Đồ án Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1 CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY 1.1. Chọn máy phát điện: Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy công suất mỗi máy là 100 MW. Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn các máy phát điện cùng loại: Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau: Loại máy S MVA P MW U kV I kA Cosϕ Xd’’ Xd’ Xd TBφ-100-2 117,5 100 10,5 6,475 0,85 0,183 0,26 3 1,79 1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất: Từ bảng biến thiên phụ tải ngày ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức: max.100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Trong đó: S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t. P(t): Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t. Cosϕ : Hệ số công suất phụ tải. 1.2.1. Phụ tải các cấp điện áp: + Phụ tải cấp điện áp máy phát(địa phương): Uđm = 10,5 (kV); Pmax = 14 (MW); Cosϕ = 0,85 max.100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Sau khi tính toán ta có bảng số liệu: t(h) 0 - 8 8 - 12 12 -14 14 -16 16 - 18 18 - 22 22 - 24 P% 80 70 80 90 100 90 80 P(MW) 11.2 9.8 11.2 12.6 14 12.6 11.2 S(MVA) 13,2 11.5 13,2 14.8 16.5 14.8 13,2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2 Đồ thị phụ tải địa phương: + Phụ tải trung áp: Uđm = 110 (kV); Pmax = 160 (MW); Cosϕ = 0,88 max.100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp Thời gian 0 - 6 6 -10 10 -14 14 -16 16 - 20 20 - 24 P% 90 80 90 100 90 80 P(MW) 144 128 144 160 144 128 S(MVA) 163.6 145.5 163.6 181.8 163.6 145.8 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp: 0 8 1 2 1 4 1 6 1 8 2 2 2 4 1 0 1 5 2 0 S (M V A ) t (h ) 1 3 ,2 1 1 ,5 1 3 ,2 1 6 ,5 1 4 ,8 1 3 ,2 1 4 ,8 0 100 150 200 6 10 14 16 20 24 S(M VA) t(h) 163.6 145.5 163.6 181.8 163.6 145.8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3 + Phụ tải cao áp: Uđm = 220 (kV); Pmax = 200 (MW); Cosϕ = 0,9 max.100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải cao áp Thời gian 0 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 24 P% 90 100 90 80 P(MW) 180 200 180 160 S(MVA) 200 222.2 200 177.8 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao áp: + Phụ tải toàn nhà máy: Pmax= 500 (MW); cosϕ = 0,85 max100 %)( PPtP = ϕCos tPtS )()( = Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy Thời gian 0 - 10 10 - 14 14 -18 18 - 22 22 - 24 P% 80 90 100 90 80 P(MW) 400 450 500 450 400 S(MVA) 470.6 529.4 588 529.4 470.6 0 100 150 200 8 12 16 24 S(M VA) t(h) 200 222.2 200 177.8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 4 Đồ thị phụ tải: 1.2.2. Phụ tải tự dùng: Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 6% công suất định mức của toàn nhà máy, cosϕ = 0,83. Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +
= Σ Σ Fdm TNM td Fdm td S tSP tS )( 6,04,0 cos . 100 )( φ α Trong đó: Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t SNM : Công suất đặt của toàn nhà máy S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t α : Số phần trăm lượng điện tự dùng Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0 - 10 10 - 14 14 - 18 18 - 22 22 - 24 SNM (MVA) 470.6 529.4 588 529.4 470.6 Std (MVA) 31.8 33.9 36.1 33.9 31.8 0 10 14 24 S(M VA) t(h) 18 22 300 450 600 470.6 529.4 588 529.4 470.6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 5 Đồ thị phụ tải tự dùng: 1.2.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát về hệ thống: Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy: Stnm(t) = Sđp(t) + ST(t) + SC(t) + Std(t) + SVHT(t) Công suất của nhà máy phát về hệ thống được tính theo công thức: SVHT(t) = Stnm(t) - [Sđp(t) + ST(t) + SC(t) + Std(t)] Sau khi tính toán ta có bảng kết quả: Thời gian 0 - 6 6 - 8 8 - 10 10 -12 12 -14 14 -16 16 -18 18 -20 20 -22 20 -22 Công suất SNM(t) 470.6 470.6 470.6 529.4 529.4 588 588 529.4 529.4 470.6 SĐP(t) 13..2 13.2 11.5 11.5 13. 2 14.8 16.5 14.8 14.8 13. 