Tính toán kinh tế kỹ thuật trong thiết kế xây dựng nhà máy điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (703.16 KB, 66 trang )
thiết kế môn học nhà máy điện
lời nói đầu
Ngày nay, điện năng đợc sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống.
Điện năng đợc sản xuất ra từ các nhà máy điện để cung cấp cho các hộ tiêu
thụ. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, cần phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện.
Do đó việc nghiên cứu tính toán kinh tế kĩ thuật trong thiết kế xây dựng nhà
máy điện là công việc hết sức cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã đ-
ợc học, em đã đợc giao thực hiện Đồ án thiết kế môn học Nhà máy điện với
nhiệm vụ thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 200 MW.
Trong quá trình thiết kế, với sự tận tình giúp đỡ của các thày giáo trong bộ
môn và các bạn trong lớp cùng với nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đợc
bản đồ án này. Tuy nhiên, do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản đồ án
không tránh khỏi có những thiếu sót. Em rất mong nhận đợc sự góp ý của các
thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này đợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn các thầy trong Bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt
là GS.TS. Lã Văn út và PGS.TS Nguyến Hữu Khái đã giúp em hoàn thành bản
thiết kế đồ án môn học này.
Hà nội, tháng 10 năm 2004
Sinh viên
Nguyễn Tiến Quỳnh
mục lục
lời nói đầu............................................................................................................1
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 1 -
thiết kế môn học nhà máy điện
mục lục................................................................................................................1
chơng i.................................................................................................................4
1. chọn máy phát điện.....................................................................................5
2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ....................................................5
2.1. phụ tải cấp điện áp máy phát...............................................................5
2.2. phụ tải cấp điện áp trung 110kv...........................................................6
2.3. công suất phát của nhà máy ................................................................7
2.4. phụ tải tự dùng của nhà máy ...............................................................8
2.5. công suất phát về hệ thống ..................................................................9
3. Một số nhận xét chung..............................................................................10
Chơng II.............................................................................................................11
I. Đề xuất phơng án.......................................................................................11
1.1. Phơng án 1 .........................................................................................12
1.2. Phơng án 2..........................................................................................13
.......................................................................................................................13
1.3. Phơng án 3..........................................................................................13
1.4. Phơng án 4..........................................................................................14
II. tính toán chọn máy biến áp cho các phơng án.........................................15
1. Phơng án 1.................................................................................................15
1.1. Chọn Máy Biến áp.............................................................................15
1.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA....................................................16
1.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA.....................................................17
1.4. Tính Tổn Thất Điện Năng..................................................................19
1.5. Tính Dòng Điện Cỡng Bức Của Các Mạch........................................21
2. Phơng án 2.................................................................................................23
...................................................................................................................23
2.1. Chọn máy biến áp..............................................................................23
2.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA....................................................24
2.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA......................................................25
2.4. Tính Tổn Thất Điện Năng..................................................................27
2.5. Tính Dòng Điện Cỡng Bức Của Các Mạch........................................28
Chơng III...........................................................................................................31
I. phơng án 1..................................................................................................31
1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán.........................................................31
2. xác định điện kháng của các phần tử .......................................................32
3. xác định dòng ngắn mạch.........................................................................33
3.1. Ngắn mạch tại N-1.............................................................................33
3.2. Ngắn mạch tại N-2.............................................................................35
3.3. Ngắn Mạch Tại N-3...........................................................................37
3.4. Ngắn mạch tại N-3...........................................................................38
3.5. Ngắn Mạch Tại N-4...........................................................................39
4. Chọn Máy Cắt Điện..................................................................................40
II. phơng án 2................................................................................................41
1. Xác định điểm ngắn mạch tính toán.........................................................41
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 2 -
thiết kế môn học nhà máy điện
2. xác định điện kháng của các phần tử........................................................41
3. xác định dòng ngắn mạch.........................................................................41
3.1. Ngắn mạch tại N-1.............................................................................41
3.2. Ngắn mạch tại N-2.............................................................................43
3.3. Ngắn Mạch Tại N-3...........................................................................45
3.4. Ngắn mạch tại N-3............................................................................46
