TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (493.33 KB, 60 trang )
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Ch
Ch
ơng I
ơng I
tính toán phụ tảI và cân bằng công suất
tính toán phụ tảI và cân bằng công suất
Chất lợng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lợng
điện năng tại mỗi thời điểm , điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn
toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì
điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất
quan trọng.
Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi.
Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng
đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn đợc các
phơng án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các
máy biến áp và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà
máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 400 MW
gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp máy phát,
110 KV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 KV.
Ta chọn máy phát điện loại TB-120-2
có các thông số sau:
S
Fđm
(MVA)
P
Fđm
(MW)
cos
đm
U
Fđm
(kA)
I
Fđm
(kA)
X
d
X
d
X
d
125 100 0,8 10,5 6,875 0.192 0.273 1.907
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của
các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng (P
max
) và hệ số
(cos
tb
) của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp theo
công suất biểu kiến nhờ công thức sau:
tb
cos.100
max
P%.P
)t(
S
=
Thiết kế môn học nhà máy điện 1
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Trong đó :
S
(t)
: Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng (MVA)
P% : Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại
P
max
: Công suất của phụ tải cực đại tính bằng (MW)
cos
tb
:Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải
1-1.Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy.
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát thủy điện có :
P
Fđm
= 100 MW , cos
tbđm
= 0,8.
Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :
125
===
0,8
100
m
cos
Fdm
P
Fdm
S
d
MVA
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
P
NMđm
= 4P
Fđm
= 4.100= 400 MW
hay S
NMđm
= 4S
Fđm
= 4.125 = 500 MVA
Từ đồ thị phụ tải của nhà máy điện tính đợc công suất phát ra của nhà máy từng
thời điểm là:
dm
NM
NM
cos
P
S
=
)t(
)t(
với
NMdm
NM
)t(NM
P
100
%P
P
=
Kết quả tính toán cho ở bảng 1-1 và đồ thị vẽ ở hình 1-1:
Bảng 1-1
T 0-8 8-12
12-
14
14-
20
20-24
P%
75 95 85 100 65
P(t) MW 300 380 340 400 260
S(t) MVA 375 475 425 500 325
Thiết kế môn học nhà máy điện 2
425
500
325
375
475
S(MVA)
T(h)
8 12
14
20
24
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Hỡnh 1.1: th ph t i to n nh mỏy
1-2.Phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng của nhà máy = 9% công suất định
mức của nhà máy với cos
tddm
= 0,85 tức là bằng hệ số công suất định mức của nhà máy
và đợc coi là hằng số với công thức :
S
td(t)
=.S
NM
= 0,09.500 = 45 (MVA)
T
0-8 8-12 12-14 14-20 20-24
S
td
(t)
34,65 40,05 37,35 41,1 31,95
Hỡnh 1.2: th ph t i t dựng to n nh mỏy
1-3.Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát U
F
( 10,5 kV )
Thiết kế môn học nhà máy điện 3
S
td
(MVA)
34,65
40,0
555
37,35
41,1
31,95
8
12
14
20 24
T(h)
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Phụ tải địa phơng của nhà máy có diện áp 10,5 kV, công suất cực đại P
Ufmax
= 10
MW , cos
tb
= 0,8 : bao gồm 2 kép*4 MW*4 km và 2 đơn*1MW*3 km.Để xác định đồ
thị phụ tải địa phơng phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ
công thức :
tb
)t(
Uf
)t(
Uf
cos
P
S
=
với
maxUf
Uf
)t(Uf
P
100
%P
P
=
Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-3 và đồ thị phụ tải địa phơng
cho ở hình 1-3. Bảng 1-3
T 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24
P% 65 75 100 90 65
S(t) 8,125 9,375 12,5 11,25 8,125
1-4.Đồ thị phụ tải trung áp (110 kV)
Nhiệm vụ thiết kế đã cho P
110max
= 120 MW và cos
tb
= 0,8
gồm 1 kép + 4 đơn. Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp phải căn cứ vào sự
biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ công thức :
Thiết kế môn học nhà máy điện 4
S(MVA)
T(h)
12,5
11,25
8,125
9,375
0
6
10
14
18 24
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
tb
)t(
110
)t(
T
cos
P
S
=
với
max110
)t(
110
P
100
%P
P
=
Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải phía
trung áp cho ở hình 1-4
Bảng 1-4
T 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24
P%
75 85 95 100 75
S(t)
112,5 127,5 142,5 150 112,5
Hình 1.4: th ph t i c p i n áp 110 kV
1-5.Đồ thị phụ tải về hệ thống (220 kV).
