O slideshow foi denunciado.
Seu SlideShare está sendo baixado. ×

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp

Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG
NIÊN KHÓA 2011 – 2014
TÊN ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ PHẦ...
2
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, ngành năng lượng
điện đóng một vai trò hết sức qua...
3
Qua bản thiết kế này em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy, Cô giáo
trong Khoa Điện – Điện tử. Em kính mong Q...
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio

Confira estes a seguir

1 de 109 Anúncio

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp

Anúncio
Anúncio

Mais Conteúdo rRelacionado

Mais de Luận Văn Tri Thức (20)

Mais recentes (20)

Anúncio

Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp

  1. 1. 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG NIÊN KHÓA 2011 – 2014 TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP Ngành: CAO ĐẲNG KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: ThS. Hà Văn Du Sinh viên thực hiện: Phan xuân Nam MSSV: 111C660005 Lớp: C11DT01 Bình Dương, 5/2014
  2. 2. 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, ngành năng lượng điện đóng một vai trò hết sức quan trọng. Cho nên nó luôn được ưu tiên hàng đầu và phát triển đi trước một bước so với các ngành khác. Cùng với sự phát triển của hệ thống điện quốc gia là sự phát triển của các nhà máy điện có công suất lớn, vì vậy nhà máy điện và trạm biến áp là các khâu không thể thiếu được trong hệ thống điện. Cho nên việc giải quyết tốt các vấn đề kinh tế - kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng, vận hành nhà máy điện và trạm biến áp là công việc hết sức cần thiết sẽ mang lại những lợi ích không nhỏ cho nền kinh tế quốc dân nói chung và hệ thống điện nói riêng. Là sinh viên ngành kỹ thuật điện của trường Đại học Thủ Dầu Một, em được giao nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp với nội dung như sau: Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 1000MW, gồm có 5 tổ máy phát điện cung cấp công suất cho phụ tải ở các cấp điện áp 22kV, 220kV và phát vào hệ thống 500kV. Nhiệm vụ nghiên cứu trong đề tài này bao gổm: Chương 1: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất. Chương 2: Đề xuất sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện. Chương 3: Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng. Chương 4: Tính toán dòng điện ngắn mạch. Chương 5: Lựa chọn phương án tối ưu. Chương 6: Chọn thiết bị và dây dẫn. Chương 7: Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng. Qua thời gian hai tháng, bằng khối lượng kiến thức đã được các Thầy, Cô giáo truyền thụ trong quá trình học tập, cùng sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của các Thầy, Cô giáo trong khoa Điện – Điện tử. Đặc biệt là sự chỉ dẫn trực tiếp và tận tình của Thầy ThS. Hà Văn Du đã giúp em hoàn thành bản thiết kế này. Tuy phần lớn bản thiết kế này đã được hoàn thành nhưng không sao tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo và bạn đọc để bản thiết kế này được hoàn thiện hơn.
  3. 3. 3 Qua bản thiết kế này em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy, Cô giáo trong Khoa Điện – Điện tử. Em kính mong Quý Thầy, Cô bỏ qua những thiếu sót mà em đã mắc phải sau nhiều năm học tập. Em xin chân thành cảm ơn! Bình Dương, Tháng 5 năm 2014 Sinh viên Phan Xuân Nam
  4. 4. 4 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................1 Chương 1..........................................................................................................6 1.1 Đồ thị phụ tải của nhà máy ....................................................................7 1.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy......................................................8 1.3 Đồ thị phụ tải địa phương22kV ...........................................................10 1.4 Đồ thị phụ tải trung áp 220 kV............................................................11 1.5 Đồ thị phụ tải cao áp 500 kV................................................................12 1.6 Nhận xét chung......................................................................................13 Chương 2........................................................................................................16 2.1 Phương án 1(hình 2-1) ..........................................................................17 2.2 Phương án 2(hình 2-2)..........................................................................18 2.3 Phương án 3(hình 2-3)..........................................................................19 Chương 3........................................................................................................21 3.1 Chọn máy biến áp-phân phối công suất cho máy biến áp.................21 3.1.1 Phương án 1(hình 2-1)...........................................................................21 3.1.2 Phương án 2(hình 2-2)...........................................................................27 3.2 Tính tổn thất điện năng.........................................................................33 3.2.1 Phương án 1 ...........................................................................................34 3.2.2 Phương án 2 ...........................................................................................37 Chương 4........................................................................................................40 4.1 Tính các điện kháng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản......................40 4.1.1 Điện kháng của hệ thống điện ..............................................................40 4.1.2 Điện kháng của nhà máy.......................................................................40 4.1.3 Điện kháng của đường dây 500 kV......................................................41 4.1.4 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây.............................41 4.1.5 Điện kháng máy biến áp tự ngẫu .........................................................42 4.2 Tính toán dòng điện ngắn mạch..............................................................42 4.3 Phương án 1...............................................................................................43 4.3.1 Sơ đồ nối điện (Hình 4-1) ......................................................................43 4.3.2 Sơ đồ thay thế (Hình 4-2)......................................................................45 4.3.3 Tính toán ngắn mạch.............................................................................45 4.4 Phương án 2...............................................................................................56 4.4.1 Sơ đồ nối điện (hình 4-17) .....................................................................56 4.4.2 Sơ đồ thay thế (hình 4-18).....................................................................56 4.4.3 Tính toán ngắn mạch.............................................................................57 Chương 5........................................................................................................69 5.1 Chọn máy cắt cho các mạch....................................................................69
  5. 5. 5 5.2 Chọn máy cắt cho các phương án........................................................72 5.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phương án ......................................73 5.3.1 Phương án 1 ...........................................................................................77 5.3.2 Phương án 2 ...........................................................................................77 Chương 6........................................................................................................81 6.1 Chọn thanh dẫn thanh góp ..................................................................81 6.1.1 Chọn thanh dẫn cứng...........................................................................81 6.1.2 Chọn dây dẫn mềm...............................................................................82 6.1.3 Chọn thanh góp 500kV ........................................................................83 6.1.4 Chọn thanh góp 220kV ........................................................................84 6.2 Chọn dao cách ly...................................................................................84 6.3 Chọn máy biến áp và máy biến dòng .................................................84 6.3.1 Cấp điện áp 500 kV ..............................................................................84 6.3.2 Cấp điện áp 220 kV ..............................................................................85 6.4 Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện cho mạch máy phát cấp điện áp 15,75 kV.......................................................................................86 6.4.1 Chọn máy biến điện áp cho mạch máy phát .....................................87 6.4.2 Chọn máy biến dòng điện cho mạch máy phát.................................89 6.5 Chọn thiết bị cho phụ tải địa phương.................................................91 6.5.1 Chọn máy biến áp.................................................................................91 6.5.2 Chọn cáp cho phụ tải địa phương.......................................................91 6.5.3 Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương...............................................91 6.6 Chọn các chống sét van......................................................................100 6.6.1 Chọn chống sét van cho thanh góp...................................................100 6.6.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp ...............................................100 Chương 7......................................................................................................102 7.1 Chọn máy biến áp tự dùng.................................................................102 7.1.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 6,3 kV (cấp 1).................................102 7.1.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV (cấp 2).................................103 7.2 Chọn máy cắt điện và dao cách ly......................................................104 7.2.1 Tính toán ngắn mạch ..........................................................................104 7.2.2 Chọn máy cắt điện và dao cách ly cho mạch tự dùng 15,75 kV.....105 7.2.3 Chọn máy cắt điện và dao cách ly cho mạch tự dùng 6,3 kV .........106 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................108
  6. 6. 6 Chương 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời đểm, điện năng do các nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng đang tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì điện năng không có khả năng tích lũy 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 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 và đảm bảo chất lượng điện năng… Dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép ta 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. 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. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện có tổng công suất đặt là P = 1000MW, gồm có 5 máy phát điện kiểu TBB-200-2 do Cộng hòa Liên Bang Nga chế tạo. Nhà máy cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp 22kV, 220kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 500kV. Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải nhà máy và phụ tải các cấp điện áp dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng cực đại (P max ) và hệ số công suất trung bình (costb ) 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 tống quát sau: St = Pt ; với: Pt = P(%)  P Trong đó: costb 100 max St: Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t và tính bằng MVA.
