Đồ án tốt nghiệp Nhà Máy Điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.25 MB, 89 trang )
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
LỜI NÓI ĐẦU
Với tính ưu việt là dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác (cơ năng,
nhiệt năng, quang năng, hóa năng…), điện năng được sử dụng rộng rãi và trở nên không
thể thiếu được trong đời sống và sản xuất. Đặc biệt là trong thời đại công nghiệp như
hiện nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của phụ tải kèm theo đòi hỏi là phải phát
triền thêm nguồn điện. Do điều kiện thuận lợi về đặc điểm đòa lý đòa hình của nước ta,
việc xây dựng nhà máy thủy điện là một trong những xu hướng phát triển nguồn điện
đang được ưu tiên bậc nhất hiện nay.
Trong luận văn này em xin được trình bày về :
Thiết kế nhà máy thủy điện công suất 5x55MW.
Do hạn chế về kiến thức cùng với tài liệu tham khảo có giới hạn nên có thể còn
nhiêu thiếu sót, rất mong được quý thầy cô hướng dẫn thêm.
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 1
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Mục Lục
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................................................. 1
PHẦN I: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN ..................................................................... 3
CHƯƠNG I ....................................................................................................................................................... 4
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT& ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 4
I.
II.
III.
Lựa chọn máy phát ........................................................................... 4
Tính toán cân bằng công suất .......................................................... 4
Đề xuất các phương án nối dây ........................................................ 9
CHƯƠNG II.................................................................................................................................................... 15
LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP ..................................................................................... 15
I.
II.
Phương án 1 .................................................................................... 15
Phương án 2 .................................................................................... 22
CHƯƠNG III .................................................................................................................................................. 31
TÍNH TOÁN KINH TẾ KĨ THUẬT & CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ................ 31
I.
II.
III.
Chọn sơ đồ thiết bò phân phối ......................................................... 31
Cơ sở tính toán ................................................................................ 31
Tính toán ......................................................................................... 33
CHƯƠNG IV ................................................................................................................................................... 37
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ...................................................................................... 37
I.
II.
Chọn điểm ngắn mạch .................................................................... 38
Tính toán ngắn mạch ...................................................................... 38
CHƯƠNG V .................................................................................................................................................... 46
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN ..................................................................... 46
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
VII.
Dòng cưỡng bức .............................................................................. 46
Chọn máy cắt và dao cách ly.......................................................... 48
Chọn cáp điện lực và kháng điện đường dây ................................. 50
Chọn thanh góp, thanh dẫn ............................................................ 54
Chọn sứ đỡ ...................................................................................... 60
Chọn máy biến điện áp (BU) và máy biến dòng điện (BI) ............. 61
Chọn chống sét van ........................................................................ 65
CHƯƠNG VIII ............................................................................................................................................... 67
TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN ..................................................................... 67
I.
II.
III.
Lựa chọn sơ đồ tự dùng .................................................................. 67
Chọn công suất MBA tự dùng......................................................... 68
Chọn khí cụ điện tự dùng ................................................................ 68
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 2
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
PHẦN II : THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP ......................................................... 70
CHƯƠNG I ..................................................................................................................................................... 70
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ............................................................................................... 71
I.
II.
Khảo sát phụ tải .............................................................................. 71
Tính toán phụ tải ............................................................................. 71
CHƯƠNG II .................................................................................................................................................... 74
SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN ...................................................................................................... 74
VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ............................................................................ 74
I.
II.
III.
IV.
Sơ đồ cấp điện ................................................................................ 74
Lựa chọn các phần tử của hệ thống cấp điện ................................ 76
Tính toán ngắn mạch ...................................................................... 80
Kiểm tra các lựa chọn ..................................................................... 82
CHƯƠNG III .................................................................................................................................................. 85
TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT .............................................................................................. 85
PHỤ LỤC ....................................................................................................................................................... 88
CÁC BẢN VẼ MINH HỌA TRONG ĐỀ TÀI .......................................................................................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................................... 89
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 3
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN 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 đònh của hệ thống điện và chất lượng điện năng. Quyết đònh phương thức huy
động nguồn cũng như vận hành từng tổ máy phải chính xác, hợp lý cả về kỹ thuật và
kinh tế.
I.
