Đồ án tốt nghiệp thiết kế phần điện nhà máy điện công suất 500MW
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.22 MB, 123 trang )
ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
[THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT
ĐIỆN]
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến và có tầm quan trọng không thể thiếu được
trong bất kỳ một lĩnh vực nào của nền kinh tế quốc dân của mỗi đất nước. Với tốc độ tăng trưởng
ngành điện trung bình hằng năm khoảng 15%, vấn đề đặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra được
điện năng đủ để cung cấp điện cho các phụ tải một cách hiệu quả, tin cậy. Vì vậy, nhìn về
phương diện quốc gia thì việc đảm bảo cung cấp điện một cách liên tục và tin cậy cho ngành
công nghiệp tức là đảm bảo cho nền kinh tế của quốc gia phát triển liên tục và kịp với sự phát
triển của nền khoa học công nghệ thế giới.
Trong hệ thống điện các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như: than,
dầu, khí đốt, thuỷ năng ... thành điện năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất
hàng năm bởi các nhà máy nhiệt điện không còn chiếm tỉ trọng lớn như thập kỷ 80. Tuy nhiên,
với thế mạnh nguồn nguyên liệu như ở nước ta, tính chất phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện thì
việc củng cố và xây dựng mới các nhà máy nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu đối với giai đoạn
phát triển hiện nay.
Xuất phát từ các yêu cầu thực tiễn đó, với các kiến thức được học tại bộ môn Hệ Thống
Điện – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội em đã nhận đề tài thiết kế phần điện nhà máy điện.
Đồ án tốt nghiệp thiết kế phần điện nhà máy điện là một cơ hội để mỗi sinh viên ôn luyện, trau
dồi kiến thức chuyên ngành, phục vụ hữu ích cho công việc thực tế sau này. Trong đồ án này em
thực hiện các nhiệm vụ: chọn máy phát điện và cân bằng công suất, đề suất các phương án và
chon máy biến áp, tính toán dòng điện ngắn mạch và lựa chọn thiết bị chính của nhà máy, so
sánh chọn phương án tối ưu, chọn khí cụ điện và dây dẫn, chọn sơ đồ nối điện và thiết bị tự
dùng.
Đồ án thiết kế tốt nghiệp gồm có 2 phần:
-
Phần I: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 500MW
-
Phần II: Xác định chế độ vận hành tối ưu của nhà máy theo phương pháp quy hoạch
động
Mặc dù đã rất cố gắng song kiến thức và kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên bản đồ
án thiết kế tốt nghiệp của em khó tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự thông
cảm và đóng góp ý kiến từ phía thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Đức Tùng cùng các thầy cô giáo khác trong bộ môn
Hệ Thống Điện đã nhiệt tình hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này.
Hà nội, tháng 12 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Trần Hoài Nam
Trần Hoài Nam - Lớp kỹ thuật điện 2 – K54
1
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................................................1
MỤC LỤC...........................................................................................................................................2
PHẦN I................................................................................................................................................5
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN....................................................................5
CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN-TÍNH TOÁN PHỤ TẢI - CÂN BĂNG CÔNG
SUẤT....................................................................................................................................................5
1.1.
Chọn máy phát điện..........................................................................................................5
1.2.
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất...........................................................................5
1.2.1.
Đồ thị phụ tải nhà máy (NM).....................................................................................5
1.2.2.
Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy...........................................................................6
1.2.3.
Đồ thị phụ tải địa phương (10kV)..............................................................................7
1.2.4.
Đồ thị phụ tải trung áp (110kV).................................................................................8
1.2.5.
Đồ thị phụ tải cao áp (220kV)...................................................................................9
1.2.6.
Công suất phát về hệ thống (VHT)..........................................................................10
CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP............................14
2.1.
Đề xuất các phương án nối dây.......................................................................................14
2.1.1.
Phương án 1.............................................................................................................15
2.1.2.
Phương án 2.............................................................................................................15
2.1.3.
Phương án 3.............................................................................................................16
2.1.4.
Phương án 4.............................................................................................................17
2.2.
Tính toán chọn máy biến áp............................................................................................18
2.2.1.
Phương án 1.............................................................................................................18
2.2.2.
Phương án 2.............................................................................................................27
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH..................................................................................38
3.1.
Tính điện kháng các phần tử trong sơ đồ........................................................................38
3.2.
Xác định điểm ngắn mạch tính toán...............................................................................39
3.3.
Tính toán ngắn mạch cho phương án 1...........................................................................40
3.3.1.
Điểm ngắn mạch N-1..............................................................................................40
3.3.2.
Điểm ngắn mạch N-2...............................................................................................42
3.3.3.
Điểm ngắn mạch N-3...............................................................................................45
3.3.4.
Điểm ngắn mạch N-4...............................................................................................47
3.3.5.
Điểm ngắn mạch N-5...............................................................................................48
3.4.
Tính toán ngắn mạch cho phương án 2...........................................................................48
3.4.1.
Điểm ngắn mạch N-1...............................................................................................49
3.4.2.
Điểm ngắn mạch N-2...............................................................................................51
3.4.3.
Điểm ngắn mạch N-3...............................................................................................54
3.4.4.
Điểm ngắn mạch N-4...............................................................................................56
3.4.5.
Điểm ngắn mạch N-5...............................................................................................57
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU.........58
4.1.
Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối (TBPP).....................................................................58
4.1.1.
Phương án 1.............................................................................................................58
4.1.2.
Phương án 2.............................................................................................................59
4.2.
Chọn máy cắt điện cho các mạch....................................................................................60
4.3.
Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu..........................................................61
4.3.1.
Các chỉ tiêu kinh tế của phương án 1.......................................................................62
4.3.2.
Các chỉ tiêu kinh tế của phương án 2.......................................................................64
4.4.
So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và chọn phương án tối ưu...........................................66
CHƯƠNG 5: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN..................................................................68
5.1.
Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát.........................................................................68
5.1.1.
Chọn loại và tiết diện thanh dẫn..............................................................................68
5.1.2.
Kiểm tra ổn định động.............................................................................................69
5.2.
Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng......................................................................................71
5.3.
Chọn thanh góp và thanh dẫn mềm.................................................................................72
5.3.1.
Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 220kV........................................72
5.3.2.
Chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp cấp điện áp 110kV........................................75
5.4.
Chọn dao cách ly trong mạch điện chính........................................................................78
5.5.
Chọn máy biến dòng điện (BI) và máy biến điện áp (BU).............................................79
5.5.1.
Chọn máy biến điện áp (BU)...................................................................................79
5.5.2.
Chọn máy biến dòng điện (BI)................................................................................82
5.6.
Chọn cáp và kháng đường dây cho phụ tải địa phương..................................................85
5.6.1.
Chọn cáp cho phụ tải địa phương............................................................................85
5.6.2.
Chọn kháng đường dây cho phụ tải địa phương......................................................88
5.7.
Chọn máy cắt, dao cách ly cho phụ tải địa phương........................................................93
5.7.1.
Chọn dao cách ly......................................................................................................93
5.7.2.
Chọn máy cắt điện...................................................................................................94
5.8.
Chọn chống sét van cho các cấp điện áp.........................................................................95
5.8.1.
Chọn chống sét van cho thanh góp..........................................................................95
5.8.2.
Chọn chống sét van cho máy biến áp......................................................................95
CHƯƠNG 6: CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG.......................................98
6.1.
Chọn sơ đồ tự dùng.........................................................................................................98
6.2.
Chọn các thiết bị điện và khí cụ điện tự dùng.................................................................99
6.2.1.
Chọn máy biến áp tự dùng 10,5/6,3kV....................................................................99
6.2.2.
Chọn máy biến áp tự dùng 6,3/0,4kV....................................................................100
6.2.3.
Chọn máy cắt 10,5 kV...........................................................................................100
6.2.4.
Chọn dao cách ly 10,5KV......................................................................................101
6.2.5.
Chọn máy cắt phía hạ của máy biến áp tự dùng cấp 1 (6,3kV)............................101
6.2.6.
Chọn aptomat.........................................................................................................102
PHẦN II...........................................................................................................................................104
XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU CỦA NHÀ MÁY THEO PHƯƠNG PHÁP
QUY HOẠCH ĐỘNG...................................................................................................................104
1.1.
Đặt vấn đề.....................................................................................................................104
1.2.
Cơ sở lý thuyết..............................................................................................................105
1.2.1.
Khái niệm về phương pháp quy hoạch động.........................................................105
1.2.2.
Bài toán..................................................................................................................106
1.2.3.
Áp dụng phương pháp quy hoạch động vào giải bài toán.....................................107
1.3.
Tính toán cụ thể.............................................................................................................111
1.3.1.
Quá trình ngược.....................................................................................................111
1.3.2.
Quá trình thuận......................................................................................................117
1.4. Xác định chế độ vận hành và tiêu hao nhiên liệu tổng trong ngày khi phân bố tối ưu
công suất các tổ máy................................................................................................................119
1.5. Xác định chế độ vận hành và tiêu hao nhiên liệu tổng trong ngày khi phân bố công suất
đều cho các tổ máy...................................................................................................................121
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................122
PHẦN I
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN-TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
-CÂN BĂNG CÔNG SUẤT
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần rất quan trọng trong nhiệm vụ thiết
kế đồ án nhà máy điện. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá trình tính toán sau. Ta sẽ
tiến hành tính toán cân bằng công suất theo công suất biểu kiến S và dựa vào đồ thị phụ tải các
cấp điện áp hàng ngày vì hệ số công suất các cấp không giống nhau và do tính toán cân bằng
theo công suất biểu kiến S với sai số cho phép trong khi thiết kế.
1.1.
Chọn máy phát điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất
100MW cung cấp cho phụ tải địa phương cấp 10kV, phụ tải trung áp 110kV, phụ tải cao áp
220kV và nối với hệ thống ở cấp 220kV, công suất tự dùng bằng 5,4% công suất định mức của
nhà máy với hệ số công suất của phụ tải tự dùng là 0,84. Để thuận tiện cho việc xây dụng và vận
hành ta chọn các máy phát điện cùng loại. Căn cứ vào các yêu cầu trên ta chọn 5 máy phát loại
TB 100 2T với các thông số kỹ thuật được ghi trong bảng sau: (Tra PL1.1 trang 113 sách “
thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp PGS-TS Phạm Văn Hoà”)
Bảng 1.1 Thông số máy phát điện.
Thông số định mức
Loại máy phát
TB 100 2T
1.2.
n
(v/ph
)
S
P
U
(MVA)
(MW)
(kV)
3000
117,65
100
10,5
Điện kháng tương đối
Cos
0,85
I
(kA)
6,47
5
X d''
X d'
Xd
0,1826
0,263
1,788
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Điện năng là một dạng năng lượng đặc biệt, ít có khả năng tích lũy với công suất lớn bởi
vậy điện năng sản xuất ra đến đâu phải tiêu thụ hết đến đó. Lượng điện năng do các nhà máy
điện phát ra phải cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ của phụ tải tại mọi thời điểm.
Trong thực tế mức độ tiêu thụ điện năng của phụ tải luôn thay đổi theo thời gian. Do đó
việc tìm đồ thị phụ tải là một việc rất quan trọng với người thiết kế và vận hành, vì nhờ có đồ thị
phụ tải ta có thể lựa chọn được phương án, sơ đồ nối điện phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh
tế kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra từ đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng
dung lượng của máy biến áp, phân bố được công suất tối ưu giữa các nhà máy điện hoặc giữa các
tổ máy trong một nhà máy. Để chọn đúng dung lượng và và tính toán tổn thất điện năng trong
máy biến áp, cần thiết lập sơ đồ phụ tải ngày của nhà máy. Máy biến áp được chọn theo công
suất biểu kiến, mặt khác hệ số cos của các cấp điện áp khác nhau không nhiều nên cân bằng
công suất có thể tính toán dạng công suất biểu kiến ở các cấp điện áp của nhà máy thiết kế.
1.2.1. Đồ thị phụ tải nhà máy
Nhà máy nhiệt điện gồm 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức là 100 MW với hệ
Cos F 0,84.
số công suất định mức
Công suất đặt của nhà máy:
S dmNM
n.PdmF 5.100
595, 238
Cos F
0,84
(MVA)
Trong đó:
-
PdmF
-
n : Số tổ máy phát (n=5)
: Công suất định mức của mỗi 1 tổ máy phát.
