Báo cáo Thực tập tại Nhà máy điện

ị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. Ta có sơ đồ chung của một nhà máy điện như sau : Máy biến áp SC HT ST SĐP STD Sơ đồ chung của một nhà máy phát điện có dạng như trên. Ta có tổng công suất phát toàn nhà máy phải bằng tổng công suất tiêu thụ. SNM (t) = STD (t) + SĐP (t) + ST (t) + SC (t) + SVHT (t) Trong đó : SVHT (t) : Công suất về hệ thống tại thời điểm t SC (t) : Công suất về thanh góp điện áp cao tại thời điểm t ST (t) : Công suất về thanh góp điện áp trung tại thời điểm t SĐP (t) : Công suất yêu cầu của phụ tải địa phương tại thời điểm t STD (t) : Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t I. Chọn máy phát điện Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 4´50 MW = 200 MW. Do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau : +Công suất của mỗi bộ máy phát-máy biến áp không dược lớn hơn dự trữ quay của hệ thống. + Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm thấp. + Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành nên chọn các máy phát điện cùng loại. Nhà máy điện gồm bốn máy phát, công suất mỗi máy là 50MW. Ta sẽ chọn các máy phát cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5 KV. Bảng tham số máy phát điện. Loại máy phát Thông số định mức Điện kháng tương đối n v/ph S MVA P MW U KV cosj I KA X”d X’d Xd TBF-50-2 3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,135 0,3 1,84 II.Tính toán phụ tải Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải của các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng Pmax và hệ số cosjtb của từng phụ tải tương ứng từ đó ta tính được phụ tải của các cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau : với (1) Trong đó : St : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng MVA P%: Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực đại Pmax : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng, MW cosj : Hệ số công suất của từng phụ tải. 1.Công suất của toàn NM Theo thiết kế công suất đặt của nhà máy là PNM=200 MW với cos=0,8. Theo đầu bài cho bảng biến thiên công suất phát hàng ngày của nhà máy và áp dụng công thức (1) ở trên ta có bảng kết quả tính toán như sau : t (h) 0 á 8 8 á 14 14 á 20 20 á 24 P% 80 100 90 80 PNM(t) (MW) 160 200 180 160 SNM(t) (MVA) 200 250 225 200 Từ bảng kết quả trên ta vẽ được đồ thị phụ tải của toàn nhà máy như sau : 2.Phụ tải địa phương Phụ tải địa phương của nhà máy có Uđm=10 kV, P10max= 8 MW, cosjdp = 0,89. Để xác định đồ thị phụ tải địa phương phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ công thức : với Kết quả tính được theo từng thời điểm t cho ở bảng sau : t (giờ) 0 á 7 7 á 12 12 á 18 18 á 24 Pđp(%) 70 80 100 70 Pđp(t)(MW) 5,6 6,4 8 5,6 Sđp(t)(MVA) 6,3 7,2 9 6,3 Từ đó ta vẽ được đồ thị phụ tải địa phương như sau : 3.Phụ tải phía trung áp Phụ tải phía trung áp đã cho: Uđm=110 KV; PTmax = 60 MW và cosj = 0,9. Tính toán tưong tự được kết quả trong từng thời điểm t như sau : t (giờ) 0 á 8 8 á 12 12 á 18 18 á 24 PT (%) 70 100 80 60 PT(t) (MW) 42 60 48 36 ST(t) (MVA) 46,67 66,67 53,33 40 4. Phụ tải tự dùng của NMĐ Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 7% công suất định mức của nhà máy với cosjNM = 0,85 được xác định theo công thức sau: Với Stdmax = atd.SNM = MW Trong đó : Std(t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t. Sđm: Công suất định mức của nhà máy MVA. S(t): Phụ tải tổn tại thời điểm t theo bảng 1-2. Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian như bảng sau. t(h) 0-8 8-14 14-20 20-24 S(t) MVA 200 250 225 200 Std (t) MVA 13,84 15,73 14,79 13,84 III. Cân bằng công suất trong NMĐ Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy: SNM(t) = Std(t) + Sđp(t) +ST(t) +SHT(t)+SC(t). (ở đây SC(t) = 0, phía cao áp không có phụ tải ) Ta bỏ qua tổn thất DS(t) trong máy biến áp. ị SHT(t) = SNM(t) - [Std(t) + Sđp(t)]. Từ đó ta lập được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như bảng sau và dựa vào bảng sau ta vẽ được đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy. t(h) 0-7 7-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-24 SNM(t) MVA 200 200 250 250 225 225 200 Sdp(t) MVA 6,3 7,2 7,2 9 9 6,3 6,3 Std(t) MVA 13,84 13,84 15,73 15,73 14,79 14,79 13,84 ST(t) MVA 46,67 46,67 66,67 53,33 53,33 40 40 SHT(t) MVA 133,19 13,29 160,4 171, 94 147,88 163,91 139,86 Chú thích: Đường (1) là đường phụ tải địa phương. Đường (2) là đường phụ tải tự dùng Đường (3) là đường phụ tải phía trung áp. Đường (4) là đường công suất về hệ thống. Đường (5) là đường phụ tải toàn nhà máy. * nhận xét Tổng công suất định mức của hệ thống là 2350 MVA không kể nhà máy thiết kế, dự trữ quay của HT bằng 8% tức là :Sdtquay = 8%.2350 = 188 MVA. Ta thấy giá trị này lớn hơn công suất cực đại của nhà máy lúc phát lên hệ thống SVHTmax= 171,94 MVA, do đó phụ tải phía trung áp có thêm nguồn dự trữ. Khi phía trung áp thiếu công suất thì có thể lấy từ hệ thống về.Với điều kiện phải dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc. Như vậy có thể tăng tính ổn định của hệ thống. Phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. Nhà máy thiết kế có 3 cấp điện áp : Cấp điện áp máy phát : Uđm = 10kV. Cấp điện áp trung : Uđm = 110kV. Cấp điện áp cao : Uđm = 220kV. Phụ tải phía trung áp khá lớn do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. Chương II. nêu các phương án và chọn máy biến áp I. nêu các phương án Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định những đặc tính kinh tế và kỹ thuật của nhà máy thiết kế. Vì vậy cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất và các nhận xét để đưa ra các phương án nối dây có thể. Tất nhiên các phương án đưa ra phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật nhất định để có thể đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ,phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp và làm tăng độ ổn định của hệ thống. Mạng cao áp và trung áp có trung tính trực tiếp nối đất, về nguyên tắc có thể dùng máy biến áp 3 dây quấn làm máy biến áp liên lạc (MBALL). Song có lợi hơn cả là dùng máy biến áp tự ngẫu (MBATN) làm MBALL. Vì khi đó ta có thể tận dụng được khả năng truyền tải công suất từ trung áp sang cao áp. Như vậy ta có thể làm tăng tính linh hoạt của hệ thống. Mặt khác hệ số có lợi α=0,5 nên ta chọn 2 máy biến áp tự ngẫu làm MBALL, như vậy sơ đồ nối điện sẽ đơn giản và dễ vận hành hơn. Số bộ máy phát – máy biến áp 2 dây quấn nối vào thanh góp phía điện áp trung có thể lớn hơn phụ tải cực tiểu của cấp điện áp này và làm tăng tổn thất công suất ít hơn. Phụ tải địa phương cực đại của nhà máy Sdpmax=9MVA và được lấy từ phía hạ áp của 2 MBATN (tức là được lấy từ đầu cực máy phát nối với MBATT). Như vậy mỗi máy phát cấp cho phụ tải địa phương 4,5MVA chiếm xấp xỉ 9% công suất của 1 máy phát (nhỏ hơn 15% công suất của 1 may phát). Vậy không cần thanh góp ở đầu cực máy phát. Phụ tải máy phát co thể lấy từ đầu cực của mỗi máy phát. Như vậy ta có thể đề xuất 3 phương án sau để lựa chọn : 1. Phương án 1 B1 B2 B3 B4 ST Sdp HT ~ ~ ~ ~ Nhận xét: Trong phương án này chỉ dùng 3 loại máy biến áp. Bộ máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây phía trung áp không có khả năng cung cấp đủ công suất cho phụ tải trung áp trong trường hợp cực đại. Khi đó phải lấy công suất từ phía hệ thống hoặc từ phía hạ áp của MBALL gây ra tổn thất trong MBALL. Vì số lượng máy phát, máy biến áp đặt bên phía cao áp nhiều nên chí phí đầu tư có thể lớn. 2. Phương án 2 B4 B1 B2 B3 ST Sdp HT ~ ~ ~ ~ Nhận xét: Trong phương án này chỉ phải chọn 2 loại máy biến áp là 1 loại MBATN và 1 loại MBA 2 cuộn dây. Số lượng thiết bị đặt bên phía cao áp ít, nên vốn đầu tư sẽ giảm hơn so với phương án 1. Do có 2 bộ máy phát máy - biến áp 2 cuộn dây dặt bên phía trung áp, chúng có khả năng cung cấp đủ công suất cho phía trung áp trong trường hợp phụ tải cực đại. Và phần công suất thừa được đưa sang bên cao áp và đưa về hệ thống. Chế độ truyền tải từ trung áp sang cao áp đối với MBATN là rât có lợi. Tất nhiên vẫn có tổn thất trong MBALL. 3. Phương án 3 B3 B4 B5 ST Sdp HT ~ B6 ~ B2 ~ B1 ~ Nhận xét: Trong phương án này phải chọn đến 3 loại máy biến áp, như vậy vận hành sẽ phức tạp. Số lưong thiết bị nhiều hơn 2 phương án trên, mặt khác số thiết bị bên phía cao áp cũng nhiều hơn 2 phương án trên, dẫn đến chí phí tăng cao hơn. Cũng như ở phương án 2, phía trung áp có 2 bộ máy phát máy - biến áp 2 cuộn dây dặt bên phía trung áp, chúng có khả năng cung cấp đủ công suất cho phía trung áp trong trường hợp phụ tải cực đại. Và phần công suất thừa được đưa sang bên cao áp và đưa về hệ thống. Chế độ truyền tải từ trung áp sang cao áp đối với MBATN là rât có lợi. Tất nhiên vẫn có tổn thất trong MBALL nhưng tổn thất trong MBALL ít hơn. * Kết luận: Từ các phương án đã đưa ra, mỗi phương án đều có nhưng ưu nhược điểm riêng của nó. Trong các phương án trên thì hai phương án 1 và 2 đơn giản và dễ vận hành hơn phương án 3. Tuy nhiên hai phương án đó vẫn đảm bảo được việc cung cấp điện liên tục cho các phụ tải và thoả mãn được các yêu cầu kỹ thuật. Do đó ta giữ lại hai phương án 1 và 2 để tiếp tục tính toán và phân tích, lựu chọn để có thể đưa ra phương án nối dây tối ưu nhất. II. Chọn máy biến áp cho các phương án Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện, công suất của chúng rất lớn, bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy phát điện. Do đó vốn đầu tư cho máy biến áp nhiều nên ta mong muốn chọn số lượng máy biến áp ít, công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ. Công suất của các MBA được chọn phải đảm bảo cung cấp điện trong tình trạng làm việc bình thường tươnag ứng với phi tải cực đại khi tất cả các MBA đều làm việc. Mặt khác khi có một MBA bất kỳ nào phải nghỉ do sự cố hoặc do sữa chữa thì các MBA còn lại với khả năng quá tải sự cố phải tải đủ công suất cần thiết đảm bảo cho việc cung cấp liên tục cho các phi tải và hệ thống. Ii.1. Phương án 1 B1 B2 B3 B4 ST Sdp HT ~ ~ ~ ~ 1. Chọn công suất cho các MBA a. Chọn MBA nối bộ B1 và B4 Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phải thoả mãn điều kiện: SđmB ³ SđmF SđmF = 62,5MVA Trong đó: SđmF là công suât định mức của máy phát SđmB là công suât định mức của máy MBA phải chọn Máy biến áp đã chọn có mã hiệu là TDH-6300/110 và TDH-6300/230 tham số cho trong bảng sau: Máy biến áp B4: Sđm MVA UCđm (Kv) UHđm (Kv) DPO (Kw) DPN (Kw) UN% IO% 63 115 10,5 59 260 10,5 0,65 Máy biến áp B3: Sđm MVA UCđm (Kv) UHđm (Kv) DPO (Kw) DPN (Kw) UN% IO% 63 230 11 82 300 12 0,8 b. Máy biến áp liên lạc Với các nhận xét như trên, ta chọn MBATN làm MBALL.Công suất của MBATN được chọn t heo điều kiện sau. + Điều kiện chọn : STN1,TN2đm ³ Trong đó: a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu là công suất tính toán (công suất tải qua cuộn hạ áp của MBATN) =SdmF - Sdp - = 62,5 – 6,3 – 15,73 = 51,485 MVA do đó : STN1,TN2đm ³ =102,97 MVA Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại : ATДЦTH-125 có các thông số kỹ thuật như bảng sau : Sđm MVA Điện áp cuộn dây KV UN% DP0 KW DPN% I0% Giá 106 VNĐ UC UT UH C-T C-H T-H C-T C-H T-H 125 230 121 11 11 31 19 85 - 290 - 0,5 2. Phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường a. Máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4 Để đảm bảo vân hành được dễ dàng ta cho MBA B3 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm như sau. SB3 = SB4 = Sdm - = 62,5 – = 58,57MVA Đồ thị phụ tải của MBA 2 cuộn dây như sau : 0 24 58,57 t (h) S(MVA) b. Máy biến áp tự ngẫu Phân bố công suất trong mba tự ngẫu là phân bố công suất cho các phía cao, trung, phía hạ áp. Công suất qua phía trung áp : Công suất qua phía cao : Công suất qua cuộn hạ : SCH1 = SCH2 = S CC2 + S CT1 = S CC2 + S CT2 Ta tính cho các thời điểm ta được kết quả ở bảng sau. t (giờ) 0 á 7 7 á8 8 á 12 12 á 14 14á18 18á20 20á24 SBộ 58,57 58,57 58,57 58,57 58,57 58,57 58,57 SCC 37,31 36,86 50,915 56,685 44,655 52,67 40,645 SCT -5,95 -5,95 4,05 -2,62 -2,62 -9,285 -9,285 SCH 31,36 30,91 54,965 54,065 42,035 43,385 31,36 Dấu “ - “ chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp trung áp 110KV sang thanh góp 220KV để bổ xung lượng công suất về hệ thống. Qua bảng phân bố công suất ta nhận thấy : SCCmax=56,685MVA<SdmB=125MVA SCTmax=9,285MVA< aSdmB=0,5.125=62,5MVA SCHmax=54,965MVA<aSdmB=62,5MVA Ta thấy lúc làm việc bình thường các MBA đều không bị quá tải. 3. Kiểm tra quá tải của máy biến áp a.Các máy biến áp bộ B3 và B4 Vì 2 MBA này đã được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0-24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày như phần trước, nên đối với 2 máy biến áp này ta không cần kiểm tra quá tải. b.Các máy biến áp bộ B1 và B2 * Quá tải thường xuyên: Công suất định mức của B1 và B2 đã dược chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải thường xuyên. * Quá tải sự cố: Sự cố 1: Giả thiết máy biến áp B4 bị sự cố vào lúc phụ tải trung áp lớn nhất. =66,67MV Sdp=15,73MVA SVHT=160,4MVA Lúc xảy ra sự cố, máy biến áp B1 lam việc với công suất bộ là 58,57MVA và công suất của MF2 và MF3 được tải qua MBALL. Điều kiện kiểm tra sự cố như sau: 2.a.Kqtsc.SdmB1 ≥ Trong đó: a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu( a=0,5). Kqtsc Hệ số quá tải sự cố (Kqtsc=1,4). Thay số vào ta có: 2.0,5.1,4.125=175MVA>66,67MVA Vậy điều kiện trên luôn được thoả mãn.MBATN không bị quá tải khi sự cố B4. * Phân bố công suất khi có sự cố B4 như sau: Cuộn trung của B1 (B2) phải tải sang thanh góp 110KV . STB1===33,33MVA Cuộn hạ của B1 (B2) phải tải một lượng công suất là . SCH= =SdmF - Sdp - = 58,57-.7,2-15,73 =54,97MVA Công suất của cuộn cao áp của MBATN truyền về hệ thống là. SCC=SCH-SCT =54,97-33,33 = 21,64MVA. Lượng công suất của nhà máy phát vào hệ thống là: S=SB1+2.SCC=58,57+2.21,64=101,85MVA Công suất thiếu của hệ thống. Sthiếu= -Scc = 160,4-101,85 =58,55MVA Như vậy, khi có sự cố xảy ra thì nhà máy cung cấp cho hệ thống thiếu một lượng so với lúc bình thường là Sthiếu = 58,55MVA<Sdtq =188MVA, nên MBA đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố. Sự cố 2: Giả thiêt sự cố một MBA B3 (hoặc B2). Trong trường hợp này kiểm tra điều kiện quá tải của B2 , còn B3 và B4 vẫn hoạt động bình thường. Điều kiện kiểm tra sự cố như sau: a.Kqtsc.SdmB1+SB4≥ Trong đó: a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu( a=0,5). Kqtsc Hệ số quá tải sự cố (Kqtsc=1,4). SB4, SB3 là công suất MBA bộ làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm (SB4=SB3 = 58,57MVA). Ta có: 0,5.1,4.125+58,57=146,07MVA>66,67MVA Điều kiện trên luôn thoả mãn.Máy biến áp B2 không bị quá tải. Khi sự cố B3 thì ta coi như hai MBA bộ vẫn làm việc bình thường cung cấp cho thanh cái trung áp và cao áp là: Sbộ=57,58MVA. Cuộn trung của B1 (B2) phải tải sang thanh góp 220KV . STB1===8,1MVA Cuộn hạ của B1 (B2) phải tải một lượng công suất là . SCH= =SdmF - Sdp - = 58,57-7,2-15,73 =51,37MVA Công suất của cuộn cao áp của MBATN truyền về hệ thống là. SCC=SCH-SCT =51,37+8,1 = 43,27MVA. Công suất thừa từ bên trung áp về hệ thống. Sthừa= -Scc-SB1 = 160,4-43,27-58,57=58,56MVA Như vậy, khi có sự cố xảy ra thì nhà máy cung cấp cho hệ thống một lượng công suất là S = 58,56MVA<Sdtq =188MVA, nên MBA đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố. Ii.2. Phương án 2 B4 B1 B2 B3 ST Sdp HT ~ ~ ~ ~ 2.1. Chọn công suất cho các MBA a. Chọn MBA nối bộ B3 và B4 Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây phải thoả mãn điều kiện: SđmB ³ SđmF SđmF = 62,5MVA Trong đó: SđmF là công suât định mức của máy phát SđmB là công suât định mức của máy MBA phải chọn Máy biến áp đã chọn có mã hiệu là TDH-6300/110 và tham số cho trong bảng sau: Sđm MVA UCđm (Kv) UHđm (Kv) DPO (Kw) DPN (Kw) UN% IO% 63 115 10,5 59 260 10,5 0,65 b. Máy biến áp liên lạc Với các nhận xét như trên, ta chọn MBATN làm MBALL.Công suất của MBATN được chọn t heo điều kiện sau. + Điều kiện chọn : STN1,TN2đm ³ Trong đó: a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu là công suất tính toán (công suất tải qua cuộn hạ áp của MBATN) =SdmF - Sdp - = 62,5 – 6,3 – 15,73 = 51,485 MVA do đó : STN1,TN2đm ³ =102,97 MVA Từ kết quả tính toán trên ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại : ATДЦTH-125 có các thông số kỹ thuật như bảng sau : Sđm MVA Điện áp cuộn dây KV UN% DP0 KW DPN% I0% Giá 106 VNĐ UC UT UH C-T C-H T-H C-T C-H T-H 125 230 121 11 11 31 19 85 - 290 - 0,5 2.2. Phân bố công suất cho các MBA khi làm việc bình thường a. Máy biến áp hai cuộn dây B3 và B4 Để đảm bảo vân hành được dễ dàng ta cho MBA B3 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm như sau. SB3 = SB4 = Sdm - = 62,5 – = 58,57MVA Đồ thị phụ tải của MBA 2 cuộn dây như sau :0 24 58,57 t (h) S(MVA) b. Máy biến áp tự ngẫu Phân bố công suất trong mba tự ngẫu là phân bố công suất cho các phía cao, trung, phía hạ áp. Công suất qua phía trung áp : Công suất qua phía cao : Công suất qua cuộn hạ : SCH1 = SCH2 = S CC2 + S CT1 = S CC2 + S CT2 Ta tính cho các thời điểm ta được kết quả ở bảng sau. t (giờ) 0 á 7 7 á8 8 á 12 12 á 14 14á18 18á20 20á24 SBộ 58,57 58,57 58,57 58,57 58,57 58,57 58,57 SCC 66,595 66,145 80,2 85,97 73,94 81,955 69,93 SCT -35,235 -35,235 -25,235 -31,905 -31,905 -38,57 -38,57 SCH 31,36 30,91 54,965 54,065 42,035 43,385 31,36 Dấu “ - “ chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp trung áp 110KV sang thanh góp 220KV để bổ xung lượng công suất về hệ thống. Qua bảng phân bố công suất ta nhận thấy : SCCmax=81,955MVA<SdmB=125MVA SCTmax=38,57MVA< aSdmB=0,5.125=62,5MVA SCHmax=54,965MVA<aSdmB=62,5MVA Ta thấy lúc làm việc bình thường các MBA đều không bị quá tải. 2.3. Kiểm tra quá tải của máy biến áp a.Các máy biến áp bộ B3 và B4 Vì 2 MBA này đã được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0-24h luôn cho 2 bộ này làm việc với phụ tải bằng phẳng như đã trình bày như phần trước, nên đối với 2 máy biến áp này ta không cần kiểm tra quá tải. b.Các máy biến áp bộ B1 và B2 * Quá tải thường xuyên: Công suất định mức của B1 và B2 đã dược chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải thường xuyên. * Quá tải sự cố: Sự cố 1: Giả thiết máy biến áp B3 bị sự cố vào lúc phụ tải trung áp lớn nhất. =66,67MV Sdp=15,73MVA SVHT=160,4MVA Lúc xảy ra sự cố, máy biến áp B4 lam việc với công suất bộ là 58,57MVA và công suất của MF1 và MF2 được tải qua MBALL. Điều kiện kiểm tra sự cố như sau: 2.a.Kqtsc.SdmB1+SB4 ≥ Trong đó: a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu( a=0,5). Kqtsc Hệ số quá tải sự cố (Kqtsc=1,4). Thay số vào ta có: 2.0,5.1,4.125+58,57=233,57>66,67MVA Vậy điều kiện trên luôn được thoả mãn. * Phân bố công suất khi có sự cố B3 hoặc B4 như sau: Cuộn trung của B1 (B2) phải tải sang thanh góp 110KV . STB1===4,05MVA Cuộn hạ của B1 (B2) phải tải một lượng công suất là . SCH= =SdmF - Sdp - = 58,57-.6,3-15,73 =51,485MVA Công suất của cuộn cao áp của MBATN truyền về hệ thống là. SCC=SCH-SCT =51,485-4,05 = 47,435MVA. Công suất thiếu của hệ thống. Sthiếu= -Scc = 160,4-2.47,435=65,53MVA Như vậy, khi có sự cố xảy ra thì nhà máy cung cấp cho hệ thống thiếu một lượng so với lúc bình thường là Sthiếu = 65,53MVA<Sdtq =188MVA, nên MBA đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố. Sự cố 2: Giả thiêt sự cố một MBA B1 (hoặc B2). Trong trường hợp này kiểm tra điều kiện quá tải của B2 , còn B3 và B4 vẫn hoạt động bình thường. Điều kiện kiểm tra sự cố như sau: a.Kqtsc.SdmB1+SB4+SB3≥ Trong đó: a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu( a=0,5). Kqtsc Hệ số quá tải sự cố (Kqtsc=1,4). SB4, SB3 là công suất MBA bộ làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm (SB4=SB3 = 58,57MVA). Điều kiện trên luôn thoả mãn, vì SB4+SB3≥=66,67MVA. Khi sự cố B1 thì ta coi như hai MBA bộ bên phía trong áp vẫn làm việc bình thường cung cấp cho thanh cái trung áp là: Sbộ=2.S3=2.57,58 = 117,14MVA. Cuộn trung của B1 (B2) phải tải sang thanh góp 220KV . STB1===-50,47MVA Cuộn hạ của B1 (B2) phải tải một lượng công suất là . SCH= =SdmF - Sdp - = 58,57-7,2-15,73 =51,37MVA Công suất của cuộn cao áp của MBATN truyền về hệ thống là. SCC=SCH-SCT =51,37+50,47 = 101,84MVA. Công suất thừa từ bên trung áp về hệ thống. Sthừa= -Scc = 160,4-101,84=58,56MVA Như vậy, khi có sự cố xảy ra thì nhà máy cung cấp cho hệ thống một lượng công suất là S = 58,56MVA<Sdtq =188MVA, nên MBA đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố. Đối với trường hợp phụ tải cực tiểu: Trường hợp STmin=40MVA, giả thiết khi B1 bị sự cố thì hai MBA bộ vẫn cung cấp đủ công suất cho phía trung áp.Phần công suất thừa được tải qua phía cao áp (Sthừa=2.58,57-40=75,14MVA). Khi B3 bị sự cố thì B4 vẫn cung cấp đủ công suất cho phía trung áp.Phần công suất thừa còn lại đươc đưa sang phía cao áp (Sthừa=58,57-40=18,57MVA). Vậy trong trường hợp phụ tải phía trung áp cực tiểu, Nừu có một MBA bất kỳ bị sự cố thì MBATN không bị quá tải, nhà máy vẫn đủ khả năng cung cấp điện cho các phụ tải và hệ thống. IIi. Tính toán tổn thất điện năng trong các MBA Tổn thất công suất trong máy biến áp gồm hai phần là : + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào công suất phụ tải và bằng tổn thất không tải của máy biến áp. + Tổn thất đồng phụ thuộc vào công suất phụ tải, khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch. * Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm : Trong đó: SdmB: Công suất định mức của máy biến áp Sbộ : Công suất qua máy biến áp DP0 : Tổn thất công suất không tải DPN : Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp Với MBA loại TDH-63000/110 tổn thất điện năng được tính như sau: DA=59.8760+260 =2485391,6KW Với MBA loại TDH-63000/230 tổn thất điện năng được tính như sau: DA=82.8760+300 = 2989725,7KW Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu : Với DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất công suất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu. Ta có: a = 0,5 là hệ số lợi dụng của máy biến áp tự ngẫu. Theo thông số của máy biến áp tự ngẫu DPCH=290KW, DPCC = DPCT = 0. t-thời gian của một năm. t=8760h. 1. Phương án 1 Máy biến áp B1 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải là SBô= 58,57MVA trong cả năm. Ta có: DA = DP0.T+DPN.T *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1: DAB1=82.8760+300 = 2989725,7KW *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B4: DAB4=59.8760+260 =2485391,6KW *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B2 và B3: Ta có tổn thất công suất ngắn mạch trong từng cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu như sau: DPNC=DPNH=580KW DPNT= -580KW Thay các giá trị trên vào công thức sau: DATN = 85.8760 + 365(1782,92 -33,68 +1504,71) = 1932291,75KW. DATN=DAB2=DAB3. Như vậy tổng tổn thất điện năng trong một năm của các máy biến áp là: DA= DAB1+DAB2+DAB3+DAB4= 9339700,79KW. 2. Phương án 2 Máy biến áp B1 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải là SBô= 58,57MVA trong cả năm. Ta có: DA = DP0.T+DPN.T *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B3 và B4: DAB4=DAB3=59.8760+260 =2485391,6KW *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B2 và B3: Ta có tổn thất công suất ngắn mạch trong từng cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu như sau: DPNC=DPNH=580KW DPNT= -580KW Tổn thất trong MBATN là: DATN = 85.8760 + 365(4855 – 1021,27 + 1504,71) = 2723126,95KW. Như vậy tổng tổn thất điện năng trong một năm của các máy biến áp là: DA = DAB1+DAB2+DAB3+DAB4 = 2.2485391,6 + 2.2723126,95 = 10417037,1 KW. Chương IIi. Tính DòNG ĐIệN NGắN MạCH Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế. Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Khi tính toán ngắn mạch ta phải sử dụng phương pháp đường cong tính toán vì nó có sai số từ 5-10% so thực tế. Ta coi các máy phát điện không có cuộn cản. Chọn các đại lượng cơ bản. Scb = 108MVA Ucb = Utb Trong đó Utb là điện áp trung bình các cấp (230KV; 115KV;10,5KV). Từ đó ta xác định được: Icb= I. Phương án 1 1. Chọn điểm ngắn mạch Sơ đồ xác định các điểm ngắn mạch cần tính cho trên hìng vẽ.Mạch điện áp 110KV và 220KV thường chỉ chọn một loại máy cắt điện và dao cách ly, nên ta chỉ tính toán ngắn mạch ở một điểm cho từng cấp điện áp.Dựa vào việc tính toán điểm ngắn mạch đó để chọn khí cụ điện cho từng cấp điện áp. Để xác định điểm ngắn mạch ta căn cứ vào điều kiện thực tế có thể xảy ra sự cố nặng nề nhất. Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán : B1 B2 B3 B4 ST SUF HT ~ ~ ~ ~ N3 N2 N1 N4 N5 Sơ đồ thay thế : 2.Tính dòng ngắn mạch theo từng điểm Điện kháng của hệ thống điện : x1 = xHT = = = 0,072 Điện kháng của đường dây kép của đường dây kép 220KV nối NM với HT có chiều dài là l=125Km : x2 = xD = .xo.l. = .0,4.125. = 0,085 Điện kháng của máy phát điện : xF = x’’d. = 0,135. = 0,389 x7= x8= x9= x10= xD =0,389 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây : xB = x11 = = = 0,343 x12 = = = 0,3 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu ba pha : Do UN% ³ 25% nên ta bỏ qua hệ số a Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = = = 0,1615 + Điện kháng cuộn trung áp XT = = = -0,01 ằ 0 + Điện kháng cuộn hạ áp XH = = = 0,281 Vậy ta có : x3 = x4 = 0,1615 x5 = x6 =0,281 a.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1 Các sơ đồ biến đổi tương đương như sau: Các bước biến đổi các điện kháng tương đương : X13= X1+ X2= 0,157 X14= X11+ X7= 0,732 X15= X3// X4= 0,0828 X16= (X6 + X8)// (X5 + X9) = 0,335 X17= X10+ X12= 0,689 X18= X16// X17= 0,2254 X19= X15+ X18= 0,3082 X20= X19// X14= 0,217 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. XHT= X13 = 0,157.=2,05 Như vậy XHT < 3, tra đường cong tương đối có kết quả sau: = 0,49 = 0,52 Đổi ra đơn vị KA: = =0,49.=2,89 KA = =0,52.=3,067 KA Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X20=0,217.=0,304 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 3,1 = 2,25 Đổi ra đơn vị KA: = =3,1.=1,961 KA = =2,25. =1,423 KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N1 là: = + = 2,89 + 1,961 = 4,851KA = + = 3,067 + 1,423 = 4,49 KA = . = 1,8. .4,851 = 12,312KA b.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 X18= X16// X17= 0,2254 Dùng phép biến đổi sao (13,14,15) sang tam giác (19,20). X19= X13+ X15 + = 0,157 + 0,0828 + = 0,2575 X20= X14+ X15 + = 0,732 + 0,0828 + = 1,2 X21= X20// X18 = 0,1897 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. Xtt= X19 = 0,2575.=3,362 Như vậy XHT > 3, ta tính luôn được dòng ngắn mạch phía hệ thống. IHT = = = ==3,51 KA = Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X21=0,1897.=0,2656 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 3,7 = 2,1 Đổi ra đơn vị KA: = =3,7.=4,68 KA = =2,1. =2,657KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N2 là: = + = 3,51 + 4,68 = 8,19KA = + = 3,51 + 2,657 = 6,167 KA = . = 1,8. .8,19 = 20,786KA c.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Nguồn cung cấp chỉ có một máy phát F2. Với Xtt = X7 = 0,389. = 0,135 Ta tính được dòng gắn mạch tại điểm N3 là: = 7,5 = 2,7 ==7,5.=25,98 KA = =2,7. =9,35 KA = . = 1,8. .25,98 = 65,94KA d.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 Các bước biến đổi tương đương: X13= X1 + X2 = 0,157 X14= X7 + X11 = 0,732 X15= X3 // X4 = 0,0828 X16 = X6 + X9 = 0,67 X17= X10 + X12 = 0,689 X18 = X16 // X17 = 0,34 Dùng phép biến đổi sao (13,14,15) sang tam giác (19,20). X19= X13+ X15 + = 0,157 + 0,0828 + = 0,2575 X20= X14+ X15 + = 0,732 + 0,0828 + = 1,2 X21= X20// X18 = 0,265 Dùng phép biến đổi sao (19,5,21) sang tam giác (22,23). X22= X19+ X5 + = 0,811 X23 = 0,835 +Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. Xtt= X22 = 0,811.=10,6 Như vậy XHT > 3, ta tính luôn được dòng ngắn mạch phía hệ thống. IHT = = = ==0,934KA + Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X23=0,835.=0,87 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 1,1 = 1,25 Đổi ra đơn vị KA: = =1,1.=11,34 KA = =1,25. =12,37KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N4 là: = + = 0,934 + 11,34= 12,27KA = + = 0,934 + 12,37 = 13,3 KA = . = 1,8. .12,37 = 31,14KA e.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 Nguồn cung cấp là tất cả các máy phát và hệ thống, ta có thể tính ngay trị số của dòng ngắn mạch tại N5 như sau: = + = 25,98 + 12,27= 38,25KA = + = 9,35 + 13,3 = 22,65KA = + = 65,94 + 31,14 =97,08KA II. Phương án 2 1. Chọn điểm ngắn mạch Tương tự như phương án 1, các điểm ngắn mạch được chọn như hình vẽ. B4 B1 B2 B3 ST Sdp HT ~ ~ ~ ~ Sơ đồ thay thế: 2.Tính dòng ngắn mạch theo từng điểm a.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1 Các bước biến đổi điện kháng tương đương. X13= X1+ X2= 0,157 X14= X3// X4= 0,0828 X15 = (X5 + X7)// (X6 + X8) = 0,335 X16 = (X9 + X11)// (X10 + X12) = 0,3445 X17= X16// X16= 0,1698 X18= X14+ X17= 0,2526 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. Xtt= X13 = 0,157.=2,05 Như vậy XHT < 3, tra đường cong tương đối có kết quả sau: = 0,49 = 0,52 Đổi ra đơn vị KA: = =0,49.=2,89 KA = =0,52.=3,067 KA Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X18=0,2526.=0,3536 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 2,7 = 2,1 Đổi ra đơn vị KA: = =2,7.=1,7 KA = =2,1. =1,3 KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N1 là: = + = 2,89 + 1,7 = 4,54._.