Toàn bộ công suất thừa của nhà máy đợc phát lên hệ thống qua đờng dây kép dài
78 km .Tổng công suất hệ thống S
HT
=3200 MVA với công suất ngắn mạch S
NM
=4500
MVA. Dự trữ quay của hệ thống S
dtHT
=480 MVA . Nh vậy phơng trình cân bằng công
suất toàn nhà máy là:
Thiết kế môn học nhà máy điện 5
112,5
127,5
150
112,5
142,5
14
S(MVA)
T(h)
0
8
12
20 24
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
S
NM(t)
= S
Uf(t)
+ S
T(t)
+ S
VHT(t)
+ S
t d(t)
Từ phơng trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là:
S
VHT(t)
= S
NM(t)
- {S
Uf(t)
+ S
T(t)
+ S
t d(t)
}
Từ đó ta lập đợc bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy nh
bảng 1-5 và đồ thị phụ tải trên hình 1-5.
Bảng 1-5
T 0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
To n nh mỏy
375 375 475 475 425 500 500 325
S
UF
8,125 9,375 9,375 12,5 12,5 11,25 8,125 8,125
S
UT
112,5 127,5 127,5 142,5 142,5 150 112,5 112,5
S
TD
34,65 34,65 40,05 40,05 37,35 41,1 41,1 31,95
S
VHTmax
219,72 203,5 298,1 279,95 232,65 297,65 338.275 172,4
1-6. Nhận xét chung.
Phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp và giá trị công suất cực
đại có trị số là: S
Ufmax
= 12,5MVA
S
Tmax
= 150 MVA
S
VHTmax
= 338.275 MVA
Tổng công suất định mức của hệ thống là 3200 MVA, dự trữ quay của hệ thống
S
dtHT
= 480 MVA. Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ
thống S
VHTmax
= 338.275 MVA.
Phụ tải điện áp trung chiếm phần lớn công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung
cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng.
Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy
nh sau:
Thiết kế môn học nhà máy điện 6
S(MVA)
375
400
500
425
375
76.3
48.1
97.1
169.8
215.6
106.6
176.9
129
SNM
SVHT
29.75
30.08
35
31.85
29.75
STD
13.65
16.8
21
17.8
5
14.7
SMF
T(h)
0
6
8
10 12
14 18
20
24
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Ch
Ch
ơng II
ơng II
lựa chọn ph
lựa chọn ph
ơng án nối điện chính
ơng án nối điện chính
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng
trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợi ích
kinh tế lớn lao mà còn đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ
máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau:
Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp Uf có:
Thiết kế môn học nhà máy điện 7
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
S
Ufmax
= 12,5 MVA
S
Ufmin
= 8,125MVA
Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 KV có:
S
Tmax
= 150 MVA
S
Tmin
= 112,5 MVA
Phụ tải về hệ thống ở cấp điện áp 220 KV có:
S
VHTmax
= 338.275 MVA
S
VHTmin
= 172,4 MVA
Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải địa phơng phía điện áp máy phát đợc cấp bằng
các đờng cáp kép mà điện áp đầu cực máy phát là 10,5 kV. Công suất đợc lấy từ đầu
cực của hai máy phát nối với tự ngẫu và mỗi máy cung cấp cho một nửa phụ tải địa ph-
ơng. Trong trờng hợp một máy bị sự cố thì máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung
cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phơng.
Nhà máy có ba cấp điện áp là 10,5 KV; 110KV; 220KV, trong đó lới 110KV và
220KV đều là lới có trung tính trực tiếp nối đất vì vậy để liên lạc giữa ba cấp điện áp ta
dùng máy biến áp tự ngẫu .
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau:
2-1. Ph ơng án I (Hình 2-1).
Thiết kế môn học nhà máy điện 8
F1
B1 B2
F4
F3
B4
F2
B3
HT.
S
T
220 KV
110 KV
Hình 2-1
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Do phụ tải cao và trung áp lớn hơn nhiều so với công suất định mức của máy phát
nên mỗi thanh góp 110 KV và 220 KV đợc nối với một bộ máy phát điện - máy biến áp
ba pha hai dây quấn lần lợt là F3-B3 và F4-B4. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải
này cũng nh để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ máy phát điện -máy biến áp tự
ngẫu (F1-B1 và F2-B2).
Phụ tải địa phơng U
f
đợc cung cấp diện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy
phát điện F1,F2.
Ưu điểm của phơng án này là bố trí nguồn và tải cân đối. Tuy nhiên phải dùng
đến ba loại máy biến áp. Ngoài ra khi S
VHTmin
=172,4 MVA < S
Fđm
= 125 MVA nên nếu
cho bộ F4-B4 làm việc định mức thì có thể phía trung áp nhận đợc năng lợng phải qua
hai lần biến áp (vì phụ tải trung áp rất lớn), lần thứ nhất qua B4, lần thứ hai qua B1 và
B2.
