Đồ án phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

Trên đây là tài liệu đồ án đã làm: đồ án phần điện trong nhà máy điện gôm có 4 máy theo nhiệt điện. Các bạn có thể tải và dựa vào để làm bài tâp. Đồ án trên kia làm tương đối đầy đủ các phần và cách làm , lí thuyết trình bày rõ trong đồ án.

PHỤ LỤC

CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CẤU TRÚC

NHÀ MÁY 5

1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN 5

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 5

1.2.1 Phụ Tải Toàn Nhà Máy 5

1.2.2 Phụ Tải Các Cấp Điện Áp 6

1.2.2.1 Phụ tải địa phương 7

1.2.2.2 Phụ tải trung áp 7

1.2.2.3 Phụ tải tự dùng 8

1.2.3 Cân Bằng Công Suất Toàn Nhà Máy và Xác Định Công Suất Phát Về Hệ Thống 9

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 10

1 Nguyên tắc 1 10

2 Nguyên tắc 2 10

3 Nguyên tắc 3 10

4 Nguyên tắc 4 10

5 Nguyên tắc 5 10

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 11

Phương án 1 11

Phương án 2 12

Phương án 3 13

Phương án 4 13

Phương án 5 14

CHƯƠNG 2 : CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 15

2.1 PHƯƠNG ÁN 1 15

2.1.1 Phân Bố Công Suất Của Các Cấp Điện Áp Máy Biến Áp 15

2.1.1.1 Chọn máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ F-B 15

2.1.1.2 Chọn máy biến áp liên lạc 15

2.1.2 Kiểm Tra Quá Tải Của Máy Biến Áp Khi Có Sự Cố 16

2.1.2.1 Phân bố công suất cho máy biến áp hai cuộn dây 16

2.1.2.2 Phân bố công suất cho các máy biến áp ba cuộn dây 16

2.1.2.3 Xét sự cố 17

2.1.3 Tính Tổn Thất Điện Năng Và Tổn Thất Công Suất 19

2.1.3.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây 19

2.1.3.2.Tổn thất điện năng cho máy biến áp ba cuộn dây 19

2.1.4 Tính Dòng Điện Làm Việc Lâu Dài 20

2.1.4.1 Các mạch phía cao áp 20

2.1.4.2 Các mạch phía trung áp 21

2.1.4.3 Mạch điện áp máy phát 22

2.2 PHƯƠNG ÁN 2 23

2.2.1 Phân Bố Công Suất Của Các Cấp Điện Áp Máy Biến Áp 23

2.2.1.1 Chọn máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ F-B 23

2.2.1.2 Chọn máy biến áp liên lạc 24

2.2.2 Kiểm Tra Quá Tải Của Máy Biến Áp Khi Có Sự Cố 25

2.2.2.1 Phân bố công suất cho máy biến áp hai cuộn dây 25

2.2.2.2.Phân bố công suất cho các máy biến tự ngẫu 25

2.2.2.3 Xét sự cố 25

2.2.3 Tính Tổn Thất Điện Năng Và Tổn Thất Công Suất 27

2.2.3.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây 27

2.2.3.2 Tổn thất điện năng cho máy biến áp tự ngẫu 28

2.2.4 Tính Dòng Điện Làm Việc Lâu Dài 29

2.2.4.1 Các mạch phía cao áp 29

2.2.4.2 Các mạch phía trung áp 29

2.2.4.3 Mạch điện áp máy phát 30

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 32

3.1 TÍNH TOÁN CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH TRONG PHƯƠNG ÁN 1 32

3.1.1 Lựa Chọn Các Điểm Ngắn Mạch 32

3.1.2 Tính Điện Kháng Tương Đối Của Các Phần Tử 33

3.1.3 Ta Có Sơ Đồ Thay Thế 34

3.1.3.1 Tính dòng ngắn mạch tại N1 35

3.1.3.2 Tính dòng ngắn mạch tại N2 37

3.1.3.3 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 39

3.1.3.4 Tính dòng ngắn mạch tại N4 42

