Tài liệu Đồ án môn học - Thiết kế nhà máy nhiệt điện ppt

Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy nhiệt
điện

.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


1


CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY
Tại mỗi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện
năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải. Trong thực tế điện
năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì th
ế việc xây dựng được đồ
thị phụ tải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý,
đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng
công suất của các máy biến áp (MBA) và phân bố tối ưu công suất giữa các t
ổ
máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau.
I.1.1. Chọn máy phát điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 4 tổ máy công suất mỗi máy là
60MW.
Chọn 4 máy phát điện kiểu TBΦ-60-2 ( Phụ lục II.1.Tr.100,104. [1] ) có
các thông số như bảng 1-1:

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


Đ
Đ
i
i
ệ
ệ
n
n


k
k
h
h
á
á
n
n
g
g


t
t

ư
ư
ơ
ơ
n
n
g
g


đ
đ
ố
ố
i
i


X
X
d
d
’
’
’
’


X
X

d
d
’
’


X
X
d
d


T
T
B
BΦ
-
-
6
6
0
0
-
-
2
2


7
7

5
5


6
6
0
0


0
0
,
,
8
8
0
0


1
1
0
0
,
,
5
5

4
4
,
,
1
1
2
2
5
5


0
0
,
,
1
1
4
4
6
6


0
0
,
,
2
2

2
2


1
1
,
,
6
6
9
9
1
1




I.1.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy và đồ thị phụ tải các cấp điện áp dưới dạng
bảng theo % công suất tác dụng và hệ số cosϕ, ta tính được phụ tải ở các cấp
điện áp theo công suất biểu kiến từ công thức sau:
ϕ
Cos
P
S
t
t
=
với :

100
%.
max
Pp
P
t
=
.
Trong đó: S(t) _ Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA).
Cosϕ _

Là hệ số công suất của phụ tải.
I.1.3. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Nhà máy gồm 4 tổ máy có công suất mỗi tổ:
P
đm
= 60 MW, Cosϕ
đm
= 0,80 ⇒
.75
80,0
60
cos
..
MVA
P
S
dm
dm
dm

===
ϕ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


2
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
P
NMđm
= 4×P
đm
= 4×60 = 240 MW ⇒ S
NMđm
= 300 MW.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức:

t
t
t
Cos
P
S
ϕ
=
với :
100
%.
max
Pp

P
t
=
.
Ta tính được đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian. Kết quả ghi trong
bảng 1-1 và đồ thị phụ tải nhà máy ( Hình 1-2 ).

Bảng 1-1 (
Phụ tải toàn nhà máy ).


t (giờ) 0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24
P%
75 100 90 100 75
P
NM
(t) MW
180 240 216 240 180
S
NM
(t) MVA

225 300 270 300 225

Hình 1-2 -
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

I.1.4. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy:
Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 8% công suất định mức của nhà
máy với cosϕ = 0,85 được xác định theo công thức sau:

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+=
∑
∑
Fdm
NM
td
Fdm
td
S
tS
P
tS
)(
.6,04,0.
100
%
.
cos
)(
α
ϕ

với ΣP
Fđm
= 240 (MW)
ΣS
Fđm
= 300 (MVA)

→
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+=
300
)(
.6,04,0.
80,0
240
.
100
8
)(
tS
tS
NM
td

Trong đó Std(t) : Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t.

225
300
270
300
225
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 1012141618202224
S (MVA)
t (h)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


3
∑S
Fđm
: Công suất đặt toàn nhà máy.
S
NM
(t) : Công suất phát toàn nhà máy tại thởi điểm t.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải tự
dùng của nhà máy theo thời gian như bảng 1- 3 và đồ thị phụ tải hình 1- 4.

Bảng 1-3 -
Phụ tải tự dùng toàn nhà máy

t(h)

0 - 8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24
S
NM
(t) MVA
225 300 270 300 225
S
td
(t) MVA
20,40 24,00 22,56 24,00 20,40
Hình 1- 4 - Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy
I.1.5. Phụ tải địa phương:
Như nhiệm vụ thiết kế đã cho:
P
max
= 12,6 MW, Cosϕ = 0,80, U = 10,5 kV gồm 2 kép + 4 đơn .
Từ công thức sau:
()
()
t
dp
dp
Cos
tP
tS
ϕ
=

với:
()
.
100
%.
maxdpdp
dp
PP
tP =

Ta có kết quả cho ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải hình 1-6.
Bảng 1 - 4 - Phụ tải địa phương
t(h) 0 - 6 6 - 10 10 - 14 14 - 18 18 - 24
Pđp%
60 90 85 100 65
P
đp
(t)MW
7,56 11,34 10,71 12,60 8,19
S
đp
(t)MVA
9,45 14,18 13,39 15,75 10,24
20.4
24
22.56
24
20.4
0
5