2-2. Ph ơng án II(Hình 2-2).
Thiết kế môn học nhà máy điện 9
f1
b1
f3f2 f4
b2 b4b3
HT
S
t
220 KV 110 KV
Hình 2-2
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Để khắc phục nhợc điểm phơng án I, chuyển bộ F4-B4 từ thanh góp 220 KV sang
phía 110KV. Phần còn lại của phơng án II giống nh phơng án I.
Nhận xét :
- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm đợc vốn đầu t do nối bộ ở
cấp điện áp thấp hơn thiết bị rẻ tiền hơn.
- Phần công suất luôn thừa bên trung đợc truyền qua máy biến áp tự
ngẫu đa lên hệ thống (vì tổng công suất các bộ bên trung luôn lớn hơn
phụ tải cực đại bên trung).
- Ưu điểm của phơng án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp.
Ngoài ra do S
Tmin
= 112,5 MVA > 2S
Fđm
=2.125 =250 MVA nên 2 bộ nối
với thanh góp 110KV có thể luôn luôn làm việc ở chế độ định mức.
2-3. Ph ơng án III(Hình 2-3).
Nhận xét :
Thiết kế môn học nhà máy điện 10
B3 B4
B5
S
T
S
UF
HT
B6
B2
B1
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
- Số lợng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu t lớn, đồng thời trong quá
trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn.
- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây
chung lớn so với công suất của nó.
Tóm lại: Qua những phân tích trên đây ta để lại phơng án I và phơng án II để tính
toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn đợc sơ đồ nối điện tối u cho
nhà máy điện.
Ch
Ch
ơng III
ơng III
Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng
Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng
3-1.Chọn máy biến áp - phân phối công suất cho máy biến áp.
Giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trờng
nơi lắp đặt nhà máy điện . Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng.
I.Ph ơng án I (hình 2-1).
1. Chọn máy biến áp :
Thiết kế môn học nhà máy điện 11
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
- Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo điều
kiện sau: S
B1đm
= S
B2đm
1
S
Fđm
Trong đó là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu
5,0
220
110220
U
UU
C
TC
=
=
=
Do đó : S
B1đm
= S
B2đm
250125
1
5,0
=
MVA
Từ kết quả tính toán trên ta chọn tổ hợp ba máy biến áp tự ngẫu một pha cho mỗi
máy biến áp B1,B2 loại: T 125 - 242/10,5 có các thông số kỹ thuật nh bảng 3-1 (là
thông số cho một pha trong tổ hợp 3 pha ):
Bảng 3-1
S
đm
(MVA)
U
đm
(KV)
U
N
%(*)
P
0
(KW)
P
N
%
I
0(
%)
Giá
(10
6
Đ)
U
C
U
T
U
H
C-T C-H T-H C-H C-T C-H T-H
250 242 - 13,8 - - 11 210 - 650 -
0,4
5
6480
Nh vậy tổng công suất của tổ hợp 3 tổ máy biến áp tự ngẫu một pha là:
3.125 = 375 MVA
- Máy biến áp B3 đợc chọn theo sơ đồ bộ :
S
B3đm
S
Fđm
= 125 MVA
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có S
đm
= 125 MVA là loại :
T-125 (121/10,5) có các thông số kỹ thuật nh ở bảng 3-2
Bảng 3-2
S
đm
(MVA)
U
Cđm
(KV)
U
Hđm
(KV)
P
0
(KW)
P
N
(KV)
U
N
% I
0
%
Giá
(10
6
Đ)
125 121 10,5 100 400 10,5 0,5 5120
- Máy biến áp B4 cũng đợc chọn theo sơ đồ bộ nh đối với B3:
Thiết kế môn học nhà máy điện 12
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
S
B4đm
S
Fđm
= 125 MVA
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có S
đm
= 125 MVA là loại :
T-125 (242/10,5) có các thông số nh ở bảng 3-3 .
Bảng 3-3
S
đm
(MVA)
U
Cđm
(KV)
U
Hđm
(KV)
P
0
(KW)
P
N
(KV)
U
N
% I
0
% Giá (10
6
Đ)
125 242 10,5 115 380 11 0,5 6480
2.Phân bố công suất cho các máy biến áp.
