Tài liệu Đồ án môn học - Nhà máy điện ppt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1022.67 KB, 81 trang )
Đồ án môn học
Nhà máy điện
Đồ án môn học nhà máy điện
- 1 -
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Với đề tài thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất: 200 MW, trong
chương này ta phải thực hiện các vấn đề sau:
I
I
.
.
/
/
C
C
H
H
Ọ
Ọ
N
N
M
M
Á
Á
Y
Y
P
P
H
H
Á
Á
T
T
Đ
Đ
I
I
Ệ
Ệ
N
N
V
V
À
À
C
C
Â
Â
N
N
B
B
Ằ
Ằ
N
N
G
G
C
C
Ô
Ô
N
N
G
G
S
S
U
U
Ấ
Ấ
T
T
1)Chọn máy phát điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm có 4 tổ máy phát công suất
mỗi máy là 50 MW. Với các số liệu ban đầu đã cho của mỗi tổ máy là:
P = 50 MW ; U
F
= 10,5 kV ; Cos φ = 0,8.
Ta có thể dễ dàng tính toán được các thông số của máy phát như sau:
- Công suất biểu kiến: S =
)(5,62
8,0
50
MVA
Cos
P
==
ϕ
- Điện kháng ngắn mạch (tính đến thanh cái hệ thống nối với đường
dây)=0,56.
- Dòng điện định mức:
).(43,3
5,10.3
5,62
3
kA
U
S
I
F
dm
dm
===
Do đó ta có thể chọn máy phát điện với các thông số cho ở bảng sau:
Bảng 1.1
K
K
Í
Í
H
H
I
I
Ệ
Ệ
U
U
S
S
đ
đ
m
m
M
M
V
V
A
A
P
P
đ
đ
m
m
(
(
M
M
W
W
)
)
c
c
o
o
s
s
ϕ
ϕ
đ
đ
m
m
U
U
đ
đ
m
m
(
(
k
k
V
V
)
)
I
I
đ
đ
m
m
(
(
k
k
A
A
)
)
X
X
’
’
d
d
X
X
d
d
’
’
’
’
X
X
d
d
TB-50-2
6
6
2
2
,
,
5
5
5
5
0
0
0
0
,
,
8
8
1
1
0
0
,
,
5
5
3
3
,
,
4
4
3
3
0
0
,
,
3
3
0
0
,
,
1
1
3
3
5
5
1
1
,
,
8
8
4
4
2) Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
2.1) Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát.
Phụ tải cấp điện áp máy phát: U
F
= 10,5 kV P
max·
= 19 MW và Cosφ=0,8.
ỏn mụn hc nh mỏy in
- 2 -
p dng cỏc cụng thc:
max
.
100
%
)( P
P
tP =
;
Cos
tP
tS
)(
)( =
Ta cú bng tng kt sau: Bng 2
TG(h)
Cụng sut
0-6 6-10 10-14 14-18 18-24
P(%) 55 85 90 100 65
P (MW) 10,45 16,15 17,10 19 12,35
S (MVA) 13,06 20,18 21,37 23,75 15,44
Da vo bng trờn ta cú th v c biu ph ti cp mỏy phỏt
in ỏp:
2.2) Tớnh toỏn ph ti phớa trung ỏp
Ph ti phớa trung ỏp cú:
U
t
= 110 kV , P
maxã
= 80 MW v cos=0,8.
tớnh toỏn v lp biu ph ti phớa trung ỏp ta ỏp dng cỏc cụng thc
sau:
S(MVA)
t(h)
0
6
10
14
18
24
13,06
20,18
21,37
23,75
15.44
Hình 1.1 Đ ồ thị phụ tải cấp điện á p má y phá t
Đồ án môn học nhà máy điện
- 3 -
max
.
100
%
)( P
P
tP =
;
ϕ
Cos
tP
tS
)(
)( =
Bảng 1.3
TG(h)
Công suất
0-4 4-10 10-14 14-18 18-24
P(%) 75 80 100 85 75
P (MW) 60 64 80 68 60
S (MVA) 75 80 100 85 75
S(MVA)
100
85
75 80 75
0 4 10 14 18 24 t(h)
Hình 1.2
: Đồ thị phụ tải cấp trung áp
2.3) Tính công suất phát và phụ tải của toàn Nhà Máy Điện
Theo số liệu ban đầu:
Nhà máy co 4 tổ máy,công suất mỗi tổ là 50 MW do đó công suất phát
của toàn nhà máy:
P
max
=4 x50= 200(MW) với Cosϕ = 0,8 → S
)(250
8,0
200
MVA
NM
==
Để tính phụ tải của nhà máy ta sử dụng các công thức sau:
max
100
%
)( P
P
tP =
;
ϕ
Cos
tP
tS
)(
)( =
Ta có bảng ghi lại kết quả tính toán sau:
Đồ án môn học nhà máy điện
- 4 -
Bảng 1.4
t(h)
Công suất
0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24
P% 75 85 100 90 75
P(t) MW 150 170 200 180 150
S(t) MVA 187,5 212,5 250 225 187,5
S(MVA)
250
225
212,5
187,5 187,5
t(h)
0 8 12 14 20 24
Hình 1.3
:
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
2.4)
Tính công suất tự dùng của nhà máy.
