đồ án nhiệt điện phần điện đại học điện lực
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (970.25 KB, 76 trang )
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN
------------
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC
PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ
TRẠM BIẾN ÁP
Sinh viên thực hiện
Mã sinh viên
Giáo viên hướng dẫn
Ngành
Chuyên ngành
Lớp
: NGUYỄN VIẾT HOÀNG TÙNG
: 1781210034
: MA THỊ THƯƠNG HUYỀN
: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐIỆN TỬ
: HỆ THỐNG ĐIỆN
:D12H_CLC
Hà Nội, tháng 3 năm 2021
LỜI NĨI ĐẦU
Ngành điện nói riêng và ngành năng lượng nói chung đóng góp một vai trị hết
sức quan trọng trong quá trình cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Nhà máy
điện là một phần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triển
của hệ thống điện, cũng như sự phát triển hệ thống năng lượng quốc gia là sự phát
triển của các nhà máy điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế kĩ thuật trong
thiết kế nhà máy điện sẽ mang lại lợi ích khơng nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân
nói chung cũng như hệ thống điện nói riêng.
Đờ án gờm 6 chương:
Chương 1: Tính toán cân bằng công suất,đề xuất các phương án nối dây.
Chương 2: Lựa chọn máy biến áp, tính toán chi tiết cho từng phương án.
Chương 3: Tính toán kinh tế - kỹ thuật, lựa chọn phương án tối ưu.
Chương 4: Tính toán ngắn mạch cho phương án tối ưu.
Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn.
Chương 6: Tính toán điện tự dùng.
Là một sinh viên theo học ngành hệ thống điện thì việc làm đồ án thiết kế phần
điện nhà máy điện giúp em biết cách thiết kế đúng kĩ thuật, tối ưu về kinh tế trong bài
toán thiết kế phần điện nhà máy điện cụ thể, hướng dẫn sinh viên biết cách đưa ra
phương án nối điện đúng kĩ thuật, biết phân tích, biết so sánh chọn ra phương án tối
ưu và biết lựa chọn khí cụ điện phù hợp.
Với đờ án thiết kế phần điện nhà máy điện đã phần nào giúp em làm quen dần
với việc thiết kế đề tài tốt nghiệp sau này. Trong thời gian làm bài, với sự cố gắng
của bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn hệ thống
điện và đặc biệt với sự giúp tận tình của cô giáo , em đã hoàn thành đồ án mơn học
của mình. Dù đã rất cố gắng nhưng bản đờ án khó tránh khỏi những sai sót. Em rất
mong nhận được sự đánh giá, nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đồ án cũng như
kiến thức của bản thân em được hoàn thiện hơn.
MỤC LỤ
MỤC LỤC................................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU...................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU............................................................................................v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................................vi
CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY.............................................................................................................................1
1. Chọn máy phát điện.............................................................................................................1
1.2 Tính toán cân bằng cơng suất..............................................................................................1
1.2 Cơng suất phát toàn nhà máy............................................................................1
1.2 Công suất phụ tải tự dùng.................................................................................1
1.23 Công suất phụ tải các cấp điệp áp.....................................................................2
1.24 Công suất phát về hệ thống...............................................................................2
1.3 Đề xuất các phương án nối điện..........................................................................................3
1.3 Cơ sở chungđể đề xuất phương án nối điện................................................3
1.32 Đề xuất các phương án nối điện....................................................................4
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CHỌN MÁY BIẾN ÁP.............................................................8
2.1 Phương án 1.........................................................................................................................8
2.1 Phân bố công suất của MBA.............................................................................8
2.1 Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp...........................................9
2.13 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA.........................................................10
2.14 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp..............................................13
2. Phương án 2.......................................................................................................................14
2.1 Phân bố công suất của MBA...........................................................................14
2. Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp.........................................15
2.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA.........................................................16
2.4 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp..............................................18
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN KINH TẾ- KĨ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU........20
3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối............................................................................................20
3.1 Phương án 1....................................................................................................20
3.2 Tính toán kinh tế kĩ thuật, chọn phương án tối ưu............................................................23
3.21 Phương án 1....................................................................................................23
3.2 Phương án 2....................................................................................................24
.3 Lựa chọn phương án tối ưu...............................................................................................25
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH........................................................................27
4.1 Chọn điểm ngắn mạch.......................................................................................................27
1.2 Tính tốn ngắn mạch...............................................................................................29
4.2 Kết quả tính toán ngắn mạch.............................................................................................35
CHƯƠNG V: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN...................................................36
5.1 Dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức:................................................................36
5.1.1. Cấp điện áp cao 220kV:.........................................................................................36
5.1.2. Cấp điện áp trung 110kV:.......................................................................................37
5.1.3. Cấp điện áp máy phát 10,5kV:...............................................................................38
5.2. Chọn máy cắt và dao cách ly:.......................................................................................38
5.2.1. Chọn máy cắt:........................................................................................................38
5.2.2. Chọn dao cách ly:...................................................................................................39
5.3. Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát:......................................................................40
5.3.1. Chọn loại và tiết diện thanh góp cứng:..................................................................40
5.3.2. Kiểm tra ổn định động khi ngắn mạch:..................................................................41
1.1.1 5.3.3. Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng........................................43
5.3.4. Chọn sứ đỡ:............................................................................................................43
5.4. Chọn thanh góp,thanh dẫn mềm:..................................................................................45
5.4.1. Chọn tiết diện:........................................................................................................45
5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi có ngắn mạch :............................................................45
5.5. Chọn cáp và kháng điện đường dây:.............................................................................50
5.5.1. Chọn cáp cho phụ tải địa phương:..........................................................................50
5.5.2. Chọn kháng điện đường dây cho phụ tải địa phương:...........................................52
5.6. Chọn máy biến áp đo lường:.........................................................................................57
5.6.1. Chọn máy biến áp BU:...........................................................................................57
5.7 Chọn chống sét van (CSV):............................................................................................63
5.7.1. Chọn chống sét van cho thanh góp:.......................................................................63
5.7.2. Chọn chống sét van cho máy biến áp:....................................................................63
6.1.