LỰA CHỌN MÁY PHÁT
Công suất yêu cầu của nhà máy là 55 MW, gồm 05 tổ máy, tra sổ tay kỹ thuật
chọn máy phát loại CB-808/130-40Yɥ . Các thông số kỹ thuật của máy như sau:
Bảng 1.1. Bảng thông số của máy phát
Loại máy phát
CB-808/130-40Yɥ
Sđm
(MVA)
Pđm
(MW)
cosđm
64,7
55
0,85
m
(kV)
Iđm
(kA)
Điện kháng tương đối
xd
xd
xd
10,5
3,56
0,22
0,35
0,93
II. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT :
1. Các công thức sử dụng :
Đồ thò công suất phát của toàn nhà máy :
Phụ tải toàn nhà máy được xác đònh theo công thức sau :
STNM
PTNM %(t)
.Pdat
cos F
Trong đó :
STNM (t) - Công suất phát biểu kiến của toàn nhà máy tại thời điểm t.
P%(t) - Phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.
CosF - Hệ số công suất đònh mức của toàn nhà máy.
pdat n.PdmF - Công suất tác dụng đònh mức của toàn nhà máy.
n
PđmF
- Số tổ máy phát.
- Công suất tác dụng đònh mức của 1 tổ máy phát.
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 4
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Đồ thò phụ tải tự dùng :
Công suất tự dùng cho nhà máy thủy điện coi như không đổi theo thời gian và
được xác đònh theo công thức :
STD
% n.PđmF
.
100 cos TD
Trong đó :
- Phụ tải tự dùng.
STD
- Lượng điện phần trăm tự dùng.
%
CosTD - Hệ số công suất phụ tải tự dùng.
n
PđmF
- Số tổ máy phát.
- Công suất tác dụng của 1 tổ máy phát.
Đồ thò phụ tải các cấp điện áp :
Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác đònh theo công thức sau :
S(t)
Pmax
.P%(t)
cos
Trong đó :
S(t)
- Công suất phụ tải tại thời điểm t.
Pmax
- Công suất max của phụ tải.
cos
- Hệ số công suất.
P%(t) - Phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.
Đồ thò công suất phát về hệ thống :
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 :
SVHT (t) Stnm (t) [SUf (t) SUT (t) SUC (t) STD (t)]
Trong đó :
- Công suất phụ tải tại thời điểm t.
S(t)
SVHT (t) - Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Stnm (t) - Công suất phát toàn nhà máy tại thời điểm t.
STD (t) - Công suất tự dùng tại thời điểm t.
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 5
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
SUC (t),SUT (t),SUF (t) - Công suất phụ tải cấp điện áp cao , trung , hạ
(máy phát) tại thời điểm t.
2. Tính toán cân bằng công suất :
a. Đồ thò công suất phát của toàn nhà máy :
Pdat 275MW,cos 0,85
Công suất phụ tải từ 0 – 5 (h) là:
S05
275 90
.
291,177MW
0,85 100
Bảng 1.2. Bảng biến thiên công suất phát của toàn nhà máy
t(h)
0÷5
5÷8
8÷12
12÷14
14÷18
18÷20
20÷24
P%TNM
90
90
90
90
95
100
90
PTNM
247,5
247,5
247,5
247,5
261,25
275
247,5
STNM
291,177
291,177
291,177
291,177
307,353
325,23
291,177
b. Đồ thò phụ tải tự dùng :
STD
0,8.5.55
2,75MVA
100.0,8
c. Đồ thò phụ tải các cấp điện áp :
Đối với cấp điện áp 10,5 kV:
PMax 8MW,cos 0,85
Công suất phụ tải từ 0 – 5 (h) là:
S05
8 80
.
7,53MW
0,85 100
Bảng 1.3. Bảng biến thiên phụ tải hạ áp
t(h)
0÷5
5÷8
8÷12
12÷14
14÷18
18÷20
20÷24
P%UF
80
90
90
80
90
100
80
PUF
6,4
7,2
7,2
6,4
7,2
8
6,4
SUF
7,53
8,471
8,471
7,53
8,471
9,412
7,53
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 6
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Đối với cấp điện áp 110 kV:
PMax 100MW,cos 0,83
Công suất phụ tải từ 0 – 5 (h) là:
S05
100 80
.
96,386MW
0,83 100
Bảng 1.4. Bảng biến thiên phụ tải trungï áp
t(h)
0÷5
5÷8
8÷12
12÷14
14÷18
18÷20
20÷24
P%UT
80
90
90
90
100
100
90
PUT
80
90
90
90
100
100
90
SUT
96,386
108,434
108,434
108,434
120,482
120,482
108,434
Đối với cấp điện áp 220 kV:
PMax 60MW,cos 0,84
Công suất phụ tải từ 0 – 5 (h) là:
S05
60 90
.
