Đồ án Hệ thống điện le van dang

Sau khi học xong chương trình của ngành Hệ Thống Điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, tôi được giao nhiệm vụ thiết kế với các nội dung sau: Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy thủ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC  KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN 

 

Nhiệm vụ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 

Họ tên sinh viên: Lê Văn Đáng 

Cán bộ hướng dẫn: ThS. Đặng Thành Trung 

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN  

5.Tự dùng : α = 1,1%; cosφ= 0,86 

6.Công suất phát của toàn nhà máy ghi trên bảng 

Bảng biến thiên công suất Giờ  0-4  4-6  6-8  8-10  10-12  12-14  14-16  16-18  18-20  20-22  22-24 

 

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MẠNG NEURAL NHÂN TẠODỰ BÁO

SẢN LƯỢNG ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MỘT TRẠM BIẾN ÁP

 

 

TS. Trần Thanh Sơn  Ths. Đặng Thành Trung 

LỜI MỞ ĐẦU

Điện  năng  là  một  nguồn  năng  lượng  quan  trọng  của  hệ  thống  năng  lượng quốc gia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sống sinh hoạt, nghiên cứu khoa học… Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nên nhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng. Để đáp ứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốt các nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng. 

Sau  khi  học  xong  chương  trình  của  ngành  Hệ  Thống  Điện,  và  xuất  phát  từ nhu cầu thực tế, tôi được giao nhiệm vụ thiết kế với các nội dung sau: 

Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện, gồm 5 tổ máy với công suất mỗi tổ máy là 100MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương 22 kV, phụ tải cấp điện áp trung áp 110 kV, phụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát về hệ thống qua đường dây kép dài 100 km. 

Phần II: Nghiên cứu mạng neural nhân tạo, dự báo sản lượng điện tiêu thụ của một

trạm biến áp. 

Xin chân thành cám ơn: Các thầy, cô giáo Trường Đại Học Điện Lực đã tận tâm

truyền đạt kiến thức cho tôi trong quá trình học tập Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Th.S Đặng Thành Trung đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi

trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp. 

Do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi những khiếm quyết về nội dung và hình thức, tôi mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy, cô và các bạn để rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu. 

Chương 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY 1.1 Chọn máy phát điện

  Với  nhiệm  vụ  thiết  kế  phần  điện  cho  nhà  máy  thủy  điện  gồm  5  tổ  máy  với công suất mỗi tổ máy 100(MW) ta chọn máy phát thủy điện đồng bộ tuabin nước, kiểu CB-835/180-36 có các thông số kỹ thuật theo phụ lục 1.2 [1, tr 117] như sau: 

Loại MF  Sđm  Pđm  Cosφ  Uđm  Iđm  nđm  X”d  X’d  Xd 

CB-835/180-36  111  100  0,9  13,8  4,65  166,7  0,22  0,3  0,94 

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy phát thủy điện

1.2 Tính toán cân bằng công suất

Dựa  vào  các  số  liệu  đã  cho,  ta  xây  dựng  đồ  thị  công  suất  phát  của  toàn  nhà máy, đồ thị phụ tải tự dùng, đồ thị phụ tải điện áp các cấp và công suất phát về hệ thống.Các tính toán được trình bày cụ thể như sau : 

1.2.2.  Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy 

  Phần  tự  dùng  của  nhà  máy  thủy  điện  (chiếm  khoảng  1%-1,5  %  công  suất toàn nhà máy) gồm phần tự dùng chung (chiếm phần lớn) và phần tự dùng riêng cho từng tổ máy, do vậy công suất tự dùng cho toàn nhà máy thủy điện xem như không đổi theo thời gian và được xác định theo công thức: 

  S(t)  : Công suất phụ tải tại thời điểm t; 

    Pmax  : Công suất max của phụ tải; 

    Cos φ  : Hệ số công suất; 

      P%(t)  : Phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t. 

