Thiết kế nhà máy nhiệt điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (850.25 KB, 82 trang )
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là
55 MW. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát, phụ
tải điện áp trung và phát công suất thừa lên hệ thống 220 kV.
1. Phụ tải điện áp máy phát 10 kV:
P
max
= 12 MW; cos = 0,87
Gồm 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km
Biến thiên phụ tải theo thời gian :
Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24
P(%) 70 80 100 70
Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt 20 kA, thời gian cắt là
0,4 sec, dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm
2
.
Điện tự dùng của nhà máy là 5%.
2. Phụ tải điện áp trung 110 kV:
P
max
= 180 MW; cos = 0,85
Gồm 3 đờng dây kép
Biến thiên phụ tải theo thời gian :
Thời gian 0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24
P(%) 80 90 100 80
3. Phụ tải toàn nhà máy :
Thời gian 0 - 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24
P(%) 70 80 100 70
4. Hệ thống :
Tổng công suất hệ thống không kể nhà máy thiết kế là 2000 MVA, dự trữ quay
của hệ thống là 200 MVA. Nhà máy nối với hệ thống bằng một đờng dây kép dài
80 km. Điện kháng tính đến thanh cái hệ thống là X
đm
= 2,5
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 1 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
lời nói đầu
Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và nhà nớc ta chú
trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc.. Cùng với sự phát triển
mạnh mẽ của các nghành công nghiệp, nghành năng lợng Việt nam đã có những
bớc tiến vợt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh
tế.Cùng với việc xây dựng thành công đờng dây tải điện Bắc Nam và một số
công trình lớn khác ,hệ thống điện nớc ta đã từng bớc đợc cải tạo, nâng cấp. Xuất
hiện ngày càng nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện,do đó sản
lợng cũng nh chất lợng điện năng ngày càng đợc nâng cao.
Do địa hình nớc ta có nhiều đồi núi và các con sông lớn nên ta có thể xây dựng
các nhà máy thủy điện. Nhà máy thủy điện đem lại những lợi ích không nhỏ về
kinh tế cũng nh kỹ thuật. Tuy nhiên, xây dựng nhà máy thủy điện lại cần vốn đầu
t kinh tế lớn và thời gian xây dựng kéo dài nhiều năm.Do đó, để theo kịp tốc độ
phát triển của nền kinh tế,để đáp ứng nhu cầu trớc mắt về điện năng ta cần thiết
phải xây dựng các nhà máy nhiệt điện : có vốn đầu t ít hơn ,thời gian xây dựng
nhanh hơn ...
Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế kỹ thuật sẽ đem lại lợi ích
không nhỏ cho nền kinh tế và hệ thống điện.Trong bối cảnh đó, thiết kế phần điện
nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối u không chỉ là nhiệm vụ mà
còn là sự củng cố toàn diện về mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên nghành hệ
thống điện trớc khi xâm nhập thực tế...
Em xin chân thành cám ơn thầy giáo hớng dẫn : PGS TS Nguyễn Hữu Khái
đã hớng dẫn em tận tình, giúp em hoàn thành bản đồ án này.
Sinh viên
Nguyễn Tuấn Hiệp
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 2 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
CHƯƠNG I
TíNH TOáN PHụ TảI & cân bằng công suất
Đất nớc ta đang trên đà phát triển mạnh theo con đờng công nghiệp hoá,
hiện đại hoá, vì thế điện năng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong
quá trình phát triển đất nớc. Số hộ dùng điện và lợng điện năng tiêu thụ không
ngừng thay đổi và tăng nhanh chóng. Do vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp
điện và các chỉ tiêu kinh tế ngời ta sử dụng các phơng pháp thống kê, lập nên
đồ thị phụ tải để từ đó lựa chọn phơng thức vận hành, sơ đồ nối điện hợp lý.
Trong nhiệm vụ thiết kế, ngời ta thờng cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các
cấp điện áp và hệ số công suất của phụ tải tơng ứng, cũng có khi cho đồ thị phụ
tải hàng ngày của toàn nhà máy. Dựa vào đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp mà
xây dựng đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy, ngoài phần phụ tải của hộ tiêu
thụ ở các cấp điện áp, phụ tải phát về hệ thống, còn có phụ tải tự dùng của nhà
máy. Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố
(dạng nhiên liệu, áp lực hơi ban đầu, loại tuabin và công suất của chúng, loại
truyền động đối với các máy bơm cung cấp.v..v...) và chiếm khoảng 5 - 8% tổng
điện năng phát ra.
Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thờng vẽ theo công suất biểu
kiến S (MVA) để có đợc độ chính xác hơn vì hệ số công suất của phụ tải ở các
cấp điện áp thờng khác nhau. Nh vậy, dựa vào đồ thị phụ tải các cấp điện áp
tiến hành tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy theo thời gian
hàng ngày.
1.1 Chọn máy phát điện :
Nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi máy là : 100 MW.
- Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau :
Loại
máy phát
Thông số định mức Điện kháng tơng đối
n
v/ph
S
MVA
P
MW
U
KV
cos
I
KA
X
d
X
d
X
d
TB-100-2
3000 117,65 100 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79
1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất :
Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp, ta có :
% (t) =
100.
P
)t(P
max
P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
Cos
)t(P
.
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 3 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
Trong đó :
- S : là công suất biểu kiến của phụ tải thời điểm t.
- P : là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
- Cos : là hệ số công suất phụ tải.
1. Phụ tải điện áp máy phát (địa phơng) :
U
đm
= 10 KV ; P
max
= 12 MW ; Cos = 0,87
Gồm : 4 đờng dây kép ì 3 MW ì 3 km ;
- Ta có bảng phụ tải :
t(h)
công suất
0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24
P % (t)
70 80 100 70
P (t) (MW)
8,4 9,6 12 8,4
S (t) (MVA)
9,66 11,03 13,79 9,66
Tại trạm địa phơng đặt máy cắt hợp bộ có dòng cắt là 20 kA, thời gian cắt là 0,4
sec .Dùng cáp nhôm tiết diện bé nhất là 50 mm
2
.
- Đồ thị phụ tải địa phơng :
S (MVA)
13,79
11,03
9,66 9,66
t(h)
0 7 14 20 24
2. Phụ tải điện áp trung :
Uđm = 110 KV ; Pmax = 180 MW ; Cos = 0,85 ;
Gồm 3 đờng dây kép ; P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
Cos
)t(P
.
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 4 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
- Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp :
t (h)
công suất
0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24
P % (t)
80 90 100 80
P (t) (MW)
144 162 180 144
S (t) (MVA)
169,41 190,59 211,76 169,41
- Đồ thị phụ tải trung áp :
S (MVA)
211,76
190,59
169,41 169,41
t(h)
0 7 14 20 24
3. Phụ tải toàn nhà máy :
P
NMmax
= P
đm
= n.P
đmF
= 4.100 = 400 (MW) .
S
NMmax
= S
đm
= n.S
đmF
= 4.117,65 = 470,6 (MVA) .
Cos = 0,85.
P (t) =
max
P.
100
)t%(P
; S (t) =
Cos
)t(P
.
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 5 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
- Ta có bảng tính toán cân bằng công suất ở phụ tải toàn nhà máy :
t (h)
công suất
0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24
P % (t)
70 80 100 70
P (t) (MW)
280 320 400 280
S (t) (MVA)
329,41 376,47 470,6 329,41
- Đồ thị phụ tải toàn nhà máy :
S (MVA)
470,6
376,47
329,41 329,41
t(h)
0 7 14 20 24
4. Công suất tự dùng :
- Xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau :
S
td
(t) = . S
NMmax
. ( 0,4 + 0,6.
maxNM
NM
S
)t(S
) ;
- Trong đó :
S
td
(t) : phụ tải tự dùng tại thời điểm t.
S
NMmax
: công suất đặt của toàn nhà máy.
S
NM
(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
: số phần trăm lợng điện tự dùng.