64,286MW
0,84 100
Bảng 1.5. Bảng biến thiên phụ tải cao áp
t(h)
0÷5
5÷8
8÷12
12÷14
14÷18
18÷20
20÷24
P%UC
90
80
90
90
90
100
90
PUC
54
48
54
54
54
60
54
SUC
64,286
57,143
64,286
64,286
64,286
71,429
64,286
d. Đồ thò công suất phát về hệ thống :
Công suất phụ tải từ 0 – 5 (h) là:
SVHT
(t) 291,177 [7,53 96,386 64,286 2,75] 120,225MVA
0 5
Bảng 1.6. Bảng biến thiên công suất phát về hệ thống
t(h)
0÷5
5÷8
8÷12
12÷14
14÷18
18÷20
20÷24
STNM
291,177
291,177
291,177
291,177
307,353
325,23
291,177
STD
2,75
SUF
7,53
8,471
8,471
7,53
8,471
9,412
7,53
SUT
96,386
108,434
108,434
108,434
120,482
120,482
108,434
SUC
64,286
57,143
64,286
64,286
64,286
71,429
64,286
SVHT
120,225
114,379
107,236
108,177
111,364
119,457
108,177
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 7
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
e. Cân bằng công suất phụ tải các cấp :
Bảng 1.7. Bảng cân bằng công suất toàn nhà máy
t(h)
0÷5
5÷8
8÷12
12÷14
STD
14÷18
18÷20
20÷24
2,75
SUF
7,53
8,471
8,471
7,53
8,471
9,412
7,53
SUT
96,386
108,434
108,434
108,434
120,482
120,482
108,434
SUC
64,286
57,143
64,286
64,286
64,286
71,429
64,286
SVHT
120,225
114,379
107,236
108,177
111,364
119,457
108,177
STNM
291,177
291,177
291,177
291,177
307,353
325,23
291,177
Đồ thò phụ tải toàn nhà máy
S(MVA)
325,23
300
291,177
291,177
S
VHT
S
UC
204,073
200
170,952
S
UT
132,644
S
106,666
UF
100
S
TD
10,28
10,28
12,162
10,28
t (h)
0
5
8
12 14
18 20
24
Hình 1.1. Đồ thò phụ tải toàn nhà máy
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 8
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Nhận xét chung :
Đồ thò phụ tải ở các cấp điện áp tương đối nhấp nhô. Tuy nhiên mức chênh
lệch giữa công suất cực đại và công suất cực tiểu không lớn lắm, điều này thuận lợi cho
việc tính toán lựa chọn công suất MBA.
Nhà máy gồm có 5 tổ máy có công suất mỗi tổ 55 MW. Thiết kếù công suất
đặt 323,5 MVA so với công suất đặt của hệ thống 4000 MVA chiếm 8,09%
Nhà máy thiết kế có những phụ tải ở cấp điện áp sau :
Cấp điện áp máy phát 10,5kV (7,53 MVA ~ 9,412 MVA)
chiếm lần lượt là 2,33 % ~ 2,91 %.
Cấp điện áp trung 110kV (96,386 MVA ~ 120,482 MVA)
chiếm lần lượt là 29,795 % ~ 37,243 %.
Cấp điện áp cao 220kV (57,143 MVA ~ 71,429 MVA)
chiếm lần lượt là 17,66 % ~ 22,08 %.
Trong điều kiện làm việc bình thường, nhà máy luôn đảm bảo phát công
suất vào hệ thống và cung cấp đầy đủ liên tục cho phụ tải mà không cần nhận công
suất từ hệ thống về ( SVHT : 108,177 MVA ~ 120,225 MVA chiếm lần lượt là 33,44 % ~
37,164 % ).
Như vậy trong hệ thống điện, nhà máy có tầm quan trọng rất lớn góp phần làm
tăng sản lượng điện trên lưới quốc gia, thuận lợi cho vấn đề phát triển thêm phụ tải
trong tương lai.
III. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY :
1. Cơ sở lựa chọn các phương án :
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là khâu quan trọng trong quá trình
thiết kế. Nó quyết đònh toàn bộ giá thành đầu tư, chi phí vận hành cũng như khả năng
vận hành ổn đònh của nhà máy. Các phương án đưa ra phải đảm bảo cung cấp điện liên
tục, đầy đủ cho phụ tải, kinh phí đầu tư xây dựng và chi phí vận hành phải ở mức tối
thiểu, và điều quan trọng nữa là phải có tính khả thi. Do vậy để có thể chọn được
phương án tối ưu thì các nguyên tắc sau phải được thỏa mãn.
Ngun tắc 01: Có hay khơng thanh góp điện áp máy phát ?
Giả sử phụ tải đòa phương lấy điện từ 2 máy phát – máy biến áp liên lạc.
SMax
Uf 9, 412(MVA)
Ta có :
SdmF 64,7(MVA)
SMax
9,412
Uf
Nên :
.100%
.100% 7,27% 15%
2.SdmF
2.64,7
Thỏa mãn
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 9
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Kết luận : Không cần thanh góp điện áp máy phát.
