Đề tài Tính toán phụ tải và cân băng công suất

Tính toán phụ tải và cân băng công suất Lời nói đầu Như chóng ta đã biết con người từ xa xưa đã luôn luôn tìm kiếm và không ngừng phát triển sử dụng năng lượng không những trong đời sống sinh hoạt dân dụng mà còn trong khoa học kỹ thuật, ngày nay ngành năng lượng đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trìng công nghiệp hoá hiện đại hoá đát nước. Chính vì vậy nó được ưu tiên hàng đầu và phát triển trước một bước so với các nghành khác, nhất là nghành hệ thống điện. Nhà máy điện và trạm biến áp là các khâu không thể thiếu được trong hệ thống điện. Cùng với sự phát triện của hệ thống năng lượng quốc gia, ở nước ta ngày càng xuất hiện thêm nhiều nhà máy điện và trạm biến áp có công suất lớn. Việt Nan là một nước nghèo, do vậy việc giải quyết đúng đắn về vấn đề kinh tế kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành chúng sẽ mang lại lợi Ých không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chùng và đối với hệ thống điện nói riêng. Để giải quyết được các vấn đề nêu trên cần phải có những hiểu biết toàn điện, sâu sắc không những về nhà máy điện, trạm biến áp mà còn cả hệ thống năng lượng. Trong thời gian thực hiện thiết kế, với lượng kiến thức đã học kết hợp với sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là sự chỉ dẫn trực tiềp, nhiệt tình của thay PGS.TS.Nguyễn Hữu Khái, cùng với sự góp ý của các bạn trong lớp nên bản thiết kế đã có những thành công nhất định. Tuy nhiên do thời gian không nhiều và lượng kiến thức còn hạnh chế. Do đó bản thuyết minh sẽ khó tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong sự góp ý của các thầy cô cùng bạn đọc, để bản thuyết minh của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Chương 1 Tính toán phụ tảI và cân băng công suất Khi thiết kế nhà máy điện, để đảm bảo chất lượng điện tại mỗi thời điểm, điện năng do nhà máy điện phát ra, phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ở các hộ dùng điện kể cả tổn thất điện năng vì điện năng Ýt có khả năng dự trữ. Nh­ vậy điều kiện cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan trọng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm bắt được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là việc làm rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải có thể lựa chọn được phương án nối điện hợp lý, đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo chất lượng điện năng … Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các nhà máy điện với nhau và giữa các toỏ máy phát điện trong cùng một nhà máy điện. Căn cứ vào đồ thị phụ tải người vận hành sẽ chủ động lập ra kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ các thiết bị điện. 1.1. Chọn máy phát điện Trong nhà máy điện thì máy phát điện là thành phần chủ yếu và quan trọng nhất, nó có nhiệm vụ phát công suất cung cấp cho phụ tải địa phương 10,5KV, trung áp 110KV và phát công suất vào hệ thống có điện áp 220KV. Theo nhiệm vụ mà đầu bài đề ra là thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có công suất 200 MW với 4 tổ máy có: Uđm=10,5 KV, Cosj = 0.85, Pđm = 50 MW. Tra bảng máy phát điện đồng bộ tuabin hơi (trang 95 sách hướng dẫn thiết kế nhà máy điện) ta có các số liệu trong bảng 1-1 sau: Bảng 1-1 Loại máy phát S MVA P MW U KV Cosj x”d x’d xd TB-50-2 62.5 50 10.5 0.85 0.135 0.3 1.84 1.2. Tính toán đồ thị phụ tải nhà máy 4´ 50 MW HT H×nh 1 -1 Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện có tổng công suất tác dụng là 250 MW gồm có 5 máy phát điện TB - 50 - 2 mỗi máy phát có công suất 50 MW. Từ đó tính được: Nhà máy cung cấp cho phụ tải ở biến áp cấp điện áp (10,5 KV, 110 KV, 220 KV). Nhà máy được nối với hệ thống điện ở cấp điện áp 220 KV. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải nhà máy và phụ tải ở các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng (Pmax) và hệ số công suất (Cosj) của phụ tải từng cấp. Từ đó ta tính được phụ tải của nhà máy tại các thời điểm khác nhau được xác định nh­ sau: SNM(t) - Công suất biểu kiến của nhà máy tại thời điểm t và tính bằng MVA. PNM% - Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t và tính bằng %. SNMdm - Công suất cực đại của nhà máy tính bằng MVA. Căn cứ vào biểu thức trên tính đựơc kết quả cho trong bảng 1-2:Bảng 1-2 t(h) 0 ¸ 6 6 : 10 10 ¸ 24 PF% 65 100 65 SNM(MVA) 191,1 294 191,1 294 191,1 24 0 6 10 căn cứ vào kết quả tính toán trên có thể dựng đồ thị phụ tải nhà máy nh­ hình 1-2:0 1.3. Tính toán đồ thị phụ tải tự dùng Đối với nhà máy nhiệt điện phụ tải tự dùng tính theo biểu thức sau: Hay: Nhiệm vụ thiết kế đã cho: a = 7 % là số % lượng điện tự dùng với cosj = 0.85. Ở đây Kết quả tính toán cho trong bảng 1-3: Bảng 1-3 T(h) 0 ¸ 6 6¸ 10 10 ¸ 24 SNM(MVA) 191,1 294 191,1 Stdmax(MVA) 15,7 24,2 15,7 Căn cứ vào kết quả tính toán nh­ trên vẽ được đồ thị phụ tải tự dùng nh­ hình 1-3. t(h) 8 12 14 20 24 S(MVA) 10 16 20 18 14 0 H×nh 1 - 3 1.4. Tính toán đồ thị phụ tải địa phương Phụ tải địa phương được xác định theo biểu thức sau: Nhiệm vụ thiết kế đã cho Pđpmax=9 MW. cosj = 0.85 và Pđp% cho dưới dạng bảng. Theo biểu thức trên tính được kết quả nh­ bảng 1- 4: Bảng 1- 4 t(h) 0 ¸ 6 6 ¸ 10 10 ¸ 14 14 ¸ 18 18 ¸ 24 P% 50 70 100 80 60 Sđf(MVA) 5,29 7,41 10,59 8,47 6,35 Căn cứ vào kết quả tính toán nh­ trên vẽ được đồ thị phụ tải địa phương nh­ hình 1- 4. t(h) 10 14 24 S(MVA) 5,29 7,41 10,59 8,74 6,35 0 H×nh 1 - 4 6 16 1.5. Tính toán đồ thị phụ tải trung áp Cũng tương tự nh­ đồ thị phụ tải địa phương: Nhiệm vụ thiết kế đã cho PTmax=140 MW. cosj = 0.85 và PT% cho dưới dạng bảng. Theo biểu thức trên tính được kết quả nh­ bảng 1- 5: Bảng 1- 5 t(h) 0 ¸ 10 10 ¸ 18 18 ¸ 24 P% 70 100 70 ST(MVA) 115,294 164,706 115,294 Căn cứ vào kết quả tính toán nh­ trên vẽ được đồ thị phụ tải trung áp nh­ hình 1- 5. 