Đồ án tốt nghiệp - Nguyễn thanh tùng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.66 MB, 121 trang )

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Nguyễn Thanh Tùng
Lớp : Đ5H4
Ngành : Hệ Thống Điện
TÊN ĐỀ TÀI:
PHẦN 1: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

I.

Các số liệu ban đầu

Thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện gồm 04 tổ máy, công suất của
mỗi tổ máy bằng PđmF = 100 MW. Hệ số tự dùng αTD = 1,0 %, cos = 0,85. Nhà
máy phát công suất bằng phẳng suốt 24h. Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho
các phụ tải địa phương, trung áp (110kV), cao áp (220kV) và phát về hệ thống :
1. Phụ tải cấp điện áp địa phương ĐP (22 kV)
Pmax = 20 MW, cos = 0,87. Gồm 2 kép công suất 5 MW, dài 2 km; và 4 đơn
công suất 2,5 MW, dài 1 km. Biến thiên phụ tải ghi trên bảng. Tại địa phương dùng
máy cắt hợp bộ có dòng điện định mức Icắt 21 kA và tcắt=0,7s và cáp nhôm, vỏ PVC
với tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm².
2. Phụ tải cấp điện áp trung UT (110 kV)

Pmax= 160MW; cosφ = 0,86. Gồm 4 kép x 40 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên
bảng.
3. Phụ tải cấp điện áp cao UC (220 kV)
Pmax =140 MW; cos  =0,87. Gồm 2 képx 70 MW. Biến thiên phụ tải ghi trên
bảng
4. Nhà máy được liên lạc với hệ thống điện bằng đường dây kép 220 kV dài 40
km
Hệ thống có công suất bằng (không kể nhà máy đang thiết kế) : SđmHT= 6000
MVA, điện kháng ngắn mạch tính đến thanh góp phía hệ thống : X*HT= 0,81. Công
suất dự phòng của hệ thống : SdtHT = 180 MVA.

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy

t(h)

0-5

5-8

8-11

11-14

14-17

17-20

20-22

22-24

P%ĐP(t)

70

70

80

80

100

100

80

80

P%UT(t)

80

80

100

100

80

85

80

70

P%UC(t)

80

80

100

100

80

85

80

80

PHẦN II: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY ĐÃ THIẾT KẾ.

Trưởng khoa

Giáo viên hướng dẫn

TS. Trầ n Thanh Sơn

TS.Nguyễn Nhất Tùng

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khi nhu cầu sử dụng năng lượng đang gia tăng mạnh mẽ ở tất cả các
nước trên thế giới.Trong đó, nhu cầu về năng lượng điện đang đặt ra cho ngành điện
lực cũng như các quốc gia những khó khăn lớn. Việc đáp ứng nhu cầu sử dụng trong
công nghiệp cũng như sử dụng điện sinh hoạt với chất lượng điện năng tốt, cung cấp
điện liên tục, an toàn đang là vấn đề bức thiết với mỗi quốc gia.
Việc sử dụng nguồn năng lượng hiện có cũng như việc quy hoạch, khai thác
nguồn năng lượng mới một cách hợp lý, không những đảm bảo về an ninh năng lượng
mà còn là một vấn đề mang nhiều ý nghĩa về kinh tế, chính trị, xã hội…Sau khi học
xong chương trình của ngành hệ thống điện, và xuất phát từ nhu cầu thực tế, em được
giao nhiệm vụ thiết kế các nội dung sau:
Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy thủy điện, gồm 4 tổ máy với công suất
mỗi tổ máy là 100MW, cung cấp điện cho phụ tải địa phương, phụ tải cấp trung áp 110
kV, phụ tải cấp điện áp cao áp 220 kV và phát về hệ thống qua đường dây kép dài 40
Km.

Phần II: Tính toán ổn định cho nhà máy đã thiết kế.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo trực tiếp hướng
dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp là T.S Nguyễn Nhất Tùng
Tuy nhiên, do thời gian và khả năng có hạn, tập đồ án này không thể tránh khỏi
những thiếu sót, em mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô trong
hội đồng chấm thi để em rút kinh nghiệm và bổ xung kiến thức còn thiếu.

Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện được chia làm 6 chương:
Chương 1: Tính toán cân bằng công suất, đề suất các phương án nối dây.
Chương 2: Tính toán chọn máy biến áp cho các phương án.
Chương 3: Tính toán kinh tế kỹ thuật, chọn phương án tối ưu.
Chương 4: Tính toán dòng điện ngắn mạch.
Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn.
Chương 6: Chọn sơ đồ tự dùng và máy biến áp tự dùng.
Em xin trân trọng cảm ơn !
Hà Nội, ngày…tháng.. năm
Sinh viên
Nguyễn Thanh Tùng

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

NHẬN XÉT
(Giáo viên hướng dẫn)
............................................................................... ...............................
................................................................................................ ..............
..............................................................................................................
..............................................................................................................

..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
............................................................................................. .................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
...................................................................... ........................................
..............................................................................................................
......................................................................................................... .....
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................

Hà Nội , ngày

tháng

Giáo viên hướng dẫn

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

năm

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

NHẬN XÉT
(Giáo viên phản biện)
..............................................................................................................
..............................................................................................................
............................................................................... ...............................
................................................................................................ ..............
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
............................................................................................. .................

1.2.2. Phụ tải tự dùng của nhà máy .........................................................................3
1.2.3. Đồ thị phụ tải các cấp điện áp .......................................................................3
1.2.4. Công suất phát về hệ thống ...........................................................................6
1.2.5. Tổng kết tính toán cân bằng công suất .........................................................7
1.3. XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY ............................................................9
1.3.1. Cơ sở đề xuất các phương án nối dây ...........................................................9
1.3.2. Đề suất các phương án nối dây ...................................................................10
CHƢƠNG II. TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP ...............................................14
A. PHƢƠNG ÁN 1 .......................................................................................................14
2.1.A. CHỌN MÁY BIẾN ÁP ................................................................................14
2.1.1a. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA ...........................................14
2.1.2a. Chọn loại và công suất định mức của MBA. ............................................15
2.1.3a. Kiểm tra quá tải .........................................................................................16
2.2.A. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA .........................19
2.2.1a. Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây ....19
2.1.2a. Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu .....................................20
B. PHƢƠNG ÁN 2 .......................................................................................................22
2.1.B. CHỌN MÁY BIẾN ÁP ................................................................................22
2.1.1b. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA ..........................................22
2.1.2b. Chọn loại và công suất định mức của MBA. ............................................23
2.1.3b. Kiểm tra quá tải.........................................................................................24
2.2.B. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA .........................28
2.2.1b. Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF – MBA hai cuộn dây....28
2.2.2b. Tính toán tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu.....................................29
SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

CHƢƠNG III.TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT- CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI

ƢU .................................................................................................................................31
3.1. CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ........................................................31
3.1.1. Sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án 1 .................................................31
3.1.2. Sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án 2 .................................................32
3.2. TÍNH TOÁN KINH TẾ KĨ THUẬT CHỌN PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU ........32
3.2.1. Tính toán kinh tế cho phương án 1 .............................................................33
3.2.2. Tính toán kinh tế cho phương án 2 .............................................................34
CHƢƠNG IV .TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ............................................................36
4.1. CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH .........................................................................36
4.2. LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ ................................................................................37
4.2.1. Tính toán cho sơ đồ thay thế .......................................................................37
4.2.2. Sơ đồ thay thế điện khán đầy đủ .................................................................38
4.3. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH THEO ĐIỂM ..................................................38
4.3.1. Tính toán điểm ngắn mạch N1 ....................................................................38
4.3.2. Tính toán điểm ngắn mạch N2 ....................................................................40
4.3.3. Tính toán điểm ngắn mạch N3 ....................................................................42
4.3.4. Tính toán điểm ngắn mạch N3’ ...................................................................44
4.3.5. Tính toán điểm ngắn mạch N4 ....................................................................45
CHƢƠNG V. CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN ..............................................48
5.1. TÍNH TOÁN DÕNG CƢỠNG BỨC ..............................................................48
5.1.1. Phía điện áp cao 220 kV. ............................................................................48
5.1.2. Phía điện áp trung 110kV ...........................................................................49
5.1.3. Phía hạ cấp điện áp 22kV ...........................................................................49
5.2. CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY ........................................................50
5.2.1. Chọn máy cắt ..............................................................................................50
5.2.2. Chọn dao cách ly .........................................................................................51
5.3. CHỌN THANH CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT.........................................52
5.3.1. Chọn loại và tiết diện thanh dẫn .................................................................52
5.3.2. Kiểm tra ổn định khi ngắn mạch .................................................................53
5.3.3. Kiểm tra ổn định động ................................................................................53