S
NMmax
= 470,6 (MVA) ; Tự dùng của nhà máy : = 5 % ;
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 6 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
- Tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả sau :
t (h)
công suất
0 7 7 14 14 - 20 20 - 24
S
NM
(t)
329,41 376,47 470,6 329,41
S
td
(t)
19,29 20,71 23,53 19,29
- Đồ thị phụ tải tự dùng :
S (MVA)
23,53
20,71
19,29 19,29
t(h)
0 7 14 20 24
5. Cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống :
- Ta xác định công suất của toàn nhà máy theo biểu thức :
S
NM
(t) = S
đf
(t) + S
T
(t) + S
td
(t) + S
HT
(t)
- Công suất phát vào hệ thống :
S
HT
(t) = S
NM
(t) [S
đf
(t) + S
T
(t) + S
td
(t)]
- Bảng tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy và công suất phát vào hệ thống :
t (h)
công suất
0 7 7 - 14 14 - 20 20 - 24
S
NM
(t) (MVA) 329,41 376,47 470,6 329,41
S
đf
(t) (MVA) 9,66 11,03 13,79 9,66
S
T
(t) (MVA) 169,41 190,59 211,76 169,41
S
td
(t) (MVA) 19,29 20,71 23,53 19,29
S
HT
(t) (MVA)
131,05 154,14 221,52 131,05
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 7 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
Theo các số liệu từ bảng trên, ta có đồ thị phụ tải tổng hợp sau :
S (MVA)
470,6
376,47
329,41 329,41
221,52
190,59 211,76
169,41 169,41
154,14
131,05 131,05
23,53
19,29 20,71 19,29
13,79
9,66 11,03 9,66
t(h)
0 7 14 20 24
1.3 Nhận xét :
- Nhà máy thiết kế có tổng công suất là :
S
NMđm
= S
đm
= n.S
đmF
= 4.117,65 = 470,6 (MVA)
- So với công suất hệ thống S
HT
= 2000 (MVA) thì nhà máy thiết kế chiếm 23,53
% công suất của hệ thống.
- Công suất phát vào hệ thống:
max = 221,52 MVA từ :14 h - 20 h
min = 131,05 MVA từ : 0 h 7 h và 20 h-24 h
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 8 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
- Phụ tải trung áp :
+ S
Tmax
= 211,76 MVA từ 14 h 20 h chiếm 44,99 % công suất nhà máy.
+ S
Tmax
= 169,41 MVA từ 0 h 7 h và 20h 24h chiếm 35,99 % công suất
nhà máy.
- Nhà máy đợc thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện áp trung 110 kV và cấp lên
hệ thống 220 kV . Do vậy ta sử dụng các máy biến áp tự ngẫu.(ở những cấp điện
áp này có trung tính trực tiếp nối đất)
- Phụ tải địa phơng có :
S
đfmax
= 13,79 MVA
Với: S
đmF
= 117,65 MVA.
- Ta có :
dmF
maxdf
S
S
=
65,117
79,13
= 0,117.
Công suất địa phơng cực đại (S
đfmax
) chỉ bằng 11,7 % công suất định mức phát
(S
đmF
).
* Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh vị trí nhà máy,
địa bàn phụ tải, nguồn nhiên liệu.....Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả
năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 9 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
ch ơng ii
Chọn sơ đồ nối dây của nhà máy
2.1 Đề xuất phơng án :
A. Sơ đồ nối điện chính :
Thiết bị, MFĐ, MBA, ....đợc nối với nhau theo một sơ đồ nhất định gọi là sơ
đồ nối điện chính.
Sơ đồ nối điện phụ thuộc vào số nguồn, số phụ tải, công suất nguồn, công suất
phụ tải,phụ thuộc vào tính chất hộ tiêu thụ, phụ thuộc vào khả năng đầu t ....
Sơ đồ phải thỏa mãn điều kiện :
+ Về kỹ thuật :
- đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu.
- Đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị.
+ Về kinh tế :
- Vốn đầu t ít .
- Dễ vận hành, thay thế, lắp đặt, sửa chữa.
- Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phơng pháp).
- Có khả năng phát triển về sau.
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá
trình thiết kế nhà máy điện. Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên
tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các
cấp điện áp, về số lợng và dung lợng của máy biến áp, về số lợng máy phát điện
nối vào thanh góp điện áp máy phát, số máy phát điện ghép bộ với máy biến áp
v.v...
- Công suất mỗi bộ máy phát điện - máy biến áp không lớn hơn dự trữ quay của hệ
thống.
- Phụ tải điện áp máy phát lấy rẽ nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp với
công suất không quá 15 % công suất bộ.