164,706 115,294 24 18 10 1.6. Tính toán đồ thị phụ tải cao áp Chính là phụ tải phát cho hệ thống, được xác định theo biểu thức: SC = Shệ thống= Snhà máy(t) – (Stự dùng + Sđp + ST). Ở đây Snhà máy(t), Stự dùng,Sđp và ST lấy theo các bảng từ 1- 2 đến 1- 5 Kết quả tính toán cho trong bảng 1- 6: Bảng 1- 6 t(h) MVA 0 ¸ 6 6 ¸ 10 10 ¸ 18 18¸ 24 SNM 191,1 294 191,1 191,1 Std 15,7 24,2 15,7 15,7 ST 115,294 115,294 164,706 115,294 SC 60,106 154,51 10,69 60,106 Căn cứ vào kết quả tính toán trên vẽ được đồ thị phụ tải nh­ hình 1-6: 1.7. Các nhận xét Qua tính toán trên thấy rằng phụ tải cựcc đại nhà máy phát lên hệ thống là khá lớn nhưng vẫn nhỏ hơn dự trữ của hệ thống: Nên khi có sự cố nào đó mà nhà máy tách ra khỏi hệ thống thì hệ thống vẫn làm việc bình thường. CHƯƠNG 2 Lựa chọn Các phương án và chọn máy biến áp Mét trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện là chọn sơ đồ nối điện chính. Khi chọn được sơ đồ hợp lý không những đảm bảo về mặt kỹ thuật mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy. Công suất định mức mỗi tổ máy là 50 MW và cung cấp điện cho phụ tải ở 3 cấp điện áp sau: Phụ tải địa phương 10,5 KV có: Sđpmax = 10,59 MVA. Sđp min = 5,29 MVA. Phụ tải trung áp 110 KV có: STmax = 164,706 MVA. STmin =1115,294 MVA. Phụ tải địa phương 220 KV có: SCmax =154,51 MVA. SCmin =10,69MVA. Do phụ tải địa phương 10,5 KV được cấp bằng 6 đường dây đơn và 1 đường dây kép và cùng cấp điện áp máy phát nên có thể dùng kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch. Theo nhiệm vụ thiết kế thì có tỷ số: Nên nhà máy không có thanh góp điện áp máy phát và các máy phát được nối bộ để thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, đại tu định kỳ. Ngoài ra nhà máy có 2 cấp điện áp cao 110 KV và 220 KV. Trung tính của 2 cấp điện áp này đều nối đất trực tiếp. Do đó để liên lạc giữa biến áp cấp điện áp 10,5 KV, 110 KV, 220 KV, do hệ thống nối đất trực tiếp nên các máy biến áp liên lạc phải dùng máy biến áp tự ngẫu. 2.1. Các phương án nối điện chính 2.1.1. Phương án 1 2.1.2. Phương án 2 2.1.3. Phương án 3 2.1.4. Các nhận xét 2.1.4.1. Phương án 1 Phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu T2, T3 liên lạc giữa áp cao và trung áp, phụ tải địa phương được lấy từ sau các máy biến áp liên lạc của máy phát G2, G3 còn hai máy phát G1, G4 nối bộ máy phát – máy biến áp bộ G1 – T1 bên cao áp và bộ G4 – T4 bên trung áp. Ưu điểm phương án này là phân bố phụ tải và nguồn một cách tương đối cân xứng. Nhược điểm sử dụng nhiều loại máy biến áp điện áp cao nên vốn đầu tư ban đầu có thể lớn. 2.1.4.2. Phương án 2 Phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu T1, T2 liên lạc giữa áp cao và trung áp, phụ tải địa phương được lấy từ sau các máy biến áp liên lạc của máy phát G1, G2, còn G3, G4 nối bộ máy phát – máy biến áp bên trung áp. Ưu điểm phương án này là phân bố phụ tải và nguồn một cách cân xứng hơn vì khi phụ tải trung Smax= 93,75 MVA » 1,5 SFđm = 62,5 MVA nên ta đặt 2 máy phát bên trung áp là hợp lý khi sụ cố một bộ bên trung thì các máy biến áp liên lạc không phải tải một lượng công suất lớn từ phía hạ áp sang trung áp. Sử dụng Ýt loại máy biến áp nên thuận tiện cho việc vận hành. Nhược điểm vốn đầu tư ban đầu lớn vì dùng nhiều máy biến áp . 