5.3.4. Kiểm tra ổn định động có xét đến dao động riêng ......................................55
SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

5.3.5. Chọn sứ đỡ ..................................................................................................56
5.4. CHỌN THANH GÓP, THANH DẪN MỀM .................................................58
5.4.1. Chọn loại và tiết diện thanh dẫn .................................................................58
5.4.2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch ........................................................58
5.4.3. Kiểm tra vần quang .....................................................................................63
5.5. CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁP CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƢƠNG .............64
5.5.1. Chọn máy biến áp cho phụ tải địa phương .................................................64
5.5.2. Chọn cáp cho phụ tải địa phương ...............................................................65
5.5.3. Chọn máy cắt cho mạch phụ tải địa phương...............................................67
5.6. CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƢỜNG .............................................................71
5.6.1. Chọn máy biến dòng điện ..........................................................................71
5.6.2. Chọn máy biến điện áp ...............................................................................73
5.7. CHỌN CHỐNG SÉT VAN .............................................................................75
CHƢƠNG VI. TÍNH TOÁN TỰ DÙNG ...................................................................76
6.1. CHỌN SƠ ĐỒ TỰ DÙNG ..............................................................................77
6.2. CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỰ DÙNG .........77
6.2.1. Chọn máy biến áp tự dùng riêng .................................................................77
6.2.2. Chọn máy biến áp tự dùng chung ...............................................................77
6.2.3. Chọn máy cắt và khí cụ điện .......................................................................78
PHẦN II . TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY ............................................82
CHƢƠNG I. KHÁI QUÁT CHUNG .........................................................................83
CHƢƠNG II. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY ĐIỆN ............................85
2.1. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TĨNH .......................................................................85
2.1.1. Sơ đồ thay thế .............................................................................................85

2.1.2. Biến đổi về dạng đơn giản ..........................................................................90
2.1.3. Tính suất điện động và lập đường đặc tính công suất ................................96
2.1.4. Xác định hệ số dự trữ ..................................................................................98
2.2. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG......................................................................99
2.2.1. Lập đặc tính công suất cho các chế độ........................................................99
2.2.2. Xác định góc cắt tới hạn ...........................................................................103
2.2.3. Xác định thời gian cắt tới hạn ...................................................................106
SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
PHẦN I
Bảng 1.1. Bảng thông số kỹ thuật của máy phát điện
Bảng 1.2. Công suất phụ tải toàn nhà máy
Bảng 1.3. Công suất phụ tải địa phương
Bảng 1.4. Công suất phụ tải cấp điện áp trung áp
Bảng 1.5. Công suất phụ tải cấp điện áp cao áp
Bảng 1.6. Bảng tổng hợp phụ tải các cấp
Bảng 2.1.A. Phân bố công suất cho MBA liên lạc cho phương án 1
Bảng 2.2.A. Thông số MBA 2 cuộn dây cho phương án 1
Bảng 2.3.A. Bảng thông số MBA tự ngẫu B2,B3 cho phương án 1
Bảng 2.1.B. Phân bố công suất cho MBA liên lạc cho phương án 2
Bảng 2.2.B. Thông số MBA 2 cuộn dây cho phương án 2
Bảng 2.3.B. Bảng thông số MBA tự ngẫu cho phương án 2
Bảng 2.4. Bảng tổng tổn thất điện năng của phương án 1 và 2
Bảng 3.1.Bảng so sánh chi phí và vốn đầu tư của 2 phương án
Bảng 4.1. Bảng tổng kết dòng ngắn mạch phương án 2
Bảng 5.1. Dòng cưỡng bức các cấp điện áp phương án 2

