Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (820.47 KB, 82 trang )
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
Chơng I
tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Với đề tài thiết kế phần điện nhà máy thuỷ điện công suất: 228 MW, trong
chơng này ta phải thực hiện các vấn đề sau:
I./ Chọn máy phát điện và cân bằng công suất
I./ Chọn máy phát điện và cân bằng công suất
1)Chọn máy phát điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm có 4 tổ máy phát công suất
mỗi máy là 57 MW. Với các số liệu ban đầu đã cho của mỗi tổ máy là:
P = 57 MW ; U
F
= 10,5 kV ; Cos = 0,82
Ta có thể dễ dàng tính toán đợc các thông số của máy phát nh sau:
- Công suất biểu kiến: S =
)(5,69
82,0
57
MVA
Cos
P
==
- Điện kháng ngắn mạch (tính đến thanh cái hệ thống nối với đờng
dây)=0,56.
- Dòng điện định mức:
).(7,3
5,10.3
5,69
3
kA
U
S
I
F
dm
dm
===
Do đó ta có thể chọn máy phát điện với các thông số cho ở bảng sau:
Bảng 1.1
Kí hiệu
Kí hiệu
S
S
đm
đm
MVA
MVA
P
P
đm
đm
(MW
(MW
)
)
cos
cos
đm
đm
U
U
đm
đm
(kV)
(kV)
I
I
đm
đm
(kA)
(kA)
X
X
d
d
X
X
d
d
X
X
d
d
CB-
660/165-
32
67,1
67,1
57
57
0,85
0,85
10,5
10,5
3,7
3,7
0,2
0,2
0,29
0,29
1,04
1,04
2) Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
2.1) Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát.(địa phơng )
Phụ tải cấp điện áp máy phát: U
F
= 10kV P
maxã
= 9 MW và Cos=0,85
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
1
-
S(MVA)
t(h)
0
6
10
18
24
6,36
10,6
9
6,36
Hình 1.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
áp dụng các công thức:
max
.
100
%
)( P
P
tP =
;
Cos
tP
tS
)(
)( =
Ta có bảng tổng kết sau: Bảng 2
TG(h)
Công suất
0-6 6-12 12-18 18-24
P(%) 60 100 85 60
P (MW) 5,4 9 7,65 5,4
S (MVA) 6,36 10,6 9 6,36
Dựa vào bảng trên ta có thể vẽ đợc biểu đồ phụ tải cấp máy phát điện
áp:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
2
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
2.2) Tính toán phụ tải phía trung áp
Phụ tải phía trung áp có:
U
t
= 110 kV , P
maxã
=100 MW và cos=0,87.
Để tính toán và lập biểu đồ phụ tải phía trung áp ta áp dụng các công thức
sau:
max
.
100
%
)( P
P
tP =
;
Cos
tP
tS
)(
)( =
Bảng 1.3
TG(h)
Công suất
0-8 8-12 12-18 18-24
P(%) 65 80 100 70
P (MW) 65 80 100 70
S (MVA) 74,7 91,95 114,9 80,5
Hình 1.2: Đồ thị phụ tải cấp trung áp
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
3
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
2.3) Tính công suất phát và phụ tải của toàn Nhà Máy Điện
Theo số liệu ban đầu:
Nhà máy co 4 tổ máy,công suất mỗi tổ là 57 MW do đó công suất phát
của toàn nhà máy:
P
max
=4 x57= 228(MW) với Cos = 0,82 S
)(278
82,0
228
MVA
NM
==
Để tính phụ tải của nhà máy ta sử dụng các công thức sau:
max
100
%
)( P
P
tP =
;
Cos
tP
tS
)(
)( =
Ta có bảng ghi lại kết quả tính toán sau:
Bảng 1.4
t(h)
Công suất
0 - 7 7 - 12 12 - 18 18 - 24
P% 80 90 100 75
P(t) MW 182,4 205,2 228 171
S(t) MVA 222,4 250 278 208,5
Hình 1.3: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
2.4) Tính công suất tự dùng của nhà máy.
Theo yêu cầu nhà máy thuỷ điện thiết kế điện tự dùng chiếm 1,6% công suất
định mức của nhà máy.( = 1,6%).
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
4
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
Chúng ta có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm theo
công thức sau:
+=
NM
NM
S
tS
StStd
)(
6,04,0.)(
Với:
S
td
(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA)
S
NM
: Công suất đặt của toàn nhà máy (MVA)
S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t (MVA)
: Số phần trăm lợng điện tự dùng(%).
