Thiết kế hệ thống điện nhà máy nhiệt điện và tính toán tổn thất điện năng máy biến áp
MỤC LỤC
CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN
Để tiết kiệm chi phí đầu tư, các máy biến áp nối bộ máy phát -máy biến áp không cần phải dùng loại có điều áp dưới tải vì các máy phát này vận hành bằng phẳng, khi cần điều chỉnh điện áp chỉ cần điều chỉnh dòng kích từ của máy phát nối bộ là đủ. Các máy biến áp tự ngẫu dùng làm liên lạc là loại có điều áp dưới tải vì phụ tải của chúng thay đổi gồ ghề, trong các chế độ vận hành khác nhau phụ tải thay đổi nhiều nên nêú chỉ điều chỉnh dòng kích từ của máy phát thì vẫn không đảm bảo được chất lượng điện năng.
TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC MÁY BIẾN ÁP Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm hai thành phần
Dòng điện lớn nhất vó thể đi qua thiết bị đang xét trong các tình trạng cưỡng bức của mạng được gọi là dòng điện cưỡng bức Icb của phần tử đó.Dòng điện làm việc bình thường và dòng điện cưỡng bức của 1 phần tử được gọi chung là dòng điện làm việc tính toán lâu dài. Dòng điện cưỡng bức được dùng để kiểm tra các khí cụ điện và dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài, tức là nó là cơ sở để xác định dòng định mức của các thiết bị và dòng điện cho phép của dây dẫn..Thông thường để đồng bộ trong vận hành ở các cấp UC, UT chỉ chọn các thiết bị cùng loại.
TÍNH DềNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN
Như đã đề cập ở trên, việc tính toán các dòng ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện, dây dẫn..Vì vậy trong sơ đồ nối điện của nhà máy cần phải lựa chọn các điểm cụ thể để tính dòng ngắn mạch phục vụ cho lựa chọn các thiết bị điện mà dòng ngắn mạch đi qua.Trong sơ đồ này phải chọn 7 điểm để tính ngắn mạch. Điểm N4’: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống trừ máy phát MF1. Đường dây nối nhà máy với hệ thống là đường dây quan trọng nhất, điện kháng của dây dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km.
Ngắn mạch tại N1 , sơ đồ có tính chất đối xứng nên dòng ngắn mạch không đi qua kháng điện. Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ rút gọn cho điểm ngắn mạch N2. Điểm N4’: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống trừ máy phát MF1.
Đường dây nối nhà máy với hệ thống là đường dây quan trọng nhất, điện kháng của dây dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km. Vì ngắn mạch tại điểm N1 sơ đồ có tính chất đối xứng nên dòng ngắn mạch không đi qua kháng điện. Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của điểm N1 ta được sơ đồ rút gọn cho điểm N2.
SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN
Tuy nhiên các máy cắt nói chung khả năng ổn định nhiệt khá lớn, đặc biệt với những loại máy cắt có dòng điện định mức lớn hơn 1000A. Tra sách “Thiết kế Nhà máy điện và Trạm biến áp” (Nguyễn Hữu Khái, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2004), phụ lục V.III, trang 234, chọn các máy cắt điện SF6 của hãng SIEMENS loại 3AQ1 với các thông số chính được tổng hợp trong bảng sau. Do phụ tải ở phía điện áp trung gồm 4 đường dây đơn, 1 đường dây kép (coi tương đương 6 lộ), nên ta sử dụng hệ 2 thanh góp có thanh góp vòng.
Chọn các máy cắt điện SF6 của hãng SIEMENS loại 3AQ1 với các thông số chính được tổng hợp trong bảng sau. Chọn các máy cắt điện SF6 của hãng SIEMENS loại 3AQ1 với các thông số chính được tổng hợp trong bảng sau. Chọn các máy cắt điện SF6 của hãng SIEMENS loại 3AQ1 với các thông số chính được tổng hợp trong bảng sau.
Mạch qua kháng phân đoạn và mạch máy phát chọn máy cắt chân không loại 3AH* của hãng SIEMENS.