3.5. Ngắn Mạch Tại N-4...........................................................................48
4. Chọn Máy Cắt Điện..................................................................................49
Chơng IV...........................................................................................................49
I. pHƯƠNG áN 1..........................................................................................51
1. Tính Vốn Đầu T Của Thiết Bị ..................................................................51
1.1. Vốn Đầu T Mua Máy Biến áp............................................................51
1.2. Vốn Đầu T Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối.......................52
2. Tính Phí Tổn Vận Hành Hàng Năm ........................................................52
3. Chi Phí Tính Toán Của Phơng án .............................................................52
II. pHƯƠNG áN 2.........................................................................................53
1. Tính Vốn Đầu T Của Thiết Bị ..................................................................53
1.1. Vốn Đầu T Mua Máy Biến áp............................................................53
1.2. Vốn Đầu T Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối.......................54
2. Tính Phí Tổn Vận Hành Hàng Năm ........................................................54
3. Chi Phí Tính Toán Của Phơng án .............................................................54
III. so sánh kinh tế - kỹ thuật chọn phơng án tối u.......................................55
1. Kết Luận Về Tính Toán Kinh Tế..............................................................55
2. So Sánh Về Mặt Kỹ Thuật........................................................................55
3. Kết luận.....................................................................................................55
Chơng V............................................................................................................55
1. Chọn dây dẫn Phụ tải cấp điện áp máy phát.............................................56
1.1. Đờng Dây Kép...................................................................................56
1.2. Đờng Dây Đơn...................................................................................57
2. Chọn thanh dẫn, thanh góp.......................................................................58
2.1. Chọn Thanh Dẫn Cứng.......................................................................58
2.2. Chọn Dây Dẫn Và Thanh Góp Mềm Phía Trung áp..........................60
2.3. Chọn Dây Dẫn Và Thanh Góp Mềm Phía Cao áp.............................62
3. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng.......................................................................64
4. Chọn máy cắt điện....................................................................................65
5. Chọn dao cách ly.......................................................................................65
6. Chọn kháng Điện phụ tải cấp điện áp máy phát.......................................66
7. Chọn máy biến dòng Điện........................................................................69
7.1. Cấp Điện áp Máy Phát.......................................................................69
7.2. Cấp Điện áp 110kV & 220kV............................................................70
8. Chọn máy biến điện áp.............................................................................71
8.1. Cấp Điện áp Máy Phát.......................................................................71
8.2. Cấp Điện áp Cao Và Trung................................................................72
Chơng VI...........................................................................................................72
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 3 -
thiết kế môn học nhà máy điện
1. sơ đồ cung cấp điện tự dùng......................................................................73
2. chọn máy biến áp bậc một........................................................................73
2. chọn máy biến áp dự trữ............................................................................74
3. chọn máy biến áp công tác bậc hai...........................................................74
4. Chọn máy cắt Mạch tự dùng.....................................................................74
4.1. Chọn MC - 1......................................................................................74
4.2. Chọn MC - 2......................................................................................75
tài liệu tham khảo..............................................................................................76
chơng i
tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Chọn máy phát điện
Cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống điện là rất cần thiết đảm bảo
cho hệ thống làm việc ổn định, tin cậy và đảm bảo chất lợng điện năng. Công
suất do nhà máy điện phát ra phải cân bằng với công suất yêu cầu của phụ tải.
Trong thực tế lợng điện năng luôn thay đổi do vậy ngời ta phải dùng phơng
pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải, nhờ đó định ra phơng pháp vận
hành tối u, chọn sơ đồ nối điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp ...
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 4 -
thiết kế môn học nhà máy điện
1. chọn máy phát điện
Theo nhiệm vụ thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất
200MW, gồm 4 máy phát điện 4 x 50MW,
8,0cos
=
, U
đm
= 10,5kV. Chọn
máy phát điện loại
250TB
có các thông số :
bảng 1.1
S
Fđm
MVA
P
Fđm
MW
cos
đm
U
Fđm
kV
I
đm
kA
X
d
X
d
X
d
62,5 50 0,8 10,5 5,73 0,135 0,3 1,84
2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Xuất phát từ đồ thị phụ tải ngày ở các cấp điện áp theo phần trăm công
suất tác dụng cực đại P
max
và hệ số công suất cos của phụ tải tơng ứng, ta xây
dựng đợc đồ thị phụ tải các cấp điện áp và toàn nhà máy theo công suất biểu
kiến.
2.1. phụ tải cấp điện áp máy phát
Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm:
1 đờng dây kép x 3,2MW x 4km
6 đờng dây đơn x 1MW x 3km
Phụ tải cấp điện áp máy phát có P
UFmax
= 9,2MW, cos = 0,8. Suy ra:
MW5,11
8,0
2,9
cos
P
S
maxUF
maxUF
==
=
Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính đợc nhu cầu công suất tại từng
thời điểm trong ngày:
maxUFUF
maxUFUF
S).t(p)t(S
P).t(p)t(P
=
=
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :
bảng 1.2
Thời gian, h
Công suất
0 - 6 6 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 24
p, % 55 80 100 90 65
P
UF
, MW 5,06 7,36 9,2 8,28 5,98
S
UF
, MVA 6,325 9,2 11,5 10,35 7,475
Đồ thị phụ tải điện áp máy phát:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 5 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Hình 1.1
2.2. phụ tải cấp điện áp trung 110kv
Phụ tải cấp điện áp trung bao gồm 1 đờng dây kép và 4 đờng dây đơn với
công suất các mạch nh nhau.