3.1.3.5 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4’ 42

3.1.3.6 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 45

3.1.3.7 Tính toán ngắn mạch N6 48

3.2 TÍNH TOÁN CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH TRONG PHƯƠNG ÁN 2 49

3.2.1 Lựa Chọn Các Điểm Ngắn Mạch 49

3.2.2 Tính Điện Kháng Tương Đối Của Các Phần Tử 50

3.2.3 Sơ Đồ Thay Thế 50

3.2.3.1.Ngắn mạch tại điểm N1 51

3.2.3.2 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 54

3.2.3.3 Ngắn mạch tại điểm N3 56

3.2.3.4 Tính dòng ngắn mạch tại N4 58

3.2.3.5 Dòng ngắn mạch tại điểm N4’ 59

3.2.3.6 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 62

3.2.3.7 Tính toán ngắn mạch N6 64

CHƯƠNG 4 :TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 65

4.1.CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN 65

4.1.1 Phương Án 1 65

4.1.2 Phương Án 2 66

4.2 TÍNH TOÁN KINH TẾ 67

4.2.1 Phương Án 1 67

4.2.1.1 lựa chọn sơ đồ nối điện cho thiết bị phân phối 67

4.2.1.2 Tính toán kinh tế kĩ thuật chọn phương án tối ưu 67

4.2.1.3 Chi phí vận hành hàng năm 68

4.2.2 Phương Án 2 69

4.2.2.1 Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối 69

4.2.2.2.Tính toán kinh tế kĩ thuật chọn phương án tối ưu 69

4.2.2.3 Chi phí vận hành hàng năm 70

4.3 SO SÁNH CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 70

CHƯƠNG 5 LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 71

5.1 CHỌN KHÍ CỤ CHÍNH 71

5.1.1 Chọn Máy Cắt 71

5.1.2 Chọn Dao Cách Ly 71

5.1.3 Chọn Kháng Phân Đoạn 72

5.1.4 Chọn Máy Biến Dòng BI 72

5.1.4.1 Cấp điện áp 220 kV và 110 kV 72

5.1.4.2 Cấp điện áp máy phát 72

5.1.5 Chọn Máy Biến Điện Áp BU 73

5.1.5.1 Cấp điện áp 220 kV và 110 kV 73

5.1.5.2 Cấp điện áp mạch máy phát 74

5.2 CHỌN PHẦN DẪN ĐIỆN 75

5.2.1 Thanh Dẫn Cứng 75

5.2.1.1 Chọn loại và tiết diện dây dẫn 75

5.2.2 Thanh Dẫn Mềm 76

5.2.2.1 Phía điện áp 220kV 76

5.2.2.2 Phía điện áp 110kV 78

5.2.2 Kiểm Tra Ổn Định Nhiệt Khi Ngắn Mạch 79

5.2.3 Kiểm Tra Điều Kiện Ổn Định Động 79

5.2.4 Kiểm tra dao dộng khi cộng hưởng: 80

5.2.5 Chọn sứ đỡ 80

CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN ĐIỆN TỰ DÙNG 81

6.1 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG 81

6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG 82

6.2.1 Chọn Máy Biến Áp Tự Dùng Cấp 1 82

6.2.2 Chọn Máy Biến Áp Dữ Trữ Cấp 1 83

6.2.3 Chọn Máy Biến Áp Tự Dùng Cấp 2 83

6.3 CHỌN MÁY CẮT VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG 84

6.3.1 Máy Cắt Cao Áp Phía Máy Biến Áp Tự Dùng 84

6.3.2.Chọn Máy Cắt Hạ Áp Phía Máy Biến Áp Tự Dùng 84

CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ

XUẤT SƠ ĐỒ CẤU TRÚC NHÀ MÁY1.1 CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

- Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là 50MW, Hệ số cosφ = 0,8

- Công suất biểu kiến định mức của mỗi máy là :

Sđm = P đm

cosφφ = 0,850 = 62,5 (MVA) Tra bảng 1.1 phụ lục II trang 99 cuốn Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến

áp của PGS.TS Nguyễn Hữu Khái.Chọn 4 máy phát điện tua bin hơi loại TBΦ - 50 –

3600, thông số được ghi lại trong bảng sau :

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

I(KA)

TBΦ -50 -3600 62,5 50 10,5 5,73 0,8 0,1336 0,1786 1,4036

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

1.2.1 Phụ Tải Toàn Nhà Máy

- S(t) : Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t

- P(t) : Là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t

- Cos φ : Là hệ số công suất của phụ tải

- P%(t) : Là phần trăm công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t

Kết quả tính toán công suất của toàn nhà máy được ghi lại vào bảng sau :

Bảng 1.2 : Công suất phụ tải toàn Nhà máy

Trong đó : - S(t) : Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t

- Pmax : Là công suất lớn nhất của phụ tải

- P%(t) : Là phần trăm công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t

- Cos φ : Hệ số công suất của phụ tải

1.2.2.1 Phụ tải địa phương

PUF = 17,6 MW ; cos φ = 0,8

SUFmax = 17,60,8 = 22 MWTương tự ta tính được công suất phụ tải tại các thời điểm trong bảng sau:

Bảng 1.3 : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát :

15.4 15.417.6 17.6

22 22 18.7 18.7 14.3 14.3

Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát

20 40 60 80 100 120

85 8595.6395.6385 85

106.25106.25 79.69 79.69

Đồ thị phụ tải trung áp

S(MVA)

t(h) S(MVA)

1.2.2.3 Phụ tải tự dùng

Tự dùng của nhà máy thủy điện chiếm 8% công suất định mức của nhà máy.Tự dùng ở nhiệt điện gồm hai thành phần:

+ Không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy (chiếm 40%)

+ Phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy (chiếm 60%)

Công suất tự dùng của nhà máy được xác định bởi công thức :

STD (t) = α %100.n P đ mF

cosφ TD.( 0,4 +0,6 S NM (t )

n S đmF )Trong đó : Cos φTD : Hệ số công suất phụ tải tự dùng

SNM (t): Công suất nhà máy tại thời điểm t

SđmF : Công suất biểu của máy phát

PđmF : Công suất tác dụng của máy phát

α : Hệ số % lượng điện tự dùng (8%)

Tính toán phụ tải tự dùng ta thu được kết quả trong bảng sau :

Bảng 1.5 : Công suất tự dùng của phụ tải

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0

5 10 15 20

Bảng 1.6 : Tính toán phụ tải và cân bằng công suất cho toàn nhà máy

150

200

250

300

Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy

S(MVA)

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

Một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng của việc thiết kế nhà máy điện là chọn sơ

đồ cấu trúc và sơ đồ nối điện chính.Sơ đồ hợp lý không những đảm bảo yêu cầu về mặt kĩthuật mà còn đảm bảo hiệu quả kinh tế

1 Nguyên tắc 1

SĐPmax = 22 MVA

Ta thấy: 12.SĐPmax = 11 MVA > 15%.SđmF= 15%.62,5 = 9,375 MVA

Suy ra ta phải dùng thanh góp cho điện áp máy phát

2 Nguyên tắc 2

∑ S TD = 8%.62,5 = 5 (MVA)

SbT= 62,5 MVA ; STmin= 79,69 MVA

→ Số bộ F-B ghép vào phía điện áp trung là 1 hoặc 2

5 Nguyên tắc 5

Nếu ghép nhiều tổ máy với một máy biến áp thì :

∑ SđmF = 62,5 MVA ; SdtHT = 15%.2400 = 360 (MVA)Công suất hai bộ máy phát là : Sbộ= 2(62,5 – 5) = 115 (MVA)

