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 (823.21 KB, 117 trang )
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển của một quốc gia thì điện năng là một trong
những nguồn năng lượng không thể thiếu được. Điện năng phục vụ đắc lực cho
mọi hoạt động, trong mọi ngành nghề của xã hội. Để hiểu được tầm quan trọng
của điện năng và vận hành tốt được hệ thống điện thì người giáo sư, tiến sĩ và
các chuyên gia…của ngành điện góp phần không nhỏ, là một sinh viên ngành hệ
thống điện em rất hiểu điều đó. Trong quá trình học tập trong nhà trường thì việc
thiết kế phần điện trong nhà máy điện là một công việc rất phức tạp, nó bao gồm
nhiều yếu tố mang tính độc lập cao, đòi hỏi người thiết kế phải nắm bắt một cách
tổng quát công việc mình làm, vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức đã
tích góp được trong học tập và trên thực tế cũng như những ảnh hưởng của các
yếu tố bên ngoài đến thiết kế thi công, công trình và vận hành. Thiết kế phần
điện trong nhà máy điện (một khâu quan trọng của hệ thống điện) trong khi đang
ngồi trên ghế nhà trường sẽ giúp em có được không ít kinh nghiệm để chuẩn bị
trước khi ra công tác.
Để hoàn thiện được đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn sự
hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện của
Trường ĐHBK Hà Nội, đặc biệt là thầy GS.TS. Lã Văn Út.
Do còn hạn chế về những kinh nghiệm thực tế nên chắc chắn em sẽ không
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng góp ý
kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
MỤC LỤC
Đồ án thiết kế nhà máy điện
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
I.
Chọn máy phát điện ..................................................................... 3
II. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ở các cấp điện áp................ 4
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
I. Lựa chọn máy biến áp ......................................................................... 17
II. Tính tổn thất điện năng ....................................................................... 32
III. Tính toán dòng cưỡng bức ................................................................ 41
CHƯƠNG III
CHỌN MÁY CẮT - TÍNH TOÁN KINH TẾ -KĨ THUẬT
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
I. Chọn máy cắt ....................................................................................... 48
II. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối ............................................................. 52
CHƯƠNG IV
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
I. Đặt vấn đề
........................................................................................ 60
II. Chọn điểm ngắn mạch ........................................................................ 61
Trường ĐH BK Hà Nội
-1-
Đồ án thiết kế nhà máy điện
CHƯƠNG V
CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN
I. Chọn máy cắt và dao cách ly ............................................................... 85
II. Chọn thanh dẫn và thanh góp ............................................................. 87
CHƯƠNG VI
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG
I. Chọn sơ đồ nối điện ........................................................................... 112
II. Chọn thiết bị tự dùng .......................................................................... 112
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện.
Nhà máy có số tổ máy phát điện là 4 tổ máy và có công suất là 400MW. Nhà
Trường ĐH BK Hà Nội
-2-
Đồ án thiết kế nhà máy điện
máy nối với hệ thống bằng 2 lộ đường dây 220kV, chiều dài mỗi lộ là 110km.
Công suất hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế ) là 4400MVA, công suất
dự trữ hệ thống là 12%, điện kháng ngắn mạch ( tính đến thanh cái của hệ thống
nối với đường dây ) là 0,65.
- Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho các phụ tải:
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát có Uđm=10,5kV
+ Phụ tải điện áp trung có Uđm=110kV
- Nhà máy có nhiệm vụ phát công suất ( tổng ) có Uđm=220kV.
Trong khi thiết kế chọn máy phát điện ta cần chú ý những điểm sau:
+ Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư, tiêu hao nhiên liệu
để sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phí vận hành hằng năm càng nhỏ.
Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không
được lớn hơn dự trữ quay về hệ thống.
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành về sau, nên chọn các
máy phát điện cùng loại.
+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức, dòng
điện ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn các khí cụ điện
hơn.
Tuy nhiên do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy thì do đó chỉ
cần kiểm tra sổ tay kĩ thuật điện để chọn loại máy phát điện tương ứng với các
thông số kĩ thuật khác như điện áp, dòng điện, công suất định mức, hệ số công
suất cosϕ, các điện kháng x'd, x''d...