  7. 7. 7 Pt: Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải và tính bằng phần trăm công suất cực đại. P max : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng MW. costb : Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải. Phụ tải tổng của nhà máy được tính bằng công thức sau: S NM (t) = S 22(t) + S220(t) + S500(t ) + Std (t) Các đại lượng trên là công suất toàn phần thay đổi theo thời gian t và tính bằng MVA. S 22(t) : Công suất của cấp điện áp 22kV. S 220 (t ) : Công suất của cấp điện áp 220kV. S 500 (t ) : Công suất của cấp điện áp 500kV. Std (t) : Công suất tự dùng của nhà máy. Vì hệ số công suất của các phụ tải khác nhau ít và bài toán cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện không cần xem xét đến vấn đề bù công suất trong lưới điện nên một cách gần đúng tiến hành tính toán và cân bằng công suất theo giá trị công suất tòan phần (biểu kiến), điều đó làm cho việc tính toán đơn giản đi rất nhiều và sai số ở trong giới hạn cho phép. 1.1 Đồ thị phụ tải của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy điện gồm 5 tổ máy phát điện loại: TBB- 200-2 có P Gdm =200MW, cosdm = 0,85, do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là: SGdm = PGdm = cosdm 200 = 235,294 MVA 0,85 Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là: P NMdm = 5. PGdm = 5.200 = 1000 MW Hay: S NMdm = 5. S Gdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA Để xác định đồ thị phụ tải của nhà máy điện dựa vào công thức: S NM (t ) = PNM (t) cosdm ; với: P NM (t) = PNM % . P 100 NMdm
  8. 8. 8 Kết quả tính được phụ tải của nhà máy theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-1 và đồ thị phụ tải của nhà máy như trên hình 1-1. Bảng 1-1 t (giờ) 0 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 24 PNM(%) 80 100 90 80 P NM (t ) (MW) 800 1000 900 800 S NM (t ) (MVA) 941,18 1176,47 1058,82 941,18 Hình 1-1 1.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy Theo nhiệm vụ thiết kế, hệ số phụ tải tự dùng cực đại của nhà máy bằng 5% công suất định mức của nhà máy với costd = 0,85 tức là bằng với hệ số công suất định mức của nhà máy (cosdm = 0,85). Một cách gần đúng có thể xác định biến thiên phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo thời gian nhờ biểu thức sau:
  9. 9. 9   SNM (t)  Std(t)=.SNMdm .0,4  0,6. S  , MVA NMdm  Trong đó: Std(t) : Phụ tải tự dùng của nhà máy tại thời điểm t. SNMdm: Tổng công suất đặt của nhà máy, tính bằng MVA. SNM(t):Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, tính bằng MVA theo bảng 1-1.   0.05 : Hệ số phần trăm lượng điện tự dùng, nhiệm vụ thiết kế đã cho, Từ kết quả tính toán phụ tải của nhà máy ở bảng 1-1 và công thức trên ta có phụ tải tự dùng của nhà máy theo thời gian như ở bảng 1-2 và đồ thị phụ tải ở hình 1-2. Bảng 1-2 t (giờ) 0 – 8 8 - 12 12 - 16 16 - 24 S NM (t ) (MVA) 941,18 1176,47 1058,82 941,18 S td (t) (MVA) 51,76 58,82 55,29 51,76
  10. 10. 10 Hình 1-2 1.3 Đồ thị phụ tải địa phương 22kV Nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải địa phương của nhà máy có điện áp U= 22kV, công suất cực đại P 22max =40 MW, costb=0,92. Để xác định đồ thị phụ tải địa phương, căn cứ vào bảng biến thiên phụ tải hằng ngày đã cho và nhờ vào công thức sau: S 22(t) = P22(t) costb ; với: P 22(t) = P22 % . P 100 22max Kết quả tính toán được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-3 và đồ thị phụ tải trên hình 1-3. Bảng 1-3 t (giờ) 0 - 8 8 - 12 12 - 16 16 – 24 P22(%) 70 100 90 70 P22(t) (MW) 28 40 36 28 S 22(t) (MVA) 30,43 43,48 39,13 30,43
  11. 11. 11 Hình 1-3 1.4 Đồ thị phụ tải trung áp 220 kV Nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải trung áp của nhà máy có điện áp U= 220kV, công suất cực đại P 220 max =400 MW, costb=0,8.Để xác định đồ thị phụ tải trung áp ta phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hằng ngày đã cho và nhờ vào công thức sau: S 220 (t ) = P220(t) costb ; với: P 220(t) = P220% . P 100 220max Kết quả tính toán được theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải trên hình 1-4. Bảng 1-4 t (giờ) 0 - 8 8 - 12 12 - 16 16 – 24 P220% 70 100 80 70 P220(t) (MW) 280 400 320 280 S220(t) (MVA) 350 500 400 350
  12. 12. 12 Hình 1-4 1.5 Đồ thị phụ tải cao áp 500 kV Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua 2 đường dây siêu cao áp 500 kV. Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn bộ nhà máy là: SNM (t )  S22(t )  S220(t)  S500(t )  Std (t) Từ phương trình trên ta có phụ tải cao áp 500 kV theo thời gian là: S500(t)  SNM (t)  S22(t)  S220(t)  Std (t)  Từ đó ta lập ra được bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất như ở bảng 1-5 và đồ thị phụ tải như trên hình 1-5.
  13. 13. 13 Bảng 1-5 t (giờ) 0 - 8 8 - 12 12 - 16 16 – 24 S NM (t ) (MVA) 941,18 1176,47 1058,82 941,18 S td (t) (MVA) 51,76 58,82 55,29 51,76 S 22(t) (MVA) 30,43 43,48 39,13 30,43 S 220 (t ) (MVA) 350 500 400 350 S 500(t) (MVA) 508,99 574,17 564,40 508,99 Hình 1-5 1.6 Nhận xét chung Theo nhiệm vụ thiết kế: Công suất định mức của nhà máy: S NMdm = 1176,47 MVA Tổng công suất định mức của hệ thống là 16000 MVA. Dữ trữ quay của hệ thống bằng 8% công suất của nó, tức là: .SdtHT = 1280 (MVA). Giá trị này lớn hơn trị số công suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ thống : S500max= 574,18 (MVA).
  14. 14. 14 Ta thấy phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả 3 cấp điện áp 22kV, 220kV, 500kV và giá trị công suất cực đại xuất hiện đồng thời tại thời điểm (8-12) giờ, chúng có trị số là: S500max = 574,18 (MVA) S220max = 500 (MVA) S22max = 43,48 (MVA) Công suất cực đại nhà máy cung cấp cho phụ tải cao áp là: S500max= 574,18 (MVA) là lớn nhất, tức là chiếm 48,8% công suất toàn nhà máy. Do đó việc đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. Từ kết quả tính toán trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy hình 1-6.
  15. 15. 15 Hình 1-6
  16. 16. 16 Chương 2 ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN Chọn sơ đồ chính của nhà máy điện là một khâu rất quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Vì vậy cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất và các nhận xét tổng quan ở trên để tiến hành vạch ra phương án nối dây cụ thể. Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, về số lượng và dung lượng của máy biến áp. 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 5 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ máy là P = 200 MW, có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở 3 cấp điện áp như sau: Phụ tải địa phương ở cấp điện áp 22kV có: S22max = 43,48 (MVA) S22min = 30,43 (MVA) Phụ tải tải trung áp ở cấp điện áp 220kV có: S220max = 500 (MVA) S220min = 350 (MVA) Phụ tải tải cao áp ở cấp điện áp 500kV có: S500max = 574,17 (MVA) S500min = 508,99 (MVA) Do phụ tải địa phương được cung cấp bằng các đường dây cáp kép 22kV, trong khi đó điện áp định mức đầu cực máy phát điện là 15,75 kV. Do vậy các phụ tải địa phương sẽ được cung cấp từ phía tăng áp của hai máy biến áp 15,75/22 kV, phía hạ áp của hai máy biến áp này được lấy từ đầu cực của hai máy phát. Để hạn chế dòng điện ngắn mạch, trong chế độ làm việc bình thường hai máy biến áp này làm việc riêng lẽ ở phía 22kV và mỗi máy cung cấp cho một nữa phụ tải địa phương. Trong trường hợp một máy biến áp gặp sự cố thì máy biến áp còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương.
  17. 17. 17 Trong các phương án nêu dưới đây, phần cung cấp điện cho phụ tải đại phương được thực hiện giống nhau. Như vậy, sơ đồ nối điện chính của nhà máy sẽ có 3 cấp điện áp chính là: 15,75 kV, 220kV, 500kV. Trong đó, lưới 220kV và 500kV đều là lưới có trung tính nối đất vì vậy để liên lạc giữa 3 cấp điện áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu. Như vậy theo nhận xét sơ bộ trên ta có thể vạch ra các phương án nối dây. Sau khi vạch ra các phương án ta sẽ phân tích và chọn ra một phương án được coi là tối ưu. 2.1 Phương án 1(hình 2-1) Hình 2-1 Do phụ tải cao áp cực tiểu lớn hơn hai lần công suất máy phát điện và phụ tải trung áp cực tiểu lớn hơn công suất một máy phát điện nên nối một bộ máy phát điện- máy biến áp ba pha hai cuộn dây là G3-T3 với thanh góp 220kV, hai bộ máy phát
  18. 18. 18 điện-máy biến áp ba pha hai cuộn dây G4-T4 và G5-T5 được nối với thanh góp 500kV. Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải cao và trung cũng như để liên lạc giữa 3 cấp điện áp 15,75kV, 220kV và 500kV với nhau ta dùng hai bộ máy phát điện-máy biến áp tự ngẫu G1-T1 và G2-T2. Phụ tải địa phương 22kV được cung cấp điện qua hai máy biến áp 15,75/22kV, sơ cấp được nối với hai cực của 2 máy phát điện G1 và G2. Ưu điểm của phương án này bố trí nguồn và tải cân đối. Tuy nhiên phải dùng đến 3 loại máy biến áp. Vì phụ tải trung áp cực tiểu: S220min= 350 (MVA) lớn hơn công suất của máy phát điệnS Gdm = 235,294 MVA và phụ tải cao áp cực tiểu S500min=508,99 (MVA) lớn hơn công suất của 2 máy phát điện: 2SGdm = 2.235,294 = 470,588 (MVA). Do vậy, các bộ máy phát điện-máy biến áp luôn luôn làm việc trong chế độ định mức khi phụ tải trung áp và cao áp cực tiểu thì không có công suất thừa ở các cấp điện áp này. 2.2 Phương án 2(hình 2-2) Trong phương án này tương tự như phương án 1, nhưng ở phương án này ta chuyển một bộ máy phát điện-máy biến áp ba pha hai cuộn dây G4-T4 từ phía cao áp sang trung áp, tức là từ thanh góp 500kV sang thanh góp 220kV. Như vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho máy biến áp. Vì phụ tải trung áp cực tiểu 220kV không nhỏ hơn công suất định mức của hai máy phát điện. S220min= 350 (MVA) <2S Gdm = 2.235,294 = 470,588 (MVA) Do đó tại những giờ phụ tải trung áp cực tiểu, nếu hệ thông yêu cầu hai máy phát G3 và G4 phát hết công suất định mức thì hệ thống nhận được công suất thừa phải trải qua hai lần biến áp. Lần thứ nhất: Qua 2 máy biến áp ba pha hai cuộn dây T3 và T4 Lần thứ hai: Qua 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và T2
  19. 19. 19 Truyền tải như vậy sẽ làm tăng tổn thất điện năng trong cuộn nối tiếp nhưng lại làm giảm tổn thất công suất trong cuộn chung. Hình 2-2 2.3 Phương án 3(hình 2-3) Do dữ trự quay của hệ thống lớn hơn nhiều so với công suất định mức của hai máy phát điện: S dtq = 0,08.16000 = 1280 MVA >2S Gdm = 2.235,294 = 470,588 (MVA) Do đó có thể ghép bộ hai máy phát điện- một máy biến áp tự ngẫu, nối một bộ máy phát điện-máy biến áp ba pha hai cuộn dây (G3-T3) với thanh góp 220kV. Như vậy ở phương án này dùng hai bộ hai máy phát điện- một máy biến áp tự ngẫu (G1, G2-T2) và (G4, G5-T2) giống nhau và một bộ máy phát điện-máy biến áp ba pha hai cuộn dây (G3-T3).