- Không nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ nh vậy
sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.
- Cả phía cao và trung áp đều có trung tính trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy
biến áp tự ngẫu để liên lạc.
Từ đó ta đề xuất các phơng án :
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 10 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
B. Các ph ơng án :
1. Phơng án I :
+ Ưu điểm :
Giảm đợc tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp nên giá thành rẻ có lợi
về mặt kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính trực tiếp
nối đất (U 110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt khác,
chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng nh vận hành, độ tin
cậy cao, cung cấp điện đảm bảo .
+ Nhợc điểm :
Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công suất.
Nhng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công suất
không đáng kể, có thể bỏ qua.
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 11 -
F3
F1
F2
F4
220 KV
HT
S
T
110 KV
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
2. Phơng án II:
+ Ưu điểm :
Về mặt công suất khắc phục đợc nhợc điểm của phơng án I, luôn luôn cung
cấp đủ công suất cho các phụ tải cho dù gặp phải sự cố ngừng một trong các máy.
Do đó, độ tin cậy cung cấp điện đợc nâng cao, cải thiện đáng kể.
+ Nhợc điểm :
Chủng loại máy biến áp nhiều gây khó khăn trong vận hành và sửa chữa.
Vốn đầu t máy biến áp đắt hơn so với phơng án một.
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 12 -
F3
F1
HT
F2
F4
220 KV 110 KV
S
T
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
3. Phơng án III:
Nhận xét :
Tất cả các bộ máy phát điện máy biến áp 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. Khi xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên
lạc, máy biến áp tự ngẫu còn lại không đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải điện áp
bên trung (110 kV).
Số lợng và chủng loại máy biến áp nhiều nên không có lợi về mặt kinh tế và
gây khó khăn trong tính toán thiết kế cũng nh trong vận hành, sửa chữa.
* Kết luận :
So sánh 3 phơng án :
- Hai phơng án đầu đều có u điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các
cấp điện áp và có cấu tạo tơng đối đơn giản, dễ vận hành.
- Phơng án III 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 máy phát -
máy biến áp nên khi sự cố 1 máy biến áp tự ngẫu liên lạc sẽ không cung cấp đủ
cho phụ tải, không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
Do đó, ta thấy hai phơng án I & II có nhiều u điểm hơn, đảm bảo độ an toàn ,
độ tin cậy, cung cấp điện ổn định , dễ vận hành ... nên ta chọn hai phơng án này
để so sánh về mặt kinh tế, kĩ thuật, chọn ra phơng án tối u.
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 13 -
F1
F4
F3
HT
F2
220 KV 110 KV
S
T
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
2.2 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 4 ữ 5 lần tổng công suất các máy
phát điện. Do đó vốn đầu t cho máy biến áp cũng rất nhiều. Yêu cầu đặt ra là phải
chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp
điện cho các hộ tiêu thụ. Điều đó có thể đạt đợc bằng cách thiết kế hệ thống điện
một cách hợp lý, dùng máy biến áp tự ngẫu và tận dụng khả năng quá tải của máy
biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy biến áp.
Trong hệ thống điện ngời ta thờng dùng các máy biến áp tăng áp và giảm áp, 2
cuộn dây và 3 cuộn dây. Các máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây và 3 cuộn dây đợc sử
dụng rộng rãi trong hệ thống điện.
Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thờng dùng
máy biến áp tự ngẫu. Loại MBA này có điểm u việt hơn MBA thờng : giá thành
chi phí vật liệu và tổn hao năng lợng khi vận hành của nó nhỏ hơn so với MBA th-
ờng có cùng công suất.
2.2.1. Phơng án I :
- Sơ đồ nối dây :
1.Chọn máy biến áp cho phơng án I :
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai cuộn dây :
S
đmB
S
đmF
= 117,65 (MVA).
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 14 -
HT
F1
F2
F3 F4
220 KV
110 KV
S
T
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
- Bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu :
S
đmTN
1
.S
đmF
; : Hệ số có lợi ; (
5,0
220
110220
U
UU
C
TC
=
=
=
)
- Ta có : S
đmB
65,117.
5,0
1
= 235,3 (MVA).