Chọn sơ đồ tự dùng:....................................................................................................65
Các cấp điện áp tự dùng.....................................................................................................65
6.2. Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho tự dùng:...........................................................66
6.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng riêng:.............................................................................66
6.2.3. Chọn máy cắt và khí cụ điện:...................................................................................66
1. Chọn MC và DCL........................................................................................66
2. Chọn aptomat và cầu dao.............................................................................67
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DCL
MF
MBA
MBATN
MC
TBPP
Dao cách ly
Máy phát
Máy biến áp
Máy biến áp tự ngẫu
Máy cắt
Thiết bị phân phối
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU
PdmTNM
PTNM(t)
PTNM%
SdmTNM
STNM(t)
PdmF,
SdmF
STD(t)
cosφ TD
n
Spt(t)
Pmax
cosφ
P%(t)
PUG %
PUT%
PUC %
SUG
SUT
SUC
SVHT(t)
STNM(t)
SUG(t)
SUT(t)
SUC(t)
STD(t)
S∑C(t)
MF
MBA
TG
HT
DP
MC
DCL
STDmax
cơng suất tác dụng phát định mức của toàn nhà máy (MW)
công suất tác dụng của toàn nhà máy tại thời điểm t (MW)
phần trăm công suất tác dụng của toàn nhà máy (%)
công suất biểu kiến phát định mức của toàn nhà máy (MVA)
công suất biểu kiến phát toàn nhà máy tại thời điểm t (MVA)
công suất tác dụng định mức của một máy phát (MW)
công suất biểu kiến định mức của một tổ MF
phụ tải tự dùng tại thời điểm t
lượng điện phần trăm tự dùng. ( = 6 %)
hệ số công suất phụ tải tự dùng (cosφTD = 0,81)
số tổ máy phát (n=4)
công suất phụ tải tại thời điểm t
công suất cực đại của phụ tải
hệ số công suất
phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t
phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp máy phát
phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp trung
phần trăm công suất tác dụng của cấp điện áp cao
công suất biểu kiến của cấp điện áp máy phát
công suất biểu kiến của cấp điện áp trung
công suất biểu kiến của cấp điện áp cao
công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA)
công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA)
công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA)
công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t, (MVA)
công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t, (MVA)
công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t, (MVA)
tổng công suất phát lên thanh góp điện áp cao tại thời điểm t
máy phát
máy biến áp
thanh góp
hệ thống
dự phịng
máy cắt
dao cách ly
công suất tự dùng cực đại
Sbo
SCC(t)
SCT(t),
SCH(t)
SdmB
SdmTN
kqtsc
α
∆P0
∆PN
∆t
PNT H
công suất của một bộ
công suất cuộn cao của MBA tại thời điểm t
công suất cuộn trung của MBA tại thời điểm t
công suất cuộn hạ của MBA tại thời điểm t
công suất định mức của máy biến áp
công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
hệ số quá tải sự cố
hệ số có lợi, α = 0,5
tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
khoảng thời gian có cùng sơng suất Sbo
tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn cao
tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn trung
tổn thất công suất ngắn mạch của cuộn hạ
tổn thất công suất ngắn mạch cao-trung
tổn thất công suất ngắn mạch cao-hạ
tổn thất công suất ngắn mạch trung-hạ
SiC
công suất cuộn cao tương ứng với khoảng thời gian t i
SiT
công suất cuộn trung tương ứng với khoảng thời gian t i
SiH
công suất cuộn hạ tương ứng với khoảng thời gian t i
dịng điện khơng tải phần trăm
điện áp ngắn mạch phần trăm
vốn đầu tư MBA
tiền mua MBA
hệ số tính đến vận chuyển và xây lắp MBA
vốn đầu tư xây thiết bị phân phối
số mạch cấp điện áp i
giá thành mỗi mạch TBPP cấp điện áp i
hệ số tiêu chuẩn, lấy atc=8,4%
vốn đầu tư
tổng tổn thất điện năng trong máy biến áp
giá thành trung bình điện năng.Lấy β = 1,2.103 (Đ/kWh)
60.103 (VNĐ).