Ngun tắc 02: Chọn máy biến áp liên lạc.
Xét 2 điều kiện :
Hệ số có lợi :
UC U T 220 110
0,5
UC
220
Lưới điện phía trung và phía cao đều là lưới có trung tính trực tiếp nối đất.
Kết luận : Dùng MBA tự ngẫu điều chỉnh dưới tải làm việc.
Ngun tắc 03: Chọn số lượng bộ MF-MBA 02 cuộn dây.
Ta có :
Smax
120,482
UT
64,7
SdmF
min
96,386
SUT
S
64,7
dmF
Mà MBA liên lạc là tự ngẫu nên ta có thể ghép từ 1 đến 2 bộ MF-MBA 2 cuộn
dây lên thanh góp điện áp phía trung.
Ngun tắc 04: Có nên dùng MBA ba cấp điện áp làm liên lạc?
Các bộ MF-MBA hai cuộn đây ở hai phía điện áp được săp xếp tương ứng công
suất phụ tải của chúng, còn hai MBA tự ngẫu liên lạc không nối trực tiếp với MF điện.
Các phụ tải đòa phương lấy điện trực tiếp phía hạ của MBA liên lạc.
Kết luận : Theo nguyên tắc 6 ta có phương án 4.
2. Các phương án được đề xuất :
Trên cơ sở các yêu cầu về kỹ thuật đòi hỏi như đã phân tích ở trên, các phương án
được đề xuất như sau:
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 10
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
B3
B4
F3
B1
F4
110kV
B2
F1
SUF
B5
F2
SUF
F5
Hình 1.2. Phương án I
Nhận xét :
Phương án này dùng một bộ MF-MBA 2 dây quấn F5-B5 nối vào trung áp 110
kV. Dùng 2 MBA tự ngẫu và 1 bộ MF-MBA 2 dây quấn nối bên cao áp 220 kV.Phụ tải
đòa phương được cung cấp ở phía hạ áp của MBA tự ngẫu. Phụ tải tự dùng được lấy ở
đầu cực của từng máy phát.
Ưu điểm :
Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp, bố trí nguồn và tải
cân đối.
Giảm tổn thất công suất qua nhiều MBA khi U T cực tiểu.
Nhược điểm :
Dùng đến 3 loại máy biến áp dẫn đến lắp đặt, vận hành và sửa chữa khó
khăn.
MBA và các thiết bò điện ở các điện áp càng cao thì có giá thành càng cao
nên làm tăng chi phi đầu tư.
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 11
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
B3
B1
F3
110kV
B2
F1
SUF
B5
B4
F2
SUF
F4
F5
Hình 1.3. Phương án II
Nhận xét :
Để khắc phục nhược điểm của phương án 1, chuyển 2 bộ MF-MBA F3-B3, F4-B4
từ thanh góp 220 kV sang 110 kV.
Ưu điểm :
Đơn giản trong vận hành.
Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo.
Giảm được vốn đầu tư so với phương án 1 do có số máy biến áp bộ ở cấp
điện áp 110kV nhiều hơn.
Nhược điểm :
Khi phụ tải bên trung cực tiểu nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việc
đònh mức sẽ có một phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung của
MBA tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn thất 2 lần MBA.
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 12
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
B3
B4
F3
B1
B5
F4
F5
110kV
B2
F1
SUF
F2
SUF
Hình 1.4. Phương án III
Nhận xét :
Phương án này có 3 bộ MF-MBA nối vào cao áp 220 kV.
Ưu điểm :
Sơ đồ nối điện đơn giản, vận hành linh hoạt.
Chủng loại thiết bò ít thuận tiện cho việc tính toán, vận hành, sửa chữa.
Nhược điểm :
Khi có sự cố MBA liện lạc thì máy biến áp liên lạc còn lại phải tải một
lượng công suất lớn để cung cấp đủ cho phụ tải bên trung.
MBA và các thiết bò điện ở các điện áp càng cao thì có giá thành càng cao
nên làm tăng chi phi đầu tư.
⟶ Yêu cầu bảo vệ MBA liên lạc phức tạp dày đặc, đòi hỏi vốn đầu tư lớn.
⟶ Độ tin cậy cung cấp điện không cao.
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 13
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
B1
B2
B4
B4
B6
110kV
B7
B5
SUF
F1
F2
F3
F4
F5
Hình 1.5. Phương án IV
Nhận xét :
Ưu điểm :
Đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Nhược điểm :
Yêu cầu bảo vệ MBA TN phức tạp dày đặc, đòi hỏi vốn đầu tư lớn.
MBA và cá thiết bò điện ở các điện áp càng cao thì có giá thành càng cao
nên làm tăng chi phi đầu tư.