TÍNH TOÁN KINH TẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
KT : là hệ số tính đến tiền vận chuyển và xây lắp máy biến áp, hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp. ∆A : Tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện (kWh), chủ yếu là tổn thất trong máy biến áp. - Chi phí phục vụ thiết bị (sửa chữa và bảo dưỡng định kỳ, trả lương công nhân,.. ), chi phí này không đáng kể so với chi phí sản xuất, nó cũng ít khác nhau giữa các phương án. Do đó khi đánh giá hiệu quả các phương án ta bỏ qua nó. Để so sánh kinh tế giữa các phương án ta xác định chi phí tính toán hàng năm của các phương án. Trong đó: Tdm - là thời gian thu hồi vốn tiêu chuẩn, đối với Việt Nam quy định, Tdm = 8 năm. Y - là thiệt hại do mất điện gây ra. Sơ đồ thiết bị phân phối. Vốn đầu tư cho thiết bị. a) Vốn đầu tư cho máy biến áp.
Trong phương án 1 sử dụng các máy biến áp và giá của như bảng dưới đây. Vậy tổng vốn đầu tư mua máy biến áp (kể cả chi phí chuyên chở, xây lắp) của phương án 1 là :. Vốn đầu tư thiết bị phân phối theo từng cấp điện áp được tính ở bảng sau. Cấp điện áp,. kV Mạch điện Kiểu máy cắt Số lượng, cái. Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:. Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:. - Chi phí do tổn thất điện năng:. Vậy chi phí vận hành hàng năm :. Sơ đồ thiết bị phân phối. Vốn đầu tư cho thiết bị. a) Vốn đầu tư cho máy biến áp. Vốn đầu tư thiết bị phân phối theo từng cấp điện áp được tính ở bảng sau.
Phương án 2 có vốn đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm cũng như chi phí tính toán hàng năm đều thấp hơn nhiều so với phương án 1.
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN
CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LI
Trong nhà máy điện, máy biến điện áp và máy biến dòng điện được sử dụng với nhiều mục đích như đo lường, bảo vệ rơ le, tự động hoá, tín hiệu điều khiển, kiểm tra cỏch điện, hoà đồng bộ, theo dừi cỏc thụng số. Trong đó ΣPdc và ΣQdc là tổng công suất tác dụng và công suất phản kháng các dụng cụ đo mắc vào biến điện áp. Dụng cụ phía thứ cấp của máy biến điện áp là công tơ nên dùng hai máy biến điện áp một pha nối theo sơ đồ V/V.
Để đơn giản bỏ qua góc lệch pha giữa IA và IB, mặt khác ta lấy khoảng cách từ BU đến các đồng hồ đo là 50 m. Ngoài ra nó cần phải thoã mãn các điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Căn cứ vào điều kiện này ta chọn dây dẫn bằng đồng với tiết diện F = 4 mm2 Biến dòng điện kiểu này không cần kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều kiện ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát.
Biến dòng điện đã chọn không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì nó có dòng sơ cấp định mức trên 1000 A.
CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG
Kiểm tra cáp chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện là: k1k2Icp ≥ Ilvbt. Tra bảng chọn loại cỏp ba pha lừi đồng cỏch điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thụng và chất dẻo không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều kiện kiểm tra : Icb ≤ kQTSC ìICP.
Dòng cưỡng bức qua máy cắt được tính toán cho đường dây kép khi một đường dây bị sự cố. Theo thiết kế tại các trạm địa phương đều đã lắp đặt loại máy cắt BMΠ-10 có dòng cắt Icđm = 20 kA. Vấn đề là phải chọn kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch nếu có sự cố ngắn mạch trên đường dây của phụ tải địa phương để dòng ngắn mạch không vượt quá trị số Icắt đm = 20 kA.
Để tính giá trị này ta giả thiết ngắn mạch trên một đường dây cáp kép,ở điểm N7.
CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG
Công suất của máy biến áp dữ trữ cấp I được chọn phù hợp với chức năng của nó. Công suất của các loại phụ tải này thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường được chọn là loại có công suất từ 630-1000 KVA, loại lớn hơn thường không được chấp nhận vì giá thành lớn và dòng ngắn mạch phía thứ cấp lớn. Máy biến áp dự trữ cấp II được chọn hoàn toàn giống với máy biến áp tự dùng cấp II.
Tính toán dòng ngắn mạch tại thanh góp phân đoạn 6 kV để chọn máy cắt. Để chọn dòng cắt định mức của ap-to- mat ta tính dòng ngắn mạch tại thanh cái 0.4 kV, tại điểm N8. Lúc này có thể coi MBA tự dùng cấp II là nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch.