Phụ tải cấp điện áp trung có P
UTmax
= 110MW, cos = 0,8. Suy ra:
MW5,137
8,0
110
cos
P
S
UT
maxUT
maxUT
==
=
Từ đồ thị phụ tải tính theo %P
max
, ta tính đợc nhu cầu công suất tại từng
thời điểm trong ngày:
maxUTUT
maxUTUT
S).t(p)t(S
P).t(p)t(P
=
=
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất cấp điện áp máy phát :
bảng 1.3
Thời gian, h
Công suất
0 - 4 4 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 24
p, % 70 85 95 100 75
P
UT
, MW 77 93,5 104,5 110 82,5
S
UT
, MVA 96,25 116,875 130,625 137,5 103,125
Đồ thị phụ tải điện áp trung
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 6 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Hình 1.2
2.3. công suất phát của nhà máy
Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện có :
P
F
= 50 MW, cos = 0,8. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :
MVA5,62
8,0
50
cos
P
S
F
F
==
=
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
MW20050.4P4P
FNM
===
MVA2505,62.4S4S
FNM
===
Từ biểu đồ phát công suất của nhà máy, ta tính đợc công suất phát ra của
nhà máy tại từng thời điểm trong ngày:
NMNM
NMNM
S).t(p)t(S
P).t(p)t(P
=
=
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất phát của nhà máy:
bảng 1.4
Thời gian, h
Công suất
0 8 8 12 12 14 14 -20 20 24
p, % 70 90 100 85 70
P
NM
, MW 140 180 200 170 140
S
NM
, MVA 175 225 250 212,5 175
Đồ thị phát công suất của nhà máy:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 7 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Hình 1.3
2.4. phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế phụ tải tự dùng của nhà máy chiếm 8% điện năng
phát ra của nhà máy. Nh vậy lợng tự dùng của nhà máy tại mỗi thời điểm trong
ngày:
+=
NM
NM
NMTD
S
)t(S
.6,04,0.S.S
trong đó:
S
NM
: công suất đặt của nhà máy,
MVA250S
NM
=
: tự dùng nhà máy,
%8
=
Kết quả tính toán cho ta bảng cân bằng công suất tự dùng của nhà máy:
bảng 1.5
Thời gian, h
Công suất
0 8 8 12 12 14 14 -20 20 24
S
NM
, MVA
175 225 250 212,5 175
S
TD
, MVA
16,4 18,8 20 18,2 16,4
Đồ thị phụ tải tự dùng:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 8 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Hình 1.4
2.5. công suất phát về hệ thống
Nhà máy phát công suất lên hệ thống qua 2 lộ đờng dây 220kV, chiều dài
mỗi lộ 80km.
Công suất phát về hệ thống đợc xác định bằng biểu thức:
( )
TDUTUFNMVHT
SSSSS
++=
trong đó:
NM
S
: công suất đặt của toàn nhà máy.
Dựa vào các kết quả tính toán trớc ta tính đợc công suất phát về hệ thống
của nhà máy tại từng thời điểm trong ngày.
Kết quả tính ở trong bảng 1.6
bảng 1.6
Thời
gian, h
0_4 4_6 6_8 8_10 10_12 12_14 14_18 18_20 20_24
S
NM
,
MVA
175 175 175 225 225 250 212,5 212,5 175
S
UF
,
MVA
6,32 6,32 9,2 9,2 11,5 11,5 10,35 7,47 7,47
S
UT
,
MVA
96,2
5
116,8
7
116,8
7
116,8
7
130,62 130,62 137,5 103,12 103,12
S
TD
,
MVA
16,4 16,4 16,4 18,8 18,8 20 18,2 18,2 16,4
S
VHT
,
MVA
56,0
2
35,4 32,52 80,12 64,07 87,87 46,45 83,7 48
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 9 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy:
Hình 1.5
3. Một số nhận xét chung
Về tính chất phụ tải ở các cấp điện áp:
Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp:
MW110P
MW2,9P
maxUT
maxUF
=
=
%2,9100.
50
2/2,9
100.
P
2/P
dm.F
UF
==
Phụ tải ở cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15% công suất của một tổ máy.
Nhà máy không có phụ tải ở cấp điện áp cao.
Nhà máy có đủ khả năng cung cấp cho phụ tải ở các cấp điện áp.
