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 (642.36 KB, 85 trang )
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Mục Lục
Lời nói đầu...............................................................................................2
I.2. các phơng án nối dây.........................................................................9
tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng.......................................13
II.1. Chọn máy biến áp:.......................................................................13
II.2. Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng .............................23
Chơng III................................................................................................27
So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn phơng án tối u.....................................27
I.Chọn máy cắt và dao cách ly cho từng phơng án :............................33
II. So sánh kinh tế giữa các phơng án:.................................................34
Ta có bảng kết quả tính toán kinh tế các phơng án:............................38
Phơng án................................................................................................38
Tổn thất điện năng trong 1 năm............................................................38
103KWh .................................................................................................38
Vốn đầu t................................................................................................38
109 VND.................................................................................................38
Phí tổn vận hành....................................................................................38
109 VND.................................................................................................38
Tính toán dòng điện ngắn mạch...........................................................39
II. Chọn thanh dẫn cứng:......................................................................54
III. Chọn thanh dẫn mềm:....................................................................57
I.2. Kháng 1...........................................................................................69
78
Chơng 5..................................................................................................79
1
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Lời nói đầu
-------Đất nớc ta đang bớc 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. Cùng với sự
phát triển của xã hội, nhu cầu về điện cũng ngày một tăng do vậy đòi hỏi phải
có thêm nhiều nhà máy điện để cung cấp điện năng cho phụ tải.
Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chơng trình của ngành phát dẫn
điện em đợc nhà trờng và Bộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm
nội dung sau:
Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy, công suất
mỗi tổ máy là 60 MW cấp điện cho phụ tải địa phơng 10,5KV, phát công suất
lên hệ thống 220kV và phụ tải 110kV
Đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong Khoa, các bạn cùng
lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ, hớng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Lã Văn
út, sự nỗ lực của bản thân, đến nay em đã hoàn thành bản đồ án.
Em rất mong nhận đợc sự góp ý bổ xung của các thầy cô giáo và các bạn
để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin gửi tới thầy giáo hớng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong Bộ
môn lời cảm ơn chân thành nhất!
Sinh viên thực hiện
2
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Chơng I
tính toán phụ tải và CÂN BằNG CÔNG SUấT
lựa chọn sơ đồ nối dây
Tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện
năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải. Trong thực tế điện
năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc xây dựng đợc đồ
thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn đợc phơng án nối điện hợp lý, đảm
bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công
suất của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy
với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau.
I.1.1. Chọn máy phát điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 4 tổ máy công suất mỗi máy là
60MW.
Chọn 4 máy phát điện kiểu TB-60-2 ( Phụ lục II.1.Tr.100,104. [1] ) có các
thông số nh bảng 1-1:
Bảng 1-1
Kí hiệu
Sđm
Pđm
cosđm
Uđm
Iđm
Điện kháng tơng
tơng đối
MVA
TB-60-2
TB -60-2
75
60
0,80
10,5
4,125
Xd
Xd
Xd
0,146
0,22
1,691
I.1.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp dới dạng bảng
theo % công suất tác dụng và hệ số cos, ta tính đợc phụ tải ở các cấp điện áp
theo công suất biểu kiến từ công thức sau:
St =
Pt
Cos
với : Pt =
p %.Pmax
.
100
Trong đó: S(t) _ Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA).
Cos _ Là hệ số công suất của phụ tải.
I.1.3. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Nhà máy gồm 4 tổ máy có công suất mỗi tổ:
..
Pdm
60
=
= 75 MVA.
Pđm = 60 MW, Cosđm = 0,80 S dm =
cos dm 0,80
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
3
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
PNMđm = 4ìPđm = 4ì60 = 240 MW SNMđm = 300 MW.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức:
Pt
Cost
St =
với : Pt =
p %.Pmax
.
100
Ta tính đợc đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian. Kết quả ghi trong
bảng 1-1 và đồ thị phụ tải nhà máy ( Hình 1-2 ).
Bảng 1-1 ( Phụ tải toàn nhà máy ).
t (giờ)
0-8
8 - 12
12 - 14
14 - 20
20 - 24
P%
75
100
90
100
75
PNM(t) MW
180
240
216
240
180
SNM(t) MVA
225
300
270
300
225
Hình 1-2 - Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
I.1.4. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy:
Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 8% công suất định mức của nhà
máy với cos = 0,85 đợc xác định theo công thức sau:
S td (t ) =
P
Fdm
cos td
với PFđm = 240
SFđm = 300
.