- Bảng tham số máy biến áp cho phơng án I :
Loại
MBA
S
đm
MVA
U
đm
(KV) U
N
%
P
0
P
N
I
0
%
C T H C-
T
C-H T-
H
C-T C-H T-H
T
125
121 _ 10,5 _ 10,5 _ 100 _ 400 _ 0,5
ATTH
250
230 121 11 11 32 20 120 520 _ _ 0,5
2. Phân phối công suất : các máy biến áp và các cuộn dây :
+ Các bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng
suốt trong năm :
S
BT
= S
đmF
-
4
1
.S
tdmax
= 117,65 -
4
1
.23,53 = 111,77 (MVA)
+ Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
- Công suất truyền qua cuộn cao :
S
c
(t) =
2
1
.S
HT
(t)
- Công suất truyền qua cuộn trung :
S
t
(t) =
2
1
.[S
T
(t)
2.S
BT
]
- Công suất truyền qua cuộn hạ :
S
h
(t) = S
T
(t) + S
c
(t)
- Sau khi tính toán ta có Bảng phân phối công suất :
Loại MBA Cấp điện áp
(KV)
Công suất
(MVA)
Thời gian
0 - 7 7 14 14 20 20 24
Tự ngẫu
220 S
c
65,53 77,07 110,76 65,53
110 S
t
- 27,07 - 16,47 - 5,89 - 27,07
10,5 S
h
38,46 60,6 104,87 38,46
3. Kiểm tra quá tải :
* Khi làm việc bình thờng :
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 15 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng .
* Khi sự cố :
a. Sự cố một bộ máy phát máy biến áp bên trung :
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên trung :
S
BT
= S
đmF
-
4
1
S
td
= 117,65
4
1
.23,53 = 111,77 (MVA).
+ Điều kiện kiểm tra sự cố : 2K
qt
.S
đmTN
S
Tmax
- S
BT
S
đmTN
qt
BTmaxT
K2
SS
S
đmTN
4,1.5,0.2
77,11176,211
= 71,42 (MVA)
S
đmTN
= 250 (MVA) > 71,42 (MVA) thỏa mãn điều kiện sự cố .
+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
- Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu:
S
T
=
2
1
.(S
Tmax
S
BT
) =
2
1
.(211,76 111,77) = 50 (MVA)
- Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
).MVA(87,10479,13
2
1
53,23.
4
1
65,117S
2
1
S
4
1
SS
dftddmFH
===
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :
).MVA(87,545087,104SSS
THC
===
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 221,52 (MVA), vì thế lợng công suất
thiếu là :
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 16 -
50
F1
104,87 104,87
F2
50
54,87 54,87
HT
220 KV
F3
111,77
F4
S
T
= 211,76
110 KV
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
S
thiếu
=
).MVA(78,11187,54.252,221S2S
CHT
==
Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200 MVA) nên máy
biến áp đã chọn thoả mãn .
b. Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc (
maxT
S
):
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
.K
qt
.S
đmTN
S
Tmax
- 2.S
BT
S
đmTN
qt
BTmaxT
K
S.2S
S
đmTN
= 250 (MVA)
)MVA(83,16
4,1.5,0
77,111.276,211
=
thỏa mãn điều kiện.
+ Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố :
- Công suất truyền qua cuộn trung :
).MVA(78,1177,111.276,211S.2SS
BTmaxTT
===
(Công suất truyền từ bên trung áp (110 kV) sang nên mang dấu âm)
- Công suất truyền qua cuộn hạ của MBA tự ngẫu :
).MVA(98,9779,1353,23
4
1
65,117SS
4
1
SS
dftddmFH
===
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :
).MVA(76,109)78,11(98,97SSS
THC
===
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 17 -
97,98
220 KV
F1
F2
HT
F3
111,77 111,77
F4
109,76
- 11,78
S
T
= 211,76
110 KV
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 221,52 (MVA), vì thế lợng công suất
thiếu là :
S
thiếu
=
).MVA(76,11176,10952,221SS
CHT
==
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200MVA) nên máy
biến áp đã chọn thoả mãn .
2.2.2. Phơng án II :
- Sơ đồ nối dây :
1. Chọn máy biến áp cho phơng án II :
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên trung :
S
đmB
S
đmF
= 117,65 (MVA).