PdmF 100
(MW)
Công suất phát của nhà máy tại các thời điểm t trong chế độ làm việc bình thường được
tính theo công thức sau:
S NM (t )
PNM %(t )
.S dmNM
100
(MVA)
Trong đó:
-
S NM (t )
-
PNM %(t )
-
Cos F
: công suất biểu kiến của phụ tải nhà máy tại thời điểm t. (MVA).
: phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t. (MW)
: hệ số công suất định mức của máy phát.
Cos F 0,84
Ví dụ tại thời gian: 0 – 6 (h)
S NM (t )
PNM %(t )
75
SdmNM
.595, 238 446, 429
100
100
(MVA)
Phụ tải nhà máy tại các thời điểm t được tổng kết trong bảng sau:
Bảng 1.2 Phụ tải nhà máy điện theo thời gian.
Thời gian (h)
0-6
6-10
10-14
14-20
20-24
PNM (%)
75
80
90
100
80
S NM (t ) MVA
446,429
476,190
535,714
595,238
476,190
SNM(MVA)
595,238
600
550
535,714
500
476,190
446,429
450
400
476,190
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Hình 1.1: Đồ thị phụ tải nhà máy.
18
20
22
t(h)
24
1.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy.
Theo nhiệm vụ thiết kế, ta có công suất tự dùng cực đại bằng 5,4% công suất định mức
CosTD 0,84
của nhà máy với hệ số công suất
.
Công suất tự dùng theo thời gian của nhà máy:
STD (t )
S (t ) �
% n.PdmF �
.
0, 4 0, 6 NM �
�
100 CosTD �
SdmNM �
(MVA)
Trong đó:
-
STD (t )
-
PdmF
-
SdmNM
-
S NM (t )
-
% : phần trăm công suất điện tự dùng cực đại. % 5, 4%
: công suất biểu kiến của phụ tải tự dùng tại thời điểm t. (MVA)
: công suất tác dụng của một tổ máy phát. (
: công suất đặt của nhà máy. (
SdmNM
PdmF
=100 MW)
=595,238 MVA)
: công suất phát của nhà máy tại thời điểm t. (MVA)
Ví dụ tại thời gian 0-6 (h):
STD (t )
5, 4 500 �
446, 429 �
.
0, 4 0, 6.
27,321
�
100 0,84 �
595, 238 �
�
(MVA)
Phụ tải tự dùng các thời điểm t được tổng kết trong bảng sau:
Bảng 1.3 Phụ tải tự dùng của nhà máy điện theo thời gian.
Thời gian (h)
0-6
6-10
10-14
14-20
S NM (t ) MVA
446,429
476,190
535,714
595,238
476,190
STD (t ) MVA
27,321
28,286
30,214
32,143
28,286
STD(MVA)
33
32,143
32
31
30,214
30
29
28,286
28,286
28
27,321
27
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
t(h)
24
20-24
Hình 1.2: Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy.
1.2.3. Đồ thị phụ tải địa phương (10kV)
Phụ tải địa phương của nhà máy có:
U dmDP 10,5kV , PDP Max 13MW , Cos DP 0,82.
Phụ tải địa phương tại từng thời điểm xác định theo công thức sau:
PDP %(t ) PDP Max
.
100 Cos DP (MVA)
S DP (t )
Trong đó:
-
S DP (t )
-
PDP Max
-
PDP %(t )
-
: công suất biểu kiến của phụ tải địa phương tại thời điểm t. (MVA)
: công suất tác dụng cực đại của phụ tải địa phương. (
PDP Max
=13MW)
: công suất tác dụng tính theo % của công suất tác dụng cực đại của phụ tải địa
phương tại thời điểm t. (%)
Cos DP
: hệ số công suất trung bình của phụ tải địa phương.
Cos DP 0,82
Ví dụ tại thời gian: 0-8 (h)
S DP (t )
75 13
.
11,891
100 0,82
(MVA)
Bảng 1.4 Phụ tải địa phương theo thời gian trong ngày
Thời gian (h)
0-8
8-12
12-16
16-20
20-24
PDP Max (t )
75
85
90
100
90
11,890
13,476
14,268
15,854
14,268
S DP (t )
(MVA)
SDP(MVA)
15,854
16
15
14,268
14
14,268
13,476
13
11,890
12
11
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Hình 1.3: Đồ thị phụ tải địa phương
20
22
t(h)
24
1.2.4. Đồ thị phụ tải trung áp (110kV)
Phụ tải trung áp của nhà máy có:
U dmT 110kV , PT Max 130MW , CosT 0,86.
Phụ tải trung áp tại các thời điểm t được tính toán theo công thức sau:
ST (t )
PT %(t ) PT Max
.
100 CosT (MVA)
Trong đó:
-
ST (t )
-
PT Max
-
PT %(t )
-
CosT
: công suất biểu kiến của phụ tải trung áp tại thời điểm t. (MVA)
: công suất tác dụng của phụ tải trung áp cực đại.
PT Max 130MW
: công suất của phụ tải trung áp tại thời điểm t. (%)
: hệ số công suất trung bình của phụ tải trung áp.
CosT
0,86
Ví dụ tại 0-6 (h):
ST (t )
70 130
.
105,814
100 0,86
(MVA)
Biến thiên phụ tải trung áp được tổng kết trong bảng sau:
Bảng 1.5 Phụ tải trung áp theo thời gian trong ngày
Thời gian (h)
0-6
6-10
10-14
14-18
18-24
PT %(t )
70
80
90
80
75
105,814
120,930
136,047
120,930
113,372
ST (t )
(MVA)
ST(MVA)
140
136,047
130
120,930
120
120,930
113,372
110
100
105,814
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Hình 1.4: Đồ thị phụ tải trung áp.
18
20
22
t(h)
24
1.2.5. Đồ thị phụ tải cao áp (220kV)
Phụ tải cao áp của nhà máy có:
U dmC 220kV , PC Max 180MW , CosC 0,85.
Phụ tải cao áp tại các thời điểm t được tính toán theo công thức sau:
SC (t )
PC %(t ) PC Max
.
100 CosC (MVA)
Trong đó:
-
SC (t )
-
PC Max
-
PC %(t )
-
CosC
: công suất biểu kiến của phụ tải cao áp tại thời điểm t. (MVA)
PC Max 180MW
: công suất tác dụng của phụ tải cao áp cực đại.