Do vậy ta chọn máy phát điện tuabin hơi có các thông số như sau: Tra trong
bảng phụ lục I phần máy phát điện đồng bộ tuabin hơi trang 76 sách " Thiết kế
nhà máy điện và trạm biến áp " của P.GS. Nguyễn Hữu Khái.
Bảng 1
Loại
Thông số định mức
Trường ĐH BK Hà Nội
-3-
Điện kháng tương đối
Loại
Đồ án thiết kế nhà máy điện
máy
phát
THΦ120-2
n
v/ph
S
MV
A
P
U
Cos
I
MW
KV
ϕ
KA
máy
x''d
x'd
xd
thích
BIT-
3000
125
100
10,5
0,8
6,875
0,192
0,278
1,907
450500
II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Ở CÁC CẤP ĐIỆN
ÁP
Để đảm bảo vận hành an toàn, tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà
máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng tiêu thụ điện năng ở
các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng.
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay
đổi. Việc nắm được quy luật này là tìm được đồ thị phụ tải và điều này rất quan
trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa
chọn được các phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kĩ
thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài việc dựa vào đồ thị phụ tải còn
cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa
các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà
máy phát điện với nhau.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ
tải của các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax
và hệ số công
suất cosϕ của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải ở các cấp điện áp
theo công thức biểu kiến sau:
St=
kích
p max
× P%
cos ϕ
(1)
Trong đó:
Trường ĐH BK Hà Nội
-4-
Đồ án thiết kế nhà máy điện
St là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA
P% là công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực
đại
Pmax là công suất của phụ tải cực đại, MW
cosϕ là hệ số công suất của từng phụ tải
1. Phụ tải các cấp.
1.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5kV
Phụ tải cấp điện áp máy phát đã cho Pmax=16,4MW, cosϕ=0,8
Phụ tảI bao gồm các đường dây:
4kép x3,2 MW x4km
1đơn x1,2 MW x3km
Theo đầu bài cho bảng biến thiên công suất tác dụng tại thời điểm t, tính
theo phần trăm (%), áp dụng theo công thức (1) tính công suất biểu kiến của phụ
tải ta có bảng kết quả sau.
Bảng 2
t (h)
0÷6
6 ÷ 10
10 ÷ 14
14 ÷ 18
18 ÷ 24
P%
50
70
85
100
60
SUF(MVA)
10,25
14,35
17,425
20,5
12,3
Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải ở cấp điện áp máy
phát.
Trường ĐH BK Hà Nội
-5-
Đồ án thiết kế nhà máy điện
S (MWA)
220,55
17,4253
14,35
212,31
10,25
(t)
0
4
6 8 10 12 14
118 220
224
h
Hình 1
1.2 Phụ tải điện áp trung 110kV
Phụ tải điện áp trung đã cho Pmax=180MW, cosϕ=0,8
Phụ tảI bao gồm các đường dây: 1kép + 4đơn
Tương tự tính công suất biểu kiến của phụ tải ở cấp điện áp máy phát ta
có bảng kết quả sau.
Bảng 3
T(h)
0÷4
Trường ĐH BK Hà Nội
4 ÷ 10
-6-
10 ÷ 14
14 ÷ 18
18 ÷ 24
Đồ án thiết kế nhà máy điện
P%
75
85
100
90
75
SUT(MVA)
168,75
191,25
225
202,5
168,75
Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải ở cấp điện áp trung.
S
(MVA)
225
191,25
202,5
168,7
168,7
0 2 4 6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
Hình 2
2. Phụ tải toàn nhà máy
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là Pđ=400MW, cosϕ=0,8
Công suất biểu kiến của toàn nhà máy được tính theo công thức:
Stnm=
p § MF
× P%
cos ϕ
(2)
Dựa vào công thức (2) tính công suất biểu kiến của toàn nhà máy ta có bảng kết
quả sau.