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên cao :
S
đmB
S
đmF
= 117,65 (MVA).
- Bộ máy phát điện máy biến áp tự ngẫu :
S
đmB
65,117.
5,0
1
= 235,3 (MVA).
- Bảng tham số máy biến áp cho phơng án II :
Loại
MBA
S
đm
MVA
U
đm
(KV) U
N
%
P
0
P
N
I
0
%
C T H C-
T
C-H T-
H
C-T C-H T-H
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 18 -
F3
F1
HT
F2
F4
220 KV 110 KV
S
T
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
T
125
121 _ 10,5 _ 10,5 _ 100 _ 400 _ 0,5
T
125
230 _ 10,5 _ 11 _ 115 _ 380 _ 0,5
ATTH
250
230 121 11 11 32 20 120 520 _ _ 0,5
2. Tính dòng phân phối cho các máy biến áp và các cuộn dây :
+ Các bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng
suốt trong năm :
S
BC
= S
BT
= S
đmF
-
4
1
.S
tdmax
= 117,65 -
4
1
.23,53 = 111,77 (MVA)
+ Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
- Công suất truyền qua cuộn cao :
[ ]
BCHTc
S)t(S
2
1
)t(S
=
- Công suất truyền qua cuộn trung:
[ ]
BTTt
S)t(S
2
1
)t(S
=
- Công suất truyền qua cuộn hạ :
)t(S)t(S)t(S
cth
+=
Bảng phân phối công suất :
Loại
MBA
Cấp điện áp
(KV)
Công suất
(MVA)
Thời gian
0 - 7 7
14
14- 20 20- 24
Tự ngẫu
220 S
C
9,64 21,19 54,87 9,64
110
t
S
28,82 39,41 50 28,82
10,5 S
h
38,46 60,6 104,87 38,46
3. Kiểm tra quá tải:
* Khi làm việc bình thờng :
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng .
* Khi sự cố :
a. Sự cố bộ máy phát máy biến áp bên trung :
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 19 -
- 1,01
104,87
111,77
HT
104,87
- 1,01
105,88105,88
220 KV
110 KV
S
T
= 211,76
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn :
tddmFB
S
4
1
SS
=
= 117,65
4
1
.23,53 = 111,77 (MVA).
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
2
maxTdmTNqt
SS.K
)MVA(26,151
4,1.5,0.2
76,211
K2
S
S
qt
maxT
dmTN
==
Ta có :
dmTN
S
= 250 (MVA) > 151,26 (MVA) nên điều kiện trên thoả mãn .
+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
- Công suất truyền tải qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu là :
).MVA(88,105
2
76,211
S.
2
1
S
maxTT
===
- Công suất truyền tải qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu là :
).MVA(87,10479,13
2
1
53,23
4
1
65,117S
2
1
S
4
1
SS
dftddmFH
===
- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu là :
).MVA(01,188,10587,104SSS
THC
===
(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)
- Công suất cần phát vào hệ thống là 221,52 (MVA), công suất còn thiếu là :
S
thiếu
=
[ ]
).MVA(77,111.77,111)01,1.(252,221)SS2(S
BCHT
=+=+
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp đã
chọn thoả mãn .
b. .Sự cố máy biến áp tự ngẫu liên lạc (
maxT
S
) :
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 20 -
97,98
- 2,02
F3 F1
HT
F2 F4
100
220 KV
111,77
110 KV
S
T
=211,76
111,77
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
- Điều kiện kiểm tra sự cố : .
qt
K
.S
đmTN
S
Tmax
S
B
)MVA(84,142
4,1.5,0
77,11176,211
K
SS
S
qt
BmaxT
dmTN
=
=
Máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải vì
.84,142250S
dmB
>=
- Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA trong điều kiện sự cố :
- Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp :
).MVA(10077,11176,211SSS
BmaxTT
===
- Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp :
).MVA(98,9779,1353,23
4
1
65,117SS
4
1
SS
dftddmFH
===
- Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
).MVA(02,210098,97SSS
THC
===
(Công suất lấy về từ cao áp (220 kV) nên mang dấu âm)
- Công suất cần phát vào hệ thống là 221,52 MVA ,lợng công suất còn thiếu là :
S
thiếu
= S
HT
(S
C
+ S
B
) = 221,52 ( -2,02 + 111,77) =111,77 (MVA)
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (200MVA) nên máy
biến áp đã chọn thoả mãn .