Với các số liệu ta có thể dễ dàng tính đợc các kết quả sau:
Bảng 1.5
t(h) 0 - 7 7 - 12 12 - 18 18 24
S(t)
NM
MVA 222,4 250 278 208,5
Std(t) MVA 3,9 4,1 4,3 3,7
Std(MVA)
Hình 1.4: Đồ thị công suất tự dùng toàn nhà máy.
2.5) Tính công suất phát về hệ thống.(220 kV)
Công suất toàn nhà máy phát ra cung cấp cho các phụ tải còn thừa sẽ đợc đa
lên hệ thống qua đờng dây kép do tổn thất công suất S trên nhà máy coi là nhỏ
(bỏ qua). Công thức tính công suất phát lên hệ thống đợc tính theo công thức:
S
HT
(t) = S
NM
(t) - {S
TD
(t) + S
UF
(t) + S
T
(t)}.
Dựa vào các bảng công suất các phụ tải đã tính ở các mục trên ta lập bảng
cân bằng công suất cho toàn nhà máy:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
5
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
Bảng 1.6
t(h)
CS
0 - 6 6 - 7 7 - 8 8 -12 12-18 18-20 20-24
S
TD
(t)
3,9 3,9 4,1 4,1 4,3 3,7 3,7
S
UF
(t)
6,35 10,6 10,6 10,6 9 6,35 6,35
S
UT
(t)
74,7 74,7 74,7 91,95 114,9 114,9 80,5
S
NM
(t)
222,4 222,4 250 250 278 208,5 208,5
S
VHT
(t)
137,45 133,2 160,6 143,35 149,8 83,55 117,95
Hình 1.5: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
2.6). Nhận xét:
-
Công suất đặt của nhà máy là:4x69,5=278 (MVA).Tổng công suất định
mức của hệ thống là 3400 MVA tức là nhà máy đóng góp
(278/3400)x100=8,18% trong tổng công suất của hệ thống.
- Phụ tải địa phơng bao gồm cả đờng dây kép và đơn do đó phụ tải có cả
loại I và loại III còn công suất chiếm khoảng :
(12,5/2x69,5)x100%=8,99%<15%
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
6
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
- Phụ tải bên trung chiếm phần lớn công suất nhà máy
(Stmax=114,9MVA; S
TMin
=74,7( MVA) có 2 lộ dây kép và2 lộ dây đơn
nghĩa là có cả phụ tải loại I, do đó việc đảm bảo cấp điện cho phụ tải này
là rất quang trọng.
-Dự trữ quay của hệ thống là:15%x3400(MVA) =510(MVA) lớn hơn công
suất lớn nhất mà nhà máy phát vào hệ thống là S
VHT
max
= 149,8(MVA) nên
nhà máy thiết kế là không ảnh hởng nhiều trong việc ổn định cấp điện cho
phụ tải trong hệ thống.
Chơng II
Lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện
Chọn sơ đồ nối điện chính là một khâu quan trọng. Các phơng án phải
đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phơng trình đồng thời thể hiện
đợc 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 phơng án nối điện có thể có của nhà máy điện.
Theo kết quả tính toán chơng I ta có:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
7
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
+Phụ tải cấp điện áp máy phát: S
UFmax
= 10,6 (MVA).
S
UFmin
= 6,35 (MVA).
+Phụ tải trung áp: S
Tmax
= 114,9 (MVA).
S
Tmin
=74,7 (MVA).
+ Phụ tải phát vào hệ thống: S
VHTmax
= 179,3(MVA).
S
VHTmin
= 83,55 (MVA).
Mặt khác ta đã có nhận xét và các nguyên tắc để xây dựng các phơng án:
1) Công suất dự trữ của hệ thống:
S
DTquay
=15%.S
HT
= 0,15.3400 = 510 (MVA).
2) Phụ tải địa phơng chiếm khoảng
(%)9,7100.
672
6,10
max
==
xS
S
Fdm
UF
.
Công suất dịa phơng cực đại chỉ bằng 7,9% công suất định mức phát (S
đmF
).
Do đó trong sơ đồ nối điện không có thanh góp điện áp máy phát
3) Vì công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ
quay của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ một máy phát điện _ một máy biến
áp.
4) Do trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV đợc trực
tiếp nối đất và hệ số có lợi:
5,0
220
110220
=
=
Nên ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp.
5) Phụ tải trung áp: S
Tmax
= 114,9 MVA.
S
Tmin
= 74,7MVA.
Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ máy phát điện _ máy biến áp hai
dây cuốn lên thanh góp trung áp (110 kV).
-Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phơng án nối điện cho nhà máy thiết kế:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
8
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
1.1)Phơng án 1.
Nhận xét:
Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các
cấp điện áp,công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ.
1.2)Phơng án 2.
Nhận xét
:
Phơng án này có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp và cần ít MBA nhng dòng ngắn mạch phía 10 kV tơng đối lớn và
phải chọn hai MBA tự ngẫu làm liên lạc có công suất lớn hơn phơng án 1.
1.3) Phơng án 3.
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
9
-
TD2
B
4
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
2
F
1
220KV 110KV
Vht
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
1
HT
220KV 110KV
F
2
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
HT
F1
F2
F3
F4
B1
B2
B3
B4
S
UT
220 kV
110kV
Nhận xét:
Ưu điểm:- Lợng công suất truyền tải qua máy biến áp liên lạc sang cung
cấp điện cho phụ tải bên trung áp chỉ theo một chiều nên giảm đợc tổn thất
công suất (Vì một bộ MF-MBA không đủ cấp điện cho phụ tải phía trung).
Nhợc điểm:- Máy biến áp liên lạc phải chịu quá tải nặng nề hơn trong
trờng hợp xảy ra sự cố một máy biến áp tự ngẫu do lợng công suất truyền tải
tăng lên gấp hai lần.
1.4) Phơng án 4:
HT
F1
F2
F3
F4
220 KV
110kV
B1
B2
B3
B4
B5
B6
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
10
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
Nhận xét: Phơng án này sử dụng nhiều máy biến áp nên vốn đầu t lớn và
vận hành phức tạp tính kinh tế không đảm bảo.
Kết Luận:
Qua phân tích sơ bộ trên, ta quyết định để lại hai phơng án 1 và 2 để so
sánh kinh tế và chọn ra phơng án tối u.
II) chọn và kiểm tra điều kiện mang tảI của các MBA.
1) Phơng án 1
1.1) Chọn MBA 2 dây quấn (B3 & B4).
MBA 2 dây quấn đợc chọn theo điều kiện:
S
B3đm
=
S
B4đm
S
Fđm
= 67(MVA).
1.2)Chọn MBA tự ngẫu (MBA liên lạc B1 & B2).
+ Điều kiện chọn:
S
đmB1
= S
đmB2
2.
1
.S
thừa
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
11
-
B
4
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
2
F
1
220KV 110KV
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
Trong đó:
+ : Hệ số có lợi ( =0,5).
+
S
thừa
:
Công suất thừa trên thanh góp máy phát và đợc xác định:
S
thừa
=
S
đmF
- S
UFmin
- S
tdmax
(*)
S
đmF:
Tổng công suất máy phát điện nối vào thanh góp U
F
.
S
UFmin:
Phụ tải cực tiểu cấp điện áp máy phát.
S
tdmax
:
Phụ tải tự dùng cực đại của các máy phát nối vào thanh góp U
F
.
Vậy từ (*) ta suy ra:
S
thừa
=
2x 67 6,35-
2
1
x 4,3 =62,75 (MVA)
Nên
5,12575,62
5,0
11
max
==
thừamB
SS
Cấp
điện áp
(kV)
Loại S
đm
(MVA)
Điện áp cuộn dây
(kV)
Tổn thất (kW) U
N
% I
o
%
C T H P
o
P
N
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
110 80 115 - 38,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55
220 AH 125 230 121 11 75 290 145 145 11 31 19 0,5
Từ các điều kiện trên tra phụ lục sách Thiết kế nhà máy điện và trạm biến
áp ta có thể chọn đợc MBA hai cuộn dây và MBA tự ngẫu với các thông số
kỹ thuật sau:
Bảng 2.1
1.3) Kiểm tra khả năng quá tải của MBA
1.3.1) Xét phân bố công suất cho các MBA trong trờng hợp làm việc bình
thờng:
* MBA 2 dây quấn:
Với điều kiện vận hành bằng phẳng ta có:
S
B3
= S
B4
=S
Fđm
- S
TD
= 67-
3,4.
4
1
= 65,9 (MVA) < 67(MVA).
Do đó trong điều kiện bình thờng MBA 2 cuộn dây không bị quá tải.
*MBA liên lạc:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
12
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
Tính phân bố công suất trong các phía cao,trung, hạ theo các công thức:
+Phía trung: S
PT
=
.
2
1
{ S
UT
(t) - 2.S
bộ
}.
+Phía cao : S
PC
=
.