10
15
20
25
024681012141618202224
S (MVA)
t (h)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


4
140
146.25
162.5
130
113.5
0
50
100
150
200
0 2 4 6 8 1012141618202224
S (MVA)
t (h)

Hình 1- 6 - Đồ thị phụ tải địa phương
I.1.6.
Đồ thị phụ tải phía điện áp trung (110kV):

Phụ tải điện áp cao P
max
= 140 MW, Cosϕ = 0,80 gồm 1 kép + 4 đơn .
Công suất ở các thời điểm được xác định theo công thức sau:
()
( )
t
c
c
Cos
tP
tS
ϕ
=
với:
()
.
100
%.
maxcc
c

PP
tP =

Ta có kết quả ở bảng 1-7 và đồ thị phụ tải cho ở hình 1- 8.
Bảng 1- 7 - Phụ tải phía điện áp trung (110kV)

t(h)
0 - 4 4 - 10 10 - 14 14 - 18 18 - 24
P%
80 85 90 100 70
P
T
(t)MW
112 117 130 104 91
S
T
(t)MVA
140 146,25 162,5 130 113,75









Hình 1- 8 - Đồ thị phụ tải phía điện áp trung (110kV)
9.45
14.18

13.39
15.75
10.24
0
5
10
15
20
25
024681012141618202224
S (MVA)
t (h)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


5
I.1.7. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào
hệ thống .
Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy:
S
NM
(t) = S
td
(t) + S
đp
(t) +S
T
(t) +S
HT
(t).

Ta bỏ qua tổn thất ΔS(t) trong máy biến áp.
⇒ S
HT
(t) = S
NM
(t) - [S
td
(t) + S
đp
(t) +S
T
(t) ].
Từ đó ta lập được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn
nhà máy như bảng 1-9 và đồ thị phụ tải hình 1-10.

Bảng 1-9 - Cân bằng công suất toàn nhà máy

t(h)
0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 16 16 - 18 18 - 20 20 - 22 22 - 24
S
NM
(t)
( MVA)

225 225 225 300 300 270 300 300 300 225 225
Sdp(t)
( MVA)

9,45 9,45 14,18 14,18 13,39 13,39 15,75 15,75 10,24 10,24 10,24
Std(t)

( MVA)

20,40 20,40 20,40 24,00 24,00 22,56 24,00 24,00 24,00 20,40 20,40
S
T
(t)
( MVA)

140 146,25 146,25 146,25 162,5 162,5 130 130 113,75 113,75 113,75
S
HT
(t)
( MVA)

55,15 48,9 44,17 115,57 100,11 71,55 130,25 130,25 152,01 80,61 80,61


Hình 1- 10 - Cân bằng công suất toàn nhà máy
55.15
48.9
44.17
115.57
100.11
71.55
130.25
152.01
80.61
0
20
40

60
80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 1012141618202224
S (MVA)
t (h)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


6
ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TỔNG CỦA TOÀN NHÀ MÁY

I.1.8. Dự trữ của hệ thống.
Ta có dự trữ của hệ thống là 14%S
HT
= 14%*3600 = 504 MVA, lớn hơn
so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thống S = 3600 MVA có thể
coi là vô cùng lớn so với công suất của toàn nhà máy S
NM
= 300 MVA .
I.1.9. Các cấp điện áp của các hộ tiêu thụ :
Nhà máy thiết kế có 3 cấp điện áp là:
Cấp điện áp máy phát có U
đm
= 10,5kV.
Cấp điện áp trung áp có U
đm
= 110kV.
Cấp điện áp cao ( phía Hệ thống ) có U
đm
= 220kV.

S
NM
S
T
S
HT
S
td
S
đp
55.15
48.9
44.17
115.57
100.11
71.55
130.25
152.01
80.61
225
270
300 300
225
9.45
14.18
13.39
15.75
10.24
20.4

24
22.56
24
20.4
140
146.25
162.5
130 113.75
0
50
100
150
200
250
300
024681012141618202224
S (MVA)
t (h)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


7
I.2. CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
Một trong những nhiệm vụ quan trọng thiết kế nhà máy điện là chọn sơ
đồ nối điện chính. Vì khi chọn được sơ đồ nối điện chính hợp lý, không
những đảm bảo về mặt kỹ thuật mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức
của mỗi tổ máy là 60 MW có nhiệm vụ cung cấ
p điện cho phụ tải ở ba cấp
điện áp sau:

1. Phụ tải địa phương ở cấp điện áp 10,5 kV có:
S
UFmax
= 15,75 MVA
S
UFmin


= 9,45 MVA
2. Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có:
S
Tmax
= 162,5 MVA
S
Tmin
= 113,75 MVA
3. Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 220 kV ( về hệ thống ) có:
S
HTmax
= 152,01 MVA
S
HTmin
= 44,17 MVA .
• Với nhà máy điện đang thiết kế có phụ tải địa phương (S
UFmax
= 21%
S
Fđm
) nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cung cấp (
Thanh góp điện áp máy phát được sử dụng nếu công suất phụ tải

địa phương lớn nhất vượt quá ( 15 - 20 )% công suất định mức
của một máy phát ).
• Ta có công suất dự trữ quay của hệ thống 504 MVA lớn hơn công
suất của bộ MFĐ-MBA nên ta dùng sơ đồ bộ MFĐ-MBA.
• Số lượng máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát sao cho khi
có 1 máy phát điện ng
ừng làm việc thì máy phát còn lại phải
đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải địa phương và tự dùng
của nhà máy
• Vì trung tính của lưới điện 220KV và 110KV là lưới trung tính trực
tiếp nối đất nên để liên lạc giữa 3 cấp điện áp ta dùng máy biến
áp tự ngẫu có:
α =
5,0
220
110220
=
−

.
Máy Biến áp liên lạc chọn loại có điều áp dưới tải.
• Phụ tải P
Tmin
= 113,5 MVA lớn hơn công suất 1bộ MFĐ- MBA, do
vậy ta có thể gép 1 đến 2 bộ MFĐ- MBA để đơn giản hoá trong vận
hành cũng như việc chọn máy biến áp
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


8

* Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu nên không cần kiểm tra
điều kiện về liên lạc công suất giữa bên trung và bên cao khi S
Tmin

• Trên cơ sở những nhận xét trên ta vạch các phương án nối dây của
nhà máy như sau:
1. Phương án I:











Nhận xét:

Phương án đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp, khi
bố trí từng nguồn và tải cân xứng . Hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng
nhỏ, nhưng có nhược điểm là: khi phụ tải trung áp cực tiểu thì sẽ có 1 lượng
công suất phải tải qua 2 lần máy biến áp làm tăng tổn thất ,tuy nhiên do máy
biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu nên ta có thể bỏ qua nhược
điểm này .

2. Phương án II:
Cũng trên cơ sở phương án 1 nhưng khác là ta đưa 1 bộ MFĐ- MBA 2
dây quấn bên trung áp sang bên cao áp

Sơ đồ phương án
∼

B
1

F
4

F
3
F
2

F
1

220 kV 110 kV
HT
B
2

B
3

B
4

∼

∼

∼

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


9
Sơ đồ phương án 2:











Nhận xét :
Phương án này đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp .
Nhưng so với phương án 1 thì có nhược điểm là: máy biến áp phía cao đắt
tiền hơn, và phải sử dụng đến 3 loai máy biến áp, nhưng lại tránh được công
suất tải qua 2 lần máy biến áp khi phụ tải trung áp cực tiểu.
3.
Phương án III:
Nối 3 máy trên thanh góp điện áp máy phát, chỉ cần nối 1 bộ MFĐ-
MBA bên trung áp

Nhận xét
:
∼

B
2

F4
F1
F3
F
2

220 kV
110 kV
HT
B
3

B

1

B
4

∼

∼

∼

榶
*
HT
220 kV
110 kV
B
1

B
2

B
3

F1
F
2

F3

F4
∼

∼

∼

∼

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


10
Phương án này đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp .
Có số lượng máy biến áp giảm so với các phương án trước . Có nhược điểm là
thiết bị phân phối điện áp máy phát phức tạp, có dòng cưỡng bức qua kháng
lớn có thể không chọn được kháng .
Tóm lại:

Qua những phân tích trên đây để lại phương án I và phương án II để
tính toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ
nối điện tối ưu cho nhà máy điện.



ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


11
CHƯƠNG II

CHỌN MÁY BIẾN ÁP
TÍNH TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

II.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 MBA trong nhà máy điện là loại, số lượng, công suất định mức và hệ số
biến áp. MBA được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện
bình thường và khi xảy ra sự cố
nặng nề nhất
Nguyên tắc chung để chọn MBA là trước tiên chọn S
đmB
≥ S
max
_ 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 MBA . Xác định công
suất thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống . Ta lần lượt
chọn MBA 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.
I. PHƯƠNG ÁN I:
1. Chọn máy biến áp:
a. Chọn máy biến áp B
3

, B
4

:
Các máy biến áp này được chọn theo điều kiện của sơ đồ bộ :
S
B3
=S
b4
≥ S
MFđm
=
MVA75
8,0
60
=