Bảng 5.2. Thông số máy cắt phương án 2
Bảng 5.3. Thông số dao cách ly phươn án 2
Bảng 5.4. Thông số thanh dẫn cứng được chọn
Bảng 5.5. Thông số thanh dẫn mềm được chọn
Bảng 5.6. Thông số chọn cáp đơn
Bảng 5.7. Thông số chọn cáp kép
Bảng 5.8. Thông số máy cắt trước MBA phụ tải địa phương
Bảng 5.9. Thông số dao cách ly trước MBA phụ tải địa phương
SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

Bảng 5.10. Thông số máy cắt cho mạch phía sau MBA địa phương
Bảng 5.11. Thông số BI được chọn cho cấp điện áp 110 kV và 220kV
Bảng 5.12. Thông số các dụng cụ phụ tải của BI
Bảng 5.13. Thông số BU được chọn cho cấp điện áp 220 kV
Bảng 5.14. Thông số BU được chọn cho cấp điện áp 110 kV
Bảng 5.15. Thông số các dụng cụ phụ tải BU
Bảng 5.16. Thông số BU được chọn cho cấp điện áp 13,8 kV
Bảng 5.17. Thông số chống sét van được chọn
Bảng 6.1. Thông số MBA tự dùng riêng
Bảng 6.2. Thông số MBA tự dùng chung
Bảng 6.3. Thông số máy cắt tự dùng
Bảng 6.4. Thông số dao cách ly được chọn
Bảng 6.5. Thông số aptomat được chọn

Hình1.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Hình 1.2. Đồ thị phụ tải địa phương
Hình 1.3. Đồ thị phụ tải trung áp

Hình 1.4. Đồ thị phụ tải cao áp
Hình 1.5. Đồ thị phụ tải phát về hệ thống
Hình 1.6. Đồ thị phụ tải tổng hợp nhà máy
Hình 3.1.A. Sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án 1
Hình 3.1.B. Sơ đồ thiết bị phân phối cho phương án 2
Hình 4.1. Sơ đồ thay thế đầy đủ phương án 2
Hình 4.2. Sơ đồ điểm ngắn mạch N1
Hình 4.3. Sơ đồ ngắn mạch điểm N2
SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

Hình 4.4. Sơ đồ điểm ngắn mạch N3
Hình 4.5. Sơ đồ điểm ngắn mạch N3’
Hình 5.1. Thanh dẫn hình máng
Hình 5.2. Sứ đỡ cho thanh dẫn cứng
Hình 5.3. Sơ đồ cung cấp điện cho phụ tải địa phương
Hình 5.4. Sơ đồ nối các dụng cụ đo vào biến điện áp và biến dòng điện mạch 13,8 kV
Hình 6.1. Sơ đồ nối điện tự dùng

PHẦN II
Hình II.1.Sơ đồ thay thế trong tính toán ổn định
Hình II.2.Đường đặc tính công suất trong tính toán ổn định
Hình II.3.Các đường cong đặc tính công suất P(  )
Hình II.4.Đồ thị  theo thời gian

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

PHẦN I
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

1

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

CHƢƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY
Tính toán cân bằng công suất của các phụ tải rất quan trọng và không thể thiếu
trong xây dựng và vận hành. Đây là cơ sở để tính toán các dữ liệu phục phụ cho toàn
bộ đồ án. Do đó, mục tiêu của chương 1 là : chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và
cân bằng công suất một cách hợp lý nhất. Từ đó ta xây dựng phương án nối dây cho
toàn nhà máy.
1.1. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 400 MW
gồm có 4 máy phát điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp: phụ tải địa phương 22
kV, phụ tải trung áp 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV. Ta chọn máy
phát điện có các thông số như bảng sau:

Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy phát
Loại máy phát
CB1130/14048TC

Sđm

(MVA)
117,7

Pđm
(MW)
100

Uđm
(kV)
13,8

Nđm
(v/ph)
125

cosφ

Xd ”

Xd ’

0,85

0,21

0,26

1.2.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.2.1. Phụ tải của toàn nhà máy
Công suất này được xác định theo công thức sau:

Stnm (t ) 

