Thiết kế nhà máy điện

Lời nói đầu * ******* * Trong giai đoạn đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển của đất nước .Trong cuộc sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện để đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ điện , tạo điều kiện cho sự phát triển của đất nước. Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong môn học “Nhà máy điện” và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Đào Quang Thạch ,em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế môn học nhà máy điện Em xin chân thành cám ơn sự chỉ dạy tận tình của các thầy trong Bộ môn trong quà trình thiết kế môn học qua đó giúp cho em nhiều kinh nhiệm để chuẩn bị cho quá trình tốt nghiệp sắp tới Sinh viên thực hiện Phạm Quang Ngọc Chương I Tính toán phụ tải và cân bằng công suất Chọn máy phát điện 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 thế việc tìm 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 tổ máy với nhau và giữa các nhà máy điện với nhau. Chọn máy phát điện Nhà máy thiết kế có tổng công suất 4´56 MW = 224MW. Do đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau + Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu tư , tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điện năng và phí tổn vận hành hàng năm càng bé . Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát điện lớn nhất không được vượt quá 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. Từ đó tra trong sổ tay được loại máy phát sau: + Chọn 4 máy phát điện kiểu TBF-60-2 có các thông số như bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 Ký hiệu S MVA P MW cosj U KV I KA Điện kháng tương đối Xd’’ Xd’ Xd TBF-60-2 75 60 0,8 10,5 4,125 0,146 0,217 1,66 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp Để đảm bảo vận hành an toàn , tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị 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. 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 theo công thức sau : với : Trong đó: S(t) : Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t cosjTB : Là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải P% : Phần trăm công suất cực đại. Pmax : Công suất của phụ tải cực đại Đồ thị phụ tải toàn nhà máy Nhà máy gồm 4 tổ máy có: PFđm = 56 MW, cosjđm = 0,8 do đó Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: PNMđm = 4´PFđm = 4 ´ 56 = 224 MW Þ SNMđm = 280 MW Phụ tải nhà máy và công thức: Ta được quả ghi trong bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1 Bảng 1-2 Công suất 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P%(t) 75 80 90 85 100 100 85 80 STNM 210 224 252 238 280 280 238 224 STNM(MVA) 210 T(h) Hình 1-1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy: Hệ số tự dùng max của toàn nhà máy bằng 1,5% công suất định mức của nhà máy với cosj = 0,83 được xác định theo công thức sau: Trong đó : Std(t) : Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t ∑SFđm : Công suất định mức của nhà máy MVA SNM(t) : Phụ tải tại thời điểm t theo bảng 1-2 Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) →phụ tải tự dùng nhà máy theo thời gian như bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-2 Bảng 1-3 Công suất 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 STNM(MVA) 210 224 252 238 280 280 238 224 STD(MVA) 3,44 3,56 3,8 3,68 4,048 4,048 3,68 3,56 STD(MVA) 23,13 21,74 21,74 20,35 20,35 10 14 18 22 24 T(h) Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy. Phụ tải điện áp địa phương ( UĐP=10 KV) Có Pmax = 9 MW, cosj = 0,84 Ta có kết quả ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải hình 1-3 Bảng 1-4 CS 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P% 75 80 90 85 100 100 85 80 SĐP (MVA) 8,03 8,57 9,64 9,1 10,7 10,7 9,1 8,57 SDP(MVA) 11,76 10,6 10,6 9,41 9,41 9,41 8,23 8 12 14 16 18 22 24 T(h) Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phương Phụ tải điện áp trung Cấp điện áp (110KV) có Pmax = 110 MW, cosj = 0,85 Ta có kết quả ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải hình 1- 4 Bảng 1-5 Công suất 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 P%(t) 60 65 80 85 100 90 75 70 STA (MVA) 77,64 84,12 103,53 110 129,4 116,47 97,05 90,6 STA(MVA) 113,64 102,27 102,27 102,27 90,91 90,91 6 10 14 16 20 24 T(h) Hình 1-4: Đồ thị phụ tải điện áp trung Cân bằng công suất toàn nhà máy - công suất phát vào hệ thống Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy: STNM(t) = Std(t) + SĐP(t) +STA(t) +SVHT(t) Þ SVHT(t) = STNM(t) - [Std(t) + SĐP(t) +STA(t) )] Từ đó ta lập được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như bảng 1-6 và đồ thị phụ tải tổng hợp hình 1-5 Bảng 1-6 CS 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 STNM(t) 210 224 252 238 280 280 238 224 Std(t) 3,44 3,56 3,8 3,68 4,048 4,048 3,68 3,56 SĐP(t) 8,03 8,57 9,64 9,1 10,7 10,7 9,1 8,57 STA(t) 77,64 84,12 103,53 110 129,4 116,47 97,05 90,6 SVHT(t) 120,89 127,75 135,03 115,22 135,85 148,78 128,17 121,27 S(MVA) 300 270 270 240 240 162,84 152,64 146,75 138,76 120,51 136 135,39 119,33 119,33 107,2 113,64 102,27 102,27 102,27 90,91 90,91 STA 23,13 21,74 21,74 20,35 20,35 STD 11,76 9,41 10,6 10,6 9,41 9,41 SDP 8,23 6 8 12 14 18 20 22 24 T(h) Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống Nhận xét Ta có dự trữ quay của hệ thống S = 150 MVA, lớn hơn so với công suất một máy phát. Công suất của hệ thống SHT= 2730 MVA Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là: Cấp điện áp địa phương có Uđm= 10 KV Cấp điện áp trung áp có Uđm= 110KV Phát công suất lên hệ thống ở cấp điện áp 220 KV 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. Phụ tải điện áp trung chiếm gần 50% công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. CHƯƠNG II Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện 2.1. Nêu các phương án Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại lợi ích kinh tế lớn mà còn phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật Cơ sở để để xác định các phương án có thể là số lượng và công suất máy phát điện , công suất hệ thống điện , sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng , trình tự xây dựng nhà máy điện và lưới điện Chọn phương án nối dây sơ bộ theo một số nguyên tẵc sau : +) Nếu 0,5SuFmax £ (15-23)% SđmF thì không cần thanh góp điện áp máy phát +) Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lượng máy phát nối vào thanh góp phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn lại phải đảm bảo phụ tải địa phương và tự dùng +) Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía điện áp trung và cao đều có trung tính trực tiếp nối đất +) Nếu phía điện áp cao , trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi a £ 0,5 thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp. +) Sử dụng số lượng bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và trung sao cho tương ứng với công suất cực đại cấp đó. Nếu cấp điện áp 110 kV thì điều kiện ghép bộ bên trung phải ≤ STmin ∑Sbộtrung ≤ STmin +) Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhưng phải đảm bảo SSbộ £ Sdự phòng ht +) Nếu phụ tải UT quá nhỏ thì không nhất thiết dùng MBA 3 cuộn dây ,TN liên lạc mà chỉ coi đó là một trạm địa phương được lấy điện từ thanh góp cao hoặc từ đầu cực máy phát +) Máy biến áp ba cuộn dây chỉ nên sử dụng công suất truyền tải qua cuộn dây này không bé hơn 15% công suất truyền tải qua cuộn dây kia khi đó sẽ không tận dụng hết khả năng tải của nó Nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 60 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải Vì (15% - 23%)SdmF = (15% - 23%).60 = (9 – 13,8) Nên 0,5UdpMax = 5,35 <(9 – 13,8)→ Không cần thanh góp điện áp máy phát Dự trữ quay của hệ thống SDT= 150 MVA.Ta có thể ghép chung hai máy phát với một máy biến áp vì SSbộ = 2.60 = 1120 MVA < Sdp ht = 150 MVA 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 cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau: Phụ tải địa phương ở cấp điện áp 10 kv có: sdpmax = 10,7 MVA sdpmin = 8,03 MVA Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kv có: stmax = 129,4 MVA stmin = 77,64 MVA Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 220 kv ( về hệ thống ) có: svhtmax = 148,78 MVA svhtmin = 115,22 MVA ta có dự trữ quay của hệ thống là sdt = 150 MVA công suất một bộ mf-mba = 120 mva nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên có thể dùng sơ đồ bộ. cấp điện áp cao và trung là 220 kv và 110 kv có trung tính nối đất trực tiếp nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc, tiết kiệm chi phí và giảm được tổn hao mba. Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau: Phương án I - Nối hai bộ MF-MBA hai cuộn dây vào thanh góp 110kV - Hai bộ MF-MBA tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa các cấp điện áp : vừa truyền tải công suất về hệ thống vừa truyền công suất giữa hai cấp điện áp cao trung . - Phụ tải địa phương cung cấp từ đầu cực hai MF , ở phía hạ của MBA tự ngẫu - Điện tự dùng được trích từ đầu cực mỗi MF Ưu điểm - Chỉ sử dụng 2 loại máy biến áp thuận tiện trong vận hành bảo dưỡng sửa chữa. - Khắc phục được phần lớn các nhược điểm của phương án i. Nhược điểm - Khi phụ tải bên trung min nếu cho bộ mf-mba bên trung làm việc dịnh mức sẽ có một phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung của mba tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn thất qua 2 lần mba. Phương án II Phương án II , phía cao áp thanh góp 220 KV bố trí 3 máy biến áp gồm 2 máy biến áp tự ngẫu và 1 máy biến 3 pha 2 dây quấn. phía trung áp thanh góp 110kv được nối với 2 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải này cũng như để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu Phụ tải địa phương 10 KV được cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát điện thông qua 2 kháng đường dây. Ưu điểm của phương án: Cung cấp đủ công suất cho phụ tải các cấp điện áp. Nhược điểm : Bộ máy phát – máy biến áp khác loại gây khó khăn trong lắp đặt vận hành bảo dưỡng sửa chữa. Phương án III Máy biến áp tự ngẫu được dùng để liên lạc giữa các cấp điện áp Phụ tải địa phương đựợc lấy từ phía hạ áp của MBA liên lạc Ưu điểm Độ tin cậy cung cấp điện cao , tổn thất trong MBA liên lạc bé Nhược điểm Thiết bị cao áp số lượng nhiều vốn đầu tư cao Kết luận Qua phân tích sơ bộ ưu nhược điểm của các phương án đã đề xuất , nhận thấy phương án I , II là hợp lí hơn phương án III . Các phương án này đảm bảo cung cấp điện an toàn cho phụ tải và thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật . Do đó chọn phương an I , II để tinh toán cụ thể nhằm lựa chọn phương án tối ưu CHƯƠNG III Tính toán chọn máy biến áp Để tiết kiệm các chi phí đầu tư , các MBA nối bộ MF-MBA hai cuộn dây không cần dùng loại có điều chỉnh điện áp dưới tải vì các máy phat này vận hành bằng phẳng , khi cần điều chỉnh điện áp thì chỉ cần điều chỉnh dòng kích từ của MF nối bộ là đủ. Các MBA tự ngẫu dùng làm liên lạc là loại cần có điều chỉnh điện áp dưới tải vì phụ tải của chung thay đổi mạnh , trong chế độ vận hành khác nhau phụ tải thay đổi nhiều nên chỉ điều chỉnh dòng kích từ của MF thì không đảm bảo được chất lượng điện áp yêu cầu. 3.1.PHƯƠNG ÁN I: 1. Chọn MBA nối bộ hai dây quấn: Công suất định mức của MBA hai dây quấn được chọn theo công thức sau: SđmB ³ S đmF = 75MVA Tra TL2, bảng 2.5, phụ lục 2 ta chọn được MBA loại TДЦ có các thông số cho trong bảng 2-1. 2. Chọn MBA tự ngẫu liên lạc: Công suất định mức của MBA tự ngẫu được chọn theo điều kiện sau: Trong đó: a - hệ số có lợi, a = 0,5. Vậy: MVA Tra TL2, bảng 2.6 chọn được MBA loại ATДЦTH có các thông số cho trong bảng 2-1: Bảng 2-1 CCấp điện áp (kV) Loại Sđm (MVA) Điện áp cuộn dây Tổn thất cụng suất (kW) UN% I0% C T H DP0 DPN CC-T C-H TT-H CC-T CC-H TT-H 1110 TÄệ 80 1121 -- 110,5 770 -- 3310 -- -- 10,5 -- 0,55 2220 ATÄệTH 160 2230 1121 111 885 3380 -- -- 111 32 220 0,5 3. Kiểm tra khả năng tải của MBA khi sự cố: a. Phân bố công suất cho các MBA: Quy ước: chiều của dòng công suất là chiều đi từ MF tới thanh góp đối với MBA hai cuộn dây và đi từ phía hạ tới phía cao và trung đối với MBA tự ngẫu. * MBA bộ hai dây quấn: luôn cho vận hành bằng phẳng. Dòng công suất truyền tải qua các cuộn dây của MBA: MVA * MBA tự ngẫu: - Dòng công suất qua cuộn cao : - Dòng công suất qua cuộn trung: - Dòng công suất qua cuộn hạ: Dấu “-“ thể hiện chiều chuyển tải công suất từ phía trung sang phía cao. Kết quả thu được cho trong bảng sau: Bảng 2-2 Thời gian 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 SC(MVA) 60,445 63,875 67,515 57,61 67,925 74,39 64,085 60,635 ST(MVA) -35,168 -31,928 -22,223 -18,988 -9,288 -15,753 -25,463 -28,688 SH(MVA) 25,277 31,947 45,929 38,622 58,637 58,637 38,622 31,947 b. Kiểm tra quá tải của MBA trong các trường hợp sự cố: - Do các MBA hai cuộn dây luôn vận hành với đặc tính bằng phẳng nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải. - Do công suất của các MBA tự ngẫu được chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thường. *Xét trường hợp sự cố nặng nề nhất: khi phụ tải phía trung đạt cực đại Khi phụ tải phía trung đạt cực đại, theo tính toán ở Chương I: MVA; STNM=280MVA; SUF=10,7MVA;STD= 4,048MVA; SVHT = 135,85MVA + Sự cố hỏng một MBA hai cuộn dây bên trung (hỏng B2): - Điều kiện kiểm tra quá tải của MBA tự ngẫu: Trong đó: - hệ số quá tải sự cố cho phép, =1,4. Như vậy: MVA > 129,4MVA Vậy điều kiện quá tải được thỏa mãn. - Phân bố công suất cho các phía của MBA tự ngẫu: Công suất qua cuộn trung: Công suất qua cuộn hạ: MVA Công suất qua cuộn cao: MVA Ta thấy: SH=68,638MVA < Như vậy trong trường hợp sự cố này, đối với MBA tự ngẫu, công suất truyền từ phía hạ tới phía cao và trung. Do cuộn hạ có công suất lớn nhất không bị quá tải nên MBA không bị quá tải. - Cụng suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng: Sthiếu = So với công suất dự trữ của hệ thống: Sdt > Sthiếu Ta thấy lượng công suất thiếu nhỏ hơn lượng công suất dự trữ. Vậy hệ thống vẫn làm việc ổn định khi sự cố xảy ra. + Sự cố hỏng một MBA liên lạc (hỏng T2) - Điều kiện kiểm tra quá tải: Thay số: > 129,4MVA Vậy điều kiện quá tải được thỏa mãn. - Phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA T1: Công suất qua cuộn trung: Công suất qua cuộn hạ: Công suất qua cuộn cao: MVA Ta thấy: SH=64,288MVA < MVA Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng: Sthiếu = MVA So với công suất dự trữ của hệ thống: Sdt > Sthiếu Ta thấy lượng công suất thiếu nhỏ hơn lượng công suất dự trữ. Vậy hệ thống vẫn làm việc ổn định khi sự cố xảy ra. * Xét trường hợp sự cố khi phụ tải phía trung đạt cực tiểu: Khi phụ tải phía trung đạt cực tiểu, theo tính toán ở chương I: MVA; STNM=210MVA; SUF=8,03MVA;STD= 3,44MVA; SVHT = 120,89MVA. + Sự cố hỏng một MBA hai cuộn dây bên trung (hỏng B2): Do điều kiện quá tải của MBA đó được thỏa mãn ở trường hợp phụ tải trung áp cực đại nên không cần kiểm tra trong trường hợp phụ tải trung áp cực tiểu .- Phân bố công suất cho các phía của MBA tự ngẫu: Công suất qua cuộn trung: MVA Công suất qua cuộn hạ: MVA Công suất qua cuộn cao: MVA Ta thấy: SH=70,125MVA < MVA Như vậy trong trường hợp sự cố này, đối với MBA tự ngẫu, công suất truyền từ phía hạ tới phía cao và trung. Do cuộn hạ có công suất lớn nhất không bị quá tải nên MBA không bị quá tải. - Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng: Sthiếu = MVA + Sự cố hỏng một MBA liên lạc (hỏng T2) - Phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA T1: Công suất qua cuộn trung: MVA Công suất qua cuộn hạ: MVA Công suất qua cuộn cao: MVA Ta thấy: SH=66,11MVA < MVA Như vậy trong trường hợp sự cố này, đối với MBA tự ngẫu, công suất truyền từ phía hạ tới phía cao và trung. Do cuộn hạ có công suất lớn nhất không bị quá tải nên MBA không bị quá tải. - Công suất truyền về hệ thống bị thừa một lượng: Sthừa = MVA Dấu “-“ thể hiện nhà máy truyền về hệ thống lượng công suất là 15,556MVA. 4. Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 4.1. Tính toán tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây: Do các MBA hai cuộn dây vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng nên tổn thất trong các MBA được tính theo công thức: Trong đó: - tổn thất cụng suất không tải và ngắn mạch của MBA t - thời gian vận hành MBA trong năm, t = 8760h. SB – công suất truyền tải qua MBA. Từ bảng 2-1, thay số vào ta được: =2935,98MWh 2. Tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu: - Để tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu trước hết phải tính tổn thất công suất ngắn mạch cho từng cuộn dây như sau: Trong đó: - tổn thất ngắn mạch trong cỏc cuộn cao, trung, hạ. - tổn thất cụng suất ngắn mạch cao-trung, cao-hạ, trung-hạ. Do nhà sản xuất chỉ cho biết trị số nên coi . Theo bảng 2-1: nên => - Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu được tính theo công thức tính toán thất công suất khi MBA mang tải theo đồ thị phụ tải ngày đặc trưng cho toàn năm:đến đây Trong đó: - khoảng thời gian một bậc thang trong đồ thị phụ tải. Thay số vào ta được: Tính DAN: Phân bố công suất cho máy biến áp tự ngẫu: STNT =. (ST -2.Sbộ) STNC = .SVHT STNH = STNT + STNC Trong khoảng từ 0h đến 6h: SC = 60,445MVA ST = -35,168MVA SH= 25,277MVA ti = 6h. Ta có: =0,65 MWh =0,22 MWh =0,1138 MWh Tổn thất điện năng do tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA tự ngẫu trong khoảng từ 0h đến 6h: Tính tương tự cho các khoảng thời gian còn lại, ta tính được tổng tổn thất điện năng do tổn thất công suất ngắn mạch trong một ngày. Từ đó sẽ tính được tổng tổn thất điện năng trong một năm theo biểu thức trên. Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong 1 MBA tự ngẫu cho trong bảng sau (đơn vị: MWh) Bảng 2-3 z 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 Tổng 744,6 3315,1 481,44 176,84 418,21 304,42 505,5 279,7 181,76 159,58 Tổng tổn thất điện năng trong MBA của phương án 1: =2.2935,98 + 2.3315,1= 12502,14 MWh 3.2.PHƯƠNG ÁN II: 3.2.1. Chọn loại và công suất định mức của MBA: 1. Chọn MBA nối bộ hai dây quấn: *) MBA nối bộ bên trung áp: Công suất định mức của MBA hai dây quấn được chọn theo công thức sau: SđmB ³ S đmF = 75MVA Tra TL2, bảng 2.5 ta chọn được MBA loại TÄệ có các thông số cho trong bảng 2-4. * MBA nối bộ bên cao áp: Công suất định mức của MBA nối bộ bên cao cũng được chọn theo điều kiện như MBA bộ bên trung. Tra TL2, bảng 2.6 ta chọn được MBA loại TÄệ có các thông số cho trong bảng 2-4. 2. Chọn MBA tự ngẫu liên lạc: Công suất định mức của MBA tự ngẫu được chọn như phương án I. Bảng 2-4 CCấp điện áp (kV) Loại Sđm (MVA) Điện áp cuộn dây Tổn thất công suất (kW) UN% II0% CC TT HH DP0 DPN CC-T CC-H TT-H CC-T CC-H TT-H 110 TÄệ 80 1121 _- 110,5 770 _- 3310 _- _- 110,5 _- 00,55 220 TÄệ 80 2242 _- 110,5 880 _- 3320 _- _- 111 _- 00,6 220 ATÄệTH 160 2230 1121 111 885 _380 _- _- 111 332 220 00,5 3. Kiểm tra khả năng tải của MBA khi sự cố: a. Phân bố công suất cho các MBA: Quy ước: chiều của dương công suất là chiều đi từ MF tới thanh góp đối với MBA hai cuộn dây và đi từ phía hạ tới phía cao và trung đối với MBA tự ngẫu. * MBA bộ hai dây quấn: luôn cho vận hành bằng phẳng. Dòng công suất truyền tải qua các cuộn dây của MBA: MVA * MBA tự ngẫu: - Dòng công suất qua cuộn cao : - Dòng công suất qua cuộn trung: - Dòng công suất qua cuộn hạ: Tính cho các khoảng thời gian , kết quả thu được cho trong bảng sau: Bảng 2-5 Thời gian 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 SC(MVA) 23,451 26,881 30,521 20,616 30,941 37,363 27,091 23,641 ST(MVA) 1,826 5,066 14,771 18,006 27,706 21,241 11,531 8,036 SH(MVA) 25,277 31,947 45,292 38,622 58,637 58,637 38,622 31,947 b. Kiểm tra quá tải của MBA trong các trường hợp sự cố: * Một trường hợp sự cố nặng nề nhất: khi phụ tải phía trung đạt cực đại Khi phụ tải phía trung đạt cực đại, theo tính toán ở chương I: MVA ;STNM=280MVA; SUF=10,7MVA; STD= 4,048MVA; SVHT = 135,58MVA + Sự cố hỏng một MBA hai cuộn dây bên trung (hỏng B1): - Điều kiện kiểm tra quá tải của MBA tự ngẫu: Trong đó: - hệ số quá tải sự cố cho phép, =1,4. Như vậy: Vậy điều kiện quá tải được thỏa mãn. *) Phân bố công suất cho các phía của MBA tự ngẫu: Công suất qua cuộn trung: =0,5.129,4=64,7MVA Công suất qua cuộn hạ: =0,5.75-0,5.10,7-0,25.4,048=31,138MVA Công suất qua cuộn cao: =31,138-64,7=-33,562MVA Ta thấy: MVA Xét tỷ số: Như vậy trong trường hợp sự cố này, đối với MBA tự ngẫu, công suất truyền từ phía hạ và phía cao sang phía trung. Cuộn trung có công suất lớn nhất không bị quá tải cho nên MBA không bị quá tải. - Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng: Sthiếu=MVA So với công suất dự trữ của hệ thống: MVA Ta thấy lượng công suất thiếu nhỏ hơn lượng công suất dự trữ. Vậy hệ thống vẫn làm việc ổn định khi sự cố xảy ra. + Sự cố hỏng một MBA liên lạc (hỏng T2) - Điều kiện kiểm tra quá tải: Thay số: 1,4.0,5.160+73,988=185,988MVA> Vậy điều kiện quá tải được thỏa mãn. - Phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA T1: Công suất qua cuộn trung: 55,412MVA Công suất qua cuộn hạ: 63,288MVA Công suất qua cuộn cao: =7,876MVA Ta thấy: - Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng: Sthiếu = =53,986MVA So với công suất dự trữ của hệ thống: MVA Ta thấy lượng công suất thiếu nhỏ hơn lượng công suất dự trữ. Vậy hệ thống vẫn làm việc ổn định khi sự cố xảy ra. * Xét trường hợp sự cố khi phụ tải phía trung đạt cực tiểu Khi phụ tải phía trung đạt cực tiểu, theo tính toán ở chương I: MVA; STNM=210MVA; SUF=8,03MVA;STD=3.44MVA; SVHT = 120,89MVA. + Sự cố hỏng một MBA hai cuộn dây bên trung (hỏng B1): Do điều kiện quá tải của MBA đó được thỏa mãn ở trường hợp phụ tải trung áp cực đại nên không cần kiểm tra trong trường hợp phụ tải trung áp cực tiểu. - Phân bố công suất cho các phía của MBA tự ngẫu: Công suất qua cuộn trung: 38,82MVA Công suất qua cuộn hạ: 70,125MVA Công suất qua cuộn cao: =31,035MVA Ta thấy: Do cuộn hạ có công suất lớn nhất không bị quá tải nên MBA không bị quá tải. - Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng: Sthiếu = =-15,168MVA Dấu “-“ thể hiện nhà máy truyền về hệ thống lượng công suất là 15,168MVA + Sự cố hỏng một MBA liên lạc (hỏng T2) - Phân bố công suất cho các cuộn dây của MBA T1: Công suất qua cuộn trung: 3,652MVA Cụng suất qua cuộn hạ: 66,11MVA Cụng suất qua cuộn cao: =62,458MVA Ta thấy: MVA Do cuộn hạ có công suất lớn nhất không bị quá tải nên MBA không bị quá tải. - Công suất truyền về hệ thống bị thiếu một lượng: Sthiếu = =-15,556MVA Dấu “-“ thể hiện nhà máy truyền về hệ thống lượng công suất 15.556MVA. 4. Tính toán tổn thất điện năng trong MBA 1. Tính toán tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dõy: Do các MBA hai cuộn dây vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng nên tổn thất trong các MBA được tính theo công thức: - Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây phía trung áp: như đã tính ở phương án I =2935,98 MWh - Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây phía cao áp: =3098,5 MWh 2. Tính tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu: Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu của phương án 2 tính tương tự như ở phương án 1. Phân bố công suất cho máy biến áp tự ngẫu: - Tổn thất điện năng do tổn thất công suất không tải gây ra: - Tổn thất điện năng do tổn thất công suất ngắn mạch gây ra: Kết quả thu được cho trong bảng 2-6 Bảng 2-6 Thời gian 0-6 6-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-22 22-24 Tổng 744,6 1266 142,94 39,4 70,73 34,39 106,11 66,13 30,13 31,6 Tổng tổn thất điện năng trong MBA của phương án II: =2.1266+2935,98+3098,5 =8566,48MWh CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 4.1. PHƯƠNG ÁN I 4.1.1. Chọn điểm ngắn mạch Mục đích của việc tính toán dòng ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn theo tiêu chuẩn ổn định nhiệt và ổn định động. Vì vậy phải chọn điểm ngắn mạch sao cho dòng ngắn mạch qua các khí cụ điện và dây dẫn là lớn nhất. Với sơ đồ của phương án I, ta chọn các điểm ngắn mạch như sau: - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía cao áp, chọn điểm ngắn mạch N1, nguồn cấp là các MF của NM và hệ thống. - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía trung áp, chọn điểm ngắn mạch N2, nguồn cấp là các MF của NM và hệ thống. - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ mạch MF, chọn điểm ngắn mạch N3 hay : + Đối với N3: nguồn cấp là hệ thống và các MF của NM, ngoại trừ MF F1. + Đối với : nguồn cấp chỉ là MF F1. Trong hai điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch tại điểm nào lớn hơn sẽ được dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn. - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp mạch tự dùng, phụ tải địa phương, chọn điểm ngắn mạch N4, nguồn cấp là các MF của nhà máy và hệ thống. Dễ thấy: Sơ đồ chọn điểm ngắn mạch: 3.1.2. Lập sơ đồ thay thế: 1. Chọn các đại lượng cơ bản: - Công suất cơ bản: Scb = 100MVA. - Điện áp cơ bản: + Cấp 220kV: = 230kV + Cấp 110kV: = 115kV + Cấp 10,5kV: = 10,5kV 2.Tính điện kháng của các phần tử: * Điện kháng hệ thống: 0,033 W * Máy phát điện: Với : điện kháng siêu quá độ của MF, = 0,146. Vậy: W * Đường dây: chiều dài L = 92km. Điện kháng đơn vị của dây dẫn này lấy là: x0 = 0,4 W/km. =0,0347 W * MBA: - MBA hai cuộn dây nối bộ bên trung áp: Trong đó: - điện áp ngắn mạch của MBA, cho dưới dạng phần trăm, = 10,5%. Như vậy: =0,131 W - MBA tự ngẫu: Để tính được điện kháng các cuộn dây trong MBA ta phải tính được điện áp ngắn mạch phần trăm trong từng cuộn. Do cho theo công suất định mức nên điện áp ngắn mạch phần trăm trong từng cuộn dây được tính theo công thức sau: Sau đó tính điện kháng các cuộn dây theo công thức: Thay số vào ta được: Với XT = -0,0312 < 0 và có giá trị tuyệt đối không đáng kể so với XC và XH nên để đơn giản trong tính toán có thể bỏ qua điện kháng phía trung. 3. Sơ đồ thay thế tính toán: Biến đổi sơ đồ: X1 = XHT + XD = 0,033 + 0,0347 = 0,0677 W X2 = X3 = XC = 0,0719 W X4 = X5 = XH = 0,128 W X6 = X7 = XF = 0,195 W X8 = X9 = XB + XF = 0,131 + 0,195= 0,326 W W Được sơ đồ rút gọn: 3.1.3.Tính dòng điện ngắn mạch cho từng điểm: 1. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1: Sơ đồ: Biến đổi sơ đồ: X11 = X12 = X4 + X6 = X5 + X7 = 0,128 + 0,195= 0,323 W W Nhập hai nguồn E1, E2: W Nhập E1,2 với E3,4: W X16 = X13 + X15 = 0,03595 + 0,0811 = 0,117 W Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ đơn vị tương đối định mức: 1,848 W Tra đường cong tính toán được: 0,543 kA ; 0,64 kA Trong hệ đơn vị cơ bản: 3,72 kA 4,385 kA - Điện kháng tính toán của nhánh NM quy đổi về hệ đơn vị tương đối định mức: = 3.51 kA > 3 => Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống trong hệ đơn vị cơ bản được tính theo công thức: 2,145 kA - Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1: 2,145+3,72=5,86 kA 2,145+4,385=6,53 kA - Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1: Trong đó: kxk : là hệ số xung kích, lấy kxk = 1,8. Như vậy được: kA 2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2: Sơ đồ: X17 = X1 + X13 = 0,0677 + 0,03595 = 0,1072 W Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ đơn vị tương đối định mức: 2,92656 W Tra đường cong tính toán được: 0,372 kA ; 0,34 kA Trong hệ đơn vị cơ bản: 5,098 kA 4,659 kA - Điện kháng tính toán của nhánh NM quy đổi về hệ đơn vị tương đối định mức: =2,433 W Tra đường cong tính toán đối với MF tuabin hơi được: 0,425 kA ; 0,46 kA Trong hệ đơn vị cơ bản: kA 6,928kA - Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2: 6,4+5,098=11,498 kA 6,928+4,659=11,587 kA - Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2: kA 3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3: Sơ đồ: Sơ đồ rút gọn: W Biến đổi sao sang sơ đồ tam giác thiếu: =0,362 W W Sơ đồ rút gọn cuối cùng: - Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ đơn vị tương đối định mức: =10,86 W > 3 => Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống trong hệ đơn vị cơ bản được tính theo công thức: 13,82 kA - Điện kháng tính toán của nhánh NM quy đổi về hệ đơn vị tương đối định mức: =11,144 kA > 3 =>14,432 kA - Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3: 14,432+13,82=28,25 kA 14,432+13,82=28,25 kA - Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3: kA 4. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3’ : Sơ đồ: Xttđm Tra đường cong tính toán với MF tuabin hơi được: ; Trong hệ đơn vị cơ bản: - Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3’: (lấy kxk = 1,9 vì ngắn mạch tại N3’ là ngắn mạch ở đầu cực MF) 5. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4: 28,455+28,25=56,705 kA 11,011+28,25=39,261 kA - Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4: 144,347 kA 6. Bảng kết quả tính toán ngắn mạch: Bảng 3-1 Cấp điện áp (kV) Điểm ngắn mạch I’’(0) (kA) I’’(¥) (kA) ixk (kA) 220 N1 5,86 6,53 14,9 110 N2 11,498 11,587 29,269 10,5 N3 28,25 28,25 71,9 N3’ 28,455 11,011 76,459 N4 56,705 39,261 144,347 3.2. PHƯƠNG ÁN 2 3.2.1. Chọn điểm ngắn mạch Với sơ đồ của phương án 2, ta chọn các điểm ngắn mạch tương tự như ở phương án 1: 3.2.2. Lập sơ đồ thay thế: 1. Chọn các đại lượng cơ bản: Như ở phương án 1. 2.Tính điện kháng của các phần tử: * Điện ._.