Bảng 4
Trường ĐH BK Hà Nội
-7-
Đồ án thiết kế nhà máy điện
T (h)
0÷8
8 ÷ 12
12 ÷ 14
14 ÷ 20
20 ÷ 24
P%
70
90
85
100
70
S(MVA)
350
450
425
500
350
Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
S(MVA)
500
450
425
350
350
t(h)
0 2 4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hình 3
3. Tự dùng
Trong nhà máy nhiệt điện thì phụ tải tự dùng chiếm một phần đáng kể
khoảng (5÷8)% tổng công suất phát ra của nhà máy. Một cách gần đúng ta có
thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau:
Trường ĐH BK Hà Nội
-8-
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Std = α.Snmmax(0,4 + 0,6
S nm
)
S nm max
Trong đó : Snmmax là công suất đặt của nhà máy,MVA
Snm là công suất của nhà máy tại thời điểm t,MVA
α là số phần trăm lượng điện tự dùng, α = 0,07
Theo công thức trên thì phụ tải tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần,
một thành phần không phụ thuộc vào phụ tải và một thành phần phụ thuộc vào
phụ tải.
Công suất biểu kiến của tự dùng nhà máy được tính theo công thức sau:
⎛
S
α% nP§ MF ⎜
⎜ 0, 4 + 0, 6 × tnm(t )
Std=
×
nP§ MF
100 cos ϕ ⎜
⎜
cos ϕ
⎝
⎞
⎟
⎟ (3)
⎟
⎟
⎠
Dựa vào công thức (3) ta có bảng kết quả sau.
Bảng 5
T (h)
0÷8
8 ÷ 12
12 ÷ 14
14 ÷ 20
Stnm(t)
350
450
425
500
350
Std(MVA)
28,7
32,9
31,85
35
28,7
Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải tự dùng.
Trường ĐH BK Hà Nội
-9-
20 ÷ 24
Đồ án thiết kế nhà máy điện
S (MVA)
35
32,9
31,85
28,7
28,7
T(h)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Hình 4
4. Công suất phát về hệ thống
Nhà máy thiết kế có nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải điện áp máy phát, phụ
tải điện áp trung và phát lượng công suất thừa lên hệ thống 220 kV.
Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy bằng tổng công suất tiêu thụ.
STNM(t)=STD(t)+SUF(t)+SUT(t)+ SVHT(t)
Vậy công suất phát về hệ thống:
SVHT(t)= STNM(t)- [STD(t)+SUF(t)+SUT(t) ]
Trong đó:
SVHT(t): Công suất về hệ thống tại thời điểm t,MVA
STD(t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t,MVA
SUF(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp máy phát tại thời điểm t,MVA
SUT(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t,MVA
STNM(t): Công suất của toàn nhà máy tại thời điểm t,MVA
Thay các giá trị đã tính được ở trên ta được kết quả tính toán phụ tải và cân
bằng công suất phát về hệ thống ở bảng sau:
Bảng 6
Trường ĐH BK Hà Nội
- 10 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
T (h)
0÷4
4÷6
6÷8
8 ÷ 10
10 ÷ 12
12 ÷ 14
14 ÷ 18
18 ÷ 20
20 ÷ 24
Stnm(t)
350
350
350
450
450
425
500
500
350
SUF(t)
10,2 5
10,25
14,35
14,35
17,425
17,425
20,5
12,3
12,3
SUT(t)
1 68,75
191,25
191,25
191,25
225
225
202,5
168,75
168,75
STD(t)
28,7
28,7
28,7
32,9
32,9
31,85
35
35
28,7
SVHT(t )
142,3
119,8
115,7
211,5
174,675
150,725
242
283,95
140,25
Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị.
S(MVA)
283,95
242
211,5
174,675
150,725
142,3
119,8
140,25
115,7
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Hình 5
5. Đồ thị tổng của toàn nhà máy
Trường ĐH BK Hà Nội
- 11 -
18
20
22
24
t (h)
Đồ án thiết kế nhà máy điện
S(MVA)
500
450
425
SHT
350
S ΤΝΜ
350
275,325
271,275
268
238,5
234,2
ST
230,2
S Τ + SUF + STD
216,05
209,75
207
55,5
50,325
49,275
47,3
STD
47,25
43,05
38,95
17,25
20,5
SUF
SUF
14,35
10,25
0
2
SUF + S TD
41
12,3
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
t (h)
Hình 6
6. Nhận xét
Qua đồ thị phụ tải tổng hợp trên ta có một số nhận xét chung như sau:
Nhà máy phát công suất cực
Trường ĐH BK Hà Nội
- 12 -
đại Snmmax = 500 MVA lúc14h - 20h,
Đồ án thiết kế nhà máy điện
công suất cực tiểu Snmmin = 350 MVA vào lúc 0h- 8h và 20h - 24 h.