Về vai trò của nhà máy đối với hệ thống:
Công suất đặt của nhà máy: 4 x 50MW
Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế):
MVA2700S
HT
=
Dự trữ công suất hệ thống là 15%, tức:
MVA4052700%.15S
DT
==
Công suất cực đại nhà máy phát lên hệ thống là:
MVA875,87S
maxVHT
=
tức
là chiếm
%7,21100.
405
875,87
=
công suất dự trữ quay của hệ thống và chiếm
%25,3100.
2700
875,87
=
công suất toàn hệ thống.
Khả năng phát triển của nhà máy trong tơng lai
Nhà máy có khả năng mở rộng trong tơng lai và tăng lợng công suất phát
về hệ thống và đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải.
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 10 -
S
NM
S
UF
S
UT
S
TD
S
VHT
thiết kế môn học nhà máy điện
Chơng II
CHọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những khâu quan trọng nhất trong
việc tính toán thiết kế nhà máy điện. Các phơng án đề xuất phải đảm bảo cung
cấp điện liên tục, tin cậy cho các phụ tải, thể hiện đợc tính khả thi và tính kinh
tế.
I. Đề xuất ph ơng án
Từ kết quả tính toán ở chơng I ta có một số nhận xét sau:
Đây là nhà máy nhiệt điện, phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ hơn 15%
công suất của nhà máy điện, nên không dùng thanh góp điện áp máy phát. Phụ
tải tự dùng lấy từ đầu cực máy phát.
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 11 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Do các cấp điện 220kV và 110kV đều có trung tính nối đất trực tiếp,
mặt khác hệ số có lợi = 0,5 nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu vừa để truyền
tải công suất liên lạc giữa các cấp điện áp vừa để phát công suất lên hệ thống.
25,96/625,130S/S
minTmaxT
=
mà S
đmF
= 62,5 MVA, cho nên ghép 1 đến 2
bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây bên trung áp.
Với các nhận xét trên ta có các phơng án nối điện cho nhà máy nh sau:
1.1. Ph ơng án 1
B1
B2 B3
B4
F1 F2
F3
F4
220kV 110kV
Nhận xét:
Phơng án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên
thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy
phát điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm
vụ phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho
phía 110kV.
Phụ tải địa phơng U
F
đợc cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai
cực máy phát điện F1, F2.
Ưu điểm:
- Số lợng và chủng loại máy biến áp ít, các máy biến áp 110kV có giá
thành hạ hơn giá máy biến áp 220kV.
- Vận hành đơn giản, linh hoạt đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhợc điểm:
- Tổn thất công suất lớn khi S
Tmin
.
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 12 -
thiết kế môn học nhà máy điện
1.2. Ph ơng án 2
220kV
110kV
B4
F4
F2
B2
B1
F1F3
B3
TD
Nhận xét:
Phơng án 2 khác với phơng án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy
biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV. Nh vậy ở phía thanh góp 220 kV
có đấu thêm một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây.
Phụ tải địa phơng U
F
đợc cung cấp điện qua hai máy biến áp nối với hai
cực máy phát điện F1, F2.
Ưu điểm:
- Bố trí nguồn và tải cân đối
- Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ
nên tổn thất công suất nhỏ.
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục
- Vận hành đơn giản
Nhợc điểm:
- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.
1.3. Ph ơng án 3
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 13 -
thiết kế môn học nhà máy điện
220kV
110kV
B3
B4
F3
F4
F1
F2
B2B1
B6
B5
10,5kV
Nhận xét:
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát- máy biến áp: hai bộ nối với thanh góp
220kV, hai bộ nối với thanh góp 110kV. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để
liên lạc gia thanh góp U
C
và thanh góp U
T
đồng thời để cung cấp điện cho
phụ tải cấp điện áp máy phát U
F
.
Ưu điểm:
- Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục
Nhợc điểm:
- 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.
1.4. Ph ơng án 4
220kV
110kV
B6
B5
F2
F1
B3
B4
10,5kV
F3
B1
F4
B2
Nhận xét
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 14 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát máy biến áp nối vào thanh góp 110kV
và dùng hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cung cấp
điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát.
Ưu điểm:
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Do tất cả các máy biến áp đều nối về phía 110kV nên giảm đợc vốn
đầu t so với phơng án 1.
Nhợc điểm:
- Do tất cả các máy biến áp đều nối vào phía 220kV, nên để đảm bảo
cung cấp điện cho phía 110 kV công suất của máy biến áp tự ngẫu có thể phải
lớn hơn so với các phơng án khác. Khi có ngắn mạch xẩy ra ở thanh góp hệ
thống thì dòng điện ngắn mạch lớn gây nguy hiểm cho thiết bị.
- Tổn thất công suất lớn.