2
1
S
VHT
(t).
+Phía hạ : S
PH
= S
PT
+ S
PC
. (Vì công suất các phía nh nhau)
Dựa vào kết quả công suất phụ tải phía trung và công suất phát về hệ thống
bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của 1 MBA liên lạc:
Bảng 2-2
Nhận xét:
Qua bảng phân bố công suất ta thấy chế độ truyền tải của MBATN là từ phía
trung,hạ lên phía cao do đó cần tính:
S
nt max
= (S
H
+ S
T
) = 0,5x(66,45- 8,45) = 29 < 0,5x160 = 80 (MVA)
Nh vậy ở điều kiện vận hành bình thờng MBA tự ngẫu không bị quả tải
1.3.2) Xét trong các trờng hợp sự cố.
Để kiểm tra khả năng quá tải của các MBA ta phải xét trong trờng hợp sự
cố nặng nề nhất đó là khi phụ tải phía trung cực đại, đồng thời:
* Hỏng 1 MBA 2 dây quấn bên phía trung áp.
Ta đã có: S
Tmax
= 114,9 (MVA) ; S
UF
= 10,6 (MVA) ; S
VHT
= 149,8 (MVA).
+ Điều kiện đối với MBATN(MBA liên lạc) là:
2.K
qt
sc
..S
Bđm
S
Tmax
- S
bộ
còn lại
2x1,4x0,5x125 = 175(MVA) 114,9 65,9 = 49 (MVA).
Vậy điều kiện đợc thoả mãn
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
13
-
Loại máy biến
áp
Công
suất
(MVA)
Thời gian (h)
0 - 6 6 -7 7 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 20 20 - 24
Tự ngẫu
S
PC
68,7 66,6 80,3 71,7 74,9 41,8 59
S
PT
-28,55 -28,55 -28,55 -19,9 -8,45 -8,45 -25,7
S
PH
40,15 38,05 51,8 51,8 66,45 33,4 33,3
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
+ Phân bố công suất trong các MBA còn lại:
*MBA 2 dây quấn : S
bộ
còn lại
= 65,9(MVA).
*MBA Tự ngẫu:
- Công truyền tải từ phía trung MBATN lên thanh góp trung áp 110 kV là:
S
PT
=
2
1
(S
Tmax
S
bộ
) =
2
1
(114,9 65,9) = 24,5 (MVA).
- Công truyền tải qua cuộn hạ MBATN là:
S
CH
=
2
1
(S
đmF1
+ S
đmF2
- S
UF
2.
4
1
S
TDmax
)
=
2
1
(67+67 10,6 2.
4
1
4,3) = 60,6(MVA).
- Công suất qua phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
S
PT
= 60,624,5 = 36,1(MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thờng là:
S
thiếu
=S
VHT
2.S
PC
=114,9 2x36,1= 42,7 (MVA) < S
dt
= 200(MVA).
*Nhận xét:
-Trong trờng hợp này chế độ truyền tải là từ hạ lên cao và trung và ta thấy:
S
H
= 112(MVA) > S
tt
= 0,5x1125 = 62,5 (MVA)
Tức là máy biến áp tự ngẫu làm việc quá tải với hệ số quả tải
cp
SC
qt
SC
qt
KK == 4,1
Nh vậy trong chế độ truyền tải này máy biến áp tự ngẫu bị quá tải trong giới
hạn cho phép
Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng MBATN vẫn làm việc đảm bảo
trong trờng hợp sự cố ngừng một bộ MF - MBA bên phía trung áp.
*Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải bên trung cực đại:
+Lúc này MBATN còn lại cần kiểm tra theo điều kiện sau:
K
qt
sc
..S
BTNđm
+ S
bộ
S
Tmax
+Với : S
1bộ
= S
Fđm
-
4
1
S
td
max
= 67-
4
1
.4,3 = 64,85 (MVA).
Kiểm tra: 1,4 x 0,5 x125 +2x64,85= 217,2 (MVA) 114,9 (MVA).
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
14
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
Điều kiện đặt ra đợc thoả mãn.
+ Phân bố công suất khi sự cố MBATN B1:
- Công truyền tải qua Phía trung MBATN B2 là:
S
PT
= (S
Tmax
2.S
bộ
) = (114,9 2x64,85) = -14,8 (MVA).
- Công truyền tải qua cuộn hạ MBATN B2 là:
S
CH
=Min {S
F
Hạ
; S
Hạ
tải
}
Trong đó:
S
Hạ
F
=(S
đmF
-S
UF
-
2
1
S
TD
max
) = (2x67 10,6
2
1
x4,3) = 121,25 (MVA).