: công suất của phụ tải cao áp tại thời điểm t. (%)
: hệ số công suất trung bình của phụ tải cao áp.
CosC 0,85
Ví dụ tại thời gian 0-8(h):
SC (t )
70 180
.
148, 235
100 0,85
(MVA)
Biến thiên phụ tải cao áp được tổng kết trong bảng sau:
Bảng 1.6 Phụ tải cao áp theo thời gian trong ngày
Thời gian (h)
0-8
8-12
12-16
16-18
18-24
PC %(t )
70
85
90
100
70
148,235
180,000
190,588
211,765
148,235
SC (t )
(MVA)
SC(MVA)
220
211,765
210
200
190,588
190
180,000
180
170
160
148,235
150
140
0
2
4
148,235
6
8
10
12
14
16
18
Hình 1.5: Đồ thị phụ tải cao áp.
20
22
t(h)
24
1.2.6. Công suất phát về hệ thống (VHT)
Công thức cân bằng công suất toàn nhà máy như sau:
S NM (t ) STD (t ) S DP (t ) ST (t ) SC (t ) SVHT (t ) S (t )
Trong đó:
-
SVHT (t )
: công suất phát về hệ thống tại thời điểm t. (MVA)
-
S NM (t )
: công suất phát của nhà máy tại thời điểm t. (MVA)
-
S DP (t )
: công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t. (MVA)
-
ST (t )
: công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t. (MVA)
-
SC (t )
: công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t. (MVA)
-
STD (t )
-
S (t ) : tổn thất công suất trong hệ thống tại thời điểm t. (MVA)
: công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t. (MVA)
Do tổn thất công suất rất nhỏ so với công suất các phụ tải nên thường bỏ qua trong tính
S (t ) 0
toán cân bằng công suất sơ bộ.
Từ đó ta tính toán được công suất phát về hệ thống như sau:
SVHT (t ) S NM (t ) STD (t ) S DP (t ) ST (t ) SC (t )
(MVA)
Công suất tổng chạy về phía 220kV:
SC (t ) SC (t ) SVHT (t )
(MVA)
Tính toán theo công thức trên ta thu được bảng kết quả như sau:
Bảng 1.7: Kết quả tính toán cân bằng công suất.
Thời gian
(h)
0-6
6-8
8-10
10-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
446,429
476,190
476,190
535,714
535,714
595,238
595,238
595,238
476,190
27,321
28,286
28,286
30,214
30,214
32,143
32,143
32,143
28,286
(
11,890
11,890
13,476
13,476
14,268
14,268
15,854
15,854
14,268
(M
105,814
120,930
120,930
136,047
136,047
120,930
120,930
113,372
113,372
148,235
148,235
180,000
180,000
190,588
190,588
211,765
148,235
148,235
S NM (t )
(
MVA)
STD (t )
(MVA)
S DP (t )
MVA)
ST (t )
VA)
SC (t )
(MVA)
SVHT (t )
(
MVA)
SC (t )
(MVA)
153,169
166,849
133,498
175,977
164,597
237,309
214,546
285,634
172,029
301,404
315,084
313,498
355,977
355,185
427,897
426,311
433,869
320,264
SVHT(MVA)
300
285,634
250
237,309
200
214,546
175,977
150
100
153,169
0
2
4
166,849
133,498
6
8
10
172,029
164,597
12
14
16
18
20
Hình 1.6: Đồ thị phụ tải công suất phát về hệ thống.
Nhận xét chung:
Qua kết quả tính toán và các đồ thị phụ tải ta có các kết quả tổng hợp sau:
Bảng 1.8 Kết quả tổng hợp
Phụ tải
Max/Min
Công suất
Thời gian
(MVA)
(h)
S NM Max
595,238
14-20
S NM Min
446,429
0-6
STD Max
32,143
14-20
STD Min
27,321
0-6
S DP Max
15,854
16-20
S DP Min
11,890
0-8
ST Max
136,047
10-14
CS nhà máy
PT tự dùng
PT địa phương
PT trung áp
22
t(h)
24
ST Min
105,814
0-6
SC Max
211,765
16-18
SC Min
148,235
0-8, 18-24
SVHT Max
285,634
18-20
SVHT Min
133,498
8-10
PT cao áp
CS về hệ thống
Qua kết quả tính toán và các đồ thị phụ tải ta nhận thấy phụ tải nhà máy phân bố không
đều trên cả ba cấp điện áp.
Công suất tổng của hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) là 4900 (MVA), dự trữ quay của
hệ thống là 352,8 (MVA) (tức 7,2 % công suất tổng của hệ thống). giá trị này lớn hơn công suất
S
285, 634
cực đại mà nhà máy phát về hệ thống VHT MAX
(MVA) và lớn hơn công suất tổng của
một máy phát.
Phụ tải cao áp và trung áp đều khá lớn do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải
là rất quan trọng.
Từ bảng tính toán tổng hợp trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy
như sau:
SNM(MVA)
595,238
600
550
535,714
500
476,190
476,190
446,429
450
400
350
SVHT
300
SC
250
ST
SDP
200
STD
150
100
50
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
t(h)
24
Hình 1.7: Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy.
CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY
BIẾN ÁP
2.1.
Đề xuất các phương án nối dây.
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết
kế nhà máy điện. Nó quyết định những đặc tính kinh tế và kỹ thuật của nhà máy thiết kế. Cơ sở
để vạch ra các phương án là bảng phụ tải tổng hợp, đồng thời tuân theo những yêu cầu kỹ thuật
chung.
Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy điện có 5 tổ máy với công suất định mức của mỗi tổ
máy là 100MW, có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải các cấp điện áp (10 kV, 110kV, 220kV)
và tải công suất thừa về hệ thống.
Theo nhận xét cuối chương 1 ta thấy phụ tải trung áp và cao áp đều khá lớn nên việc đảm
bảo cung cấp điện cho các phụ tải này là rất quan trọng đối với nhà máy. Công suất phát về hệ
S
285,634
thống cực đại VHT Max
(MVA) cũng rất lớn. Phụ tải địa phương chỉ chiếm một phần
nhỏ trong tổng công suất phát của nhà máy. Do đó để đơn giản trong vận hành ta sử dụng sơ đồ
bộ máy phát - máy biến áp, phụ tải địa phương lấy từ phía hạ của máy biến áp liên lạc, phụ tải tự
dùng lấy từ đầu cực các máy phát.