Công suất phụ tải trung áp cực đại STmax = 225 MVA vào lúc 10h - 14h và
cực tiểu STmin = 168,75 MVA lúc 0h - 4h và 18h - 24h
Công suất phát lên hệ thống cực đại Shtmax =283,95 MVA lúc 18h - 20h và
cực tiểu Shtmin = 115,7 MVA lúc 6h - 8h
Công suất phụ tải điện áp máy phát cực đại Sđfmax = 20,5 MVA lúc 14 h - 18
h và cực tiểu Sđfmin = 10,25 MVA lúc 0 - 6 h
Công suất tự dùng cực đại Stdmax =35MVA lúc 14h-20h và cực tiểu
Stdmin=28,7MVA lúc 0h- 8h và 20h - 24h.
Công suất dự trữ quay của hệ thống Sdtq = 12% .4400 = 528 MVA.
Công suất phát lớn nhất của nhà máy là 500 MVA, lượng công suất này chủ
yếu phát cho phụ tải trung áp (110 kV) STmax = 225 MVA, một phần nhỏ cấp
cho phụ tải địa phương (10,5kV), Sđfmax = 20.5 MVA và tự dùng còn lại phát về
hệ thống (220 kV), mà hệ thống có công suất 4400 MVA, công suất phát về hệ
thống cực đại là 283,95 MVA vì vậy nhà máy thiết kế rất quan trọng đối với
phụ tải trung áp. Nhà máy thiết kế với 4 máy phát và 3 cấp điện áp 220 kV, 110
kV, 10,5 kV, phụ tải điện áp máy phát (địa phương) chiếm so với công suất định
mức của một máy phát là
10,25
=8,2% < 10%. Các nhận xét này được dùng để
125
tính toán, lựa chọn sơ đồ nối điện ở phần sau.
III. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN
1.Đề xuất các phương án
lựa chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một công việc rất quan
trọng trong quá trình thiết kế nhà máy, dựa vào sơ đồ nối điện chính ta có cái
Trường ĐH BK Hà Nội
- 13 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
nhìn tổng quan về phần điện trong nhà máy. Sơ đồ lựa chọn phải thoả mãn được
các yêu cầu cơ bản về kinh tế -kĩ thuật cũng như đảm bảo an toàn cho người và
thiết bị.
Yêu cầu kỹ thuật như đảm bảo độ tin cậy, cung cấp điện liên tục cho các hộ
tiêu thụ, vận hành đơn giản, linh hoạt.
Theo nhận xét cuối chương 1 ta thấy phụ tải điện áp trung rất quan trọng
đối với nhà máy. Phụ tải địa phương chiếm một lượng bé nên để đơn giản trong
vận hành ta sử dụng sơ đồ bộ (máy phát điện ghép bộ với máy biến áp), phụ tải
địa phương lấy ở hạ áp của máy biến áp liên lạc giữa hai hệ thống. Trong sơ đồ
ghép bộ thì công suất mỗi bộ
phải nhỏ hơn lượng dự trữ quay của hệ thống bởi vì nếu không thoả mãn điều
này thì khi xảy ra sự cố bộ đó thì phụ tải không được cung cấp điện đầy đủ do
lượng công suất dự trữ huy động về không đủ. Để liên lạc giữa hai hệ thống
110kV và 220 kV ta có thể sử dụng máy biến áp ba cuộn dây hoặc máy biến áp
tự ngẫu nhưng do tính ưu việt của máy biến áp tự ngẫu so với máy biến áp ba
cuộn dây như tổn thất điện năng bé, kích thước, trọng lượng cũng như tiêu hao
vật liệu bé, hiệu suất cao nên ta dùng biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa hai hệ
thống. Hơn nữa, điện áp ở hệ thống 220 kV và phía trung áp 110 kV đều là
mạng trung tính nối đất trực tiếp nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc
giữa hai hệ thống là hoàn toàn phù hợp. Dựa vào phân tích trên ta vạch ra các
phương án nối điện sau:
Phương án I
Trường ĐH BK Hà Nội
- 14 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
HT
110 kV
220 kV
B2
B1
TN 1
∼
F1
∼
F2
TN 2
∼
∼
F4
F3
Hình 7
Nhận xét
min
=168,75 MVA> S dmF =125 MVA nên
Ưu đỉêm: Do phụ tải bên trung S UT
máy phát bằng phẳng liên tục trong tổn thất máy biến áp trong chế độ hoạt động