Độ tin cậy cung cấp điện không cao.
Đánh giá :
Do đặc điểm về vò trí đòa hình của nhà máy thủy điện nên không chọn sơ đồ quá
phức tạp, nhiều thiết bò phân phối và khí cụ điện.
Trên cơ sở đòi hỏi phải cung cấp điện liên tục cho phụ tải đồng thời tránh được
hiện tượng quá tải thường xuyên cho MBA khi có một máy bò sự cố. Đồng thời phải
thỏa mãn ít tốn chi phí, mặt bằng; ít tổn hao và vận hành đơn giản… do đó dùng hai loại
MBA là phương án tối ưu.
Kết luận : Qua những phân tích trên đây ta thấy phương án 1 và phương án 2 phù
hợp để tính toán.
------
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 14
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
CHƯƠNG II
LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp là thiết bò rất quan trọng. Trong hệ thống điện, tổng công suất của
máy biến áp rất lớn và bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phát điện. Vì
thế vốn đầu tư cho máy biến áp rất cao. Do đó trong thiết kế, người ta mong muốn chọn
công suất máy biến áp nhỏ, số lượng máy biến áp ít để giảm tổn thất điện năng, giảm
vốn đầu tư nhưng vẫn đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
I.
PHƯƠNG ÁN 1:
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
B3
B4
F3
B1
F4
SUF
110kV
B2
F1
B5
F2
SUF
F5
Hình 2.1. Sơ đồ nối điện Phương án I
1. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA:
Phân bố công suất MBA 2 cuộn dây :
Ta có : SBo SB3 SB4 SB5 SdmF
1 Max
S
n TD
1
SB3 SB4 SB5 = 64,7 .2,75 = 64,15 MVA
5
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 15
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Phân bố công suất MBA tự ngẫu :
1
SCC t 2 . SVHT t SUC t 2.Sbo
1
SCT t . SUT t Sbo
2
SCH t SCC t SCT t
Trong đó :
SUT (t) , SUC (t) - công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t.
SCT (t) , SCC (t) , SCH (t) - công suất các phía trung,cao,hạ cả MBA tại thời
điểm t.
SVHT (t) - công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Bảng 2.1.Bảng phân bố công suất liên lạc phương án I:
t(h)
0..5
5..8
8..12
SUF
7,53
8,471
8,471
SUT
96,386
108,434
SUC
64,286
57,143
12..14
14..18
18..20
20..24
7,53
8,471
9,412
7,53
108,434
108,434
120,482
120,482
108,434
64,286
64,286
64,286
71,429
64,286
STD
2,75
Sbo
64,15
SVHT
120,225
114,379
107,236
108,177
111,364
119,457
108,177
SCC
28,106
21,611
21,611
22,082
23,675
31,293
22,082
SCT
16,118
22,142
22,142
22,142
28,166
28,166
22,142
SCH
44,224
43,753
43,753
44,224
51,841
59,459
44,224
Nhận xét :công suất máy biến áp TN được truyền từ hạ lên cao và lên trung.
2. Chọn loại và công suất đònh 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 sửa chữa thì
các máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sự cố phải đảm bảo đủ công suất cần
thiết.
Chọn công suất MBA 2 cuộn dây:
Loại công suất này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện
áp phía hạ. Công suất đònh mức được chọn theo công thức sau:
SđmB SđmF 64,7 MVA
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 16
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Chọn B3, B4, B5 có thông số kỹ thuật như sau:
Loại
Sđm
(MVA)
Số
lượng
Điện áp
(KV)
TДЦ
80
2
TДЦ
80
1
Tổn thất (kW)
UN%
Io%
320
11
0,6
310
10,5
0,55
Po
Pn
242/10,5
80
121/10,5
70
Chọn công suất MBA liên lạc:
Loại máy biến áp : là MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải.
Công suất đònh mức : Với 0,5
SđmTN
1
1
.SdmF
.64,7 129,4 MVA
0,5
Chọn B1,B2 có thông số kỹ thuật như sau:
Tổn thất (kW)
Loại
Sđm
(MVA)
Điện áp
(KV)
ATДЦTH
160
230/121/11
( )
UN%
Po
Pn *
C-T
C-H
T-H
85
380
11
32
20
Io%
0,5
Kiểm tra quá tải máy biến áp TN khi có sự cố:
Sự cố 01: Hỏng một bộ bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại :
Xét TH hỏng MBA B5 tại Smax
120,482 MVA trong khoảng thời gian từ 18÷20h
UT
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
110kV
0,797 MVA
B3
B4
B1
60,241 MVA
B2
B5
59,444 MVA
F3
F4
SUF
F1
F2
SUF
F5
Hình 2.2. Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 01 PA I
120,482 MVA , ta có các thông số như sau :
Ứng với Smax
UT
max
SUT
71,429 MVA
UC
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
max
SUT
120,482 MVA
UT
Trang 17
max
SUT
119,457 MVA
VHT
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Điều kiện kiểm tra quá tải :
2.KSC
..SđmB Smax
qt
UT
Với :
K SC
1,4
qt
0,5
SđmB 160 MVA
⤷ 2.1,4.0,5.160 224 MVA 120,482 MVA .
Thỏa mãn.
Giả thiết: chiều dòng công suất phân bố ban đầu của máy biến áp TN được
truyền từ hạ lên cao và lên trung.
Phân bố công suất khi sự cố :
1 max
1
SCT 2 .SUT
SCT 2 .120,482 60,241 MVA
max
SUT
1
2,75 9,412
UF
SCH 64,7
59,444 MVA
SCH SđmF STD
5
2
5
2
SCC SCH SCT
SCC 59,444 60,241 0,797 MVA
⟶ Khi sự cố, công suất máy biến áp TN đồng thời từ cao, hạ sang trung.
Kết luận: cuộn chung mang tải nặng nề nhất.
Schung SCH t .SCC t 59,8425 MVA
Kiểm tra sự quá tải của MBA tự ngẫu :
Schung 89,5645 MVA
Schung K SC
.Stt
SC
qt
SC
K
.
.S
K
.S
1,4.0,5.160
112
MVA
đmB
qt
tt
qt
Thỏa mãn.
Công suất thiếu :
max
max
Sthiếu (SUT
SUT
) (2.Sbo 2.SCC )
VHT
UC
(119,457 71,429) (2.64,15 2.(0,797)) 64,18 MVA
⤷ kiểm tra điều kiện : Sthiếu 64,18 MVA SdtHT 200 MVA
Thỏa mãn.
Sự cố 02: Hỏng một MBA TN tại thời điểm phụ tải trung cực đại :
Xét TH hỏng MBA B1 tại Smax
120,482 MVA trong khoảng thời gian từ 18÷20h
UT
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 18
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
110kV
1,594 MVA
B3
B4
B1
56,332 MVA
B2
B5
54,738 MVA
F3
F4
SUF
F1
F2
SUF
F5
Hình 2.3. Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 02 PA I
120,482 MVA , ta có các thông số như sau :
Ứng với Smax
UT
max
SUT
71,429 MVA
UC
max
SUT
120,482 MVA
UT
max
SUT
119,457 MVA
VHT
Điều kiện kiểm tra quá tải :
KSC
..SđmB SboB5 Smax
qt
UT
Với : K SC
1,4
qt
SđmB 160 MVA
0,5
SboB5 64,15 MVA
⤷ 1,4.0,5.160 64,15 176,15 MVA 120,482 MVA Thỏa mãn.
Giả thiết: chiều dòng công suất phân bố ban đầu của máy biến áp TN được
truyền từ hạ lên cao và lên trung.
Phân bố công suất khi sự cố :
max
SCT 120,482 64,15 56,332 MVA
SCT SUT
SboB5
1
2,75
UT max
SCH 64,7
9,412 54,738 MVA
SCH SđmF STD SUF
5
5
SCC SCH SCT
S 54,738 56,332 1,594 MVA
CC
⟶ Khi sự cố, công suất máy biến áp TN đồng thời từ cao, hạ sang trung.
Kết luận: cuộn chung mang tải nặng nề nhất.
Schung SCH t .SCC t 55,535 MVA
Kiểm tra sự quá tải của MBA tự ngẫu :
Schung 82,904 MVA
Schung K SC
.Stt
SC
qt
SC
K
.
.S
K
.S
1,4.0,5.160
112MVA
qt
đmB
qt
tt
Thỏa mãn.
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 19
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Công suất thiếu :
UT max
UT max
Sthiếu (SVHT
SUC
) (2.Sbo SCC )
(119,457 71,429) (2.64,15 (1,594)) 64,18 MVA
⤷ kiểm tra điều kiện : Sthiếu 64,18 MVA SdtHT 200 MVA
Thỏa mãn.
Bảng 2.2. Bảng thông số các loại MBA được chọn theo phương án 1:
Sđm
Số
(MVA) lượng
Loại
Điện áp
(KV)
Tổn thất
(kW)
UN%
( )
Po
Pn *
Io%
C-T C-H T-H
ATДЦTH
160
2
230/121/11
85
380
11
32
20
0,5
TДЦ
80
2
242/10,5
80
320
11
0,6
TДЦ
80
1
121/10,5
70
310
10,5
0,55
( )
* : Đối với MBA tự ngẫu Pn là tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn trung.