S
Hạ
tải
= K
qt
sc
..S
BTNđm
= 1,4 x 0,5 x 125 =87,5 (MVA).
Vậy S
CH
= 87,5 (MVA).
- Công suất qua phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
S
PT
= 87,5 (-14,8) = 102,3 (MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thờng là:
S
thiếu
=S
VHT
S
PC
=114,9 102,3 = 12,6 (MVA) < S
dt
= 315 (MVA).
*Nhận xét:
Trong trờng hợp này chế độ truyền tải là từ hạ và trung lên cao và ta thấy:
S
nt
= (S
H
+S
T
) = 0,5x(87,5 14,8)= 36,35 > S
tt
= 0,5x125 = 62,5
(MVA)
Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng MBATN còn lại vẫn làm việc đảm
bảo trong trờng hợp sự cố ngừng một MBATN.
2) Phơng án 2.
2.1) Chọn MBA 2 dây quấn (B3).
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
15
-
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
1
HT
220KV 110KV
TD2
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
* MBA 2 dây quấn đợc chọn theo điều kiện:
S
B3đm
S
Fđm
= 67(MVA).
2.2)Chọn MBA tự ngẫu (MBA liên lạc B1 & B2).
+ Điều kiện chọn:
S
đmB1
= S
đmB2
2.
1
.S
thừa
Trong đó:
+ : Hệ số có lợi ( =0,5).
+
S
thừa
:
Công suất thừa trên thanh góp máy phát và đợc xác định:
S
thừa
=
S
đmF
- S
UFmin
- S
tdmax
(*)
S
đmF:
Tổng công suất máy phát điện nối vào thanh góp U
F
.
S
UFmin:
Phụ tải cực tiểu cấp điện áp máy phát.
S
tdmax
:
Phụ tải tự dùng cực đại của các máy phát nối vào thanh góp U
F
.
Vậy từ (*) ta suy ra:
S
thừa
=
3x 67 10,6-
4
3
x 4,3 =187,2 (MVA).
Nên : S
đmB1
= S
đmB2
187,2 (MVA).
Từ các điều kiện trên tra phụ lục sách Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp ta có thể chọn đợc MBA hai cuộn dây và MBA tự ngẫu với các
thông số kỹ thuật sau:
Bảng 2.3
Cấp
điện áp
(kV)
Loại S
đm
(MVA)
Điện áp cuộn dây
(kV)
Tổn thất (kW) U
N
% I
o
%
C T H P
o
P
N
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
110 80 115 - 38,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55
220 AH 200 230 121 11 105 430 190 190 11 32 20 0,5
2.3) Kiểm tra khả năng quá tải của MBA
2.3.1) Xét phân bố công suất cho các MBA trong trờng hợp làm việc bình
thờng:
*) MBA 2 dây quấn:
Với điều kiện vận hành bằng phẳng ta có:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
16
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
S
B3
=S
Fđm
- S
TD
= 67-
3,4.
4
1
= 65,9 (MVA) < 67 (MVA).
Do đó trong điều kiện bình thờng MBA 2 cuộn dây không bị quá tải.
*) MBA liên lạc:
Tính phân bố công suất trong các cuộn cao,trung, hạ theo các công thức:
+Phía trung: S
PT
=
.
2
1
{ S
UT
(t) - S
bộ
}.
+Phía cao : S
PC
=
.
2
1
S
VHT
(t).
+Phía hạ : S
PH
= S
PT
+ S
PC
.
Dựa vào kết quả công suất phụ tải phía trung và công suất phát về hệ thống
bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của 1 MBA liên lạc:
Bảng 2.4
Loại máy
biến áp
Công
suất
(MVA)
Thời gian (h)
0 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 12 12 - 18 18 - 20 20 - 24
Tự ngẫu
S
PC
68,7 66,6 80,3 71,7 74,9 41,8 59
S
PT
4,4 4,4 4,4 13 24,5 24,5 7,3
S
PH
73,1 71 84,7 84,7 99,4 66,3 66,3
*Nhận xét:
Qua bảng phân bố công suất ta thấy chế độ truyền tải của MBATN là từ hạ
lên cao và trung và lại có:
S
H
max
= 99,4(MVA) < . S
đmB
= 0,5 x200 = 100(MVA).
Nh vậy ở điều kiện vận hành bình thờng MBA tự ngẫu không bị quả tải
2.3.2) Xét trong các trờng hợp sự cố.