- Để thuận tiện trong vận hành, các bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây F3-B3
và F4-B4 cho làm việc với đồ thị bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công suất tải của mỗi
máy là:
S
B3
= S
B4
= S
Fđm
= 125MVA
Do đó ở điêù kiện làm việc bình thờng B3 và B4 không bị quá tải
- Phụ tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu B1và B2 đợc tính nh sau :
Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
( )
3B)t(T2BCT1BCT
SS
2
1
)t(S)t(S
==
Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
( )
4B)t(VHT2BCC1BCC
SS
2
1
SS
==
Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
2BCT2BCC1BCT1BCC2BCH1BCH
SSSSSS
+=+==
Kết quả tính toán cho trên bảng 3-4:
t (h)
0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
B1
=S
B2
125 125 125 125 125 125 125 125
S
CT
(t)
-6,25 1,25 1.25 8,75 8,75 12,5 -6,25 -6,25
S
CC
(t)
47,36 39,25 86,55 77,475 53,82 86,32 106,64 23,7
S
CH
(t) 41,11 40,5 87,8 86,225 62,57
98,82
100,39 17,45
Thiết kế môn học nhà máy điện 13
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Dấu - chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp hệ thống 220kV sang thanh góp
110KV để bổ xung lợng công suất thiếu phía 110kV.
Qua bảng phân bố công suất 3-4 thấy rằng:
S
CCmax
= 106,64 MVA < S
B1,B2đm
=375 MVA
S
CTmax
= 12,5 MVA < S
M
= .S
B1đm
= 125 MVA
S
CHmax
= 100,39MVA < S
M
= 125 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố.
Vì công suất định mức của các máy biến áp hai cuộn dây đợc chọn theo công suất
định mức của máy phát điện nên việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối với máy biến áp
tự ngẫu.
Coi sự cố nặng nề nhất là lúc phụ tải trung áp cực đại S
Tmax
= 150 MVA.
Khi đó S
VHT
=338.275MVA ; S
Uf
=12,5 MVA
a) Giả thiết sự cố bộ F3-B3.
Kiểm tra điều kiện : 2.K
qtsc
. .S
B1đm
S
Tmax
( 2.1,4.0,5.375 =525 > 338.275 MVA thoả mãn điều kiện )
Lúc này công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là:
S
CT-B1
= S
CT-B2
= S
Tmax
/2 = 75 MVA
Cho các máy phát F1và F2 làm việc với giá trị định mức. Do đó công suất qua
cuộn hạ của B1 và B2 là:
S
CH-B1,B2
= S
Fđm
- S
Uf
/2 - S
td
/4
= 125- 12,5/2 41,1/4 = 108,475 MVA
Công suất tải lên cao áp của 1 MBA:
S
CC-B1,B2
= S
CH-B1,B2
- S
CT-B1,B2
= 108,475 - 75 = 33,475 MVA
Khi đó lợng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lợng :
S
thiếu
= S
VHT
- S
B4
- 2.S
CC-B1,B2
= 338.275 125 2.33,475 = 146,325 MVA < S
dtHT
=480 MVA
Với lợng công suất thiếu này nhỏ hơn dợ trữ quay của hệ thống.
Thiết kế môn học nhà máy điện 14
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ F3-B3,hai máy biến áp tự ngẫu B1,B2 làm việc
không bị quá tải.
b) Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu B1(hoặc B2).
Khi B1sự cố thì F1 ngừng. Trờng hợp này kiểm tra quá tải của B2:
Kiểm tra điều kiện : K
qtsc
. .S
B1đm
S
Tmax
S
B3
( 1,4.0,5.250 =175 >150 125 = 25 MVA thoả mãn điều kiện )
- Công suất tải lên trung áp:
S
CT-B2
= S
Tmax
- S
B3
= 150 - 125 = 25 MVA
- Công suất qua cuộn hạ của B2:
S
CH-B2
= S
Fđm
- S
Uf
- S
tdmax
/4
= 125 12,5 41,1/4 = 102.225 MVA
- Công suất tải lên phía cao áp:
S
CC-T2
= S
CH-B2
- S
CT-B2
= 102,225 - 25 = 77,225 MVA
Nh vậy khi sự cố B1, để đảm bảo cho phụ tải trung áp cực đại phải lấy công suất
từ thanh góp hệ thống sang thanh góp 110 kV một lợng 102,225 MVA. Khi đó lợng
công suất nhà máy cấp cho phía cao còn thiếu là:
S
thiếu
=S
VHT
- S
B 4
- S
CC-B2
=
= 338.275 - 125 77,225 = 136,05 MVA< S
dtHT
=480 MVA
Lợng thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thốngnên B2 cũng không bị quá tải.
II.Ph ơng án II (hình 2-2) .