2 SC(t) 200 200 222.2 222.2 200 200 177.8 177.8 177.8 177.8 ST(t) 163.6 145.5 145.5 163.6 163.6 181.8 163.6 163.6 145.5 145.5 Std(t) 31.8 31.8 31.8 33.9 33.9 36.1 36.1 33.9 33.9 31.8 SVHT(t) 62 80.1 59.6 98.2 118.7 155.3 194 139.3 157.4 102.3 0 10 14 24 S(M VA) t(h) 20 30 40 18 22 31.8 33.9 36.1 33.9 31.8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 6 Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy : 1.3. Lựa chọn các phương án nối dây: 1.3.1 Đề xuất 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. Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế. Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất, đồ thị phụ tải các cấp điện áp chúng ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy. Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ta có: + Phụ tải địa phương : Pmax = 14 MW, cosϕ = 0.86 ⇒ Smax = 16.3MVA Ta có: %15%7100. 6,117.2 5,16 100. 2 max <== dmF DP S S ⇒ Không cần thanh góp điện áp máy phát. + Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) được trực tiếp nối đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp. + Phụ tải trung áp: Smax = 181.8 (MVA) Smin = 145.5 (MVA) 0 150 200 8 12 16 24 S(M VA) t(h) 250 6 10 14 18 20 22 100 62 80.1 59.6 98.2 118.7 155.3 194 157.4 102.3 139.3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 7 Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện - máy biến áp hai dây cuốn lên thanh góp trung áp. + Phụ tải cao áp: Smax = 222.2 (MVA) Smin = 177.8 (MVA) Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện - máy biến áp hai dây cuốn lên thanh góp cao áp. + Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế: 1.3.2. Phương án 1: Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp. Nhược điểm của phương án là khi STmin có 1 lượng công suất phải tải qua 2 lần MBA làm tăng tổn thất công suất . B1 B2 B3 B4 B5 F1 F2 F3 F4 F5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 8 1.3.3. Phương án 2: Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp, lượng công suất thiếu ở phía trung áp được lấy từ MBATN cung cấp sang. Nhựơc điểm của phương án là MBA 2 dây quấn phía cao áp nhiều hơn phương án 1 nên giá thành đắt hơn. 1.3.4. Phương án 3: B1 B4 B2 B3 B5 F1 F4 F2 F3 F5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 9 Phương án này có ưu điểm là MBA chỉ có 2 loại nên chọn thiết bị phân phối đơn giản hơn và giá thành hạ. Nhựơc điểm của phương án là lượng công suất phía trung áp lớn hơn nhiều công suất của phụ tải nên lượng công suất chuyển sang phía cao áp phải qua 2 lần MBA gây tăng tổn thất. Nhận xét: Qua phân tích sơ bộ các phương án đưa ra ta nhận thấy phương án 1 và ph- ương án 2 có nhiều ưu điểm hơn. Vì vậy ta giữ lại hai phương án này để tính toán kinh tế, kỹ thuật từ đó chọn một phương án tối ưu nhất cho nhà máy thiết kế. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN MBA 2.1. Phương án 1: 2.1.1. Chọn loại và công suất máy biến áp: a. Chọn biến áp bộ B4, B5 Công suất của máy biến áp bộ B4, B5 chọn theo điều kiện SB4 = SB5 ≥ SđmF - S(1)tdmax= 117,6 - 5 1.36 = 110,38 (MVA) Tra bảng chọn máy biến áp ta chọn máy biến áp loại: TP ДцH 125/110 có các thông số chính sau: Sđm (MVA) UC (kV) UH (kV) ΔP0 (kW) ΔPn (kW) Un% I0% Loại B2 B3 F2 F3 B5B4B1 F1 F4 F5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 10 125 115 10,5 100 400 10,5 0,55 TP ДцH 125/110 b. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B2, B3 Công suất của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện: thdmBdmB SSS ⋅≥= α 1 32 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−∑= maxmin tduFdmFth SSSS Trong đó: α: Hệ số có lợi của MBATN 5,0 220 110220 =−=−= C TC U UUα Thay số ta có: )(63,1041,36 5 1 2 5,11 6,117 MVASth =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⋅−−= ị )(26,20963,104 5,0 11 32 MVASSS thdmBdmB =⋅=⋅≥= α Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện” ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại ATДЦTH có Sđm = 250 (MVA), với các thông số cơ bản sau: UC UT UH ΔP0 ΔPN (kW) UN% I0% (kV) (kV) (kV) (kW) C-T