Tính toán tổn thất điện năng trong MBA :
Đối với MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ
Công thức :
Cả năm ( 365.24h 8760h ) mang tải . Tổn thất điện năng được tính như sau :
2
Sbo
A 8760. P0 PN .
S
dmB
Tính toán :
B3,B4 :
Loại
Sđm
(MVA)
Điện áp
(KV)
TДЦ
80
242/10,5
Tổn thất (kW)
Po
Pn
80
320
UN%
Io%
11
0,6
2
64,15
A3 8760. 80 320.
3456543,835 kWh .
64,7
⟶ như vậy tổn thất điện năng hằng năm trong MBA B3,B4 :
A3 = A4 3456543,835 kWh .
B5 :
Loại
Sđm
(MVA)
Điện áp
(KV)
TДЦ
80
121/10,5
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Tổn thất (kW)
Po
Pn
70
310
Trang 20
UN%
Io%
10,5
0,55
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
2
64,15
A5 8760. 70 310.
3282826,841 kWh .
64,7
⟶ như vậy tổn thất điện năng hằng năm trong MBA B5 :
A5 = 3282826,841 kWh .
Đối với MBA tự ngẫu
Công thức :
Tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau :
C 1 CT P CH P TH
PN . PN N 2 N
2
TH
CH
T 1 CT PN PN
PN . PN
2
2
CH
TH
P H 1 . PN PN P CT
N
N 2
2
PNC , PNT , PNH tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn cao, trung, hạ
CT
CH
TH
PN , PN , PN tổn thất công suất ngắn mạch cao - trung, cao - hạ, trung - hạ
hệ số có lợi của MBA tự ngẫu.
⟶ tổn thất điện năng được tính như sau :
2
2
C 2
T
H
S
S
S
C
T
H
i
i
i
A 8760.P0 365.
.PN
.PN
.PN .t i
SdmTN
SdmTN
i 1 SdmTN
24
Tính toán :
MBA tự ngẫu B1,B2 :
Loại
Sđm
(MVA)
Điện áp
(KV)
ATДЦTH
160
230/121/11
Tổn thất (kW)
UN%
Po
Pn(*)
C-T
CH
T-H
85
380
11
32
20
Io%
0,5
1
PNCT 380kW; PNCH PNTH .PNCT 190kW
2
C 1
190 190
PN . 380
190kW
2
0,52
1
190 190
PNT . 380
190kW
2
0,52
1 190 190
PNH .
380 570kW
2
2 0,5
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 21
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Ta có :
t(h)
0..5
5..8
8..12
12..14
14..18
18..20
20..24
(C)
28,106
21,611
21,611
22,082
23,675
31,293
22,082
(T)
16,118
22,142
22,142
22,142
28,166
28,166
22,142
(H)
44,224
43,753
43,753
44,224
51,841
59,459
44,224
SC
(C) P . i
S
dmTN
2
ST
(T) P . i
S
dmTN
C
N
2
SH
(H) P . i
S
dmTN
T
N
2
H
N
⟶ như vậy tổn thất điện năng hằng năm trong MBA tự ngẫu B1,B2 :
A1 = A2 = 3809132 kWh .
Tổng kết:
Tổng tổn thất điện năng hằng năm của PA 1 là :
5
A Ai 17814179 kWh .
i 1
II. PHƯƠNG ÁN 2:
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
B3
B1
F3
SUF
110kV
B2
F1
B5
B4
F2
SUF
F4
F5
Hình 2.4. Sơ đồ nối điện Phương án II
1. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA :
Phân bố công suất MBA 2 cuộn dây :
Ta có : SBo SB3 SB4 SB5 SdmF
1 Max
S
n TD
1
SB3 SB4 SB5 = 64,7 .2,75 = 64,15 MVA
5
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 22
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Phân bố công suất MBA tự ngẫu :
1
SCC t 2 . SVHT t SUC t Sbo
1
SCT t . SUT t 2.Sbo
2
SCH t SCC t SCT t
Trong đó :
SUT (t) , SUC (t) - công suất phụ tải điện áp trung, cao tại thời điểm t.
SCT (t) , SCC (t) , SCH (t) - công suất các phía trung,cao,hạ cả MBA tại thời
điểm t.
SVHT (t) - công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Bảng 2.3. Bảng phân bố công suất liên lạc :
t(h)
0..5
5..8
8..12
SUF
7,53
8,471
8,471
SUT
96,386
108,434
SUC
64,286
57,143
12..14
14..18
18..20
20..24
7,53
8,471
9,412
7,53
108,434
108,434
120,482
120,482
108,434
64,286
64,286
64,286
71,429
64,286
STD
2,75
Sbo
64,15
SVHT
120,225
114,379
107,236
108,177
111,364
119,457
108,177
SCC
60,181
53,686
53,686
54,157
55,75
63,368
54,157
SCT
-15,957
-9,933
-9,933
-9,933
-3,91
-3,91
-9,933
SCH
44,224
43,753
43,753
44,224
51,84
59,458
44,224
Nhận xét: Công suất máy biến áp TN được truyền từ trung đồng thời từ hạ lên
cao.