1. Chọn máy biến áp.
-Hai máy biến áp B3 và B4 đợc chọn theo sơ đồ bộ .Do hai máy biến áp này cùng
nối với thanh góp điện áp 110 KV nên đợc chọn giống nhau và chọn giống máy biến áp
B3 ở phơng án I là máy biến áp loại : T-125-121/13,8 có các thông số kỹ thuật nh ở
bảng 3-2 (phơng án I ).
-Hai máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 đợc chọn tơng tự nh phơng án I
Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo điều kiện
sau: S
B1đm
= S
B2đm
1
S
Fđm
Thiết kế môn học nhà máy điện 15
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Do đó : S
B1đm
= S
B2đm
250125
1
5,0
=
MVA
Ta chọn máy biến áp có ký hiệu: ATTH-250 có các thông số kỹ thuật nh sau :
S
đm
(MVA)
U
đm
(KV) U
N
%(*)
P
0
(KW)
P
N
%
U
C
U
T
U
H
C-T C-H T-H C-H C-T C-H T-H
250 230 121 13,8 11 32 20 120 520 - - 0,5 10000
2. Phân phối công suất cho các máy biến áp.
Để đảm bảo kinh tế và thuận tiện trong vận hành, các máy phát F3,F4 cho làm
việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm.
-Do đó công suất tải qua mỗi máy biến áp B3,B4 là:
S
B3
= S
B4
= S
Fđm
= 125 MVA
- Phụ tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1và T2 đợc tính nh sau :
Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
( )
(t)
VHTB2CC1BCC
S
2
1
SS
==
Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
( )
43
)(
21
2
1
BB
t
TBCTBCT
SSSSS
==
Phụ tải phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :
2BCT2BCC1BCT1BCC2BCH1BCH
SSSSSS
+=+==
Dựa vào bảng 1-5 đã tính ở chơng I và các công thức ở trên ta tính đợc phụ tải cho
từng thời điểm , kết quả ghi trong bảng 3-5
Bảng 3-5
t (h)
0-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
B1
=S
B2
125 125 125 125 125 125 125 125
S
CT
(t)
-38 -22,5 -22,5 -7,5 -7,5 0 -38 -38
S
CC
(t)
109,86 101,75 149,05 139,97 116,32 148,82 169,14 86,2
S
CH
(t)
71,86 79,25 126,55 69,98 58,16
148,82
84,57 43,1
Thiết kế môn học nhà máy điện 16
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Dấu - chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp hệ thống 220KV sang thanh góp
110KV để bổ xung lợng công suất thiếu phía 110KV.
Qua bảng phân bố công suất 3-5 thấy rằng:
S
CCmax
= 169,14 MVA < S
B1,B2đm
=250 MVA
S
CTmax
= 38 MVA < S
M
= .S
B1đm
= 125 MVA
S
CHmax
= 148,82 MVA < S
M
= 125 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố.
Cũng coi sự cố nguy hiểm nhất là xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại. Đối với các
bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây không cần kiểm tra quá tải vì công suất
định mức của các máy biến áp này đợc chọn theo công suất định mức của máy phát
điện. Do đó việc kiểm tra quá tải chỉ tiến hành với các máy biến áp tự ngẫu.
a) Khi sự cố bộ F3-B3 (hoặc F4-B4).
Kiểm tra điều kiện : 2.K
qtsc
. .S
B1đm
S
Tmax
( 2.1,4.0,5.250 =350 > 150 MVA thoả mãn điều kiện )
Khi đó công suất tải lên các phía qua mỗi máy biến áp tự ngẫu đợc xác định nh sau:
- Phía trung áp:
S
CT-B1
= S
CT-B2
=
2
1
( S
Tmax
- S
B4
)=
2
1
(150 - 125) = 12,5 MVA
- Công suất qua cuộn hạ:
S
CH-B1
= S
CH-B2
= S
Fđm
- S
Uf
/2
- S
td
/4 = 108,475 MVA
- Công suất phát lên phía cao:
S
CC-B1
= S
CC-B2
= S
CH-B1
- S
CT-B1
= 108,475 12,5 = 95,975 MVA
Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lợng công suất là:
S
thiếu
= S
VHT
- (S
CC-B1
+ S
CC-B2
) = 338,275 - 2.95,975 = 146,325 MVA
Lợng công suất thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống =480MVA.
Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ F3- B3 thì các máy biến áp tự ngẫu B1,B2 không
bị quá tải.
b) Khi sự cố tự ngẫu B1
(hoặc B2).
Thiết kế môn học nhà máy điện 17
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
Khi B1 bị sự cố thì F1 ngừng, ta kiểm tra quá tải của B2.