C-H T-H (kV) (kV) (kV) (kW ) 230 121 11 120 520 - - 11 32 20 0,5 c. Chọn biến áp bộ B1: Công suất của máy biến áp bộ B1 chọn theo điều kiện: SB1 ≥ SđmF - S(1)tdmax= 117,6 - 5 1.36 = 110,38 (MVA) ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 11 Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện” ta chọn máy biến áp: TДц 125/110 có các thông số chính sau: Sđm (MVA) UC (kV) UH (kV) ΔP0 (kW) ΔPn (kW) Un% I0% Loại 125 242 10,5 115 380 11 0,5 T Дц 125/220 2.1.2a. Phân bố công suất cho các máy biến áp: a. Phân bố công suất cho các MBA B1 , B4 , B5: Để đảm bảo vận hành kinh tế các máy biến áp ta cho các MBA bộ B1 , B4 và B5 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm như sau: SB1 = SB4 = SB5 = SđmF - 5 maxtdS = 117,6 - 5 1,36 = 110,38 (MVA) Đồ thị phụ tải của B3 và B4 Ta thấy SB1 = SB4 = SB5 = 110,38 MVA < SđmB1,4,5 = 125 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc bình thường máy biến áp B1 , B4 và B5 không bị quá tải. b. Phân bố công suất cho các MBATN B2 , B3: S(MVA) t(h) 0 110,38 8760 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 12 Đối với các máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính theo công thức sau: + Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là: SCB2 = SCB3 = 2 1 (SVHT + SC - SB1) + Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là: 2 )( 54110 32 BB TBTB SSSSS +−== + Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy: SHB2 = SHB3 = SCB2 + STB2 = SCB3 +STB3 Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy ta tính được công suất truyền tải lên các cấp điện áp cho từng thời điểm, theo các công thức trên ta có: SMVA 0 - 4 4 - 6 6 - 8 8 -10 10 -12 12 -14 14 -16 16 - 18 18 -20 20 -22 22 -24 SB4=SB5 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 110,38 SC(B2,B3) 75,81 75,81 84,86 85,71 105,01 104,16 122,46 130,71 103,36 112,41 84,86 ST(B2,B3) -28,58 -28,58 -37,63 -37,63 -28,58 -28,58 -19,48 -28,58 -28,58 -37,63 -37,63 SH(B2,B3) 47,23 47,23 47,23 48,08 76,43 75,58 102,98 102,13 74,78 74,78 47,23 Dấu (-) thể hiện công suất truyền từ cuộn trung sang cuộn cao. Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy: SCmax = 131,71 MVA < Sđm B2,B3 = 250 MVA STmax = 37,63 MVA < SM = α.SđmB2 = 250 . 0,5 = 125 MVA SHmax = 102,98 MVA < SM = α.SđmB2 = 125 MVA Vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp B2, B3 không bị quá tải. 2.1.2b. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện qúa tải bình thường. Kiểm tra sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là khi ST = STmax = 181,8 MVA Khi đó SVHT = 155,3 MVA SUF = 14,8 MVA Ta xét các sự cố sau: a. Sự cố B4 (hoặc B5): ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 13 - Điều kiện kiểm tra sự cố: + Khi sự cố máy biến áp B4 (hoặc B5) mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một lượng công suất là: S = 2 38,1108,181 2 )S - (S B5Tmax −= = 35,71 MVA + Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.250 = 125 MVA Ta thấy: SđmB2 = 125 MVA > 35,71MVA ị Do vậy máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B4: Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng công suất: STB2(B3) = 2 1 (STmax - Sbô) = 0,5.(181,8 - 110.38) = 35,71 MVA + Lượng công suất từ máy phát F2 (F3) cấp lên phía hạ của B2 (B3) là: SHB2(B3) = SđmF - 2 1 SDP - 5 1 Stdmax = 117,6 - 2 1 .14,8 - 5 1 .36,1 = 102,98 MVA + Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B2 (B3) SCB2(B3) = SHB2(B3) - STB2(B3) = 102,98 - 35,71 = 67,27 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = [SVHT +SC -SB1 - (SCB2 + SCB3)] = 155,3 + 200 - 110,38 -( 2×67,27) = 110,38 MVA Ta thấy: SdtHT = 150MVA > Sthiếu = 110,38 MVA ị thoả mãn điều kiện. b. Sự cố B2 (hoặc B3): ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 14 - Điều kiện kiểm tra sự cố: scqtK .α.SđmTN +2Sbộ ≥ STmax Khi có sự cố máy biến áp B2 (hoặc B3) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải 1 lượng công suất bên trung là: ST = STmax - SB4 - SB5 = 181,8 – (110,38×2) = - 38,96 MVA Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được 1 lượng công suất là: SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.250 = 125 MVA Ta thấy: SB2(B3) = 125 > 38,96 MVA Công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất thực cần phải tải khi sự cố. ị Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố MBA B2: + Công suất trên cuộn trung của B3 là: STB3 = STmax - SB4 - SB5 = 181,8 – (110,38×2) = - 38,96 MVA + Lượng công suất từ máy phát F3 cấp lên phía hạ của B3 là: SHB3 = SđmF - SĐP - 5 1 Stdmax = 117,6 - 14,8 - 5 1 .36,1 = 95,58 MVA + Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B3: SCB3 = SHB3 - STB3 = 95,58 - (-38,96) = 134,54 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = (SVHT + SC) - (Sbộ1 + SCB3) = (153,3 + 200) - (110,38 + 134,54) = 108,38 MVA Ta thấy: SdtHT = 150MVA> Sthiếu = 108,38MVAị Thoả mãn điều kiện ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 15 Kết luận: Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải. 2.2. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp: Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó. - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: ΔA2cd = [ΔP0 + ΔPN 2 dm b S S ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ].8760 Đối với máy biến áp tự ngẫu: ΔATN = ΔP0.t + ( )iHiNHitiNTiCiNC dmB tSPtSPtSP S ...... 365 222 2 Δ+Δ+ΣΔ Trong đó: SCi, Sti’ SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu trong khoảng thời gian ti. Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti. ΔPNC = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α Δ−α Δ+Δ −−− 2 HNT2 HNCTNC PPP = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 25,0 260260520 = 260 ΔPNT = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α Δ−α Δ+Δ −−− 2 HNC2 HNTTNC PPP = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 25,0 260260520 = 260 ΔPNH = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Δ−α Δ+α Δ − −− TNC2 HNC 2 HNT P PP = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 520 5,0 260260 2 = 780 Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp nh sau: + Máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Máy biến áp B1 , B4 và B5 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó Sb = 110,38 MVA trong cả năm. Do đó: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 16 ΔAB1 = 8760 [115+ 380 2 125 38,110 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ]= 3603,063.103 KWh. ΔAB4 = ΔAB5 = 8760 [100+ 400 2 125 38,110 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ]= 3608,277.103 KWh. + Máy biến áp tự ngẫu: Từ đó ta có: ΔA = ΔP0.8760 + ( )iHiNHiTiNTiCiNC dm tSPtSPtSP S ...... 365 222 2 Δ+Δ+ΔΣ ΔA = 120.8760 + 2250 365 [((260.75,812 + 260.(-28,58)2 + 780.47,232)).6 + + (260.84,862 + 260.(-37,63)2 + 780.47,232).2 + + (260.85,712 + 260.(-37,63)2 + 780.48,082).2 + + (260.105,012 + 260.(-28,58)2 + 780.76,432).2 + + (260.104,162 + 260.(-28,58)2 + 780.75,582).2 + + (260.122,462 + 260.(-19,48)2 + 780.102,982).2 + + (260.130,712 + 260.(-28,58)2 + 780.102,132).2 + + (260.112,412 + 260.(-37,63)2 + 780.74,782).2+ + (260.103,362 + 260.(-28,58)2 + 780.74,782).2 + + (260.84,862 + 260.(-37,63)2 + 780.47,232).2] =1961,462.103 KWh Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là: ΔAΣ = ΔAB1 + ΔAB2 + ΔAB3 + ΔAB4 + ΔAB5 = 3603,063.103 + 2. 1961,462.103 + 2. 3608,277.103 = 14742,541.103 KWh. 2.3. Tính toán dòng cưỡng bức phương án I: ã Các mạch phía 220KV - Đường dây kép nối với hệ thống: Dòng cưỡng bức được xét khi phụ tải hệ thống cực đại: SHTmax = 194 MVA Icb = 220.3 194 .3 max = dm HT U S = 0,509 KA - Phụ tải phía 220KV: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 17 + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA U P dm 292,0 220.9,0.3 100 .cos.3.2 .2 max ==ϕ - MBA tự ngẫu: + Khi bình thường: SCmax = 130,71 MVA + Khi sự cố B4: SCmax = 67,27 MVA + Khi sự cố B2: SCmax = 134,54 MVA Icb = 220.3 54,134 .3 max = dm C U S = 0,353 KA - Bộ máy phát điện - máy biến áp B1: Icb = 1,05 220.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 0,324 KA Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220 KV là: 0,509 KA ã Các mạch phía 110 KV: - Bộ máy phát điện - máy biến áp B4, B5: Icb = 1,05 110.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 0,648 KA - Trung áp máy biến áp B2 (B3): + Khi bình thường: STmax = 37,63 MVA + Khi sự cố B4: ST = 35,71 MVA + Khi sự cố B2: ST = - 38,96 MVA Icb = 110.3 96,38 .3 max = dmU S = 0,204 KA - Phụ tải phía 110KV: + Đường dây kép: Icb = 2.Ibt = KA U P dm 477,0 110.88,0.3 80 .cos.3.2 .2 max ==ϕ + Đường dây đơn: Icb = Ibt = KA U P dm 239,0 110.88,0.3 40 .cos.3 max ==ϕ Vậy dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 110 KV là: 0,648 KA ã Cấp điện áp 10,5 KV: Icb = 1,05 5,10.3 6,117.05,1 .3 = dm dmF U S = 6,789 KA ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 18 Vậy dòng cưỡng bức của phương án I là: U 220KV 110KV 10,5KV Icb (KA) 0,509 0,648 6,789 2.2. Phương án II: 2.2.1. Chọn loại và công suất máy biến áp: a. Chọn máy biến áp bộ B1, B4, B5: Tương tự như ở phương án I. Ta có: SB1 = SB4 = SB5 ≥ SđmF - S(1)tdmax= 117,6 - 5 1.36 = 110,38 (MVA) b. Chọn máy biến áp tự ngẫu B2 , B3: SđmB2 = SđmB3 ≥ 5,0 1 Sthừa max )(63,1041,36 5 1 2 5,11 6,117 MVASth =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⋅−−= )(26,20963,104 5,0 11 32 MVASSS thdmBdmB =⋅=⋅≥= α Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phương án 1 như sau: Cấp điện áp khu vực Loại Sđm MVA Điện áp cuộn dây (KV) Tổn thất (KW) UN% I0% ΔP0 ΔPN C-T C-H T-H C T H C-T C-H T-H ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 19 220 T Дц 125 242 - 10,5 115 - 380 - - 11 - 0,5 110 TP ДцH 125 115 - 10,5 100 - 400 - - 10,5 - 0,55 220 AT ДцTH 250 230 121 11 120 520 - - 11 32 20 0,5 2.2.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp B1, B4, B5: a. Phân bố công suất cho các máy biến áp B1, B4, B5: Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B4, B5 làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm. SB1 = SB4 = SB5 = SđmF - 5 maxtdS = 117,6 - 5 1,36 = 110,38 (MVA) Ta thấy SB1 = SB4 = SB5 = 110,38 MVA < SđmB1,4,5 = 125 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc bình thường máy biến áp B1 , B4 và B5 không bị quá tải. b. Phân bố công suất cho các MBATN B2, B3,: Đối với các máy biến áp tự ngẫu B2 và B3 công suất truyền tải lên các cấp điện áp được tính theo công thức sau: + Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là: SCB2 = SCB3 = 2 1 (SVHT + SC - SB1- SB4) + Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là: 2 5 32 BT TBTB SS SS −== + Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy: SHB2 = SHB3 = SCB2 + STB2 = SCB3 +STB3 Ta có bảng phân bổ công suất sau: Giê 0-6 6--8 8--10 10--12 12--14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 SCC(t) MVA 20,62 29,67 30,52 49,82 48,97 67,27 75,52 48,17 57,22 29,67 SCT(t)MVA 26,61 17,56 17,56 26,61 26,61 35,71 26,61 26,61 17,56 17,56 SCH(t)MVA 47,23 47,23 48,08 76,43 75,58 102,98 102,13 74,78 74,78 47,3 Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy: SCmax = 75,52 < Sđm B2,B3 = 250 (MVA) STmax = 35,71 < SM = α.SđmB2 = 250 . 0,5 = 125 (MVA) SHmax = 102,98 < SM = α.SđmB2 = 125 (MVA) Vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp B2, B3 không bị quá tải. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 20 2.2.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp: ã Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải bình thường. ã Kiểm tra sự cố Sự cố nguy hiểm nhất là khi ST = ST max = 181,8 MVA Khi đó ta có: SHT = 155,3 MVA SĐP = 14,8 MVA Ta xét các sự cố sau: a. Sự cố MBAB5: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 21 - Điều kiện kiểm tra sự cố: + Khi sự cố máy biến áp B5 mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một lượng công suất là: S = 2 8,181 2 max =TS = 90,9 MVA + Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = α SđmB = 0,5.250= 125 MVA Ta thấy: SđmB2(B3) = 125MVA > 90,9 MVA ị Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B5: + Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lượng công suất là: STB2(B3) = 2 1 STmax = 0,5.181,8 = 90,9 MVA + Lượng công suất từ máy phát F2 (F3) cấp lên phía hạ của B2 (B3): SHB2(B3) = SđmF - 2 1 SĐP - 5 1 Stdmax = 117,6 – 0,5.14,8 - 5 1,36 = 102,98 MVA + Lượng công suất phát lên phía cao của B2 (B3) SCB2(B3) = SHB2(B3) - STB2(B3) = 102,98 - 90,9 = 12,08 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là: Sthiếu = [SVHT + SC -(SB1 + SB4+ SCB2 + SCB3)] =[155,3 +200 - (2.110,38 + 2.12,08)] = 110,38MVA Ta thấy SdpHT = 150MVA> Sthiếu =110,38MVA ị Thoả mãn điều kiện. ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 22 b. Sự cố B2 (B3): - Điều kiện kiểm tra sự cố: Khi sự cố máy biến áp B2 (hoặc B3) MBATN còn lại phải tải một lượng công suất là: S = STmax - SB5 = 181,8 - 110,38 = 71,42 MVA Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là: SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.250 = 125 MVA ị Vậy nên máy biến áp không bị quá tải. - Phân bố công suất khi sự cố B2: + Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một lượng công suất là: STB2 = STmax - SB5 = 181,8 - 110,38 = 71,42 MVA + Lượng công suất từ máy phát F3 cấp lên phía hạ của B3 là: SHB3 = SđmF - SĐP - 5 1 .Stdmax = 117,6 – 14,8 - 5 1 .36,1 = 95,58 MVA + Lượng công suất phát lên phía cao của B3: SCB3 = SHB3 - STB3 = 95,58 - 71,42 = 24,16 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là: SB1 + SB4 + SCB3 = 2.110,38 + 24,16 = 244,92 MVA + Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so với lúc bình thường là Sthiếu = (SVHT + SC) - (SB1 + SB4 + SCB3 ) = (155,3 + 200) - 244.92 = 110,38 MVA Ta thấy SdpHT = 150MVA > Sthiếu =110,38MVA ị Thoả mãn điều kiện. Kết luận: ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 23 Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải. 2.4. Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp. Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần: - Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó. - Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp. Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm: ΔA2cd = ΔP0.T + ΔPN 2 dm b S S ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ .t ã Đối với máy biến áp tự ngẫu ΔAtn = ΔP0.T + 2 dmBS 365 .Σ(ΔPNC. 2CiS .ti + ΔPnt. 2tiS .ti + ΔPntt. 2HiS .ti) Trong đó: SCi, STi. SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong tổng thời gian ti. Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti. ΔPNC = 0,5. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α Δ−α Δ+Δ −−− 2 HNT2 HNCTNC PPP ΔPNT = 0,5. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ α Δ−α Δ+Δ −−− 2 HNC2 HNTTNC PPP ΔPNH = 0,5. ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Δ−α Δ−α Δ − −− TNC2 HNC 2 HNT P PP Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp nh sau: ã Máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Máy biến áp B1 ,B4 và B5 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó: Sb = 110,38 MVA trong cả năm. Ta có: ΔA = ΔP0.T + ΔPN 2 dm b S S ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ α .T ΔAB1 = ΔAB4 = 8760 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + 2 2 125 38,110 380115 = 3603,063.103 KWh ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 24 ΔAB5 = 8760 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + 2 2 125 38,110 400100 = 3608,277.103 KWh ã Máy biến áp tự ngẫu: Ta có: ΔPNC = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 22 5,0 260 5,0 260 520 = 260 KW ΔPNT = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 22 5,0 260 5,0 260 520 = 260 KW ΔPNH = 0,5 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ 520 5,0 260 5,0 260 22 = 780 KW Từ đó ta có: ΔA = ΔP0T + ( )iHiNHiTiNTiCiNC dm tSPtSPtSP S ..... 365 222 2 Δ+Δ+ΣΔ ΔATN = 120.8760 + 2250 365 {(260.(20,62)2 + 260.(26,61)2 + 780.47,232).6 + (260.29,672 + 260.(17,56)2 + 780.47,232