  20. 20. 20 Hình 2-3 Ưu điểm của phương án này là số lượng máy biến áp ít nhất và chỉ có 2 loại. Tuy nhiên, phương án này có những nhược điểm rất lớn là: 1. Phải có thiết bị phân phối điện áp máy phát và 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 15,75kV là rất lớn. Do đó gây khó khăn cho việc chọn thiết bị và khó thực hiện hòa các máy phát điện vào lưới bằng phương pháp tự đồng bộ. 3. Khi hỏng T1 hoặc T2 mất luôn 2 máy phát điện công suất khá lớn mặc dù nhỏ hơn dữ trự quay của hệ thống. Tóm lại: Qua những phân tích trên ta để lại phương án 1 và phương án 2 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.
  21. 21. 21 Chương 3 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. 3.1.1 Phương án 1(hình 2-1) 3.1.1.1 Chọn máy biến áp Với sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện như phương án 1 (hình 2-1), công suất của các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được chọn theo điều kiện sau: S Trong đó: T1,T 2dm  1 .S    Gdm : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu   UC  UT UC  525 242  0,539 525 Do đó: S T1,T 2dm  1 0,539 .235,294  436,538MVA Từ kết quả tính toán ở trên ta chọn tổ hợp 3 máy biến áp tự ngẫu một pha cho mỗi máy biến áp T1 và T2 loại:AODцTH-167 có các thông số kỹ thuật như trong bảng 3-1 (là thông số cho một pha trong tổ hợp ba pha). Bảng 3-1 Sdm (MVA) Udm (kV) UN%(*)  PN (kW)  P0 (kW) Giá 103 USD UC UT UH C-T C-H T-H C-T C-H T-H 167 525 3 242 3 15,75 9,5 29 17,5 325 220 185 105 188
  22. 22. 22 Ghi chú: (*) đã được tính đổi về công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu (cho bằng đơn vị tương đối định mức của máy biến áp tự ngẫu). Như vậy tổng công suất của tổ hợp 3 máy biến áp tự ngẫu một pha là: 3.167 = 501 MVA Máy biến áp T3 được chọn theo sơ đồ bộ: ST 3dm  SGdm = 235,294 MVA Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai cuộn dây có S dm = 250 MVA loại: TDц-250-242/15,75 có các thông số kỹ thuật trong bảng 3-2: Bảng 3-2 Sđm (MVA) ĐA cuộn dây(kV) Tổn thất(kW) UN% Giá (103 USD) C H P0 PN 250 242 15,75 210 650 11 220 Máy biến áp T4 và T5 cũng được chọn theo sơ đồ bộ: ST 4,T 5dm  SGdm = 235,294 MVA Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai cuộn dây có S dm = 250 MVA, loại: TDц-250-525/15,75 có các thông số kỹ thuật trong bảng 3-3. Bảng 3-3 Sđm (MVA) ĐA cuộn dây (kV) Tổn thất (kW) UN% Giá 103 USD C H P0 PN 250 525 15,75 205 600 13 261 3.1.1.2 Phân phối công suất cho các máy biến áp Để đảm bảo vận hành kinh tế và thuận tiện cho máy biến áp T3, T4 và T5 vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công suất tải của mỗi máy là: ST3 = ST4= ST5 = SGdm - Std=235,294-0,05.235,294 = 223,53 MVA. Với hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2, ta có công suất truyền lên các cấp điện áp như sau: Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là: SCT1 = S 1 CT 2 = 2 [S500(t) - (ST 4 + ST 5 )]
  23. 23. 23 Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là: ST T1 = S 1 TT 2 = 2 (S 220(t) - ST 3 ) Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là: S H T1 = S H T 2 = SCT1+ STT1 = SCT 2 + ST T 2 Hình 3-1 Dựa vào bảng 1-5 đã tính ở chương 1 và các công thức trên ta tính được phụ tải cho từng thời điểm t kết quả được ghi vào bảng 3-4 sau: Bảng 3-4 t (giờ) 0 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 24 ST3 = ST4 = ST5(MVA) 223,53 223,53 223,53 223,53 S CT1 = S CT 2 (MVA) 30,97 63,56 58,67 30,97 ST T1 = ST T 2 (MVA) 63,24 138,24 88,24 63,24 S H T1 = S H T 2 (MVA) 94,21 201,80 146,91 94,21 Qua bảng phân phối công suất trên ta nhận thấy rằng tại mọi thời điểm 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 đều làm việc theo chế độ tải tự hạ áp lên cao áp và trung áp, khi đó phụ tải của cuộn hạ áp là lớn nhất. Từ bảng 3-4 ta nhận thấy rằng:
  24. 24. 24 S H T1max = S H T 2max = 201,80 MVA Mặt khác: S H T1dm = S H T 2dm = . ST1dm = . ST 2dm = 0,539.501= 270,04 MVA Vậy: S H T1max = S H T 2max = 201,80 MVA < S H T1dm = S H T 2dm = 270,04 MVA Như vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá tải, còn các máy biến áp T3, T4 và T5 được chọn theo điều kiện sơ đồ bộ đương nhiên là không bị quá tải. 3.1.1.3 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 máy biến áp nguy hiểm nhất là lúc phụ tải trung áp là lớn nhất: S220max = 500 (MVA) Tương ứng với thời điểm đó: S500max = 574,18 (MVA) S22max = 43,48 (MVA) a.Giả thiết sự cố máy biến áp T1 (hoặc T2): Khi máy biến áp T1 gặp sự cố thì máy phát G1 ngừng làm việc. Trong trường hợp này ta kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu T2, còn các máy biến áp ba pha hai cuộn dây T3, T4 và T5 vẫn tải với công suất bình thường như lúc không có sự cố. Khi đó tải của T2 như sau: Công suất tải lên phía trung áp của T2: ST T 2 = S 220max - ST 3 = 500 – 223,53 = 276,47 MVA Công suất qua cuộn hạ áp của T2: S H T 2 = SGdm - S td - S22max = 235,294 - 0,05.235,294 – 43,48 = 180,049 MVA (lúc này máy phát G2 phát lượng công suất bằng SGdm thì mới có kết quả như vậy). Công suất tải lên phía cao áp của T2: S CT 2 = S H T 2 - STT 2 =180,049 - 276,47 = (-96,42) MVA
  25. 25. 25 1 Như vậy, khi có sự cố máy biến áp T1 (hoặc T2), để đảm bảo cho phụ tải trung áp cực đại thì nhà máy phải nhận công suất từ hệ thống, khi đó hệ thống thiếu hụt một lượng công suất là: Sthieu = S 500max - (ST 4 + ST5) - S CT 2 = 574,17 – (223,53+223,53) – (-96,42) = 223,53 MVA Vậy: Sthieu = 223,53 MVA < S dtq = 1280 MVA, tức là công suất thiếu hụt của hệ thống nhỏ hơn so với công suất dữ trữ của hệ thống. Qua trên ta thấy rằng khi sự cố máy biến áp T1,thì máy biến áp tự ngẫu T2 làm việc theo chế độ tải từ hạ áp và cao áp sang trung áp như sau: Tải từ hạ áp lên trung áp: SH -> T = SH-T2 = 180,049 MVA Tải từ cao áp sang trung áp: SC -> T = (-SC-T2) = 96,42 MVA Khi đó cuộn chung của T2 có tải lớn nhất và được xác định bởi công thức sau: SchT2 = SH -> T + SC -> T = 180,049 + 0,539.96,42 = 232,019 MVA Mặt khác: SchT2dm = ST2dm = 0,539.501 = 270,04 MVA Do đó máy biến áp T2 không bị quá tải. b.Giả thiết sự cố máy biến áp T3: Khi máy biến áp T3 bị sự cố thì công suất truyền tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 như sau: Công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là: ST T1 1 = ST-T2 = 2 .S 220max = 1 .500 = 250 MVA 2 Công suất truyền qua cuộn hạ áp của mỗi máy ( giả thiết cho các máy phát G1 và G2 là việc với giá trị định mức ) là: S H T1 = S H T 2 = .2.S 2 Gdm  S 22max  2.Std 