Vậy nên có thể ghép bộ 2 máy phát với máy biến áp hai cuộn dây

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

Phương án 1

Trong phương án này dùng 1 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện áp cho thanh góp trung áp 110 kV, ba máy phát còn lại ghép với thanh góp 10kV để hạn chế dòng ngắn mạch lớn sử dụng 2 kháng điện nối các phân đoạn của thanh góp cấp điện áp máy phát Dùng 2 máy biến áp ba cuộn dây để liên lạc giữa các cấp điện áp và phát lên

hệ thống

Ưu điểm: Của phương án là số lượng máy biến áp và các thiết bị điện cao áp ít nên

giảm giá thành đầu tư Máy biến áp ba pha vừa làm nhệm vụ liên lạc, vừa đóng vai trò tảicông suất các máy phát lên các cấp điện áp cao và trung nên giảm tổn thất điện năng và làm giảm chi phí vận hành Máy phát cấp điện cho phụ tải trung áp vận hành bằng phẳng

Nhược điểm: Của phương án là khi có ngắn mạch trên U F thì dòng ngắn mạch tương đối lớn Khi hư hỏng 1 máy biến áp liên lạc thì máy còn lại với khả năng quá tải công suất lớn nên phải chọn máy có dung lượng lớn

Ưu điểm: Của phương án này là đơn giản trong vận hành, đảm bảo cung cấp liên tục

cho các phụ tải ở các cấp điện áp, hai máy biến áp tự ngẫu dung lượng nhỏ, số lượng các thiết bị điện cao áp ít nên giảm giá thành đầu tư

Công suất của các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây ở phía điện áp trung gần bằng phụ tải cấp điện áp này nên công suất truyền tải qua cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc rất nhỏ Điện tự dùng được trích từ đầu cực của máy phát và trên thanh góp cấp điện áp máy phát do đó giảm được tổn thất điện năng giảm chi phí vận hành

Nhược điểm: Chi phí đầu tư ban đầu khá lớn do gồm nhiều bộ máy biến áp và máy

phát Các thiết bị cao áp trung áp chi phí tương đối cao

Ưu điểm: Là cấp điện liên tục cho phụ tải các cấp điện áp, phân bố công suất giữa các

cấp điện áp khá đồng đều

Nhược điểm: Của phương án là phải dùng 3 loại máy biến áp khác nhau gây khó khăn

cho việc lựa chọn các thiết bị điện và vận hành sau này, công suất phát về hệ thống ở các chế độ cực tiểu nhỏ hơn nhiều so với công suất của một máy phát nên lượng công suất thừa phải trền tải hai lần qua máy biến áp làm hao tổn điện năng tăng lên Ngoài ra máy biến áp và các thiết bị điện cao áp có giá thành cao so với trung áp nên làm tăng chi phí đầu tư

Phương án 5

Phương án này phía 220KV ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp Hai máy biến áp còn lại ghép vào thanh góp 10kV Máy biến áp tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung Để hạn chế dòng ngắn mạch lớn sử dụng các kháng điện nối trên các phân đoạn thanh góp máy phát

Ưu điểm: Số lượng máy biến áp và thiết bị cao áp không dùng đến giảm giá thành,

giảm giá thành chi phí vận hành phía trung áp

Nhược điểm : Liên lạc giữa phía cao áp và phía trung áp kém Các bộ máy phát điện -

máy biến áp nối bên phía 220KV sẽ đắt tiền do tiền đầu tư cho thiết bị ở điện áp cao hơn đắt tiền hơn Dòng ngắn mạch trên thanh góp U Flớn khi có sự cố Khi hỏng 1 máy biến

áp tự ngẫu thì máy còn lại quá tải lớn do nối với nhiều máy phát nên phải chọn máy có dung lượng lớn và không đảm bảo cung cấp điện cho phía trung áp 110kV

Tổng kết : Từ phân bố sơ bộ các ưu nhược điểm kể trên ,ta thấy phương án 1 và

phương án 2 có nhiều ưu việt hơn hẳn các phương án còn lại nên ta chọn hai phương án này để tính toán nhằm chọn ra phương án tối ưu