Kiểm tra điều kiện : K
qtsc
. .S
B1đm
S
Tmax
- 2.S
B3
(1,4.0,5.250 =175 >150 -2.125 = -125 MVA thoả mãn điều kiện )
Công suất tải qua các phía của B2 nh sau:
- Phía trung áp:
S
CT-B2
= S
Tmax
- (S
B3
+ S
B4
) = 150 - 2.125 = 0 MVA
- Phía hạ áp:
S
CH-B2
= S
Fđm
- S
Uf
- S
td
/4 = 102,225 MVA
- Phía cao áp:
S
CC-B2
= S
CH-B2
- S
CT-B2
= 102,225 - 0 = 102,225 MVA
Phụ tải hệ thống bị thiếu một lợng công suất là:
S
thiếu
= S
VHT
- S
CC-B2
= 338,275 -102,225 = 236,05 MVA< S
dtHT
=480MVA
Lợng này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống.
Do đó trong trờng hợp này B2 cũng không bị quá tải.
Tóm lại: Các máy biến áp đã chọn đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật khi làm việc
bình thờng và khi sự cố.
3-2 Tính toán tổn thất điện năng.
Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu đợc trong việc đánh
giá một phơng án về kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng
chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp.
I. Ph ơng án I (Hình 2-1).
Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố
công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 3-4
1. Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3.
Công thức tính toán:
.T
S
S
.P.TPA
2
B3dm
2
B3
N0B3
+=
Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h.
Thiết kế môn học nhà máy điện 18
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
S
B3
: phụ tải của máy biến theo thời gian và đợc lấy theo đồ thị phụ tải
hằng ngày.
Ta có B3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại T-125-121/10,5 có :
P
0
= 100 kW, P
N
= 400 kW, S
B3
= 125 MVA = hằng số.
Suy ra : A
B3
= 0,1. 8760 + 0,4 .
8760.
125
125
2
2
= 4380 MWh.
2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp B4.
Tơng tự nh tính A
B3
, B4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại T -125-
242/10,5 có:
P
0
= 115kW; P
N
= 380kW; S
B4
= 125 MVA = hằng số .
Suy ra : A
B4
= 0,115. 8760 + 0,38 .
8760.
125
125
2
2
= 4336,2 MWh.
3.Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu.
Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ta coi máy biến áp tự ngẫu
nh máy biến áp ba cuộn dây. Khi đó cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạ của máy
biến áp tự ngẫu tơng ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ của máy biến áp ba dây
cuốn. Tổn thất công suất trong các cuộn đợc tính nh sau:
)
PP
P.(5,0P
2
HNTHNC
TNCNC
+=
)
PP
P.(5,0P
2
HNCHNT
TNCNT
+=
)
PP
P.(5,0P
2
HNTHNC
TNCNH
+
+=
-Chn máy biến áp tự ngẫu loại : ATTH-250-230/121/11
Có các thông số sau: P
0
= 120kW ; P
N C-H
= 520kW ; I
0
%= 0,5
P
0
=120 kW P
N
CT
= 520 kW => P
N
C
= P
N
T
= P
N
H
=1/2 P
N
CH
=260 kW
26,0)
5,0
26,026,0
52,0.(5,0
2
=
+=
NC
P
MW
Thiết kế môn học nhà máy điện 19
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
26,0)
5,0
26,026,0
52,0.(5,0
2
=
+=
NT
P
MW
78,0)
5,0
26,026,0
52,0.(5,0
2
=
+
+=
NC
P
MW
Từ các kết quả bảng 3-4 và công thức tính ở trên ta có công thức tính tổn thất điện
năng của máy biến áp tự ngẫu 3 pha đợc tổ hợp từ 3 máy biến áp một pha nh sau :
A
B1
=A
B2
=
+++=
24
1i
i
2
iHNHi
2
iTNTi
2
iCNC
2
Bdm
0
)tS.Pt.S.Pt.S.P(.
S.3
365
T.P.3
ở đây: S
iC
, S
iT
, S
iH
là phụ tải phía cao áp , trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp
tự ngẫu tại thời điểm t
i
ghi trong bảng 3-4 đã tính ở trên .
T = 8760 h.
P
N
, P
o
, S
Bđm
: là của một máy biến áp một pha.