công suất cơ bản
điện áp cơ bản
điện áp trung bình
tiết diện của thanh dẫn
PNC
PNT
PNH
PNC T
PNC H
I0%
UN%
VB
Vb
KB
VTBPP
ni
vTBPPi
atc
V
ΔA
β
1 Rúp
Scb
Ucb
Utb
S
BN
BNck
BNkck
C
Icp
khc
θ cp
θ0
θdm
I ''N
i xk
I N
Udm
Idm
Tmax
cp
Jkt
UdmSC
Udmmạng
xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch (A2.s)
xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ
xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ
hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn (A.s1/2/mm2).
dịng điện cho phép của thanh góp ở nhiệt độ tiêu chuẩn
hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ
θ
nhiệt độ cho phép của vật liệu làm thanh góp, lấy cp = 700 C
nhiệt độ của môi trường xung quanh, lấy θ 0 = 350C;
nhiệt độ định mức ( nhiệt độ tiêu chuẩn), lấy θdm = 250C.
dòng ngắn mạch siêu quá độ
dịng ngắn mạch xung kích
dịng ngắn mạch duy trì
điện áp định mức
dịng điện định mức
thời gian sử dụng cơng suất cực đại
ứng suất cho phép
mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào loại cáp và Tmax
điện áp sơ cấp định mức
điện áp mạng điện định mức
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Bảngcủa một tổ máy phát..............................................................................1
Bảng 1.2: Bảng biến thiên công suất nhà máy trong ngày.............................................1
Bảng 1.3: Bảng biến thiên phụ tải tự dùng của nhà máy................................................2
Bảng 1.4: Bảng phụ tải cấp điện áp máy phát................................................................2
Bảng 1.5: Bảng phụ tải cấp điện áp trung áp.................................................................2
Bảng 1.6: Bảng phụ tải cấp điện áp cao áp....................................................................2
Bảng 1.7: Bảng tổng hợp phụ tải các cấp điện áp..........................................................3
Bảng 2.1: Phân bố công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu.......................................9
Bảng 2.2: Phân bố lại công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu................................10
Bảng 2.3: Bảng thông số máy biến áp 2 cuộn dây.......................................................10
Bảng 2.4: Thông số máy biến áp tự ngẫu (AT1, AT2)..................................................10
Bảng 2.5: Phân bố công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu.....................................16
Bảng 2.6: Phân bố lại công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu................................16
Bảng 2.7: Bảng thông số máy biến áp 2 cuộn dây.......................................................16
Bảng 2.8: Thông số máy biến áp tự ngẫu (AT2, AT3)...........................................17
Bảng 3.1: Vốn đầu tư phương án 1..............................................................................25
Bảng 3.2: Vốn đầu tư phương án 2..............................................................................26
Bảng 3.3: Tổng hợp vốn đầu tư và chi phí vận hành của 2 phương án.........................27
Bảng 4.1: Các điểm ngắn mạch...................................................................................28
Bảng 4.2: Bảng tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm....................................29
Bảng 5.1: Bảng tổng kết dòng làm việc lớn nhất của các cấp điện áp..........................32
Bảng 5.2: Thông số máy cắt.........................................................................................32
Bảng 5.3: Thông số dao cách ly...................................................................................33
Bảng 5.4: Thơng số thanh góp cứng đầu cực máy phát................................................34
Bảng 5.5: Thơng số dây dẫn và thanh góp mềm cấp điện áp 220 kV và 110 kV..........37
Bảng 5.6: Thông số máy cắt MC1...............................................................................46
Bảng 5.7: Phân bố các đồng hồ điện phía thứ cấp cho BU..........................................47
Bảng 5.8: Thơng số BU chọn cho cấp điện áp 10 kV..................................................48
Bảng 5.9: Thông số BU cấp điện áp 110 kV và 220 kV...............................................49
Bảng 5.10: Thông số BI cấp điện áp 10 kV.................................................................49
Bảng 5.11: Phụ tải đồng hồ cấp điện áp 10 kV............................................................50
Bảng 5.12: Thông số BI cấp điện áp 110 kV và 220 kV..............................................51
Bảng 5.13: Thông số CSV...........................................................................................52
Bảng 6.1: Thông số máy biến áp tự dùng cấp 6kV và 0,4kV.......................................55
Bảng 6.2: Thông số máy cắt phía tự dùng....................................................................56
Bảng 6.3: Thơng số dao cách ly phía tự dùng..............................................................56
Bảng 6.4: Thông số aptomat........................................................................................57
Bảng 6.5: Thông số cầu dao hạ áp...............................................................................58
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Đờ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy............................................................4
Hình 1.2: Sơ đờ nối điện phương án 1...........................................................................5