CHƯƠNG 2 : CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN

NĂNG

2.1 PHƯƠNG ÁN 1

2.1.1 Phân Bố Công Suất Của Các Cấp Điện Áp Máy Biến Áp

2.1.1.1 Chọn máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ F-B

Chọn máy biến áp ghép bộ SđmB ≥ SđmF – 1n STDmax

Trong đó : - n là số tổ máy

- STDmax là công suất tự dùng cực đại

- SđmFlà công suất một tổ máy phát

→ SđmB≥ 62.5 - 14.20 = 57,5 (MVA) Tra phụ lục Máy biến áp với điện áp 110kV trang 141 quyển Thiết kế Phần điện cho máy điện và trạm biến áp của PGS.TS Phạm Văn Hòa ta chọn máy biến áp có SBđm = 80 MVA Số liệu được ghi trong bảng sau :

2.1.1.2 Chọn máy biến áp liên lạc

Chọn máy biến áp liên lạc là máy biến áp ba cuộn dây

Điều kiện chọn máy biến áp ba cuộn dây : SđmBA ≥ Sthừa

Sthừa = 12 (n1.SđmF – SĐPmin - n1

n.STDmax)

Trong đó : n1 là số tổ máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát

n là số tổ máy phát

SĐPminlà công suất nhỏ nhất của phụ tải địa phương

STDmaxlà công suất tự dùng riêng của một tổ máy

Sthừa =32.62,5 – 1214,3 -34.1

2 20 = 79,1(MVA)

SđmBA≥ 79,1(MVA) Tra phụ lục bảng 2.6 Máy biến Sáp 220kV trang 144 quyển Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp của PGS.TS Phạm Văn Hòa ta chọn được máy biến áp ba cuộn dây có SđmBA = 100 MVA.Số liệu ghi lại trong bảng sau

C-T

H

C-HC-T C-H T-H

2.1.2 Kiểm Tra Quá Tải Của Máy Biến Áp Khi Có Sự Cố

2.1.2.1 Phân bố công suất cho máy biến áp hai cuộn dây

- SUT(t) , SUC(t) : công suất phụ tải phía điện áp trung và điện áp cao thời điểm t

- SCT(t) , SCC(t) , SCH(t) : công suất các phía cao, trung,hạ cả máy biến áp tại thời điểm t

- SVHT(t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Ta có bảng phân bố công suất cho máy biến áp được tổng hợp trong bảng sau :

S VHT SC = SUTmax =106,25 (MVA)

Sthiếu = S VHT max–S VHT SC = 136,01 – 106,25 = 29,76 < SdtHT = 360 (MVA)

Trường hợp 2 : Sự cố hỏng máy biến áp ba cuộn dây tại thời điểm phụ tải trung cực đại

- Điều kiện kiểm tra quá tải :

Sthiếu = SVHT - SVHTSC = 136,01 – 48,75 = 87,26 (MVA)

→ Sthiếu < SdtHT = 360 (MVA)

2.1.3 Tính Tổn Thất Điện Năng Và Tổn Thất Công Suất

2.1.3.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây

∆A = [ ∆Po + ∆PN.¿ )2 ]8760Trong đó : - ∆Po,∆PN : Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của máy biến áp

- Sđm : Công suất định mức của máy biến áp

- Sbộ : Công suất của bộ máy biến áp

∆A = [ 70 + 310.( 57,5

80 )

2].8760 = 2016,083.103 (kWh)

2.1.3.2.Tổn thất điện năng cho máy biến áp ba cuộn dây

Để tính tổn thất điện năng cho máy biến áp ba cuộn dây,trước hết cần tính công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau :

∆PN.C = 12.(∆PN.CT +∆PN.CH + ∆PN.TH)

∆PN.T= 12 (∆PN.CT + ∆PN.TH- ∆PN.CH)

∆PN.H = 12.(∆PN.CH + ∆PN.TH- ∆PN.CT)Trong đó : ∆PN.C , ∆PN.T ,∆PN.H :Tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao,trung,hạ ∆PN.CT,∆PN.CH,∆PN.TH : Tổn thất công suất ngắn mạch cao – trung, cao – hạ, trung – hạ

∆PN.C = 12.360 = 180 (kWh)

∆PN.T= 12.360 = 180 (kWh)