Nhận xét:
-
Phụ tải trung áp:
S dmF
PdmF
100
119, 046
Cos F 0,84
(MVA)
2.S dmF 2.119, 048 234, 096
SdmF 119, 048
(MVA) >
(MVA) >
ST Max 136,047
ST Min 105,814
(MVA)
(MVA)
Nên ta có thể ghép một đến hai bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây bên trung áp
hoặc không cần ghép bộ máy phát máy biến áp bên trung nếu ta sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu
liên lạc giữa 2 cấp 110kV và 220kV.
-
Phụ tải địa phương, tự dùng lấy điện từ phía hạ của hai máy biến áp liên lạc, có công suất
cực đại:
S DP Max 15,854
(MVA)
STD Max 32,143
(MVA)
Ta có:
S DP Max
15,548
.100%
.100% 6, 659% 15%
2.SdmMF
2.119, 048
STD Max
32,143
.100%
.100% 5, 400% 15%
SdmMF
119, 048
Như vậy ta không cần sử dụng thanh góp cấp điện áp máy phát.
Cấp điện áp cao (220 kV) và trung áp (110 kV) là lưới trung tính trực tiếp nối đất nên
dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có lợi hơn (vì khi nối ta sẽ giảm tổn thất và
truyền tải được công suất thừa từ bên trung sang bên cao). Hệ số có lợi khi dùng máy biến áp tự
ngẫu (MBATN):
U C U T 220 110
0, 5
UT
110
Trong đó:
-
: hệ số có lời của máy biến áp tự ngẫu. (điều kiện �0,5 )
UT
: điện áp phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu.
UC
: điện áp phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu.
Ta có:
2.SdmMF 2.119, 048 238, 096
(MVA) bé hơn dự trữ quay của hệ thống 352,8 (MVA) �
Có thể nối bộ hai máy phát với một máy biến áp vì công suất của một bộ như vậy vẫn nhỏ hơn
dự trữ quay của hệ thống.
Từ các nhận xét trên ta có thể đề xuất các phương áp nối điện cho nhà máy như sau:
2.1.1. Phương án 1
Ở phương án 1 ta dùng hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối vào thanh góp
110 kV, một bộ máy phát - máy biến áp nối vào thanh góp 220kV. Để liên lạc giữa 3 cấp điện áp
10,5 kV, 110 kV, 220 kV ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu 3 pha. Phụ tải địa phương được cấp
điện từ phía hạ của máy biến áp liên lạc. Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực của các máy phát.
HTD
SC
220 kV
ST
110 kV
TN1
TN2
B1
B2
STD
STD
F1
SDP
STD
STD
STD
F2
B3
F3
F4
F5
Hình 2.1 Mô tả sơ đồ nối dây phương án 1
Ưu điểm: Chỉ dùng một bộ máy phát - máy biến áp cấp 220KV nên thiết bị phân phối
phía cao áp đơn giản, vận hành linh hoạt, vốn đầu tư nhỏ.
Nhược điểm: Công suất của hai bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây lớn hơn công
suất phụ tải phía trung cả vào thời điểm phụ tải cực đại nên nguồn công suất thừa đi về phía
220kV, dòng công suất đi qua hai lần máy biến áp, do đó tổn thất công suất trong các máy biến
áp lớn.
2.1.2. Phương án 2
Ở phương án 2 ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu 3 pha để liên lạc giữa các cấp điện áp
10,5 kV, 110 kV, 220 kV. Dùng một bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây nối vào thanh góp
110 kV, và chuyển một bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây sang bên phía 220 kV để cung
cấp cho phụ tải cao áp và thêm nguồn phát công suất về hệ thống. Phụ tải địa phương được cấp
điện từ phía hạ của máy biến áp liên lạc. Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực của các máy phát.
HTD
SC
ST
220 kV
110 kV
TN1
TN2
B2
B1
STD
B3
STD
F1
STD
STD
F3
F2
SDP
STD
F5
F4
Hình 2.2 Mô tả sơ đồ nối dây phương án 2
Ưu điểm: Do một bộ máy phát - máy biến áp hai cuôn dây không đủ công suất để cung
cấp cho phụ tải trung áp nên dòng công suất qua máy biến áp tự ngẫu đi từ hạ lên trung áp và cao
áp, do đó hạn chế được tổn thất công suất.
Nhược điểm: Phương án 2 dùng hai máy biến áp hai cuộn dây nối vào thanh góp 220kV,
phụ tải phía trung áp được cung cấp thêm công suất nhờ hai máy biến áp tự ngẫu nên vốn đầu tư
ban đầu so với phương án 1 sẽ lớn hơn, các thiết bị phân phối điện phía cao áp sẽ phức tạp hơn.
2.1.3. Phương án 3
Do dự trữ quay của hệ thống lớn hơn tổng công suất định mức của hai máy phát:
S DT HT 352,8
(MVA) > 2.S dmF 2.119, 048 238, 096 (MVA)
Do đó có thể ghép bộ hai máy phát điện - một máy biến áp tự ngẫu. Như vậy phương án
này dùng hai bộ máy phát - một máy biến áp tự ngẫu và một bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn
dây nối vào thanh góp 110kV.
HTD
SC
ST
220kV
110kV
TN1
STD
TN2
STD
F1
B1
STD
F2
SDP
F3
STD
STD
F4
Hình 2.3 Mô tả sơ đồ nối dây phương án 3
F5
Ưu điểm: phương án 3 giảm được số máy biến áp và số máy cắt ở cao áp so với phương
án 1 và 2, chủng loại máy biến áp ít nên thuận lợi cho vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị.
Nhược điểm:
-
Phải có thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát làm cho sơ đồ phức tạp, độ tin cậy cung
cấp điện giảm xuống vá giá thành tăng lên.
-
Dòng ngắn mạch trên thanh góp 10,5kV rất lớn do ghép đôi hai máy phát, do đó khó
khăn cho việc chọn thiết bị và khó thực hiện hòa các máy phát điện vào lưới bằng
phương pháp tự đồng bộ.