S (t )
%
. 0,4 + 0,6. NM
100
S Fdm
(MW)
(MVA)
S td (t ) =
S (t )
8 240
.
. 0,4 + 0,6. NM
100 0,80
300
Trong đó Std(t) : Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t.
SFđm : Công suất đặt toàn nhà máy.
4
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
SNM (t) : Công suất phát toàn nhà máy tại thởi điểm t.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải tự
dùng của nhà máy theo thời gian nh bảng 1- 3 và đồ thị phụ tải hình 1- 4.
Bảng 1-3 - Phụ tải tự dùng toàn nhà máy
t(h)
0- 8
8 - 12
12 - 14
14 - 20
20 - 24
SNM(t) MVA
225
300
270
300
225
Std(t) MVA
20,40
24,00
22,56
24,00
20,40
Hình 1- 4 - Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy
I.1.5. Phụ tải địa phơng:
Nh nhiệm vụ thiết kế đã cho:
Pmax = 12,6 MW, Cos = 0,80, U = 10,5 kV gồm 2 kép + 4 đơn .
Từ công thức sau:
S dp ( t ) =
Pdp ( t )
với: Pdp ( t ) =
Cos t
Pdp %.Pdp max
100
.
Ta có kết quả cho ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải hình 1-6.
Bảng 1 - 4 - Phụ tải địa phơng
t(h)
Pđp%
Pđp(t)MW
Sđp(t)MVA
0-6
60
7,56
9,45
6 - 10
90
11,34
14,18
10 - 14
85
10,71
13,39
14 - 18
100
12,60
15,75
18 - 24
65
8,19
10,24
5
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Hình 1- 6 - Đồ thị phụ tải địa phơng
I.1.6. Đồ thị phụ tải phía điện áp trung (110kV):
Phụ tải điện áp cao Pmax = 140 MW, Cos = 0,80 gồm 1 kép + 4 đơn .
Công suất ở các thời điểm đợc xác định theo công thức sau:
Sc ( t ) =
Pc ( t )
Cos t
Pc ( t ) =
với:
Pc %.Pc max
.
100
Ta có kết quả ở bảng 1-7 và đồ thị phụ tải cho ở hình 1- 8.
Bảng 1- 7 - Phụ tải phía điện áp trung (110kV)
t(h)
0-4
4 - 10
10 - 14
14 - 18
18 - 24
P%
80
85
90
100
70
PT(t)MW
112
117
130
104
91
ST(t)MVA
140
146,25
162,5
130
113,75
6
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Hình 1- 8 - Đồ thị phụ tải phía điện áp trung (110kV)
I.1.7. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào
hệ thống .
Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy:
SNM(t) = Std(t) + Sđp(t) +ST(t) +SHT(t).
Ta bỏ qua tổn thất S(t) trong máy biến áp.
SHT(t) = SNM(t) - [Std(t) + Sđp(t) +ST(t) ].
Từ đó ta lập đợc kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà
máy nh bảng 1-9 và đồ thị phụ tải hình 1-10.
Bảng 1-9 - Cân bằng công suất toàn nhà máy
t(h)
0-4
4-6
6-8
SNM(t)
225
225
225
300
300
270
300
300
300
225
225
9,45
9,45
14,18
14,18
13,39
13,39
15,75
15,75
10,24
10,24
10,24
20,40
20,40
20,40
24,00
24,00
22,56
24,00
24,00
24,00
20,40
20,40
146,25 146,25 146,25 162,5
162,5
130
130
( MVA)
Sdp(t)
( MVA)
Std(t)
( MVA)
ST(t)
( MVA)
SHT(t)
140
55,15
48,9
8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 16 16 - 18 18 - 20 20 - 22 22 - 24
113,75 113,75 113,75
44,17 115,57 100,11 71,55 130,25 130,25 152,01 80,61
80,61
( MVA)
7 máy
Hình 1- 10 - Cân bằng công suất toàn nhà
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy
SNM
ST
SHT
Std
Sđp
I.1.8. Dự trữ của hệ thống.