Kết luận
Qua 4 phơng án đã đợc đa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phơng án 1
và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phơng án còn lại. Hơn nữa, nó vẫn đảm
bảo cung cấp điện liên tục; an toàn cho các phụ tải và thoả mãn các yêu cầu kỹ
thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán kinh tế và kỹ
thuật nhằm chọn đợc sơ đồ nối điện tối u cho nhà máy điện.
II. tính toán chọn máy biến áp cho các ph ơng án
1. Ph ơng án 1
B1
B2 B3
B4
F1 F2
F3
F4
220kV 110kV
1.1. Chọn Máy Biến á p
Chọn MBA 2 cuộn dây B3, B4
Máy biến áp hai dây quấn B3, B4
đợc chọn theo điều kiện:
Fdmdm4Bdm3B
SSS
=
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 15 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Các máy phát F3 và F4 có công suất phát định mức:
MVA5,62SSS
Fdmdm4Fdm3F
===
Do đó ta có thể chọn đợc MBA B3 và B4 có các thông số kĩ thuật:
bảng 2.1
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
U
N
% I
0
%
C H
P
0
P
N
TPH
63 115 10,5 59 245 10,5 0,6
Chọn MBA tự ngẫu B1, B2
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo điều kiện:
Fdmdm2Bdm1B
S
1
SS
=
Với là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu:
5,0
220
110220
U
UU
C
TC
=
=
=
Do đó :
MVA1255,62
5,0
1
SS
dm2Bdm1B
==
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy
biến áp B1, B2:
bảng 2.2
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW U
N
%
I
0
%
C T H
P
0
P
N
C-T
C-H
T-H
C-T C-H T-H
ATTH
125 230 121 11 75 290 145 145 11 31 19 0,6
1.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA
i. Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4
Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp
hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm
việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp
bằng:
ii. Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
- Công suất qua cuộn dây điện áp cao đợc phân bố theo biểu thức sau :
htC.B
S
2
1
S
=
- Công suất qua cuộn dây điện trung đợc phân bố theo biểu thức sau :
( )
4b3bUTT.B
SSS
2
1
S
=
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 16 -
thiết kế môn học nhà máy điện
- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ đợc phân bố theo biểu thức sau :
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 đợc ghi
trong bảng:
bảng 2.3
S
B.C
,
MVA
28,01 17,7 16,26 40,06 32,03 43,93 23,22 41,85 24
S
B.T
,
MVA
-9,37 0,93 0,93 0,93 7,81 7,81 11,25 -5,93 -5,93
S
B.H
,
MVA
16,63 18,63 17,20 41 39,85 51,74 34,47 35,91 18,06
Dấu - trớc công suất của cuộn dây trung có nghĩa là chỉ chiều truyền
tải công suất từ cuộn trung sang cuộn cao áp.
1.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA
i. Các máy biến áp nối bộ B3 và B4
Vì 2 máy biến áp này đã đợc chọn lớn hơn công suất định mức của máy
phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng
phẳng nh đã trình bày trong phần trớc, nên đối với 2 máy biến áp B3 và B4 ta
không cần phải kiểm tra quá tải.
ii. Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
Quá tải bình thờng
- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong những
khoảng thời gian từ 0 - 4h và từ 18 - 24h: chế độ làm việc của tự ngẫu là công
suất đợc truyền từ
CAHA&TA
, phụ tải phía cao là lớn nhất. Do đó công suất
qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
ttbtnt
SkS
Công suất tính toán của máy biến áp tự ngẫu:
MVA5,62125.5,0SS
dm.TNtt
===
Hệ số quá tải bình thờng:
MVA25,815,62.3,1Sk
3,1k
ttbt
bt
==
=
Do hệ số công suất
TH
coscos
=
nên công suất qua cuộn dây nối tiếp:
( )
THnt
SSS
+=
Do đó:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 17 -
thiết kế môn học nhà máy điện
( ) ( )
MVA25,81S.kMVA925,20S
93,591,35.5,0SSS
ttbtmax.nt
max
THmax.nt
=<=
+=+=
nên khi làm việc bình thờng trong những khoảng thời gian trên máy biến áp tự
ngẫu không bị quá tải
- Trong các khoảng thời gian còn lại: chế độ làm việc của tự ngẫu là công
suất đợc truyền từ
CA&TAHA
, phụ tải phía hạ là lớn nhất. Do đó công suất
qua cuộn hạ là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
ttbtH
SkS
Ta có
MVA25,81SkMVA74,51S
ttbtmax.H
=<=
nên khi làm việc bình thờng
trong những khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải
Nh vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện làm việc quá tải
bình thờng.