-
Khi hỏng 1 trong 2 máy biến áp tự ngẫu thì mất 2 máy phát điện nối vào máy biến áp tự
áp tự ngẫu đó, do đó lượng công suất phát bị giảm đi một lượng lớn mặc dù vẫn nhỏ hơn
dự trữ quay của hệ thống.
2.1.4. Phương án 4
Trong phương án 4 ta dùng ba bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây nối vào thanh cái
220kV để cung cấp điện cho phụ tải 220kV và thêm nguồn công suất phát vào hệ thống, dùng hai
bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây nối vào thanh cái 110kV. Để liên lạc giữa các cấp điện
áp 10,5kV, 110kV, 220kV ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu 3 pha. Phụ tải địa phương được cấp
điện từ phía hạ của máy biến áp liên lạc. Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực của các máy phát.
HTD
SC
ST
220kV
110kV
TN1
B1
B3
B2
STD
STD
STD
F1
TN2
F2
F3
SDP
F4
B4
B5
STD
STD
F5
Hình 2.4 Mô tả sơ đồ nối dây phương án 4
Ưu điểm: sơ đồ làm việc tin cậy, chắc chắn, đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận
hành. Phụ tải địa phương được lấy điện từ phía hạ áp của máy biến áp liên lạc nên đảm bảo được
cung cấp điện liên tục.
Nhược điểm: phương án này phải sử dụng nhiều máy biến áp hai cuộn dây, dòng công
suất phải qua hai lần máy biến áp để cấp cho phụ tải địa phương và chuyển công suất thừa từ
trung áp sang cao áp. Do đó vốn đầu tư cho phương án này lớn và tổn thất cao, thiết bị phân phối
cao áp phức tạp và đắt tiền.
Nhận xét:
Qua phân tích sơ bộ ưu nhược điểm các phương án ở trên ta nhận thấy rằng phương án 1
và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với các phương án còn lại, đồng thời vẫn đảm bảo cung cấp điện
liên tục, an toàn cho phụ tải và thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và
2 để tính toán cụ thể chọn phương án tối ưu.
2.2.
Tính toán chọn máy biến áp.
2.2.1. Phương án 1
2.2.1.1.
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 máy biến áp trong nhà máy điện
là chọn loại, số lượng, công suất định mức và hệ số biến áp. Máy biến áp được chọn phải đảm
bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất.
S
Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là trước tiên chọn dmBA lớn hơn hoặc bằng công
suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thường, sau đó kiểm tra lại điều
kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp. Xác định công suất thiếu về hệ thống công
suất này phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. Ta lần lượt chọn máy biến áp cho từng phương
án. Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt
nhà máy điện. Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng.
-
Điều kiện chọn công suất máy biến áp hai cuộn dây trong bộ máy phát – máy biến áp hai
cuộn dây là:
SdmBA �S dmF 119, 048
(MVA)
Với máy biến áp hai cuộn dây bên trung: chọn MBA loại .
Với máy biến áp hai cuộn dây bên cao: chọn MBA loại .
Điều kiện chọn công suất máy biến áp tự ngẫu:
1
1
S dmTN � .SdmF
119, 048 238, 096
0,5
(MVA)
Trong đó:
U C U T 220 110
0, 5
UT
110
: hệ số có lợii của máy biến áp tự ngẫu.
UT
: điện áp phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu.
UC
: điện áp phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu.
Ta chọn MBA loại .
Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phương án 1 như sau: (tra PL2.5 trang 141,
PL2.6 trang 143, bảng 2.6 trang 145 sách “Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
PGS-TS Phạm Văn Hoà”)
Bảng 2.1 Thông số MBA phương án 1
Loại
Sdm
MBA
(MVA)
Điện áp cuộn dây
Tổn thất
(kV)
(kW)
P0
PN
A
C-T C-H
UN %
I0 %
C
T
H
125
242
-
10,5
115
-
380
-
-
11
-
0,5
250
230
12
1
11
120
520
-
-
11
32
20
0,5
125
121
-
10,5
100
-
400
-
-
10,5
-
0,5
T-H
C-T C-H
T-H
2.2.1.2.
Phân bố công suất cho các máy biến áp (MBA)
Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng như cho các phía của chúng được tiến
hành theo nguyên tác cơ bản là phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát - máy
biến áp hai cuộn dây bằng phẳng trong suốt 24h. Phần thừa thiếu còn lại do máy biến áp liên lạc
đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân bằng công suất, không xét đến tổn thất trong máy biến áp.
Nguyên tắc trên đưa ra để đảm bảo vận hành đơn giản, không cần chọn máy biến áp
trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây có điều áp dưới tải, làm hạ vốn đầu tư.
Theo nhận xét ở trên ta phân bố công suất cho các máy biến áp như sau:
Các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây cho vận hành với phụ tải bằng phẳng
suốt cả năm với:
Công suất tải qua phía cao của MBA 2 cuộn dây phía 220kV.
1
1
S BC S dmF STD Max 119, 048 .32,143 112, 619
5
5
(MVA)
Công suất tải qua phía cao của MBA 2 cuộn dây phía 110kV.
1
1
S BT S dmF STD Max 119, 048 .32,143 112, 619
5
5
(MVA)
Công suất chuyền qua một máy biến áp tự ngẫu.
Để đơn giản ta xem hệ số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là như nhau. Khi
đó trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao, trung và hạ áp của mỗi máy
biến áp tự ngẫu được tính như sau:
-
Phía trung:
-
Phía cao:
-
Phía hạ:
2.S TTN (t ) 2.S BT ST (t ) � STTN (t )
1
ST (t ) 2.S BT
2
2.SCTN (t ) SBC SVHT (t ) SC (t ) � SCTN
1
SVHT (t ) SC (t ) SBC
2
S HTN (t ) STTN (t ) SCTN (t )
Thực hiện tính toán theo công thức trên ta có bảng kết quả như sau:
Bảng 2.2 Phân bố công suất của phương án 1 trong chế độ bình thường.
