Đồ án tốt nghiệp thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp

Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 1

PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN.
CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN PHỤ TẢI,CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY.
Trong thiết kế và vận hành nhà máy điện, việc tính toán phụ tải và đảm bảo cân
bằng công suất giữa các phụ tải là hết sức quan trọng. Công việc này sẽ đảm bảo cho
sự ổn định của hệ thống điện và chất lượng điện năng. Quyết định phương thức huy
động nguồn cũng như vận hành từng tổ máy phải chính xác, hợp lý cả về kỹ thuật và
kinh tế. Dưới đây ta sẽ tiến hành tính toán về phụ tải và phân phối công suất cho các tổ
máy của nhà máy thủy điện mà ta sẽ thiết kế.
1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN.
Máy phát điện (MPĐ), trái tim của nhà máy, một bộ phận không thể tách rời của
nhà máy điện (NMĐ). Vì vậy việc lựa chọn MPĐ sao cho phù hợp là một việc rất quan
trọng. Để tiện cho việc thiết kế, tính toán thì ta chọn các tổ máy cùng một loại máy
phát. Với yêu cầu thiết kế nhà máy thủy điện công suất đặt 220(MW) gồm 4 tổ máy,
công suất 55(MW) nên ta chọn máy phát loại CB-808/130-40 có các thông số kỹ thuật
cho dưới bảng sau: (Tra Bảng 1.2[Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
PGS.TS Phạm Văn Hòa&Th.s Phạm Ngọc Hùng]).
Điện kháng tương
Loại MPĐ

CB
808/130-40

Sđm,MVA Pđm,MW cos Uđm,kV Iđm,kA nđm,v/ph đối

64,7

55

0,85

10,5

3,56

150

xd''

xd'

xd

0,22

0,35

0,93

Bảng 1.1:Thông số máy phát loại CB-808/130-40.

Công suất máy phát lớn nhất ta chọn: SđmF = 64,7 MVA.
Công suất dự trữ quay của hệ thống: Sdtq= 120 MVA .
Sdtq = 120 MVA > SđmF = 64,7 MVA.
Vậy máy phát ta chọn thỏa mãn điều kiện công suất của một máy phát điện lớn
nhất không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống.
GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 2

1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.
Trong nhiệm vụ thiết kế thường cho công suất cực đại, hệ số công suất cos φ và
biểu đồ biến thiên hàng ngày công suất dạng phần trăm P%(t) đối với phụ tải từng cấp
điện áp cũng như biểu đồ biến thiên công suất phát của toàn nhà máy. Do đó ta sẽ dựa
vào các số liệu trên để xây dựng đồ thị công suất phát của toàn nhà máy, đồ thị phụ tải
tự dùng, đồ thị từng cấp điện áp và công suất phát về hệ thống lần lượt như sau.
Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức sau:

P(t)
cos
P%
P(t) 
.Pmax
100

S(t) 

(1.1)
(1.1a)

Trong đó:
P(t): Công suất phụ tải tại thời điểm t, (MW).
Pmax: Công suất phụ tải lúc cực đại, (MW).

P%: Phần trăm công suất cực đại.
Cos: Hệ số công suất của phụ tải.
S(t): Công suất biểu kiến ở từng cấp tại thời điểm t, (MVA).

1.2.1.Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:

STNM (t) 

PTNM (t)
cos F

PTNM (t) 

P 0 0 (t)
.Pdat
100

(1.2)
(1.2a)

Trong đó:
 STNM(t): Công suất phát biểu kiến của toàn nhà máy tại thời điểm
t, (MVA).
 PTNM(t): Công suất tác dụng toàn nhà máy tại thời điểm t, (MW).
 P%(t): Phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.
 CosF: Hệ số công suất định mức của máy phát.
 Pđặt: Công suất tác dụng đặt toàn nhà máy, (MW).
GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

 Pđặt = n.Pđm
 Sđặt = n.SđmF

Trang 3

(1.2b)
(1.2c)

Ở đây:






Sđặt: Công suất biểu kiến đặt toàn nhà máy, (MVA).
Pđặt: Công suất tác dụng đặt toàn nhà máy, (MW).
Pđm: Công suất tác dụng định mức 1tổ máy, (MW).
SđmF: Công suất biểu kiến định mức 1 tổ máy, (MVA).
n: Số tổ máy phát.

Theo số liệu Bảng 1.1 ta có:
Pđm = 55 MW
n=4
SđmF = 64,7 MVA

cosF = 0,85
Từ công thức (1.2b) và (1.2c) ta có:
Pđặt = n.Pđm = 4.55 = 220 (MW)
Sđặt = n.SđmF =4.64,7 = 258,8 (MVA)
Từ công thức (1.2a) và (1.2) ta có:
P %( 0  4)
70
PTNM ( 0  4 )  NM
.Pdat 
.220  154( MW )
100
100
P ( 0  4 ) 154
S TNM ( 0  4 )  TNM

 181,18( MVA )
cos  F
0,85
Tính toán tương tự ta có bảng sau:

Giờ
PNM%
PTNM(t),MW
STNM(t),MVA

0÷4
70
154
181,18

4÷7
80
176
207,06

Stnm
7÷11
100
220
258,82

11÷13
80
176
207,06

13÷17
90
198
232,94

17÷21
100
220
258,82

21÷24
90
198
232,94

Bảng 1.2:Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 4

S,MVA
300

258,82

258,82

250

232,94

232,94

207,06
200

181,18

207,06

150

100

50

0

4

7

11

13

17

21

24

t (h)

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.

Lượng điện năng trong một năm :
Anăm = (PTNM(t) . ti).365 (iN)

= (154.4 + 176.5 + 198.7 + 220.8).365 = 1694330 (MWh)
Thời gian phát công suất cực đại:
A
1694330
Tmax  nam 
 7701,5( h)
Pmax
220
Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:


GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

Anam
1694330

 0,88
Pmax .8760 220 .8760
SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 5

1.2.2.Đồ thị phụ tải tự dùng.
Công suất tự dùng phần trăm trong nhà máy thủy điện thấp hơn nhiều so với nhà
máy nhiệt điện, chỉ chiếm từ 0,8% đến 1,5% công suất định mức máy phát. Phần tự
dùng nhà máy thủy điện gồm tự dùng chung (sử dụng chung cho toàn nhà máy, không
phụ thuộc vào công suất phát của toàn nhà máy) và tự dùng riêng cho từng tổ máy

phát. Trong đó công suất cho tự dùng chung là chiếm đa phần công suất tự dùng của
toàn nhà máy. Theo đề bài αTD=1%, rất nhỏ nên công suất tự dùng cho nhà máy thủy
điện coi như không đổi theo thời gian và bằng công suất tự dùng cực đại:
S TD ( t )  S TD max 

PTD ( t )  PTD

max

PTD ( t )
cos  TD




100

(1.3)
. n . P đmF

(1.3a)

Trong đó:
 STD(t): Phụ tải tự dùng, (MVA).
 PTD(t): Công suất tác dụng tự dùng tại thời điểm t, (MW).
 CosφTD : Hệ số công suất phụ tải tự dùng.
 α : Lượng điện phần trăm tự dùng.
 n : Số tổ máy.
 PđmF : Công suất tác dụng của một tổ máy, (MW).
Từ công thức (1.3) và (1.3a) ta tính được phụ tải tự dùng của nhà máy như sau:

PTD (t ) 

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền


100

.n.PđmF 

1
.4 .55  2, 2( MW )
100
SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

S TD 

Giờ
PTD(t),MW
STD(t),MVA

0÷4
2,20
2,59

4÷7
2,20

2,59

Trang 6

PTD ( t )
2,2

 2 ,59 ( MVA )
cos  TD
0,85

7÷11
2,20
2,59

STD(t)
11÷13
2,20
2,59

13÷17
2,20
2,59

17÷21
2,20
2,59

21÷24
2,20

2,59

Bảng 1.3:Công suất tự dùng của toàn nhà máy tại thời điểm t.
S,MVA
3
2,59

2

1

0

4

7

11

13

17

21

24

t (h)

Hình 1.2.Đồ thị phụ tải công suất tự dùng của toàn nhà máy tại thời điểm t.

Lượng điện năng tự dùng trong một năm :
Anăm = (Ptd(t) . ti).365 (iN)
= 2,2.24.365 = 19272 (MWh)
Thời gian phát công suất cực đại:
A
19272
Tmax  nam 
 8760(h)
Pmax
2,2
Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:
 
GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

Anam
19272

1
Pmax .8760 2,2 .8760
SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 7

1.2.3.Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương).
Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:
UĐP = 10,5 kV ; Pmax = 12 MW ; cos = 0,85
Gồm : 3 lộ kép x 3 MW x 4km và 2 lộ đơn x 1.5 MW x 4km

Từ công thức (1.1) và (1.1 a) ta có:
PUf %(0  4)
60
PĐP (0  4) 
.Pmax 
.12  7,2( MW )
100
100
P ( 0  4)
7, 2
S ĐP (0  4)  TNM

 8,47 ( MVA )
cos  F
0,85
Các khoảng thời gian còn lại tính toán tương tự và kết quả cho ở bảng dưới.
SĐP(t)
Giờ

0÷4

4÷7

7÷11

11÷13

13÷17

17÷21

21÷24

PUf%

60

80

100

80

90

100

90

PĐP(t),MW

7,2

9,6

12

9,6

10,8

12

10,8

SĐP(t),MVA

8,47

11,29

14,12

11,29

12,71

14,12

12,71

Bảng 1.4: Công suất của phụ tải địa phương.
S,MVA
14,12

15

14,12
12,71

11,29

12,71

11,29

10
8,47

5

0

4

7

11

13

17

21

24

t (h)

Hình 1.3. Đồ thị phụ tải địa phương tại thời điểm t.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 8

Lượng điện năng tự dùng trong một năm :
Anăm = (PĐP(t) . ti).365 (iN)
= 248,4.365 = 90666 (MWh)
Thời gian phát công suất cực đại:
A
90666
Tmax  nam 
 7555,5(h )
Pmax
12
Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:



Anam
90666

 0,8625
Pmax .8760 12.8760

1.2.4.Đồ thị phụ tải phía trung áp.

Theo nhiệm vụ thiết kế ta có:
U = 110 kV
Pmax = 140 MW
cos = 0,85
Gồm : 2 lộ kép x 40 MW và 3 lộ đơn x 20 MW
Từ công thức (1.1) và (1.1 a) ta có:
P %( 0  4)
70
PUT (0  4)  UT
.Pmax 
.140  98( MW )
100
100
S UT (0  4) 

PUT (0  4)
98

 115,29 ( MVA )
cos  UT
0,85

Các khoảng thời gian còn lại tính toán tương tự và kết quả cho ở bảng dưới.

Giờ
P110%
PUT(t),MW
SUT(t),MVA

0÷4

70
98
115,29

4÷7
80
112
131,76

SUT(t)
7÷11
11÷13
90
80
126
112
148,24
131,76

13÷17
90
126
148,24

17÷21
100
140
164,71

21÷24

80
112
131,76

Bảng 1.5. Công suất phụ tải điện áp trung.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 9

S,MVA

200
164,71
148,24

150

148,24

131,76

131,76

115,29

131,76

100

50

0

4

7

11

13

17

21

24

t (h)

Hình 1.4.Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t.

Lượng điện năng tự dùng trong một năm :
Anăm = (PUT(t) . ti).365 (iN)
= 2856.365 = 1042440 (MWh)

Thời gian phát công suất cực đại:
A
1042440
Tmax  nam 
 7446(h)
Pmax
140
Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:



GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

Anam
1042440

 0,85
Pmax .8760 140.8760

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 10

1.3. CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TOÀN NHÀ MÁY.

Theo nguyên tắc cân bằng công suất tại mọi thời điểm (công suất phát bằng
công suất thu), không xét đến công suất tổn thất trong máy biến áp ta có :

STNM(t) = SVHT(t) + SĐP(t) + SUT(t) + SUC(t) + Std(t)
 SVHT(t) = STNM(t) - [SĐp(t) + SUT(t) + SUC(t) + Std(t)]

(1.4)

Trong đó :
 SVHT(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA).
 STNM (t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t, (MVA).
 SĐP (t) : Công suất của phụ tải địa phương tại thời điểm t, (MVA).
 STD(t) : Công suất tự dùng nhà máy tại thời điểm t, (MVA).
 SUC(t) : Công suất phía cao áp tại thời điểm t, (MVA).
 SUT(t) : Công suất phía trung áp tại thời điểm t, (MVA).
Ở phía thanh góp cao ( TBPP cao áp) phát công suất thừa về hệ thống, vậy công
suất tại đây gọi là phụ tải thanh góp cao áp STGC(t) sẽ được tính:
STGC(t) = SVHT(t)
(1.5)
Từ công thức (1.4) và (1.5) ta có bảng tổng hợp phụ tải toàn nhà máy như sau:

Bảng tổng hợp phụ tải các cấp
Giờ

0÷4

4÷7

7÷11

11÷13

13÷17

17÷21

21÷24

Stnm

181,18

207,06

258,82

207,06

232,94

258,82

232,94

STD

2,59

2,59

2,59

2,59

2,59

2,59

2,59

SĐP
SUT

8,47
115,29

11,29
131,76

14,12
148,24

11,29
131,76

12,71
148,24

14,12
164,71

12,71
131,76

SVHT

54,83

61,42

93,87

61,42

69,4

77,4

85,88

STGC

54,83

61,42

93,87

61,42

69,4

77,4

85,88

Bảng 1.6 Bảng tổng hợp phụ tải các cấp.
GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 11

Từ bảng cân bằng công suất toàn nhà máy ta có đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà
máy như sau:

S,MVA
300

258,82
250

200
STNM

148,24

150

SUT

93,87

100

50
SVHT
14,12
SÐP
0

4

7

STD
11

13

17

21

24

Hình 1.5. Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn

t (h)


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 12

Kết luận :
Qua bảng số liệu trên ta thấy: SHVT(t) > 0 trong mọi thời điểm. Do vậy nhà máy
luôn phát công suất thừa về hệ thống.
Nhận xét:
+ Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau:
 Cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương): 10,5 kV.
 Cấp điện áp trung: 110 kV.
+ Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt là: 258,8 MVA so với công suất đặt
của hệ thống là: 3000MVA chiếm 8,63 %.
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát (phụ tải địa phương) có:
max
S ĐP
 14,12MVA
min
S ĐP
 8,47 MVA

Phụ tải địa phương khi cực đại, cực tiếu so với công suất đặt của nhà máy
chiếm lần lượt là: 5,45 % và 3,27 %.
+ Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV có:
max
S UT

 164 ,71 MVA
min
S UT
 115 , 29 MVA

Phụ tải cấp điện áp trung khi cực đại và cực tiếu so với công suất đặt của nhà
máy chiếm lần lượt là: 63,64 % và 44,55 %.
+ Công suất phát về hệ thống:
max
S VHT
 93 ,87 MVA
min
S VHT
 54 ,83 MVA

Nhà máy luôn phát công suất thừa về hệ thống, công suất thừa phát lên hệ
thống khi cực đại so với công suất đặt của nhà máy chiếm: 36,27 %.
Qua phân tích trên ta thấy nhà máy điện thiết kế đóng vai trò rất quan trọng
trong hệ thống điện với nhiệm vụ chính không những cung cấp đủ cho: phụ tải địa
phương, phụ tải cấp điện áp trung mà còn cung cấp cho hệ thống lúc cực đại lên đến
36,27 %.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 13

1.4. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN.
1.4.1. Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện.
Phương án nối điện chính của nhà máy điện là một khâu hết sức quan trọng
trong quá trình thiết kế phần điện trong nhà máy điện. Căn cứ vào kết quả tính toán phụ
tải và cân bằng công suất để đề xuất các phương án nối điện. Có một số nguyên tắc
phục vụ cho đề xuất các phương án nối điện của nhà máy điện như sau:
Nguyên tắc 1.
Khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp máy
phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên máy cắt của máy
biến áp liên lạc. Quy định về mức nhỏ công suất của địa phương là: cho phép rẽ nhánh
từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% công suất định mức của một
tổ máy phát. Vậy khi đó, giả thiết phụ tải địa phương trích điện từ đầu cực hai tổ máy
phát, ta có:
S mu Fax
1 0 0  1 5 %
2S d m F

(1.6)

Thì khẳng định điều giả thiết trên là đúng, cho phép không cần thanh góp điện áp máy
phát. Nếu không thỏa mãn thì phải có thanh góp điện áp máy phát.
Nguyên tắc 2.
Trong trường hợp có thanh góp điện áp máy phát thì phải chọn số lượng tổ máy
phát ghép lên thanh góp này sao cho khi một tổ máy trong chúng nghỉ không làm việc
thì các tổ máy còn lại phải đảm bảo công suất cho phụ tải phụ tải địa phương lúc cực
đại và phụ tải tự dùng cho các tổ máy phát này.
Nguyên tắc 3.
Trường hợp có ba cấp điện áp (điện áp máy phát, điện áp trung, và điện áp cao),
nếu thỏa mãn cả hai điều kiện sau:

 Lưới điện áp phía trung và cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất.
 Hệ số có lợi  

UC  UT
 0, 5
UC

Thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu (MBATN) làm liên lạc. Nếu một trong hai điều
kiện trên không thỏa mãn thì dùng hai máy biến áp (MBA) ba cuộn dây làm liên lạc.
Ghi chú: Trong trường hợp chỉ có hai cấp điện áp (không có phụ tải phía trung)
thì dùng hai máy biến áp hai cuộn dây làm liên lạc.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 14

Nguyên tắc 4.
Chọn số lượng bộ máy phát điện – máy biến áp (MPĐ-MBA) hai cuộn dây ghép
thẳng lên thanh góp (TBPP) cấp điện áp tương ứng trên cơ sở công suất cấp và công
suất tải tương ứng. Cần lưu ý trong trường hợp máy biến áp liên lạc là máy biến áp ba
cuộn dây thì việc ghép số bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây bên trung phải thỏa mãn điều
kiện: tổng công suất định mức các máy phát ghép bộ phải nhỏ hơn công suất min của
phụ tải phía trung; Cụ thể là:

 SdmF  Smin

UT

các bô

(1.7)

Điều kiện (1.7) đưa ra để không cho công suất truyền tải qua hai lần máy biến
áp (MBA bộ và MBA ba cuộn dây), nhằm giảm tổn thất điện năng trong MBA. Nhưng
điều kiện này không cần đối với MBA liên lạc là tự ngẫu, vì đối với tự ngẫu khuyến
khích chế độ truyền tải công suất từ trung sang cao (phía cao tải được đến công suất
định mức mặc dù phía trung và phía hạ chỉ tải được công suất tính toán).
Nguyên tắc 5.
Mặc dù có ba cấp điện áp, nhưng công suất phụ tải phía trung quá nhỏ thì không
nhất thiết phải dùng MBA ba cấp điện áp (ba cuộn dây hay tự ngẫu) làm liên lạc. Khi
đó có thể được coi đây là phụ tải được cấp điện từ trạm biến áp với sơ đồ là trạm hai
MBA lấy điện trực tiếp từ hai đầu cực máy phát hay từ thanh góp (TBPP) phía điện áp
cao.
Nguyên tắc 6.
Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ có thể ghép một số máy phát
chung một MBA, nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất các tổ máy phát phải
nhỏ hơn công suất dự chữ nóng của hệ thống điện, cụ thể là:
HT
 SdmF  Sdp

ghép

(1.8)

1.4.2. Đề xuất các phương án sơ đồ nối điện.
Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế, kết quả tính toán cân bằng công suất ở Bảng 1.6

và dựa trên cơ sở các nguyên tắc nêu trên ta có một số nhận xét sau:
Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 máy phát –máy biến áp liên lạc, vậy mỗi
tổ máy sẽ lấy là:
max
S ĐP
14,12
.100 
.100  10,91%  15%
2.S đmF
2.64,7

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 15

Vậy không cần thanh góp điện áp máy phát, các MPĐ sẽ được nối bộ với MBA
để đưa lên cấp điện áp cao và trung. Phụ tải địa phương sẽ được trích ra từ đầu cực 2
MPĐ nối với MBA liên lạc.
Vì mạng điên phía cao 220kV và phía trung 110kV là lưới trung tính nối đất và
có hệ số có lợi:
 

UC  UT
220  110


 0, 5
UC
220

Do vậy ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu (MBATN) làm liên lạc.
Dựa vào bảng tổng hợp phụ tải các cấp thì ta có thể thấy rằng:
 SUTmax = 164,71 (MVA)


SUTmin = 115,29 (MVA).

Mà SđmF của 1 tổ máy là 64,7 (MVA) nên ta nên ghép từ 1 đến 2 bộ MPĐ-MBA
để cấp điện cho thanh góp 110(kV). Từ những nhận xét trên,ta có thể đưa ra các
phương án nối dây như sau:

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 16

1.Phương án I.
HT
SUT

110kV

B1

B2

B3

STD

STD

B4

SĐP
STD
F1

F2

STD
F3

F4

Hình 1.6. Sơ đồ nối điện phương án I.
+ Đặc điểm:
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. 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:

 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 SUTmin.
GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 17

2.Phương án II.

HT

SUT

220kV

110kV

B2

B1

STD

STD

B4

B3

SĐP

F2

F1

STD

STD

F3

F4

Hình 1.7. Sơ đồ nối điện phương án II.
+ Đặc điểm:
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. Phía thanh góp cao có một một máy phát
điện-máy biến áp 2 cuộn dây nối lên hệ thống và dùng 2 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:
 Đảm bảo về mặt kỹ thuật, cung cấp điện liên tục.
 Vận hành đơn giản.

+ Nhược điểm:
 Vốn đầu tư lớn hơn phương án I.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 18

3.Phương án III.
HT

SUT

110kV

B1

B5

B2

B6

B4

B3

SĐP
F1

F3

F2

F4

Hình 1.8. Sơ đồ nối điện phương án III.
+ Đặc điểm:
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát điện- máy biến áp: hai bộ nối với thanh góp cao
và hai bộ nối với thanh góp 110kV. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa
thanh góp cao và thanh góp trung đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải địa phương.
+ Ưu điểm:
 Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
+ Nhược điểm:
 Số lượng, chủng loại 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
 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.
GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 19

4.Phương án IV.
HT

SUT

110kV

B1

B2

B3

B4

B5

B6

SĐP
F1

F3

F2

F4

Hình 1.9. Sơ đồ nối điện phương án IV.

+ Đặc điểm:
Nhà máy dùng bốn bộ máy phát điện- máy biến áp đều nối với thanh góp cao
220kV. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa thanh góp cao và thanh góp
trung đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải địa phương.
+ Ưu điểm:
 Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
+ Nhược điểm:
 Số lượng, chủng loại 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
 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.
GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 20

Kết luận :
Qua bốn phương án đã được đưa ra ở trên ta có nhận xét rằng hai phương án I
và II đơn giản và kinh tế hơn so với phương 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 phương án I và phương án II để tính toán kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ
đồ nối điện tối ưu cho nhà máy thủy điện mà ta thiết kế.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn

Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 21

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN 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  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 hợp lý mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho
các hộ tiêu thụ, 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.
Giả sử MBA được sản xuất tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh công suất
của MBA theo mỗi tổ máy.
2.1. PHƯƠNG ÁN I.
HT
SUT

110kV

B1

B2

B3

STD

STD

SĐP
STD
F1

F2

B4

STD
F3

F4

Hình 2.1.Sơ đồ nối điện phương án I.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 22

2.1.1 Tính phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường.
Việc phân bố công suất cho các MBA cũng như cho các cấp điện áp của chúng
được tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là: phân công suất cho MBA trong sơ đồ bộ
MPĐ-MBA hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ. Phần thừa thiếu còn lại do
MBA liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất phát bằng công suất

thu, không xét đến tổn thất trong MBA. Nguyên tắc trên được đưa ra để đảm bảo vận
hành đơn giản, không cần chọn MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây loại
không điều chỉnh dưới tải, làm hạ vốn đầu tư đáng kể.
Sau đây ta sẽ tính toán phân bố công suất cho MBA trong bộ MPĐ-MBA hai
cuộn dây và MBA liên lạc dựa theo nguyên tắc cơ bản trên.
1.Các MBA bộ 2 cuộn dây B3,B4.
Với các bộ MPĐ-MBA vận hành với phụ tải bằng phẳng, tức là cho phát hết
công suất từ 0 – 24 (h) lên thanh góp. Khi đó công suất tải qua máy biến áp của
mỗi bộ được tính như sau :
riêng
S Bo  S đmF  S TD

(2.1)

Trong đó :
 SB : Công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây,
(MVA).
 SđmF : Công suất phát định mức của tổ máy, (MVA).
riêng
 S TD  300( kVA)  0,3( MVA) : Công suất tự riêng của một tổ máy.

Theo công thức (2.1) ta tính được công suất tải qua máy biến áp của mỗi bộ là:
riêng
SBo  SđmF  STD
 64,7  0,3  64,4(MVA).

Phần công suất còn lại do các máy biến áp liên lạc đảm nhận.
2 Phân bố công suất cho các cuộn dây của các MBA tự ngẫu B1,B2.
Sau khi phân bố công suất cho MBA hai cuộn dây trong bộ MPĐ-MBA, phần
công suất còn lại do MBA liên lạc đảm nhận và được xác định trên cơ sở cân bằng

công suất, không xét đến tổn thất trong MBA.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 23

Phân bố công suất cho các phía của MBA tự ngẫu B1, B2 theo từng thời điểm
như sau:

1

SCT (t )  2 SUT (t )  2.Sbo 

1

SCC (t )  SVHT (t )
2

SCH (t )  SCC (t )  SCT (t )



(2.2)

Trong đó:

 SUT(t) - công suất phụ tải điện áp trung tại thời điểm t, (MVA).
 SCC(t), SCT(t), SCH(t) - công suất các phía cao, trung, hạ của MBA tại thời
điểm t, (MVA).
 SVHT(t) - công suất phát về hệ thống tại thời điểm t, (MVA).
Áp dụng công thức (2.2) ta có bảng phân bố công suất các cuộn dây của MBA
liên lạc như sau:
Cấp điện áp

Thời gian
11÷13
13÷17
30,71
34,7

SCC(t),MVA

0÷4
27,42

4÷7
30,71

7÷11
46,94

SCT(t),MVA

-6,76

1,48

9,72

1,48

SCH(t),MVA

20,66

32,19

56,66

32,19

17÷21
38,7

21÷24
42,94

9,72

17,96

1,48

44,42

56,66

44,42

Bảng 2.1. Bảng phân bố công suất của MBATN B1, B2.
2.1.2. Chọn loại và công suất định mức của MBA.
Công suất của các máy biến áp được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong
tình trạng làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại khi tất cả các máy biến áp đều
làm việc.
Mặt khác khi có bất kỳ máy biến áp nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì
các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cần thiết.

GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn


Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA

Trang 24

1.MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây.
Ta chọn 2 MBA đều là loại 3pha hai dây quấn, không điều chỉnh dưới tải, có công
suất được chọn theo điều kiện :
SđmB ≥ SđmF

(2.3)

Trong đó :
 SđmF : Công suất định mức máy phát, (MVA).
 SđmB : Công suất định mức máy biến áp ta chọn, (MVA).

Áp dụng để chọn máy biến áp ta có : SđmF = 64,7 ( MVA ).Vậy ta chọn được
máy biến áp tương ứng với từng cấp điện áp có mã hiệu và tham số như sau. (Tra
Bảng 2.5 [Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp PGS.TS Phạm Văn
Hòa&Th.s Phạm Ngọc Hùng]).

Lo¹i
MBA

ТPдц

S®m
MVA

80

§iÖn ¸p cuén
d©y, kV
C

T

115

-

Tæn thÊt c«ng
suÊt,
kW

UN %

Io %

Po
PN
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
10,
10,
70
- 310 - 0,55
5
5
H

Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của MBA B3, B4.

2 Chọn máy biến áp liện lạc.
Do các máy biến áp liên lạc mang tải là không bằng phẳng nên ta phải dùng máy
có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải.
Đối với máy biến áp tự ngẫu thì lõi từ cũng như các cuộn dây nối tiếp, chung, hạ
đều được thiết kiết theo công suất tính toán :
Stt = α.SđmB

(2.4)

Trong đó :
GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn

Đồ án tốt nghiệp:Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và TBA




Trang 25

α : Là hệ số có lợi của máy biến áp.( α=0,5).
SđmB : Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu, (MVA).

Để chọn được công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu trước hết phải xác
định được công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây. Gọi là công suất
thừa lớn nhất.
Sthừamax = SđmF

(2.5)

Vậy công suất của máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:
S đmTN 

1



S đmF 

1
.64,7  129,4( MVA)
0,5

Vậy ta chọn MBA tự ngẫu là máy 3 pha có công suất 160 (MVA) tham số ghi
như trong bảng sau (Tra Bảng 2.6 [Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm
biến áp PGS.TS Phạm Văn Hòa&Th.s Phạm Ngọc Hùng]).

Lo¹i
MBA

S®m
MVA

AТдцTH

160

§iÖn ¸p cuộn
d©y, kV
C

T

230 121

H
11

Tæn thÊt c«ng
suÊt, kW

UN %

Io %
Po
PN
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
85 380
- 11 32 20 0,5

Bảng 2.3. Bảng thông số kỹ thuật của MBATN B1, B2.
Kiểm tra điều kiện làm việc bình thường:
max
SCC
 46,94(MVA)   .S đmB  80( MVA)
max
SCT
 17,69(MVA)   .S đmB  80( MVA)
max
SCH
 56,66( MVA)   .S đmB  80( MVA)

Kết luận: Vậy các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đã chọn không bị quá tải
trong điều kiện làm việc bình thường.
2.1.3.Kiểm tra khả năng quá tải của MBA khi có sự cố.
Đối với máy biến áp hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA không cần kiểm
tra quá tải, bởi một trong hai phần tử máy phát hay máy biến áp bị sự cố thì cả bộ
ngừng làm việc, không thể xảy ra hiện tượng làm việc trong điều kiện sự cố.
Còn đối với MBA liên lạc khi sự cố một trong các MBA trong sơ đồ thì MBA
liên lạc còn lại phải mang tải nhiều hơn cùng với sự huy động công suất dự phòng của
GVHD:Th.S Ma Thị Thương Huyền

SVTH: Nguyễn Công Tuấn