Ta có dự trữ của hệ thống là 14%S HT = 14%*3600 = 504 MVA, lớn hơn
so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thống S = 3600 MVA có thể
coi là vô cùng lớn so với công suất của toàn nhà máy SNM= 300 MVA .
I.1.9. Các cấp điện áp của các hộ tiêu thụ :
Nhà máy thiết kế có 3 cấp điện áp là:
Cấp điện áp máy phát có Uđm= 10,5kV.
Cấp điện áp trung áp có Uđm= 110kV.
Cấp điện áp cao ( phía Hệ thống ) có Uđm= 220kV.
8
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
I.2. các phơng án nối dây
Một trong những nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện là chọn sơ
đồ nối điện chính. Vì khi chọn đợc sơ đồ nối điện chính hợp lý, không những
đảm bảo về mặt kỹ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức
của mỗi tổ máy là 60 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp
điện áp sau:
1. Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10,5 kV có:
SUFmax = 15,75 MVA
SUFmin = 9,45 MVA
2. Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có:
STmax = 162,5 MVA
STmin = 113,75 MVA
3. Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 220 kV ( về hệ thống ) có:
SHTmax = 152,01 MVA
SHTmin = 44,17 MVA .
Với nhà máy điện đang thiết kế có phụ tải địa phơng (SUFmax = 21%
SFđm) nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cung cấp
( Thanh góp điện áp máy phát đợc sử dụng nếu công suất phụ tải
địa phơng lớn nhất vợt quá ( 15 - 20 )% công suất định mức của
một máy phát ).
Ta có công suất dự trữ quay của hệ thống 504 MVA lớn hơn công
suất của bộ MFĐ-MBA nên ta dùng sơ đồ bộ MFĐ-MBA.
Số lợng máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát sao cho khi có
1 máy phát điện ngừng làm việc thì máy phát còn lại phải đảm
bảo cung cấp điện cho các phụ tải địa phơng và tự dùng của nhà
máy
Vì trung tính của lới điện 220KV và 110KV là lới trung tính trực tiếp
nối đất nên để liên lạc giữa 3 cấp điện áp ta dùng máy biến áp tự
ngẫu có:
=
220 110
= 0,5
220
. Máy Biến áp liên lạc chọn loại có điều áp dới tải.
Phụ tải PTmin = 113,5 MVA lớn hơn công suất 1bộ MFĐ- MBA, do
vậy ta có thể gép 1 đến 2 bộ MFĐ- MBA để đơn giản hoá trong vận
hành cũng nh việc chọn máy biến áp
9
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
* Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu nên không cần kiểm tra
điều kiện về liên lạc công suất giữa bên trung và bên cao khi STmin
Trên cơ sở những nhận xét trên ta vạch các phơng án nối dây của nhà
máy nh sau:
1. Phơng án I:
HT
220 kV
B1
B2
F1
F2
110 kV
B4
B3
F4
F3
Nhận xét:
Phơng án đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp, khi bố
trí từng nguồn và tải cân xứng . Hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ,
nhng có nhợc điểm là: khi phụ tải trung áp cực tiểu thì sẽ có 1 lợng công suất
phải tải qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất ,tuy nhiên do máy biến áp liên
lạc là máy biến áp tự ngẫu nên ta có thể bỏ qua nhợc điểm này .
2. Phơng án II:
Cũng trên cơ sở phơng án 1 nhng khác là ta đa 1 bộ MFĐ- MBA 2 dây
quấn bên trung áp sang bên cao áp
Sơ đồ phơng án
10
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Sơ đồ phơng án 2:
HT
110 kV
220 kV
B2
B1
B3
B4
F1
F2
F3
F4
Nhận xét :
Phơng án này đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp .
Nhng so với phơng án 1 thì có nhợc điểm là: máy biến áp phía cao đắt tiền
hơn, và phải sử dụng đến 3 loai máy biến áp, nhng lại tránh đợc công suất tải
qua 2 lần máy biến áp khi phụ tải trung áp cực tiểu.
3. Phơng án III:
Nối 3 máy trên thanh góp điện áp máy phát, chỉ cần nối 1 bộ MFĐMBA bên trung áp
HT
~
~
***
~
***
B1
~
110 kV
220 kV
*
*~
~~
~~
B2
B
1
F1
Nhận xét :
~
~
~
B3
B
2
F2
2
F
F3
3
~
~
~
B
3
F
F4
4
~
~
~
F
11
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Phơng án này đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp . Có
số lợng máy biến áp giảm so với các phơng án trớc . Có nhợc điểm là thiết bị
phân phối điện áp máy phát phức tạp, có dòng cỡng bức qua kháng lớn có thể
không chọn đợc kháng .
