Đồ án tốt nghiệp điện: Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"

CHƯƠNG I
TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CƠNG SUẤT
Tính tốn phụ tải và cân bằng cơng suất là một phần quan trọng trong
nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định tính đúng, sai của tồn bộ q
trình tính tốn sau. Ta sẽ tiến hành tính tốn cân bằng công suất gần đúng theo
công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị các cấp điện áp hàng ngày vì hệ số cơng
suất các cấp khơng khác nhau nhiều.
1.1. Chọn máy biến áp
Nhà máy điện gồm 5 tổ máy phát, công suất mỗi máy 600MW ta sẽ chọn
các máy phát cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5KV.
Thông số định mức
Loại MP

PMW

SMV

NV/P

UKV

Điện kháng
Cosep

I(A)

Xd''

Xd'

Xd

60

75

kích

từ

A
TBφ60--2

Loại

3000

10,5

0,8

4,1

0,132

0,24

2,2

BT-450300

1.2. Tính tốn phụ tải và cân bằng công suất
1.2.1. Cấp điện áp máy phát: Uđm = 10,5 KV
Ta tính theo cơng thức:
PUF( t ) =
S UF( t ) =

P% ( t )
100
PUF ( t )

PUF max

cos ϕ

Pmax= 10MW
cosϕ = 0,85
Do đó ta có bảng biến thiên công suất phụ tải như sau: B1-2
t(h)
P(%)
PI(MW)
SUF(MVA)

0-6
80
8
9,41

6 -12

100
9
11,76

12 - 18
70
7
8,2

18 - 20
80
8
9,41

20 - 24
60
6
7,1

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

1


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"
ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT

S(MVA)
11,76
9,412

0

9,41

8,82

6

12

7,1

18

20

24

t(h)

1.2.2. Cấp điện áp trung áp 110KV
Pmax = 105 MW;

cosϕ = 0,87

Công thức tính:
PT( t ) =

P% ( t )

S UT ( t ) =

100
PT ( t )

PT max

cos ϕ

Bảng 1- 3
t(h)
P(%)
PI(MW)
SUT(MV

0-8
60
63
72,41

8 -12
70
73,5
84,48

12 - 16
100
105
120,68

16 - 20
80
84
96,55

20 - 24
60
63
72,41

A)

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Líp HT§ N1 - K38

2


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"
S(MVA)
120,68

84,48

72,41

96,55
72,41

0

6

12

18

20

24

t(h)

1.2.3. Cấp điện cấp điện áp 220KV
Pmax = 130 MW;

cosϕ = 0,86

Cơng thức tính:
PUC( t ) =

S UC( t ) =

P% ( t )
100

PT max

PT ( t )
cos ϕ

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải.
Bảng 1-3:
t(h)

0-8

8 -12

12 - 18

18 - 24

P(%)

70

100

80

60

Pi(MW)
S(MVA)
SUT(MVA)

91

130

104

78

105,81

151,162

120,93

105,81

151,163
120,93

105,81

105,81

3

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
0

8

12

18

24

t(h)


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"

1.2.4. Phụ tải toàn nhà máy.
Pmax = 60 MW;
PNM( t ) =

S NM( t ) =

P% ( t )
100

cosϕ = 0,86
PT max , MW với Pmax = 300MW

PNM ( t )

, MVA

cos ϕ

Bảng biến thiên cơng suất phụ tải tồn nhà máy.
Bảng 1 - 4:

t(h)

0-7

7 -12

12 - 20

20 - 24

80

90

100

80

Pi(MW) S(MVA) 240

270

300

240

P(%)
SNM(MVA)

297,4

313,95
348,83 348,83

279

313,95
279

300

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

0

7

12

20

24 t(h)

4


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"