∆PN.H = 1

2.360 = 180 (kWh)Sau đó tính tổn thất điện năng trong máy biến áp :

∆ABA = n.8760.∆P0 + n S1

đmBA

2 .365.[ ∆PN.C.∑S iC2 t iC + ∆PN.T.∑S iT2.tiT +∆PN.H.∑S iH2 tiH)Trong đó :

∆ P0: Tổn thất không tải của máy biến áp

SđmBA : Công suất định mức của máy biến ápn: Số máy biến áo vận hành song song

∆ P ,∆P , ∆P : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao,trung,hạ

SiC: Công suất truyên qua cuộn cao ứng với thời gian tiC

SiT: Công suất truyên qua cuộn trung ứng với thời gian tiT

SiH: Công suất truyên qua cuộn hạ ứng với thời gian tiH

- Thanh góp không phân đoạn 220kV :

Scb1 = 12.(STmax – Sbộ)= 12.(106,25 -57.5) = 24,375(MVA) + Khi một trong hai máy biến áp 3 cuộn dây không làm việc :

Scb2 = min{ 2 S bt

K qtsφc S B 1,2

= min{2.24,3751,4.100

= min {48,75; 140 } = 48,75(MVA) →Scb(5) = max { Scb1 ;Scb2} = 48,75(MVA)

→ Icb(5)= S cb5

√3 110 = √48,753 110 = 0,26 (kA)+ Thanh góp 110kv:

Icb(6) = S BA

√3 U đm = √3 110100 = 0,53 (kA)

- Mạch thanh góp có ba phân đoạn chế độ cưỡng bức xảy ra khi:

+ Khi MF2 không làm việc : Scb1 = 12.S PĐ 2 max

3 = 12.223 = 3,67 (MVA)+ Khi một trong hai máy phát MF1 và MF3 không làm việc :

Scb2 = SđmF – STD - 12.SPĐ2min = 62,5 - 14.20 - 12.14,33

= 55,12 (MVA)+Khi một trong hai máy biến áp B1 và B2 không làm việc :

→Icb(9) = S cb 8

√3 10,5 = 4,94 (kA) Tra phụ lục bảng 7.8 trang 370 quyển Sổ tay lựa chọn thiết bị từ 0,5 đến 500kV của Ngô Hồng Quang ta chọn được kháng điện kép bê tông cuộn dây bằng nhôm có thông số như sau :

Loại kháng Uđm(kV) Xk % Iđđm (kA)

2.2 PHƯƠNG ÁN 2

2.2.1 Phân Bố Công Suất Của Các Cấp Điện Áp Máy Biến Áp

2.2.1.1 Chọn máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ F-B

Chọn máy biến áp ghép bộ SđmB ≥ SđmF – 1n STDmax

Trong đó : n là số tổ máy

STDmax là công suất tự dùng cực đại

SđmF là công suất một tổ máy phát

→ SđmB≥ 62.5 - 14.20 = 57,5 Tra phụ lục Máy biến áp với điện áp 110kV trang 141 quyển Thiết kế Phần điện cho máy điện và trạm biến áp của PGS.TS Phạm Văn Hòa ta chọn máy biến áp có SBđm = 80 MVA.Số liệu được ghi trong bảng sau :

2.2.1.2 Chọn máy biến áp liên lạc

Chọn máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu

Điều kiện chọn máy biến áp ba cuộn dây : SđmTN ≥ 1

SĐPmin là công suất nhỏ nhất của phụ tải địa phương

STDmax là công suất tự dùng riêng của một tổ máy

Sthừa = 2 α1 (2.62,5 – 14,3 -24 20 )= 2.0,51 .100,7 = 100,7 (MVA)

SđmBA ≥ 100,7 (MVA) Tra phụ lục bảng 2.6 Máy biến áp 220kV trang 145 quyển Thiết kế Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp của PGS.TS Phạm Văn Hòa ta chọn được máy biến áp ba cuộn dây có SđmBA = 125 MVA

Số liệu ghi lại trong bảng sau :

Loại máy Sđm

(MVA)