Tóm lại:
Qua những phân tích trên đây để lại phơng án I và phơng án II để tính
toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn đợc sơ đồ nối điện
tối u cho nhà máy điện.
12
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Chơng II
Chọn máy biến áp
tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng
II.1. 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 gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện .
Chọn MBA trong nhà máy điện là loại, số lợng, công suất định mức và hệ số
biến áp. MBA đợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình
thờng và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất
Nguyên tắc chung để chọn MBA là trớc tiên chọn SđmB Smax _ công suất
cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thờng, sau đó kiểm
tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của MBA . Xác định công suất
thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống . Ta lần lợt chọn
MBA cho từng phơng án
Giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi
trờng nơi lắp đặt nhà máy điện . Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định
mức của chúng.
I. Phơng án I:
1. Chọn máy biến áp:
a. Chọn máy biến áp B3 , B4:
Các máy biến áp này đợc chọn theo điều kiện của sơ đồ bộ :
60
SB3=Sb4 SMFđm= 0,8 = 75MVA
Tra bảng chọn máy biến áp loại TPH 80
(Phụ lục III.4.Tr.151. [1] )
Sđm
UC
UH
P0
PN
MVA
kV
kV
kW
kW
80
115
10,5
70
310
UN%
IN%
10,5
0,55
Giá
Loại
USD
550.000
TPH
b. Chọn máy biến áp B1, B2
Máy biến áp liên lạc này đợc chọn theo điều kiện công suất thừa:
Sthừa=
n
SđmMF- (SUfmin + n.S(1)tdmax)
1
SđmMF : Công suất định mức của 1 máy phát
S(1)tdmax: Công suất tự dùng cực đại tại 1 máy phát
13
đồ án môn học
n
thiết kế nhà máy nhiệt điện
: Số máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát
SUfmin : Công suất địa phơng cực tiểu
Vậy ta có:
Sthừa= 2.75 - (9,45 + 2ã
24
) = 128,55 (MVA)
4
Chọn công suất MBATN theo điều kiện :
SB1,B2
1
Sthừa
2
1
. 128,55 = 128,55 (MVA)
2.0,5
SB1,B2
Tra bảng ta chọn MBA ATH - 160
(Phụ lục III.6.Tr.156. [1] ) có các thông số sau:
UC
kV
UT
kV
UH
kV
P0
kW
230
121
11
105
PN
kW
UN%
I0%
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
290
-
-
11
32
20
0,5
2. Phân bố công suất cho các máy biến áp:
a. Phân bố công suất cho B3, B4 :
Để đảm bảo vận hành kinh tế, thuận tiện, ta cho B 3, B4 làm việc với đồ
thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm.
SB3 = SB4 = SđmMF = 75 -
Std max
4
24
= 69 MVA
4
Vậy ta có đồ thị phụ tải của B3, B4:
S
(MVA)
69
0
t (h)
24
14
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
SB3 = SB4 = 69 MVA < SB3,B4đm= 80 MVA do vậy khi làm việc bình thờng
B3, B4 không bị quá tải.