Quá tải sự cố
Xét trờng hợp sự cố máy biến áp nối bộ B4
Khi đó do
min.UT3b
SS
<
nên lợng công suất lớn nhất tải qua mỗi máy biến áp
tự ngẫu để đa sang trung áp là:
( ) ( )
MVA405,575,137
2
1
SS
2
1
S
3bmax.UTmax.T
===
Công suất tải qua cuộn hạ cực đại là:
MVA40MVA338,54
2
325,6
4
20
5,62S
S
2
1
S
4
1
SS
max.H
min.UFmax.TDdm.Fmax.H
>==
=
Suy ra lợng công suất cực đại truyền qua mỗi máy biến áp lên cao áp:
MVA338,1440338,54SSS
max.Tmax.Hmax.C
===
Nh vậy máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ truyền công suất
CA&TAHA
, phụ tải phía hạ là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn hạ là lớn
nhất và điều kiện kiểm tra quá tải sự cố là:
ttscH
SkS
trong đó:
Hệ số quá tải sự cố:
MVA5,875,62.4,1Sk
4,1k
ttsc
sc
==
=
Ta nhận thấy
MVA5,87SkMVA338,54S
ttqtmax.H
=<=
nên máy biến áp tự
ngẫu không bị quá tải sự cố.
Xét trờng hợp sự cố máy biến áp liên lạc B2.
- Trong khoảng thời gian từ 0 - 4h và từ 18 - 24h:
UTbT
SS
>
, chế độ làm
việc của tự ngẫu là công suất đợc truyền từ
CATA&HA
, phụ tải phía cao là
lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn nối tiếp là lớn nhất và điều kiện kiểm tra
quá tải sự cố là:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 18 -
thiết kế môn học nhà máy điện
ttscnt
SkS
Công suất qua cuộn dây nối tiếp:
( )
HTnt
SSS
+=
Lợng công suất thừa cực đại bên trung áp là:
MVA75,1825,965,57.2SSS
min.UTbTmax.T
===
Công suất tải từ máy phát qua cuộn hạ của tự ngẫu cực đại đã tính ở phần
trớc bằng:
MVA338,54S
max.H
=
Suy ra công suất lớn nhất tải qua cuộn hạ:
( ) ( )
MVA544,36338,5475,185,0SSS
max.Hmax.Tmax.nt
=+=+=
Ta thấy:
MVA5,87SkMVA544,36S
ttqtmax.nt
=<=
nên máy biến áp không bị
quá tải sự cố.
- Trong các khoảng thời gian còn lại:
UTbT
SS
<
, lợng công suất lớn nhất
tải qua máy biến áp tự ngẫu để đa sang trung áp là:
MVA805,575,137SSS
3bmax.UTmax.T
===
Công suất tải qua cuộn hạ cực đại đã tính trong phần trớc là:
MVA80MVA338,54S
max.H
<=
Lợng công suất cần tải qua tự ngẫu từ cao áp sang trung áp là:
MVA612,25388,5480SSS
max.Hmax.Tmax.C
===
Nh vậy chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất đợc truyền từ
TACA&HA
, phụ tải phía trung là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn chung
là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
ttscch
SkS
Do hệ số công suất
nên công suất qua cuộn chung bằng:
CHch
SSS +=
Suy ra lợng công suất lớn nhất tải qua cuộn chung:
( )
MVA197,67612,25.5,0388,54SSS
max
CHmax.ch
=+=+=
Ta nhận thấy
MVA5,87SkS
ttscmax.ch
=<
nên máy biến áp tự ngẫu không bị
quá tải sự cố.
Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải
bình thờng lẫn quá tải sự cố.
1.4. Tính Tổn Thất Điện Năng
Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B3 và B4
Do bộ máy biến áp - máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt
cả năm
MVA5,57S
b
=
nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai dây
cuốn có hai cuộn dây phân chia điện áp là:
8760.
S
S
.P
S
S
.P8760.PA
2
Bdm
max.H
H
N
2
Bdm
max.C
C
N0
+
+=
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 19 -
thiết kế môn học nhà máy điện
trong đó:
0
P
: tổn thất không tải của máy biến áp, kW
N
P
: tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW
max.C
S
: công suất cuộn cao cực đại,
bmax.C
SS
=
max.H
S
: công suất cuộn hạ cực đại,
bmax.H
SS
=
b
S
: công suất của bộ máy biến áp máy phát, kVA
Bdm
S
: công suất định mức của máy biến áp, kVA
C
N
P
: tổn thất ngắn mạch cuộn cao,
N
C
N
P5,0P
=
H
N
P
: tổn thất ngắn mạch cuộn hạ,
N
H
N
P5,0P
=
8760.