2.2.3 - Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng :
- Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần:
+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất
không tải của nó.
+ Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong
một năm :
A
2cd
= 365.(P
o
.t + P
N
.
2
dmB
i
2
i
S
t.S
)
+ Đối với máy biến áp tự ngẫu ba pha :
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 21 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
A
TN
=365.P
o
.t +
++
)t.S.Pt.S.Pt.S.P(.
S
365
i
2
HiNHi
2
TiNTi
2
CiNC
2
dmB
Trong đó :
- S
Ci
, S
Ti
, S
Hi
: là công suất tải qua cuộn trung, cao ,hạ của máy biến áp tự ngẫu
trong thời gian t.
- S
i
: là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t.
- P
o
: tổn hao sắt từ.
- P
Nm
: tổn thất ngắn mạch.
* Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu :
P
N.C
= 0,5.(P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N
P
N.T
= 0,5.(P
N.C-T
-
)
PP
2
HT.N
2
HC.N
+
P
N.C
= 0,5.(- P
N.C-T
+
)
PP
2
HT.N
2
HC.N
+
* Từ các thông số trên của máy biến áp ta tính đợc tổn thất điện năng trong máy
biến áp trong từng phơng án :
I. Phơng án I :
a. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Máy biến áp 3&4 luôn làm việc với công suất truyền qua nó S
B
=111,77(MVA)
trong cả năm , do đó :
A
B
= 8760.(100 + 400.
2
2
125
77,111
) = 3677525,458(KWh).
b. Máy biến áp tự ngẫu :
Có P
NC-T
do đó ta lấy P
NC-H
= P
NT-H
=
2
1
P
NC-T
= 260 KW.
P
NC
= 0,5.(520 +
22
5,0
260
5,0
260
) = 260 KW
P
NT
= 0,5.(520 -
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 260 KW
P
NH
= 0,5.(-520 +
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 780 KW.
i
2
Ci
t.S
= 65,53
2
.7 + 77,07
2
.7 + 110,76
2
.6 + 65,53
2
.4 = 162421,1498.
i
2
Ti
t.S
= (-27,07)
2
.7 + (- 16,47)
2
.7 + (- 5,89)
2
.6 + (- 27,07)
2
.4 = 10167,6128.
i
2
Hi
t.S
= 38,46
2
.7 + 60,6
2
.7 + 104,87
2
.6 + 38,46
2
.4 = 107963,709.
- Từ đó ta có :
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 22 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
A
TN
= 365.24.120 +
2
250
365
(260.162421,1498 + 260.10167,6128 + 780.
107963,709) = 1051200 + 753855,0644 = 1805055,064 (KWh).
* Phơng án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là :
A
I
= A
B1
+ A
B2
+ A
B3
+ A
B4
=2 .3677525,458 + 2 . 1805055,064 =10965161,04 (KWh).
II. Phơng án II :
a. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó S
B
=111,77 (MVA)
trong cả năm , do đó :
Máy biến áp 4 bên trung áp :
A
B4
= 8760.(100 + 400.
2
2
125
77,111
) = 3677525,458 (KWh).
Máy biến áp 3 bên cao :
A
B3
= 8760.(115 +380.
2
2
125
77,111
) = 3668849,185 (KWh).
b. Máy biến áp tự ngẫu :
Có P
NC-T
do đó ta lấy P
NC-H
= P
NT-H
=
2
1
P
NC-T
= 260 KW.
P
NC
= 0,5.(520 +
22
5,0
260
5,0
260
) = 260 KW
P
NT
= 0,5.(520 -
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 260 KW
P
NH
= 0,5.(-520 +
22
5,0
260
5,0
260
+
) = 780 KW.
i
2
Ci
t.S
= 9,64
2
.7 + 21,19
2
.7 + 54,87
2
.6 + 9,64
2
.4 = 22229,6397.
i
2
Ti
t.S
= 28,82
2
.7 + 39,41
2
.7 + 50
2
.6 + 28,82
2
.4 = 35008,5531.
i
2
Hi
t.S
= 38,46
2
.7 + 60,6
2
.7 + 104,87
2
.6 + 38,46
2
.4 = 107963,709.