b. Phân bố công suất máy B1, B2:
Công suất cuộn cao áp :
SCC1 = SCC2 =
1
SVHT
2
1
[ST - (SB3+ SB4)]
2
SCH1 = SCH2 = SCC + SCT
Công suất cuộn trung áp :
SCT1 = SCT2 =
Công suất cuộn hạ:
Bảng tính toán phân bố công suất cho các máy biến áp liên lạc:
Giờ
0-4
4-6
6-8
8 - 10
10 - 12
12 - 14
14 - 18
18 - 20
20 - 24
SCH(t)
SCT(t)
SCC(t)
17,58
17,58
15,21
50,91
51,31
37,03
50,13
50,13
52,88
-10,00
-6,88
-6,88
-6,88
1,25
1,25
-15,00
-15,00
-23,13
27,58
24,45
22,09
57,79
50,06
35,78
65,13
65,13
76,01
(Dấu âm ở đây thể hiện là công suất đợc truyền từ phía trung áp của máy
biến áp tự ngẫu sang bên cao áp)
Từ bảng kết quả trên ta có nhận xét :
Máy biến áp B3, B4 không bị quá tải (Sđm= 69 MVA)
Công suất cuộn cao MBATN: SCmax= 76,01 MVA < Sđm= 125MVA
Công suất cuộn trung MBATN:
STmax= 23,13 MVA < Sđm= 0,5.125 = 62,5 MVA
Công suất cuộn hạ MBATN SHmax= 52,88 MVA < Sđm= 62,5 MVA
Kết luận:
ở điều kiện bình thờng thì không có máy biến áp nào bị quá tải
3. Kiểm tra quá tải khi sự cố
Để kiểm tra lúc sự cố ta xét 2 trờng hợp nguy hiểm nhất là lúc phụ tải
trung áp đạt giá trị cực đại
STmax = 162,5 MVA
SUf
= 13,39 MVA
SVHT = 100,11 MVA
a. Đối với máy biến áp B3, B4:
Ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố với bộ MF-MBA
b. Đối với máy biến áp liên lạc:
* Kiểm tra lúc bình thờng:
15
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
2. kbt..SđmTN Sthừa
kbt: Hệ số quá tải cho phép lúc bình thờng kbt=1,3
SđmTN: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
Vậy :
2. kbt..SđmTN Sthừa
2.1,3.0,5.160 Sthừa
208 MVA 128,55 MVA
Vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện tải đợc lợng công
suất thừa lúc bình thờng.
* Kiểm tra điều kiện sự cố lúc phụ tải trung max:
* Hỏng 1 máy biến áp bộ: ví dụ hỏng MBA bộ B3
2.ktsc..SđmTN STmax- (SFbộ-
+ Điều kiện:
1 max
Std )
4
ksc: Hệ số quá tải cho phép lúc sự cố ksc=1,4.
2.ktsc..SđmTN= 2.1,4.0,5.160 = 224 MVA >128,55 (75+
24
)= 47,55 MVA
4
(Thoả mãn)
+ Phân bố công suất sau sự cố :
Công suất của mỗi cuộn trung MBATN là:
1
1
(STmax- SB4) = (128,55 - 69) = 29,78 MVA
2
2
Công suất cuộn hạ MBATN:
SCT1 = SCT2 =
SCH1 = SCH2 =
1
(SFbộ - SUf - 2. Stdmax )
2
1
24
(2. 75 - 13,39 - 2.
) = 62,31 MVA
4
2
Công suất cuộn cao MBATN là:
=
SCC1 = SCC2 = SCH - SCT = 62,31 29,78 = 32,53 MVA
Xác định công suất thiếu:
SThiếu = SVHT - 2.SCC
= 100,11 - 2. 32,53 = 35,05 MVA < Sdt = 504 MVA
* Khi một MBATN bị sự cố:
+ Điều kiện quá tải sự cố:
16
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
kqtsc..SđmTN STmax - SBAbộ
1,4.0,5. 160 MVA 128,55 - 2.69
(Thoả mãn)
+ Xác định sự phân bố lại công suất sau sự cố :
Công suất tải qua cuộn trung MBATN:
SCT = STmax - 2. SBộ
= 128,55 - 2.69 = - 9,45 MVA ( Dấu - là tải từ cuộn trung
sang cuộn cao MBA TN)
Công suất tải qua cuộn hạ MBATN:
SH = SFmax - SUf - Stdmax
= 2.75 - 13,39 - 2.
24
=124,61 MVA
4
(1)
MBATN còn lại tải đợc công suất ở cuộn hạ nh sau:
SH = ksc..SđmTN =1,4.0,5.125 = 87,5 MVA
(2)
So sánh (1) và (2) ,ta thấy (1)>(2) và ta sẽ lấy (2)
Vậy công suất chuyên tải qua cuộn hạ MBATN sẽ là:
SCH = 87,5 MVA
Công suất tải qua cuộn cao áp MBATN:
SCC = SCH - SCT
= 87,5 (- 9,45) = 96,95 MVA
Công suất thiếu:
Sthiếu = SVHT - SCC
= 100,11 - 96,95 = 3,16 MVA < Sdt = 504 MVA
(Thoả mãn )
Nhận xét:
Công suất phát vào hệ thống là vừa đủ
Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải quá mức cho phép.