Thời
gian (h)
0-6
6-8
8-10
10-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
ST
(MVA)
105,814
120,930
120,930
136,047
136,047
120,930
120,930
113,372
113,372
SC
(MVA)
148,235
148,235
180,000
180,000
190,588
190,588
211,765
148,235
148,235
SVHT
(MVA)
153,169
166,849
133,498
175,977
164,597
237,309
214,546
285,634
172,029
STTN
(MVA)
-59,712
-52,154
-52,154
-44,596
-44,596
-52,154
-52,154
-55,933
-55,933
SCTN
(MVA)
94,393
101,233
100,440
121,679
121,283
157,639
156,846
160,625
103,823
SHTN
(MVA)
34,681
49,079
48,286
77,084
76,688
105,485
104,692
104,692
47,890
Dấu “-” ở đây có nghĩa là chiều chuyền tải công suất từ trung áp sang cao áp của máy
biến áp tự ngẫu.
2.2.1.3.
Kiểm tra quá tải.
Do các máy biến áp hai dây cuốn đều mang tải bằng phẳng nhỏ hơn công suất định mức
trong mọi chế độ nên không cần phải kiểm tra quá tải. Ta chỉ kiểm tra quá tải máy biến áp tự
ngẫu trong chế độ bình thường và sự cố.
Đối với máy biến áp tự ngẫu thì công suất cuộn hạ là công suất tính toán thiết kế do đó
mà cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải trong mọi trường hợp.
-
Khi làm việc bình thường.
Qua bảng 2.2 ta thấy trong chế độ làm việc bình thường, hai máy biến áp tự ngẫu luôn
làm việc theo chế độ tải công suất từ hạ và trung sang cao, do đó cuộn nối tiếp mang tải nặng
nhất.
Công suất lớn nhất tải qua cuộn nối tiếp:
Snt Max Max( .SCTN ) 0,5.160,625 80,313
STT TN .S dmTN 0,5.250 125
(MVA)
(MVA)
S nt Max STT TN
-
Vậy máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải khi làm việc bình thường.
Khi có sự cố.
Khi đó tất cả các máy phát đều cho phát với công suất định mức, tương ứng phụ tải tự
dùng của chúng cũng có giá trị cực đại.
a) Sự cố một bộ máy phát máy - biến áp bên trung.
Sơ đồ phân bố công suất cho các máy biến áp trong trường hợp này như sau:
HTD
SC
220 kV
ST
110 kV
TN1
TN2
B1
B2
STD
STD
F1
SDP
STD
STD
STD
F2
B3
F3
F4
F5
Hình 2.5 Sơ đồ khi sự cố một bộ máy biến áp bên trung áp
Để đơn giản ta xem hệ số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là như nhau. Khi
đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu được tính toán như sau.
Công suất tải qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu:
1
1
S HTN (t ) SdmF S DP (t ) STD Max
2
5
Công suất tải qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu:
STTN (t )
1
ST (t ) SBT
2
Công suất tải qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:
SCTN (t ) SHTN (t ) STTN (t )
Lượng công suất hệ thống thiếu:
SThieu (t ) SC (t ) S BC 2.SCTN (t )
Bảng 2.3 Phân bố công suất của phương án 1 trong chế độ sự cố một bộ máy phát máy biến áp
bên trung
Thời
gian (h)
0-6
6-8
8-10
10-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
SDP
(MVA)
11,890
11,890
13,476
13,476
14,268
14,268
15,854
15,854
14,268
ST
(MVA)
105,814
120,930
120,930
136,047
136,047
120,930
120,930
113,372
113,372
SC
(MVA
148,235
148,235
180,000
180,000
190,588
190,588
211,765
148,235
148,235
SCΣ
(MVA)
301,404
315,084
313,498
355,977
355,185
427,897
426,311
433,869
320,264
SHTN
(MVA
106,674
106,674
105,881
105,881
105,485
105,485
104,692
104,692
105,485
STTN
(MVA)
-3,403
4,156
4,156
11,714
11,714
4,156
4,156
0,377
0,377
SCTN
(MVA)
110,077
102,519
101,726
94,167
93,771
101,330
100,537
104,316
105,109
-31,369
-2,573
-2,573
55,023
55,023
112,618
112,618
112,618
-2,573
SThieu
(MVA)
Ta thấy SHTN > STTN và SCTN > 0. Do đó máy biến áp tự ngẫu làm việc trong chế độ truyền
công suất từ hạ áp lên trung áp và cao áp nên cuộn hạ mang tải nặng nhất và từ đó nhận thấy máy
biến áp không bị quá tải.
Nhận thấy :
SThieu – Max = 112,618 (MVA) < SDT-HT = 352,800 (MVA).
Vì lượng công suất thiếu này nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống nên hệ thống
đủ bù công suất thiếu hụt.
b) Sự cố một máy biến áp tự ngẫu.
Sơ đồ phân bố công suất cho các máy biến áp trong trường hợp này như sau:
HTD
SC
ST
220 kV
110 kV
TN1
TN2
B1
B2
STD
STD
F2
STD
STD
STD
F1
B3
F4
F3
SDP
F5
Hình 2.6 Sơ đồ khi sự cố máy biến áp tự ngẫu
Để đơn giản ta xem hệ số công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu là như nhau. Khi
đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu được tính toán như sau.
Công suất tải qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu:
1
S HTN (t ) S dmF S DP t .STD Max
5
Công suất tải qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu:
STTN t �
ST t S BT �
�
�
Công suất tải qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu:
SCTN t S HTN t STTN t
Lượng công suất hệ thống thiếu:
SThieu t SC t �
2.S BC SCTN t �
�
�
Thời
gian
(h)
0-6
6-8
8-10
10-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
SDP
(MVA)
11,890
11,890
13,476
13,476
14,268
14,268
15,854
15,854
14,268
ST
(MVA)
105,814
120,930
120,930
136,047
136,047
120,930
120,930
113,372
113,372
SCΣ
(MVA)
301,404
315,084
313,498
355,977
355,185
427,897
426,311
433,869
320,264
SHTN
(MVA)
100,729
100,729
99,143
99,143
98,351
98,351
96,765
96,765
98,351
STTN
(MVA)
-6,805
8,311
8,311
23,428
23,428
8,311
8,311
0,753
0,753
SCTN
(MVA)
107,534
92,418
90,832
75,715
74,923
90,040
88,454
96,012
97,598
SThieu
(MVA)
-31,368
-2,572
-2,572
55,024
55,024
112,619
112,619
112,619
-2,572
Bảng 2.4 Phân bố công suất của phương án 1 trong chế độ sự cố một máy biến áp tự ngẫu.