Hình 1.3: Sơ đờ nối điện phương án 2...........................................................................6
Hình 1.4: Sơ đờ nối điện phương án 3...........................................................................6
Hình 1.5: Sơ đờ nối điện phương án 4...........................................................................7
Hình 2.1: Sơ đờ nối điện phương án 1...........................................................................8
UT max
Hình 2.2: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA T4 khi SUT ...........................11
UT max
Hình 2.3: Phân bố lại cơng suất sau sự cố hỏng MBA T2 khi SUT ...........................12
UT min
Hình 2.4: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA AT2 khi SUT ..........................13
Hình 2.5: Sơ đờ nối điện phương án 2.........................................................................15
S UT max
Hình 2.6: Phân bố lại cơng suất sau sự cố hỏng MBA T4 khi UT ..........................18
S UT max
Hình 2.7: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA AT3 khi UT .........................18
S UT min
Hình 2.8: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA AT3 khi UT ..........................21
Hình 3.1: Sơ đờ thiết bị phân phối phương án 1..........................................................22
Hình 3.2: Sơ đờ thiết bị phân phối phương án 2..........................................................24
Hình 4.1: Vị trí các điểm ngắn mạch của phương án...................................................28
Hình 5.1: Thanh góp hình máng..................................................................................33
Hình 5.2: Sứ đỡ cho thanh dẫn cứng............................................................................36
Hình 5.3: Sơ đờ kháng đơn cấp điện cho phụ tải địa phương.......................................44
Hình 5.4: Sơ đờ thay thế để chọn XK%........................................................................44
Hình 5.5: Sơ đờ nối các dụng cụ đo vào máy biến điện áp và máy biến dịng mạch MF
..................................................................................................................................... 50
Hình 6.1: Sơ đờ tự dùng nhà máy nhiệt điện................................................................54
Hình 6.2: Sơ đờ điểm ngắn mạch N7...........................................................................57
Hình 2.2.10 :mơ phỏng cách thức đặt các dàn pin…………………………………..61
Hình 2.2.11 :thơng số cơ bản của phần mềm tính được…………………………….61
Hình 2.2.12 Sơ đờ một sợi của dự án…………………………………………………64
Hình 7.1: Sơ đờ thay thế N1...........................................................................................2
Hình 7.2: Sơ đờ tương đương N1...................................................................................2
Hình 7.3: Sơ đờ tương đương N1...................................................................................3
Hình 7.4: Sơ đờ tương đương N2...................................................................................4
Hình 7.5: Sơ đờ tương đương N2...................................................................................5
Hình 7.6: Sơ đờ thay thế điểm ngắn mạch N3’..............................................................5
Hình 7.7: Sơ đờ rút gọn..................................................................................................7
Hình 7.8: Sơ đờ tương đương điểm ngắn mạch N3’......................................................8
Hình 7.9: Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N3..............................................................10
CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN CƠNG SUẤT, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG
ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY
1.1 Chọn máy phát điện
Máy phát điện (MF) là một bộ phận quan trọng của nhà máy điện vì vậy việc lựa
chọn máy phát điện cho phù hợp, thơng thường khi thiết kế thì người ta đã định lượng
trước số lượng và công suất MF. Theo đề ra là nhà máy nhiệt điện có 5 tổ máy, mỗi tổ
có cơng suất đặt là 60MW vì vậy ta tra bảng 1.1, Phụ lục 1, tài liệu[CITATION PGS07
\l 1033 ], ta chọn được máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có thơng số trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1: Bảng số lệu của một tổ máy phát
Loại MF
Sđm,
MVA
75,00
Pd,
MW
60
Uđm,
kV
10,5
TBФ-60-2
1.2 Tính tốn cân bằng cơng suất
nđm,
v/ph
150
cos φ
X’d
X"d
X2
0,8
4,125
0,146
0,93
1.2.1 Cơng suất phát tồn nhà máy
Đờ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:
STNM (t)
(1.1)
PTNM %(t)
Pdm
Cos
Dựa vào cơng thức ( 1 .1) và tính toán cho các khoảng thời gian khác nhau trong
ngày, ta có kết quả tổng hợp trong Bảng 1.2.:.
Bảng 1.2: Bảng biến thiên công suất nhà máy trong ngày
t(h)
PNM%
0÷4
70
4÷7
80
7÷11
100
11÷13
80
13÷17
90
17÷21
100
21÷24
90
Stnm(t)
262,50
300,00
375,00
300,00
337,50
375,00
337,50
1.2.2 Cơng suất phụ tải tự dùng
Công suất nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố (dạng nguyên liệu, loại
tuabin, công suất phát của nhà máy,…) và chiếm khoảng 5% đến 10% tổng công suất
phát. Công suất tự dùng gồm 2 thành phần: thành phần thứ nhất (chiếm khoảng 40%)
không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy, phần còn lại (chiếm khoảng 60%)
phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy. Một cách gần đúng có thể xác định phụ tải
tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:
STD (t)
S (t)
% n.PdmF
.