Vậy các máy biến áp đã chọn trong phơng án I thoả mãn điều kiện
vận hành lúc bình thờng và khi sự cố
II. Phơng án II :
1. Chọn máy biến áp:
a. Chọn máy biến áp B1, B4:
Hoàn toàn tơnh tự nh phơng án 1:
17
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Chọn MBA B4 loại TPH 80- 115/10,5 có các thông số sau:
(Phụ lục III.4.Tr.151. [1] )
Sđm
UC
UH
P0
PN
MVA
kV
kV
kW
kW
80
115
10,5
70
310
Giá
UN%
IN%
10,5
0,55
USD
550.000
Loại
TPH
Chọn MBA B1 loại TP 80-242/10,5(Phụ lục 6.Tr.155. [1])
có các thông số:
Sđm
UC
UH
P0
PN
MVA
kV
kV
kW
kW
80
242
10,5
80
320
UN%
IN%
11
0,6
Giá
Loại
USD
800.000
TP
b. Chọn máy biến áp B2 , B3
Chọn theo điều kiện công suất thừa:
Sthừa= SđmMF - SUfmin - 2.S(1)td = 2.75 9,45 - 2.
24
= 128,55 MVA
4
Chọn MBA có công suất :
SB3 = SB4
1
. Sthừa = 128,55 MVA
2.
Tra bảng ta chọn MBA ATH - 160
(Phụ lục III.6.Tr.156. [1] ) có các thông số sau:
UC
kV
UT
kV
UH
kV
P0
kW
230
121
11
105
PN
kW
UN%
I0%
C-T
C-H
T-H
C-T
C-H
T-H
290
-
-
11
32
20
0,5
2. Phân bố công suất cho các máy biến áp:
a. Phân bố công suất cho máy biến áp B4 , B1:
Để đảm bảo vận hành kinh tế thuận tiện ta phân bố công suất MBA B 1,
B4, giống nh trong phơng án I:
SB1 = SB4= 69 MVA
Đồ thị phụ tải máy biến áp:
18
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
S
(MVA)
69
t (h)
0
24
SB1 = SB4= 69 MVA < Sđm = 80 MVA, nên khi làm việc bình thờng MBA
SB1 , SB4 không bị quá tải
b. Phân bố công suất cho máy biến áp B2, B3 :
Công suất cuộn cao:
SCC1 = SCC2 =
1
.(SHT - SB1 )
2
Công suất cuộn trung :
SCT1 = SCT2 =
1
.( ST - SB4)
2
Công suất cuộn hạ :
SCH = SCC + SCT
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có bảng số liệu phân bố công suất cho các máy biến
áp nh sau:
Giờ
0-4
4-6
6-8
8 - 10
10 - 12
12 - 14
14 - 18
18 - 20
20 - 24
SCH(t)
SCT(t)
SCC(t)
17,58
17,58
15,21
50,91
51,31
37,03
50,13
50,13
52,88
30,00
33,13
33,13
33,13
41,25
41,25
25,00
25,00
16,88
-12,43
-15,55
-17,92
17,79
10,06
-4,22
25,13
25,13
36,01
Từ bảng tính toán trên ta có nhận xét :
Công suất cuộn cao MBATN cực đại là :
36,01 MVA < . Sđm = 0,5. 160 = 80 MVA
Công suất cuộn trung MBATN cực đại là:
41,25 MVA< . Sđm= 80 MVA
Công suất cuộn hạ MBATN cực đại là:
19
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
52,88 MVA < .Sđm= 80 MVA
Kết luận:
Trong quá trình vận hành lúc bình thờng, các MBA không bị quá tải
3. Kiểm tra quá tải khi sự cố:
Để kiểm tra lúc sự cố, ta xét trờng hợp nguy hiểm nhất là lúc phụ tải
trung áp đạt giá trị cực đại .
STmax = 162,5 MVA
SUf
= 13,39 MVA
SVHT = 100,11 MVA
a. Đối với máy biến áp B3 , B3:
Ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố với bộ MF - MBA
b. Đối với máy biến áp liên lạc:
* Kiểm tra lúc bình thờng:
2. kbt..SđmTN Sthừa
kbt: Hệ số quá tải cho phép lúc bình thờng kbt=1,3
StđmTN: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
Vậy :
2. kbt..SđmTN Sthừa
2.1,3.0,5. 160 Sthừa
208 MVA 128,55 MVA (Thoả mãn)
Vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện: Tải đợc lợng công
suất thừa lúc bình thờng mà không quá tải quá mức cho phép.