Để kiểm tra khả năng quá tải của các MBA ta phải xét trong trờng hợp sự
cố nặng nề nhất đó là khi phụ tải phía trung cực đại (S
Tmax
=114,9MVA), đồng
thời:
*) Hỏng MBA 2 dây quấn bên phía trung áp.
Ta đã có: S
Tmax
= 114,9 (MVA) ; S
UF
= 10,6 (MVA) ; S
VHT
= 149,8 (MVA).
+ Điều kiện đối với MBATN(MBA liên lạc) là:
2.K
qt
sc
..S
Bđm
S
Tmax
2x1,4x0,5x200 = 280(MVA) 100 (MVA).
Vậy điều kiện đợc thoả mãn.
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
17
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
+ Phân bố công suất trong MBATN đợc xác định:
- Công truyền tải từ Phía trung MBATN lên thanh góp trung áp 110 kV là:
S
PT
=
2
1
S
Tmax
=
2
1
x114,9 = 57,45 (MVA).
- Công truyền tải qua cuộn hạ MBATN là:
S
CH
=
2
1
(S
đmF1
+ S
đmF2
+S
đmF3
- S
UF
3.
4
1
S
TDmax
)
=
2
1
(67+67+67 10,6 3.
4
1
4,3) = 93,6(MVA).
- Công suất qua phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
S
PT
= 93,6 57,45 = 36,15(MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thờng là:
S
thiếu
=S
VHT
2.S
CC
=114,9 2x36,15= 42,6(MVA) < S
dt
= 315(MVA).
*Nhận xét:
Chế độ truyền tải của MBATN là từ hạ lên cao và trung và lại có:
S
H
= 93,6 (MVA) < . S
đmB
= 0,5 x200 = 100(MVA).
Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng MBATN vẫn làm việc đảm bảo trong
trờng hợpsự cố mất bộ MF - MBA bên phía trung áp.
*Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải bên trung cực đại:
Lúc này MBATN còn lại cần kiểm tra theo điều kiện sau:
K
qt
sc
..S
BTNđm
+ S
bộ
S
Tmax
Với S
1bộ
= S
Fđm
-
4
1
S
td
max
= 67-
4
1
.4,3 = 65,9 (MVA).
+ Kiểm tra:
1,4 x 0,5 x200 +65,9 = 205,9 (MVA) 100 (MVA).
Điều kiện đặt ra đợc thoả mãn.
+ Phân bố công suất khi sự cố MBATN B1:
- Công truyền tải qua phía trung MBATN B2 là:
S
PT
= (S
Tmax
S
bộ
) = (114,9 65,9) = 49 (MVA).
- Công truyền tải qua cuộn hạ MBATN B2 là:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
18
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
S
CH
=Min {S
F
Hạ
; S
Hạ
tải
}
Trong đó:
S
Hạ
F
=(S
đmF
-S
UF
-
2
1
S
TD
max
) = (3x67 10,6
4
3
x4,3) = 187,2 (MVA).
S
Hạ
tải
= K
qt
sc
..S
BTNđm
= 1,4 x 0,5 x 200=140 (MVA).
Vậy S
CH
= 140(MVA).
- Công suất qua Phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
S
PT
= 140 49= 91 (MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thờng là:
S
thiếu
=S
VHT
S
PC
=114,9 - 91 = 23,9 (MVA).
*Nhận xét:
S
thiếu
= 23,9 (MVA) < S
dt
= 315 (MVA).
Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng MBATN còn lại vẫn làm việc đảm
bảo trong trờng hợp sự cố ngừng một MBATN.
Iii).Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp
3.1) C
ơ sở lý thuyết và công thức tính toán
3.1.1) Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần:
+Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải và bằng tổn thất không tải của
máy biến áp.
+Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp, khi
phụ tải bằng công suất định mức của MBA thì tổn thất đồng bằng tổn thất
ngắn mạch.Với dạng đồ thị phụ tải hình bậc thang ta sử dụng các công thức
sau:
3.1.2) Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây
trong một năm:
A
2cd
= 365.(n.P
o
.t +
n
1
.P
N
.
2
dmB
i
2
i
S
tS
.
).
3.1.3) Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trong
một năm:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
19
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
A
TN
= n.P
o
.T +
.
n.S
365
2
dmB
{(P
N.C
.S
Ci
2
+ P
N.T
.S
Ti
2
+ P
N.H
.S
Hi
2
).t
i
}
Trong đó:
+ S
Ci,
S
Ti,
S
Hi:
Công suất tải qua cuộn cao, trung và hạ của n máy biến
áp tự ngẫu trong khoảng thời gian t
i
.