. 0, 4 0,6. TNM
100 cos TD
n.SdmF
Áp dụng công thức (1.2) ta có kết quả như Bảng 1.3:
Bảng 1.3: Bảng biến thiên phụ tải tự dùng của nhà máy
1
(1.2)
t(h)
0÷4
4÷7
7÷11
11÷13
13÷17
17÷21
21÷24
STNM(t) (MVA)
262,50
300,00
375,00
300,00
337,50
375,00
337,50
STD(t) ( MVA)
17,16
18,42
20,93
18,42
19,67
20,93
19,67
1.2.3 Cơng suất phụ tải các cấp điệp áp
S(t) =
(1.3)
Pmax
.P%(t)
cosφ.100
Công suất phụ tải của các cấp điện áp tại từng thời điểm được xác định theo công
thức sau:
a) Công suất phụ tải điện áp trung áp
PmaxUT=90 MVA, cosφUT=0,85. Thay vào cơng thức 1.3 ta có Bảng 1.5:
Bảng 1.4: Bảng phụ tải cấp điện áp trung áp
t(h)
P110%
0÷4
70
4÷7
80
7÷11
90
11÷13
90
13÷17
90
17÷21
100
21÷24
80
S110(t)
74,12
84,71
95,29
95,29
95,29
105,88
84,71
b) Cơng suất phụ tải điện áp cao áp
PmaxUC=110 MVA, cosφUC=0,87. Thay vào cơng thức 1.3 ta có Bảng 1.6:
Bảng 1.5: Bảng phụ tải cấp điện áp cao áp
t(h)
P220%
0÷4
60
4÷7
80
7÷11
100
11÷13
80
13÷17
90
17÷21
90
21÷24
70
S220(t)
75,86
101,15
126,44
101,15
113,79
113,79
88,51
1.2.4 Cơng suất phát về hệ thống
STNM (t) = SVHT (t) + + SUT (t) + SUC (t) + STD (t)
hay SVHT (t) = STNM (t) -
SUT (t) + SUC (t) + STD (t)
(1.4)
Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng công
suất thu) không xét đến tổn thất máy biến áp ta có:
Thay vào cơng thức (1.4) và tính toán cho các khoảng thời gian khác nhau trong
ngày ta có kết quả tổng hợp trong Bảng 1.7:
2
Bảng 1.6: Bảng tổng hợp phụ tải các cấp điện áp.
t(h)
Stnm(t)
0÷4
262,50
4÷7
300,00
7÷11
375,00
11÷13
300,00
13÷17
337,50
17÷21
375,00
21÷24
337,50
STD
17,16
18,42
20,93
18,42
19,67
20,93
19,67
S110(t)
74,12
84,71
95,29
95,29
95,29
105,88
84,71
S220(t)
SVHT (t)
75,86
101,15
126,44
101,15
113,79
113,79
88,51
95,36
96,98
136,11
86,39
111,25
138,16
147,13
STGC(t)
171,22
198,13
262,54
187,54
225,04
251,95
235,63
Hình 1.1: Đồ thị phụ tải tổng hợp tồn nhà máy
Qua bảng số liệu trên ta thấy S VHT > 0 tại mọi thời điểm, do vậy nhà máy luôn phát
công suất thừa lên hệ thống.
1.3 Đề xuất các phương án nối điện
1.3.1 Cơ sở chungđể đề xuất phương án nối điện
Phương án nối điện chính của nhà máy là một khâu hết sức quan trọng
trong quá trình thiết kế phần điện nhà máy điện. Căn cứ và kết quả tính toán
phụ tải và cân bằng cơng suất để đề xuất các phương án nối điện.
Chọn phương án nối dây theo một số ngun tắc sau:
Do khơng có phụ tải địa phương nên khơng cần thanh góp điện áp máy
phát.
Do nhà máy có cơng suất lớn và có cấp điện áp trung (110kV), cao (220kV) có
trung tính nối đất trực tiếp và có hệ số có lợi là:
U -U
220-110
α= C T =
= 0,5
UC
220
3
Nên phải dùng 2 máy biến áp tự ngẫu (MBATN) liên lạc giữa các cấp để giảm
tổn thất điện năng.
Vì máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu nên có thể ghép 1 hoặc 2 bộ
máy phát- máy biến áp (MF- MBA) 2 dây quấn phía trung (MBATN) khún
khích truyền cơng suất từ trung sang cao).
Đối với nhà máy điện có cơng suất một tổ máy nhỏ có thể ghép một số máy
phát chung một máy biến áp nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất
các tổng máy phát phải nhỏ hơn công suất dự trữ nóng của hệ thống điện.
Ta có 2.SdmF= 2.75=150 MVA
Trên cơ sở trên ta đề xuất ra 4 phương án nối điện như sau:
1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện
Từ các nguyên tắc trên ta đưa ra các phương án sau:
a) Phương án 1
Hình 1.2: Sơ đờ nối điện phương án 1
Đặc điểm: nối hai bộ MF-MBA 2 cuộn dây lên thanh góp điện áp 110kV, Nối
một bộ MF-MBA 2 cuộn dây và hai bộ MF – MBA tự ngẫu lên thanh góp điện
áp 220kV.
Ưu điểm: vận hành đơn giản và linh hoạt, phân bố đều công suất giữa
các bên. Các máy biến áp và thiết bị phân phối 110kV có giá thành hạ
hơn giá máy làm giảm vốn đầu tư.