P%(t ) Pdm 
.
100 cos

Trong đó :
Stnm(t):Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t ; MVA.
P%(t) :Phần trăm công suất phát ra của toàn nhà máy tại thời điểm t.
Pđm∑ : Tổng công suất tác dụng định mức của toàn nhà máy ; MVA.
Pđm∑ = n.PđmF
n =4 Số tổ máy
cos  = 0,85 Hệ số công suất
PđmF =100 MW Công suất tác dụng của 1 tổ máy phát
Vì nhà máy phát công suất bằng phẳng suốt 24h (100%) nên :
100.400
t  (0  5h )  Stnm (0  5h ) 
 470,59( MVA)
100.0,85
SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

2

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

Theo đầu bài thay số vào công thức trên ta có bảng sau:
Bảng1.2. Công suất phụ tải toàn nhà máy
Giờ(h)

0-5
5-8
8-11
11-14 14-17 17-20
Ptnm(%)
100
100
100
100
100
100
Stnm(t)(MVA) 470,59 470,59 470,59 470,59 470,59 470,59

20-22
100
470,59

22-24
100
470,59

STNM (MVA)

470,59

0

5

8

11

14

17

20 22 24

t(h)

Hình 1.1. Đồ thị công suất phụ tải toàn nhà máy
1.2.2. Phụ tải tự dùng của nhà máy
Công suất tự dùng cho toàn nhà máy Thủy điện coi như không đổi theo thời gian
và được xác định theo công thức:
Std =
Trong đó :

1 4.100
 % n.PdmF
.
 4,71 (MVA)
.
=
100 costd 100 0,85

STD: phụ tải tự dùng
%: lượng điện phần trăm tự dùng ( = 1 %)
cosTD: hệ số công suất phụ tải tự dùng (costd = 0,85)
n: số tổ máy phát(n=4)

PđmF: công suất tác dụng của một tổ MP( PđmF =100MW)

1.2.3. Đồ thị phụ tải các cấp điện áp
Công suất phụ tải các cấp điện áp từng thời điểm xác định theo công thức sau:
S (t ) 

PMax .P%  t 
cos  .100

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

(1.2.3)

3

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

Trong đó:

S(t) : công suất phụ tải tại thời điểm t.
PMax : công suất max của phụ tải; Cos φ: hệ số công suất.
P%(t): phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t.

1) Phụ tải địa phương
Áp dụng công thức (1.2.3) phụ tải cấp địa phương trong khoảng thời gian 0-10
giờ với số liệu đã cho: PMax=20(MW);Cos φ=0,87 ta có:
S (0  5h ) 

PMax

20.70
.P%  t  
 16, 09( MVA)
cos 
0,87.100

Tương tự tính cho các khoảng thời gian khác ta có bảng sau:
Bảng 1.3. Công suất phụ tải địa phương
Giờ(h)
P (%)
SĐP(t)(MVA)

0-5
70

5-8
70

8-11
80

11-14
80

14-17
100

17-20
100

20-22
80

22-24
80

16,09

16,09

18,39

18,39

22,99

22,99

18,39

18,39

SĐP (MVA)

22,99
18,39

20

18,39

16,09

10

0

5

8

11

14

17

20 22 24

t(h)

Hình 1.2. Đồ thị công suất phụ tải địa phương
2) Phụ tải cấp điện áp trung áp.
Áp dụng công thức (1.2.3) với số liệu đã cho:PMax=160 (MW);Cos φ= 0,86.
Tính toán phụ tải cấp điện áp trung áp trong khoảng thời gian 0-5 giờ:
S (0  5h ) 

PMax
160.80
.P%  t  

 148,84( MVA)
cos 
0,86.100

Tương tự tính cho các khoảng thời gian khác ta có bảng sau:

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

4

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

Bảng 1.4. Công suất phụ tải cấp điện áp trung áp
Giờ(h)
P (%)
SUT(t)(MVA)

0-5
80

5-8
80

8-11
100

11-14
100

14-17
80

17-20
85

20-22
80

22-24
70

148,84 148,84 186,05 186,05 148,84 158,14 148,84 130,23

SUT (MVA)

186,05

200

158,14
148,84

148,84

148,84
130,23

100

0

5

11

8

14

17

20 22 24

t(h)