2.1.4.3. Phương án 3 Phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu T3, T4 liên lạc giữa áp cao và trung áp, phụ tải địa phương được lấy sau các máy biến áp liên lạc của hai máy phát G3, G4 còn các máy phát khác nối bộ máy phát – máy biến áp bên cao áp. Ưu điểm phương án này là sử dụng Ýt loại máy biến áp nên thuận tiện cho việc vận hành. Nhược điểm vốn đầu tư ban đầu có lớn vì dùng nhiều máy biến áp có điện áp cao, phân bố phụ tải và nguồn một cách không cân xứng vì khi phụ tải trung Smax= 93,75 MVA mà không có máy phát nào bên trung khi sự cố một máy biến áp liên lạc thì máy biến áp liên lạc còn lại phải tải một lượng công suất lớn từ cao áp và hạ áp sang trung áp. 2.1.5. Kết luận Với những ưu nhược điểm của từng phương án đã nêu trên, nhận thấy rằng hai phương án 1 và 2 phát huy được những ưu điểm và hạn chế được nhượng điểm của phương án 3. Nên giữ lại phương án 1, 2 để so sánh về mặt kinh tế. 2.2. Chọn máy biến áp, phân phối công suất cho máy biến áp 2.2.1. Phương án 1 ( Hình 2.1) 2.2.1.1. Chọn máy biến áp Máy biến áp T1 được chọn theo điều kiện sơ đồ bộ: SđmT1 ³ SGđm = 62,5 MVA. Từ điều kiện đó chọn máy biến áp tăng áp 3 pha 2 dây quấn có STđm=63MVA là loại TPДЦH – 63 – 242 – 10,5 có các thông số kỹ thuật trong bảng 2-1. Bảng 2-1 LoạI Sđm (MVA) DP0 (KW) DPN (KW) UN% I0% Giá 103 (USD) TPДЦH-242-10,5 63 67 300 12 0,8 800 Hai máy biến áp tự ngẫu được chọn giống nhau và theo điều kiện: a - hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu. Chọn loại ATДЦTH – 125 – 242 – 121 – 10,5 có các thông số kỹ thuật trong bảng 2-2 Bảng 2-2 Loại Sđm (MVA) DP0 (KW) DPN (KW) UN% I0% Giá 103 (USD) C-T C-H T-H ATДЦTH 125 75 290 11 31 19 0,6 1.700 Máy biến áp T4 được chọn theo điều kiện sơ đồ bộ: SđmT1 ³ SGđm = 62,5 MVA. Từ điều kiện đó chọn máy biến áp tăng áp 3 pha 2 dây quấn có STđm=63MVA là loại TДЦH – 63 – 121 – 10,5 có các thông số kỹ thuật trong bảng 2-3. Bảng 2-3 LoạI Sđm (MVA) DP0 (KW) DPN (KW) UN% I0% Giá 103 (USD) TДЦH-121-10,5 63 59 245 10,5 0,6 700 2.2.1.2. Phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp Các bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây G1 – T1 và G4 – T4 để thuận tiện vận hành cho tải với đồ thị bằng phẳng trong suốt quá trình vận hành cả năm. Do vậy công suất tải của mỗi máy biến áp phải là: SđmT1=SđmT4=SGđm - Stự dùng = 62,5 – 8%.62,5 = 57,5 MVA. Đồ thị phụ tải nh­ hình 2 - 4 57,5 t(h) 24 0 S (MVA) H×nh 2 – 4  Với 2 máy biến áp tự ngẫu T2, T3. Công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính nh­ sau: Công suất truyền tải lên trung áp của mỗi máy là: Công suất truyền tải lên cao áp của mỗi máy là: Công suất truyền tải từ cuộn hạ áp mỗi máy là: Dựa vào bảng 1 – 6 tính công suất từng thời điểm mà máy biến áp T2 và T3 phải tải. Kết quả ghi trong bảng 2 – 4 Bảng 2 – 4 t(h) MVA 0¸4 4¸6 6¸8 8¸10 10¸12 12¸14 14¸18 18¸20 20¸24 STphụ tải 65.63 84.38 84.38 84.38 93.75 93.75 84.38 65.63 65.63 SC 44.09 25.34 23.22 92.22 79.66 125.66 114.16 135.03 89.03 ST1=ST4 57.5 57.5 57.5 57.5 57.5 57.5 57.5 57.5 57.5 STT2=STT3 4.06 13.44 13.44 13.44 18.13 18.13 13.44 4.06 4.06 SCT2=SCT3 -6.71 -16.08 -17.14 17.36 11.08 34.08 28.33 38.76 15.76 ShT2=ShT3 -2.65 -2.65 -3.71 30.80 29.21 52.21 41.77 42.83 19.83 Từ bảng 2 – 4 dễ dàng nhận thấy ở chế độ vận hành bình thường các máy biến áp T2 và T3 sẽ không bị quá tải. 2.2.1.3. Kiểm tra sự cố máy biến áp T4 Sự cố xảy ra nặng nề nhất là lúc phụ tải trung áp cực đại: ST= 93,75 MVA. Tương ứng với thời điểm đó có: SC =125,66 MVA; Sđp(t)=10,59 MVA. Đối với bộ máy phát điện – máy biến áp 2 cuộn dây không cần kiểm tra quá tải vì công suất của chúng được chọn theo công suất định mức của máy phát. Việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét với máy biến áp tự ngẫu T2 và T3. Giả thiết sự cố bộ T4: Vào thời điểm này T2 và T3 phải đảm bảo cung cấp công suất cho phụ tải trung áp là 93,75 MVA, nh­ vậy công suất qua mỗi máy là: Trong khi công suất tính toán của T2 và T3 là: . Vậy T2 và T3 sẽ không bị quá tải khi sự cố sự bộ G4 – T4. Trong khi sự cố thì G2 và G3 phải phát với giá trị định mức nên cuộn hạ của T2và T3 là: . Nh­ vậy công suất từ phía 220 kv phải tải sang 110 kv là: STphụ tải- SHT2,T3 = 93,75 – 82,41 = 11,34 MVA. Bé G1 – T1 phát lên hệ thống một lượng công suất: SG1đm - Stự dùng - 11,34 = 62,5 – 20 – 11,34 = 31,16 MVA. Tại thời điểm đó thì công suất phát lên hệ thống còn thiếu một lượng: SC – 31,16 = 125,66 – 31,16 = 94,5 MVA. Vì dự trữ quay của hệ thống bằng 360 MVA nên khi sự cố hỏng bộ G4 – T4 thì nhà máy và hệ thống vẫn làm việc bình thườg. 2.2.1.4. Kiểm tra sự cố khi một máy biến áp liên lạc Khi đó thì T3 và G3 ngừng làm việc và cũng vào thời điểm phụ tải trung áp cực đại. Vào thời điểm này riêng bộ G4 – T4 đã tải lượng công suất là 57,5 MVA. Nh­ vậy tải phía trung áp của máy biến áp liên lạc phải là: STT2=STmax-ST4 = 93,75 – 57,5 = 36,25 MVA < SttT2 =125 MVA. Do đó máy biến áp T2 sẽ không bị quá tải. Công suất tải qua cuộn hạ B2 là: SHT2=SGđm –Stự dùng – Sđp = 62,5 – 16 – 10,59 = 35,91 MVA. Công suất phải truyền từ phía 220 kv sang 110 kv là: STT2 - SHT2= 36,25 – 35,91 = 0,34 MVA. Bé G1 – T1 phát lệ hệ thống một lượng công suất là: SG1đm – Stự dùng – 0,34 = 62,5 –20 – 0,34 = 42,16 MVA. Công suất phát lên hệ thống còn thiếu một lượng là: SC – 42,16 = 125,66 – 42,16 = 83,5 MVA < SdtHT = 360 MVA. Lượng công suất này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên nhà máy vẫn làm việc bình thường. - Giả thiết sự cố bộ G1 – T1 thì phải cắt bớt phần công suất cung cấp cho hệ thống nên không ảnh hưởng tới phụ tải 110 kv. 2.2.2. Phương án 1I ( Hình 2.2) 2.2.2.1. Chọn máy biến áp Máy biến áp T3 và T4 được chọn theo điều kiện sơ đồ bộ: SđmT3 = SđmT4 ³ SGđm = 62,5 MVA. Từ điều kiện đó chọn máy biến áp tăng áp 3 pha 2 dây quấn có STđm=63MVA là loại TДЦH-63-121-10,5 có các thông số kỹ thuật trong bảng 2 – 5 Bảng 2 - 5 Loại Sđm (MVA) DP0 (KW) DPN (KW) UN% I0% Giá 103 (USD) TДЦH-121-10,5 63 59 245 10,5 0,6 700 Hai máy biến áp tự ngẫu được chọn giống nhau và theo điều kiện: Chọn loại ATДЦTH-125-242-121-10,5 có các thông số kỹ thuật trong bảng 2 – 6 Bảng 2 – 6 Loại Sđm (MVA) DP0 (KW) DPN (KW) UN% I0% Giá 103 (USD) C-T C-H T-H ATДЦTH 125 75 290 11 31 19 0,6 1.700 2.2.2.2. Phân bố công suất cho các cuộn dây của máy biến áp Để để đảm bảo kinh tế cho máy biến áp T3 và T4 vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm nh­ sau: SđmT3=SđmT4=SGđm - Stự dùng = 62,5 – 8%.62,5 = 57,5 MVA. Đồ thị phụ tải nh­ hình 2 – 5 57,5 t(h) 24 0 S (MVA) H×nh 2 – 5 Với 2 máy biến áp tự ngẫu T1, T2. Công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính nh­ sau: Công suất truyền tải lên trung áp của mỗi máy là: Công suất truyền tải lên cao áp của mỗi máy là: Công suất truyền tải từ cuộn hạ áp mỗi máy là: Dựa vào bảng 1 – 6 tính công suất từng thời điểm mà máy biến áp T1 và T2 phải tải. Kết quả ghi trong bảng 2 – 7 Bảng 2 – 7 T(h) MVA 0¸4 4¸6 6¸8 8¸10 10¸12 12¸14 14¸18 18¸20 20¸24 SptT 65.63 84.38 84.38 84.38 93.75 93.75 84.38 65.63 65.63 SC 44.09 25.34 23.22 92.22 79.66 125.66 114.16 135.03 89.03 2.STT3 115 115 115 115 115 115 115 115 115 STT1= STT2 24.69 15.31 15.31 15.31 10.63 10.63 15.31 24.69 24.69 SCT1= SCT2 22.04 12.67 11.61 46.11 39.83 62.83 57.08 67.51 44.51 SHT1= SHT2 -2.65 -2.65 -3.71 30.80 29.21 52.21 41.77 42.83 19.83 Từ bảng 2 – 7 trên dễ dàng nhận thấy ở chế độ vận hành bình thường các máy biến áp T1 và T2 sẽ không bị quá tải. 2.2.2.3. Kiểm tra sự cố Sự cố xảy ra nặng nề nhất là lúc phụ tải trung áp cực đại: ST= 93,75 MVA. Tương ứng với thời điểm đó có: SC = 125,66 MVA; Sđp = 10,59 MVA. Tương tù nh­ phương án I bộ máy phát – máy biến áp (T3 và T4) không cần kiểm tra khả năng quá tải. Việc kiểm tra cần thiết cho 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và T2. Giả thiết Sự cố bộ T4: khi đó công suất tải qua máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được tính nh­ sau: Công suất tính toán của mỗi máy biến áp tự ngẫu: SttT1= SttT2= a.SđmT1= 0,5.125 = 62,5 MVA. Do đó 2 máy biến áp không bị quá tải. Công suất truyền lên từ phía hạ áp: SHT1,T2=2.SGđm –(Sdp+2.Std)=2.62,5–(10,59+2.20)= 74,41 MVA. Công suất tải lên phía cao áp: SCT1,T2= SHT1,T2- STT1,T2=74,41 – 2.18,125 = 38,16 MVA. Nh­ vậy các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 vẫn bị non tải nếu sự cố một bộ bên trung. Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lượng là: Sthiếu=SC-SCT1,T2=125,66–38,1687,5MVA<Sdt hệ thống= 360 MVA. Nên hệ thống và nhà máy vẫn làm việc bình thường. 2.2.2.4. Khi một máy biến áp liên lạc bị sự cố (máy biến áp T2 sự cố ) Công suất tải phía trung áp nh­ sau: STT1= ( ST3 + ST4) - ST = (57,5 + 57,5) – 93,75 = 21,25 MVA. Khi T2 sự cố thì công suất vẫn truyền tư trung áp sang. Công suất truyền vào từ phía hạ: SHT1 = SGđm – Stự dùng – Sđp = 62,5 – 20 – 10,59 = 31,91 MVA. Lượng công suất truyền lên cuộn cao: SCT1 = STT1 + SHT1 = 21,24 + 31,91 = 53,16 MVA. Khi máy biến áp T2 sự cố thì máy biến áp T1 làm việc vẫn non tải. Lúc đó công suất hệ thống thiếu một lượng: Sth = CC – SCT1 = 125,66 – 53,16 =72,5MVA<SdtHT=360 MVA. Vậy khi máy biến áp bị sự cố thì hệ thống và nhà máy vẫn làm việc bình thường 2.3. Tính toán tổn thất điện năng cho các phương án Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án vế kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp. Sau đây là phần tính tổn thất điện năng với từng phương án đã nêu trên. 2.3.1. Phương án 1 (Hình 2.1) 2.3.1.1. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp bộ T1 Với máy đã chọn: TPДЦTH – 63 – 242 – 10,5 có DP0=67 KW và DPN=300 KW. Từ đó dựa vào biểu thức: . T = 8760h – Thời gian làm việc của máy biến áp. ti – Thời gian làm việc của máy biến áp trong ngày. Si – Phụ tải của máy biến áp trong thời gian ti được lấy theo đồ thị phụ tải hàng ngày. t = 360 ngày- Số ngày làm việc trong năm. Thay và biểu thức trên có: 2.3.1.2. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp bộ T4 Với máy đã chọn: TPДЦTH – 63 – 121 – 10,5 có DP0=59 KW và DPN=245 KW. Tương tù nh­ máy biến áp T1 có: 2.3.1.3. Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu T2 và T3 Ở trên đã chọn 2 máy biến áp tự ngẫu T2 và T3 đã chọn: ATДЦTH – 125 – 242 – 121 – 10,5 có DP0=75 KW và DPN=290 KW. Tổn thất trong các cuộn dây của máy biến áp nh­ sau: Các máy biến áp tự ngẫu nên có DPC-TN = 290 KW. Và lấy: DPNC-H = DPNT-H = 0,5 . DPNC-T = 0,5 . 290 = 145 KW. Từ đó tính được: Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu được xác định theo biểu thức: SCi, STi, SHi – Công suất truyền qua các cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tại mỗi thời điểm ti (đã có trong bảng 2 – 7 ở trên). t = 365 ngày và T = 8760 h. n – số máy biến áp làm việc song song. DP0, DPN - Công suất ngắn mạch của các cuộn dây máy biến áp. SđmT – Công suất định mức của máy biến áp. Thay các giá trị vào biểu thức trên có: Từ các gía trị tính tổn thất điện năng trên dễ dàng tính được tổng tổn thất điện năng của phương án I: DAI = DAT1 +DAT2 +DAT3 +DAT4 = 2776,09+1167,02+2304,66 = 6247,77 MWh. 2.3.2. Phương án 2(Hình 2.2) 2.3.2.1. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp bộ T3 và T4 Vì ở trên đã chọn 2 máy biến áp T3 và T4 cùng kiểu giống máy biến áp T4 của phương án I là loại : TPДЦTH – 63 – 121 – 10,5 do đó tỏn thất điện năng của T3 và T4 cũng giống tổn thất điện năng của T4 ở phương án I và được: . DT3 = DT4 =2304,66 MWh. 2.3.2.2. Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu T2 và T3 Tính toán tương tự nh­ phương án I được: DPNC = DPNT = 145 KW. DPNH = 45 KW. Và cũng từ biểu thức tính tổn thất điện năng cho máy biến áp tự ngẫu ở phương án I kết hợp với bảng số liệu ở trên. Tổn thất điện năng cho 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 nh­ sau: Từ các gía trị tính tổn thất điện năng trên dễ dàng tính được tổng tổn thất điện năng của phương án II: DAII = DAT1 +DAT2 +2.DAT3 = 1230,79 + 2.2304,66 = 5840,11 MWh. CHƯƠNG 3 SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Mục đích của chương này là song song, đánh giá các phương án đã nêu trên về mặt kinh tế và kỹ thuật. Từ đó lựa chọn được phương án tối ưu đảm bảo điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. Trên thực tế vốn đầu tư thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào máy biến áp và máy cắt. Vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối từng phương án phải chọn máy cắt. Các máy cắt được chọn theo: Điện áp định mức: điện áp định mức của máy cắt phải lớn hơn hoặc bằng điện áp của lưới điện (thường chọn bằng). Dòng điện định mức: Dòng điện định mức của máy cắt phải lớn hơn hoặc bằng dòng cưỡng bức của mạch. Các máy cắt được chọn phải thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt. Tuy nhiên các máy cắt nói chung khả năng ổn định nhiệt khá lớn, đặc biệt với những máy cắt có dòng định mức lớn hơn 1000 A không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 3.1. Chọn sơ bộ các khí cụ điện 3.1.1. Xác địn dòng cưỡng bức của mạch 3.1.1.1 Phương án I 3.1.1.1.1. Cấp điện áp cao 220 kv. - Mạch đương dây: Phụ tải cực đại của hệ thống là SHTmax = 135,03 MVA. Vì vậy dòng làm việc cưỡng búc của mạch đường dây được tính với điều kiện một lộ bị đứt. Khi đó có: - Mạch máy biến áp 3 pha 2 dây quấn thì dòng làm việc cưỡng bức được xác định theo dòng cưỡng bức của mạch máy phát điện. - Mạch máy biến áp tự ngẫu: khi 1 máy biến áp tự ngẫu không làm việc còn phải đưa vào hệ thống một lượng công suất: Smax = SHTmax = 42,61 MVA (đã tính ở phần phân bố công suất trong cuộn dây máy biến áp). Dòng làm việc cưỡng bức của mạch này: . Nh­ vậy dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 220 kv xá định bởi dòng cưỡng bức của đường dây là: 0,3544 KA. 3.1.1.1.2. Cấp điện áp 110 kv - Mạch đường dây: Phụ tải cực đại phía trung áp là :STmax = 93,75 MVA. Giả thiết phụ tải 4 hộ có công suất bằng nhau. Nh­ vậy phụ tải cực đại ở một hộ là: - Mạch máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây: Dòng làm việc được xác định theo dòng cươngc bức của máy phát điện: - Mạch máy biến áp liên lạc: Khi sự cố bộ máy phát điện – máy biến áp thì công suất lớn nhất mà 2 máy biến áp phải tải sang bên trung áp là: STmax = 93,75 MVA từ đó dòng làm việc cưỡng bức qua 1 máy biến áp: Nh­ vậy dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 110 kv xá định bởi dòng cưỡng bức của đường dây là: 0,344 KA. 3.1.1.1.3. Cấp điện áp 10,5 kv Dòng điện cưỡng bức chính là dòng làm việc cưỡng bức của máy phát: 3.1.1.2. Phương án II 3.1.1.2.1. Cấp điện áp cao 220 kv. - Mạch đương dây: Tương tự nh­ phương án I có Ilvcb= 0,3544 KA. - Mạch máy biến áp tự ngẫu: khi 1 máy biến áp tự ngẫu không làm việc còn phải đưa vào hệ thống một lượng công suất: Smax = SHTmax = 53,61 MVA (đã tính ở phần phân bố công suất trong cuộn dây máy biến áp). Dòng làm việc cưỡng bức của mạch này: . Nh­ vậy dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 220 kv xá định bởi dòng cưỡng bức của đường dây là: 0,3544 KA. 3.1.1.2.2. Cấp điện áp 110 kv - Mạch đường dây: Tương tù nh­ phương án I có Ilvcb = 0,123 KA. - Mạch máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây: Tương tù nh­ phương án I có Ilvcb = 0,344 KA. - Mạch máy biến áp liên lạc: Khi sự cố bộ máy phát điện – máy biến áp khi phụ tải trung áp cực tiểu điểu đó có nghĩa là lúc này công suất truyền từ trung áp sang cao áplà lớn nhất: Smax = 2.ST3 – STmin = 2. 57,5 – 65,63 = 49,37 MVA. Nh­ vậy dòng điện làm việc cưỡng bức ở cấp điện áp 110 kv xá định bởi dòng cưỡng bức của đường dây là: 0,344 KA. 3.1.1.2.3. Cấp điện áp 10,5 kv Dòng điện cưỡng bức chính là dòng làm việc cưỡng bức của máy phát: 3.1.2 Chọn sơ bộ máy cắt điện Hiện nay hầu hết trong các nhà máy điện và trạm biến áp đều dùng máy cắt SF6 là loại máy cắt làm việc rất đảm bảo, kích thước gọn nhẹ. Vì vậy tron