1.2.5. Tự dùng của nhà máy.
Công suất tự dùng của nhà máy có thể tính theo cơng thức:
Ptd ( t ) =

S nm ( t ) 
α% PNM 
 0,4 + 0,6

100 cos ϕtd 
S NM 

Trong đó:
+ α = 6% là phần trăm điên tự dùng của nhà máy.
+ 0,4 là % công suất tự dùng không phụ thuộc vào phụ tải của nhà máy.
+ 0,6 là 60% công suất tự dùng thay đổi theo phụ thuộc của nhà máy ở
từng thời điểm t.
Từ đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị điện tự dùng như sau:

Bảng 1 - 5:

t(h)

0 -7

7- 12

12 - 20

20 - 24

STD(MVA

16,744

18,83

20,93

16,744

)
NguyÔn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

5


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"

S(MVA)
20,33
18,83
16,744

0

16,744

7

12

20

24 t(h)

1.2.6. Cân bằng cơng suất tồn nhà máy, cơng suất phát vào hệ thống.
Bỏ qua tổn thất công suất, từ phương trình cân bằng cơng suất ta có:
Cơng suất hệ thống:
SHT(t) = SNM(t) - SUF(t) - SUC(t) - STD(t), từ đó ta có bảng tính phụ tải và cân
bằng cơng suất tồn nhà máy.
Bảng 1.6:

Cơng suất

Thời gian
0-6

6-8

SNM(t) (MVA)

297,94

313,92

SUF(t) (MVA)

9,412

SUT(t) (MVA)

8 - 12

12 - 16

16 - 18

18 - 20

313,92

348,8

348,8

348,8

279,94

11,76

11,76

8,2

8,2

9,41

7,1

72,41

72,41

84,48

120,68

96,55

96,55

72,41

SUC(t) (MVA)

105,81

105,81

151,162

120,93

120,93

105,81

105,81

STD(t) (MVA)

16,744

16,744

18,83

20,93

20,93

20,93

16,744

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

20 - 24

6


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"
SHT(t) (MVA)

75,564

107,196

47,688

78,26

102,19

116,1

77,876

S(MVA)

116,1
107,196

102,19

78,26

75,564

77,876

47,688

0

6

8

12

16

18

20

24

t(h)

Cơng suất phía cao áp được xác định từng khoảng thời gian như sau:
SCΣ(t) = SUC(t) + SHT(t)
Kết quả tính tốn ở bảng 1.7

Cơng suất
SCΣ (MVA)

Thời gian
0-6

6-8

8 - 12

12 - 16

16 - 18

18 - 20

20 - 24

157,184

167,074

163,806

231,625

231,625

209,505

157,187

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HT§ - Líp HT§ N1 - K38

7


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"
Bảng tổng kết các giá trị phụ tải cực đại (S max) và cực tiểu (Smin) của các
loại công suất (MVA):

Công suất

STD

SUF

SUT

SUC

SHT

SNM

SCΣ

Smax (MVA)

20,93

11,765

120,68

151,163

110,695

348,8

231,625

Smin (MVA)

16,74

7,1

72,41

105,81

47,688

279,94

157,187

Đồ thị phụ tải tổng hợp: Biểu đồ của các loại công suất trên cùng một trục
thời gian, giá trị của từng loại công suất riêng biệt và được vẽ chồng lên nhau
khoảng cách giữa 2 đồ thị của 2 công suất kề nhau là giá trị của loại công suất
tương ứng. Giá trị thực của từng loại cơng suất được ghi cụ thể phía trên đường
đồ thị ở từng khoảng thời gian. Đồ thị tránh sự chng chộo nhau gia cỏc loi
cụng sut.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Líp HT§ N1 - K38

8


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"

CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY - CHỌN MÁY BIẾN ÁP

I. XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN.

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong
q trình thiết kế nhà máy điện. Nó quy định 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.
- Phụ tải máy phát không lớn 11,765 MVA so với công suất của 1 máy
phát thì lượng cơng suất này chiếm tỷ lệ là:
S UF max
11,765
100% =
= 15,687% < 20%
S tmF
75
Lượng công suất này sẽ được lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát của các
bộ. Vậy trong các phương án sẽ không cần dùng thanh góp điện áp máy phát mà
sẽ dùng các sơ đồ nối bộ máy phát và máy biến áp.
- Tổng cơng suất phía cao áp (gồm SUC và SHT) tương đối lớn:
SCΣmax = 231,625 MVA.
SCΣmin = 157,184 MVA.
Nên có thể ghép nhiều bộ máy phát và máy biến áp vào thanh góp 220kV.
- Cơng suất phụ tải trung áp 110kV:
SUTmax = 120,69 MVA
SUTmin = 72,41MVA
Nên có thể ghép 2 bộ máy phát và máy biến áp vào thanh góp 110kV vì
phụ tatỉ cực tiểu này lớn hơn cơng suất định mức của một máy phát hoặc cũng
có thể lấy từ bên thanh góp 220kV qua máy biến áp liên lạc.
- Cấp điệ áp cao áp (220kV) và trung áp (110kV) là lưới trung tính trực
tiếp nối đất nên có thể dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có
lợi hơn.

- Cơng suất phát lên ca h thng.
SHTmax = 110,695 MVA
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Líp HT§ N1 - K38

9


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"
SHTmin = 57,999 MVA
Trong khi đó cơng suất dự trữ quay của hệ thống là:
Sdt = 7% x 4000 = 280 MVA.
Do đó những biến động về cơng suất của NM cũng đều không ảnh hưởng
tới công suất của hệ thống.
- Tổng cơng suất phía cao áp SCΣmax = 231,625 MVA không nhỏ hơn nhiều
dự trữ quay của hệ thống do đó cần đặt 2 MB tự ngẫu liên lạc.
- Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tốt như vị trí
nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên liệu. Riêng về phần điện nhà máy hồn
tồn tồn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
Từ các nhận xét trên ta có thể đề xuất các phương án nối dây sau:
• Phương án I:
a. Sơ đồ nối dây.

231,625

120,69
MVA

HT

157,184

72,41

220kV

B3

MVA

110kV

B4

B1

B2

B5

∼

∼

∼

∼

∼

F3

F4

F1

F2

F5

b. Thuyết minh.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

10


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA"
Xuất phát từ u cầu tổng cơng suất phía cao áp S CΣ lớn nên phía thanh
góp 220kV ghép trực tiếp 2 bộ máy phát điện và máy biến áp (F 3 - B3) và (F4 B4) cung cấp công suất trực tiếp cho phụ tải cao áp.
Làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dịng 2 bộ máy phát
điện và máy biến áp tự ngẫu (F1 - B1) và (F2 - B2) hai bộ này làm nhiệm vụ cc
cho phụ tải cao áp, vừa liên lạc cung cấp cơng suất cho thanh góp 110kV.
- Phía thanh góp 110kV của ghép trực tiếp 1 bộ máy phát điện - máy biến
áp (F5 - B5) cung cấp cho phụ tải trung áp.
- Phụ tải địa phương được trích ra từ đầu cực 2 máy phát F 1 và F2 nối với
cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B1 và B2.
Với phương án này vào giờ cao điểm (S UTđm = 120,69MVA) thì bộ F5-B5
chỉ cung cấp được 1/2 công suất yêu cầu cho phụ tải trung áp, phần còn lại được
cấp từ các máy biến áp liên lạc B1 và B2. Như vậy luôn tận dụng được khả năng
phát công suất định mức của bộ F5 - B5.
Các bộ F3 - B3 và F4 - B4 cũng như các bộ liên lạc F1-B1 và F2-B2 phát

công suất trực tiếp lên thanh góp cao áp và truyền tải sang thanh góp 11-kV nên
tổn thất trong các máy biến áp B1, B2, B3, B4 tương đối thấp.
Sơ đồ đảm bảo tính cung cấp điện. Tuy nhiên do có 2 bộ máy phát điện và
máy biến áp nối với thanh góp 220kV nên vốn đầu tư cho thiết bị tương đối lớn,
đắt tiền. Để khắc phục điều này ta xột phng ỏn 2.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

11