4
Nhược điểm: Khi một MBA tự ngẫu không làm việc lượng công suất thừa
cần tải qua MBA tự ngẫu cịn lại sẽ lớn dẫn đến có thể cần lựa chọn MBATN có
cơng suất lớn.
b) Phương án 2
Hình 1.3: Sơ đồ nối điện phương án 2
Đặc điểm: nối một bộ MF-MBA 2 cuộn dây lên thanh góp điện áp 110kV,
Nối hai bộ MF-MBA 2 cuộn dây và hai bộ MF – MBA tự ngẫu lên thanh góp
điện áp 220kV.
Ưu điểm: Sơ đờ có độ tin cậy cung cấp điện cao, vận hành đơn giản và
linh hoạt, phân bố đều công suất giữa các bên. MBA tự ngẫu vừa làm
nhiệm vụ liên lạc giữa 2 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. Tổn thất công
suất và tổn thất điện năng trong các MBA nhỏ
Nhược điểm: Do đặt nhiều MF-MBA hai dây quấn bên phía 220 kV nên chi
phí cho các thiết bị cao.
c) Phương án 3
5
HT
SUT
SUC
110kV
220kV
AT1
T1
S2
S1
STD
AT2
STD
T3
S3
STD
S4
S5
STD
Hình 1.4: Sơ đờ nối điện phương án 3
Đặc điểm: Có ba bộ MF – MBA đều nối vào thanh góp điện áp cao (220
kV).Hai máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc và truyền công suất sang cho
thanh góp điện áp trung.
Ưu điểm: Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhược điểm: Số lượng và chủng loại máy biến áp nhiều nên khơng có lợi về mặt
kinh tế và gây khó khăn trong tính toán thiết kế và vận hành, sửa chữa.
* Kết luận:So sánh 3 phương án:
-
Hai phương án đầu đều có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở
các cấp điện áp và có cấu tạo tương đối đơn giản, dễ vận hành.
-
Phương án 3 tập trung quá nhiều chủng loại máy biến áp,cấu tạo phức tạp gây
nhiều khó khăn trong vận hành và sửa chữa. Bên trung áp không có bộ MF MBA nên khi sự cố 1 MBATN liên lạc sẽ không cung cấp đủ cho phụ tải,
không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
6
CHƯƠNG 2: Do đó, ta thấy hai phương án 1, 2 có nhiều ưu điểm hơn, đảm bảo
độ an toàn, độ tin cậy, cung cấp điện ổn định, dễ vận hành... nên ta chọn hai
phương án này để so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phương án tối
ưu.TÍNH TỐN 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 rất lớn và bằng khoảng 45 lần tổng công suất các máy phát điện. Do đó
vốn đầu tư cho MBA cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng MBA ít và
cơng suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Điều đó có
thể đạt được bằng cách thiết kế hệ thống điện một cách hợp lý, dùng MBATN và tận
dụng khả năng quá tải của MBA, không ngừng cải tiến cấu tạo của MBA.
2.1 Phương án 1
Giả sử chiều công suất từ hạ lên cao và trung
Hình 2.5: Sơ đờ nối điện phương án 1
2.1.1 Phân bố công suất của MBA
Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng như cho các cấp điện áp của
chúng được tiến hành theo các nguyên tắc cơ bản sau:
-
Phân bố công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây là bằng
phẳng trong suốt 24h. Trong trường hợp công suất của các máy phát nối với
máy biến áp liên lạc nhỏ hơn công suất giới hạn cực tiểu thì sẽ được điều chỉnh
nâng công suất phất của chúng lên bằng công suất giới hạn phần công suất này
sẽ được lấy đều từ các máy phát nối bộ hai dây quấn.
8
-
Phần cơng suất thừa thiếu cịn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở cân
bằng công suất phát bằng công suất tiêu thụ.
a) MBA 2 cuộn dây
Nhà máy nhiệt điện có 5 tổ máy phát giống nhau. Cơng suất máy biến áp mang tải
bằng phẳng trong suốt 24h/ngày và được tính theo cơng thức sau:
1
Sbo SđmF .STmax
D
5
(2.5)
Thay số vào ta có:
1
Sbo 75 .20,93 70,81( MVA)
5
b) Máy biến áp liên lạc
Sau khi phân bố công suất cho MBA 2 cuộn dây trong bộ MF-MBA hai cuộn dây,
phần cơng suất cịn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân
bằng công suất, không xét đến tổn thất trong MBA. Giả sử chiều cơng suất như hình
vẽ.
-
Phân bố cơng suất cho các phía của MBA AT1, AT2 như sau:
1
SCC (t)= 2 (SVHT (t) SUC (t) Sbo (t))
1
SCT (t) = (SUT (t) 2.Sbo )
2
SCH (t)= SCC (t)+SCT (t)
Bảng 2.7: Phân bố công suất cho các cuộn dây MBA tự ngẫu.