S
S
.P8760.PA
2
Bdm
b
N0
+=
Thay số ta có:
MWh6,2304kWh2304664AA
8760.
63
5,57
.2458760.59AA
4B3B
2
4B3B
==
+==
Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:
MWh2,46096,2304.2AAA
4B3Bb
==+=
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc
Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức:
+++=
i
2
Bdm
2
iH
H
N
2
Bdm
2
iT
T
N
2
Bdm
2
iC
C
N0
t.
S
S
.P
S
S
.P
S
S
.P.365T.PA
trong đó:
-
H
N
T
N
C
N
P,P,P
: tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ
của máy biến áp tự ngẫu, kW
-
iHiTiC
S,S,S
: công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu vận hành với thời gian t
i
trong ngày, MVA
Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao
kW190
5,0
190
5,0
190
380.5,0P
PP
P5,0P
22
C
N
2
HT
N
2
HC
N
TC
N
C
N
=
+=
+=
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung
kW190
5,0
190
5,0
190
380.5,0P
PP
P5,0P
22
T
N
2
HC
N
2
HT
N
TC
N
T
N
=
+=
+=
- Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 20 -
thiết kế môn học nhà máy điện
kW570380
5,0
190
5,0
190
.5,0P
P
PP
5,0P
22
H
N
TC
N
2
HT
N
2
HC
N
H
N
=
+=
+
=
bảng 2.4
Thời
gian
0_4 4_6 6_8 8_10 10_12 12_14 14_18 18_20 20_24
S
B.C
,
MVA
28,01 17,7 16,26 40,06 32,03 43,93 23,22 41,85 24
S
B.T
,
MVA
-9,37 0,93 0,93 0,93 7,81 7,81 11,25 -5,93 -5,93
S
B.H
,
MVA
16,63 18,63 17,20 41 39,85 51,74 34,47 35,91 18,06
A
N
,
kWh
63,18 25,16 21,4 123,4
108,5
8
185,0
3
157,0
3
104,96 59,01
Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày:
kWh75,847AA
iN24N
==
Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu:
MWh4,966kWh75,966427AA
75,847.3658760.100AA
2B1B
2B1B
==
+==
Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc:
MWh8,19324,966.2AAA
2B1BTN
==+=
Tổn thất điện năng của phơng án 1
Tổn thất điện năng của phơng án 1 bằng:
MWh65428,19322,4609AAA
TNb1
=+=+=
1.5. Tính Dòng Điện C ỡng Bức Của Các Mạch
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 21 -
thiết kế môn học nhà máy điện
B1
B2 B3
B4
F1
F3
F4
220kV
110kV
F2
HTĐ
dây kép
dây đơn
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
Các mạch phía điện áp cao 220kV
Đờng dây nối với hệ thống:
kA22,0
220.3
87,87
U3
S
I
C
max
VHT
)1(
cb
===
Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc:
kA44,0
220.3
125.4,1
U3
S.4,1
U3
S
I
C
dm2B
C
)2(
cb
)2(
cb
====
Vậy dòng làm việc cỡng bức ở phía điện áp cao là:
kA44,0}I,Imax{I
)2(
cb
)1(
cb
C
cb
==
Các mạch phía điện áp trung 110kV
Đờng dây tải:
kV14,0
110.3
5,27
U3
S
I
T
max
)3(
cb
===
Bộ máy phát máy biến áp B3:
A33,0
110.3
5,62
.05,1
U3
S
05,1I
T
Fdm
)4(
cb
===
Trung áp máy biến áp liên lạc:
T
cbT
)5(
cb
U3
S
I
=
Khi B4 sự cố, dòng cỡng bức qua mạch 5 là:
kA20,0
110.3
5,575,137
.
2
1
U3
SS
.