  26. 26. 26 = 1 .2.235,294  43,48 2.235,294.0,05 = 201,79 MVA 2 Công suất tải lên cao áp qua mỗi máy: SCT1 = S CT 2 = S H T1 - ST T1 = S HT 2 - STT 2 = 201,79 – 250 = (-48,21) MVA Dấu (-) chứng tỏ rằng khi có sự cố máy biến áp T3 thì nhà máy phải nhận công suất từ hệ thống. Khi đó lượng công suất mà nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu hụt một lượng là: Sthieu = S500 max - (ST 4 + ST5) – ( SCT1 + SCT 2 ) = 574,17 – (223,53+223,53) – (-48,21- 48,21) = 223,53 MVA Vậy: Sthieu = 223,53 MVA < S dtq = 1280 MVA, tức là công suất thiếu hụt của hệ thống nhỏ hơn công suất dữ trữ của hệ thống. Qua trên ta thấy rằng khi sự cố máy biến áp T3 thì hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 làm việc theo chế độ tải từ hạ áp và cao áp sang trung áp như sau: Tải từ hạ áp lên trung áp: SH -> T = SH-T1= SH-T2 = 201,79 MVA Tải từ cao áp sang trung áp: SC -> T = (-SC-T1)= (-SC-T2) = 48,21 MVA Khi đó cuộn chung có tải lớn nhất và được xác định bởi công thức sau: SchT1 = SchT2 = SH -> T + SC -> T = 201,79 + 0,539.48,21 = 227,78 MVA Vậy: SchT1 = SchT2 = 227,78 MVA < SchT1dm = SchT2dm = 270,04 MVA Do đó khi máy biến áp T3 bị sự cố thì công suất truyền tải qua máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá tải. c.Giả thiết sự cố máy biến áp T4 hoặc T5: Khi máy biến áp T4 bị sự cố thì công suất truyền tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được xác định như sau: Công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là: ST T1 = STT 2 1 = .(S 2 220max -ST3) = 1 .(500-223,53) = 138,235 MVA 2
  27. 27. 27 1 Công suất truyền qua cuộn hạ áp của mỗi máy: S H T1 = S H T 2 = .2.S 2 Gdm  S 22max  2.Std   = 1 .2.235,294  43,48 2.235,294.0,05 = 201,79 MVA 2 Công suất tải lên cao áp qua mỗi máy: SCT1 = S CT 2 = S H T1 - ST T1 = S HT 2 - STT 2 = 201,79 – 138,235 = 63,56 MVA Như vậy, lượng công suất mà nhà máy cấp cho hệ thống còn thiếu 1 lượng là: Sthieu = S500max - ST5 – SCT1 - SCT 2 = 574,17 – 223,53 – 63,56 - 63,56 = 223,52 MVA Vậy: Sthieu = 223,52 MVA < S dtq = 1280 MVA, tức là công suất thiếu hụt của hệ thống nhỏ hơn so với công suất dự trữ quay của hệ thống. Qua trên ta thấy rằng khi sự cố máy biến áp T4 (hoặc T5) thì 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 cùng làm việc theo chế độ tải từ hạ áp lên trung áp và cao áp như sau: Tải từ hạ áp lên trung áp: SH -> T = ST-T1 = ST-T2 =138,235 MVA Tải từ hạ áp lên cao áp: SH ->C = SC-T1 = SC-T2 = 63,56 MVA Khi đó cuộn hạ có tải lớn nhất và bằng: SH-T1 = SH-T2 = 201,79 MVA Vậy: SH-T1 = SH-T2 = 201,79 MVA < SH-T1dm = SH-T2dm = 270,04 MVA Do đó khi máy biến áp T4(hoặc T5) bị sự cố thì công suất truyền tải qua máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá tải. 3.1.2 Phương án 2(hình 2-2) 3.1.2.1 Chọn máy biến áp Hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được chọn tương tự như phương áp 1, nghĩa là chọn máy biến áp loại: AODцTH-167 có các thông số kỹ thuật như trong bảng 3-1.
  28. 28. 28 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 220kV nên được chọn giống nhau và chọn giống máy biến áp T3 ở phương án 1 là máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây loại: TDц-250-242/15,75 có các thông số kỹ thuật trong bảng 3-2. Do máy biến áp T5 được nối với thanh góp điện áp 500kV nên chọn giống máy biến áp T5 ở phương án 1 là máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây loại: TDц-250-525/15,75 có các thông số kỹ thuật trong bảng 3-3. 3.1.2.2 Phân bố công suất cho các máy biến áp Để đảm bảo vận hành kinh tế và thuận tiện cho máy biến áp T3, T4 và T5 vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công suất tải của mỗi máy là: ST3 = ST4= ST5 = SGdm - Std =235,294 - 0,05.235,294 = 223,53 MVA Đồ thị phụ tải của T3, T4 và T5 cho trên hình 3-2. Hình 3-2 Phụ tải qua các 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: S CT1 = S 1 CT 2 = 2 .(S500(t) - ST 5 ) Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là: ST T1 = STT 2 1 = .[S 2 220(t) - (ST3 +ST4)]
  29. 29. 29 Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là: S H T1 = S H T 2 = SCT1+ STT1 = SCT 2 + STT 2 Dựa vào bảng 1-5 đã tính ở chương 1 và các công thức trên ta tính được phụ tải cho từng thời điểm t, kết quả được ghi vào bảng 3-5 sau: Bảng 3-5 t (giờ) 0 - 8 8 - 12 12 - 16 16 - 24 ST3 = ST4 = ST5 (MVA) 223,53 223,53 223,53 223,53 S CT1 = S CT 2 (MVA) 142,73 175,32 170,435 142,73 ST T1 = ST T 2 (MVA) -48,53 26,47 -23,53 -48,53 S H T1 = S H T 2 (MVA) 94,2 201,79 146,905 94,2 Dấu (-) chứng tỏ công suất được đưa từ thanh góp 220kV sang thanh góp 500kV. Qua bảng phân phối công suất bảng 3-5 ta nhận thấy rằng từ (8-12)giờ hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 đều làm việc theo chế độ tải tự hạ áp lên cao áp và trung áp. Tải từ hạ áp lên trung áp với công suất: SH->T = ST-T1 = ST-T2 = 26,47 MVA Tải từ hạ áp lên cao áp với công suất: SH->C = SC-T1 = SC-T2 = 175,32 MVA Trong chế độ này cuộn hạ áp có tải lớn nhất và bằng: SH-T1 = SH-T2 = 201,79 MVA Vậy: SH-T1 = SH-T2 = 201,79 MVA < SH-T1dm = SH-T2dm = 270,04 MVA nên trong chế độ này T1 và T2 không bị quá tải. Từ (0-8) giờ và (12-24) giờ hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 đều làm việc theo chế độ tải từ hạ áp và trung áp lên cao áp. Tải từ hạ áp lên cao áp với công suất: SH->C = SH-T1 = SH-T2 = 146,905 MVA Tải từ trung áp lên cao áp với công suất: ST->C = (-ST-T1) = (-ST-T2) = 48,53 MVA
  30. 30. 30 Trong chế độ này cuộn nối tiếp của T1 và T2 có tải lớn nhất và được xác định như sau: SntT1 = SntT2 = .(SH->C + ST->C) =0,539.(146,905 + 48,53) = 105,34 MVA Vậy: SntT1 = SntT2 = 105,34 MVA < SntT1dm = SntT2dm = 270,04 MVA nên trong chế độ này T1 và T2 không bị quá tải. Như vậy ở điều kiện bình thường các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá tải, còn các máy biến áp T3, T4 và T5 được chọn theo điều kiện sơ đồ bộ đương nhiên là không bị quá tải. 3.1.2.3 Kiểm tra các máy biến áp khi gặp sự cố Ở phương án này ta cũng coi sự nguy hiểm nhất là xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại. Đối với các 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 của máy phát điện. Do đó việc kiểm tra chỉ tiến hành với máy biến áp tự ngẫu. a.Giả thiết sự cố máy biến áp T1 (hoặc T2): Khi máy biến áp T1 gặp sự cố thì máy phát G1 ngừng làm việc. Trong trường hợp này ta kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu T2, còn các máy biến áp ba pha hai cuộn dây T3, T4 và T5 vẫn tải với công suất bình thường như lúc không có sự cố. Khi đó tải của T2 như sau: Công suất tải lên phía trung áp: ST T 2 = S 220max - (ST 3 + ST4) = 500 – (223,53+223,53) = 52,94 MVA Công suất qua cuộn hạ áp: S H T 2 = SGdm - S td - S22max = 235,294 - 0,05.235,294 – 43,48 = 180,049 MVA (lúc này máy phát G2 phát lượng công suất bằng SGdm thì mới có kết quả như vậy) Công suất tải lên phía cao áp: SCT 2 = S H T 2 - STT 2 = 180,049 – 52,94 = 127,109 MVA
  31. 31. 31 1 Như vậy, khi có sự cố máy biến áp T1 (hoặc T2), để đảm bảo cho phụ tải trung áp cực đại thì nhà máy phải nhận công suất từ hệ thống, khi đó hệ thống thiếu hụt một lượng công suất là: Sthieu = S 500max - SCT 2 - ST5 =574,17 – 127,109 – 223,53 = 223,53 MVA Vậy: Sthieu = 223,53 MVA < S dtq = 1280 MVA, tức là công suất thiếu hụt của hệ thống nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống. Qua trên ta thấy rằng, khi sự cố máy biến áp T1 thì máy biến áp tự ngẫu T2 làm việc theo chế độ tải từ hạ áp lên cao áp và trung áp như sau: Tải từ hạ áp lên trung áp với: SH -> T = ST-T2 = 52,94 MVA Tải từ hạ áp lên cao áp với: SH ->C = SC-T2 = 127,109 MVA Trong chế độ này cuộn hạ áp có tải lớn nhất và bằng SH-T2= 180,049 MVA Vậy: SH-T2 = 180,049 MVA < SH-T2dm= 270,04 MVA, do đó trong trường hợp này máy biến áp T2 không bị quá tải. b.Giả thiết sự cố máy biến áp T3(hoặc T4): Khi máy biến áp T3 (hoặc T4) bị sự cố thì công suất truyền tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được xác định như sau: Công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là: ST T1 = STT 2 1 = .(S 2 220max 1 -ST4)= 2 .(500-223,53) = 138,235 MVA Công suất truyền qua cuộn hạ áp của mỗi máy (giả thiết cho các máy phát G1 và G2 làm việc với giá trị định mức) là: S H T1 = S H T 2 = .2.S 2 Gdm  S 22max  2.Std   = 1 .2.235,294  43,48  2.235,294.0,05 = 201,79 MVA 2 Công suất tải lên cao áp qua mỗi máy:
  32. 32. 32 1 MVA SCT1 = S CT 2 = S H T1 - ST T1 = S HT 2 - STT 2 = 201,79 – 138,235 = 63,555 Khi đó công suất mà nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu hụt một lượng là: Sthieu = S500 max - ( SCT1 + SCT 2 ) - ST5 = 574,17 – (63,555+63,555) – 223,53 = 223,53 MVA Vậy: Sthieu = 223,53 MVA < S dtq = 1280 MVA, tức là công suất thiếu hụt của hệ thống nhỏ hơn công suất dữ trữ quay của hệ thống. Qua trên ta thấy rằng khi có sự cố máy biến áp T3(hoặc T4) thì hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 làm việc theo chế độ tải từ hạ áp lên cao áp và trung áp như sau: Tải từ hạ áp lên trung áp: SH -> T = SH-T1= SH-T2 = 138,235 MVA Tải từ hạ áp lên cao áp: SH ->C = SC-T1 = SC-T2 = 63,555 MVA Khi đó cuộn hạ áp có tải lớn nhất và được xác định: SH-T1 = SH-T2 = 201,79 MVA Vậy: SH-T1 = SH-T2 = 201,79 MVA < SH-T1dm = SH-T2dm = 270,04 MVA Do đó khi máy biến áp T3(hoặc T4) bị sự cố thì công suất truyền tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá tải. c.Giả thiết sự cố máy biến áp T5: Khi máy biến áp T5 bị sự cố thì công suất truyền tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được xác định như sau: Công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là: ST T1 = STT 2 1 = .[S 2 220max - (ST3+ST4)] = 1 .[500-(2.223,53)] = 26,47 MVA 2 Công suất truyền qua cuộn hạ áp của mỗi máy: S H T1 = S H T 2 = .2.S 2 Gdm  S 22max  2.Std 
  33. 33. 33 = 1 .2.235,294  43,48  2.235,294.0,05 = 201,79 MVA 2 Công suất tải lên cao áp qua mỗi máy: SCT1 = S CT 2 = S H T1 - ST T1 = S HT 2 - STT 2 = 201,79 – 26,47 = 175,32 MVA Như vậy, lượng công suất mà nhà máy cấp cho hệ thống còn thiếu 1 lượng là: Sthieu = S500 max - (SCT1 + SCT 2 ) = 574,17 – (175,32 + 175,32) = 223,53 MVA Vậy: Sthieu = 223,53 MVA < S dtq = 1280 MVA, tức là công suất thiếu hụt của hệ thống nhỏ hơn công suất dữ trữ quay của hệ thống. Qua trên ta thấy rằng khi sự cố máy biến áp T5 thì 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 làm việc theo chế độ tải từ hạ áp lên trung và cao áp như sau: Tải từ hạ áp lên trung áp: SH -> T = ST-T1= ST-T2 = 26,47 MVA Tải từ hạ áp lên cao áp: SH -> C = SC-T1 = SC-T2 = 175,32 MVA Khi đó cuộn hạ có tải lớn nhất và được xác định bởi công thức sau: SH-T1 = SH-T2 = 201,79 MVA Vậy: SH-T1 = SH-T2 = 201,79 MVA < SH-T1dm = SH-T2dm = 270,04 MVA Do đó khi máy biến áp T5 bị sự cố thì công suất truyền tải qua máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá tải. Tóm lại: Các máy biến áp đã chọn đều thõa mãn các yêu cầu kỹ thuật khi làm việc bình thường và khi bị sự cố. 3.2 Tính tổn thất điện năng Tính tổn thất điện năng là một phần không thể thiếu được trong việc đánh giá một phương án về kinh tế-kỹ thuật. Trong nhà máy điện tổn thất điện năng chủ yếu do các máy biến áp gây nên. Sau đây ta tiến hành tính tổn thất điện năng hằng năm cho các phương án đã nêu ở trên.
  34. 34. 34 S .t S 3.2.1 Phương án 1 Để tính 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. 3.2.1.1 Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3: Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3 được tính như sau: 24 2 I i A  P .T  365.P . i1 T 3 0 N 2 T 3dm Trong đó: hàng ngày. có: T: Thời gian làm việc của máy biến áp; T = 8760 h Si: Phụ tải của máy biến áp theo thời gian ti được lấy cho đồ thị phụ tải Ta có T3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại: TDц-250-242/15,75 P0  210 kW = 0,21 MW PN  650 kW = 0,65 MW Si = 223,53 MVA = const Từ đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3 là:  = 0,21.8760 + 365.0,65. 223,532 .24 = 6391,67 MWh AT3 2502 3.2.1.2 Tổn thất điện áp hàng năm của máy biến áp T4 và T5: Tương tự như 525/15,75 có: AT 3 , T4 và T5 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại:TDц-250- P0  205 kW = 0,205 MW PN  600 kW = 0,6 MW Si = 223,53 MVA = const
  35. 35. 35 525 3 242 3    Từ đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T4 và T5 là: AT 4 = AT5 = 0,205.8760 + 365.0,6. 223,532 .24 2502 = 5997,71 MWh 3.2.1.3 Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu T1 và T2: 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 dây nối tiếp, cuộn dây chung và cuộn dây hạ áp của máy biến áp tự ngẫu tương ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ áp của máy biến áp ba cuộn dây. Tổn thất công suất của các cuộn dây tính như sau: P   P  PNCH  PNT H   NC 0,5  NCT   2   P   P  PNTH  PNCH   NT 0,5  NCT   2   P    P  PNCH  PNT H   NH 0,5  NCT   2    Máy biến áp tự ngẫu một pha loại: AODцTH-167- - /15,75 có các thông số một pha như sau: P0 105 kW = 0,105 MW PNCT  325 kW = 0,325 MW PNC H  325 kW = 0,325 MW PNCH 185 kW = 0,325 MW Từ đó ta tính được: P     0,22  0,185 = 0,223 MW NC 0,50,325  0,5392   P     0,185  0,22  = 0,102 MW NT 0,50,325  0,5392   P    0,325  0,22  0,185  = 0,535 MW NH 0,5  0,5392  
  36. 36. 36 Từ kết quả bảng 3-4 và công thức tính toán tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu 3 pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp tự ngẫu một pha như sau: A  A  3.P .T  365 . 24 P .S2 .t  P .S2 .t  P .S2 .t  T1 T 2 0 2 Tdm i1 NC iC i NT iT i NH iH i Trong đó: PN ,P0 ,STdm : Là của một máy biến áp một pha. 3: Số pha của một tổ hợp một máy biến áp tự ngẫu SiC, SiT, SiH: Là phụ tải 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: Thời gian làm việc của máy biến áp trong 1 năm; T = 8760 h Thay số vào tính ta có: AT1  AT 2  3.0,105.8760  365 . 3.1672 0,223.(30,972 .8 63,562 .4  58,672 .4  30,972 .8) 0,102.(63,242 .8138,242 .4  88,242 .4  63,242 .8) 0,535.(94,212 .8 201,82 .4 146,912 .4  94,212 .8)  = 3792,91 MWh Như vậy tổn thất điện năng hằng năm trong các máy biến áp ở phương án 1 là: A  AT1  AT 2  AT 3  AT 4  AT 5 = 2.3792,91 + 6391,67 + 2.5997,71 = 25972,91 MWh Từ dây ta tính tổn thất điện năng nhà máy ra phần trăm như sau: A %  A .100 A Với A  : Là tổng điện năng qua các máy biến áp cho phụ tải chính là lượng điện năng tiêu thụ ở cao áp và trung áp. Dựa vào đồ thị phụ tải đã tính ở bảng 1-5, ta tính được A  như sau: 3.S
  37. 37. 37  S .t S 24 A  t. .(SiT (ti) .ti .cosT  SiC (ti) .ti .cosC ) i1 =365. (350.8 500.4  400.4  350.8).0,8  (508,99.8 574,17.4  564,4.4  508,99.8).0,8 = 6394251,04 MWh Vậy phần trăm tổn thất điện năng là: A %  25972,91 6394251,04 .100  0,4062% Kết quả này phù hợp với thực tế 3.2.2 Phương án 2 Để tính 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 3-5. 3.2.2.1 Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3 và T4 Theo công thức như phương án 1: 24 2 I i A  P .T  365.P . i1 T 3 0 N 2 T 3dm Ta có T3 và T4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại: TDц-250-242/15,75 có: P0  210 kW = 0,21 MW PN  650 kW = 0,65 MW Si = 223,53 MVA = const Từ đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3 và T4 là: AT3 = AT4 = 0,21.8760 + 365.0,65. 223,532 .24 2502 = 6391,67 MWh 3.2.2.2 Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T5 Máy biến áp T5 ở phương án này đã chọn là: TDц-250-525/15,75 có các thông số như bảng 3-3. P0  205 kW = 0,205 MW
  38. 38. 38 PN  600 kW = 0,6 MW Si = 223,53 MVA = const Từ đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T5 là:  = 0,205.8760 + 365.0,6. 223,532 .24 = 5997,71 MWh AT5 2502 3.2.2.3 Tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 Từ kết quả bảng 3-5 và công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu ba pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp tự ngẫu một pha ta có: A  A  3.P .T  365 . 24 P .S2 .t  P .S2 .t  P .S2 .t  T1 T 2 0 2 Tdm i1 NC iC i NT iT i NH iH i Thay số vào tính ta có: AT1  AT 2  3.0,105.8760  365 . 3.1672 0,223.(142,732 .8 175,322 .4 170,4352 .4 142,732 .8) 0,102.(48,532 .8  26,472 .4  (23,53)2 .4  (48,53)2 .8) 0,535.(94,22 .8 201,792 .4 146,9052 .4  94,22 .8)  = 4241,14 MWh Như vậy tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp ở phương án 2 là: A  AT1  AT 2  AT 3  AT 4  AT 5 = 2.4241,14 +2. 6391,67 + 5997,71 = 27263,33 MWh Từ đây ta tính tổn thất điện năng nhà máy ra phần trăm như sau: A %  A .100 A Với A  : là tổng điện năng qua các máy biến áp cho phụ tải chính là lượng điện năng tiêu thụ ở cao áp và trung áp. Dựa vào đồ thị phụ tải đã tính ở bảng 1-5, ta tính được A  giống như ở phương án 1: A  = 6394251,04 MWh Vậy phần trăm tổn thất điện năng là: 3.S
  39. 39. 39 A %  27263,33 6394251,04 .100  0,4264% Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa 2 phương án Bảng 3-6 Tổn thất điện năng A (MWh) A % Phương án 1 25972,91 0,4062 Phương án 2 27263,33 0,4264 Như vậy số phần trăm tổn thất điện năng phù hợp với thực tế.
  40. 40. 40 d d Chương 4 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn, thanh dẫn của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng điện ngắn mạch ba pha. Để tính toán dòng điện ngắn mạch, trong đồ án thiết kế này ta dùng phương pháp gần đúng với các khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình (Ucb = Utb). Chọn các đại lượng cơ bản: Công suất cơ bản được chọn là: Scb = 100 MVA Các điện áp cơ bản được chọn là: Ucb1 = 525 kV Ucb2 = 230 kV Ucb3 = 15,75 kV 4.1 Tính các điện kháng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản 4.1.1 Điện kháng của hệ thống điện Nhiệm vụ thiết kế đã cho điện kháng tương đối định mức của hệ thống là XHTdm = 0,42 và công suất định mức của hệ thống SHTdm = 16000 MVA. Do đó điện kháng của hệ thống quy đổi về lượng cơ bản là: XHT = XHTdm. Scb SHTdm  0,42. 100 16000 = 0,0026 4.1.2 Điện kháng của nhà máy Các máy phát điện đã cho là loại TB-200-2 có điện kháng siêu quá độ dọc trục là X "  0,1284 . Do đó điện kháng quy đổi về lượng cơ bản là. XG = X" . Scb SGdm  0,1826. 100 235,294 = 0,0776
  41. 41. 41 4.1.3 Điện kháng của đường dây 500 kV Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy được nối với hệ thống qua hai đường dây siêu cao áp500kVcó chiều dài 240 km. Trong chế độ cực đại, nhà máy phát lên hệ thống một lượng công suất S500max = 574,17 MVA do đó dòng điện làm việc bình thường của đường dây kép là: Sbt = 1 . S500max  2 3.500 1 574,17.103 . 2 = 331,5 A Và: Icb = 2.Ibt = 2.331,5 = 663 A Để dữ trự, tránh vần quang và tăng khả năng truyền tải của đường dây ta dùng dây phân pha. Trên mỗi pha bố trí 4 dây đặt trên bốn đỉnh của một hình vuông cạnh 400mm và tiết diện của mỗi dây là F = 240 mm2 , với dây này thông số của đường dây khi tính đến 4 sợi song song: R0 = 0,03 / km X0 = 0,28 / km b0 = 4,2.10-6 l/km Giả thiết đường dây không có bù nối tiếp - tức là không có điện dung nối tiếp với đường dây. Để đơn giản khi tính toán ngắn mạch để chọn thiết bị ta bỏ qua điện dung của đường dây (trong tính toán chính xác phải kể đến,khi đó tính tính toán biến đổi có phức tạp hơn), cũng bỏ qua điện trở… Như vậy trên sơ đồ thay thế đường dây 500 kV với thông số tập trung chỉ còn điện kháng. Trị số điện kháng này quy đổi về lượng cơ bản là: Xd = X0.l. Scb 2 cb1  0,28.240. 100 5252 = 0,0244 4.1.4 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây 4.1.4.1Loại TDц-250-242/15,75 có: UN% = 11 ;STdm = 250 MVA XT220 = UN % . Scb  11 . 100 = 0,0440 100 STdm 100 250 4.1.4.2 Loại TDц-250-525/15,75 có: UN% = 13 ; STdm = 250 MVA XT500 = UN % . Scb  13 . 100 = 0,0520 100 STdm 100 250 3.500 U
  42. 42. 42    4.1.5 Điện kháng máy biến áp tự ngẫu Máy biến áp tự ngẫu 1 pha AODцTH-167 có: UNC-T% = 9,5 ; UNT-H% = 17,5 UNC-H% = 29 ; STdm 1pha = 167 MVA Từ đó ta có: UNC % = 0,5  U    NCT  1 .U    NCH  1 .U   NT H    =0,59,5   1 0,539 .29  1 0,539 .17,5  = 15,42  U % = 0,5  U  1 .U  1 .U    NT   =  NCT   NC H 1 .29  1 NT H   .17,5  = -5,92  0 0,59,5  U % = 0,5  U 0,539  1 .U  0,539   1 .U    NH   NCT  NCH  NT H    =0,5 9,5   1 0,539 .29  1 0,539 .17,5  = 38,38  Từ đó ta tính được điện kháng tương đối của máy biến áp tự ngẫu như sau: XC = U NC % . Scb  15,42 . 100 = 0,0308 100 STdm 100 3.167 XT = 0 do UNT%  0 XH = U NH % . Scb  38,38 . 100 = 0,0766 100 STdm 100 3.167 4.2 Tính toán dòng điện ngắn mạch Hệ thống đã cho có công suất tương đối lớn, do đó các tính toán ngắn mạch coi hệ thống như một nguồn đẳng trị. Hơn nữa trong tính toán, biến đổi sơ đồ không nhập hệ thống với các máy phát điện. Các giả thiết cơ bản để tính đến ngắn mạch: Các máy phát điện không có hiện tượng giao động công suất, nghĩa là các góc lệch pha giữa các sức điện động của các máy phát không đổi (đây là giả thiết cơ bản và  
  43. 43. 43 quan trọng nhất). Với giả thiết này ta tính được dòng ngắn mạch xảy ra khi các góc lệch pha giữa các sức điện động của các máy phát điện thay đổi. Bỏ qua điện trở vì khi U > 1000 V, R << X Bỏ qua dòng điện từ hóa máy biến áp Trước lúc xảy ra ngắn mạch thì mạch điện 3 pha đối xứng Với các giả thiết này cho phép ta xác định dòng ngắn mạch theo phương pháp đường cong tính toán. Sau đây ta lần lượt tính ngắn mạch cho từng phương án: 4.3 Phương án 1 4.3.1 Sơ đồ nối điện (Hình 4-1) Để chọn khí cụ điện cho mạch 500kV, điểm ngắn mạch tính toán là N1 với nguồn cung cấp là toàn bộ máy phát điện và hệ thống. Đối với mạch 220kV, điểm ngắn mạch tính toán là N2 với nguồn cung cấp là toàn bộ máy phát điện và hệ thống. Đối với mạch máy phát điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch là N3 và N’3. Điểm ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát (trừ máy phát G2) và hệ thống. Điểm ngắn mạch N’3 có nguồn cung cấp chỉ có máy phát G2. So sánh trị số của dòng điện ngắn mạch tại 2 điểm này và chọn khí cụ điện theo dòng điện có trị số lớn hơn. Đối với mạch tự dùng điểm ngắn mạch tính toán là N4. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống điện. Dòng ngắn mạch tại N4 có thể xác định theo dòng ngắn mạch tại N3 và N’3.
  44. 44. 44 Hình 4-1
  45. 45. 45 4.3.2 Sơ đồ thay thế (Hình 4-2) Hình 4-2 4.3.3 Tính toán ngắn mạch 4.3.3.1 Điểm ngắn mạch N1(hình 4-3) Từ sơ đồ thay thế hình (4-2), ta có sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N1 như hình (4-3). Các thông số trên hình (4-3) như sau: Xl = XHT + Xd 2  0,0026  0,0244 2 = 0,0148 X2 = X5 =XC-T1 = XC-T2 = 0,0308 X3 = X6 = XH-T1 = XH-T2 = 0,0766 X4 = X7 = X9 = X11 = X13 = XG = 0,0776 X8 = XT220 = 0,0440 X10 = X12 = XT500 = 0,0520
  46. 46. 46 Hình 4-3 Dùng các biến đổi nối tiếp và song song ta có: X14 = (X3  X4 ).(X6  X7 ) X3  X 4  X6  X7 = (0,0766  0,0776).(0,0766  0,0776) 0,0766  0,0776  0,0766  0,0776 = 0,0771 X15 = X 2 .X 5 X2  X5  0,0308.0,0308 0,0308  0,0308 = 0,0154 X16 = X8 + X9 = 0,0440 + 0,0776 = 0,1216 X17 = (X10  X11 ).(X12  X13 ) X10  X11  X12  X13 = (0,052  0,0776).(0,052  0,0776) 0,052  0,0776  0,052  0,0776 Sơ đồ thay thế hình 4-4. = 0,0648
  47. 47. 47 Hình 4-4 Ghép G1, G2 với G3 rồi nối tiếp với X15 ta được: X18 = X14 .X16  X  0,0771.0,1216  0,0154= 0,0626 X14  X16 15 0,0771 0,1216 Sơ đồ thay thế như hình 4-5 Hình 4-5 Ghép G1, G2, G3 với G4, G5 ta được: X19 = X 17 .X18 X17  X18  0,0648.0,0626 0,0648  0,0626 = 0,0318 Sơ đồ thay thế như hình 4-6 Hình 4-6 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 là: XttHT = X1. SHTdm Scb  0,0148. 16000 = 2,368 100 Tra đường cong tính toán ta được:I”*HT = 0,425 ;  *HT = 0,45 I
  48. 48. 48  SGdm 3.Ucb1 3.525 3.Ucb1 3.525  Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I”HT = I”*HT.  0,425. = 7,478 kA I HT = I *HT. SHTdm  0,45. = 7,918 kA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N1 là: XttNM = X19 .  SGdm Scb  0,0318. 1176,47 = 0,374 100 Với:  SGdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA Tra đường cong tính toán ta được:I”*HT = 2,78 ; Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được:  *HT = 2,07 I”NM = I”*NM.  2,78. 1176,47 = 3,597 kA I NM = I *NM.  SGdm  2,07. 1176,47 = 2,678 kA Như vậy trị số dòng ngắn mạch tại N1 là: Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I”N1 = I”HT + I”NM = 7,478 + 3,597 = 11,075 kA Dòng ngắn mạch duy trì: I N1 = I HT + I NM = 7,918 + 2,678 = 10,596 kA Trị số dòng điện xung kích: i XKN1 = .K xkN1 .I”N1= .1,8.11,075 = 28,192 kA Với : K xkN1 = 1,8 4.3.3.2 Điểm ngắn mạch N2 Để tính toán điểm ngắn mạch N2 ta lợi dụng kết quả tính toán N1. Qua một số bước biến đổi sơ đồ tương tự ta được sơ đồ tính toán như hình 4-7. SHTdm 3.Ucb1 16000 3.525 3.Ucb1 16000 3.525 2 2 I
  49. 49. 49 Hình 4-7 Ghép song song G1, G2 với G3 ta được sơ đồ hình 4-8. X18 = X14 .X16 X14  X16  0,0771.0,1216 0,0771 0,1216 = 0,0472 Hình 4-8 Biến đổi sơ đồ sao X1, X15, X17 về sơ đồ tam giác X19, X20, trong đó điện kháng cân bằng nối hệ thống với nguồn G4, G5 bỏ qua, ta được sơ đồ hình 4-9. X19= X1 + X15 + X1.X15 = 0,0148 + 0,0154 + X17 0,0148  0,0154 = 0,0337 0,0648 X20= X17 + X15 + X17 .X15 = 0,0648 + 0,0154 + X1 0,0648  0,0154 = 0,1476 0,0148 Hình 4-9 Ghép song song G1, G2, G3 với G4, G5 ta được sơ đồ như hình 4-10.
  50. 50. 50  SGdm 3.Ucb2 3.230 3.230 X21 = X18 .X 20 X18  X20  0,0472.0,1476 0,0472  0,1476 = 0,0358 Hình 4-10 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N2 là: XttHT = X19 . SHTdm Scb  0,0337. 16000 = 5,392 100 Vì XttHT = 5,392 > 3 nên áp dụng công thức tính: I”*HT =  *HT 1   XttHT 1 5,392 = 0,1855 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I”HT = I”*HT.  0,1855. = 7,45 kA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N2 là: XttNM = X21 .  SGdm Scb  0,0358. 1176,47 = 0,42 100 Với:  SGdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA Tra đường cong tính toán ta được:I”*HT = 2,42 ; Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được:  *HT = 1,98 I”NM = I”*NM.  2,42. 1176,47 = 7,147 kA I NM = I *NM.  SGdm 1,98. 1176,47 = 5,847 kA Như vậy trị số dòng ngắn mạch tại N2 là: Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I”N2 = I”HT + I”NM = 7,45 + 7,147 = 14,597 kA Dòng ngắn mạch duy trì: I N2 = I HT + I NM = 7,45 + 5,847 = 13,297 kA Trị số dòng điện xung kích: SHTdm 3.Ucb2 16000 3.230 3.Ucb2 I I =
  51. 51. 51 iXKN2= .KxkN2 .I”N2= .1,8.14,597 = 37,158 kA Với : K xkN 2 = 1,8 4.3.3.3 Điển ngắn mạch N3 Ta đã biết điểm ngắn mạch N3 được cung cấp bởi hệ thống nhà máy, ở đây máy phát G2 được bỏ đi. Tổng công suất cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là : 4 i1 SGdm  4.SGdm = 4.235,294 = 941,176 MVA Từ sơ đồ thay thế hình 4-2, ta có sơ đồ tính toán điểm ngắn mạch N3 hình 4-11. Hình 4-11 Để tính dòng ngắn mạch tại N3 ta sử dụng các giá trị điện kháng tương đối đã tính ở phần trên. Dùng các biến đổi song song và nối tiếp ta có sơ đồ thay thế như hình 4-12. 2 2 
  52. 52. 52 Hình 4-12 Các thông số trên hình 4-12 như sau: X14 = (X10  X11 ).(X12  X13 ) X10  X11  X12  X13 = (0,052  0,0776).(0,052  0,0776) 0,052  0,0776  0,052  0,0776 = 0,0648 X15 = X 2 .X 5 X 2  X5  0,0308.0,0308 0,0308  0,0308 = 0,0154 X16 = (X3  X 4 ).(X8  X9 ) X3  X 4  X8  X9 = (0,0766  0,0776).(0,044  0,0776) 0,0766  0,0776  0,044  0,0776 = 0,068 Ghép song song G1, G3 với G4, G5 và biến đổi sơ đồ tam giác X14, X15, thành sơ đồ sao cho X17, X18, X19 ta có sơ đồ thay thế như hình 4-13. Hình 4-13 Các thông số trên hình 4-13 như sau: X17 = X14 .X15 X14  X15  X16  0,0648.0,0154 0,0648  0,0154  0,068 = 0,0067
  53. 53. 53 X18 = X17 = X15 .X16 X14  X15  X16 X15 .X16 X14  X15  X16  0,0154.0,068 0,0648  0,0154  0,068  0,0648.0,068 0,0648  0,0154  0,068 = 0,0071 = 0,0297 Ghép nối tiếp các điện kháng ta được sơ đồ thay thế như hình 4-14. X20 = X1 + X17 = 0,0148 + 0,0067 = 0,0215 X21 = X6 + X18 = 0,0766 + 0,0071 = 0,0837 Hình 4-14 Biến đổi sơ đồ sao X19, X20, X21 thành sơ đồ tam giác X22, X23, trong đó nhánh cân bằng bỏ qua ta được sơ đồ thay thế như hình 4-15. X22= X19 + X21 + X19 .X 21 = 0,0297 + 0,0837 + X 20 X23= X20 + X21 + X 20 .X 21 = 0,0215 + 0,0837 + X19 0,01297  0,0837 = 0,229 0,0215 0,0215  0,0837 = 0,1658 0,0297 Hình 4-15 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N3 là: XttHT = X23 . SHTdm Scb  0,1658. 16000 = 26,528 100 Vì XttHT = 26,528 > 3 nên áp dụng công thức tính: I”*HT =  *HT 1   XttHT 1 26,528 = 0,0377 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I =