t(h)
S110(t)
0÷4
74,12
4÷7
84,71
7÷11
95,29
11÷13
95,29
13÷17
95,29
17÷21
105,88
21÷24
84,71
S220(t)
SVHT (t)
75,862
101,149
126,437
101,149
113,793
113,793
88,506
95,36
96,98
136,11
86,39
111,25
138,16
147,13
SCT(t)
-33,76
-28,46
-23,17
-23,17
-23,17
-17,87
-28,46
SCC(t)
50,20
63,66
95,86
58,36
77,11
90,57
82,41
SCH(t)
16,45
35,20
72,70
35,20
53,95
72,70
53,95
2.1.2 Chọn loại và cơng suất định mức của máy biến áp
a) Chọn máy biến áp 2 cuộn dây
Công suất định mức được chọn theo công thức sau:
9
1 max
SdmB SdmF .STD
SdmF 75(MVA)
n
Vậy ta chọn máy biến áp có thơng số trong Bảng 2.2:
Bảng 2.8: Bảng thông số máy biến áp 2 cuộn dây
SdmB
Điện áp cuộn dây
U%N I% ∆PN
∆P0
(MVA)
UC
UH
T2, T3
ТДЦ
80
115
10,5
17
0,5
390
102
T1
ТДЦ
80
242
10,5
11
0,5
320
105
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 là đủ, phía hạ
áp chỉ cần dùng dao cách ly (DCL) phụ cho sửa chữa.
MBA
Loại
máy
b) Chọn máy biến áp liên lạc
Do phụ tải không bằng phẳng nên ta chọn máy biến áp tự ngẫu điều chỉnh dưới tải.
Điều kiện chọn MBATN:
SdmTNSdm
Vậy
(2.6)
SdmF 75
150( MVA)
0,5 0, 5
SdmTN
Từ kết quả tính toán trên ta tra bảng 2.6 trang 145 tài liệu[CITATION PGS07 \l
1033 ], chọn máy biến áp tự ngẫu 3 pha AT1 ,AT2 loại: ATДЦTH-160 có các thông số
kỹ thuật trong Bảng 2.4:
Bảng 2.9: Thông số máy biến áp tự ngẫu (AT1, AT2)
Loại
SdmTN
UC
UT
UH
MBA
MVA
( kV)
( kV)
( kV)
ΔPo
( kW
)
ATДЦTH 160
230
121
11
85
2.1.3 Kiểm tra điều kiện quá tải của MBA
ΔPNCT
( kW)
215
UN%
C- CT
11
H
35
T-H
22
Io%
0,5
Đối với MBA liên lạc khi sự cố một trong các MBA trong sơ đờ thì MBA
liên lạc cịn lại phải mang tải nhiều hơn cùng với sự huy động cơng suất dự
phịng 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: với điều kiện làm việc không quá 6
giờ trong ngày và khơng được quá 5 ngày đêm liên tục.
Do có sự truyền ngược công suất từ trung sang cao nên ta xét 2 chế độ sự cố sau:
10
a) Sự cốhỏng 1 bộ bên trung khi phụ tải trung cực đại (giả sử hỏng bộ T3)
Tương ứng với thời điểm phụ tải phía trung cực đại:
Điều kiện kiể
m tra: 2.
k qtsc ..SdmTN Sbo Smax
UT
Tương đương với 2.1,4.0,5.160+70,81= 294,81>138,16 (thỏa mãn).
- Phân bố công suất cho các cuộn dây MBATN khi có sự cố:
1 max
1
SCT _ sc1 2 (SUT Sbo ) 2 (105,88 70,81) 17,53(MVA)
1 max
20,93
SCH _ sc1 SdmF STD 75
70,81(MVA)
5
5
SCC _ sc1 SCH _ sc1 SCT _ sc1 70,81 17,53 53, 27(MVA)
Hình 2.6: Phân bố lại công suất sau sự cố hỏng MBA T5 khi
UT max
SUT
Công suất được truyền từ hạ lên cao và lên trung, trường hợp này cuộn hạ mang tải
nặng nề nhất, tức là:
-
max
SCH
_ sc1 70,81MVA
Điều kiện kiểm tra sự cố:
Kqt .SđmTN
max
SCH
_ sc1
1,4.0,5.160=112MVA ≥ 70,81 MVAthỏa mãn điều kiện sự cố.
Xác định lượng công suất thiếu phát về hệ thống là:
UT max
UT max
Sthieu SVHT
SUC
(2.SCC _ sc1 Sbo )
HT
138,16 113, 793 (2.53, 279 70,81) 74,58MVA S DP
200 MVA
Hệ thống bù đủ công suất thiếu. Hệ thống vẫn làm việc ổn định.
b) Sự cố hỏng MBA tự ngẫu AT2 tại thời điểm phía trung cực đại
11
Hình 2.7: Phân bố lại cơng suất sau sự cố hỏng MBA AT3 khi
UT max
SUT
-
Điều kiện kiểm tra sự cố:
max
.Kqt .SđmTN+2.Sbo SUT 1,4.0,5.160+2.70,81=239,13MVA≥105,88 MVA (thỏa mãn
điều kiện).
Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:
STmax
10,93
D
S
S
75
70,81( MVA)
dmF
CH _ sc 2
5
5
max
SCT _ sc 2 ( SUT 2.Sbo ) (105,88 2.65, 6) 35, 75( MVA)
SCC _ sc 2 SCH _ sc 2 SCT _ sc 2 70,81 (35, 75) 106,56( MVA)
Qua phân bố công suất ta thấy công suất được truyền từ hạ và trung lên cao, trường
hợp này cuộn cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất:
S ntmax 0,5.( SCH _ sc1 SCT _ sc1 ) 0,5.(106, 56) 53, 28
Điều kiện kiểm tra sự cố:
max
SCH
_ sc 2
.Kqt .SdmTN
1,4.0,5.160=112MVA≥53,28 MVA thỏa mãn điều kiện.