bình thường nhỏ
- sơ đồ đơn giản, dòng ngắn mạch nhỏ nên chọn các thiết bị
Nhược điểm:phảI ding ba loại máy biến áp , gây khó khăn cho việc vận
hành và bảo vệ,ngoàI ra có thêm các mạch nối lên thiết bị phân phối điện áp cao
nên vốn đâu tư tăng
Phương án 2
Trường ĐH BK Hà Nội
- 15 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
HT
110 kV
220 kV
B2
B1
TN1
∼
F1
TN2
∼
∼
F2
F3
∼
F4
Hình 8
Trong phương án này ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để làm liên lạc giữa 2
hệ thống 110 kV và 220 kV, bên phía trung áp 110 kV còn có 2 bộ máy phát máy biến áp ghép bộ. Công suất được truyền tải từ phía hạ lên phía cao áp và
trung áp, đồng thời có thể truyền từ phía trung sang phía cao và ngược lại.
Ưu điểm là sử dụng ít chủng loại máy biến áp nên dễ vận hành, lắp đặt,
lượng điện được cấp liên tục cho phụ tải. Phụ tải trung áp lớn nhất 225 MVA lớn
hơn 2 tổ máy phát nên nó được cấp đủ công suất ít phải huy động từ hệ thống
về. Khi STmin thì tổn thất điện năng nhiều do phải truyền công suất qua hai loại
máy biến áp (máy biến áp hai dây quấn và máy biến áp tự ngẫu).
Nhược điểm: số lượng thanh cáI nối vào thanh trung áp nhiều nên công suet
thừa bên trung trung vào hệ thống qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất công
suất.
/Phương án 3
Trường ĐH BK Hà Nội
- 16 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
HT
110 kV
220 kV
B1
B2
TN1
∼
F4
∼
F1
∼
F2
TN2
∼
F3
Hình 9
Nhận xét:
Trong phương án 3 nàycó ưu điểm là ding í chủng loại máy biến áp
Nhược điểm: cả bốn máy biến áp đều nối vao thanh cáI phía cao áp nên
dòng ngắn mạch qua phía cao rất lơn sinh ra vốn đầu tư sẽ rất lớn .Khi xẩy ra sự
cố một máy biến áp tự ngẫu bị hang cs máy còn lại làm việc rất nặng nề dễ sinh
ra quá tảI,và cấp điện cho phụ tảI trung áp sẽ khong cao.
Kết luận:từ các nhận xét sơ bộ ở các phương án trên cho they phương
án III không thích hợp để chon làm phương án tói ưu , ta chỉ xét 2 phương án Ivà
phương án II để so sánh chỉ tiêu về mặt kinh tế , kỹ thuật nhằm tìm ra một
phương án tối ưu để tính toán và thiết kế cho nhà máy.
Trường ĐH BK Hà Nội
- 17 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
I. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Điện năng
được sản xuất ở nhà máy điện được truyền tải đến hộ tiêu thụ thường qua nhiều
lần biến đổi bằng các máy biến áp (MBA) tăng áp và giảm áp. Vì vậy tổng công
suất của máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất của máy phát điện. Mặc dầu
hiệu suất của máy biến áp tương đối cao nhưng tổn thất điện năng trong máy
biến áp rất lớn. Bởi vậy người ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít và
công suất đặt nhỏ mà vẫn đảm bảo được an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêu
thụ điện. Chọn máy biến áp trong nhà máy điện là chọn loại, số lượng, công suất
định mức, và hệ số biến áp. MBA được chọn phải đảm bảo an toàn trong điều
kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất.
Đối với nhà máy điện có phụ tải điện áp máy phát, cần tiến hành xây dựng
những đường đặc tính phụ tải ngày đêm và sự trao đổi công suất giữa nhà máy
với hệ thống trong chế độ làm việc bình thường, ngoài ra cũng phải xem xét
những luồng công suất trao đổi trong chế độ sự cố.
- Một trong những máy phát điện công suất lớn nhất của nhà máy nối vào
thanh góp điện áp máy phát nghỉ không làm việc (trường hợp này các máy còn
lại phải làm việc với công suất định mức ).
- Khi sự cố trong hệ thống điện, các máy phát điện của nhà máy cần thiết
mang công suất định mức.
Việc liên lạc với hệ thống bằng một máy biến áp chỉ thực hiện khi công
suất truyền vào hệ thống không vượt quá công suất dự trữ quay của hệ thống
trong chế độ làm việc bình thường.
Các máy biến áp và máy biến áp tự ngẫu thường chọn loại ba pha có điều
chỉnh điện áp dưới tải trừ máy biến áp hai cuộn dây nối bộ với máy phát điện.
Trường ĐH BK Hà Nội
- 18 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Giả thiết các MBA được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường
nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của
chúng.
I.2. Phương án I ( hình 7 )
HT
110 kV
220 kV
B2
B1
TN 1
∼
F1
∼
F2
TN 2
∼
F3
∼
F4
Hình 10
1. Chọn MBA bộ ( trong sơ đồ bộ MFĐ-MBA hai cuộn dây ) ở phụ tải bên
trung
Đối với máy biến áp ghép bộ hai dây quấn công suất truyền tải cực đại qua
máy biến áp trong điều kiện nặng nề nhất là phụ tải tự dùng của bộ đó lấy từ hệ
thống dự phòng nên điều kiện chọn máy biến áp là:
a) chọn MBA B 2 :
Điều kiện chọn : SđmB ≥ SđmF=
P§ MF 100
=
=125 MVA
cos ϕ 0,8
chọn MBA kiểu TPДЦH_125, các cấp điện áp 115/ 10,5
Trường ĐH BK Hà Nội
- 19 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
Bảng 7
LOẠI
Sđm
MÁY
(MVA)
TPДЦH
Điện áp cuộn dây,kv Tổn thất,kw
125
C
T
H
115
-
10,5
Δ P0
PN
A
C-H
UN%
IN%
C-T
C-H
T-H
-
10,5
15
100 400
0,55
b) chọn MBA B 1 :
Điều kiện chọn : SđmB ≥ SđmF=
P§ MF 100
=
=125 MVA
cos ϕ 0,8
chọn MBA kiểu TДЦ_125, các cấp điện áp 242/ 10,5
Bảng 8
LOẠI
Sđm
MÁY
(MVA)
TДЦ
125
Điện áp cuộn dây,kv Tổn thất,kw
Δ P0
PN
UN%
IN%
C
T
H
A
C-H
C-T
C-H
T-H
242
-
10,5
115
380
-
11
-
Trường ĐH BK Hà Nội
- 20 -
0,5
Đồ án thiết kế nhà máy điện
2.Máy biến áp tự ngẫu tăng áp (máy biến áp liên lạc )
Ở chế độ bình thường, máy biến áp liên lạc TN1 và TN2 được chọn lầ máy
1
S thừa max
α
biến áp điều áp dưới tải với điều kiện : SđmTN ≥
Trong đó:
SđmTN là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.
α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu có thể tính
α=
U c − U T 220 − 110
= 0,5
=
Uc
220
S thừa max là công suất thừa cực đại của máy phát
Vì các phương án không sử dung thanh góp nên:
S
max
thua
=SđmF
Do đó : SđmB ≥
125
1 max
S thua =
= 250 MVA
α
0,5
Ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH công suất 250 MVA.
Các thông số chính của máy biến áp tự ngẫu cho bởi bảng sau:
Bảng9
Thông số
Mã hiệu
Sđm
U, kV
MVA C
ATДЦTH 250
T
ΔPo,
H Kw
230 121 11
Trường ĐH BK Hà Nội
120
- 21 -
Un%
ΔPn ,kW
520
C-T C-H T-H
11
32
20
IO%
0,5
Giá
(103)R
Đồ án thiết kế nhà máy điện
3. Phân bố dòng công suất cho các máy biến áp trong chế độ bình thường
a. Phân bố dòng công suất trong các máy biến áp hai dây quấn ghép bộ.