2
1
T
4bmaxT
=
=
Khi B2 sự cố, dòng cỡng bức qua mạch 5 là:
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 22 -
thiết kế môn học nhà máy điện
kA11,0
110.3
5,57.25,137
U3
SSS
T
4b3bmaxT
=
=
Do đó
kA20,0I
)5(
cb
=
Vậy dòng làm việc cỡng bức phía 110kV là:
kA33,0}I,I,Imax{I
)5(
cb
)4(
cb
)3(
cb
T
cb
==
Các mạch phía điện áp máy phát 10,5kV
Hạ áp máy biến áp liên lạc:
kA96,0
5,10.3
125
.4,1
U3
S
.kI
F
dm1B
sc
)6(
cb
===
Mạch máy phát:
kA34,0
5,10.3
5,62
.05,1
U3
S
.05,1I
F
dm1F
)7(
cb
===
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức phía điện áp máy phát là:
kA96,0}I,Imax{I
)7(
cb
)6(
cb
F
cb
==
2. Ph ơng án 2
220kV
110kV
B4
F4
F2
B2
B1
F1F3
B3
TD
2.1. Chọn máy biến áp
Chọn MBA 2 cuộn dây B3, B4
Máy biến áp hai dây quấn B3, B4
đợc chọn theo điều kiện:
Fdmdm4Bdm3B
SSS
=
Các máy phát F3 và F4 có công suất phát định mức:
MVA5,62SSS
Fdmdm4Fdm3F
===
Do đó ta có thể chọn đợc MBA B3 có các thông số kĩ thuật:
bảng 3.1
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
U
N
% I
0
%
C H
P
0
P
N
TPH
63 230 11 67 300 12 0,8
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 23 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Và MBA B4 có các thông số kĩ thuật:
bảng 3.2
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW
U
N
% I
0
%
C H
P
0
P
N
TPH
63 115 10,5 59 245 10,5 0,6
Chọn MBA tự ngẫu B1, B2
Máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn hoàn toàn tơng tự phơng án 1 theo
điều kiện:
MVA1255,62
5,0
1
SS
S
1
SS
dm2Bdm1B
dm2Fdm2Bdm1B
==
=
Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu ba pha cho mỗi máy
biến áp B1, B2:
bảng 3.2
Loại
MBA
S
đm
MVA
ĐA cuộn dây, kV Tổn thất, kW U
N
%
I
0
%
C T H
P
0
P
N
C-T C-H T-H
C-T C-H T-H
ATTH
125 230 121 11 75 290 145 145 11 31 19 0,6
2.2. Phân Bố Công Suất Cho Các MBA
i. Đối với máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4
Để vận hành kinh tế và thuận tiện, đối với bộ máy phát điện - máy biến áp
hai cuộn dây, ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h lên thanh góp, tức là làm
việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó công suất tải qua mỗi máy biến áp
bằng:
MVA5,5755,62S
4
1
SS
TDdm.Fb
===
ii. Đối với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
- Công suất qua cuộn dây điện áp cao đợc phân bố theo biểu thức sau :
( )
3bVHTC.B
SS
2
1
S
=
- Công suất qua cuộn dây điện trung đợc phân bố theo biểu thức sau :
( )
4bUTT.B
SS
2
1
S
=
- Công suất qua cuộn dây điện áp hạ đợc phân bố theo biểu thức sau :
T.BC.BH.B
SSS
+=
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 24 -
thiết kế môn học nhà máy điện
Kết quả tính toán phân bố công suất cho các cuộn dây của B1, B2 đợc ghi
trong bảng:
bảng 3.4
Thời
gian
0_4 4_6 6_8 8_10 10_12 12_14 14_18 18_20 20_24
S
B.C
,
MVA
-0,74 -11,05 -12,49 11,31 2,28 15,18 -5,53 13,1 -4,75
S
B.T
,
MVA
19,37 29,69 29,69 29,69 36,57 36,56 40 22,81 22,81
S
B.H
,
MVA
16,63 18,63 17,20 41 39,85 51,74 34,47 35,91 18,06
Dấu - trớc công suất của cuộn dây cao có nghĩa là chỉ chiều truyền tải
công suất từ cuộn cao sang cuộn trung áp.
2.3. Kiểm Tra Quá Tải Của Các MBA
i. Các máy biến áp nối bộ B3 và B4
Vì 2 máy biến áp này đã đợc chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức
của máy phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải
bằng phẳng nh đã trình bày trong phần trớc, nên đối với 2 máy biến áp B3 và
B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải.
ii. Các máy biến áp liên lạc B1 và B2
Quá tải bình thờng
- Từ bảng phân bố công suất các cuộn dây của tự ngẫu ta thấy trong những
khoảng thời gian từ 0 - 8h, 14 - 18h và từ 20 - 24h: chế độ làm việc của tự
ngẫu là công suất đợc truyền từ
, phụ tải phía trung là lớn nhất. Do đó công
suất qua cuộn chung là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
ttbtch
SkS
Do hệ số công suất
CH
coscos
=
nên công suất qua cuộn dây chung:
Do đó:
( )
MVA235,3753,5.5,047,34SSS
max
CHmax.ch
=+=+=
Nhận thấy
MVA25,81S.kS
ttbtmax.ch
=<
nên khi làm việc bình thờng trong
những khoảng thời gian trên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
- Trong các khoảng thời gian còn lại: chế độ làm việc của tự ngẫu là công
suất đợc truyền từ
CA&TAHA
, phụ tải phía hạ là lớn nhất. Do đó công suất
qua cuộn hạ là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thờng là:
ttbtH
SkS
nguyễn tiến quỳnh lớp htđ - F - K45
- 25 -