1 Phụ tải địa phương cấp điện áp 22kV

Trong khoảng thời gian 0÷4(h) : Pmax=15(MW);Cos φ=0,85, ta có:

Bảng 1.4.Công suất phụ tải địa phương

2 Phụ tải cấp điện áp trung 110kV

  Xét trong khoảng thởi gian t = 0÷4(h) ta có:Pmax=160 MW ; cosφ= 0,88 

160 90(1.1) ( ) 163, 636( )

Bảng 1.5 Công suấtphụ tải cấp điện áp trung

3 Phụ tải cấp điện áp cao 220kV

  Xét trong khoảng thởi gian t = 0÷4(h) ta có:Pmax=220 MW ; cosφ= 0,88 

220 90(1.1) ( ) 225( )

5 

1.2.5.  Đồ thị phụ tải tổng hợp 

  Từ số liệu tính toán trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp cho 2 mùa mưa và khô như sau: 

1.3 Chọn các phương án nối dây

  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.Các  phương  án  được  chọn 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. 

UT min

max  = 390,97(MVA) 

Ưu điểm: 

  -  Số lượng MBA và máy cắt cao áp ít. 

  -  MBA tự ngẫu vừa làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai cấp điện áp cao và trung  vừa  làm  nhiệm  vụ  tải  công  suất  của  máy  phát  tương  ứng  lên  hai  cấp điện áp cao và trung. 

  -  Công suất của các bộ MF–MBA hai dây quấn nối với phía trung áp 

có thể lớn hơn phụ tải cực tiểu ở cấp điện áp này. 

  -  Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong các MBA ít . Khi phụ tải trung và cao áp thay đổi, có thể chỉ xảy ra sự phân bố lại công suất ở các cuộn thứ cấp của  các máy biến áp tự ngẫu , lượng công suất phải tải qua 2 lần MBA nhỏ. 

  Nhược điểm: 

  -  Khi  sự  cố  một  MBA  tự  ngẫu,  không  những  mất  công  suất  của  máy phát nối vào nó, mà việc chuyển tải công suất thừa hoặc thiếu phía điện áp trung sẽ bị hạn chế. 

 

Hình 1.2 Phương án I

2) Phương án II: Dùng  hai  máy biến áp tự ngẫu làm liên  lạc đặt ở phía cao áp. 

Phía trung đặt 2 bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây(hình 1.3). 

Hình 1.4 Phương án III

Ưu điểm: 

  -  Khi sự cố một MBA tự ngẫu chỉ ảnh hưởng đến việc truyền tải công suất giữa hai cấp điện áp, các máy phát vẫn làm việc bình thường. 

  -  Phương án này thường chỉ hợp lý khi công suất của các MFĐ không lớn trong khi điện áp phía cao lại rất lớn(400 – 500 kV). 

d) Phương án IV:Bốn  bộ  MPĐ-MBA  2  cuộn  dây  đặt  ở  phía  cao  áp,    hai  bộ 

MPĐ-MBA 2 cuộn dây đặt ở phía trung áp. Sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc, cung cấp cho phụ tải địa phương. 

Do đó ta chọn phương án I và II để tính toán chọn phương án tối ưu

Chương 2 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

 

2.1 Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp

  Việc  phân  bố  công  suất  cho  các  MBA  cũng  như  cho  các  cấp  điện  áp  của chúng được tiến hành theo nguyên tắc : Phân công suất cho MBA trong sơ đồ MF-MBA  hai  cuộn  dây  là  bằng  phẳng  trong  suốt  24  giờ,  phần  thừa  thiếu  còn  lại  do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo công suất phát bằng công suất thu (phụ tải) (không xét đến tổn thất trong máy biến áp). 

  Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản,không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây loại không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể. 

  Sau đây sẽ cụ thể hóa nguyên tắc cơ bản trên vào việc phân bố công suất cho MBA trong bộ MF-MBA hai cuộn dây và MBA liên lạc. 

2.2 Chọn loại và công suất định mức của MBA

2.2.2.  MBA liên lạc: MBA tự ngẫu 

1 Loại MBA có điều chỉnh điện áp dưới tải

  Tất  cả  các  phía  của  MBA  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 kết hợp với điều chỉnh dưới tải của MBA TN thì mới điều chỉnh điện áp được tất cả các phía. 