Hình 1.3: Đồ thị phụ tải trung áp
3) Phụ tải cấp điện áp cao áp
Áp dụng công thức (1.2.3) với số liệu đã cho : PMax=140 (MW); Cos φ= 0,87
Tính toán phụ tải cấp điện áp cao áp trong khoảng thời gian 0-5 giờ:
S (0  5h ) 

PMax
140.80
.P%  t  
 128, 74( MVA)
cos 
0,87.100

Tương tự tính cho các khoảng thời gian khác ta có bảng sau:

Bảng 1.5. Công suất phụ tải cấp điện áp cao áp
Giờ(h)
P (%)
SUC(t)(MVA)

0-5
80

5-8
80

8-11
100

11-14
100

14-17
80

17-20
85

20-22
80

22-24
80

128,74 128,74 160,92 160,92 128,74 136,78 128,74 128,74

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

5

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện
SUC (MVA)

200

160,92
136,78
128,74

128,74

128,74

100

0

5

11

8

14

17

20 22 24

t(h)

Hình 1.4 : Đồ thị phụ tải cao áp
1.2.4. 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 tổn thất công suất trong máy biến áp ta có:
Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là:
STNM(t) = SĐP(t) + SUT(t) +SUC(t) + SVHT(t) + STD(t)
Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là:
SVHT(t) = STNM(t)– [SĐP(t) + SUT(t) +SUC(t) + STD(t)]
Trong đó :

SVHT(t) : công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
STNM(t) : công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t.
SĐP(t) : công suất phụ tải địa phương tại thời điểm t.
SUT(t) : công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thời điểm t.
SUC(t) : công suất phụ tải cấp điện áp cao tại thời điểm t.
STD(t) : công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t.

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

6

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

1.2.5. Tổng kết tính toán cân bằng công suất
Bảng 1.6. Bảng tổng hợp phụ tải các cấp
Giờ

0-5

5-8

8-11

11-14

14-17

STNM(MVA)

470,59

STD(MVA)

4,71

17-20

20-22

22-24

SĐP(MVA)

16,09

16,09

18,39

18,394,70622,99

22,99

18,39

18,39

SUT(MVA)

148,84 148,84

186,05

186,054,706
148,84

158,14

148,84

130,23

SUC(MVA)

128,74 128,74

160,92

160,924,706
128,74

136,78

128,74

128,74

100,52

100,52 166,01
4,706

148,67

169,91

188,52

SVHT(MVA) 172,21

172,21

4,706
SVHT (MVA)

200

172,21

169,9
166,01
148,671

150
100,52

100

0

188,52

5

8

11

14

17

20 22 24

t(h)

Hình 1.5. Đồ thị phụ tải phát về hệ thống

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

7

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

S (MVA)
470,59

SVHT
400
370,07
322,62
305,28

298,38

300

300,68
281,8

SUC

209,15

200

176,54 185,84

169,64

171,94
153,1

SUT

100

STD
SĐP

5

0

8

11

14

17

20 22 24

t(h)

Hình 1.6 . Đồ thị tổng hợp toàn nhà máy (xếp chồng)

Nhận xét chung:
-Từ đồ thị phụ tải tổng hợp ta thấy nhà máy luôn cung cấp đủ công suất cho các
phụ tải và phát công suất thừa lên hệ thống.
-Công suất phát lên hệ thống của nhà máy nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên
khi có sự cố tách nhà máy ra khỏi hệ thống vẫn đảm bảo ổn định hệ thống.
1.3.XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN NỐI DÂY
1.3.1. Cơ sở đề xuất các phƣơng án nối dây

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

8

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

Chọn phương án nối dây là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong
thiết kế nhà máy điện. Phương án nối điện hợp lí không những đem lại lợi ích kinh tế
lớn lao mà còn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Trong các thiết bị điện của nhà máy và trạm biến áp các khí cụ điện được nối lại với
nhau thành sơ đồ điện, yêu cầu của sơ đồ điện là làm đảm bảo độ tin cậy, cấu tạo đơn
giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và an toàn cho người do vậy chọn phương án nối điện
chính là một trong những khâu quan trọng trong quá trình thiết kế.
Theo kết quả tính toán ở trên, ta có :
Phụ tải cấp điện áp máy phát : SDPmax = 22,99(MVA) ; SUFmin = 16,09(MVA)