Các máy biến áp ghép bộ hai dây quấn B1 ta cho phát công suất bằng phẳng
để đỡ phải điều chỉnh nhiều khi phụ tải thay đổi do đó công suất truyền tải qua
máy biến áp bộ này là:
SB1 =S Β 2 =Sbộ = Sfđm -
35
1
Stdmax = 125 =116,25 MVA.
4
n
Do điều kiện chọn SBđm ≥ SFđm nên máy biến áp không bị quá tải trong chế
độ làm việc bình thường.
Đồ thị phụ tải của MBA B1
S
(MVA)
116,25
t
0
24
(h)
Hình 11
b. Phân bố dòng công suất trong máy biến áp tự ngẫu TN1,TN2
Dòng công suất các phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong chế
độ làm việc bình thường trong các khoảng thời gian được tính như sau:
Trong phương án này công suất truyền lên hệ thống do hai máy biến áp tự
ngẫu và một máy biến áp B1 nên công suất truyền lên phía cao 220 kV :
Sc1 = Sc 2 =
S ht − S bo
2
Công suất truyền lên trung áp 110 kV do một bộ máy phát điện- máy biến
Trường ĐH BK Hà Nội
- 22 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
áp và lượng công suất phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên công suất
truyền lên phía trung 110kV của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
ST1 = ST2 =
S T − S bé
2
Công suất phía hạ của một máy biến áp tự ngẫu là:
Sh1 = Sh2 = Sc1 + ST1
Dựa vào tính toán cân bằng công suất của chương 1, trong từng khoảng thời
gian ti ta có bảng kết quả phân bố dòng công suất các phía của máy biến áp tự
ngẫu như bảng dưới đây.
Bảng 10
T, h
SVHT
MVA
SUT
MVA
Sc1,c2
MVA
ST1,T2
MVA
Sh1,h2
MVA
0÷4
4÷6
6÷8
142,3
119,8
115,7 211,5
8 ÷ 10
168,75 191,25 191,25 191,25
10 ÷ 12 12 ÷ 14 14 ÷ 18 18 ÷ 20
20 ÷ 24
174,675 150,725
225
225
242
283,95
140,25
202,5
168,75
168,75
13,025
1,775
-0,275 47,625 29,213 17,238 62,875
83,85
12
26,25
37,5
37,5
26,25
26,25
110,1
38,25
37,5
39,275 39,275 37,225 85,125
54,375 54,375
43,12
83,588 71,613 105,995
St1,t2> 0 thể hiện công suất truyền tải từ hạ, cao sang trung của máy biến
áp tự ngẫu.SC1,C2<0 chứng tỏ công suất đI từ phía thanh góp hệ thống 220 kV
sang thanh góp 110 kV để bổ xung lượng công suất thiếu phía 110 kV
4. Kiểm tra điều kiện làm việc sự cố
Trong điều kiện làm việc sự cố máy biến áp thì sự cố trầm trọng là lúc phụ
Trường ĐH BK Hà Nội
- 23 -
Đồ án thiết kế nhà máy điện
tải trung áp cực đại, xét xem lúc đó công suất truyền lên hệ thống là bao nhiêu,
thiếu so với lúc vận hành bình thường là bao nhiêu và máy biến áp có bị quá tải
hay không, nếu quá tải thì quá tải bao nhiêu phần trăm. Công suất lớn nhất của
phụ tải trung là: STmax=225MVA
a. Khi sự cố một bộ máy biến áp - máy biến áp bên trung áp
Theo tính toán phân bố công suất tính dưới đây ta có sơ đồ phân bố công
suất như hình sau:
HT
110 kV
220 kV
B2
B1
TN1
∼
F1
TN2
∼
∼
F2
F3
∼
F4
Hình 12
Khi sự cố một bộ máy biến áp hai dây quấn bên trung áp thì nguồn công
suất cấp cho phụ tải trung là do phía trung của hai máy biến áp tự ngẫu nên:
+công suất phía trung của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
ST1 = ST2 =
S T max
225
=
= 112,5 MVA
2
2
+Mà Công suất định mức cuộn trung là:STđm=α. SđmB=0,5.250=125 MVA nên
ST
Trường ĐH BK Hà Nội
- 24 -