Kiểm tra điều kiện sự cố lúc phụ tải trung max:
Hỏng máy biến áp bộ: Hỏng bộ B4
- Điều kiện quá tải sự cố :
kqtsc..n1.Stảiđm SmaxquaBA = STmax
kqtsc: Hệ số quá tải cho phép lúc sự cố kqtsc=1,4
n1: Số MBA nối vào thanh ghóp điện áp MF
Stảiđm: công suất định mức của máy biến áp
Công suất cuộn trung MBATN :
kqtsc..n1.Stảiđm = 1,4.0,5.2.160 = 224 MVA.
SmaxquaBA= 162,5 MVA
20
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện đảm bảo tải đợc lợng
công suất quá tải do sự cố mà không quá tải quá mức cho phép.
* Phân bố công suất sau sự cố :
Công suất của mỗi cuộn trung MBATN là:
1
1
STmax = 162,5 = 81,25 MVA
2
2
Công suất cuộn hạ MBATN:
SCT1 = SCT2 =
SCH1 = SCH2 =
1
(SFbộ - SUf - 3. Stdmax )
2
1
24
(2. 75 - 13,39 - 2.
) = 62,31 MVA
4
2
Công suất cuộn cao MBATN:
=
SCC1 = SCC2 = SCH - SCT = 62,31 - 81,25 = -18,94 MVA
Xác định công suất thiếu:
SThiếu= SVHT - 2.SCC= 100,11 - 2. (-18,94) = 137,99 MVA < Sdt = 504 MVA
(Thoả mãn )
* Khi một MBATN bị sự cố:
+ Điều kiện quá tải sự cố:
kqtsc..SđmF STmax - Sbộ
1,4.0,5.160 162,5 - 69
112 MVA > 93,5 MVA
( Thoả mãn )
+ Xác định sự phân bố lại công suất sau sự cố :
Công suất tải qua cuộn trung MBATN:
SCT = STmax - SBộ
= 162,5 - 69 = 93,5 MVA
Công suất tải qua cuộn hạ MBATN:
SH = SđmMF - SUf - 3.Std
= 2.75 - 13,39 - 2ã
24
= 124,61 MVA (1)
4
MBATN còn lại tải đợc công suất ở cuộn hạ nh sau:
SH = ksc..SđmTN =1,4.0,5. 200 = 140 MVA
(2)
So sánh (1) và (2), ta thấy (2) > (1) và ta sẽ lấy (2)
21
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
Vậy công suất chuyên tải qua cuộn hạ sẽ là:
SCH = 140 MVA
Công suất tải qua cuộn cao áp MBATN:
SCC = SCH - SCT
= 140 93,5 = 46,5 MVA
Công suất thiếu:
Sthiếu = SVHT - SCC
=100,11 46,50 = 53,61 MVA < Sdt = 504 MVA
(Thoả mãn )
Nhận xét:
Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải quá mức cho phép.
Vậy các máy biến áp đã chọn trong phơng án II thoả mãn điều kiện vận
hành lúc bình thờng và khi sự cố.
22
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
II.2. Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng .
I. Phơng án I:
1. Máy biến áp ghép bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây:
* Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần :
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn
thất không tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn, phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
- Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây
trong một năm :
Ab = P0 .t + PN (
Sb 2
) .t
S dmB
Trong đó :
P0. PN : Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của MBA .
SđmB
: Công suất định mức của máy biến áp.
Sbmax
: Công suất bộ của máy biến áp .
t
: Thời gian vận hành của máy biến áp trong năm
Máy biến áp B3 và B4 luôn làm việc với đồ thị bằng phẳng và với công
suất định mức của máy.
AB3 = AB4 = [70+ 310. (
69 2
) ]. 8760 = 2568,19. 10 3 kWh
80
=> 2bộ: 2AB= 2.2568,19.103 = 5136,37. 103 kwh
2. Máy biến áp tự ngẫu ba pha:
Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu có nhiều phơng
pháp .Trong chuyên đề này ta tính tổn thất máy biến áp tự ngẫu tơng tự nh
máy biến áp ba pha ba cuộn dây. Khi đó cuộn dây nối tiếp, cuộn dây chung và
cuộn dây hạ áp của MBA tự ngẫu tơng ứng với cuộn cao, trung và hạ của máy
biến áp 3 cuộn dây.