+ S
i:
Công suất tải qua n máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t
i
.
+ n: Số máy biến áp làm việc song song.
P
N.C
= 0,5.(P
N.C-T
+
2
H-N.C
P
-
2
H-N.T
P
)
P
N.T
= 0,5.(P
N.C-T
+
2
H-N.T
P
-
2
H-N.C
P
)
P
N.H
= 0,5.(
2
H-N.C
P
+
2
H-N.T
P
- P
N.C-T
).
+Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn
thất điện năng trong các máy biến áp ở từng phơng án nh sau:
3.2).Ph
ơng án 1.
Máy biến áp hai cuộn dây.
-
Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó là
S
bộ
=65,9 (MVA) trong cả năm, do đó:
A
B3
= A
B4
= 8760.(70 + 310.
2
2
80
65,9
) = 2459808. (KWh).
Vậy:
A
2CD
=2xA
B3
=2x2459808= 4919616(KWh) 4919,616 (MWh).
* Máy biến áp tự ngẫu.
P
N.C
= 0,5.(P
N.C-T
+
2
H-N.C
P
-
2
H-N.T
P
) = 0,5.(290+
2
5,0
145
-
2
5,0
145
) = 145 (kW).
P
N.T
= 0,5.(P
N.C-T
+
2
H-N.T
P
-
2
H-N.C
P
) = 0,5.(290+
2
5,0
145
-
2
5,0
145
) = 145 (kW).
P
N.H
= 0,5.(
2
H-N.C
P
+
2
H-N.T
P
- P
N.C-T
) = 0,5.(
2
5,0
145
+
2
5,0
145
-290) = 435
Từ đó ta có bảng tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
20
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
Bảng 2.6
T(h) 0 - 6 6 -7 7- 8 8 - 12 12- 18 18- 20 20-24
A
TN
384071
337800 340000 366200 368400 334600 342300
A
TN
2473371 =243,371 (MWh).
- Nh vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của phơng
án 1 là:
A
p aI
= A
TN
+ A
2CD
=243,371+4919,616 = 7392,987 (MWh).
3.3).Ph
ơng án 2
.
Máy biến áp hai cuộn dây.(B3)
- Máy biến áp B3 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó
S
bT
= 65,9 trong cả năm, do đó:
A
B3
= 8760.(70+245.
2
2
80
9,56
) = 2459808 (KWh).
Vậy: A
2CD
= A
B3
= 2459808 (KWh)) 2459,08 (MWh).
Máy biến áp tự ngẫu.
+ Tính tơng tự nh phơng án 1 ta có:
P
N.C
= 215(kW)
P
N.T
= 215(kW)
P
N.H
= 545(kW)
Và ta cũng đợc bảng tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu:
Bảng 2.7
T(h)
0 - 6 6- 7 7- 8 8 - 12 12- 18 18 20 20 - 24
A
i
32959,5
5103,67 7062,75 21957,3 33379,75 3592,98 16244,32
Từ đó ta có:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
21
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
A
i
= 120300,275
A
TN
= 2xA
i
+ 2xP
0
.T = 2x120300,275 + 2x85x365
= 302650,55 302,65 (MWh)
Nh vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của phơng
án 2 là:
A
paII
= A
TN
+ A
2CD
= 302,65+2459,08=2761,73 (MWh)
Nhận xét:
Qua tính toán ở trên ta thấy mặc dù có tổn thất điện năng trong MBATN
lớn hơn nhngtổng tổn thất điện năng một năm trong các MBA của phơng án
2 lại nhỏ hơn phơng án 1, sở dĩ nh vậy là vì phơng án 2 có số lợng MBA ít
hơn.
IV) Tính dòng điện cỡng bức của các mạch.
4.1).Xác định dòng điện làm việc cỡng bức Phơng án 1.
4.1.1) Các mạch cấp điện áp 220 kV:
+ Đờng dây kép (2 ) S
VHTmax
= 149,8 (MVA)
I
cb1
=
).(393,0
220.3
8,149
3
max
kA
U
S
dm
VHT
==
+ Cuộn cao áp MBAB1 khi sự cố B2(2):
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
22
-
TD2
TD2
B
4
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
2
F
1
220KV 110KV
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
I
cb2
=
).(23,0
220.3
5,87
3
kA
U
S
dm
CC
==
Vậy I
cb
(220)
= max (I
cb1
; I
cb2
) = 0,393A).
