Đồ Án Thiết Kế Nhà Máy Nhiệt Điện Gồm 5 Tổ Máy, Công Suất Mỗi Tổ Là 63 MW Cấp Điện Cho Phụ Tải Địa Phương 10,5KV Phụ Tải Điện Áp Trung 110KV Và Phát Vào Hệ Thống 220KV
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (777.91 KB, 79 trang )
Thiết kế nhà máy điện
-1MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ
một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện
rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội đòi hỏi phải có
thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng cho phụ tải.
Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện, em
được nhà trường và hộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội dung sau:
Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ là 63 MW
cấp điện cho phụ tải địa phương 10,5KV, phụ tải điện áp trung 110KV và phát vào hệ
thống 220KV.
Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, được sự giúp đỡ tận tình của các
thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình
của thầy giáo TS Nguyễn Hữu Khái đến nay em đã hoàn thành bản đồ án.Do thời gian có
hạn, kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh những thiếu sót. Vì vậy em
rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của em
ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm
ơn chân thành nhất!
Sinh viên thực hiện
Thiết kế nhà máy điện
-2-
MỞ ĐẦU.................................................................1
........................................................................................................3
............................................................................................................3
..............................................................................................................................................3
CHƯƠNG I ....................................................................3
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT....................................3
I Chọn máy phát điện .....................................................................................................3
II Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ....................................................................4
CHƯƠNG II................................................................10
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN................................10
I Lựa chọn các phương án ............................................................................................10
II Chọn phương án......................................................................................................11
III Chọn máy biến áp ...................................................................................................15
IV Tính toán chi tiết cho từng phương án ....................................................................15
V Tính tổng tổn thất công suất và điện năng ...............................................................23
VI Tính dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức .................................................25
CHƯƠNG III.......................................................29
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH ...................................29
CHƯƠNG IV...........................................................53
SO SÁNH KINH TẾ - KĨ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU.................53
I Chọn máy cắt điện .....................................................................................................53
II Chọn sơ đồ thanh ghóp..............................................................................................53
III Tính toán kinh tế......................................................................................................53
IV Phương án I..............................................................................................................54
V Phương án II..............................................................................................................56
CHƯƠNG V......................................................................57
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ THANH DẪN.............................................57
I Chọn thanh dẫn ..........................................................................................................57
I Chọn cáp và kháng điện đường dây ..........................................................................70
...........................................................................................74
CHƯƠNG VI..............................................................74
SƠ ĐỒ TỰ DÙNG VẠ MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG ...............................74
I Sơ đồ nối điện tự dùng ...............................................................................................74
II Chọn máy biến áp tự dùng . ....................................................................................75
Thiết kế nhà máy điện
-3-
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
.
Điện năng có vai trò quan trọng trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất
nước . Số lượng hộ dùng điện và tiêu thụ điện năng ngày càng nhiều . Do vậy , để đảm
bảo cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế người ta sử dụng phương pháp thống kê lập đồ
thị phụ tải từ đó lựa chọn phương thức vận hành , sơ đồ nối điện hợp lý .
Trong nhiệm vụ thiết kế người ta thường cho đồ thị phụ tải hàng ngày ở các cấp điện
áp và hệ số công suất của phụ tải tương 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
phụ thuộc vào nhiều yếu tố : dạng nhiên liệu , áp lực hơi ban đầu , loại tua bin và công
suất của chúng loại truyền động đối với máy bơm cung cấp chiếm khoảng 5 – 8 % tổng
điện năng phát ra.
Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy thường vẽ theo công suất biểu kiến S
( MVA) để có độ chính xác vì hệ số công suất ở các cấp điện áp thường khác nhau . Như
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 .
I
Chọn máy phát điện .
Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy công suất của mỗi máy là 63 MW.