2. Chọn loại và công suất đònh mức của MBA :
Chọn công suất MBA 2 cuộn dây:
Loại công suất này mang tải bằng phẳng nên không có nhu cầu điều chỉnh điện
áp phía hạ. Công suất đònh mức được chọn theo công thức sau:
SđmB SđmF 64,7 MVA
Chọn B3, B4, B5 có thông số kỹ thuật như sau:
Loại
Sđm
(MVA)
Số
lượng
Điện áp
(KV)
TДЦ
80
1
TДЦ
80
2
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Tổn thất (kW)
UN%
Io%
320
11
0,6
310
10,5
0,55
Po
Pn
242/10,5
80
121/10,5
70
Trang 23
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Chọn công suất MBA liên lạc:
Loại máy biến áp : là MBA tự ngẫu có điều chỉnh dưới tải.
Công suất đònh mức : Với 0,5
SđmTN
1
1
.SdmF
.64,7 129,4 MVA
0,5
Chọn B1,B2 có thông số kỹ thuật như sau:
Tổn thất (kW)
Loại
Sđm
(MVA)
Điện áp
(KV)
ATДЦTH
160
230/121/11
( )
UN%
Po
Pn *
C-T
C-H
T-H
85
380
11
32
20
Io%
0,5
Kiểm tra quá tải máy biến áp khi có sự cố :
Sự cố 01: Hỏng một bộ bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại :
Xét TH hỏng MBA B5 tại Smax
120,482 MVA trong khoảng thời gian từ 18÷20h
UT
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
110kV
63,353 MVA
B3
B1
3,909 MVA
B2
B5
B4
59,444 MVA
F3
SUF
F1
F2
SUF
F4
F5
Hình 2.5. Phân bố công suất các cuộn dây MBATN sự cố 01 PA II
120,482 MVA , ta có các thông số như sau :
Ứng với Smax
UT
max
SUT
71,429 MVA
UC
max
SUT
120,482 MVA
UT
max
SUT
119,457 MVA
VHT
Điều kiện kiểm tra quá tải :
2.KSC
..SđmB SboB4 Smax
qt
UT
Với :
K SC
1,4
qt
0,5
SđmB 160 MVA
SboB4 64,15 MVA
⤷ 2.1,4.0,5.160 64,15 288,15 MVA 120,482 MVA . Thỏa mãn.
Giả thiết: chiều dòng công suất phân bố ban đầu của máy biến áp TN được
truyền từ hạ lên cao và lên trung.
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Trang 24
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: ThS. PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO
Phân bố công suất khi sự cố :
1 max
1
SCT 2 .SUT Sbo
SCT 2 .120,482 64,15 3,909 MVA
1
1 UT max
2,75 9,412
SCH 64,7
59,444 MVA
SCH SđmF STD SUF
5
2
5
2
SCC SCH SCT
SCC 59,444 (3,909) 63,353 MVA
⟶ Khi sự cố, công suất máy biến áp TN từ trung đồng thời từ hạ lên cao.
Kết luận: cuộn nối tiếp mang tải nặng nề nhất.
Snt . SCH t SCT t 33,631 MVA
Kiểm tra sự quá tải của MBA tự ngẫu :
Snt 33,631 MVA
Snt K SC
.Stt
SC
qt
SC
K
.
.S
K
.S
1,4.0,5.160
112
MVA
đmB
qt
tt
qt
Thỏa mãn.
Công suất thiếu :
UT max
UT max
Sthiếu (SVHT
SUC
) (Sbo 2.SCC )
(119,457 71,429) (64,15 2.63,353) 0,03 MVA
⤷ kiểm tra điều kiện : Sthiếu 0,03 MVA SdtHT 200 MVA
Thỏa mãn.
Sự cố 02: Hỏng một MBA TN tại thời điểm phụ tải trung cực đại :
Xét TH hỏng MBA B1 tại Smax
120,482 MVA trong khoảng thời gian từ 18÷20h
UT
SUC
SUT
Hệ thống
220kV
110kV
62,556 MVA
B3
B1
7,818 MVA
B2
B5
B4
54,738 MVA
F3
SUF
F1
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
F2
SUF
Trang 25
F4
F5
SVTH: LÊ NGUYỄN THÀNH TRUNG