- Từ đó ta có :
A
TN
=365.24.120 +
2
250
365
(260.22229,6397+ 260.35008,5531+ 780.107963,709)
= 1051200 +578706,7592 = 1629906,759 (KWh).
Phơng án II có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là :
A
II
= A
B1
+ A
B2
+ A
B4
+ A
B3
= 2. 1629906,759+ 3677525,458 + 3668849,185 = 10606188,16 (KWh).
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 23 -
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ
nhµ m¸y ®iÖn
nhµ m¸y ®iÖn
2.2.4 .TÝnh dßng ®iÖn lµm viÖc b×nh thêng vµ dßng ®iÖn lµm viÖc cìng bøc
I. Ph¬ng ¸n I :
a. C¸c m¹ch phÝa cao ¸p 220 KV:
- M¹ch ®êng d©y :
I
bt
=
)KA(29,0
220.32
52,221
U.32
S
dm
maxHT
==
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,29= 0,58 (KA).
* M¸y biÕn ¸p liªn l¹c :
- Cuén cao cña m¸y biÕn ¸p liªn l¹c khi lµm viÖc b×nh thêng:
I
bt
=
).KA(29,0
220.3
76,110
U.3
S
dm
maxC
==
Dßng cìng bøc ®îc xÐt trong c¸c trêng hîp sau :
+ Khi sù cè m¸y biÕn ¸p bªn trung :
I
cb
=
)KA(144,0
220.3
87,54
U.3
S
dm
C
==
+ Khi sù cè m¸y biÕn ¸p tù ngÉu (S
Tmax
):
I
cb
=
)KA(288,0
220.3
76,109
U.3
S
dm
C
==
⇒I
cb
= max (0,58; 0,144 ; 0,288) = 0,58 (KA).
b. C¸c m¹ch phÝa 110 KV :
* M¹ch ®êng d©y : ( gåm 3 ®êng d©y kÐp )
I
bt
=
110.3
3
76,211
.
2
1
U.3
3
S
.
2
1
dm
maxT
=
= 0,185 (KA).
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,185= 0,37 (KA).
* M¹ch m¸y biÕn ¸p nèi bé MF§ - MBA hai d©y quÊn :
I
bt
=
)KA(62,0
110.3
65,117
U.3
S
dm
dmF
==
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05.0,62 = 0,65 (KA).
* M¸y biÕn ¸p liªn l¹c :
- Cuén trung cña m¸y biÕn ¸p liªn l¹c khi lµm viÖc b×nh thêng :
I
bt
=
).KA(142,0
110.3
07,27
U.3
S
dm
T
==
NguyÔn TuÊn HiÖp– H10A – HT§
NguyÔn TuÊn HiÖp– H10A – HT§
- 24 -
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế
nhà máy điện
nhà máy điện
Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :
+ khi sự cố máy biến áp bên trung :
I
cb
=
)KA(262,0
110.3
50
U.3
S
dm
T
==
+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm S
Tmax
:
I
cb
=
)KA(062,0
110.3
78,11
U.3
S
dm
T
==
I
cb
= max (0,37 ; 0,65 ; 0,262 ; 0,062 ) = 0,65 (KA).
c. Các mạch phía 10,5 KV :
- Mạch máy phát :
I
bt
=
)KA(47,6
5,10.3
65,117
U.3
S
dm
dmF
==
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05. 6,47 = 6,79 (KA).
Tổng hợp kết quả ta có bảng sau:
Cấp điện áp 220 KV 110 KV 10,5 KV
Dòng điện
0,58 KA
0,65 KA 6,79 KA
I
cb
(kA)
II. Phơng án II :
a. Các mạch phía cao áp 220 KV:
- Mạch đờng dây :
I
bt
=
)KA(29,0
220.32
52,221
U.32
S
dm
maxHT
==
I
cb
= 2.I
bt
=2.0,29 = 0,58 (KA).
- Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :
I
bt
=
)KA(31,0
220.3
65,117
U.3
S
dm
dmF
==
I
cb
= 1,05.I
bt
=1,05.0,31= 0,33 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng:
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
Nguyễn Tuấn Hiệp H10A HTĐ
- 25 -