Thiết kế nhà máy điện
-4-
Chọn máy phát điện tua bin hơi đồng bộ có các thông số sau :
Loại
máy phát
TB φ -63-2
Thông số định mức
n
S
P
v/ph
MVA MW
3000
78,75 63
U
KV
10.5
cos ϕ
0.8
I
KA
4,33
Điện kháng tương đối
X’’d
X’d
Xd
0.146
0.22
1.691
II
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất .
Ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp :
P(t)
P(t)
P(t)% =
.100
, S(t) =
Pmax
cosϕ
Trong đó :
S : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t .
P : Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t .
cos ϕ : Hệ số công suất phụ tải .
1. Phụ tải điện áp máy phát .
Uđm = 10 KV , Pmax = 24 MW , cosϕ = 0.87
Gồm 6 đường dây kép 4 MW × 1,5 Km .
Áp dụng công thức tính ở trên ta có bảng phụ tải :
t ( h)
Công suất
P (%)
P(t)( MW)
S(t) ( MVA)
0-7
70
16.8
19.3103
Đồ thị phu tải địa phương :
7-14
100
24
27.5862
14-20
90
21.6
24.8276
20-24
80
19.2
22.069
Thiết kế nhà máy điện
-5-
2. Phụ tải điện áp trung
Uđm = 110 KV , Pmax = 140 MW, cosϕ = 0.86
Gồm 4 đường dây kép 40 MW .
Áp dụng công thức tính ở trên ta có bảng phụ tải :
t ( h)
Công suất
P (%)
P(t)( MW)
S(t) ( MVA)
0-8
Đồ thị phụ tải trung áp.
8.-14
70
98
113.9535
85
119
138.3721
14.-20
100
140
162.7907
20.-24
75
105
122.093
Thiết kế nhà máy điện
-6-
3. Phụ tải toàn nhà máy .
SNMmax = ∑ Sđm = n.SđmF = 5.74,12 = 370,5882 MVA
Cos ϕ = 0,85
Áp dụng công thức :
P (t) =
t ( h)
Công suất
P (%)
P(t)( MW)
S(t) ( MVA)
P%( t )
.Pmax ;
100
0-8
S (t) =
P( t )
.
Cosϕ
8.-14
75
236.25
277.9412
90
283.5
333.5294
14.-20
100
315
370.5882
20.-24
80
252
296.4706
Thiết kế nhà máy điện
-7-
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy :
4. Công suất tự dùng.
Phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được xác định theo công thức sau:
S td (t) = α . S NMmax. ( 0,4 + 0,6.
S NM ( t )
)
S NM max
Trong đó :
Std (t) : Phụ tải dùng điện tại thời điểm t
SNmmax : công suất của toàn nhà máy
SNM(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t
α
: Số phần trăm lượng điện tự dùng .
SNMmax = 370,5882 MVA , tự dùng của nhà máy là α =8%
t ( h)
Công suất
S(t) ( MVA)
Std (t) (MVA)
0-8
8.-14
14.-20
20.-24
277.9412
333.5294
370.5882
296.4706
25.2
27.87
29.65
26.09
Thiết kế nhà máy điện
-8-
Đồ thị phụ tải tự dùng :
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 công thức sau :
SNM(t) = Sđf (t) + ST (t) + Std (t) + SHT (t)
Công suất phát vào hệ thống là :
SHT (t) = SNM (t) – [Sđf (t) + ST (t) + Std (t)]
Từ các công thức trên ta áp dụng có bảng tính cân bằng công suất toàn nhà máy và
công suất phát vào hệ thống .
t ( h)
Công suất
SNM(t)
Sdf ( t )
ST(t)
Std(t)
SHT
0–7
277.9412
19.3103
113.9535
25.2
119.4774
7 -8
277.9412
27.5862
113.9535
25.2
111.2015
8.-14
333.5294
27.5862
138.3721
27.87
139.7011
14.-20
370.5882
24.8276
162.7907
29.65
153.3199
20.-24
296.4706
22.069
122.093
26.09
126.2186
Thiết kế nhà máy điện
-9-
Đồ thị phụ tải tổng hợp :
Nhận xét .
- Ta thấy nhà máy thiết kế có tổng công suất là :
SNMmax = ∑ Sđm = n.SđmF = 5.74,12 = 370,5882 MVA
So với công suất của hệ thống điện SHT = 1900 MVA thì nhà máy thiết kế chiếm 19,5
% công suất của hệ thống .
- Công suất phát vào hệ thống là
Max = 153,3199 MVA từ 14-20h
Min = 111,2015 MVA từ 7-8h
Thiết kế nhà máy điện
-10-
- Phụ tải trung áp
STmax = 162,7907 MVA từ 14-20 h chiếm 43,93 % công suất nhà máy .
STmin = 113,9535 MVA từ 0- 8 h chiếm 30,75 % công suất nhà máy .
Nhà máy được thiết kế cung cấp cho phụ tải điện trung áp 110 KV và phát công suất lên
hệ thống 220 KV do đó sử dụng máy biến áp tự ngẫu ( ở cấp điện áp này có trung tính nối
đất trực tiếp ).
- Phụ tải địa phương có
Sđfmax = 27,5862 MVA
Sđfmin = 19,3103 MVA
Ta có công suất địa phương chỉ chiếm 8,75 % công suất định mức
Khả năng phát triển nhà máy điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy , địa bàn
, nguồn nguyên liệu nhưng về phần điện thì vẫn có khả năng phát triển phụ tải theo các
cấp điện áp sẵn có .
CHƯƠNG II
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN
I
Lựa chọn các phương án .
Sơ đồ nối điện chính .
Thiết bị , máy phát điện , máy biến áp .... được nối với nhau theo 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 của
nguồn , công suất phụ tải , phụ tải phụ thuộc vào tính chất của hộ tiêu thụ và phụ thuộc
vào khả năng đầu tư . Sơ đồ nối điện phải thoả mãn điều kiện .
- Về kỹ thuật
Đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu .
Đảm bào an toàn cho người và thiết bị .
- Về kinh tế
Vốn đầu tư ít .
Dễ vận hành thay thế , lắp đặt, sửa chữa
Có khả năng phát triển về sau .
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế
nhà máy điện .Các phương án đưa 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 lượng và
dung lượng của máy biến áp về số lượng máy phát điện nối vào thanh ghóp điện áp máy
phát , số máy phát điện ghép với bộ máy biến áp
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 và máy biến áp với công suất
không qua 15 % công suất của bộ máy phát – máy biến áp .
Không nối hai bộ máy phát điện với một máy biến áp vì công suất của một bộ như vậy
sẽ lớn hơn dự trữ quay của hệ thống
Cả phiá cao áp và trung áp đều có trung tính nối đất trực tiếp nên ta sử dụng máy biến
áp tự ngẫu để liên lạc .
Từ những yêu cầu trên ta có các phương án sau :
Thiết kế nhà máy điện
II
1
-11-
Chọn phương án
Phương án I .
Phương 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 va một máy phát hai cuộn dây nối lên
thanh góp 220kV. 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.
Ưu điểm:
Thiết kế nhà máy điện
-12-
- Số lượng 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.
Nhược điểm:
- Tổn thất công suất lớn khi STmin.
2
Phương án II
Nhận xét:
Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát điện - máy biến áp 2
cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV. Như vậy ở phía thanh góp 220 kV có đấu thêm hai
bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây.
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
Thiết kế nhà máy điện
-13-
Nhược điểm:
- Có một bộ máy phát điện - máy biến áp bên cao nên đắt tiền hơn.
3
Phương án III
Nhận xét:
Nhà máy dùng năm bộ máy phát- máy biến áp: ba bộ nối với thanh góp 220kV, hai bộ
nối với thanh góp 110kV. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giưa thanh góp UC và
thanh góp UT đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát UF .
Ưu điểm:
- Cũng đảm bảo cung cấp điện liên tục
Nhược điểm:
- Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư 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.
Thiết kế nhà máy điện
4
-14-
Phương án IV.
Nhận xét
Nhà máy dùng năm 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 được vốn đầu tư so với
phương án 1.
Nhược 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 phương 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 phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng 2 phương án 1 và 2 đơn
giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại. Hơn nab, no 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 phương án 1 và phương án 2 để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ
nối điện tối ưu cho nhà máy điện.
Thiết kế nhà máy điện
-15-
III Chọn máy biến áp .
Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng . Trong hệ thống điện tổng công suất các máy
biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 ÷ 5 lần tổng công suất của các máy phát điện . Do đó
vốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất nhiều . Yêu cầu đặt ra là phải chọn số lượng 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 được bằng cách thiết kế hệ thống một cách hợp lý , dùng máy biến áp
tự ngẫu và tận khả năng quá tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo của máy
biến áp
Trong hệ thống điện người ta thường 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 được sử dụng rộng rãi trong hệ
thống điện ,
Trong hệ thống điện có điện áp cao và trung tính nối đất trực tiếp thường dùng máy
biến áp tự ngẫu . Loại MBA này có ưu điểm hơn MBA thường giá thành chi phí vật liệu
và tổn thất năng lượng khi vận hành của nó nhỏ hơn với MBA thường có cùng công suất .
IV Tính toán chi tiết cho từng phương án .
1
Phưong án I.
a,Chọn máy biến áp
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây :
SdmB ≥ SdmF = 78,75MVA
Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu :
SđmTN ≥
U C − U T 220 − 110
1
=
= 0,5 )
.SđmF ; α : Hệ số có lợi ; ( α =
UC
220
α
Ta có : SđmB ≥
1
. 78,75 = 157,5 MVA
0,5
Thiết kế nhà máy điện
-16-
Bảng thông số của máy biến áp theo phương án I:
Loại
Sđm
Uđra
UN %
MBA
MVA
kv
C
T
H
C-T
C -H
121
10.5 10.5
TДЦ 80
TДЦ
ATДЦ
TH
ΔP0
T-H
-
I0 %
ΔPN
70
C-T
-
C-H
310
T-H
-
0.55
80
242
-
10.5
-
11
-
80
-
320
-
0.6
160
230
121
11
11
32
20
85
380
-
-
0.5
b,Phân phối công suất : Các máy biến áp và cuộn dây .
Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt
trong năm :
1
1
S BT = S đmF - .S tdmax = 78,75 - . 29,65 = 72,82 MVA
5
5
Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
Công suất truyền qua cuộn cao :
S c(t) =
1
.[S HT(t) - SBT ]
2
Công suất truyền qua cuộn trung
S t(t) =
1
.[S T(t) – 2.S BT]
2
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 :
Thời gian (h)
Loại MBA
Cấp điện áp
Công suất
Tự ngẫu
220
110
10,5
Sc
St
Sh
0-7
7-8
8 –14
14 –20
20 –24
23.3287
19.1908
33.4406
40.25
26.6993
-15.8433
-15.8433
-3.634
8.5754
-11.7735
7.4854
3.3475
29.8066
48.8254
14.9258
Dấu âm chỉ công suất được truyền từ cuộn trung sang cuộn cao của máy biến áp.
c, Kiểm tra quá tải .
Thiết kế nhà máy điện
-17-
* Khi làm việc bình thường :
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đatị nên không
cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường .
* Khi có sự cố :
Sự cố một bộ máy phát – máy biến áp bên trung .
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung :
1
1
SBT = SđmF - Std = 78,75 – . 29,65 = 72,82 MVA
5
5
- Điều kiện kiểm tra sự cố :
2αKqt .SđmTN ≥ STmax ⇒ SđmTN ≥
ST max − SBT
2αK qt
162,7907 − 72,82
= 64,26 MVA
2.0,5.1,4
SđmTN = 160 MVA > 64,26 MVA nên thoả mãn điều kiện
- 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 :
SđmTN ≥
Thiết kế nhà máy điện
ST =
-18-
1
1
.(STmax – SBT) = .(162,7907 –72,82) = 45 (MVA)
2
2
+ Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
1
1
1
1
S H = S dmF − S td − S df = 78,75 − .29,65 − 27,5862 = 59,0269(MVA).
5
2
5
2
+ Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :
S C = S H − S T = 59,0269 – 45 = 14,0269 ( MVA)
Khi đó công suất phát lên hệ thống là 153,3199 MVA , vì thế lượng công suất thiếu là
Sthiếu = S HT − (2S C + S BT ) = . 153,3199 – ( 2.14,0269 + 72,82 ) = 52,4461 ( MVA)
- Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (95 MVA) nên máy biến áp
được chọn thoả mãn .
Sự cố hỏng máy biến áp liên lạc :
- Điều kiện kiểm tra sự cố :
α.Kqt .SđmTN ≥ STmax- 2.SBT ⇒ SđmTN ≥
ST max − 2.SBT
αK qt
162,7907 − 2.72,82
= 24,501(MVA) ⇒ thoả mãn điều kiện
0,5.1,4
- Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố :
+Công suất truyền trên cuộn trung :
SđmTN =160 (MVA) ≥
Thiết kế nhà máy điện
-19-
S T = S Tmax − 2.S BT = 162,7907 – 2. 72,82 = 17,1509 ( MVA )
+Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
1
1
S H = S dmF − S td − S df = 78,75 − .29,65 − 27,5862 = 45,2338(MVA).
5
5
+Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :
S C = S H − S T = 45,2338 – 17,1509 = 28,0829 (MVA)
Khi đó công suất phát lên hệ thống là 153,3199 MVA , vì thế lượng công suất thiếu là
Sthiếu = S HT − S C − S BT = 153,3199 – 28,0829 – 72,82 = 52,417 (MVA)
Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (95MVA) nên máy biến áp
được chọn thoả mãn .
2
Phương án II.
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây bên trung :
SdmB ≥ SdmF = 78,75MVA
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây bên cao:
SdmB ≥ SdmF = 78,75MVA
Bộ máy phát điện – máy biến áp tự ngẫu :
SđmTN ≥
U C − U T 220 − 110
1
=
= 0,5 )
.SđmF ; α : Hệ số có lợi ; ( α =
UC
220
α
Thiết kế nhà máy điện
-20-
1
. 78,75 = 157,50 MVA
0,5
Bảng thông số của máy biến áp theo phương án II:
Loại
Sđm
Uđra
UN %
MBA
MVA kv
C
T
H
C-T
C -H
121 10.5 10.5
TДЦ 80
- Ta có : SđmB ≥
TДЦ
ATДЦ
TH
80
242
-
10.5
160
230
121 11
I0 %
ΔP0
ΔPN
T-H
-
70
C-T
-
C-H
310
T-H
-
0.55
-
11
-
80
-
320
-
0.6
11
32
20
85
380
-
-
0.5
b,Phân phối công suất : Các máy biến áp và cuộn dây .
Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt
trong năm :
1
1
SBC =S BT = S đmF - .S tdmax = 78,75 - . 29,650 = 72,82 MVA
5
5
Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu :
Công suất truyền qua cuộn cao :
1
S c (t ) = [ S HT (t ) − 2.S BC ]
2
Công suất truyền qua cuộn trung
S t(t) =
1
.[S T(t) – S BT]
2
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 :
Thời gian (h)
Loại MBA
Cấp điện áp
Công suất
Tự ngẫu
220
110
10,5
Sc
St
Sh
0- 7
7-8
8 –14
14 –20
20 –24
-13.0813
-17.2193
-2.9694
3.8399
-9.7107
20.5668
20.5668
32.7761
44.9854
24.6365
7.4855
3.3475
29.8067
48.8253
14.9258
Thiết kế nhà máy điện
-21-
Dấu âm trước công suất nghĩa là công suất được truyền từ cuộn cao sang cuộn trung áp
của máy biến áp.
C, Kiểm tra quá tải .
* Khi làm việc bình thường :
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đatị nên không
cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thường .
* Khi có sự cố :
Sự cố máy biến áp phía trung áp:
- Bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn bên trung :
1
1
SBT = SđmF - Std = 78,75 – . 29,650 = 72,82 MVA
5
5
- Điều kiện kiểm tra sự cố :
2αKqt .SđmTN ≥ STmax ⇒ SđmTN ≥
S Tmax
2α .K qt
162,7907
= 116,28 MVA
2.0,5.1,4
SđmTN = 160 MVA > 116,28 MVA nên thoả mãn điều kiện
- 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 :
SđmTN ≥
ST =
1
1
.STmax = .162,7907 = 81,4 MVA
2
2
Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
Thiết kế nhà máy điện
-22-
1
1
1
1
S H = S dmF − S td − S df = 78,75 − .29,65 − 27,5862 = 59,0269(MVA).
5
2
5
2
Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :
S C = S H − S T = 59,0269 – 81,4 = -22,37 MVA
Khi đó công suất phát lên hệ thống là 153,3199 MVA , vì thế lượng công suất thiếu là
Sthiếu = S HT − (2S C + 2 S BC ) = 153,3199 − (2.(-22,37) + 2.72,82) = 52,42(MVA).
Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (95MVA) nên máy biến áp
được chọn thoả mãn .
Sự cố hỏng máy biến áp liên lạc
Điều kiện kiểm tra sự cố :
α.Kqt .SđmTN ≥ STmax- SBT ⇒ SđmTN ≥
S Tmax − .S BT
αK qt
162,7907 − 72,82
= 128,53(MVA) ⇒ thoả mãn điều kiện
0,5.1,4
Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố :
Công suất truyền trên cuộn trung :
S T = S Tmax − S BT = 162,7907 – 72,82 = 89,97 ( MVA )
Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
SđmTN =160 (MVA) ≥
Thiết kế nhà máy điện
-23-
1
1
S H = S dmF − S td − S df = 78,75 − .29,65 − 27,5862 = 45,2338(MVA).
5
5
Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :
S C = S H − S T = 45,2338 – 89,97 = - 44,7362 MVA
Khi đó công suất phát lên hệ thống là 162,7907 MVA , vì thế lượng công suất thiếu là
Sthiếu = S HT − (S C + 2.S BC ) = 162,7909 – ( - 44,7362 + 2.72,82) = 61,8952 MVA
Lượng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (95MVA) nên máy biến áp
được chọn thoả mãn .
V
Tính tổng tổn thất công suất và 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 tải máy biến áp .
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến ba pha hai cuộn dây trong một năm :
∆A 2cd
Si2 .t i
∑
= 365.(∆P .t + ∆P .
)
o
N
2
SdmB
Đối với máy biến áp ba pha tự ngẫu :
ATN =365.∆Po.t +
365
2
2
.∑ (∆PNC .SCi
.t i + ∆PNT .STi
.t i + ∆PNH .S2Hi .t i )
2
SdmB
Trong đó :
SCi , STi , SHi : là công suất qua cuộn cao ,trung , hạ của máy biến áp tự ngẫu trong thời
gian t.
Si : là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t
ΔP0
tổn hao sắt từ .
:
ΔPN
tổn thất ngắn mạch .
Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu :
:
∆PN.C−H ∆PN.T −H
−
)
α2
α2
∆PN.C−H ∆PN.T−H
+
)
∆PN.T = 0,5.(∆PN.C-T α2
α2
∆PN.C−H ∆PN.T−H
+
)
∆PN.C = 0,5.(- ∆PN.C-T +
α2
α2
∆PN.C = 0,5.(∆PN.C-T +
Từ các công thức trên của máy biến áp ta tính được tổn thất điện năng trong máy biến
áp :
1
Phương án I.
Máy biến áp 3,4, 5 luôn làm việc với công suất truyền tải qua là SB =72,82 MVA
Thiết kế nhà máy điện
∆AB4 ∆AB5
=
∆AB3
=
-24=
8760.(70 + 310.
8760.(80 + 320.
72,82 2
) = 3013224 KWh
80 2
72,82 2
) = 3023406 KWh
80 2
Máy biến áp tự ngẫu :
Có ∆PNC-T do đó ta lấy ∆PNC-H = ∆PNT-H =
1
∆PNC-T = 190 KW
2
190 190
−
) = 190 KW
0,5 2 0,5 2
190 190
−
∆PNT = 0,5.(380 +
) = 190 KW
0,5 2 0,5 2
190 190
+
∆PNH = 0,5.(-380 +
) = 570 KW.
0,5 2 0,5 2
∆PNC = 0,5.(380 +
Từ đó ta có :
∑ SCi2 .t i = 23459,31
∑ STi2 .t i = 3083,003
∑ S2Hi .t i = 20928,66
365
(190. 23459,31+ 190. 3083,033+ 560. 20928,66) =
160 2
= 1246589 KWh
Phương án I có tổng tổn thất điện năng là:
∆AI = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4 + ∆AB5
= 2. 1246589 +2 .2863224 +3023406
=11243032 KWh = 11243,032 MVA
∆ATN = 365.24.85 +
2
Phương án II.
Máy biến áp 3,4,5 luôn làm việc với công suất truyền tải qua là SB = 72,82MVA
72,82 2
∆AB3
) = 2863224KWh
= 8760.(70 + 310.
80 2
72,82 2
∆AB4 ∆AB5
8760.(80
+
320.
) = 3023406 KWh
=
=
80 2
Máy biến áp tự ngẫu :
Có ∆PNC-T do đó ta lấy ∆PNC-H = ∆PNT-H =
∆PNC = 0,5.(380 +
1
∆PNC-T = 190 KW
2
190 190
−
) = 190 KW
0,5 2 0,5 2
Thiết kế nhà máy điện
-25-
190 190
−
) = 190 KW
0,5 2 0,5 2
190 190
+
∆PNH = 0,5.(-380 +
) = 570 KW.
0,5 2 0,5 2
∆PNT = 0,5.(380 +
Từ đó ta có :
∑ SCi2 .t i = 2012,911
∑ STi2 .t i = 24399,53
∑ S2Hi .t i = 20928,65
365
(190. 2012,911+ 190. 24399,53+ 560. 20928,65 ) =
160 2
= 980237 KWh
Phương án II có tổng tổn thất điện năng là:
∆AI = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4 + ∆AB5
= 2. 980237+ 2863224+2.3023406
= 10870510 KWh = 10870,51 MVA
∆ATN = 365.24.85 +
VI
1
Tính dòng điện làm việc và dòng điện cưỡng bức .
Phương án I.
a, Các mạch phía cao áp 220 KV.
Mạch đường dây :
S HT max
153,3199
=
= 0,201( KA)
Ibt =
2 3.U dm 2 3.220
Icb = 2.Ibt =2.0,201= 0,402 (KA).
Máy biến áp liên lạc :
Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thường :
S C max
40,25
=
= 0,101( KA).
Ibt =
3.U dm
3.230
Dòng cưỡng bức được xét trong các trường hợp sau :
Khi sự cố máy biến áp bên trung :
SC
14,0269
=
= 0,035( KA)
Icb =
3.U dm
3.230
Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu .
SC
28,0829
=
= 0,07( KA)
Icb =
3.U dm
3.230
Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ- MBA hai dây quấn
