra quá tải khi sự cố:

Sự cố nguy hiểm nhất là khi S110 = ST max = 126,4MVA

Khi đó ta có

S220 = 60,7 MVA

S10 = 10,6 MVA

Ta xét các sự cố sau:

a) Sự cố hỏng 1 bộ máy phát –máy biến áp bên trung áp:

Kiểm tra điều kiện :

•Công suất tải lên phía hạ áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

SH =S Fđm – 0,5 S 10max – S tdmax= 75 – 0,5 10,6 – 6= 63,7 MVA

• Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2)

b) Sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫuB1 (B2):

• Điều kiện kiểm tra sự cố:

Kqtsc.α SđmB1 + 2.SđmB 3,4 > STmax 1,4.0,5.160 + 2.69 > 126,4

250 > 126,4 Thoả mãn

• Khi đó phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải thêm phần

công suất của máy sự cố khi phụ tải trung áp cực đại:

ST = S110max – 2.Sb = 126,4 – 2.69 = -11,6 MVA

•Công suất tải lên phía hạ áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

SH =S Fđm – S 10max – S tdmax= 75– 10,6 – ( 30/5 ) = 46,91 MVA < 75 MVA

• Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2)

Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ

thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải

2.4.a.Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp

Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:

- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp

- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp

• Máy biến áp ba pha hai cuộn dây

Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm:

ΔPN là tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp

ti là thời gian mang tải Si của máy biến áp trong ngày

STdm là công suất định mức của máy biến áp

Ta có:

ΔP0B3=ΔP0B4=70 Kw ; ΔPNB3=ΔPNB4= 310 Kw

ΔP0B5 =80 kw ΔPNB5= 320 Kw Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 110 kv (B3 và B4 ) là:

SCi, STi SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu

trong tổng thời gian ti

SBđm: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu 3 pha A

ΔP0 , ΔPNC , ΔPNT ,ΔPNH là tổn thất công suất không tải và ngắn mạch từng

cuộn dây đã qui đổi về phía cuộn cao áp, dược tính như sau:

Δ+

H NT 2

H NC T

NC

PP

Δ+

H NC 2

H NT T

NC

PP

H NC 2

H NT

PP

160 (12,12.14+18,42.8+5,82.2) + 5702

160

.(28,62.10+29,22.2+47,052.2+46,452.2+63,72.2+63,12.2+45,92.2+45,852.2)]

=1306213,455Kwh

Như vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:

ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 + ΔAB5

2.1.b Chọn máy biến áp

• Máy biến áp tự ngẫu:

Các máy biến áp tự ngẫu của phương án 2 được chọn giống như phương án

1,vì vậy ta chọn 2 máy biến áp tự ngẫu 3 pha loại ATDTH-160.Các thông số chính

như bảng số 3

• Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây:

Các máy biến áp 2 dây quấn B3,B4và B5 cũng được chọn tương tự các máy

B3 và B4 của phương án 1 vì vậy ta chọn 3 máy biến áp 110kv loại TPDЦH -80 có

các thông số chính trong bảng 1

2.2.b Phân bố tải cho các máy biến áp:

Công suất tải của các máy biến áp B3 ,B4, B5 là:

Sb = SđmB – Stdmax = 75 – 6 = 69 MVA

Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao,trung và hạ áp

của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:

Phía cao: SC = Sht+S220 / 2

Phía trung: ST = (S110 - 3Sb) / 2

Phía hạ: SH = SC + ST

Dựa vào bảng cân bằng công suất phụ tải và các công thức trên ta có bảng

phân bố tải cho các phía máy biến áp tự ngẫu như sau:

t(h) 0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷12 12÷14 14÷16 16÷18 18÷20 20÷22 22÷24

SC(MVA) 75,2 75,2 81,5 82,1 93,65 93,05 104 109,7 92,5 98,75 81,5

ST(MVA) -46,6 -46,6 -52,9 -52,9 -46,6 -46,6 -40,3 -46,6 -46,6 -52,9 -52,9

SH(MVA) 28,6 28,6 28,6 29,2 47,05 46,45 63,7 63,1 45,9 45,85 28,6

2.3.b Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp:

• Kiểm tra quá tải khi bình thường:

Giống như phương án 1,các máy biến áp 2 dây quấn ở phương án 2 không

cần phải kiểm tra quá tải bình thường,cũng không cần phải kiểm tra quá tải sự cố

• Kiểm tra quá tải khi sự cố:

Ta thấy trường hợp sự cố nặng nề nhất là khi sự cố 1 trong 2 máy biến áp tự ngẫu hoặc sự cố 1 bộ máy phát- máy biến áp cung cấp cho phụ tải phía 110kv,và khi phụ tải trung áp cực đại

a) Sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫuB1 (B2):

• Điều kiện kiểm tra sự cố:

Kqtsc.α SđmB1 +3.SđmB 3 > STmax 1,4.0,5.160 + 3.69 > 126,4

319 > 126,4 Thoả mãn

•Khi đó công suất truyền qua phía trung áp của máy tự ngẫu còn lại lúc phụ tải trung áp cực đại là:

ST = S110max - 3 Sb = 126,4- 3.69 = -80,6 MVA

•Phụ tải phía hạ áp máy biến áp tự ngẫu là:

SH =S Fđm – S 10max – S tdmax= 75 – 10,6 – ( 30/5 ) = 58,4 MVA < 75 MVA

• Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2)

b) Sự cố hỏng 1 bộ máy phát –máy biến áp bên trung áp:

Kiểm tra điều kiện :

2 Kqtsc.α SđmB1 + 2.SđmB 3,4 > STmax

2.1,4.0,5.160 + 2.69 > 126,4

362 > 126,4 Thoả mãn

• Khi sự cố bộ máy phát- máy biến áp B3 hay B4 hoặc B5 công suất tải qua phía trung áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

ST = (S110max – 2.Sb ) / 2 = (126,4 – 2.69) / 2 = -5,8 MVA

•Công suất tải lên phía hạ áp mỗi máy biến áp tự ngẫu là:

SH =S Fđm – 0,5 S 10max – S tdmax= 75 – 0,5 10,6 – 6= 63,7 MVA

• Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2)

lạikhông bị quá tải

Kết luận:Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ

thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải

2.4.b Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp

Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần:

- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất

không tải không tải của nó

- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp

• Máy biến áp ba pha hai cuộn dây

Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: ΔA = ΔP0.8760 + 365.ΔPN.

ΔPN là tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp

ti là thời gian mang tải Si của máy biến áp trong ngày

STdm là công suất định mức của máy biến áp

Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 110 kv (B3 ,B4 và B5) là:

ΔAB3=ΔAB4 =ΔAB5= ΔP0B3.8760 + 365.ΔPNB3.

Như vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:

ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 + ΔAB5

= 2x1764702 + 3x2999957,813= 12529277,44 KWh

C XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC:

1.Xác định dòng điện cưỡng bức phương án 1:

a.Cấp điện áp 220 KV

- Mạch đường dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là SVHTmax

= 147,3 MVA Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được tính với điều kiện đường dây bị đứt một mạch Khi đó :

0,387

VHT lvcb

dm

S I

U

- Dòng cưỡng bức trong mạch máy biến áp 2 dây quấn B5: chính là dòng

điện khi máy phát quá tải 5%

F lvcb

Cdm

S I

U

-Mạch máy biến áp tự ngẫu B 1 (B 2 )

Dòng cưỡng bức trong mạch cao áp máy biến áp tự ngẫu xác định khi sự cố

một máy biến áp tự ngẫu.Khi đó công suất truyền lên phía cao áp của máy biến áp

còn lại là:

Sc = S220max – Sb = 147,3 – 69 = 78,3 MVA Dòng cưỡng bức trong mạch là:

C lvcb

cdm

S I

-Bộ máy phát điện, máy biến áp hai dây quấn B3,B4:

Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố chính là dòng điện khi máy phát

Tdm

S I

U

-Mạch máy biến áp tự ngẫu :

Khi đó công suất truyền qua phía trung áp của máy bién áp còn lại :

ST = S110max – 2.Sb = 126,4 – 2.69 = -11,6 MVA Dòng cưỡng bức trong mạch là:

0,061

T lvcb

dm

S I

U

-Khi sự cố một bộ bên trung: Khi đó công suất truyền lên phía trung áp

của máy biến áp còn lại là:

ST = (S110max – Sb )/2= (126,4 – 69)/2 = 28,7 MVA thì dòng cưỡng bức là

28,7

0,151

T lvcb

dm

S I

S

kA U

2.Xác định dòng điện cưỡng bức phương án 2:

a)Cấp điện áp 220 KV

- Mạch đường dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là SVHTmax =

147,3 MVA Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được

tính với điều kiện đường dây bị đứt một mạch Khi đó :

VHT lvcb

dm

S I

U

-Mạch máy biến áp tự ngẫu B 1 (B 2 )

Dòng cưỡng bức trong mạch cao áp máy biến áp tự ngẫu xác định khi sự cố

một máy biến áp tự ngẫu.Khi đó công suất truyền lên phía cao áp của máy biến áp

còn lại là:

Sc = S220max = 147,3 MVA Dòng cưỡng bức trong mạch là:

C lvcb

cdm

S I

U

Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án IInày là :

Icbcao = 0,387 KA

b) Cấp điện áp 110 KV:

- Phụ tải trung áp : được cấp bởi 2 đường dây đơn x 55MW Dòng điện làm

việc cưỡng bức khi sự cố là :

cos 3 0,87 3.110

kep lvcb lv

-Bộ máy phát điện, máy biến áp hai dây quấn B3,B4 và B5:

Dòng điện làm việc cưỡng bức khi sự cố chính là dòng điện khi máy phát

Tdm

S I

U

-Mạch máy biến áp tự ngẫu :

Khi 1 máy tự ngẫu bị sự cố công suát truyền qua phía trung áp của máy còn lại

lúc phụ tải trung áp cực đại là:

4,65

0,024

T lvcb

dm

S I

Icb 1,05 1,05 75 4,33

dmF dm

S

kA U

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN KINH TẾ – KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

3.1 Chọn máy cắt và dao cách ly sơ bộ:

Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn máy cắt theo các điều kiện sau:

- Loại máy cắt khí SF6 hoặc máy cắt không khí

220 3AQ1 245 4 40 100

Bảng 4-2 Nhận xét : các máy cắt được chọn đều có Idm>1000A Do đó không cần phải kiển tra ổn định nhiệt

3.2 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối ở phía cao:

Để có thể tính được chỉ tiêu kinh tế của cá phương án , trước hết ta phải chọn sơ đồ các thiết bị phân phối Vì nhà máy có công suất tương đối lớn, vai trò đối với hệ thống là quan trọng nên hệ thống thanh góp 220 kv cần có độ tin cậy cao

Vì vậy ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp có máy cắt liên lạc

Đối với thanh góp 110 kv có số mạch lớn cung cấp điện cho các hộ quan trọng nên ta dùng hệ thống 2 thanh góp có máy cắt liên lạc Sơ đồ mạch thiết bị phân phối như sau:

1.Phương án 1:

+Phía cao áp 220 KV : có 4 máy cắt

+Phía trung áp 110 KV : có 5 máy cắt

+Phía hạ áp 10,5 KV : có 2 máy cắt

2.Phương án 2: +Phía cao áp 220 KV : có 3 máy cắt

+Phía trung áp 110 KV : có 6 máy cắt +Phía hạ áp 10,5 KV : có 2 máy cắt

3.3 Tính toán kinh tế kĩ thuật để chọn phương án:

Một phương án về thiết bị điện được gọi là có hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất

Ci = Pi + ađm.Vi + YiTrong đó:

Ci: hàm chi phí tính toán của phương án i (đồng)

Pi: phí tổn vận hành hàng năm của phương án i (đồng/năm)

Vi: vốn đầu tư của phương án i (đồng)

Yi: thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i (đồng/năm)

ađm: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế = 0,15 (1/năm)

Ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện Do đó, vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt

• Vốn đầu tư

Vi = VBi + VTBPPi

Trong đó:

- Vốn đầu tư máy biến áp: VB = KB.VB

KBi: hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp MBA thứ i Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của MBA

VB: tiền mua máy biến áp

- Vốn đầu tư máy cắt:

VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + … + Trong đó:

n1, n2, n3: số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp

VTBPP1, VTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối

• Phí tổn vận hàng năm:

Pi = Pki + Ppi + PtiTrong đó:

Pki = 100

V

a i: tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm

a%: định mức khấu hao (%)

Pi: tiền chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ Có thể bỏ qua vì

nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít khác nhau giữa các phương án

Pti = β.ΔA: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra

β = 700đồng/KWh

Về mặt kỹ thuật thì một phương án chấp nhận được phải đảm bảo các điều

kiện:

• Tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố

• Tính linh hoạt trong vận hành

• Tính an toàn cho người và thiết bị

1 Phương án I

+ Tính vốn đầu tư cho thiết bị

Ta có: V1 = VB + VTBPP

VB là vốn đầu tư cho máy biến áp: VB= vB.kB

VB là số tiền mua máy biến áp

KB là hệ số kể đến chi phí vận chuyển và lắp đặt

Cấp điện áp

Thiết bị

Đơn giá USD/máy Số lượng máy Hệ số Tổng USD

(Với B1,2,3,4 , kB=1,4 còn với B5 , kB =1,5)

Dựa vào số lượng và chủng loại máy biến áp và máy cắt đã chọn ở các cấp

điện áp ta có kết quả tính toán như sau:

Vậy tổng vốn đầu tư phương án I là:

V1 = (1400000+360000+784000)+(360000+395000+72000) =3 371 000 USD = 50,565 tỷ VND

+ Tính phí tổn vận hành hàng năm:

Chi phí vận hành hàng năm P1 bao gồm; chi phí cho vận hành sửa chữa lớn

Pk, chi phí trả lương công nhân Pp ,phí tổn do tổn thất điện năng Pt Trong đó thành

phần dùng để trả lương công nhân rất nhỏ so với các thành phần khác vì vậy có thể

bỏ qua mà không ảnh hưởng tới kết quả so sánh:

P1 = Pk + Pt =

100

.V1

a +ΔA.β

Trong đó a là hệ số khấu hao vốn đầu t (a=6,4% )

V1 là tổng vốn đầu t của phương án

ΔA là tổn thất điện năng của phương án

β là giá thành 1kw điện năng tổn thất (β =500 VND/kwh)

P1 =

100

4,6

.50,565.109+ 11776892,54 500= 9,12461.109 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm:

.45,84.109+ 12529277,44 500= 9,19836.109 đồng + Hàm chi phí tính toán hàng năm:

Ci = Pi + a.Vi

C2 = 0,12 45,84.109 + 9,19836.109 =14,69916.109 VND

3.So sánh các phương án để chọn phương án tối ưu:

Dựa vào kết quả tính toán được ở trên

Phương án Vốn đầu tư (109 đồng) Phí tổn vận hành (109 đồng) (10Hàm chi phí 9 đồng/năm)

Tổn thất điện năng kWh

1 50,565 9,12461 15,19241 11776892,54

Ta thấy phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư nhỏ.Do

đó ta chọn phương án 2 là phương án tối ưu

Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha

4.2.Tính toán các điện kháng trong hệ đơn vị tương đối:

Chọn các đại lượng cơ bản

S X S

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

+ Điện kháng cuộn cao áp:

dmF

cb H

NT H

NC T

NC

S

S U

S U

S U

Với khí cụ điện 220kv ta xét điểm ngắn mạch N1 trên thanh góp 220kv của nhà máy.Khi đó nguồn cung cấp đến điểm ngắn mạch là toàn bộ các máy phát trong nhà máy và hệ thống

Với khí cụ điện 110kv ta xét điểm ngắn mạch N2 trên thanh góp 110kv của nhà máy.Khi đó nguồn cung cấp đến điểm ngắn mạch là toàn bộ các máy phát trong nhà máy và hệ thống

Với mỗi mạch máy phát điện ta xét điểm ngắn mạch N3,trong trường hợp nguồn cung cấp đến điểm ngắn mạch là toàn bộ các máy phát còn lại và hệ thống,và trường hợp điểm ngắn mạch N3 /với nguồn cung cấp chỉ là máy phát bị ngắn mạch

Đối với mạch tự dùng và phụ tải địa phương ta xét điểm ngắn mạch N4 có nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống