Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.16 MB, 83 trang )
Lời nói đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dân, nhu cầu sử
dụng điện năng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công nghiệp, sinh
hoạt... tăng lên và đặc biệt là sự phát triển ngày càng nhiều các xí nghiệp công
nghiệp với nhu cầu sử dụng điện năng rất lớn. Do vậy, đẩy nhanh việc xây dựng
các nhà máy điện là rất cần thiết.
Thiết kế một nhà máy điện nối chung với hệ thống là một vấn đề rất quan
trọng, nó sẽ nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ vì
chúng hỗ trợ nhau khi sự cố một nhà máy nào đấy. Đồng thời tăng thêm tính ổn
định của hệ thống và hạn chế số lợng máy phát dự trữ so với khi vận hành độc
lập.
Quá trình thiết kế môn học không những củng cố lại những kiến thức đã đợc
học mà còn giúp đỡ em có thêm những hiểu biết chính xác và đầy đủ hơn về một
hệ thống điện nói chung cũng nh một nhà máy nhiệt điện nói riêng.
Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo TS.Đào
Quang Thạch đã trực tiếp hớng dẫn em, cùng các thầy cô giáo, cán bộ trong bộ
môn đã giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ trong bản thiết kế..
Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện đợc chia làm 6 chơng:
Chơng I: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Chọn Máy Phát Điện.
Chơng II: Nêu các phơng án và chọn MBA cho các phơng án.
Chơng III: Tính toán chọn phơng án tối u.
Chơng IV: Tính toán dòng điện ngắn mạch.
Chơng V: Chọn khí cụ điện và dây dẫn.
Chơng VI: Chọn sơ đồ tự dùng và MBA tự dùng.
Chơng I
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
Chọn Máy Phát Điện
Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải hiểu rõ công việc thiết
kế cũng nh các số liệu đã cho của nhà máy để đảm bảo tốt yêu cầu về kỹ thuật.
Công việc tính toán xác định các phụ tải ở các cấp điện áp và lợng công suất
nhà máy cần thiết trao đổi với hệ thống điện là cực kỳ quan trọng. Nó là cơ sở
giúp ta xây dựng đợc bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy. Từ đó
rút ra các điều kiện về kinh tế kỹ thuật để chọn ra các phơng án nối điện toàn
nhà máy hợp lý nhất với thực tế yêu cầu thiết kế.
Quá trình tính toán đợc thực hiện nh sau:
I. Chọn Máy phát điện:
1
Theo yêu cầu thiết kế, nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện, có tổng cộng
suất là 240 MW, gồm có 4 tổ máy, mỗi tổ 60 MW.
Phụ tải đầu cực máy phát có U đm= 10 kV nên ta chọn kiểu máy TB-60-2 có các
thông số sau:
Bảng 1.1. Số liệu máy phát điện
Loại
n
v/ph
Uđm
kV
Pđm
MW
Sđm
MVA
cos
Iđm
kA
TB-60-2
3000
10,5
60
75
0,8
4,125
Điện kháng tơng đối định
mức
Xd
Xd
Xd
0,146
0,22
1,691
II. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và cân bằng công
suất:
2.1. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp:
Theo yêu cầu cần thiết kế nhà máy cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện
áp và phát về hệ thống1 lợng công suất còn lại (trừ tự dùng). Công suất tiêu thụ ở
các bảng biến thiên phụ tải trong ngày. Sau đây ta tính toán cho từng phụ tải nh
sau:
2.1.1. Phụ tải địa phơng:
Uđm=10 kV; Pmax=35 MW;
cos = 0,86.
P
35
Smax = max =
= 40,7 MVA
cos 0,86
Ta tính công suất phụ tải theo thời gian trong ngày bằng cách áp dụng công thức
sau:
P%(t)
P(t)
P(t) =
.Pmax ;
S( t ) =
100
cos
Bảng 1.2. Bảng phân bố phụ tải địa phơng
t (h)
0-7
7-12
12-20
20-24
CS
P%(t)
80
100
85
70
S(t), MVA
32,6
40,7
34,6
28,49
Từ bảng số liệu trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải địa phơng nh sau:
2
2.1.2. Phụ tải điện áp phía trung:
Uđm=110 kV; Pmax= 100 MW; cos = 0,87.
P
100
Smax = max =
= 114,9 MVA
cos 0,87
Ta tính công suất phụ tải theo thời gian trong ngày bằng cách áp dụng công thức
sau:
P%(t)
P(t)
P(t) =
.Pmax ;
S( t ) =
100
cos
Bảng 1.3. Bảng phân bố phụ tải cấp điện áp trung
t(h)
0-8
8-14
14-18
18-24
CS
P%(t)
70
80
100
75
S(t), MVA
80,46
91,95
114,9
86,2
Từ bảng số liệu trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải cấp điện áp trung nh sau:
3
2.1.3. Phụ tải toàn nhà máy:
Pmax= 240 MW;
cos = 0,8.
P
240
Smax = max =
= 300 MVA
cos 0,8
Ta tính công suất phụ tải theo thời gian trong ngày bằng cách áp dụng công thức
sau:
P%(t)
P(t)
P(t) =
.Pmax ;
S( t ) =
100
cos
Bảng 1.4. Bảng phân bố phụ tải toàn nhà máy
t(h)
0-6
6-12
12-18
18-24
CS
P%(t)
75
85
100
80
S(t), MVA
225
255
300
240
Từ bảng số liệu trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải toàn nhà máy nh sau:
4
2.1.4. Tính toán công suất tự dùng:
= 6%; cos = 0,85
Công suất tự dùng của nhà máy:
St
S td (t) = .S NMmax (0,4 + 0,6.
)
S NMmax
P
St
S td (t ) = . max (0,4 + 0,6.
)
cos td
S NMmax
Trong đó: Pmax= 240 MW; SNMmax= 300 MVA
Bảng 1.5. Bảng phân bố công suất tự dùng trong ngày
t(h)
0-6
6-12
12-18
18-24
CS
S(t), MVA
225
255
300
240
Std(t), MVA
14,4
15,4
16,94
14,9
Từ bảng số liệu trên ta vẽ đợc đồ thị phụ tải tự dùng nh sau:
5
2.2. Công suất nhà máy phát về hệ thống:
Công suất nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức sau:
SHT = SNM(t) [SUF(t) + SUT(t) + Std(t)]
Trong đó:
SHT: Công suất nhà máy phát về hệ thống
SNM: Công suất phát của nhà máy
SUF: Công suất tiêu thụ của phụ tải điện áp máy phát
SUT: Công suất tiêu thụ của phụ tải điện áp trung
Std: Công suất tự dùng của nhà máy
Dựa vào các số liệu tại các thời điểm trong ngày ta tính đợc lợng công suất
nhà máy phát về hệ thống. Từ đó ta có bảng cân bằng công suất toàn nhà máy
nh sau:
Bảng 1.6. Bảng phân bố công suất toàn nhà máy trong ngày
CS
t(h)
SNM, MVA
SĐP, MVA
SUT, MVA
Std, MVA
SHT, MVA
0-6
6-7
7-8
8-12
12-14
14-18
18-20
20-24
225
32,6
80,46
14,4
97,54
255
32,6
80,46
15,4
126,54
255
40,7
80,46
15,4
118,44
255
40,7
91,95
15,4
106,95
300
34,6
91,95
16,94
156,51
300
34,6
114,9
16,94
133,56
240
34,6
86,2
14,9
104,3
240
28,49
86,2
14,9
110,41
Đồ thị phụ tải tổng hợp toàn nhà máy
6
2.3. Các nhận xét:
Qua quá trình tính toán phụ tải ở các cấp điện áp và phụ tải toàn nhà máy ta rút
ra một số kết luận sau:
Cấp điện áp cao là 220 kV và điện áp trung là 110 kV nên ta phải dùng
máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc giữa 3 cấp điện áp 10,5 kV;
110 kV; và 220 kV.
Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện
áp khác nhau và cho tự dùng, nhà máy thiết kế còn phát về hệ thống một lợng công suất SHTmax=156,51 MVA; SHTmin=97,54 MVA, đợc truyền tải trên
đờng dây kép dài 135 km, công suất của hệ thống (không kể nhà máy thiết
kế) là 1900 MVA và dự trữ quay của hệ thống là 8%.
Từ các nhận xét trên ta thấy rằng nhà máy thiết kế có ý nghĩa quan trọng
đối với toàn hệ thống, lợng công suất phát về hệ thống lớn nên có ảnh hởng trực tiếp đến độ ổn định của hệ thống. Vì vậy trong quá trình đề xuất
phơng án đi dây phải chú ý đến tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ
thống.
Chơng II
Nêu Các phơng án nối điện chính của nhà máy điện
và chọn máy biến áp cho các phơng án
7
I. Xây dựng các phơng án nối dây:
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu rất quan trọng trong quá
trình thiết kế. Vì vậy cần nắm vững các số liệu ban đầu và dựa vào bảng cân
bằng công suất để vạch ra các phơng án đi dây.
Sơ đồ nối điện giữa các cấp điện áp cần thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:
Số lợng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoả mãn
điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất, các máy còn lại
vẫn đảm bảo đủ cung cấp cho phụ tải ở điện áp máy phát và phụ tải điện áp trung
(trừ phần phụ tải do các hộ hoặc các nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung
có thể cung cấp đợc).
Công suất mỗi bộ máy phát điện- máy biến áp không đợc lớn hơn dự trữ quay
của hệ thống.
Chỉ ghép bộ máy phát điện- máy biến áp hai cuộn dây vào thanh góp điện áp
nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này, nh vậy mới tránh đợc
trờng hợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết công suất hoặc công suất
phải chuyển qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn hao và gây quá tải cho máy biến
áp ba cuộn dây. Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện
này.
Vì nhà máy có tầm quan trọng đối với hệ thống nên các phơng án đa ra phải đơn
giản, an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành.
Ta thấy:
SDPmax 40,7
=
= 27,13% > 15% cần có thanh góp điện áp máy phát
2.SdmF 2.75
1.1. Phơng án 1:
Trong phơng án này ta sử dụng:
+ Hai máy biến áp tự ngẫu 3 pha liên lạc giữa 3 cấp điện áp.
8
+ Hai máy biến áp 3 pha hai dây quấn nối bộ với máy phát F 3 và F4
để cung cấp điện cho phụ tải 110kV.
+ Các máy phát F1, F2 đợc nối trực tiếp vào vào máy biến áp tự
ngẫu.
* Nhận xét:
Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp :
+ Phụ tải địa phơng đợc cung cấp bởi hai máy phát cho nên khi có sự cố
một máy phát bị cắt thì phụ tải vẫn đợc cung cấp điện đầy đủ và liên tục bởi máy
phát còn lại.
+ Phụ tải 110kV đợc cung cấp bởi 1 máy phát + 1 máy biến áp và công
suất 2 cuộn trung áp của hai máy biến áp liên lạc. Cho nên phụ tải cấp điện áp
110kV cũng luôn đợc đảm bảo cung cấp điện khi có sự cố 1 máy biến áp liên lạc
hoặc là cả bộ máy phát + máy biến áp.
+ Phơng án này có sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của 2 máy biến áp
tự ngẫu có dung lợng bé.
*Nhợc điểm:
+ Số lợng máy biến áp sử dụng trong trờng hợp này nhiều làm tăng vốn
đầu t kinh tế và tổn thất điện năng.
+ ở điều kiện bình thờng khi STMAX = 114,9 MVA thì công suất vẫn phải
truyền từ bên cuộn trung sang cuộn cao của các máy biến áp liên lạc.
1.2. Phơng án 2:
Trong phơng án này ta sử dụng:
- Ghép bộ máy phát + máy biến áp (F1+B1) lên thanh góp điện áp 220 kV.
- Các máy phát F2, F3 đợc nối lên thanh góp điện áp máy phát.
- Hai máy biến áp tự ngẫu B2, B3 làm nhiệm vụ liên lạc giữa các cấp điện áp.
- Bộ máy phát + máy biến áp (F4+B4) đợc ghép lên thanh góp điện áp 110 kV.
9
*Ưu điểm:
- Đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho các phụ tải ở các cấp điện áp.
- Do ghép bộ (F1+B1) lên thanh góp điện áp 220 kV nên điện năng không phải
truyền qua 2 lần biến áp nh phơng án 1.
*Nhợc điểm:
- Số lợng và chủng loại máy biến áp nhiều nên vốn đầu t lớn hơn phơng án
1.
- Do chủng loại khác nhau nên quá trình thay thế, sửa chữa gặp nhiều khó khăn.
1.3. Phơng án 3:
Trong phơng án này ta sử dụng:
- Ghép 3 tổ máy F1, F2, F3 vào thanh góp điện áp máy phát.
- Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu B 1, B2 làm máy biến áp liên lạc giữa các cấp điện
áp.
- Máy phát F4 đợc ghép bộ với máy biến áp 3 pha hai dây quấn B 3 và nối với
thanh góp 110 kV.
* Ưu điểm:
- Phơng án này đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở chế độ bình thờng cũng
nh khi sự cố.
- Số lợng máy biến áp ít hơn so với phơng án 1 và 2.
- Sơ đồ nối dây đơn giản.
* Nhợc điểm:
- Các máy biến áp tự ngẫu có công suất định mức lớn hơn phơng án 1 và 2.
- Thanh góp điện áp 10,5 kV có dòng điện lớn hơn nên kháng điện phân đoạn
khó lựa chọn hơn phơng án 1 và 2.
II. Chọn máy biến áp cho các phơng án:
Một số nguyên tắc:
10
Với máy biến áp 2 cuộn dây nối bộ máy phát máy biến áp thì chọn theo
điều kiện: SBđm SFđm - STDmax
Trong đó ta có: SBđm : công suất định mức của 1 máy biến áp.
SFđm : công suất định mức của 1 máy phát.
Với máy biến áp tự ngẫu nối theo sơ bộ thì: STB =
1
STNđm SđmF
Trong đó ta có: STB : công suất tính toán của máy biến áp tự nhẫu.
STNđm : công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.
U + U T 220 + 110
= C
=
= 0,5
UC
220
2.1. Chọn máy biến áp cho phơng án 1:
Sơ đồ nối điện:
2.1.1. Chọn máy biến áp B3 và B4:
Vì máy biến áp B3 và B4 đấu bộ nên chúng đợc chọn theo điều kiện sau:
SđmB SđmF Stdmax= 75 (16,94/4) = 70,77 MVA
Vậy ta chọn loại máy biến áp TPH- 80 có các thông số cho trong bảng sau:
Bảng 2.1. Thông số máy biến áp B3 và B4
U ( kV )
SBđm
PO,
PN, UN % IO% Giá 106 Số lđồng
ợng
MVA
kW
C
H
kW
80
115 10,5
70
310
10,5 0,55
4160
02
2.1.2. Chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2:
Các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo công thức sau:
11
1
S thừa
2
: hệ số có lợi khi sử dụng máy biến áp tự ngẫu ( = 0,5).
Sthừa: công suất truyền qua 2 cuộn hạ áp của các máy biến áp B1 và B2.
SdmB
Sthừa = SdmF (SUFmin + S td )
S tdmax
)
4
16,94
= 2.75 (28,49 + 2.
) = 38,04 MVA
4
1
38,04
SdmB
Sthừa =
= 38,04 MVA
2
2.0,5
Vậy ta chọn máy biến áp loại ATTH - 125 có các thông số trong bảng sau:
Bảng 2.2. Thông số máy biến áp B1, B2
= 2.SdmF (SUFmin + 2.
U ( kV )
SBđm
MVA
C
T
125
230
121
UN %
PN, kW
H
PO
kW
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
IO
%
11
75
290
-
-
11
31
19
0,6
Giá
106
đồng
7400
Số lợng
02
2.1.3. Phân bố công suất phụ tải cho các máy biến áp ở chế độ bình thờng:
2.1.3.1. Với máy biến áp đấu bộ B3 và B4:
Các tổ máy F3 và F4 làm việc ở chế độ định mức. Ta có công suất truyền qua các
máy biến áp B3, B4 là:
16,94
S B3 = S B4 = SdmF S tdmax = 75
= 70,77 MVA
4
Ta thấy SB3 = SB4 < SđmB3 = SđmB4 = 80 MVA
Vậy ở chế độ bình thờng B3 và B4 không bị quá tải.
2.1.3.2. Với máy biến áp tự ngẫu ba pha B1 và B2:
Công suất truyền tải trên các cuộn dây MBA B1 và B2 đợc tính nh sau:
*Cuộn cao:
1
1
S CB1 = S CB2 = [S C ( t ) S bC ] = S HT
2
2
SHT là lợng công suất nhà máy phát về hệ thống.
*Cuộn trung:
1
1
STB1 = STB2 = [ST ( t ) S bT ] = [ST (t) - 2.S B3 ]
2
2
*Cuộn hạ:
SHB1 = SHB2 = SCB1 + STB1
Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng
phẳng nên lợng công suất qua các cuộn dây cao - trung - hạ của các máy biến áp
tự ngẫu cũng thay đổi.
12
Qua quá trình tính toán ta lập đợc bảng phân bố công suất truyền tải trên các
cuộn dây MBA liên lạc tại từng thời điểm trong ngày nh sau:
Bảng 2.3. Bảng phân bố công suất trên các cuộn dây MBA B1, B2
t(h)
CS
SB3 = SB4
SCB1=SCB2
STB1=STB2
SHB1=SHB2
0-6
70,77
48,77
-30,54
18,23
6-7
70,77
63,27
-30,54
32,73
7-8
70,77
59,22
-30,54
28,68
8-12
70,77
53,48
-24,80
28,68
12-14
70,77
78,26
-24,80
53,46
14-18
70,77
66,78
-13,32
53,46
18-20
70,77
52,15
-27,67
24,48
20-24
70,77
55,21
-27,67
27,54
Qua bảng phân bố công suất của các máy biến áp B 1 và B2 ta thấy ở chế độ
bình thờng chúng không bị quá tải.
2.1.4. Kiểm tra quá tải khi các MBA bị sự cố:
2.1.4.1 Sự cố 1 MBA 2 dây quấn phía trung áp khi phụ tải trung áp cực đại STmax
Giả sử hỏng MBA B4.
Sơ đồ nối điện:
SUTmax= 114,9 MVA
SĐP = 34,6 MVA
SHT = 133,56 MVA
Lợng công suất thiếu hụt của phụ tải phía trung đợc cung cấp qua cuộn trung của
các máy biến áp liên lạc B1 và B2.
Ta xét sự phân bố công suất trên các cuộn dây của máy biến áp liên lạc B1 và B2:
*Cuộn trung:
1
1
STB1 = STB2 = .(S UTmax S B3 ) = .(114,9 70,77) = 22,07 MVA
2
2
Ta thấy STB1 = STB2< SđmB= 0,5.100 =50 MVA. Vậy khi sự cố một bộ máy phát +
máy biến áp, cuộn trung của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải.
13
*Cuộn hạ:
1
S HB1 = S HB2 = [2SdmF (S DP + 2.S tdmax )]
2
1
16,94
= [2.75 (34,6 + 2.
)] = 53,47 MVA
2
4
Ta thấy SHB1 =SHB2< SđmB= 0,5.125 = 62,5 MVA. Vậy khi sự cố một bộ máy phát +
máy biến áp, cuộn hạ của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải.
*Cuộn cao:
SCB1 = SCB2 = SHB1 STB1 = 53,47 22,07 = 31,4 MVA
Ta thấy SCB1=SCB2
Vậy, trong chế độ sự cố các cuộn dây của máy biến áp liên lạc đều làm việc non
tải.
Công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là:
S = SHT 2SCB1 = 133,56 2.31,4 = 70,76 MVA < Sdt = 8%SđmHT = 152 MVA
2.1.4.2. Sự cố 1 máy biến áp liên lạc:
Giả sử hỏng B1.
Sơ đồ nối điện:
Phụ tải phía trung cực đại:
SUTmax= 114,9 MVA
SĐP = 34,6 MVA
SHT = 133,56 MVA
Trờng hợp này ta phải kiểm tra quá tải máy biến áp B 2, còn B3 và B4 vẫn tải ở chế
độ bình thờng và cung cấp cho thanh góp điện áp trung lợng công suất là:
14
S = 2.SB3 = 2.70,77 = 141,54 MVA.
Công suất truyền tải trên các cuộn dây của máy biến áp liên lạc B2:
Trong trờng hợp này, lợng công suất thừa của phụ tải phía trung đợc truyền qua
cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc B2 và tải lên hệ thống.
*Cuộn trung:
Công suất truyền tải từ thanh góp điện áp phía trung sang cuộn dây trung áp
MBA liên lạc B2:
STB2 = 2.SB3- SUTmax= 2.70,77 114,9 =26,64 MVA<.SđmB= 0,5.125 =62,5 MVA
Vậy, khi sự cố hỏng 1 MBA liên lạc cuộn trung của B2 vẫn làm việc non tải.
*Cuộn hạ:
Cuộn hạ B2 tải một lợng công suất:
16,94
S = 2SdmF (S td + SDP ) = 2.75 (2.
+ 34,6) = 106,93 MVA
4
Trong thực tế, trong trờng hợp sự cố, cuộn hạ B2 có thể tải một lợng công suất:
SHB2=.kQTSC.SđmB2= 0,5.1,4.125 = 87,5 MVA
Vậy, để B2 không bị quá tải phải giảm công suất phát của máy phát F 1, F2 đi một
lợng:
S = 106,93 - 87,5 = 19,43 MVA
*Cuộn cao:
SCB2= SHB2- STB2= 87,5 26,64 = 60,86 MVA< SđmB2 = 125 MVA
Cuộn cao MBA liên lạc B2 quá tải nằm trong trị số cho phép.
Công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là:
S = SHT SCB2 = 133,56 60,86 = 72,7 MVA < Sdt = 8%SđmHT = 152 MVA
Phụ tải phía trung cực tiểu:
SUTmin= 80,46 MVA
SĐP = 32,6 MVA
SHT = 97,54 MVA
Xét quá tải B2:
*Cuộn trung:
Công suất cuộn dây trung áp MBA liên lạc B2:
STB2= 2.SB3 - SUTmin =2.70,77- 80,46 = 61,08 MVA
Ta thấy:
STB2=61,08 MVA < SQTCP = KQTSC . . SđmB = 1,4.0,5.125 = 87,5 MVA
Do đó cuộn trung áp của máy biến áp B2 quá tải nằm trong trị số cho phép.
*Cuộn hạ:
Công suất các máy phát có thể phát lên MBA B2:
16,94
S = 2SdmF (S td + SDP ) = 2.75 (2.
+ 32,6) = 108,93 MVA
4
Trong thực tế, trong trờng hợp sự cố, cuộn hạ B2 có thể tải một lợng công suất:
SHB2=kQTSC..SđmB2=1,4.0,5.125 = 87,5 MVA
Vậy, để B2 không bị quá tải phải giảm công suất phát của máy phát F 1, F2 đi một
lợng:
S = 108,93- 87,5 = 21,43 MVA
15
*Cuộn cao:
SCB2= SHB2 - STB2= 87,5 - 61,08 = 26,42 MVA < SđmB2 = 125 MVA
Trong trờng hợp phụ tải phía trung cực tiểu, khi sự cố một MBA liên lạc, cuộn
cao B2 không bị quá tải.
Công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là:
S = SHT SCB2 = 97,54 26,42 = 71,12MVA < Sdt = 8%SđmHT = 152 MVA
2.2. Chọn máy biến áp cho phơng án 2:
Sơ đồ nối điện:
2.2.1. Chọn máy biến áp B1 và B4:
Vì máy biến áp B1 và B4 đấu bộ nên chúng đợc chọn theo điều kiện sau:
SđmB SđmF Stdmax= 75 (16,94/4) = 70,77 MVA
Vậy ta chọn loại máy biến áp T- 80 có các thông số cho trong bảng sau:
SBđm
MVA
80
SBđm
MVA
80
Bảng 2.4. Thông số máy biến áp B1
U ( kV )
106
PO
PN,
UN % IO% Giá
đồng
kW
C
H
kW
242 10,5
80
320
11
0,6
3600
Số lợng
Bảng 2.6. Thông số máy biến áp B4
U ( kV )
106
PO
PN,
UN % IO% Giá
đồng
kW
C
H
kW
121 10,5
70
310
10,5 0,55 2080
Số lợng
01
01
16
2.2.2. Chọn máy biến áp tự ngẫu B2, B3:
Các máy biến áp tự ngẫu B2, B3 đợc chọn theo công thức sau:
1
SdmB
S thừa
2
: hệ số có lợi khi sử dụng máy biến áp tự ngẫu ( = 0,5).
Sthừa: công suất truyền qua 2 cuộn hạ áp của các máy biến áp B2 và B3.
Sthừa = SdmF (SUFmin + S td )
S tdmax
)
4
16,94
= 2.75 (28,49 + 2.
) = 38,04 MVA
4
1
38,04
SdmB
Sthừa =
= 38,04 MVA
2
2.0,5
Vậy ta chọn máy biến áp loại ATTH - 125 có các thông số trong bảng sau:
Bảng 2.7. Thông số máy biến áp B2, B3
= 2.SdmF (SUFmin + 2.
U ( kV )
SBđm
MVA
C
T
125
230
121
UN %
PN, kW
H
PO
kW
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
IO
%
11
75
290
-
-
11
31
19
0,6
Giá
106
đồng
7400
Số lợng
02
2.2.3. Phân bố công suất phụ tải cho các máy biến áp ở chế độ bình thờng:
2.2.3.1. Với máy biến áp đấu bộ B1 và B4:
Các tổ máy F1, F4 làm việc ở chế độ định mức. Ta có công suất truyền qua các
máy biến áp B1, B4 là:
16,94
S B1 = S B4 = SdmF S tdmax = 75
= 70,77 MVA
4
Ta thấy SB1=SB4 < SđmB1 =SđmB4= 80 MVA
Vậy ở chế độ bình thờng B1, B4 không bị quá tải.
2.2.3.2. Với máy biến áp tự ngẫu B2 và B3:
Công suất truyền tải trên các cuộn dây MBA B2 và B3 đợc tính nh sau:
*Cuộn cao:
1
1
SCB2 = SCB3 = [SC (t) S bC ] = [S HT S B1 ]
2
2
*Cuộn trung:
1
1
STB1 = STB2 = [ST ( t ) S bT ] = [ST (t) - S B4 ]
2
2
*Cuộn hạ:
SHB2 = SHB3 = SCB1 + STB1
17
Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng
phẳng nên lợng công suất qua các cuộn dây cao - trung - hạ của các máy biến áp
tự ngẫu cũng thay đổi.
Qua quá trình tính toán ta lập đợc bảng phân bố công suất truyền tải trên các
cuộn dây MBA liên lạc tại từng thời điểm trong ngày nh sau:
Bảng 2.8. Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA B2, B3
t(h)
CS
SB1 = SB4
SCB2=SCB3
STB2=STB3
SHB2=SHB3
0-6
70,77
13,39
4,85
18,23
6-7
70,77
27,89
4,85
32,73
7-8
70,77
23,84
4,85
28,68
8-12
70,77
18,09
10,59
28,68
12-14
70,77
42,87
10,59
53,46
14-18
70,77
31,40
22,07
53,46
18-20
70,77
16,77
7,72
24,48
20-24
70,77
19,82
7,72
27,54
Qua bảng phân bố công suất của các máy biến áp B 2 và B3 ta thấy ở chế độ bình
thờng chúng không bị quá tải.
2.2.4. Kiểm tra quá tải khi các MBA bị sự cố:
Căn cứ vào sơ đồ đấu dây phơng án này ta thấy khi sự cố máy biến áp đấu bộ B 1
chỉ làm giảm lợng công suất của nhà máy về hệ thống mà không ảnh hởng tới
các máy biến áp còn lại. Do vậy ta không xét trờng hợp sự cố máy biến áp B1.
2.2.4.1 Sự cố 1 MBA 2 dây quấn phía trung áp khi phụ tải trung áp cực đại STmax
Sơ đồ nối điện:
SUTmax= 114,9 MVA
SĐP = 34,6 MVA
SHT = 133,56 MVA
Ta xét quá tải máy biến áp liên lạc B2 và B3:
18
Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp liên lạc B2 và B3:
*Cuộn trung:
Trong trờng hợp này toàn bộ phụ tải phía trung đợc cấp từ các cuộn dây trung áp
của các máy biến áp liên lạc B2 và B3.
1
1
STB2 = STB3 = S UTmax = .114,9 = 57,45 MVA
2
2
Ta thấy STB2=STB3 < .SđmB= 0,5.125 = 62,5 MVA. Vậy khi sự cố bộ (F 4+B4), cuộn
trung của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải.
*Cuộn hạ:
1
1
16,94
S HB2 = S HB3 = [2SdmF (S DP + 2.S tdmax )] = [2.75 (34,6 + 2.
)] = 53,47 MVA
2
2
4
Ta thấy SHB2=SHB3<.SđmB= 0,5.125 = 62,5 MVA. Vậy khi sự cố bộ (F4+B4), cuộn
hạ của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải.
*Cuộn cao:
SCB2 = SCB3 = STB2 SHB2 = 57,45 53,47 = 3,95 MVA
Ta thấy SCB2=SCB3 < SđmB= 125 MVA. Vậy khi sự cố bộ (F4+B4), cuộn cao của máy
biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải.
Vậy, trong chế độ sự cố các cuộn dây của máy biến áp liên lạc đều làm việc non
tải.
Công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là:
S = SHT (SB1+2SCB2)
= 133,56 (70,77+2.3,95) = 54,89MVA
Giả sử hỏng B2.
Sơ đồ nối điện:
19
Phụ tải phía trung cực đại:
SUTmax= 114,9 MVA
SĐP = 34,6 MVA
SHT = 133,56 MVA
Trờng hợp này ta phải kiểm tra quá tải máy biến áp B 3, còn B1 và B4 vẫn tải ở chế
độ bình thờng và cung cấp cho thanh góp điện áp cao lợng công suất là:
S = 2.SB1 = 2.70,77 =141,54 MVA.
Công suất truyền tải trên các cuộn dây của máy biến áp liên lạc B3:
Trong trờng hợp này, lợng công suất thiếu của phụ tải phía trung đợc lấy qua
cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc B3.
*Cuộn trung:
Công suất truyền tải từ cuộn dây trung áp MBA liên lạc B3 sang thanh góp điện
áp phía trung:
STB3 = SUTmax - SB4 = 114,9 70,77 = 44,13 MVA<.SđmB= 0,5.125 =62,5 MVA
*Cuộn hạ:
Cuộn hạ B3 tải một lợng công suất:
16,94
S = 2SdmF (2S td + SDP ) = 2.75 (2.
+ 34,6) = 106,93 MVA
4
Trong thực tế, trong trờng hợp sự cố, cuộn hạ B3 có thể tải một lợng công suất:
SHB3=.kQTSC.SđmB3= 0,5.1,4.125 = 87,5 MVA
Vậy, để B3 không bị quá tải phải giảm công suất phát của máy phát F 1, F2 đi một
lợng:
S = 106,93- 87,5 = 19,43 MVA < Sdt=Sdt=8%SđmHT=152 MVA
*Cuộn cao:
20
SCB3= SHB3- STB3= 87,5 44,13 = 43,37 MVA< SđmB3 = 125 MVA
Vậy, khi sự cố hỏng 1 MBA liên lạc cuộn cao của B3 vẫn làm việc non tải.
Công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là:
S =SHT SCB3 SB1=133,56 43,3770,77=19,42 MVA
Phụ tải phía trung cực tiểu:
SUTmin= 80,46 MVA
SĐP = 32,6 MVA
SHT = 97,54 MVA
Xét quá tải B3:
*Cuộn trung:
Công suất cuộn dây trung áp MBA liên lạc B3:
STB3= SUTmin SB4 = 80,46 70,77 = 9,69 MVA<.SđmB= 0,5.125 =62,5 MVA
*Cuộn hạ:
Công suất các máy phát có thể phát lên MBA B3:
16,94
S = 2SdmF (2S td + SDP ) = 2.75 (2.
+ 32,6) = 108,93 MVA
4
Trong thực tế, trong trờng hợp sự cố, cuộn hạ B3 có thể tải một lợng công suất:
SHB3=.kQTSC.SđmB3= 0,5.1,4.125 = 87,5 MVA
Vậy, để B3 không bị quá tải phải giảm công suất phát của máy phát F 1, F2 đi một
lợng:
S = 108,93- 87,5 = 21,43 MVA < Sdt=Sdt=8%SđmHT=152 MVA
*Cuộn cao:
SCB3= SHB3- STB3= 87,5 9,69 = 77,81 MVA < SđmB = 125 MVA
Trong trờng hợp phụ tải phía trung cực tiểu, khi sự cố một MBA liên lạc, cuộn
cao B3 không bị quá tải.
* Nhận xét:
Khi sự cố máy biến áp liên lạc B2 thì:
- Máy biến áp đấu bộ B1 và B4 vẫn làm việc bình thờng.
- Các cuộn dây cao, trung và hạ máy biến áp liên lạc B3 không bị quá tải.
- Lợng công suất thiếu nhà máy phát về hệ thống nhỏ hơn dự trữ quay của hệ
thống.
2.3. Chọn máy biến áp cho phơng án 3:
Sơ đồ nối điện:
21
2.3.1. Chọn máy biến áp B3:
Vì máy biến áp B3 đấu bộ nên chúng đợc chọn theo điều kiện sau:
SđmB SđmF Stdmax= 75 (16,94/4) = 70,77 MVA
Vậy ta chọn loại máy biến áp TPH- 80 có các thông số cho trong bảng sau:
Bảng 2.9. Thông số máy biến áp B3
U ( kV )
SBđm
PO,
PN, UN % IO% Giá 106 Số lđồng
ợng
MVA
kW
C
H
kW
80
115 10,5
70
310
10,5 0,55
4160
01
2.3.2. Chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2:
Các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 đợc chọn theo công thức sau:
1
SdmB
S thừa
2
: hệ số có lợi khi sử dụng máy biến áp tự ngẫu ( = 0,5).
Sthừa: công suất truyền qua 2 cuộn hạ áp của các máy biến áp B1 và B2.
22
Sthừa = SdmF (SDPmin + S td )
S tdmax
)
4
16,94
= 3.75 (28,49 + 3.
) = 183,8 MVA
4
1
183,8
SdmB
Sthừa =
= 183,8 MVA
2
2.0,5
Vậy ta chọn máy biến áp loại ATTH - 200 có các thông số trong bảng sau:
Bảng 2.10. Thông số máy biến áp B1, B2
= 3.SdmF (SDPmin + 3.
U ( kV )
SBđm
MVA
C
T
200
230
121
UN %
PN, kW
H
PO
kW
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
IO
%
11
105
430
-
-
11
32
20
0,5
Giá
106
đồng
9120
Số lợng
02
2.3.3. Phân bố công suất phụ tải cho các máy biến áp ở chế độ bình thờng:
2.3.3.1. Với máy biến áp đấu bộ B3:
Tổ máy F3 làm việc ở chế độ định mức. Ta có công suất truyền qua máy biến áp
B3 là:
16,94
S B3 = SdmF S tdmax = 75
= 70,77 MVA
4
Ta thấy SB3 < SđmB3 = 80 MVA
Vậy ở chế độ bình thờng B3 không bị quá tải.
2.3.3.2. Với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2:
Công suất truyền tải trên các cuộn dây MBA B1 và B2 đợc tính nh sau:
*Cuộn cao:
1
1
SCB1 = SCB2 = [SC (t) S bC ] = S HT
2
2
*Cuộn trung:
1
1
STB1 = STB2 = [ST ( t ) S bT ] = [ST (t) - S B3 ]
2
2
*Cuộn hạ:
SHB1 = SHB2 = SCB1 + STB1
Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng
phẳng nên lợng công suất qua các cuộn dây cao - trung - hạ của các máy biến áp
tự ngẫu cũng thay đổi.
Qua quá trình tính toán ta lập đợc bảng phân bố công suất truyền tải trên các
cuộn dây MBA liên lạc tại từng thời điểm trong ngày nh sau:
Bảng 2.11. Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA B1, B2
CS
t(h)
SB3
SCB1=SCB2
STB1=STB2
0-6
70,77
48,77
4,85
6-7
70,77
63,27
4,85
7-8
70,77
59,22
4,85
8-12
70,77
53,48
10,59
12-14
70,77
78,26
10,59
14-18
70,77
66,78
22,07
18-20
70,77
52,15
7,72
20-24
70,77
55,21
7,72
23
SHB1=SHB2
53,62
68,12
64,07
64,07
88,85
88,85
59,87
62,92
Qua bảng phân bố công suất của các máy biến áp B 1 và B2 ta thấy ở chế độ bình
thờng chúng không bị quá tải.
2.3.4. Kiểm tra quá tải khi các MBA bị sự cố:
2.3.4.1 Sự cố 1 MBA 2 dây quấn phía trung áp khi phụ tải trung áp cực đại STmax
Sơ đồ nối điện:
SUTmax= 114,9 MVA
SĐP = 34,6 MVA
SHT = 133,56 MVA
Ta xét quá tải máy biến áp liên lạc B1 và B2:
Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp liên lạc B1 và B2:
*Cuộn trung:
Trong trờng hợp này toàn bộ phụ tải phía trung đợc cấp từ các cuộn dây trung áp
của các máy biến áp liên lạc B1 và B2.
1
1
STB1 = STB2 = S UTmax = .114,9 = 57,45 MVA
2
2
Ta thấy STB1=STB2 < .SđmB= 0,5.200 = 100 MVA. Vậy khi sự cố bộ (F 4+B3), cuộn
trung của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải.
*Cuộn hạ:
1
1
16,94
S HB1 = S HB2 = [3.SdmF (S DP + 3.S tdmax )] = [3.75 (34,6 + 3.
)] = 88,8 MVA
2
2
4
Ta thấy SHB1=SHB2<.SđmB= 0,5.200 = 100 MVA. Vậy khi sự cố bộ (F 4+B3), cuộn
hạ của máy biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải.
*Cuộn cao:
24
SCB1 = SCB2 = SHB1 STB1 = 88,8 57,45 = 31,35 MVA
Ta thấy SCB2=SCB3 < SđmB= 200 MVA. Vậy khi sự cố bộ (F4+B3), cuộn cao của máy
biến áp liên lạc vẫn làm việc non tải.
Vậy, trong chế độ sự cố các cuộn dây của máy biến áp liên lạc đều làm việc non
tải.
Công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là:
S = SHT 2SCB2
= 133,56 2.31,35 = 70,86 MVA
Giả sử hỏng B2.
Sơ đồ nối điện:
Phụ tải phía trung cực đại:
SUTmax= 114,9 MVA
SĐP = 34,6 MVA
SHT = 133,56 MVA
Trờng hợp này ta phải kiểm tra quá tải máy biến áp B 2, còn B3 vẫn tải ở chế độ
bình thờng và cung cấp cho thanh góp điện áp trung lợng công suất là:
S =SB3 = 70,77 MVA.
Công suất truyền tải trên các cuộn dây của máy biến áp liên lạc B2:
Trong trờng hợp này, lợng công suất thiếu hụt của phụ tải phía trung đợc cấp qua
cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc B2.
*Cuộn trung:
Công suất truyền tải từ cuộn dây trung áp MBA liên lạc B 2 sang thanh góp điện
áp phía trung 110 kV:
STB2=SUTmax - SB3-= 114,9 70,77 = 44,13 MVA<0,5.SđmB= 0,5.200 = 100 MVA
25