365
24
ATN = [Po.t + S 2 . ( PN.C.SCi2.ti + PN.T.STi2.ti + PN.H.SHi2.ti )]
dmB 0
Trong đó :
23
®å ¸n m«n häc
thiÕt kÕ nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn
.SCi . STi . SHi : C«ng suÊt t¶i qua cuén cao, trung, h¹ cña MBA TN trong
kho¶ng thêi gian ti .
.∆P0
: Tæn thÊt kh«ng t¶i.
.∆PN-C, ∆PN-T, ∆PN-H : Tæn thÊt ng¾n m¹ch trong cuén d©y ®iÖn ¸p cao,
trung, h¹ cña m¸y biÕn ¸p tù ngÉu.
Nhµ SX chØ cho ∆PNC-T ⇒ ∆PNT-H = ∆PNC-H = 0,5 ∆PNC-T = 0,5.290 = 145 kW
+ ∆PN-C = 0,5 (∆PNC-T +
Δ PNC - H Δ PNT -H
)
α2
α2
= 0,5 (290 +
+ ∆PN-T = 0,5 (∆PNC-T +
= 0,5 (290 +
+∆PN-H = 0,5 (
= 0,5 (
Δ PNT -H Δ PNC -H
)
α2
α2
145 145
−
) = 145 kW
0,5 2 0,5 2
Δ PNC - H
α2
145 145
) = 145 kW
0,5 2 0,5 2
+
Δ PNT -H
α2
- ∆PNC-T )
145 145
+
- 290) = 715 kW
0,5 2 0,5 2
Thay sè ta cã:
24
∑
SiH.ti = 17,582.6 + 15,212.2 + 50,912.2 + 51,312.2 + 37,032.2
i =1
+ 50,132.6 + 52,882.4 = 41766,01 MVA2.h
24
∑
SiT.ti=(- 10,00)2.4 + (-6,88)2.6 + (1,25)2.4 + (-15)2.6 + (-23,13)2.4
i =1
= 4178,91 MVA2.h
24
∑
SiC.ti = 27,582.4 + 24,452.2 + 22,092.2 + 57,792.2 + 50,062.2
i =1
+ 35,782.2+ 65,132.6+ 76,012.4 = 68016,18 MVA2.h
Do ®ã:
∆AB1 = ∆AB2 =
= 8760.0,075+
365
(0,145. 68016,18 + 0,145. 4178,91+ 0,715. 41766,01)
160 2
24
đồ án môn học
thiết kế nhà máy nhiệt điện
AB1 = AB2 = 1527,81 MWh
Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phơng án 1 là:
A = AB1+AB2+AB3+AB4 = 2. 1527,81.103 + 2.2568,19.103
A = 8192.103 KWh
2. Phơng án II
1. Máy biến áp ghép bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây:
Kết quả nh PAI AB4= 2568,19.103 kWh
AB1 = P0 .t + PN (
Tơng tự:
AB1 = [ 80 + 320.(
Sb 2
) .t
S dmB
69 2
) . ].8760 = 2786,12.103 kWh.
80
2. Máy biến áp tự ngẫu ba pha:
Nhà SX chỉ cho PNC-T PNT-H = PNC-H = 0,5 PNC-T = 0,5.290 = 145 kW
+ PN-C = 0,5 (PNC-T +
= 0,5 (290 +
PNC - H PNT -H
)
2
2
145 145
) = 145 kW
0,52 0,5 2
+ PN-T = 0,5 (PNC-T +
= 0,5 (290 +
+PN-H = 0,5 (
215 215
) = 145 kW
0,52 0,52
PNC - H
= 0,5 (
2
PNT -H PNC -H
)
2
2
+
PNT -H
2
- PNC-T )
215 215
+
- 290) = 715 kW
0,52 0,5 2
Thay số ta có:
24
i =1
SiH.ti = 17,582.6 + 15,212.2+ 50,912.2 +51,312.2 +37,032.2
+50,132.6 + 52,882.4 = 41766,01 MVA2.h
25