Như vậy trường hợp này máy biến áp sẽ tải công suất từ hạ lên trung áp và cao áp. Do đó
cuộn hạ của máy biến áp sẽ mang tải nặng nề nhất, mà theo nhận xét thì cuộn hạ không bị quá tải
trong mọi trường hợp. Vậy máy biến áp không bị quá tải.
Nhận thấy:
SThieu –Max = 112,619 (MVA) < SDT-HT = 352,800 (MVA)
Vì lượng công suất thiếu này nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống nên hệ thống
đủ bù công suất thiếu hụt.
2.2.1.4.
Tính tổn thất điện năng (PA1).
Tổn thất công suất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần:
-
Tổn thất sắt: không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của
nó.
-
Tổn thất đồng trong dây dẫn: phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
Tổn thất điện năng hàng năm của một máy biến áp ba pha hai cuộn dây được tính như
sau:
A2CD P0 .T PN .365.
Si2 .ti
2
S dmBA
Trong đó:
A2CD
: tổn thất điện năng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây.
P0
: tổn thất không tải của máy biến áp.
PN
: tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp.
ti: thời gian mang tải Si của máy biến áp trong ngày.
SdmBA: công suất định mức của máy biến áp.
T: số giờ làm việc trong năm. (T = 8760h)
Tổn thất điện năng hàng năm của một máy biến áp tự ngẫu ba pha được tính như sau:
ATN Po .T
365
�
PNC �SCi2 .ti PNT �STi2 .ti PNH �S Hi2 .ti �
2
�
�
S dmBA
Trong đó:
SCi , STi , S Hi
: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong khoảng
thời gian ti. (MVA)
T: số giờ làm việc trong năm. (T=8760h)
SdmBA: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu 3 pha (MVA).
P0 , PNC , PNT , PNH
: Là tổn thất công suất không tải và ngắn mạch từng cuộn dây đã
qui đổi về phía cuộn cao áp (KW), được tính như sau:
P
P
�
�
PNC 0,5. �
PNC T NC2 H NT2 H �
�
�(KW)
P
P
�
�
PNT 0,5. �
PNC T NT2 H NC2 H �
�
�(KW)
P
P
�
�
PNH 0, 5. �PNC T NT2 H NC2 H �
�
�(KW)
Trong đó:
U C U T 220 110
0, 5
UC
220
Từ đó ta tính được tổn thất điện năng trong máy biến áp cho từng phương án như sau:
Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai cuộn dây.
Các máy biến áp trong bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây mang tải bằng phẳng với
S 112, 619
công suất: i
(MVA)
Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp được tính toán như sau:
A2CD
Đối với B1:
�
Si2 .ti
n�
P .T PN .365. 2
� 0
SdmBA
�
�
�
�
�
P0 115kW ; PN 380kW
AB12CD 115.8760 380.365.
Đối với B2 và B3 :
112, 6192.24
3709435, 249
1252
(kWh)
P0 100kW ; PN 400kW .
�
112, 6192.24 �
AB23 2CD 2 �
100.8760 400.365.
� 7440495, 260
1252
�
�
(kWh)
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu.
n 2; P0 120kW ; PNC T 520kW ; PNC H PNT H
ATN n.Po .T n.
PNC T
260kW .
2
365
�
PNC �SCi2 .ti PNT �STi2 .ti PNH �SHi2 .ti �
2
�
�
S dmBA
ATN A0TN AN TN
A0TN n.P0 .T 2.120.8760 2102400
AN TN n.
(kWh)
365
2
�
PNC �SCi2 .ti PNT �STi2 .ti PNH �S Hi
.ti �
2
�
�
S dmBA
P
P
�
PNC 0,5. �
PNC T NC2 H NT2 H
�
260 260 �
�
�
520
260
� 0,5 �
0,52 �
�
�
�
(KW)
P
P
�
PNT 0,5. �
PNC T NT2 H NC2 H
�
260 260 �
�
�
520
260
� 0,5. �
0,52 �
�
�
�
(KW)
P
P
�
PNH 0,5. �
PNC T NT2 H NC2 H
�
260 260 �
�
�
520
780
� 0,5. �
0,52 �
�
�
�
(KW)
Trong đó:
U C U T 220 110
0, 5
UC
220
Bảng 2.5 Tổn thất điện năng trong các MBATN (n=2)
Thời
gian (h)
STTN
(MVA)
0-6
6-8
8-10
12-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-24
-59,712
-52,154
-52,154
-44,596
-44,596
-52,154
-52,154
-55,933
-55,933
SCTN
(MVA)
94,393
101,233
100,440
121,679
121,283
157,639
156,846
160,625
103,823
SHTN
(MVA)
34,681
49,079
48,286
77,084
76,688
105,485
104,692
104,692
47,890
∆Ti
(h)
∆AN-TN
(MWh)
6
2
2
2
2
2
2
2
4
293,061
122,653
120,275
210,270
208,576
370,194
365,643
375,410
252,517
Σ∆AN-TN (MWh)
2318,599
Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu:
ATN A0TN AN TN 2102400 2318599 4420999
(kWh)
Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phương án 1:
A1 AB1 2CD AB23 2CD ATN 3709435, 249 7440495, 260 4420999 15570929, 509
2.2.1.5.
(kWh)
Tính toán dòng cưỡng bức (PA1).
Các khí cụ điện có hai trạng thái cơ bản:
Trạng thái làm việc bình thường : xác định dòng làm việc bình thường để chọn các khí cụ
điện theo điều kiện kinh tế. được xác định theo luồng công suất cực đại qua thiết bị đó (không có
phần tủ nào bị tách ra khỏi sơ đồ).
Trạng thái làm việc cưỡng bức : được xác định để chọn các thiết bị theo điều kiện ổn định
nhiệt. được xác định khi một phần tử của nhà máy bị sự cố và bị tách ra, gây nên trên phần tử
đang xét trạng thái làm việc nạng nề nhất.
a) Phía cao áp 220kV.
-
Nhà máy nối với hệ thống bằng đường dây kép dài 95 km.
Công suất lớn nhất đưa về hệ thống trong chế độ bình thường:
SVHT Max 285, 634
(MVA)
Công suất cưỡng bức xảy ra khi đứt một mạch đường dây kép về hệ thống:
