Đồ án Thiết kế trạm biến áp 10/0,4 kV cấp điện cho các phụ tải 30; 50; 60; 70 kW với costb = 0,9

Nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp Phần I: Thiết kế phần điện của nhà mỏy NĐ 240 MW I - Các số liệu ban đầu: 1-Nhà máy điện: Gồm 4 tổ máy công suất 60 MW. Biến thiên của phụ tải nhà máy: t(h) 0 á 8 8 á 12 12 á 15 15 á 20 20 á 24 P (%) 80 100 85 90 80 Công suất tự dùng cực đại bằng 8% công suất định mức của nhà máy với cosj = 0,8. 2. Phụ tải địa phương: Uđm = 10 kV Pmax = 10 MW; cosj = 0,86 Gồm: 2 đường dây cáp kép x 3 MW x 3 km 2 đường dây cáp đơn x 2 MW x 3 km Biến thiên của phụ tải: t(h) 0 á 7 7 á 11 11 á 14 14 á 18 18 á 24 P (%) 60 85 100 85 70 Các trạm cuối đường dây phụ tải địa phương dùng cáp lõi đồng có tiết diện bé nhất Smin = 50 mm2; Máy cắt có dòng điện cắt định mức Icđm = 40 KA; Thời gian cắt ngắn mạch tc = 0,6 sec. 3. Phụ tải trung áp: Uđm = 110 kV Pmax = 100 MW; cosj = 0,87. Gồm: 2 đường dây kép x 30 MW 2 đường dây đơn x 35 MW Biến thiên của phụ tải: t(h) 0 á 8 8 á 12 12 á 14 14 á 20 20 á 24 P (%) 70 100 80 85 60 4. Phụ tải cao áp: Uđm = 220 kV Pmax = 85 MW; cosj = 0,89. Gồm: 1 đường dây kép x 85 MW Biến thiên của phụ tải: t(h) 0 á 7 7 á 11 11 á 14 14 á 18 18 á 24 P (%) 70 100 80 85 60 5. Hệ thống điện: Uđm = 220 kV Công suất tổng của hệ thống ( Không kể nhà máy thiết kế ): 2750 MVA Dự trữ quay của hệ thống: 150 MVA Công suất ngắn mạch trên thanh cáI HT: 3200 MVA Nhà máy thiết kế được nối với hệ thống bằng một đường dây kép dài 122 km. II. Nội dung tính toán: 1 - Chọn máy phát điện; Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. 2 - Xác định các phương án và chọn máy biến áp. 3 - Tính toán ngắn mạch. 4 - Tính toán chọn phương án tối ưu. 5 - Chọn khí cụ điện và dây dẫn. 6 - Chọn sơ đồ và các thiết bị điện tự dùng. 7 - Các bản vẽ cần thiết. Phần II: Nhiệm vụ: Tính toán thiết kế trạm biến áp 10/0,4 kV cấp điện cho các phụ tải 30; 50; 60; 70 kW với cosjtb = 0,9 I. Số liệu ban đầu: Trạm biến áp nguồn 220/110/10KV cách xa trạm 5km, dòng ngắn mạch ba pha tại thanh góp 10KV của trạm IN = 16 kA II. Nội dung tính toán: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Lời nói đầu Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì ngành năng lượng là một ngành công nghiệp quan trọng, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng một cao do vậy luôn được ưu tiên phát triển hàng đầu .Nhà máy điện là một phần không thể thiếu được của ngành năng lượng . Cùng với sự phát triển của ngành năng lượng việc xây dựng các nhà máy điện và hoà vào hệ thống điện sẽ nâng cao tính bảo đảm cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ điện vì chúng hỗ trợ cho nhau khi có sự cố một nhà máy nào đó ,nâng cao chất lượng điện năng ,công suất truyền tải ,giảm tổn thất điện năng và đáp ứng các yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đề ra của ngành năng lượng .Sau khi học xong chương trình của ngành hệ thống điện ,em được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp gồm : -Phần I : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW . -Phần II : Thiết kế trạm biến áp 10/0,4 kV Phần 1: Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện Chương I tính toán phụ tảI và cân bằng công suất Chất lượng điện năng là một yêu cầu khắt khe 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 ở 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 công cụ là 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 nhờ công thức sau: với Trong đó : St : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng, MVA P%(t) : 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 Phụ tải của nhà máy Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát có PGđm = 60 MW , cosjtbđm = 0,80. Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là : Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: PNMđm = 4PGđm = 4.60=240 MW Hay SNMđm = 4SGđm= 4.75 = 300 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 cho ở hình 1-1: Bảng 1-1 t (giờ) 0-8 8-12 12-15 15-20 20-24 PNM(%) 80 100 85 90 80 PNM(t) (MW) 192 240 204 216 192 SNM(t) (MVA) 240 300 255 270 240 1-2 Phụ tải tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng cực đại của nhà máy bằng 8% công suất định mức của nhà máy với cosjtddm = 0,80 tức là bằng hệ số công suất định mức của nhà máy và thay đổi theo thời gian như sau: Từ các kết quả tính phụ tải nhà máy ở bảng 1-1 và công thức tính phụ tải tự dùng của nhà máy ta có bảng 1-2 và đồ thị phụ tải tự dùng trên hình 1-2. Bảng 1-2 t (giờ) 0-8 8-12 12-15 15-20 20-24 SNM(t)(MVA) 240 300 255 270 240 Std(t)(MVA) 17,16 19,5 17,745 19,5 17,745 1-3 Phụ tải điện áp máy phát (10 KV) Phụ tải cấp điện áp máy phát của nhà máy có điện áp 10 kV, công suất cực đại PUFmax = 10 MW , cosj = 0,86 . Để xác định đồ thị phụ tải điện áp máy phát 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) 0-7 7-11 11-14 14-18 18-24 PUF(%) 60 85 100 85 70 PUF(t) MW) 6 8,5 10 8,5 7 SUF(t) (MVA) 6,977 9,884 11,628 9,884 8,14 1-4 Phụ tải trung áp (110 KV) Nhiệm vụ thiết kế đã cho P110max = 110 MW và cosj = 0,87 . 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) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24 P (%) 70 100 80 85 60 P110(t) (MW) 70 100 80 85 60 S110(t) (MVA) 80,46 114,943 91,954 97,701 68,966 1-5 Phụ tải cao áp (220 KV) Nhiệm vụ thiết kế đã cho P220max = 85 MW và cosj = 0,89 . 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 1-5 và đồ thị phụ tải phía trung áp cho ở hình 1-5 Bảng 1-5 t(giờ) 0-7 7-11 11-14 14-18 18-24 P (%) 60 85 80 100 70 P220(t) (MW) 51 72,25 68 85 59,5 S220(t) (MVA) 57,303 81,18 76,404 95,506 66,854 1-6 Phụ tải hệ thống Ta có phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy là: SNM(t) = SUF(t) + S110(t) + SHT(t) + Std(t) + S220(t) Từ phương trình trên ta có phụ tải cao áp theo thời gian là: SHT(t) = SNM(t) - {SUF(t) + S110(t) + Std(t) + S220(t)} SHT(t): Công suất phát lên hệ thống tại tời điểm t , MVA SNM(t): Công suất nhà máy tại thời điểm t , MVA SUF(t): Công suất phụ tải điện áp máy phát tại thời điểm t , MVA S110(t) : Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t , MVA S220(t) : Công suất phụ tải cao áp tại thời điểm t , MVA Std(t) : Công suất tự dùng toàn nhà máy tại thời điểm t , MVA Tổng hợp các kết quả đã tính toán ở các bảng trên , và áp dụng công thức ta lập được bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như bảng 1-6 và đồ thị phụ tải hệ thống trên hình 1-6. Bảng 1-6 t (giờ) S (MVA) 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-18 18-20 20-24 SNM(t) 240 240 300 255 255 255 270 270 240 S110(t) 80,46 80,46 114,943 114,943 91,954 97,701 97,701 97,701 68,966 S220(t) 57,303 81,180 81,180 76,404 76,404 95,506 95,506 66,854 66,854 SUF(t) 6,977 9,884 9,884 11,628 11,628 9,884 9,884 8,14 8,14 Std(t) 17,16 17,16 19,5 19,5 17,745 17,745 19,5 19,5 17,745 SHT(t) 78,1 51,317 74,494 32,525 57,269 34,165 47,41 77,805 78,296 1-7 Nhận xét chung Phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả ba cấp điện áp và giá trị công suất cực đại của chúng có trị số là: SUFmax = 11,628 MVA S110max = 114,943 MVA S220max = 95,506 MVA Dự trữ quay của hệ thống bằng 12%, tức là SdtHT = 150 MVA. Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ thống SHTmax = 95,560 MVA. Nhà máy điện có công suất đặt là 300 MVA so với tổng công suất của hệ thống ( không kể nhà máy thiết kế ) chiếm tỉ lệ phần trăm là 10.91%. Phụ tải điện áp trung chiếm tới 45% công suất nhà máy do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. Qua đó ta nhận thấy : Nhà máy thiết kế có đủ khả năng cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp , đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện với lượng công suất phát ra chiếm 10,91% lượng công suất toàn hệ thống . Nhà máy thiết kế có nhiệm vụ chính là phục vụ cho phụ tải cấp điện áp trung và phát công suất thừa vào hệ thống . Do đó sẽ tương đối thuận tiện cho việc ghép nối các máy phát theo sơ đồ bộ MF-MBA nên sơ đồ nối dây của toàn nhà máy sẽ đơn giản và rẻ tiền hơn. Được thiết kế với 3 cấp điện áp 220 kV,110 kV, 10 kV . Vì cấp điện áp 220 kV,110 kV có trung tính trực tiếp nối đất nên ta có thể dùng máy biến áp tự ngẫu làm nhiệm vụ liên lạc giữa cấp điện áp máy phát , cấp điện áp trung và cấp điện áp cao. Do phụ tải ở các cấp điện áp trung có công suất tương đối lớn nên ta có thể nối vào phía điện áp trung 110 kV từ 1 đến 2 bộ MF-MBA . Qua bảng cân bằng công suất ta thấy tương đối ổn định , đó là điều kiện thuận lợi cho việc vận hành nhà máy. 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 , vì vậy phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất và các nhận xét tổng quát ở trên để vạch ra các phương án nối dây có thể . Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điên liên tục cho các hộ tiêu thụ và thoả mãn yêu cầu kỹ thuật. Sơ đồ nối điện chính giữa các cấp điện áp của một phương án dựa trên cơ sở nhằm thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sau : - Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoã mãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất thì các máy còn lại vẫn phải đảm bảo đủ cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát và cấp phụ tải điện áp trung (trừ phần phụ tải do các bộ hoặc các nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp được). - Công suất của mỗi bộ MF- MBA không được lớn hơn dự trữ quay của hệ thống . - Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ , để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ nhánh từ các bộ MF-MBA , nhưng công suất rẽ nhánh không được vượt quá 15% công suất bộ. - Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả 2 phía điện áp trung và cao đều có trung tính trực tiếp nôí đất (U³110 kV). - Khi công suất tải điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phải đặt ít nhất 2 máy biến áp . - Không nên nối song song biến áp 2 cuộn dây với máy biến áp 3 cuộn dây , vì thường không chọn được hai máy biến áp có thông số phù hợp với điều kiện vận hành song song . - Không nên dùng quá 2 máy biến áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp , vì như thế sẽ làm cho sơ đồ thiết bị phân phối phức tạp hơn . 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 10 kV có: SUFmax = 11,628 MVA SUFmin = 6,977 MVA Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có: S110max = 114,943 MVA S110min = 68,966 MVA Phía hệ thống có: SHTmax = 78,296 MVA SHTmin = 32,525 MVA Trên cơ sở các số liệu , bảng cân bằng công suất và các yêu cầu kỹ thuật vừa nêu , ta đưa ra các phương án nối dây . Giả sử phụ tải địa phương lấy điện từ 2 đầu cực máy phát, khi đó lượng điện cấp cho phụ tải địa phương chiếm : =7,6% < 15% .Do vậy để cung cấp điện cho phụ tải địa phương thì ta không cần thanh góp điện áp máy phát . Đề xuất các phương án nối dây : 2-1 Phương án I Do phụ tải cao và trung áp lớn hơn so với công suất định mức của máy phát nên mỗi thanh góp 110 kV và 220 kV được nối với một bộ MF- MBA ba pha hai dây quấn lần lượt là G3-T3 và G4-T4. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải này cũng như để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ MF- MBA tự ngẫu (G1-T1 và G2-T2) , phụ tải cấp điện áp máy phát được cấp rẽ nhánh từ G1và G2 . 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 SHTmin = 32,525MVA < SGđm = 75MVA nên nếu cho bộ G4-T4 làm được 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 T4, lần thứ hai qua T1 và T2. 2-2 Phương án II Để khắc phục nhược điểm trên, chuyển bộ G4-T4 từ thanh góp 220 KV sang phía 110KV. Phần còn lại của phương án II giống như phương án I. Ưu điểm của phương án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp. Đảm bảo độ tin cậy máy phát điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp , việc vận hành đơn giản. 2-3 Phương án III Do dự trữ quay của hệ thống lớn hơn công suất định mức của hai máy phát (SdtHT = 150 MVA) do đó có thể ghép bộ hai máy phát - một máy biến áp tự ngẫu. Như vậy ở phương án này chỉ có hai bộ (G1,G2-T1 và G3,G4- T2) giống nhau . Đó là ưu điểm lớn nhất của phương án này. Tuy nhiên phương án này có những nhược điểm rất lớn: 1. Phải có thiết bị phân phối điện áp máy phát làm cho sơ đồ phức tạp, độ tin cậy cung cấp điện giảm xuống và giá thành tăng lên. 2. Dòng ngắn mạch trên thanh góp 10KV rất lớn. Do đó khó khăn cho việc chọn thiết bị và khó thực hiện hoà các máy phát điện vào lưới bằng phương pháp tự đồng bộ. 3. Khi hỏng T1 hoặc T2 mất luôn hai máy phát điện công suất khá lớn mặc dù còn nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống. Tóm lại: Qua những phân tích trên đây 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 thấtđiện 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 1- Chọn máy biến áp Công suất định mức của các máy biến áp tự ngẫu T1, T2 được chọn theo điều kiện sau: ST1,T2đm ³ SGđm Trong đó a là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu Do đó : ST1,T2đm ³ MVA Từ kết quả tính toán trên ta chọn được máy biến áp tự ngẫu T1,T2 loại:ATДЦTH-160 có các thông số kỹ thuật như bảng 3-1 Bảng 3-1 Sđm (MVA) Uđm (KV) UN% DP0 (KW) DPN% I0%) UC UT UH C-T C-H T-H C-H C-T C-H T-H 160 242 121 10,5 11 32 20 85 380 - - 0,5 Máy biến áp T3 được chọn theo sơ đồ bộ ST3đm ³ SGđm = 75 MVA Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có Sđm = 80MVA là loại : TДЦ-80-121/10,5 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% 80 121 10,5 70 310 10,5 0,55 Máy biến áp T4 cũng được chọn theo sơ đồ bộ như đối với máy biến áp T3: ST4đm ³ SGđm = 75 MVA Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có Sđm = 80 VA là loại : TДЦ-80-242/10,5 có các thông số như ở bảng 3-3 Bảng 3-3 Sđm (MVA) UCđm (KV) UHđm (KV) DP0 (KW) DPN (KV) UN% I0% 80 242 10,5 80 320 11 0,6 2 - Phân phối công suất cho các máy biến áp . Để thuận tiện trong vận hành, các bộ MF- MBA hai cuộn dây G3-T3 và G4-T4 cho làm việc với đồ thị bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công suất tải của mỗi máy là: ST3 = ST4 = SGđm - ST3,T4(MVA) t(h) 70,125 24 0 Đồ thị phụ tải của T3, T4: Phụ tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu T1 và 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 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 (giờ) (MVA) 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-18 18-20 20-24 ST3 = ST4 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 SC-T1 = SC-T2 32,639 31,186 42,774 19,402 31,774 29,773 36,395 37,267 37,293 ST-T1 = ST-T2 5,167 5,167 22,409 22,409 10,915 13,788 13,788 13,788 -0,799 SH-T1 = SH-T2 37,807 36,353 65,183 41,811 42,689 43,561 50,183 51,055 36,494 Máy biến áp tự ngẫu ta đã chọn có công suất định mức là 160 MVAvà công suất định mức của cuộn hạ là : SH-T1(T2)đm= a .ST1(T2)đm= 0,5. 160 =80 MVA Qua bảng 3-4 thấy rằng khi phân phối công suất cho các cuộn dây lúc làm việc ST-T1(T2)max= 22,409 MVA vào thời điểm ( 8á11h ) SC-T1(T2)max= 42,774 MVA vào thời điểm ( 8á11h ) SH-T1(T2)max= 65,183 MVA vào thời điểm ( 8á11h ) Như vậy các máy biến áp tự ngẫu 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 xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại S110max= 114,943MVA Khi sự cố bộ G3-T3. Lúc này công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là: ST-T1= ST-T2=S110max/2 =57,472 MVA Cho các máy phát G1và G2 làm việc với giá trị định mức. Do đó công suất qua cuộn hạ của T1 và T2 là: SH-T1(T2) = SGđm - SUF - Stdmax = 75 - 9,884 - 19,5 = 65,183 MVA Công suất phát lên cao áp: SC-T1(T2) = SH-T1(T2) - ST-T1(T2) = 65,183 - 57,472 = 7,711 MVA Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu một lượng : Sthiếu = SHT + S220 - SC-T4- 2.SC-T1(T2) = 74,494 + 81,18- 70,125 - 2.7,711 = 70,127 MVA Với lượng công suất thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (150MVA). Do đó với sự cố này T1,T2 không bị quá tải. Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu T1(hoặc T2). Khi T1sự cố thì G1 ngừng. Trường hợp này kiểm tra quá tải của T2: - Công suất tải lên trung áp: ST-T2 = S110max- ST3 = 114,943 – 70,125 = 44,818 MVA - Công suất qua cuộn hạ của T2: SH-T2 = SGđm- SUf- Stdmax = 75 - 9,884 - 19,5 = 60,241 MVA - Công suất tải lên phía cao áp: SC-T2 = SH-T2 - ST-T2 = 60,241 - 44,818 = 15,423 MVA Khi đó lượng công suất nhà máy cấp cho phía cao còn thiếu là: Sthiếu= SHT + S220 - SC-T 4 - SC-T2 = 74,494 + 81,18 - 70,125 - 15,423 = 70,125 MVA Lượng thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (150 MVA). Vậy máy biến áp đã chọn là phù hợp. II - Phương án II 1 - Chọn máy biến áp Hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được chọn tương tự như phương án I nghĩa là chọn máy biến áp có ký hiệu: TДЦTHA-160 có các thông số kỹ thuật như bảng 3-1 (phương án I ). Hai máy biến áp T3 và T4 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 T3 ở phương án I là máy biến áp loại : TДЦ-80-121/10,5 có các thông số kỹ thuật như ở bảng 3-2 (phương án I ). 2 – Phân phối công suất cho các máy biến áp. Để đảm bảo kinh tế và thuận tiện trong vận hành, các máy phát G3,G4 cho làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công suất tải qua mỗi máy biến áp T3,T4 là: ST3 = ST4 = SGđm - Stdmax = 75 - .19,5 = 70,125 MVA và có đồ thị phụ tải trên hình sau: ST3,T4(MVA) t(h) 70,125 24 0 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- 6 đã tính ở chương I và các công thức ở trên ta tính được phụ tải cho ong thời điểm , kết quả ghi trong bảng 3-5 Bảng 3-5 t (giờ) (MVA) 0-7 7-8 8-11 11-12 12-14 14-15 15-18 18-20 20-24 ST3 = ST4 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 70,125 SC-T1 = SC-T2 67,702 66,248 77,837 54,465 66,837 64,835 71,458 72,33 72,575 ST-T1 = ST-T2 -29,895 -29,895 -12,654 -12,654 -24.,48 -21,274 -21,274 -21,274 -36,081 SH-T1 = SH-T2 37,807 36,353 65,183 41,811 42,689 43,561 50,183 51,055 36,494 Dấu “-” chứng tỏ công suất được đưa từ thanh góp 110 kV sang thanh góp 220 kV. Máy biến áp tự ngẫu ta đã chọn có công suất định mức là 250 MVAvà công suất định mức của cuộn hạ là : SH-T1(T2)đm= aST1(T2)đm= 0,5. 160= 80 MVA Qua bảng 3-5 thấy rằng khi phân phối công suất cho các cuộn dây lúc làm việc ST-T1(T2)max= -36,081 MVA vào thời điểm ( 20á24h ) SC-T1(T2)max= 77,837 MVA vào thời điểm ( 8á11h ) SH-T1(T2)max= 65,353 MVA vào thời điểm ( 8á11h ) Như vậy các máy biến áp tự ngẫu đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường. 3 - 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 MF- MBA 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. a) Khi sự cố bộ G3-T3 (hoặc G4-T4) Khi đó công suất tải lên các phía qua mỗi máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau: - Phía trung áp: ST-T1 = ST-T2 = ( S110max - ST4)= (114,943- 70,125) = 22,409 MVA - Công suất qua cuộn hạ: SH-T1 = SH-T2 = SGđm - SUF + Stdmax = 75 - 9,884 - 19,5 = 65,183 MVA - Công suất phát lên phía cao: SC-T1 = SC-T2 = SH-T1 - ST-T1 = 65,183 – 22,409 = 42,774 MVA Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lượng công suất là: Sthiếu = SHT + S220 - (SC-T1 + SC-T2) = 74,494 + 81,18 - 2.42,774 = 70,125 MVA Lượng công suất thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (150 MVA). Vậy các máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải. b) Khi sự cố tự ngẫu T1 (hoặc T2) Khi T1 bị sự cố thì G1 ngừng, ta kiểm tra quá tải của T2. Công suất tải qua các phía của T2 như sau: - Phía trung áp : ST-T2 = S110max - (ST3 + ST4) = 114,943 - 2.70,125 = -25,307 MVA Ta thấy khi sự cố xảy ra các máy biến áp còn lại đủ cung cấp cho phụ tải trung áp, một phần cho phụ tải cao áp. Do vậy ta cần xét khi phụ tải trung áp cực tiểu vì khi đó máy biến áp tự ngẫu còn lại mang tải lớn nhất. Khi sự cố tự ngẫu T1 (hoặc T2) trong trường hợp S110min Khi đó 2 bộ MF - MBA T3, T4 cung cấp cho phụ tải 1 lượng công suất là: S = 2SGđm -2Stdmax = 2.75 – 2.19,5 = 145,125 MVA Công suất tải qua các phía của T2 như sau: - Phía trung áp : ST-T2 = 145,125 - S110min = 145,125 – 68,966 = 76,159 MVA - Phía hạ áp: SH-T2 = SGđm - SUF - Stdmax = 75 - 8,14 - 19,5= 61,958 MVA - Phía cao áp : SC-T2 = SH-T2 + ST-T2 = 76,159 + 61,958 = 138,145 MVA Phụ tải hệ thống bị thiếu một lượng công suất là: Sthiếu = SHT + S220 - SC-T2 = 78,296 + 66,854 - 138,145 = 7,005 MVA Lượng này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (150 MVA). Do đó trong trường hợp này T2 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 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 1 - Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp T3. Công thức tính toán: Trong đó: T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h. Si: phụ tải của máy biến theo thời gian và được lấy theo đồ thị phụ tải hằng ngày. Ta có T3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-80-/121/10,5 có : DP0 = 70 kW, DPN = 310 kW, Si = 70,125 MVA = hằng số. Suy ra : DAT3 = 70. 8760 + 310 . = 2699,76 MWh. 2 - Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp T4. Tương tự như tính DAT3, T4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ -80-242/10,5 có: DP0 = 80 kW, DPN = 320 kW, Si = 70,125 MVA = hằng số . Suy ra : DAT4 = 80. 8760 + 320 . = 2854,67 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 biế