Viết gọn lại:
=
24
1i
S
iT
.t
i
= (-6,25)
2
.6 + 1,25
2
.2 + 1.25
2
.2+8,75
2
.2+8,75
2
.2+
+ 12,5
2
.4 +(-6,25)
2
.2 +(-6,25)
2
.4= 1406,25 MVA
2
.h
=
24
1i
S
iC
.t
i
=47,36
2
.6+39,25
2
.2 + 86,55
2
.2 +77,475
2
.2 +53,82
2
.2 +86,32
2
.4
+ 106,64
2
. 2 + 23,7
2
.4 = 104114,2 MVA
2
.h
=
24
1i
S
iH
.t
i
= 41,11
2
.6 + 40,5
2
.2 + 87,8
2
.2+ 86,225
2
.2+ 62,57
2
.2 +
+ 98,82
2
.4+ 100,39
2
.2+ 17,45
2
.4 = 111973,76 MVA
2
.h
Do đó:
A
B1
=A
B2
=
+++=
24
1i
i
2
iHNHi
2
iTNTi
2
iCNC
2
Bdm
0
)tS.Pt.S.Pt.S.P(.
S.3
365
T.P.3
=3.0,12.8760+
2
250.3
365
[0,26. 1406,25 +0,26. 104114,2 +0,78. 111973,76]
= 3824 MWh
Nh vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phơng án I là:
A
= A
B1
+A
B2
+A
B3
+A
B4
=
Thiết kế môn học nhà máy điện 20
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
= 2.3824 + 4380 + 4336,2 = 16364,2 MWh
II-Ph ơng án II (hình 2-2) .
1. Tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp B3 và B4.
Theo công thức nh ở phơng án I :
A
B3
= A
B4
=
T.
S
S
.PT.P
dm3B
2
2
4B,3B
N0
+
Máy biến áp B3 và B4 đã chọn là máy biến áp kiểu T-125-121/13,8 có thông
số nh ở bảng 3-2 do đó tổn thất điện năng của máy biến áp B3 và B4 ở phơng án này
bằng nhau và đúng bằng tổn thất trong máy biến áp B3 ở phơng án I trên:
A
B3
= A
B4
= 4380 MWh
2. Tính tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp tự ngẫu B1 và B2.
Tơng tự ta phơng án I, ta có:
Máy biến áp tự ngẫu 3 pha : ATTH-250-230/121/13,8 có P
0
=120 kW và
P
NC-T
=520 kW , P
NC-H
= P
NT-H
=P
NC-T
/2=260 MW và dựa vào bảng 3-5
Từ đó ta tính đợc :
26,0)
5,0
26,026,0
52,0.(5,0P
2
NC
=
+=
MW
26,0)
5,0
26,026,0
52,0.(5,0P
2
NT
=
+=
MW
78,0)
5,0
26,026,0
52,0.(5,0P
2
NH
=
+
+=
MW
A
B1
= A
B2
=
+++=
24
1i
i
2
iHNHi
2
iTNTi
2
iCNC
2
dm!B
0
)tS.Pt.S.Pt.S.P(.
S
365
T.P
Viết gọn lại:
=
24
1i
S
iT
.t
i
= (-38)
2
.6 + (-22,5)
2
.2 + (-22,5)
2
.2 +(-7,5)
2
.2+(-7,5)
2
.2+
+ 0
2
.4 +(-38)
2
.2 +(-38)
2
.4= 19578 MVA
2
.h
=
24
1i
S
iC
.t
i
=109,86
2
.6+101,75
2
.2 + 149,05
2
.2 +139,97
2
.2 +116,32
2
.2 +148,82
2
.4
Thiết kế môn học nhà máy điện 21
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
+ 169,14
2
. 2 + 86,2
2
.4 = 379325,14 MVA
2
.h
=
24
1i
S
iH
.t
i
= 71,86
2
.6 + 79,25
2
.2 + 126,55
2
.2+ 69,98
2
.2+ 58,16
2
.2 +
+ 148,82
2
.4+ 84,57
2
.2+ 43,1
2
.4 = 202457,84 MVA
2
.h
Suy ra:
A
B1
= A
B2
=
=0,12.8760+
2
250
365
[0,26. 19578 +0,26. 379325,14 +0,78. 202457,84]
= 2579,13 MWh
Từ các kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở trên ta có tổng
tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phơng án II là :
A
= A
B1
+ A
B2
+ A
B3
+ A
B4
=2A
B1
+ 2A
B3
=
=2.2579,13 + 2.4380 = 13918,26 MWh.
Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa hai phơng án:
Bảng 3-6:
Tổn thất điện năng
A
(MWh)
Phơng án I 16364,2
Phơng án II 13918,26
Ch ơng IV
Tính toán kt-kt Chọn ph
Tính toán kt-kt Chọn ph
ơng án tối
ơng án tối
u
u
Việc quyết định bất kỳ một phơng án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về
mặt kinh tế và kỹ thuật, nói khác đi là dựa trên nguyên tắc đảm bảo cung cấp điện và
kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây chính cho nhà máy điện.