4.1.2) Các mạch cấp điện áp 110 kV:
+Mạch đờng dây(có2kép + 2đơn) (3): S
max
=114,9(MVA)chia đều cho các
lộ đơn
I
cb3
=
).(302,0
110.3
45,57
kA=
+Bộ máy phát điện _ máy biến áp hai dây cuốn(4):
I
cb4
=
).(369,0
110.3
67.05,1
.3
.05,1
kA
U
S
dm
dmF
==
+Trung áp máy biến áp liên lạc,dòng cỡng bức đợc xét khi sự cố một máy
biến áp tự ngẫu liên lạc (B
1
) hoặc 1 MBA 2 cuộn dây B3 (5):
* Khi B3 sự cố:
I
cb5
= [S
Tmax
- S
B4
]
dm
U.32
1
=
).(13,0
110.32
9,65.9,114
kA=
* Khi sự cố MBATN(B1):
I
b5
= [S
Tmax
-2.S
B4
]
dm
U.3
1
=
).(089,0
110.3
9,6529,114
kA
x
=
Vậy I
cb
(110)
= max { I
cb3
; I
cb4
; I
cb4
; I
cb5
} = 0,369(kA)
4.1.3) Mạch cấp điện áp máy phát (10,5 kV).
+Mạch hạ áp máy biến áp liên lạc(6):
I
cb6
= k
qtSC
.
dm
dmB
U
S
.3
.
1
= 1,4.0,5.
5,10.3
125
= 4,812 (kA).
+Mạch máy phát(7):
I
cb7
= 1,05
dm
dmF
U3
S
= 1,05.
5,10.3
67
= 3,68 (kA).
+Mạch kháng phân đoạn(8) (2kép ; 2đơn):
- Dòng cỡng bức qua kháng phân đoạn đợc xét theo 2 trờng hợp
*)Trờng hợp 1:
+ Khi sự cố máy biến áp B
2
:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
23
-
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
S
quaBA
= k
qtSC
.. S
đmB1
= 1,4x0,5x125 = 87,5 (MVA).
S
quaK
= S
quaBA
+
2
1
S
đp
+
4
1
S
tđ
- S
đmF
S
quaK
= 87,5 +
2
1
.10,6.+
3,4.
4
1
- 67= 26,875VA).
*)Trờng hợp 2
+ Xét sự cố một máy phát (F
1
hoặc F
2
)
S
quaB
=
2
1
(S
đmF
- S
đp
-
4
1
S
td
)
=
2
1
(67-10,6-
3,4.
4
1
) =27,66 (MVA)
Lúc này S
quaK
là:
S
qK
= S
qB
+
2
1
s
đp
= 27,66+
6,10.
2
1
= 32,96(MVA)
Vậy dòng cỡng bức qua kháng là:
I
cb8
=
5,10.3
96,32
3
=
dm
qK
U
S
= 1,81(kA)
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
24
-
S
qB
S
qK
S
td
1/2S
dp
S
td
1/2S
dp
B
1
S
q
B
S
qK
S
td
1/2S
dp
1/2S
dp
B
1
B
2
Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ án môn học nhà máy điện
4.2) Xác định dòng điện làm việc cỡng bức phơng án 2.
4.2.1) Các mạch cấp điện áp 220 KV.
+Mạch đờng dây: (1)
Tơng tự nh Phơng án 1 ta cũng có: I
cb1
=
).(393,0
220.3
8,149
3
max
kA
U
S
dm
VHT
==
+ Cuộn cao áp MBAB1 khi sự cố B2(2):
I
cb2
=
).(23,0
220.3
5,87
3
kA
U
S
dm
CC
==
Vậy I
cb
(220)
= max (I
cb1
; I
cb2
) = 0,393 (kA)
4.2.2) Các mạch cấp điện áp 110 kV:
+Mạch đờng dây(có 2kép +2đơn) (3): S
max
=114,9A).
I
cb3
=
).(302,0
110.3
45,57
kA=
+Bộ máy phát điện _ máy biến áp hai dây cuốn(4):
I
cb4
=
).(369,0
110.3
67.05,1
.3
.05,1
kA
U
S
dm
dmF
==
+Trung áp máy biến áp liên lạc,dòng cỡng bức đợc xét khi sự cố một máy
biến áp tự ngẫu liên lạc (B
1
) hoặc 1 MBA 2 cuộn dây B3 (5):
* Khi B3 sự cố:
Nguyễn Phơng Thảo 3201
-
25
-
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
1
HT
220KV 110KV
F
2