Điện áp cuộndây(kV)

2.2.2 Kiểm Tra Quá Tải Của Máy Biến Áp Khi Có Sự Cố

2.2.2.1 Phân bố công suất cho máy biến áp hai cuộn dây

SB = SđmF - 14.S TD= 62,5 - 14.20 = 57,5 (MVA)

2.2.2.2.Phân bố công suất cho các máy biến tự ngẫu

SCT(t) = 12 [ SUT(t) – 2.Sbộ ]

SCC(t) = 12.SVHT

SCH(t) = SCC(t) +SCT(t)

Trong đó :

SUT(t) , SUC(t) : công suất phụ tải phía điện áp trung và điện áp cao thời điểm t

SCT(t) , SCC(t) , SCH(t) : công suất các phía cao, trung,hạ cả máy biến áp tại thời điểm t

SVHT(t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t

Ta có bảng phân bố công suất cho máy biến áp được tổng hợp trong bảng sau :

T 0 – 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10

-12

12 14

14 18

Trường hợp 2 : Sự cố hỏng máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại

- Điều kiện kiểm tra quá tải :

→ Sthiếu < SdtHT = 360 (MVA)

2.2.3 Tính Tổn Thất Điện Năng Và Tổn Thất Công Suất

2.2.3.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây

∆A = [2 ∆Po + 12∆PN.¿ )2].8760Trong đó : ∆Po,∆PN : Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của máy biến áp

Sđm : Công suất định mức của máy biến áp

Sbộ : Công suất của bộ máy biến áp

∆A = [ 2.70 +12.310.( 57,5

80 )

2].8760 = 1927,84.103(kWh)

2.2.3.2 Tổn thất điện năng cho máy biến áp tự ngẫu

Để tính tổn thất điện năng cho máy biến áp tự ngẫu, trước hết cần tính công suất ngắnmạch cho từng cuộn dây như sau :

Cưỡng bức xảy ra khi :

+ Khi F-B không làm việc :

Scb1 = 12.(STmax – SbT)= 12.(106,25 – 57,5) = 24,375(MVA)+ Khi một trong hai máy biến áp tự ngẫu không làm việc :

- Mạch thanh góp có hai phân đoạn

Chế độ cưỡng bức xảy ra khi:

+ Khi một máy phát không làm việc :

Scb1 = S đmF

2 = 62,52 = 31,25 (MVA)+ Khi một trong hai máy biến áp không làm việc :

Scb2 = min{ S đmF−SPĐ 1 min

K qtsφc .α S BA+S PĐ 1 max−SđmF

= min{ 62,5−14,3

2 1,4.0,5.125+22

Tra phụ lục bảng 7.8 trang 370 quyển Sổ tay Lựa chọn thiết bị từ 0,4 đến 500kV của Ngô Hồng Quang ta chọn được kháng điện kép bê tông cuộn dây bằng nhôm có thông số như sau :

PƋAC-10-2x1000-10

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

3.1 TÍNH TOÁN CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH TRONG PHƯƠNG ÁN 1

3.1.1 Lựa Chọn Các Điểm Ngắn Mạch

Điểm N 1 : Chọn khí cụ cho phía cao áp 220kV Nguồn cung cấp là các máy phát của

mạch hệ thống điện

Điểm N 2 : Chọn khí cụ cho mạch 110kV Nguồn cung cấp là các máy phát của nhà máy

điện và hệ thống thông qua máy biến áp ba cuộn dây

Điểm N 3 : Chọn máy cắt điện cho mạch hạ áp máy biến áp ba cuộn dây.Nguồn cung cấp

là nhà máy và hệ thống khi MBA B1 nghỉ

Điểm N 4 : Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát Nguồn cung cấp là máy phát điện

MF1

Điểm N 4’ : Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát Nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy

và hệ thống trừ MF1

Điểm N 5 : Chọn khí cụ cho mạch phân điện áp 10kV Nguồn cung cấp là toàn bộ nhà

máy và hệ thống khi máy biến áp B1 và máy phát MF1 nghỉ

Điểm N 6 : Chọn khí cụ cho mạch tự dùng

IN6 = IN4 + IN4’