Theo yêu cầu nhà máy nhiệt điện thiết kế điện tự dùng chiếm 8% công suất
định mức của nhà máy.(α = 8%).
Chúng ta có thể xác định phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm theo
công thức sau
:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+=
NM
NM
S
tS
StStd
)(
6,04,0.)(
α
Với:
S
td
(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA)
S
NM
: Công suất đặt của toàn nhà máy (MVA)
S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t (MVA)
α: Số phần trăm lượng điện tự dùng(%).
Với các số liệu ta có thể dễ dàng tính được các kết quả sau:
Đồ án môn học nhà máy điện
- 5 -
Bảng 1.5
t(h) 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 – 24
S(t)
NM
MVA 187,5 212,5 250 225 187,5
Std(t) MVA 17 18,2 20 18,8 17
Std(MVA)
20
18,2 18,8
17 17
t(h)
0 8 12 14 20 24
Hình 1.4
:
Đồ thị công suất tự dùng toàn nhà máy.
2.5) Tính công suất phát về hệ thống.(220 kV)
Công suất toàn nhà máy phát ra cung cấp cho các phụ tải còn thừa sẽ được
đưa lên hệ thống qua đường dây kép do tổn thất công suất ΔS trên nhà máy coi
là nhỏ (bỏ qua). Công thức tính công suất phát lên hệ thống được tính theo
công thức:
S
HT
(t) = S
NM
(t) - {S
TD
(t) + S
UF
(t) + S
T
(t)}.
Dựa vào các bảng công suất các phụ tải đã tính ở các mục trên ta lập bảng
cân bằng công suất cho toàn nhà máy: Bảng 1.6
t(h)
CS
0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 -10 10-12 12-14 14-18 18-20 20- 4
S
TD
(t)
17 17 17 18,2 18,2 20 18,8 18,8 17
S
UF
(t)
13,06 13,06 20,18 20,18 21,37 21,37 23,75 15,44 15,44
S
T
(t)
75 80 80 80 100 100 85 75 75
S
NM
(t)
187,5 187,5 187,5 212,5 212,5 250 225 225 187,5
Đồ án môn học nhà máy điện
- 6 -
S
VHT
(t)
82,44 77,44 70,32 94,12 72,93 108,6 97,45 115,7 80,06
Hình 1.5
: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
2.6).
Nhận xét:
-
Công suất đặt của nhà máy là:4x62,5=250 (MVA).Tổng công suất định
mức của hệ thống là 2100 MVA tức là nhà máy đóng góp
(250/2100)x100=11,9% trong tổng công suất của hệ thống.
- Phụ tải địa phương bao gồm cả đường dây kép và đơn do đó phụ tải có
cả loại I và loại III còn công suất chiếm khoảng :
(23,75/2x62,5)x100%=19%>15% công suất phát ra của 1máy phát
tương đối lớn nên cần đặt thanh góp điện áp máy phát. Qua đó ta thấy
phụ t
ải địa phương (cấp điện áp máy phát) trong đồ án tương đối quan
trọng.
S(MVA)
t(h)
Snm(t)
Svht(t)
Std(t)
S
uf
(t)
0
4
6
810
12
14
18 2420
82,44
77,44
70,32
94,12
72,93
108,6
97,45
115,7
80,06
Đồ án môn học nhà máy điện
- 7 -
- Phụ tải bên trung chiếm phần lớn công suất nhà máy (Stmax=100
MVA; S
TMin
=75( MVA) có 1 lộ dây kép và 4 lộ dây đơn nghĩa là có cả
phụ tải loại I, do đó việc đảm bảo cấp điện cho phụ tải này là rất quang
trọng.
-Dự trữ quay của hệ thống là:15%x2100(MVA) =315(MVA) lớn hơn công
suất lớn nhất mà nhà máy phát vào hệ thống là S
VHT
max
= 115,7(MVA) nên
nhà máy thiết kế là không ảnh hưởng nhiều trong việc ổn định cấp điện cho
phụ tải trong hệ thống.
Đồ án môn học nhà máy điện
- 8 -
CHƯƠNG II
LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY ĐIỆN
Chọn sơ đồ nối điện chính là một khâu quan trọng. Các phương án
phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các phương trình đồng thời
thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế.
Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp
chúng ta vạch ra các phương án nối điện có thể có của nhà máy
điện.
Theo kết quả tính toán chương I ta có:
+Phụ tải cấp điện áp máy phát: S
UFmax
= 23,75 (MVA).
S
UFmin
= 13,06 (MVA).
+Phụ tải trung áp: S
Tmax
= 100 (MVA).
S
Tmin
= 75 (MVA).
+ Phụ tải phát vào hệ thống: S
VHTmax
= 108,6(MVA).
S
VHTmin
= 70,32 (MVA).
Mặt khác ta đã có nhận xét và các nguyên tắc để xây dựng các phương án:
1)
Công suất dự trữ của hệ thống:
S
DTquay
=15%.S
HT
= 0,15.2100 = 315 (MVA).
2) Phụ tải địa phương chiếm khoảng
(%)19100.
5,622
75,23
max
==
xS
S
Fdm
UF
.(19%>15%).
Nên ta phải dùng thanh góp điện áp máy phát và khi đó ghép số lượng máy
phát lên thanh góp phải đảm bảo sao cho khi một máy phát công suất lớn
nhát bị sự cố thì những máy phát còn lại phải đảm bảo công suất cho địa
phương và tự dùng của chúng.
Đồ án môn học nhà máy điện
- 9 -
3) Vì công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ
quay của hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ một máy phát điện _ một máy biến
áp.
4) Do trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV được trực
tiếp nối đất và hệ số có lợi:
5,0
220
110220
=
−
=α
Nên ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp.
5) Phụ tải trung áp: S
Tmax
= 100 MVA.
S
Tmin
= 75MVA.
Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ máy phát điện _ máy biến áp hai
dây cuốn lên thanh góp trung áp (110 kV).
-Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết
kế:
1.1)
Phương án 1.
Nhận xét:
Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở
các cấp điện áp,công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng nhỏ.
1.2)
Phương án 2
.
∼ ∼
∼ ∼
B
4
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
2
F
1
220KV 110KV
Vht
Đồ án môn học nhà máy điện
- 10 -
Nhận xét
:
Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp và cần ít MBA nhưng dòng ngắn mạch phía 10 kV tương đối lớn và
phải chọn hai MBA tự ngẫu làm liên lạc có công suất lớn hơn phương án 1.
1.3)
Phương án 3.
Nhận xét
:
Ưu điểm:- Lượng công suất truyền tải qua máy biến áp liên lạc sang cung
cấp điện cho phụ tải bên trung áp chỉ theo một chiều nên giảm được tổn thất
công suất (Vì một bộ MF-MBA không đủ cấp điện cho phụ tải phía trung).
∼
∼
∼
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
1
HT
220KV 110KV
∼
F
2
HT
F1
F2
F3
F4
B1
B2
B3
B4
S
UT
220 kV
110kV
Đồ án môn học nhà máy điện
- 11 -
Nhược điểm:- Máy biến áp liên lạc phải chịu quá tải nặng nề hơn trong
trường hợp xảy ra sự cố một máy biến áp tự ngẫu do lượng công suất truyền
tải tăng lên gấp hai lần.
1.4) Phương án 4:
Nhận xét:
Phương án này sử dụng nhiều máy biến áp nên vốn đầu tư lớn và
vận hành phức tạp tính kinh tế không đảm bảo.
Kết Luận:
Qua phân tích sơ bộ trên, ta quyết định để lại hai phương án 1 và 2 để so
sánh kinh tế và chọn ra phương án tối ưu.
II)
CHỌN VÀ KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN MANG TẢI CỦA CÁC MBA.
1)
Phương án 1
∼
∼ ∼
B
4
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
2
F
1
220K
V
∼
HT
F1
F2
F3
F4
220 KV
110kV
B1
B2
B3
B4
B5
B6
Đồ án môn học nhà máy điện
- 12 -
1.1) Chọn MBA 2 dây quấn (B3 & B4).
MBA 2 dây quấn được chọn theo điều kiện:
S
B3đm
=
S
B4đm
≥ S
Fđm
=
62,5 (MVA).
1.2)Chọn MBA tự ngẫu (MBA liên lạc B1 & B2).
+
Điều kiện chọn:
S
đmB1
= S
đmB2
/
α
2.
1
.S
thừa
Trong đó:
+ α: Hệ số có lợi (α =0,5).
+
S
thừa
:
Công suất thừa trên thanh góp máy phát và được xác
định:
S
thừa
=
∑S
đmF
- S
UFmin
- S
tdmax
(*)
∑S
đmF:
Tổng công suất máy phát điện nối vào thanh góp U
F
.
S
UFmin:
Phụ tải cực tiểu cấp điện áp máy phát.
S
tdmax
:
Phụ tải tự dùng cực đại của các máy phát nối vào thanh góp U
F
.
Vậy từ (*) ta suy ra:
S
thừa
=
2x 62,5 – 13,06-
2
1
x 20 =101,94 (MVA)
Nên :
S
đmB1
= S
đmB2
/ 101,94 (MVA).
Từ các điều kiện trên tra phụ lục sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến
áp ” ta có thể chọn được MBA hai cuộn dây và MBA tự ngẫu với các thông
số kỹ thuật sau:
Bảng 2.1
1.3) Kiểm tra khả năng quá tải của MBA
Cấp
điện áp
(kV)
Loại
S
đm
(MVA)
Điện áp cuộn dây
(kV)
Tổn thất (kW)
U
N
% I
o
%
C T H P
o
P
N
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
110
Т
дц
63 115 - 10,5 59 - 245 - - 10,5 - 0,6
220
AТ
дцт
H
125 230 121 11 75 290 145 145 11 31 19 0,6
Đồ án môn học nhà máy điện
- 13 -
1.3.1) Xét phân bố công suất cho các MBA trong trường hợp làm việc bình
thường:
* MBA 2 dây quấn
:
Với điều kiện vận hành bằng phẳng ta có:
S
B3
= S
B4
=S
Fđm
- S
TD
= 62,5 -
20.
4
1
= 57,5 (MVA) < 63(MVA).
Do đó trong điều kiện bình thường MBA 2 cuộn dây không bị quá tải.
*MBA liên lạc
:
Tính phân bố công suất trong các phía cao,trung, hạ theo các công thức:
+Phía trung: S
PT
=
.
2
1
{ S
UT
(t) - 2.S
bộ
}.
+Phía cao : S
PC
=
.
2
1
S
VHT
(t).
+Phía hạ : S
PH
= S
PT
+ S
PC
. (Vì công suất các phía như nhau)
Dựa vào kết quả công suất phụ tải phía trung và công suất phát về hệ thống
bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của 1 MBA liên lạc
:
Bảng 2.2
Nhận xét:
Qua bảng phân bố công suất ta thấy chế độ truyền tải của MBATN là từ phía
trung,hạ lên phía cao do đó cần tính:
S
nt max
= α(S
H
+ S
T
) = 0,5x(46,8- 7,5) = 20,55 < 0,5x125 = 62,5 (MVA)
Như vậy ở điều kiện vận hành bình thường MBA tự ngẫu không bị quả tải
1.3.2) Xét trong các trường hợp sự cố
.
Để kiểm tra khả năng quá tải của các MBA ta phải xét trong trường hợp sự
cố nặng nề nhất đó là khi phụ tải phía trung cực đại, đồng thời:
* Hỏng 1 MBA 2 dây quấn bên phía trung áp.
Ta đã có: S
Tmax
= 100 (MVA) ; S
UF
=
21,37 (MVA) ; S
VHT
= 108,6 (MVA).
+ Điều kiện đối với MBATN(MBA liên lạc) là:
Loại máy biến
áp
Công
suất
(MVA)
Thời gian (h)
0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24
Tự ngẫu
S
PC
41,22 38,72 35,16 47,06 36,46 54,3 48,73 57,85 40,03
S
PT
-20 -17,5 -17,5 -17,5 -7,5 -7,5 -15 -20 -20
S
PH
21,22 21,22 17,66 29,56 28,96 46,8 33,73 37,85 20,03
Đồ án môn học nhà máy điện
- 14 -
2.K
qt
sc
.α.S
Bđm
≥ S
Tmax
- S
bộ
còn lại
2x1,4x0,5x125 = 175(MVA) ≥ 100 – 57,5 = 42,5 (MVA).
⇒ Vậy điều kiện được thoả mãn.
+ Phân bố công suất trong các MBA còn lại:
*MBA 2 dây quấn : S
bộ
còn lại
= 57,5 (MVA).
*MBA Tự ngẫu:
- Công truyền tải từ phía trung MBATN lên thanh góp trung áp 110 kV là:
S
PT
=
2
1
(S
Tmax
– S
bộ
) =
2
1
(100 – 57,5) = 21,25 (MVA).
- Công truyền tải qua cuộn hạ MBATN là:
S
CH
=
2
1
(S
đmF1
+ S
đmF2
- S
UF
– 2.
4
1
S
TDmax
)
=
2
1
(62,5 +62,5 – 21,37 – 2.
4
1
20) = 46,815(MVA).
- Công suất qua phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
– S
PT
= 46,815 –21,25 = 25,565(MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thường là:
S
thiếu
=S
VHT
– 2.S
PC
=108,6 – 2x25,565 = 57,47 (MVA) < S
dt
= 315
(MVA).
*Nhận xét:
-Trong trường hợp này chế độ truyền tải là từ hạ lên cao và trung và ta thấy:
S
H
= 46,815 (MVA) < S
tt
= 0,5x125 = 62,5 (MVA)
⇒
Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng MBATN vẫn làm việc đảm bảo
trong trường hợp sự cố ngừng một bộ MF - MBA bên phía trung áp.
*
Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải bên trung cực đại:
+Lúc này MBATN còn lại cần kiểm tra theo điều kiện sau:
K
qt
sc
.α.S
BTNđm
+ ΣS
bộ
≥ S
Tmax
+Với : S
1bộ
= S
Fđm
-
4
1
S
td
max
= 62,5 -
4
1
.20 = 57,5 (MVA).
Kiểm tra: 1,4 x 0,5 x125 +2x57,5 = 202,5 (MVA) ≥ 100 (MVA).
⇒ Điều kiện đặt ra được thoả mãn.
+ Phân bố công suất khi sự cố MBATN B1:
Đồ án môn học nhà máy điện
- 15 -
- Công truyền tải qua Phía trung MBATN B2 là:
S
PT
= (S
Tmax
– 2.S
bộ
) = (100 – 2x57,5) = -15 (MVA).
- Công truyền tải qua cuộn hạ MBATN B2 là:
S
CH
=Min {S
F
Hạ
; S
Hạ
tải
}
Trong đó:
S
Hạ
F
=(∑S
đmF
-S
UF
-
2
1
S
TD
max
) = (2x62,5 – 21,37 –
2
1
x20) = 93,63 (MVA).
S
Hạ
tải
= K
qt
sc
.α.S
BTNđm
= 1,4 x 0,5 x 125 =87,5 (MVA).
Vậy S
CH
= 87,5 (MVA).
- Công suất qua phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
– S
PT
= 87,5 – (-15) = 102,5 (MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thường
là:
S
thiếu
=S
VHT
– S
PC
=108,6 - 102,5 = 6,1 (MVA) < S
dt
= 315 (MVA).
*Nhận xét:
Trong trường hợp này chế độ truyền tải là từ hạ và trung lên cao và ta
thấy:
S
nt
= α(S
H
+S
T
) = 0,5x(87,5 – 15)= 36,25 < S
tt
= 0,5x125 = 62,5 (MVA)
⇒
Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng MBATN còn lại vẫn làm việc đảm
bảo trong trường hợp sự cố ngừng một MBATN.
2) Phương án 2.
∼
∼
∼
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
1
HT
220KV 110KV
∼
∼
Đồ án môn học nhà máy điện
- 16 -
2.1) Chọn MBA 2 dây quấn (B3).
* MBA 2 dây quấn được chọn theo điều kiện:
S
B3đm
≥ S
Fđm
=
62,5 (MVA).
2.2)Chọn MBA tự ngẫu (MBA liên lạc B1 & B2).
+
Điều kiện chọn:
S
đmB1
= S
đmB2
/
α
2.
1
.S
thừa
Trong đó:
+ α: Hệ số có lợi (α =0,5).
+
S
thừa
:
Công suất thừa trên thanh góp máy phát và được xác định:
S
thừa
=
∑S
đmF
- S
UFmin
- S
tdmax
(*)
∑S
đmF:
Tổng công suất máy phát điện nối vào thanh góp U
F
.
S
UFmin:
Phụ tải cực tiểu cấp điện áp máy phát.
S
tdmax
:
Phụ tải tự dùng cực đại của các máy phát nối vào thanh góp U
F
.
Vậy từ (*) ta suy ra:
S
thừa
=
3x 62,5 – 13,06-
4
3
x 20 =159,44 (MVA).
Nên :
S
đmB1
= S
đmB2
/ 159,44 (MVA).
Từ các điều kiện trên tra phụ lục sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm
biến áp ” ta có thể chọn được MBA hai cuộn dây và MBA tự ngẫu với các
thông số kỹ thuật sau:
Bảng 2.3
2.3)
Kiểm tra khả năng quá tải của MBA
2.3.1) Xét phân bố công suất cho các MBA trong trường hợp làm việc bình
thường:
*) MBA 2 dây quấn
:
Với điều kiện vận hành bằng phẳng ta có:
Cấp
điện áp
(kV)
Loại
S
đm
(MVA)
Điện áp cuộn dây
(kV)
Tổn thất (kW)
U
N
% I
o
%
C T H P
o
P
N
C-T C-H T-H
A C-T C-H T-H
110
Т
дц
63 115 - 10,5 59 - 245 - - 10,5 - 0,6
220
AТ
дцт
H
160 230 121 11 85 380 190 190 11 32 20 0,5
Đồ án môn học nhà máy điện
- 17 -
S
B3
=S
Fđm
- S
TD
= 62,5 -
20.
4
1
= 57,5 (MVA) < 63(MVA).
Do đó trong điều kiện bình thường MBA 2 cuộn dây không bị quá tải.
*) MBA liên lạc
:
Tính phân bố công suất trong các cuộn cao,trung, hạ theo các công thức:
+Phía trung: S
PT
=
.
2
1
{ S
UT
(t) - S
bộ
}.
+Phía cao : S
PC
=
.
2
1
S
VHT
(t).
+Phía hạ : S
PH
= S
PT
+ S
PC
.
Dựa vào kết quả công suất phụ tải phía trung và công suất phát về hệ thống
bảng phân bố công suất cho các cuộn dây của 1 MBA liên lạc
:
Bảng 2.4
Loại
máy
biến áp
Công
suất
(MVA)
Thời gian (h)
0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24
Tự ngẫu
S
PC
41,22 38,72 35,16 47,06 36,46 54,3 48,73 57,85 40,03
S
PT
8,75 11,25 11,25 11,25 21,25 21,25 13,75 8,75 8,75
S
PH
49,97 49,97 46,41 58,31 57,71 75,55 62,48 66,6 48,78
*Nhận xét:
Qua bảng phân bố công suất ta thấy chế độ truyền tải của MBATN là từ hạ
lên cao và trung và lại có:
S
H
max
= 75,55(MVA) < α. S
đmB
= 0,5 x160 = 80(MVA).
Như vậy ở điều kiện vận hành bình thường MBA tự ngẫu không bị quả tải
2.3.2)
Xét trong các trường hợp sự cố.
Để kiểm tra khả năng quá tải của các MBA ta phải xét trong trường hợp sự
cố nặng nề nhất đó là khi phụ tải phía trung cực đại (S
Tmax
=100 MVA), đồng
thời:
*) Hỏng MBA 2 dây quấn bên phía trung áp.
Ta đã có: S
Tmax
= 100 (MVA) ; S
UF
=
21,37 (MVA) ; S
VHT
= 108,6 (MVA).
+ Điều kiện đối với MBATN(MBA liên lạc) là:
2.K
qt
sc
.α.S
Bđm
≥ S
Tmax
2x1,4x0,5x160 = 224(MVA) ≥ 100 (MVA).
Đồ án môn học nhà máy điện
- 18 -
Vậy điều kiện được thoả mãn.
+ Phân bố công suất trong MBATN được xác định:
- Công truyền tải từ Phía trung MBATN lên thanh góp trung áp 110 kV là:
S
PT
=
2
1
S
Tmax
=
2
1
x100 = 50 (MVA).
- Công truyền tải qua cuộn hạ MBATN là:
S
CH
=
2
1
(S
đmF1
+ S
đmF2
+S
đmF3
- S
UF
– 3.
4
1
S
TDmax
)
=
2
1
(62,5 +62,5+62,5 – 21,37 – 3.
4
1
20) = 75,565(MVA).
- Công suất qua phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
– S
PT
= 75,565 –50 = 25,565(MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thường là:
S
thiếu
=S
VHT
– 2.S
CC
=108,6 – 2x25,565 = 57,47(MVA) < S
dt
= 315(MVA).
*Nhận xét:
Chế độ truyền tải của MBATN là từ hạ lên cao và trung và lại có:
S
H
= 75,565 (MVA) < α. S
đmB
= 0,5 x160 = 80(MVA).
⇒
Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng MBATN vẫn làm việc đảm bảo trong
trường hợpsự cố mất bộ MF - MBA bên phía trung áp.
*
Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu khi phụ tải bên trung cực đại:
Lúc này MBATN còn lại cần kiểm tra theo điều kiện sau:
K
qt
sc
.α.S
BTNđm
+ ΣS
bộ
≥ S
Tmax
Với S
1bộ
= S
Fđm
-
4
1
S
td
max
= 62,5 -
4
1
.20 = 57,5 (MVA).
+ Kiểm tra:
1,4 x 0,5 x160 +57,5 = 169,5 (MVA) ≥ 100 (MVA).
⇒ Điều kiện đặt ra được thoả mãn.
+ Phân bố công suất khi sự cố MBATN B1:
- Công truyền tải qua phía trung MBATN B2 là:
S
PT
= (S
Tmax
– S
bộ
) = (100 – 57,5) = 42,5 (MVA).
- Công truyền tải qua cuộn hạ MBATN B2 là:
S
CH
=Min {S
F
Hạ
; S
Hạ
tải
}
Đồ án môn học nhà máy điện
- 19 -
Trong đó:
S
Hạ
F
=(∑S
đmF
-S
UF
-
2
1
S
TD
max
) = (3x62,5 – 21,37 –
4
3
x20) = 151,13
(MVA).
S
Hạ
tải
= K
qt
sc
.α.S
BTNđm
= 1,4 x 0,5 x 160=112 (MVA).
Vậy S
CH
= 112 (MVA).
- Công suất qua Phía cao áp của MBATN là:
S
PC
= S
CH
– S
PT
= 112 – 42,5 = 69,5 (MVA).
- Công suất toàn nhà máy phát về hệ thống còn thiếu so với bình thường
là:
S
thiếu
=S
VHT
– S
PC
=108,6 - 69,5 = 39,1 (MVA).
*Nhận xét:
S
thiếu
= 39,1 (MVA) < S
dt
= 315 (MVA).
⇒
Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng MBATN còn lại vẫn làm việc đảm
bảo trong trường hợp sự cố ngừng một MBATN.
III).
TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC MÁY BIẾN ÁP
3.1)
Cơ sở lý thuyết và công thức tính toán
3.1.1)
Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần:
+Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải và bằng tổn thất không tải của
máy biến áp.
+Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp, khi
phụ tải bằng công suất định mức của MBA thì tổn thất đồng bằng tổn thất
ngắn mạch.Với dạng đồ thị phụ tải hình bậc thang ta sử dụng các công thức
sau:
3.1.2)
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây
trong một năm
:
Δ
A
2cd
= 365.(n.
Δ
P
o
.t +
n
1
.
Δ
P
N
.
2
dmB
i
2
i
S
tS
∑
.
).
3.1.3)
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu trong
một năm
:
Đồ án môn học nhà máy điện
- 20 -
Δ
A
TN
= n.
Δ
P
o
.T +
∑.
n.S
365
2
dmB
{(
Δ
P
N.C
.S
Ci
2
+
Δ
P
N.T
.S
Ti
2
+
Δ
P
N.H
.S
Hi
2
).t
i
}
Trong đó:
+ S
Ci,
S
Ti,
S
Hi:
Công suất tải qua cuộn cao, trung và hạ của n máy biến
áp tự ngẫu trong khoảng thời gian t
i
.
+ S
i:
Công suất tải qua n máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t
i
.
+ n: Số máy biến áp làm việc song song.
ΔP
N.C
= 0,5.(ΔP
N.C-T
+
2
H-N.C
P
α
Δ
-
2
H-N.T
P
α
Δ
)
ΔP
N.T
= 0,5.(ΔP
N.C-T
+
2
H-N.T
P
α
Δ
-
2
H-N.C
P
α
Δ
)
Δ
P
N.H
= 0,5.(
2
H-N.C
P
α
Δ
+
2
H-N.T
P
α
Δ
-
Δ
P
N.C-T
).
+Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính
tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở từng phương án như sau:
3.2).
Phương án 1.
•
Máy biến áp hai cuộn dây.
-
Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó là
S
bộ
= 57,5 (MVA) trong cả năm, do đó:
Δ
A
B3
=
Δ
A
B4
= 8760.(59 + 245.
2
2
63
57,5
) = 2304664,074. (KWh).
Vậy:
Δ
A
2CD
=2x
Δ
A
B3
=2x230466,074 = 4609328,148 (KWh) ≈ 4609,33 (MWh).
* Máy biến áp tự ngẫu.
Δ
P
N.C
= 0,5.(
Δ
P
N.C-T
+
2
H-N.C
P
α
Δ
-
2
H-N.T
P
α
Δ
) = 0,5.(290+
2
5,0
145
-
2
5,0
145
) = 145
(kW).
Δ
P
N.T
= 0,5.(
Δ
P
N.C-T
+
2
H-N.T
P
α
Δ
-
2
H-N.C
P
α
Δ
) = 0,5.(290+
2
5,0
145
-
2
5,0
145
) = 145
(kW).
Đồ án môn học nhà máy điện
-
21
-
Δ
P
N.H
= 0,5.(
2
H-N.C
P
α
Δ
+
2
H-N.T
P
α
Δ
-
Δ
P
N.C-T
) = 0,5.(
2
5,0
145
+
2
5,0
145
-290) = 435 (kW).
Từ đó ta có bảng tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu:
Bảng 2.6
T(h) 0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24
Δ
A
i
46742,7
21382,4 16787,6 34835,8 26431,2 64867,9 81465,6 54496,6 43437,5
→
ΣΔ
A
i
= 390447,3 (kWh).
Nên
:
Δ
A
TN
= 2x
ΣΔ
A
i
+ 2x
Δ
P
0
.T = 2x390447,3 + 2x75x8760
= 2094894,6 (kWh) ≈ 2094,89 (MWh).
- Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của
phương án 1 là:
Δ
A
p aI
=
Δ
A
TN
+
Δ
A
2CD
=2094,89 + 4609,33 = 6704,22 (MWh).
3.3).
Phương án 2
.
•
Máy biến áp hai cuộn dây.(B3)
- Máy biến áp B3 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó
S
bT
= 57,5 MVA trong cả năm, do đó:
Δ
A
B3
= 8760.(59 + 245.
2
2
63
57,5
) = 2304664,074(KWh).
Vậy:
Δ
A
2CD
=
Δ
A
B3
= 2304664,074 (KWh)) ≈ 2304,66 (MWh).
•
Máy biến áp tự ngẫu.
+ Tính tương tự như phương án 1 ta có:
Δ
P
N.C
= 190 (kW).
Δ
P
N.T
= 190 (kW).
Δ
P
N.H
= 570 (kW).
Và ta cũng được bảng tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu:
Bảng 2.7
Đồ án môn học nhà máy điện
-
22
-
T(h)
0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 – 20 20 - 24
Δ
A
i
100413
49394,6 42392,6 67848,8 63781,5 111195 154682 90641,9 95545,1
Từ đó ta có:
ΣΔ
A
i
= 775894,5 (kWh).
Δ
A
TN
= 2x
ΣΔ
A
i
+ 2x
Δ
P
0
.T = 2x775894,5 + 2x85x8760
= 3040989 (KWh) ≈ 3040,99 (MWh).
Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của
phương án 2 là:
Δ
A
paII
=
Δ
A
TN
+
Δ
A
2CD
= 3040,99 + 2304,66 = 5381,65 (MWh).
Nhận xét:
Qua tính toán ở trên ta thấy mặc dù có tổn thất điện năng trong MBATN
lớn hơn nhưngtổng tổn thất điện năng một năm trong các MBA của phương
án 2 lại nhỏ hơn phương án 1, sở dĩ như vậy là vì phương án 2 có số lượng
MBA ít hơn.
IV)
TÍNH DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC CỦA CÁC MẠCH.
4.1).
Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức Phương án 1.
4.1.1)
Các mạch cấp điện áp 220 kV:
+ Đường dây kép (1): S
VHTmax
= 115,7(MVA).
∼
∼
∼ ∼
B
4
B
3
B
2
B
1
F
4
F
3
F
2
F
1
220KV 110KV
Đồ án môn học nhà máy điện
-
23
-
I
cb1
=
).(304,0
220.3
7,115
3
max
kA
U
S
dm
VHT
==
+
Cuộn cao áp MBAB1 khi sự cố B2(2):
I
cb2
=
).(067,0
220.3
565,25
3
kA
U
S
dm
CC
==
Vậy I
cb
(220)
= max (I
cb1
; I
cb2
) = 0,304 (kA).
4.1.2)
Các mạch cấp điện áp 110 kV:
+Mạch đường dây(có 1 kép + 4 đơn) (3): S
max
=100 (MVA) chia đều cho
các lộ đơn.
I
cb3
=
).(175,0
110.3
3,33
kA=
+Bộ máy phát điện _ máy biến áp hai dây cuốn(4):
I
cb4
=
).(344,0
110.3
5,62.05,1
.3
.05,1
kA
U
S
dm
dmF
==
+Trung áp máy biến áp liên lạc,dòng cưỡng bức được xét khi sự cố một
máy biến áp tự ngẫu liên lạc (B
1
) hoặc 1 MBA 2 cuộn dây B3 (5):
* Khi B3 sự cố:
I
cb5
= [S
Tmax
- S
B4
]
dm
U.32
1
=
).(111,0
110.32
5,57.100
kA=
−
* Khi sự cố MBATN(B1):
I’
b5
= [S
Tmax
-2.S
B4
]
dm
U.3
1
=
).(079,0
110.3
5,572100
kA
x
−=
−
Vậy I
cb
(110)
= max { I
cb3
; I
cb4
; I
cb4
; I
cb5
} = 0,344 (kA).
4.1.3)
Mạch cấp điện áp máy phát (10,5 kV).
+Mạch hạ áp máy biến áp liên lạc(6):
I
cb6
= k
qtSC
.
dm
dmB
U
S
.3
.
1
α
= 1,4.0,5.
5,10.3
125
= 4,812 (kA).
+Mạch máy phát(7):
I
cb7
= 1,05
dm
dmF
U3
S
= 1,05.
5,10.3
5,62
= 3,608 (kA).
+Mạch kháng phân đoạn(8) (3 kép ; 5 đơn):
- Dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn được xét theo 2 trường hợp
Đồ án môn học nhà máy điện
-
24
-
*)Trường hợp 1:
+ Khi sự cố máy biến áp B
2:
S
quaBA
= k
qtSC
.
α
. S
đmB1
= 1,4x0,5x125 = 87,5 (MVA).
S
quaK
= S
quaBA
+
2
1
S
đp
+
4
1
S
tđ
- S
đmF
→ S
quaK
= 87,5 +
2
1
.23,75 +
4
1
.20 - 62,5 = 41,875(MVA).
*)Trường hợp 2
+ Xét sự cố một máy phát (F
1
hoặc F
2
)
S
quaB
=
2
1
(S
đmF
- S
đp
-
4
1
S
td
)
=
2
1
(62,5 -23,75 -
4
1
.20) = 16,875 (MVA).
Lúc này S
quaK
là:
S
qK
= S
qB
+
2
1
s
đp
= 16,875 +
2
1
.23,75 = 28,75 (MVA).
Vậy dòng cưỡng bức qua kháng là:
I
cb8
=
5,10.3
875,41
3
=
dm
qK
U
S
= 2,302(kA).
∼
∼
S
qB
S
qK
S
td
1/2S
dp
S
td
1/2S
dp
B
1
∼
S
qB
S
qK
S
td
1/2S
dp
1/2S
dp
B
1
B
2