Trên thực tế vốn đầu t vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu t máy
biến áp và các mạch thiết bị phân phối. Nhng vốn đầu t của các mạch thiết bị phân phối
chủ yếu phụ thuộc vào máy cắt, vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng
phơng án phải chọn các máy cắt.Trong tính toán chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật ta chỉ cần
chọn sơ bộ các máy cắt.
Thiết kế môn học nhà máy điện 22
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
4-1. Chọn sơ bộ máy cắt của các ph ơng án.
I-Xác định dòng điện làm việc c ỡng bức của các mạch.
1-Ph ơng án I (Hình 2-1).
a) Cấp điện áp về hệ thống 220 KV.
- Mạch đờng dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là S
VHTmax
=
144,21 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cỡng bức của mạch đờng dây đợc tính với
điều kiện một đờng dây bị đứt . Khi đó
887,0
220.3
275,338
3
max
===
dm
VHT
lvcb
U
S
I
KA
-Mạch máy biến áp ba pha 2 cuộn dây B4 : Dòng điện làm việc cỡng bức đợc xác
định theo dòng điện cỡng bức của máy phát điện.
344,0
220.3
125.05,1
3
.05,1
===
dm
Fdm
lvcb
U
S
I
KA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu B3(B4) :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
28,0
220.3
64,106
3
max
===
dm
CC
lvcb
U
S
I
KA
Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cỡng bức là
0878,0
220.3
33,475
3
===
dm
CC
lvcb
U
S
I
KA
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
2026,0
220.3
77,225
3
===
dm
CC
lvcb
U
S
I
KA
Nh vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phơng án I này là :
I
cbcao
= 0,344 KA
b) Cấp điện áp trung 110 kV.
-Mạch đờng dây : Phụ tải trung áp đợc cấp bởi 2 đờng dây kép *80MW ,
4 đơn*50MW, ta có :
Dòng điện làm việc cỡng bức là :
Thiết kế môn học nhà máy điện 23
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
787,0
110.3.8,0
120
.3.cos
.2
max
====
dm
kep
lvlvcb
U
P
II
KA
-Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây :
69,0
110.3
125.05,1
3
.05,1
===
dm
Fdm
lvcb
U
S
I
KA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
0656,0
110.3
5,12
3
max
===
dm
CT
lvcb
U
S
I
KA
Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cỡng bức là
393,0
110.3
75
3
===
dm
CT
lvcb
U
S
I
KA
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
131,0
110.3
25
3
===
dm
CT
lvcb
U
S
I
KA
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía 220 kV đợc lấy là :
I
cbtrung
= 0,787 KA
c) Cấp điện áp 10,5 kV.
Dòng điện làm việc cỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cỡng bức
của máy phát điện nên ta có :
22,7
5,10.3
125.05,1
3
.05,1
===
dm
Fdm
lvcb
U
S
I
KA
Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cỡng bức cuả phơng án I là :
Bảng 4-1
Cấp điện áp 220 kV 110 kV 13,8 kV
I
cb
(kA) 0,344 0,787 7,22
2-Ph ơng án II (Hình 2-2).
a) Cấp điện áp 220 kV.
-Mạch đờng dây cũng nh phơng án I ta đã có : I
lvcb
= 0,344 KA
Thiết kế môn học nhà máy điện 24
Đồ án môn học
Phm c Thng
- Lớp HTĐ - K44
-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
444,0
220.3
14,169
3
max
===
dm
CC
lvcb
U
S
I
KA
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
268,0
220.3
102,225
3
===
dm
CC
lvcb
U
S
I
KA
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phơng án II
là : I
cbcao
= 0,444 KA
b) Cấp điện áp 110 kV.
-Mạch đờng dây tơng tự nh phơng án I ta có : I
lvcb
= 0,69 KA
-Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây nh phơng án I ta có: I
lvcb
= 0,69 KA
-Mạch máy biến áp tự ngẫu :
Khi làm việc bình thờng thì dòng cỡng bức của mạch này là :
2,0
110.3
38
3
max
===
dm
CT
lvcb
U
S
I
KA
Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cỡng bức là
0656,0
110.3
5,12
3
===
dm
CT
lvcb
U
S
I
KA
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cỡng bức là
656,0
110.3
125
3
===
dm
CT
lvcb
U
S
I
KA
Nh vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 110 kV là:
I
lvcb
= 0,69 KA
c) Cấp điện áp 13,8 kV.
Dòng điện làm việc cỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cỡng bức
của máy phát điện nên ta có :
49,5
8,13.3
125.05,1
3
.05,1
===
dm
Fdm
lvcb
U
S
I
KA
Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cỡng bức của phơng án II là :
Thiết kế môn học nhà máy điện 25