Xác định lượng công suất thiếu phát về hệ thống là:
UT max
UT max
Sthieu SVHT
SUC
( SCC _ sc 2 Sbo )
113, 79 138,16 (106,56 70,81) 74,58( MVA) S dpHT 200 MVA
Hệ thống bù đủ công suất thiếu. Hệ thống vẫn làm việc ổn định.
c) Sự cố hỏng máy biến áp từ ngẫu AT2 tại thời điểm phía trung cực tiểu
Tương ứng với thời điểm phụ tải phía trung cực tiểu:
-
Phân bố cơng suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu khi có sự cố:
12
STUTD min
17,16
UT min
S
S
SUG
75
71,56( MVA)
dmF
CH _ sc 3
5
5
min
SCT _ sc 3 ( SUT 2.Sbo ) (74,12 2.75) 67,51( MVA)
SCC _ sc 3 SCH _ sc 3 SCT _ sc 3 71,56 (67,51) 139, 07( MVA)
Qua phân bố công suất ta thấy công suất được truyền từ trung đồng thời từ hạ lên
cao, trường hợp này cuộn nối tiếp mang tải nặng nhất và công suất của cuộn nối tiếp
tính như sau:
S ntsc 3 . SCH _ sc3 SCT _ sc3 0,5. 71, 56 67, 51 69,53MVA
Hình 2.8: Phân bố lại cơng suất sau sự cố hỏng MBA AT3 khi
UT min
SUT
- Điều kiện kiểm tra sự cố:
sc 3
K .S
Snt 1,4.0,5.160=112MVA ≥ 69,53MVAthỏa mãn điều kiện sự cố.
qt
dmTN
Xác định lượng công suất thiếu phát về hệ thống là:
UT min
UT min
Sthieu SVHT
SUC
( SCC _ sc 3 Sbo )
75,862 95,36 (139, 07 70,81) 38,67 MVA SdtHT 200 MVA
Hệ thống bù đủ công suất thiếu. Hệ thống vẫn làm việc ổn định.
2.1.4 Tính tốn tổn thất điện năng trong máy biến áp
a) Tính tốn tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF- MBA 2 cuộn dây
Tổn thất điện năngtrong sơ đồ bộ MF- MBA 2 cuộn dây được xác định theo công
thức sau:
2
Sibo
.ti
SdmB
A= 8760.∆P0 +365. ∆PN.
13
Vậ
yAbo5=Abo4= 2664581,76(kWh) 2664,58( MWh)
Abo1= 2372978,88(kWh) 2372,98( MWh)
b) Tính tốn tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu
Tính toán công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau:
C 1 CT PNCH PNTH 1
190 190
190( kW )
PN . PN
. 380
2
2
2
0,52
TH
CH
190 190
T 1 CT PN PN 1
190( kW )
PN . PN
. 380
2
2
0,52
2
TH
CH
PNH 1 . PN 2 PN PNCT 1 . 190 190
380 570(kW )
2
2
2
0,5
Vì phụ tải mang tải theo đồ thị phụ tải đặc trưng cho toàn năm nên ta tính theo cơng
thức sau:
A 8760.P0 365. [PNC .(
SiC 2
ST
SH
) PNT .( i ) 2 PNH .( i ) 2 ].t i
S dmB
S dmB
S dmB
(2.7)
Thay số vào cơng thức 2.3 ta tính được tổn thất điện năng trong MBA liên lạc như
sau:
AAT 1 AAT 2 2578, 2( MWh)
Vậy tổn thất điện năng trong phương án 1 là:
A1 2. Abo 4 0,5.Abo1 AAT 2 2. 2664,58 0,5.2372,98 2578, 2 12858,54( MWh)
2.2 Phương án 2
-
Sơ đồ nối dây:
14
Hình 2.9: Sơ đờ nối điện phương án 2
Quy ước chiều công suất từ hạ lên cao và trung
2.2.1 Phân bố công suất của MBA
Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng như cho các cấp điện áp của
chúng được tiến hành theo các nguyên tắc cơ bản sau:
-
Phân bố công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây là bằng
phẳng trong suốt 24h.
Phần cơng suất thừa thiếu cịn lại do MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở cân
bằng công suất phát bằng công suất thu.
a) MBA 2 cuộn dây
Nhà máy nhiệt điện có 5 tổ máy phát giống nhau. Cơng suất máy biến áp mang tải
bằng phẳng trong suốt 24h/ngày và được tính theo cơng thức sau:
1 max
Sbo S dmF .STD
5
Thay số cơng thức (2.4) vào ta có:
1
Sbo 75 20,93 70,81( MVA)
5
Vậy ở điều kiện bình thường, MBA làm việc không bị quá tải.
b) Máy biến áp liên lạc
15
(2.8)
