Đồ án Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

Chương I tính toán phụ tảI và cân bằng công suất Chất lượng điện năng là một yêu cầu quan trọng của phụ tải. Để đảm bảo chất lượng điện năng 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 ỏ các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc 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 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. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện thuỷ điện có tổng công suất đặt là 400 MW gồm có 4 máy phát điện kiểu thủy điện cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp máy phát, 110 KV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 KV. Ta chọn máy phát điện loại CB-1500/170-96 có các thông số sau: SFđm (MVA) PFđm (MW) cosjđm UFđm (KA) IFđm (KA) Xd’’ Xd’ Xd 117,647 100 0,85 13,8 4,92 0,21 0,29 0,65 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: Trong đó : S(t) : 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) cosjtb :Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải 1-1.Đồ thị phụ tải của toàn nhà máy. Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát thủy điện có : PFđm = 100 MW , cosjtbđm = 0,85. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là : MVA Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: PNMđm = 4PFđm = 4.100= 400 MW hay SNMđm = 4SFđm= 4.117,647 = 470,588 MVA Từ đồ thị phụ tải của nhà máy điện tính được công suất phát ra của nhà máy từng thời điểm là: với Kết quả tính toán cho ở bảng 1-1 và đồ thị vẽ ở hình 1-1: Bảng 1-1 t (giờ) 0 á 5 5 á 8 8 á11 11á14 14á17 17á 20 20á 22 22á24 PNM(%) 80 90 100 100 100 100 100 80 SNM(t) (MVA) 376,47 423,53 470,59 470,59 470,59 470,59 470,59 376,47 Hình 1-1 0 5 8 14 17 20 24 0 100 200 300 400 500 t (h) 376,47 470,59 376,47 SNM(MVA) 11 22 423,53 1-2.Phụ tải tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng của nhà máy a =0,9% công suất định mức của nhà máy với cosjtddm = 0,85 tức là bằng hệ số công suất định mức của nhà máy và được coi là hằng số với công thức : Std(t)=a.SNM = 0,009.470,588 = 4,235 (MVA) 1-3.Đồ thị phụ tải địa phương cấp điện áp UF ( 13,8 KV ) Phụ tải địa phương của nhà máy có diện áp 13,8 KV, công suất cực đại PUfmax = 14 MW , cosjtb = 0,85 : bao gồm 2 kép*4 MW*3 Km và 2 đơn*3MW*3 Km.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 1-3 và đồ thị phụ tải địa phương cho ở hình 1-3. Bảng 1-3 t (giờ) 0 á 5 5 á 8 8 á11 11á14 14á17 17á 20 20á 22 22á24 PUf(%) 70 80 90 90 90 100 90 80 SUf(t) (MVA) 11,53 13,176 14,823 14,823 14,823 16,470 14,823 13,176 Hình 1-3 0 5 8 14 17 20 24 0 20 40 60 80 100 t (h) 13,176 SUf(MVA) 11 22 16,470 14,823 13,176 11,53 1-4.Đồ thị phụ tải trung áp (110 KV) Nhiệm vụ thiết kế đã cho P110max = 280 MW và cosjtb = 0,82 :gồm 2 kép*80 MW và 4 đơn*50 MW. Để xác định đồ thị phụ tải phía trung áp 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 1-4 và đồ thị phụ tải phía trung áp cho ở hình 1-4 Bảng 1-4 t (giờ) 0 á 5 5 á 8 8 á11 11á14 14á17 17á 20 20á 22 22á24 PT(%) 80 90 90 90 90 90 100 80 ST(t) (MVA) 273,17 307,32 307,32 307,32 307,32 307,32 341,46 273,17 Hình 1-4 ST(MVA) 0 5 8 14 17 20 24 0 100 200 300 400 500 t (h) 273,17 341,46 273,17 11 22 307,32 1-5.Đồ thị phụ tải về hệ thống (220 KV). Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua đường dây kép dài 150 Km .Tổng công suất hệ thống SHT=2800 MVA với điện kháng định mức XHT=1,13. Dự trữ quay của hệ thống SdtHT=200 MVA . Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: SNM(t) = SUf(t) + ST(t) + SVHT(t) + St d(t) Từ phương trình trên ta có phụ tải về hệ thống theo thời gian là: SVHT(t) = SNM(t) - {SUf(t) + ST(t) + St d(t)} Từ đó ta lập được bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như bảng 1-5 và đồ thị phụ tải trên hình 1-5. Bảng 1-5 t (giờ) 0 á 5 5 á 8 8 á11 11á14 14á17 17á 20 20á 22 22á24 SNM(t) 376,47 423,53 470,59 470,59 470,59 470,59 470,59 376,47 Std(t) 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 4,235 SUf(t) 11,529 13,176 14,823 14,823 14,823 16,47 14,823 13,176 ST(t) 273,17 307,32 307,32 307,32 307,32 307,32 341,46 273,17 SVHT(t) (MVA) 87,535 98,8 144,21 144,21 144,21 142,57 110,1 85,89 Hình 1-5 0 5 8 14 17 20 24 0 50 100 150 200 250 t (h) 87,535 110,1 85,89 11 22 144,21 98,8 142,57 SVHT(MVA) 1-6. Nhận xét chung. Phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp và giá trị công suất cực đại có trị số là: SUfmax = 16,47 MVA STmax = 341,46 MVA SVHTmax = 144,21 MVA Tổng công suất định mức của hệ thống là 2800 MVA, dự trữ quay của hệ thống SdtHT = 200 MVA. Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ thống SVHTmax = 144,21 MVA. Phụ tải điện áp trung chiếm phần lớn công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy như sau: 0 5 8 14 17 20 24 0 100 200 300 400 500 t (h) 376,47 376,47 SNM(MVA) 11 22 16,47 13,176 98,8 273,17 470,59 423,53 87,535 11,53 307,32 14,823 144,21 142,57 110,1 273,17 341,463 85,89 14,823 Chương II lựa chọn phương án nối điện chính 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 những lợi ích kinh tế lớn lao mà còn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau: Phụ tải địa phương ở cấp điện áp Uf có: SUfmax = 16,47 MVA SUfmin = 11,53 MVA Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 KV có: STmax = 341,46 MVA STmin = 273,17 MVA Phụ tải về hệ thống ở cấp điện áp 220 KV có: SVHTmax = 144,21 MVA SVHTmin = 85,89 MVA Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải địa phương phía điện áp máy phát được cấp bằng các đường cáp kép mà điện áp đầu cực máy phát là 13,8 KV. Công suất được lấy từ đầu cực của hai máy phát nối với tự ngẫu và mỗi máy cung cấp cho một nửa phụ tải địa phương. Trong trường hợp một máy bị sự cố thì máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương. Nhà máy có ba cấp điện áp là 13,8 KV; 110KV; 220KV, trong đó lưới 110KV và 220KV đều là lưới có trung tính trực tiếp nối đất vì vậy để liên lạc giữa ba cấp điện áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu . Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phương án như sau: 2-1. Phương án I (Hình 2-1). F1 B1 B2 F4 F3 B4 F2 B3 HT. ST 220 KV 110 KV Hình 2-1 Do phụ tải cao và trung áp lớn hơn nhiều so với công suất định mức của máy phát nên mỗi thanh góp 110 KV và 220 KV được nối với một bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn lần lượt là F3-B3 và F4-B4. 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 (F1-B1 và F2-B2). Phụ tải địa phương Uf được cung cấp diện qua hai máy biến áp nối với hai cực máy phát điện F1,F2. Ưu điểm của phương án này là bố trí nguồn và tải cân đối. Tuy nhiên phải dùng đến ba loại máy biến áp. Ngoài ra khi SVHTmin = 85,89MVA < SFđm = 117,647MVA nên nếu cho bộ F4-B4 làm việc định mức thì có thể phía trung áp nhận được năng lượng phải qua hai lần biến áp (vì phụ tải trung áp rất lớn), lần thứ nhất qua B4, lần thứ hai qua B1 và B2. 2-2. Phương án II(Hình 2-2). f1 b1 f3 f2 f4 b2 b4 b3 HT St 220 KV 110 KV Hình 2-2 Để khắc phục nhược điểm phương án I, chuyển bộ F4-B4 từ thanh góp 220 KV sang phía 110KV. Phần còn lại của phương án II giống như phương án I. Nhận xét : Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm được vốn đầu tư do nối bộ ở cấp điện áp thấp hơn thiết bị rẻ tiền hơn. Phần công suất luôn thừa bên trung được truyền qua máy biến áp tự ngẫu đưa lên hệ thống (vì tổng công suất các bộ bên trung luôn lớn hơn phụ tải cực đại bên trung). Ưu điểm của phương án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp. Ngoài ra do STmin = 273,17MVA > 2SFđm =2.117,647 =235,3MVA nên 2 bộ nối với thanh góp 110KV có thể luôn luôn làm việc ở chế độ định mức. 2-3. Phương án III(Hình 2-3). B3 B4 B5 ST SUF HT ~ B6 ~ B2 ~ B1 ~ Nhận xét : - Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong quá trình vận hành xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất công suất lớn. - Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây chung lớn so với công suất của nó. Tóm lại: Qua những phân tích trên đây ta 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. Chương III Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng 3-1.Chọn máy biến áp - phân phối công suất cho máy biến áp. 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 (hình 2-1). Chọn máy biến áp : - Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện sau: SB1đm = SB2đm ³ SFđm Trong đó a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu Do đó : SB1đm = SB2đm ³ MVA Từ kết quả tính toán trên ta chọn tổ hợp ba máy biến áp tự ngẫu một pha cho mỗi máy biến áp B1,B2 loại: AOДЦTH-120 có các thông số kỹ thuật như bảng 3-1 (là thông số cho một pha trong tổ hợp 3 pha ): Bảng 3-1 Sđm (MVA) Uđm (KV) UN%(*) DP0 (KW) DPN% I0(%) Giá (106Đ) UC UT UH C-T C-H T-H C-H C-T C-H T-H 120 13,8 10 - - 210 345 220 235 0,5 6440 Như vậy tổng công suất của tổ hợp 3 tổ máy biến áp tự ngẫu một pha là: 3.120 = 360 MVA Máy biến áp B3 được chọn theo sơ đồ bộ : SB3đm ³ SFđm = 117,647 MVA Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có Sđm = 125 MVA là loại : TДЦ-125 (121/13,8) có các thông số kỹ thuật như ở bảng 3-2 Bảng 3-2 Sđm (MVA) UCđm (KV) UHđm (KV) DP0 (KW) DPN (KV) UN% I0% Giá (106 Đ) 125 121 13,8 100 400 10,5 0,5 5120 - Máy biến áp B4 cũng được chọn theo sơ đồ bộ như đối với B3: SB4đm ³ SFđm = 117,647 MVA Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có Sđm = 125 MVA là loại : TДЦ-125 (242/13,8) có các thông số như ở bảng 3-3 . Bảng 3-3 Sđm (MVA) UCđm (KV) UHđm (KV) DP0 (KW) DPN (KV) UN% I0% Giá (106 Đ) 125 242 13,8 115 380 11 0,5 6480 2.Phân bố công suất cho các máy biến áp. - Để thuận tiện trong vận hành, các bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây F3-B3 và F4-B4 cho làm việc với đồ thị bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công suất tải của mỗi máy là: SB3 = SB4 = SFđm = 117,647MVA < SB3,B4đm=125 MVA Do đó ở điêù kiện làm việc bình thường B3 và B4 không bị quá tải - Phụ tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu B1và B2 được tính như sau : Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là : Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là : Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là : Kết quả tính toán cho trên bảng 3-4: Bảng 3-4 t (h) 0á5 5á8 8á11 11á14 14á17 17á20 20á22 22á24 SB1=SB2 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 SCT(t) 77,76 94,835 94,835 94,835 94,835 94,835 111,91 77,76 SCC(t) -15.06 -9,424 13,283 13,283 13,283 12,46 -3,774 -15,88 SCH(t) 62,71 85,412 108,12 108,12 108,12 107,3 108,13 61,883 Dấu ’-‘ chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp hệ thống 220KV sang thanh góp 110KV để bổ xung lượng công suất thiếu phía 110KV. Qua bảng phân bố công suất 3-5 thấy rằng: SCCmax = 13,283 MVA < SB1,B2đm=360 MVA SCTmax = 111,91 MVA < SM = a.SB1đm = 180 MVA SCHmax = 108,13 MVA < SM = 180 MVA Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường. 3. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố. Vì công suất định mức của các máy biến áp hai cuộn dây được chọn theo công suất định mức của máy phát điện nên việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối với máy biến áp tự ngẫu. Coi sự cố nặng nề nhất là lúc phụ tải trung áp cực đại STmax= 341,463 MVA. Khi đó SVHT =110,1 MVA ; SUf =14,823 MVA Giả thiết sự cố bộ F3-B3. Kiểm tra điều kiện : 2.Kqtsc. a.SB1đm ³ STmax ( 2.1,4.0,5.360 =504 > 341,463 MVA đ thoả mãn điều kiện ) Lúc này công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là: SCT-B1 = SCT-B2 = STmax/2 = 170,732 MVA Cho các máy phát F1và F2 làm việc với giá trị định mức. Do đó công suất qua cuộn hạ của B1 và B2 là: SCH-B1,B2 = SFđm - SUf /2 - Std /4 = 117,647 - 14,823/2 - 4,235/4 = 109,177 MVA Công suất tải lên cao áp của 1 MBA: SCC-B1,B2 = SCH-B1,B2 - SCT-B1,B2 = 109,177 - 170,732 = - 61,555 MVA Dấu “-” chứng tỏ công suất đi từ thanh góp hệ thống 220 kV sang thanh góp trung áp 110 kV bù vào phần công suất thiếu với trị số 2.61,555 MVA. Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng : Sthiếu = SVHT - SB4- 2.SCC-B1,B2 = 110,1- 117,647- (-61,555) = 155,56 MVA < SdtHT =200 MVA Với lượng công suất thiếu này nhỏ hơn dợ trữ quay của hệ thống. Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ F3-B3,hai máy biến áp tự ngẫu B1,B2 làm việc không bị quá tải. Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu B1(hoặc B2). Khi B1sự cố thì F1 ngừng. Trường hợp này kiểm tra quá tải của B2: Kiểm tra điều kiện : Kqtsc. a.SB1đm ³ STmax – SB3 ( 1,4.0,5.360 =252 >341,463 - 117,647=223,816 MVA đ thoả mãn điều kiện ) - Công suất tải lên trung áp: SCT-B2 = STmax- SB3 = 341,463 - 117,647 = 223,816 MVA - Công suất qua cuộn hạ của B2: SCH-B2 = SFđm- SUf - Stdmax/4 = = 117,647 - 14,823 - 4,235/4 = 101,765 MVA - Công suất tải lên phía cao áp: SCC-T2 = SCH-B2 - SCT-B2 = 101,765 - 223,816 = - 122,051 MVA Như vậy khi sự cố B1, để đảm bảo cho phụ tải trung áp cực đại phải lấy công suất từ thanh góp hệ thống sang thanh góp 110 kV một lượng 122,051 MVA. Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao còn thiếu là: Sthiếu=SVHT - SB 4 - SCC-B2 = = 110,1 - 117,647 - (-122,051) = 114,504 MVA< SdtHT=200 MVA Lượng thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thốngnên B2 cũng không bị quá tải. II.Phương án II (hình 2-2). Chọn máy biến áp. -Hai máy biến áp B3 và B4 được chọn theo sơ đồ bộ .Do hai máy biến áp này cùng nối với thanh góp điện áp 110 KV nên được chọn giống nhau và chọn giống máy biến áp B3 ở phương án I là máy biến áp loại : TДЦ-125-121/13,8 có các thông số kỹ thuật như ở bảng 3-2 (phương án I ). -Hai máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 được chọn tương tự như phương án I Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu B1, B2 được chọn theo điều kiện sau: SB1đm = SB2đm ³ SFđm Do đó : SB1đm = SB2đm ³ MVA Ta chọn máy biến áp có ký hiệu: ATДЦTH-250 có các thông số kỹ thuật như sau : Sđm (MVA) Uđm (KV) UN%(*) DP0 (KW) DPN% I0(%) Giá (106Đ) UC UT UH C-T C-H T-H C-H C-T C-H T-H 250 230 121 13,8 11 32 20 120 520 - - 0,5 10000 Phân phối công suất cho các máy biến áp. Để đảm bảo kinh tế và thuận tiện trong vận hành, các máy phát F3,F4 cho làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm. -Do đó công suất tải qua mỗi máy biến áp B3,B4 là: SB3 = SB4 = SFđm = 117,647 MVA - Phụ tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1và T2 được tính như sau : Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là : Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là : Phụ tải phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là : Dựa vào bảng 1-5 đã tính ở chương I và các công thức ở trên ta tính được phụ tải cho từng thời điểm , kết quả ghi trong bảng 3-5 Bảng 3-5 t (h) 0á5 5á8 8á11 11á14 14á17 17á20 20á22 22á24 SB1=SB2 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 117,647 SCT(t) 18,938 36,012 36,012 36,012 36,012 36,012 53,085 18,938 SCC(t) 43,768 49,4 72,106 72,106 72,106 71,283 55,05 42,945 SCH(t) 62,71 85,412 108,12 108,12 108,12 107,29 108,13 61,883 Dấu ’-‘ chứng tỏ công suất đi từ phía thanh góp hệ thống 220KV sang thanh góp 110KV để bổ xung lượng công suất thiếu phía 110KV. Qua bảng phân bố công suất 3-5 thấy rằng: SCCmax = 72,106 MVA < SB1,B2đm=250 MVA SCTmax = 53,085 MVA < SM = a.SB1đm = 125 MVA SCHmax = 108,13 MVA < SM = 125 MVA Như vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường. Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố. Cũng coi sự cố nguy hiểm nhất là xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại. Đối với các bộ máy phát điện - máy biến áp hai cuộn dây không cần kiểm tra quá tải vì công suất định mức của các máy biến áp này được chọn theo công suất định mức của máy phát điện. Do đó việc kiểm tra quá tải chỉ tiến hành với các máy biến áp tự ngẫu. Khi sự cố bộ F3-B3 (hoặc F4-B4). Kiểm tra điều kiện : 2.Kqtsc. a.SB1đm ³ STmax ( 2.1,4.0,5.250 =350 > 341,463 MVA đ thoả mãn điều kiện ) Khi đó công suất tải lên các phía qua mỗi máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau: - Phía trung áp: SCT-B1 = SCT-B2 = ( STmax - SB4)= (341,463 - 117,647) = 111,908 MVA - Công suất qua cuộn hạ: SCH-B1 = SCH-B2 = SFđm - SUf/2 - Std/4 = 109,178 MVA - Công suất phát lên phía cao: SCC-B1 = SCC-B2 = SCH-B1- SCT-B1 = 109,178 - 111,908 = - 2,73 MVA Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lượng công suất là: Sthiếu = SVHT - (SCC-B1 + SCC-B2) = 110,1 - 2.(- 2,73) = 115,562 MVA Lượng công suất thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống =200MVA. Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ F3- B3 thì các máy biến áp tự ngẫu B1,B2 không bị quá tải. Khi sự cố tự ngẫu B1 (hoặc B2). Khi B1 bị sự cố thì F1 ngừng, ta kiểm tra quá tải của B2. Kiểm tra điều kiện : Kqtsc. a.SB1đm ³ STmax - 2.SB3 (1,4.0,5.250 =175 >341,463 -2.117,647=106,169 MVA đthoả mãn điều kiện ) Công suất tải qua các phía của B2 như sau: Phía trung áp: SCT-B2 = STmax - (SB3 + SB4) = 341,463 - 2.117,647 = 106,169 MVA - Phía hạ áp: SCH-B2 = SFđm - SUf - Std/4 = 101,765 MVA Phía cao áp: SCC-B2 = SCH-B2 - SCT-B2 = 106,169 - 101,765 = - 4,404 MVA Phụ tải hệ thống bị thiếu một lượng công suất là: Sthiếu = SVHT - SCC-B2 = 110,1 + 4,404= 114,504 MVA< SdtHT=200MVA Lượng này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. Do đó trong trường hợp này B2 cũng không bị quá tải. Tóm lại: Các máy biến áp đã chọn đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật khi làm việc bình thường và khi sự cố. 3-2 Tính toán tổn thất điện năng. Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế và kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp. I. Phương án I (Hình 2-1). Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 3-4 Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp B3. Công thức tính toán: Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h. SB3: phụ tải của máy biến theo thời gian và được lấy theo đồ thị phụ tải hằng ngày. Ta có B3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125-121/13,8 có : DP0 = 100 kW, DPN = 400 kW, SB3 = 117,647 MVA = hằng số. Suy ra : DAB3 = 0,1. 8760 + 0,4 . = 3979,9 MWh. 2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp B4. Tương tự như tính DAB3, B4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ -125-242/13,8 có: DP0 = 115kW; DPN = 380kW; SB4 = 117,647 MVA = hằng số . Suy ra : DAB4 = 0,115. 8760 + 0,38 . = 3956,1 MWh. 3.Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu. Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ta coi máy biến áp tự ngẫu như máy biến áp ba cuộn dây. Khi đó cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu tương ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ của máy biến áp ba dây cuốn. Tổn thất công suất trong các cuộn được tính như sau: Máy biến áp tự ngẫu một pha loại : AOДЦTH-120- có DP0=210 kW và DPNC-T =345 kW , DPNC-H = 220 MW, DPNT-H = 235 MW Từ đó ta tính được : MW MW MW Từ các kết quả bảng 3-4 và công thức tính ở trên ta có công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu 3 pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp một pha như sau : DAB1=DAB2 ở đây: SiC , SiT , SiH là phụ tải phía cao áp , trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti ghi trong bảng 3-4 đã tính ở trên . T = 8760 h. DPN , DPo , SBđm : là của một máy biến áp một pha. Viết gọn lại: SiC.ti= (-15,056)2.5 + (-9,423)2.3 + 13,2832.3+13,2832.3+13,2832.3+ + 12,4592.3 +(-3,774)2.2 +(-15,879)2.2=3986,19 MVA2.h SiT.ti=77,7622.5+94,8352.3+94,8352.3 +94,8352.3 +94,8352.3 +94,8352.3 + 111,912. 2 + 77,7622.2 = 202281,4 MVA2.h SiH.ti= 62,7062.5 + 85,4122.3 + 108,1182.3+ 108,1182.3+ 108,1182.3 + + 107,2942.3+ 108,1352.2+ 61,8832.2 = 212332,7 MVA2.h Do đó: DAB1=DAB2= =3.0,21.8760+[0,1425.3986,19+0,2025.202281,4+0,7375.212332,7] = 5704 MWh Như vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phương án I là: DAS = DAB1+DAB2+DAB3+DAB4 = = 2.5704 + 3956,1 + 3979,9 = 19345,6 MWh II-Phương án II (hình 2-2). Tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp B3 và B4. Theo công thức như ở phương án I : DAB3 = DAB4= Máy biến áp B3 và B4 đã chọn là máy biến áp kiểu TДЦ-125-121/13,8 có thông số như ở bảng 3-2 do đó tổn thất điện năng của máy biến áp B3 và B4 ở phương án này bằng nhau và đúng bằng tổn thất trong máy biến áp B3 ở phương án I trên: DAB3 = DAB4 = 3979,9 MWh Tính tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp tự ngẫu B1 và B2. Tương tự ta phương án I, ta có: Máy biến áp tự ngẫu 3 pha : ATДЦTH-250-230/121/13,8 có DP0=120 kW và DPNC-T =520 kW , DPNC-H = DPNT-H =DPNC-T/2=260 MW và dựa vào bảng 3-5 Từ đó ta tính được : MW MW MW DAB1= DAB2 Viết gọn lại: SiC.ti= 43,7682.5 + 49,42.3 + 72,1062.3+72,1062.3+72,1062.3+ + 71,2832.3 +55,12.2 +42,92.2= 88685,9 MVA2.h SiT.ti=18,942.5+36,0122.3+36,0122.3 +36,0122.3 +36,0122.3 +36,0122.3 + 53,0852. 2 + 18,942.2 = 27599,53 MVA2.h SiH.ti= 62,7062.5 + 85,4122.3 + 108,1182.3+ 108,1182.3+ 108,1182.3 + + 107,2942.3+ 108,1352.2+ 61,8832.2 = 212332,7 MVA2.h Suy ra: DAB1 = DAB2 = =0,12.8760+[0,26.88685,9+0,26.27599,53+0,78.212332,7] =2194,985 MWh Từ các kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở trên ta có tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phương án II là : DAS = DAB1 + DAB2 + DAB3 + DAB4 =2DAB1 + 2DAB3 = =2.2194,985 + 2.3979,9 = 12349,8 MWh. Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa hai phương án: Bảng 3-6: Tổn thất điện năng DAS(MWh) Phương án I 19345,6 Phương án II 12349,8 Chương IV Tính toán kt-kt Chọn phương án tối ưu Việc quyết định bất kỳ một phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật, nói khác đi là dựa trên nguyên tắc đảm bảo cung cấp điện và kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây chính cho nhà máy điện. Trên thực tế vốn đầu tư vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào vốn đầu tư máy biến áp và các mạch thiết bị phân phối. Nhưng vốn đầu tư của các mạch thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào máy cắt, vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phương án phải chọn các máy cắt.Trong tính toán chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật ta chỉ cần chọn sơ bộ các máy cắt. 4-1. Chọn sơ bộ máy cắt của các phương án. I-Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch. 1-Phương án I (Hình 2-1). Cấp điện áp về hệ thống 220 KV. - Mạch đường dây nối với hệ thống: Phụ tải cực đại của hệ thống là SVHTmax = 144,21 MVA . Vì vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây được tính với điều kiện một đường dây bị đứt . Khi đó KA -Mạch máy biến áp ba pha 2 cuộn dây B4 : Dòng điện làm việc cưỡng bức được xác định theo dòng điện cưỡng bức của máy phát điện. KA -Mạch máy biến áp tự ngẫu B3(B4) : Khi làm việc bình thường thì dòng cưỡng bức của mạch này là : KA Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cưỡng bức là KA Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng cưỡng bức là KA Như vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220 kV của phương án I này là : Icbcao = 0,3785 KA Cấ