Tra bảng chọn máy biến áp loạ
i
TPдцH

80
(Phụ lục III.4.Tr.151. [1] )
S
đm
MVA
U
C
kV
U
H
kV
P

0

kW
P
N
kW
U
N%
I
N%

Giá
USD
Loại
80 115 10,5 70 310 10,5 0,55
550.000

TPдцH


b. Chọn máy biến áp B
1
, B
2


Máy biến áp liên lạc này được chọn theo điều kiện công suất thừa:

S
thừa

=
∑
n
1
S
đmMF
- (S
Ufmin
+ n.S
(1)
tdmax
)
• S
đmMF
: Công suất định mức của 1 máy phát
• S
(1)
tdmax
: Công suất tự dùng cực đại tại 1 máy phát
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


12
• n : Số máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát
• S
Ufmin
: Công suất địa phương cực tiểu
Vậy ta có:
S
thừa

= 2
.75
- (9,45 + 2·
4
24
) = 128,55 (MVA)
Chọn công suất MBATN theo điều kiện :
S
B1,B2
≥
α2
1
S
thừa
S
B1,B2
≥
5,0.2
1
. 128,55 = 128,55 (MVA)
Tra bảng ta chọn MBA
AT
дц
H
- 160
(Phụ lục III.6.Tr.156. [1] ) có các thông số sau:

2. Phân bố công suất cho các máy biến áp:

a. Phân bố công suất cho B

3
, B
4

:
Để đảm bảo vận hành kinh tế, thuận tiện, ta cho B
3
, B
4
làm việc với đồ
thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm.
S
B3
= S
B4
= S
đmMF
-
4
S
maxtd

= 75 -
4
24
= 69 MVA
Vậy ta có đồ thị phụ tải của B
3
, B
4

:







U
C

kV
U
T

kV
U
H

kV
P
0

kW
P
N

kW
U
N

%
I
0
%
C-T C-H T-H C-T C-H T-H
230 121 11 105 290 - - 11 32 20 0,5
69
24
S
(MVA)
t (h)
0
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


13
S
B3
= S
B4
= 69 MVA < S
B3,B4đm
= 80 MVA do vậy khi làm việc bình
thường B
3
, B
4
không bị quá tải.
b. Phân bố công suất máy B
1

, B
2
:
Công suất cuộn cao áp : S
CC1
= S
CC2
=
2
1
S
VHT

Công suất cuộn trung áp : S
CT1
= S
CT2
=
2
1
[S
T
- (S
B3
+ S
B4
)]
Công suất cuộn hạ: S
CH1
= S

CH2
= S
CC
+ S
CT

Bảng tính toán phân bố công suất cho các máy biến áp liên lạc:
Giờ 0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24
S
CH
(t)
17,58
17,58 15,21 50,91 51,31 37,03 50,13 50,13 52,88
S
CT
(t)
-10,00 -6,88 -6,88 -6,88 1,25 1,25 -15,00 -15,00 -23,13
S
CC
(t)
27,58 24,45 22,09 57,79 50,06 35,78 65,13 65,13 76,01
(Dấu âm ở đây thể hiện là công suất được truyền từ phía trung áp của
máy biến áp tự ngẫu sang bên cao áp)
Từ bảng kết quả trên ta có nhận xét :
• Máy biến áp B
3
, B
4
không bị quá tải (S
đm

= 69 MVA)
• Công suất cuộn cao MBATN: S
Cmax
= 76,01 MVA < S
đm
= 125MVA
• Công suất cuộn trung MBATN:
S
Tmax
= 23,13 MVA < αS
đm
= 0,5.125 = 62,5 MVA
• Công suất cuộn hạ MBATN S
Hmax
= 52,88 MVA < αS
đm
= 62,5 MVA
Kết luận:
Ở điều kiện bình thường thì không có máy biến áp nào bị quá tải
3. Kiểm tra quá tải khi sự cố

Để kiểm tra lúc sự cố ta xét 2 trường hợp nguy hiểm nhất là lúc phụ
tải trung áp đạt giá trị cực đại
• S
Tmax
= 162,5 MVA

• S
Uf
= 13,39

MVA
• S
VHT
= 100,11 MVA


a. Đối với máy biến áp B
3
, B
4
:
Ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố với bộ MF-MBA
b. Đối với máy biến áp liên lạc:
* Kiểm tra lúc bình thường:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


14
2. k
bt
.α.S
đmTN
≥ S
thừa

k
bt
: Hệ số quá tải cho phép lúc bình thường k
bt

=1,3
S
đmTN
: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
Vậy :
2. k
bt
.α.S
đmTN
≥ S
thừa

2.1,3.0,5.160≥ S
thừa

208 MVA ≥ 128,55 MVA

Vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện tải được lượng công
suất thừa lúc bình thường.
* Kiểm tra điều kiện sự cố lúc phụ tải trung max:
* Hỏng 1 máy biến áp bộ: ví dụ hỏng MBA bộ B
3

+ Điều kiện: 2.k
tsc
.α.S
đmTN
≥ S
T
max

- (S
Fbộ
-
4
1
S
td
max
)
k
sc
: Hệ số quá tải cho phép lúc sự cố k
sc
=1,4.
2.k
tsc
.α.S
đmTN
= 2.1,4.0,5.160 = 224 MVA >128,55 – (75+
4
24
)= 47,55 MVA
(Thoả mãn)
+ Phân bố công suất sau sự cố :
Công suất của mỗi cuộn trung MBATN là:
S
CT1
= S
CT2
=

2
1
(S
Tmax
- S
B4
) =
2
1
(128,55 - 69) = 29,78 MVA
Công suất cuộn hạ MBATN:
S
CH1
= S
CH2
=
2
1
(∑S
Fbộ
- S
Uf
- 2. S
td
max
)
=
2
1
(2. 75 - 13,39

- 2.
4
24
) = 62,31 MVA
Công suất cuộn cao MBATN là:
S
CC1
= S
CC2
= S
CH
- S
CT
= 62,31 – 29,78 = 32,53 MVA
Xác định công suất thiếu:
S
Thiếu
= S
VHT
- 2.S
CC

= 100,11 - 2. 32,53 = 35,05 MVA < S
dt
= 504 MVA

* Khi một MBATN bị sự cố:
+ Điều kiện quá tải sự cố:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

15
k
qtsc
.α.S
đmTN
≥ S
T
max
- ∑S
BAbộ


⇔
1,4.0,5. 160 MVA ≥ 128,55 - 2.69

(Thoả mãn)
+ Xác định sự phân bố lại công suất sau sự cố :
Công suất tải qua cuộn trung MBATN:
S
CT
= S
Tmax
- 2. S
Bộ

= 128,55 - 2.69 = - 9,45 MVA ( Dấu - là tải từ cuộn trung
sang cuộn cao MBA TN)
Công suất tải qua cuộn hạ MBATN:

S
H
=∑ S
Fmax
- S
Uf
- S
td
max

= 2.75 - 13,39

- 2.
4
24
=124,61 MVA (1)
MBATN còn lại tải được công suất ở cuộn hạ như sau:
S
H
= k
sc
.α.S
đmTN
=1,4.0,5.125 = 87,5 MVA (2)
So sánh (1) và (2) ,ta thấy (1)>(2) và ta sẽ lấy (2)
Vậy công suất chuyên tải qua cuộn hạ MBATN sẽ là:
S
CH
= 87,5 MVA
Công suất tải qua cuộn cao áp MBATN:

S
CC
= S
CH
- S
CT

= 87,5 – (- 9,45) = 96,95 MVA
Công suất thiếu:
S
thiếu
= S
VHT
- S
CC

= 100,11 - 96,95 = 3,16 MVA < S
dt
= 504 MVA
(Thoả mãn )
Nhận xét:
• Công suất phát vào hệ thống là vừa đủ
• Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải quá mức cho phép.
Vậy các máy biến áp đã chọn trong phương án I thoả mãn điều kiện
vận hành lúc bình thường và khi sự cố

II.
PHƯƠNG ÁN II :

1. Chọn máy biến áp:

a. Chọn máy biến áp B
1
, B
4
:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


16
Hoàn toàn tươnh tự như phương án 1:
•

Chọn MBA B
4
loại
TPдцH
80- 115/10,5 có các thông số sau:
(Phụ lục III.4.Tr.151. [1] )
S
đm
MVA
U
C
kV
U
H
kV
P
0

kW
P
N
kW
U
N%
I
N%

Giá
USD
Loại
80 115 10,5 70 310 10,5 0,55
550.000

TPдцH


•

Chọn MBA B
1
loại
TPдц
80-242/10,5(Phụ lục 6.Tr.155. [1])
có các thông số:

S
đm

MVA
U
C
kV
U
H
kV
P
0

kW
P
N
kW
U
N%
I
N%

Giá
USD
Loại
80 242 10,5 80 320 11 0,6
800.000

TPдц



b. Chọn máy biến áp B

2
, B
3

Chọn theo điều kiện công suất thừa:
S
thừa
= ∑ S
đmMF
- S
Ufmin
- 2.S
(1)
td
= 2.75 – 9,45 - 2.
4
24
= 128,55 MVA
Chọn MBA có công suất :
S
B3
= S
B4
≥
α.2
1
. S
thừa
= 128,55 MVA
Tra bảng ta chọn MBA

AT
дц
H
- 160
(Phụ lục III.6.Tr.156. [1] ) có các thông số sau:

2. Phân bố công suất cho các máy biến áp:

a. Phân bố công suất cho máy biến áp B
4
, B
1
:

Để đảm bảo vận hành kinh tế thuận tiện ta phân bố công suất MBA B
1,
B
4
,

giống như trong phương án I:
S
B1
= S
B4
= 69 MVA

U
C

kV
U
T

kV
U
H

kV
P
0

kW
P
N

kW
U
N
%
I
0
%
C-T C-H T-H C-T C-H T-H
230 121 11 105 290 - - 11 32 20 0,5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


17

Đồ thị phụ tải máy biến áp:










S
B1
= S
B4
= 69 MVA < S
đm
= 80 MVA, nên khi làm việc bình thường
MBA S
B1
, S
B4
không bị quá tải

b. Phân bố công suất cho máy biến áp B
2
, B
3
:

Công suất cuộn cao:
S
CC1
= S
CC2
=
2
1
.(S
HT
- S
B1
)
Công suất cuộn trung :
S
CT1
= S
CT2
=
2
1
.( S
T
- S
B4
)

Công suất cuộn hạ :
S
CH

= S
CC
+ S
CT
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có bảng số liệu phân bố công suất cho các máy biến
áp như sau:


Giờ 0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24
S
CH
(t)
17,58 17,58 15,21 50,91 51,31 37,03 50,13 50,13 52,88
S
CT
(t)
30,00 33,13 33,13 33,13 41,25 41,25 25,00 25,00 16,88
S
CC
(t)
-12,43 -15,55 -17,92 17,79 10,06 -4,22 25,13 25,13 36,01

Từ bảng tính toán trên ta có nhận xét :

• Công suất cuộn cao MBATN cực đại là :
36,01 MVA < α. Sđm = 0,5. 160 = 80 MVA
69
24
S
(MVA)

t (h)
0
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


18
• Công suất cuộn trung MBATN cực đại là:
41,25 MVA< α. S
đm
= 80 MVA
• Công suất cuộn hạ MBATN cực đại là:
52,88

MVA < α.S
đm
= 80 MVA
Kết luận
:
Trong quá trình vận hành lúc bình thường, các MBA không bị quá tải
3. Kiểm tra quá tải khi sự cố:

Để kiểm tra lúc sự cố, ta xét trường hợp nguy hiểm nhất là lúc phụ
tải trung áp đạt giá trị cực đại .
• S
Tmax
= 162,5 MVA

• S
Uf
= 13,39

MVA
• S
VHT
= 100,11 MVA


a. Đối với máy biến áp B
3
, B
3
:
Ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải sự cố với bộ MF - MBA
b. Đối với máy biến áp liên lạc:
* Kiểm tra lúc bình thường:
2. k
bt
.α.S
đmTN
≥ S
thừa

k
bt
: Hệ số quá tải cho phép lúc bình thường k
bt
=1,3
S
t
đmTN

: công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
Vậy :
2. k
bt
.α.S
đmTN
≥ S
thừa


⇔
2.1,3.0,5. 160 ≥ S
thừa


⇔
208 MVA ≥ 128,55 MVA ⇒ (Thoả mãn)
Vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện: Tải được lượng
công suất thừa lúc bình thường mà không quá tải quá mức cho phép.
KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN SỰ CỐ LÚC PHỤ TẢI TRUNG MAX:
•
Hỏng máy biến áp bộ: Hỏng bộ B
4

-

Điều kiện quá tải sự cố :
k
qtsc
.α.n

1
.S
tải
đm
≥ S
max
quaBA
= S
T
max
k
qtsc
: Hệ số quá tải cho phép lúc sự cố k
qtsc
=1,4
n
1
: Số MBA nối vào thanh ghóp điện áp MF
S
tải
đm
: công suất định mức của máy biến áp
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


19
Công suất cuộn trung MBATN :
k
qtsc
.α.n

1
.S
tải
đm
= 1,4.0,5.2.160 = 224 MVA.
S
max
quaBA
= 162,5 MVA
Vậy máy biến áp tự ngẫu đã chọn thoả mãn điều kiện đảm bảo tải được
lượng công suất quá tải do sự cố mà không quá tải quá mức cho phép.

* Phân bố công suất sau sự cố :
Công suất của mỗi cuộn trung MBATN là:
S
CT1
= S
CT2
=
2
1
S
Tmax
=
2
1
162,5 = 81,25 MVA
Công suất cuộn hạ MBATN:
S
CH1

= S
CH2
=
2
1
(∑S
Fbộ
- S
Uf
- 3. S
td
max
)
=
2
1
(2. 75 - 13,39

- 2.
4
24
) = 62,31 MVA
Công suất cuộn cao MBATN:
S
CC1
= S
CC2
= S
CH
- S

CT
= 62,31 - 81,25 = -18,94 MVA
Xác định công suất thiếu:
S
Thiếu
= S
VHT
- 2.S
CC
= 100,11 - 2. (-18,94) = 137,99 MVA < S
dt
= 504 MVA

⇒
(Thoả mãn )


* Khi một MBATN bị sự cố:
+ Điều kiện quá tải sự cố:
k
qtsc
.α.S
đmF
≥ S
T
max
- S
bộ

⇔
1,4.0,5.160 ≥ 162,5 - 69
⇔
112 MVA > 93,5 MVA ⇒ ( Thoả mãn )
+ Xác định sự phân bố lại công suất sau sự cố :
Công suất tải qua cuộn trung MBATN:
S
CT
= S
Tmax
- S
Bộ

= 162,5 - 69 = 93,5 MVA
Công suất tải qua cuộn hạ MBATN:
S
H
= ∑ S
đmMF
- S
Uf
- 3.S
td

= 2.75 - 13,39

- 2·
4
24
= 124,61 MVA (1)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


20
MBATN còn lại tải được công suất ở cuộn hạ như sau:
S
H
= k
sc
.α.S
đmTN
=1,4.0,5. 200 = 140 MVA (2)
So sánh (1) và (2), ta thấy (2) > (1) và ta sẽ lấy (2)
Vậy công suất chuyên tải qua cuộn hạ sẽ là:
S
CH


= 140 MVA
Công suất tải qua cuộn cao áp MBATN:
S
CC
= S
CH
- S
CT

= 140 – 93,5 = 46,5 MVA
Công suất thiếu:
S

thiếu
= S
VHT
- S
CC

=100,11 – 46,50 = 53,61 MVA < S
dt
= 504 MVA

⇒
(Thoả mãn )

Nhận xét:
• Máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải quá mức cho phép.
Vậy các máy biến áp đã chọn trong phương án II thoả mãn điều kiện vận
hành lúc bình thường và khi sự cố.



ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


21
II.2. Tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng .
I. Phương án I:
1. Máy biến áp ghép bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây:
* Tổn thất trong máy biến áp 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.
- Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây
trong một năm :
ΔA
b
= ΔP
0
.t + ΔP
N
( .)
S
S
2
dmB
b
t
Trong đó :
ΔP
0
. ΔP
N
: Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của MBA .
S
đmB
: Công suất định mức của máy biến áp.
S
bmax
:

Công suất bộ của máy biến áp .

t : Thời gian vận hành của máy biến áp trong năm
Máy biến áp B
3
và B
4
luôn làm việc với đồ thị bằng phẳng và với công
suất định mức của máy.
ΔA
B3
= ΔA
B4
= [70+ 310.
kWh
32
10 2568,19. 8760 ].)
80
69
( =

=> 2bộ: 2ΔA
B
= 2.2568,19.10
3
= 5136,37. 10
3
kwh
2. Máy biến áp tự ngẫu ba pha:
Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu có nhiều phương
pháp .Trong chuyên đề này ta tính tổn thất máy biến áp tự ngẫu tương tự như
máy biến áp ba pha ba cuộn dây. Khi đó cuộn dây nối tiếp, cuộn dây chung và

cuộn dây hạ áp của MBA tự ngẫu tương ứng với cuộn cao, trung và hạ của
máy biến áp 3 cuộn dây.
ΔA
TN
= [ΔP
o
.t +
∑
24
0
2
dmB
.
S
365
( ΔP
N.C
.S
Ci
2
.t
i
+ ΔP
N.T
.S
Ti
2
.t
i
+ ΔP

N.H
.S
Hi
2
.t
i
)]
Trong đó :
.S
Ci
. S
Ti
. S
Hi
: Công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của MBA TN trong
khoảng thời gian t
i
.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


22
.ΔP
0
: Tổn thất không tải.
.ΔP
N-C
, ΔP
N-T
, ΔP

N-H
: Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao,
trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu.
Nhà SX chỉ cho ΔP
NC-T
⇒ ΔP
NT-H
= ΔP
NC-H
= 0,5 ΔP
NC-T
= 0,5.290 = 145 kW
+ ΔP
N-C
= 0,5 (ΔP
NC-T
+
)
P
-
P
2
H-NT
2
H-NC
α
Δ
α
Δ

= 0,5 (290

+
kW 145 )
0,5
145
-
0,5
145
22
=

+ ΔP
N-T
= 0,5 (ΔP
NC-T
+
)
P
-
P
2
H-NC
2
H-NT
α
Δ
α
Δ

= 0,5 (290 +
kW 145 )
0,5
145

0,5
145
22
=−

+ΔP
N-H
= 0,5 (
-
P
+
P
2
H-NT
2
H-NC
α
Δ
α
Δ
ΔP
NC-T
)
= 0,5
kW 715 290) -

0,5
145

0,5
145
(
22
=+

Thay số ta có:
∑
=
24
1i
S
iH
.t
i
= 17,58
2
.6 + 15,21
2
.2 + 50,91
2
.2 + 51,31
2
.2 + 37,03
2
.2
+ 50,13

2
.6 + 52,88
2
.4 = 41766,01 MVA
2
.h
∑
=
24
1i
S
iT
.ti=(- 10,00)
2
.4 + (-6,88)
2
.6 + (1,25)
2
.4 + (-15)
2
.6 + (-23,13)
2
.4
= 4178,91 MVA
2
.h
∑
=
24
1i

S
iC
.ti = 27,58
2
.4 + 24,452.2 + 22,09
2
.2 + 57,79
2
.2 + 50,06
2
.2
+ 35,78
2
.2+ 65,13
2
.6+ 76,01
2
.4 = 68016,18 MVA
2
.h
Do đó:
ΔA
B1
= ΔA
B2
=
= 8760.0,075+
2
160
365

(0,145. 68016,18 + 0,145. 4178,91+ 0,715. 41766,01)

ΔA
B1
= ΔA
B2

= 1527,81 MWh
Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án 1
là:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


23
ΔA
Σ
= ΔA
B1
+ΔA
B2
+ΔA
B3
+ΔA
B4
= 2. 1527,81.10
3
+ 2.2568,19.10
3

ΔAΣ = 8192.103 KWh

2. Phương án II
1. Máy biến áp ghép bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây:
Kết quả như PAI ΔA
B4
= 2568,19.10
3
kWh
Tương tự: ⇒ ΔA
B1
= ΔP
0
.t + ΔP
N
( .)
S
S
2
dmB
b
t
ΔA
B1
= [ 80 + 320.(
.)
80
69
2
].8760 = 2786,12.10
3

kWh.
2. Máy biến áp tự ngẫu ba pha:

Nhà SX chỉ cho ΔP
NC-T
⇒ ΔP
NT-H
= ΔP
NC-H
= 0,5 ΔP
NC-T
= 0,5.290 = 145 kW
+ ΔP
N-C
= 0,5 (ΔP
NC-T
+
)
P
-
P
2
H-NT
2
H-NC
α
Δ
α
Δ

= 0,5 (290

+
kW 145 )
0,5
145
-
0,5
145
22
=

+ ΔP
N-T
= 0,5 (ΔP
NC-T
+
)
α
Δ
-
α
Δ
2
H-
2
H- NCNT
PP

= 0,5 (290 +

kW 145 )
0,5
215

0,5
215
22
=−

+ΔP
N-H
= 0,5 (
-
P
+
P
2
H-NT
2
H-NC
α
Δ
α
Δ
ΔP
NC-T
)
= 0,5
kW 715 290) -
0,5

215

0,5
215
(
22
=+

Thay số ta có:
∑
=
24
1i
S
iH
.t
i
= 17,58
2
.6 + 15,21
2
.2+ 50,91
2
.2 +51,31
2
.2 +37,03
2
.2
+50,13
2

.6 + 52,88
2
.4 = 41766,01 MVA
2
.h
∑
=
24
1i
S
iT
.ti = 30
2
.4 + 33,13
2
.6 + 41,25
2
.4 + 25
2
.6 + 16,88
2
.4
= 21878,91 MVA
2
.h
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN


24
∑

=
24
1i
S
iC
.ti = (-12,43)
2
.4 +(-15,55)
2
.2 + (-17,92)
2
.2 + (17,79)
2
.2 +(10,06)

2
.2
+ (-4,22)
2
.2 + (25,13)
2
.6+ (36,01)
2
.4 = 11586,58 A
2
.h
Do đó:
ΔA
B2
= ΔA

B3
=
= 8760.0,105+
2
160
365
(0,145. 11586,58 + 0,145. 21878,91+ 0,715. 41766,01)
ΔA
B2
= ΔA
B3
= 1509,9 MWh.
Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án III là:
ΔA
Σ
= ΔA
B1
+ΔA
B2
+ΔA
B3
+ΔA
B4
=
= 2786,12.10
3
+ 2568,19.10
3
+ 2. 1509,9.10
3

=
= 8374,1.10
3
KWh > 8192,1.10
3
KWh _ Của phương án 1.
Vậy xét về mặt tổn thất điện năng thì phương án I tốt hơn phương án II.
Tuy nhiên để đánh giá chọn được phương án tối ưu ta phải tính toán kinh tế kĩ
thuật thì mới chọn được phương án cụ thể .