Phụ tải trung áp :

SUTmax = 186,05(MVA) ; SUTmin = 130,23(MVA)

Phụ tải phát về hệ thống : SVHTmax = 188,52(MVA) ; SVHTmin = 100,52(MVA)
Công suất định mức của một máy phát : SdmF = 117,7(MVA)
Phụ tải điện tự dùng :

STDmax = 4,71(MVA)
HT
SDP
 180( MVA)

Dự phòng của hệ thống :

Nhận xét:
Phương án nối điện chính của nhà máy là một khâu hết sức quan trọng
trong quá trình thiết kế phần điện nhà máy điện. Căn cứ và kết quả tính toán
phụ tải và cân bằng công suất để đề suất các phương án nối điện.
1) Ta có:
SUFmax
22,99

.100  9,77% 15%
2.SdmF 2 117,7

=> Do phụ tải địa phương có công suất nhỏ nên không cần thanh góp cấp điện áp máy
phát, mà chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên máy cắt của
máy biến áp liên lạc.
2) + Nhà máy có 3 cấp điện áp 22kV, 110kV, 220kV, có công suất lớn.

+ Cấp điện áp trung (110kV), cao (220kV) có trung tính nối đất trực tiếp.
+ Hệ số có lợi là:  

U C  UT 220  110

 0,5
UC
220

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

9

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

=> Ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp để giảm tổn thất điện
năng.
S
130, 23
SUTmax 186, 05
 1,1

 1,58 và UT min 
SdmF
117, 7
SdmF
117, 7

3) Xét tỉ số: tỉ số

=> Do dùng máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc nên ta có thể sử dụng 1 hoặc 2 bộ máy
phát – máy biến áp 2 cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp điện điện áp trung.
4) Lại có:

S

đmF

 SdtHT mà SdtHT  180(MVA)  2.SdmMF

ghep

=> ta chỉ có thể ghép 1 máy phát với 1 MBA .
1.3.2. Đề xuất các phƣơng án nối dây
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau:
1) Phương án 1.
SUC

SUT

HT

220 kV

B1

F1

110 kV

B2

B3

B4

F2

F3

F4

Dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc đặt ở phía cao áp. Phía trung đặt 1 bộ MPMBA hai cuộn dây.
Ưu điểm: - Sơ đồ đơn giản và linh hoạt trong vận hành.
max
min
 186,05(MVA) ; SUT
 130, 23(MVA) ; SdmF  117,7(MVA) . Nhìn tương quan
- SUT

công suất cho bộ MP-MBA 2 cuộn dây bên trung, cung cấp gần với công suất yêu cầu,
do đó tránh được việc truyền công suất qua 2 lần MBA( MBA bộ và MBA liên lạc) =>
giảm được tổn thất điện năng.
Nhược điểm: - Phương án này có số lượng máy biến áp là 4 MBA, nhưng có 3 chủng
loại máy khác nhau nên vận hành phức tạp.

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

10

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

- Số lượng máy biến áp phía cao áp (220kV) lớn nên về mặt kinh tế sẽ tốn kém hơn
các phương án có số máy biến áp bên phía cao áp nhỏ.
2) Phương án 2.
SUC

HT

SUT
110 kV

220 kV

B2

B3

F2

B1

F3

B4

F1

F4

Dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc đặt ở phía cao áp. Phía trung đặt 2 bộ
MPĐ-MBA hai cuộn dây.
Ưu điểm: - Sơ đồ đơn giản và linh hoạt trong vận hành.
- Số lượng máy biến áp phía cao áp ít nên về mặt kinh tế sẽ ít tốn kém hơn các phương
án có số máy biến áp bên phía cao áp lớn.
Nhược điểm:

max
min
- SUT
 186,05(MVA), SUT
 130, 23(MVA), 2SdmF  235, 4 ( MVA)