Sử dụng phương pháp gần đúng với đơn vị tương đối cơ bản:

Chọn các đại lượng cơ bản:S cb=100 MVA

U cb=Utb các cấp điện áp

Cụ thể: Đối với cấp điện áp máy phát (10kV) là U cb 1=10,5 kV

Đối với cấp điện áp trung (110kV) U cb 2= 115 kV

Đối với cấp điện áp cao (220kV) U cb 3 = 230 kV

 Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp 10 kV: I cb1 = S cb

3.1.2 Tính Điện Kháng Tương Đối Của Các Phần Tử

 Điện kháng của hệ thống điện: X HT=XHTdm . S cb

 Máy phát điện X F 1=X F 2=XF 3=X F 4=X d}   {{S} rsub {cb}} over {{S} rsub {Fdm} ¿ = 0,1336.62,5100 = 0,21

 Điện kháng của kháng điện: X K=X K % .

- Điện kháng của máy biến áp 3 cuộn dây

Điện kháng cuộn cao:

X21 = X20 /km/km X17 = X20 X17

X20+X17 = 0,11+0,340,11.0,34 = 0,08

X22 = X21 + X13 = 0,08 + 0,03 = 0,11

Ta có sơ đồ rút gọn cuối cùng :

Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ tương đối định mức là :

Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: XttHT = X1.S HT

S cb = 0,06.2400100 = 1,44Tra đường cong tính toán được I(0)HT = 0,68 ;I(HT ∞) = 0,75

S cb = 0,11.4.62,5100 = 0,275Tra đường cong tính toán được I(0)NM = 3,32 ;I(NM ∞) = 2,28

I” N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4,1 +2,08 =6,18 (kA)I” (∞) = I” (∞) + I” (∞) = 4,52 + 1,43 = 5,95(kA)



Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1 là:

S cb = 0,08.4.62,5100 = 0,2Tra đường cong tính toán được I(0)NM =5,15;I(NM ∞) = 2,52

I” N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5,72+6,46=12,18 (kA)I” N2(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 6,24+3,16=9,4 (kA)Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2 là:

Ixk =√2 Kxk I” N2(0) = √2.1,8.12,18 = 31,01(kA)

3.1.3.3 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3

Biến đổi sơ đồ X28 = X1 + X3 = 0,06 + 0,06 = 0,12;

X29 = X8 + X12 = 0,13 + 0,21 = 0,34Nhập E2và E3 rồi biến đổi ∆(X10, X7, X11)→ Y (X30, X31, X32)

Biến đổi tiếp

X33 = X5 + X31 = 0,06 + 0,04 = 0,1

X34 = X6 + X30 = 0,11 + 0,04 = 0,15Biến đổi sơ đồ sao sang tam giác thiếu Y(X28, X29, X33)→ ∆ thiếu(X35, X36)

cb = 0,12.4.62,5100 = 0,3Tra đường cong tính toán được I(0)NM =3,32;I(NM ∞) = 2,28

I” N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5,67 +45,64=51,31 (kA)I” N3(∞) = I”HT(∞) + I”NM(∞) = 5,67+31,34=37,01 (kA)Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3 là:

Ixk =√2 Kxk I” N3(0) = √2.1,8.51,31 = 130,61(kA)

3.1.3.4 Tính dòng ngắn mạch tại N4

Vì nguồn cung cấp chỉ có máy phát F1nên sơ đồ thay thế:

Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy: XttNM = X9.S HT

S cb = 0,21.62,5100 = 0,13Tra đường cong tính toán được I(0)NM

Ixk =√2 Kxk I” N4(0) = √2.1,8.23,88 = 60,79(kA)

3.1.3.5 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4’

Áp dụng các kết quả đã tính toán và biến đổi trên, nhập E2 và E3 rồi biến đổi:

Nhập E2và E3 rồi biến đổi ∆(X10, X7, X11)→ Y (X30, X31, X32)

Ta có