2 Công suất định mức

 

Công suất của MBA tự ngẫu dược xác định theo công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây. Khi đó công suất của máy được chọn theo công thức:   

3 Kiểm tra quá tải máy biến áp khi sự cố

Đối với MBA liên lạc, khi một trong các MBA trong sơ đồ bị sự cố (MBA bộ hay chính MBA liên lạc)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.Bài toán đặt ra là trong những trường hợp này MBA đã quá tải (gọi là quá tải sự cố) hết mức so với công suất định mức (khi không phải là MBA tự ngẫu ), hay tính toán  (nếu là MBA tự ngẫu). 

Quá tải sự cố tối đa cho MBA cho phép quá tải: Kqt = 1,4 với điều kiện làm việc không quá 6 giờ trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục. 

 Nguyên tắc chung:

Để kiểm tra quá tải sự cố cho MBA phải tiên hành thực hiện các bước sau:

  1.  Chọn tình  huống sự cố: Phải chọn tình huống sao cho MBA còn lại mang tải nặng nề nhất. 

  2.  Tiến hành tính toán : 

  -  Kiểm tra điều kiện quá tải. 

  -  Phân bố công suất cho MBA tại thời điểm sự cố.Từ đó kiểm tra mức độ non tải hay quá tải của tải các cuộn dây của MBA.Cụ thể là: 

    Sthiếu:Công suấtthiếu phát về hệ thống so với lúc bình thường; 

DP

S   : Công suất dự phòng của hệ thống. 

2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong MBA

1 Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây

  Trường hợp MBA mang tải bằng phẳng theo từng mùa(mùa mưa và mùa khô)       Mùa mưa: 180(ngày)x 24(h)=4320 (h) mang tải Sbô mua. 

  Mùa khô: 185(ngày)x 24 (h)=4440 (h)) mang tải Sbô khô. 

2 1

I.1 Phân bố công suất các máy biến áp

1 Ba máy biến áp trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

  Mùa mưa:      (2.1)S bô 111 0, 25 110, 75(  MVA) 

  Mùa khô:      (2.2)S bô 0,8.111 0, 25 88,55(MVA) 

2 Hai máy biến áp tự ngẫu

  Giả sử chiều truyền công suất cuộn chung của MBA TN như hình vẽ: 

  

Hình 2.1 Chế độ truyền tải công suất của MBA TN

1 ( ) (145,851 225 2.110, 75) 74, 676( ) 2

( ) 26, 443 74, 676 101,119( )

CT

CC CH

    (2.110)  

1 ( ) (163, 636 88, 55) 37, 543( ) 2

1 ( ) (34,851 225 2.88,55) 41,376( ) 2

( ) 37, 543 41, 376 78, 919( )

CT

CC CH

Bảng 2.2 Phân bố công suất MBA TN trong mùa khô phương án I

I.2 Chọn máy biến áp

1 Máy biến áp hai cuộn dây trong bộ MF- MBA

  Ta có:   S đm1S đm2S đm5S bômax S bô mua 110, 75(MVA) 

  Chọn MBA như bảng sau: 

Cấp 

điện áp 

Loại MBA 

SđmB (MVA) 

UC (kV) 

UH (kV) 

ΔPO (kW) 

ΔPN (kW)  UN%  IN% 

Bảng 2.3.Thông số MBA 2 cuộn dây phương án I

2 Máy biến áp tự ngẫu

0

P

   P NC-T  C-T  C-H  T-H  ATДЦTH    250   230  121  13,8  120  520  11  32  20  0,5  125 

Bảng 2.5.Thông số MBA tự ngẫu phương án I

I.3 Kiểm tra quá tải của MBA

1 Kiểm tra quá tải bình thường

  Các  máy  biến  áp  được  chọn  theo  công  suất  định  mức  của  máy  phát  nên không cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường. 