=> luôn có lượng công suất thừa truyền qua máy biến áp tự ngẫu là :
UT max
UT min
Sthua
 235,4  186,05  49,35(MVA) và Sthua
 235, 4  130, 23  105,17(MVA)

=> dòng công suất truyền qua 2 lần MBA ( MBA bộ và MBA liên lạc) => tổn thất
điện năng lớn.
3) Phương án 3
HT

SUC

SUT

220 kV

B1

B2

B3

B4

110 kV

B5

B6

Sđp
F1

F2

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

F3

F4

11

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

Phương án 3 dùng 4 bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây : hai bộ nối với thanh
góp 110kV, hai bộ nối với thanh góp 220kV. Dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc
giữa hai cấp điện áp cao và trung, đồng thời để cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp
máy phát SUp.
Ưu điểm

: -Phụ tải địa phương không phụ thộc vào máy phát.

Nhược điểm :
-Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp nên vận hành phức tạp, giá thành cao.
Mặt khác: 2. SdmF = 2.117,7=235,4(MVA) > SUTmin = 130,23(MVA)
2. SdmF = 2.117,7=235,4(MVA) > SUTmax = 186,05(MVA)
=> Do đó có một phần công suất truyền qua hai lần máy biến áp làm tăng tổn thất về
công suất .
4) Phương án 4
HT

SUC

SUT
220 kV

B2

B1

B3

B4

B5

110 kV

B6

Sđp
F1

F2

F3

F4

Phương án này Nối 1 bộ MF-MBA 2 cuộn dây vào thanh góp 110kV,3 bộ MF-MBA
2 cuộn dây vào thanh góp 220kV, dùng 2 MBA tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện
áp. Phía hạ MBA tự ngẫu cung cấp cho phụ tải địa phương.
Ưu điểm

:

- Phụ tải địa phương không phụ thộc vào máy phát.
Nhược điểm :
- Sử dụng nhiều chủng loại máy biến áp nên vận hành phức tạp .
- Máy biến áp và các thiết bị điện ở cấp điện áp cao có giá thành cao hơn so với ở cấp
điện áp trung nên làm tăng chi phí đầu tư.
SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

12

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

Nhận xét: Qua 4 phương án ta thấy: phương án 1 và 2 đơn giản và kinh tế hơn so với
phương án 3 và 4.. Do đó ta sẽ giữ lại phương án 1 và 2 để tính toán cho các phần
sau.
Kết luận :Như vậy, ở Chương 1 ta đã chọn được máy phát điện và sơ bộ đưa ra
được các phương án nối dây hợp lí. Tiếp theo ta sẽ tính toán để lựa chọn máy biến
áp cho 2 phương án đã chọn (phương án 1 và phương án 2) và hình thành các cơ
sở để chọn ra phương án tối ưu nhất.

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

13

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành kĩ thuật điện

CHƢƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp(MBA) là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Trong
chương 2 ta sẽ lựa chọn MBA dựa trên phân bố công suất các cấp điện áp của MBA
và kiểm tra các điều kiện khi sự cố, tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp sao
cho MBA được chọn mang lại tính kinh tế cao mà vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật.
A. PHƢƠNG ÁN 1
SUC

SUT

HT

220 kV

B1

F1

110 kV

B2

B3

B4

F2

F3

F4

2.1.A. CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2.1.1a. Phân bố công suất các cấp điện áp của MBA
1) MBA hai cuộn dây trong sơ đồ bộ MF-MBA hai cuộn dây.
Công suất các máy mang tải bằng phẳng suốt 24h và được tính theo công thức:

1

1
S bé  S dmF  .S max
.4, 71  116,52(MVA)
TD  117, 7 
n
4
2) MBA liên lạc:
Theo nguyên tắc cân bằng công suất ta phân bố công suất như sau :
1

S CT  t  = 2 . S UT  t  -S bé 

1

S CC  t  = . S UC  t  +S VHT (t)-S bé 
2

S CH  t  =S CC  t  +S CT  t 



Trong đó:

(t )
(t )
, SUT
: công suất phụ tải điện áp phía cao, trung tại thời điểm t
SUC

SV:Nguyễn Thanh Tùng – Đ5H4

Đồ án tốt nghiệp - Nguyễn thanh tùng

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về