2 Kiểm tra quá tải khi sự cố

  Sự cố nặng nề nhất khi S UTmax tại thời điểm t 14 16 (h): 

3 k qt.S đmB S CH 0,5.1, 4.250 175 101, 78(MVA)

   => Thỏa mãn 

  => Hệ thống bù đủ công suất thiếu. 

  Kết luận: Cả 3 điều kiện đều thỏa mãn trong sự cố hỏng một MBA TN khi 

phụ tải phía trung đạt cực đại. 

I.4.Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp

1 Với sơ đồ bộ MF- MBA

a) MBA hai cuộn dây 110 KV:

6 1

T N

H N

Bảng 2.6 Tổn thất điện năng trong MBA TN mùa mưa phương án I

Mùa khô:

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

(4)  5,27  2,635  3,92  4,058  2,749  2,635  1,518  2,415  2,524  3,784  3,92 (5)  4,339  2,169  1,246  1,246  2,169  2,169  3,347  2,169  2,169  1,246  1,246 (6)  57,519  28,759  28,759  29,407  29,406  28,759  28,12  27,487  28,12  28,12  28,759 

Bảng 2.7 Tổn thất điện năng trong MBA TN mùa khô phương án I

)

3 (

)

2 (

)

1 (

TN đmB

Hmua i H N

TN đmB

Tmua i T N

TN đmB

Cmua i C N

S

S P S

S P

S

S P

T i

N TN đmB Hkho

đmB i

S P S S P S S P S

II.1 Phân bố công suất các máy biến áp

1 Cho hai máy biến áp trong sơ đồ bộ MF- MBA hai cuộn dây

  Mùa mưa:      (2.1)S bô 111 0, 25 110, 75(  MVA) 

  Mùa khô:      (2.2)S bô 0,8.111 0, 25 88,55(MVA) 

2 Hai máy biến áp tự ngẫu

      (2.11)   145,851

1 ( ) (163,636 2.110, 75) 28, 932( ) 2

CT

CC CH

1

2 ( ) 85, 650 6, 732 78,918( )

CT

CC CH

Bảng 2.9 Phân công suất MBA tự ngẫu trong mùa khô

II.2 Chọn máy biến áp

1 Máy biến áp hai cuộn dây trong bộ MF- MBA

  Ta có:   S đm1S đm4S đm5S bômax S bô mua 110, 75(MVA) 

  Suy ra chọn MBA như bảng sau: 

Cấp điện 

áp 

Loại  MBA 

Bảng 2.10.Thông số MBA 2 cuộn dây phương án II

2 Máy biến áp tự ngẫu

Bảng 2.12.Thông số MBA tự ngẫu phương án II

II.3 Kiểm tra quá tải của MBA

1 Kiểm tra quá tải bình thường

  Do các máy  biến áp được chọn  theo công suất định  mức của  máy phát nên không cần kiểm tra quá tải khi làm việc bình thường. 

2 Kiểm tra quá tải khi sự cố

  Sự cố nặng nề nhất khi S UTmax tại thời điểm t 14 16 (h) : 

   => Thỏa mãn 

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

1 Với sơ đồ bộ MF- MBA

a). MBA hai cuộn dây 110 KV: 

6 1

T N

H N

(1)  50,659  25,329  28,994  29,363  25,674  25,329  21,593  24,646  24,987  28,627  28,994  (2)  2,507  1,254  2,165  2,165  1,254  1,254  0,59  1,254  1,254  2,165  2,165  (3)  91,878  45,939  45,938  46,744  46,744  45,939  45,141  44,349  45,141  45,14  45,938 

Bảng 2.13 Tổn thất điện năng trong MBA TN mùa mưa phương án II

)

3 (

)

2 (

)

1 (

TN đmB

Hmua i H N

TN đmB

Tmua i T N

TN đmB

Cmua i C N

S

S P S

S P S

S P

T i

N TN đmB Hkho

H i

đmB i

S P S S P S S P S

Chương 3 TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT,CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

  Mục đích của việc tính toán kinh tế - kĩ thuật là để chọn được phương án tối 

ưu nhất trong 2 phương án đang xét.Phương án tối ưu nhất phải là phương án vừa đảm bảo được về mặt kỹ thuật lại vừa có chi phí kinh tế thấp. 

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối

Trong nhà máy điện, các thiết bị điện và khí cụ điện được nối lại với nhau thành sơ 

đồ điện. Yêu cầu chung của sơ đồ nối điện là: Làm việc đảm bảo, tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và đảm bảo an toàn cho người vận hành: 

Để đưa ra sơ đồ thiết bị phân phối (TBPP) cho các phía điện áp cao và trung ta căn cứ vào số mạch đường dây nối vào chúng. Cụ thể 

- Cấp điện áp trung 110 kV: Có 3 mạch đường dây (gồm 1lộ kép, 1 lộ đơn cấp cho  phụ  tải  trung    áp).Ta  sử  dụng  sơ  đồ  thiết  bị  phân  phối  hai  hệ  thống thanh góp liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc cho cả 2 phương án. 

- Cấp điện áp cao 220 kV: Có 5 mạch đường dây(gồm 1lộ kép, 1 lộ đơn cung cấp  cho phụ tải điện áp cao, và 1 lộ kép nối về hệ thống). Ta sử dụng sơ 

đồ thiết bị phân phối hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng được liên lạc với nhau bằng máy cắt liên lạc và máy cắt vòng cho cả 2 phương án 

Hình 3.2.Sơ đồ thiết bị phân phối phương án II

3.2 Tính toán kinh tế-kỹ thuật, chon phương án tối ưu

  Để tính toán kinh tế - kỹ thuật cho một phương án, ta cần tính toán tới vốn đầu tư mua thiết bị và phí tổn vận hành hàng năm của phương án đó. Khi so sánh hai phương án ta chỉ cần so sánh đến những phần tử khác nhau, cụ thể là máy biến 

Công  suất  (MVA) 

Số  lượng  máy 

Giá 1  máy 

109(vnđ) 

Tổng giá  tiền 

109(vnđ) 

hệ số 

K B    

V B  

109 (vnđ)   

(kV) 

Số mạch MC   (n i ) 

Giá tiền 1 mạch  (109 vnđ) 

V TBPP   (109 vnđ) 

145, 794 8, 4 .10

Công  suất  (MVA) 

Số  lượng  máy 

Giá 1  máy 

109(vnđ) 

Tổng giá  tiền 

109(vnđ) 

hệ số 

K B    

V B  

109 (vnđ)   

(kV) 

Số mạch MC   (n i ) 

142,836 8, 4 .10

        P I   P 1   P 2   ( 11, 998 17, 0  77 ).10  9 29, 07 10   5 9vnd 3.3.  Lựa chọn phương án tối ưu 

Từ các kết quả tính toán ở trên, ta có bảng tổng kết chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cho 2 phương án như sau: 

Chương 4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

 

4.1 Chọn điểm ngắn mạch

Để chọn khí cụ điện và dây dẫn theo tiêu chuẩn ổn định nhiệt và ổn định động khi có dòng ngắn mạch qua chúng ta chọn điểm ngắn mạch phương án I như sau: 

-  Phía điện áp cao 220 kV: chọn điểm ngắn mạch N1, nguồn cấp là các máy phát của nhà máy và hệ thống. 

-  Phía  điện  áp  trung  110  kV:  Chọn  điểm  ngắn  mạch  N2,  nguồn  cấp  là  các máy phát của nhà máy và hệ thống. 

-  Phía hạ áp cấp 13,8 kV: 

  +  Chọn điểm ngắn mạch N3’, nguồn cấp là máy phát F3. 

  +  Chọn điểm ngắn mạch N3, nguồn cấp là hệ thống và các máy phát của nhà máy trừ máy phát F3. 

-  Tự dùng, phụ tải địa phương: Chọn điểm ngắn mạch N4, nguồn cấp là các máy phát của nhà máy và hệ thống. 

HT E

dây X N1

B3

C

X

H B3 X

F2 X

2

E

B2 X

N3 N3

4

E N4

H B4 X

F4 X

B4

C

X

F3 X

T B3 X