  54. 54. 54 3.Ucb3  I”HT = I”*HT.  0,0377. = 22,11 kA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N3 là: XttNM = X22 .  SGdm Scb  0,229. 941,176 = 2,1553 100 Tra đường cong tính toán ta được:I”*HT = 0,46 ; Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được:  *HT = 0,495 I”NM = I”*NM.  0,46. 941,176 3.15,75 = 15,87 kA I NM = I *NM.  SGdm  0,495. 941,176 3.15,75 = 17,078 kA Như vậy trị số dòng ngắn mạch tại N3 là: Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I”N3 = I”HT + I”NM = 22,11 + 15,87 = 37,98 kA Dòng ngắn mạch duy trì: I N3 = I HT + I NM = 22,11 + 17,078 = 39,188 kA Trị số dòng điện xung kích: iXKN3 = .KxkN3 .I”N3 = .1,8.37,98 = 96,6813 kA Với : KxkN3 = 1,8 4.3.3.4 Ngắn mạch tại N’3 Điểm ngắn mạch N’3 chính là ngắn mạch đầu cực máy phát điện G2 nên nguồn cung cấp chỉ gồm có một máy phát G2 nên có sơ đồ thay thế như hình 4-16. Điện kháng tính toán : Xtt = X’’d = 0,1826 Hình 4-16 Tra đường cong tính toán ta được : I”*HT = 5,7 ;  *HT = 2,58 SHTdm 3.Ucb2 16000 3.15,75  SGdm 3.Ucb3 2 2 I I
  55. 55. 55 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I”N’3 = I”*NM.  5,7. = 49,1637 kA Dòng ngắn mạch duy trì: I N’3 = I *NM. SGdm  2,58. = 22,253 kA Trị số dòng ngắn mạch tại N’3 là: I”*N3’ = 49,1637kA ; Trị số dòng điện xung kích:  *N '3 = 22,253kA iXKN’3 = .KxkN’3 .I”N’3 = .1,9. 49,1637 = 132,103 kA Vì ở đầu cực máy phát nên lấy: KxkN’3 = 1,9 4.3.3.5 Điểm ngắn mạch N4 Từ sơ đồ thay thế hình 4-2 ta có : IN4 = IN3 + IN’3 Do đó dòng ngắn mạch tại N4 sẽ là : I ”N4 = I ”N3 + I ”N’3 = 37,98 + 49,1637 = 87,1437 MVA I N4 = I N3 + I N’3 = 39,188 + 22,253 = 61,441 MVA Trị số dòng điện xung kích tại N4 là: IXKN4 = ixkN3 + ixkN’3 = 96,6813 + 132,103 = 228,7843 kA Kết quả tính toán ngắn mạch của phương án 1 được ghi vào bảng 4-1 Bảng 4-1 Cấp điện áp(kV) Điểm ngắn mạch I”(kA) I (kA) ixk(kA) 500 N1 11,075 10,596 28,192 220 N2 14,597 13,297 37,158 15,75 N3 37,98 39,188 96,6813 N’3 49,1637 22,253 132,103 N4 87,1437 61,441 228,7843 SGdm 3.Ucb3 235,294 3.15,75 3.Ucb3 235,294 3.15,75 2 2 I
  56. 56. 56 4.4 Phương án 2 4.4.1 Sơ đồ nối điện (hình 4-17) Hình 4-17 Tương tự như phương án 1, để chọn khí cụ điện cho mạch 500 kV điểm tính toán ngắn mạch N1 với nguồn cung cấp là hệ thống và toàn bộ các máy phát điện của nhà máy. Mạch 220 kV điểm tính toán ngắn mạch là N2 và nguồn cung cấp là hệ thống và toàn bộ các máy phát điện của nhà máy. Đối với mạch tự dùng thì điểm tính toán ngắn mạch là N4 còn nguồn cấp là toàn bộ máy phát và hệ thống. Đối với mạch máy phát điện cần phải so sánh dòng điện ngắn mạch tại N3 và N’3. Khi ngắn mạch tại N3 nguồn cung cấp là hệ thống và các máy phát G1, G3, G4 và G5. Khi ngắn mạch N’3 thì nguồn cung cấp chỉ có máy phát G2. 4.4.2 Sơ đồ thay thế (hình 4-18)
  57. 57. 57 Hình 4-18 4.4.3 Tính toán ngắn mạch 4.4.3.1 Điểm ngắn mạch N1 Từ sơ đồ hình 4-18 ta có sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N1 như hình 4-19, các thông số trên sơ đồ như sau : X1 = XHT + Xd 2 = 0,0026+ 0,0244 = 0,0148 2 X2 = X5 =XC-T1 = XC-T2 = 0,0308 X3 = X6 = XH-T1 = XH-T2 = 0,0766 X4 = X7 = X9 = X11 = X13 = XG = 0,0776 X8 =X10= XT220 = 0,0440 X12 = XT500 = 0,0520
  58. 58. 58 Hình 4-19 Bằng cách ghép nối tiếp và song song các điện kháng ta được sơ đồ thay thế như hình 4-20. X14 = (X3  X 4 ).(X 6  X7 )   X3  X 4  X6  X7 = (0,0766  0,0776).(0,0766  0,0776) 0,0766  0,0776  0,0766  0,0776 = 0,0771 X15 = X 2 .X 5 X2  X5  0,0308.0,0308 0,0308  0,0308 = 0,0154 X16 = (X8  X9 ).(X10  X11 )   X8  X9  X10  X11 = (0,044  0,0776).(0,044  0,0776) 0,044  0,0776  0,044  0,0776 = 0,0608 X17 = X12 + X13 = 0,0520 + 0,0776 = 0,1296
  59. 59. 59 Hình 4-20 Ghép song song X14 với X16 rồi nối tiếp với X15 ta được sơ đồ thay thế hình 4-21. X18 = X14 .X16  X  0,0771.0,0608  0,0154 = 0,0494 X14  X16 15 0,0771 0,0608 Hình 4-21 Ghép song song X18 với X17 ta được sơ đồ thay thế hình 4-22. X19 = X17 .X18 X17  X18  0,1296.0,0494 0,1296  0,0494 = 0,0358 Hình 4-22 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 là: XttHT = X1. SHTdm Scb  0,0148. 16000 = 2,368 100 Tra đường cong tính toán ta được: I”*HT = 0,425; Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được:  *HT = 0,45 I
  60. 60. 60  SGdm 3.Ucb1 3.525 3.Ucb1  I”HT = I”*HT.  0,425. = 7,478 kA I HT = I *HT. SHTdm  0,45. = 7,918 kA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N1 là: XttNM = X19 .  SGdm Scb  0,0358. 1176,47 = 0,42 100 Với:  SGdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA Tra đường cong tính toán ta được:I”*HT = 2,48; Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được:  *HT = 1,97 I”NM = I”*NM.  2,48. 1176,47 = 3,208 kA I NM = I *NM.  SGdm 1,97. 11176,47 = 2,549 kA 3.525 Như vậy trị số dòng ngắn mạch tại N1 là: Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I”N1 = I”HT + I”NM = 7,478 + 3,208 = 10,686 kA Dòng ngắn mạch duy trì: I N1 = I HT + I NM = 7,918 + 2,549 = 10,467 kA Trị số dòng điện xung kích: i XKN1 = .K xkN1 .I”N1= .1,8.10,686 = 27,202 kA Với : K xkN1 = 1,8 4.4.3.2 Điểm ngắn mạch N2 Để tính toán điểm ngắn mạch N2 ta lợi dụng kết quả khi tính toán biến đổi sơ đồ của điểm N1 ở trên. Qua một số bước biến đổi sơ đồ tương tự ta được sơ đồ thay thế như hình 4-23. SHTdm 3.Ucb1 16000 3.525 3.Ucb1 16000 3.525 2 2 I
  61. 61. 61 Hình 4-23 Ghép song song G1, G2 với G3, G4 ta được sơ đồ hình 4-24. X18 = X14 .X16 X14  X16  0,0771.0,0698 0,0771 0,0608 = 0,034 Hình 4-24 Biến đổi sơ đồ sao X1, X15, X17 về sơ đồ tam giác X19, X20 trong đó điện kháng không cân bằng nối hệ thống với nguồn G5 bỏ qua, ta được sơ đồ như hình 4-25. X19= X1 + X15 + X1.X15 = 0,0148 + 0,0154 + X17 0,0148  0,0154 = 0,032 0,1296 X20= X17 + X15 + X17 .X15 = 0,0154 + 0,1296 + X1 0,0154  0,1296 = 0,2798 0,0148 Hình 4-25 Ghép song song G1, G2, G3, G4 với G5 ta được sơ đồ thay thế như hình 4-26.
  62. 62. 62 SHTdm 3.Ucb2  SGdm 3.Ucb2 3.230 3.230 X21 = X18 .X 20 X18  X20  0,034.0,2798 0,034  0,2798 = 0,0303 Hình 4-26 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N2 là: XttHT = X19 . SHTdm Scb  0,032. 16000 = 5,12 100 Vì XttHT = 5,12 > 3 nên áp dụng công thức tính: I”*HT =  *HT 1   XttHT 1 5,12 = 0,1953 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I”HT =I”HT= I”*HT.  0,1953. = 7,844 kA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N2 là: XttNM = X21 .  SGdm Scb  0,0303. 1176,47 = 0,356 100 Với:  SGdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA Tra đường cong tính toán ta được: I”*HT = 2,9; Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được:  *HT = 2,1 I”NM = I”*NM.  2,9. 1176,47 = 8,564 kA I NM = I *NM.  SGdm  2,1. 1176,47 = 6,202 kA Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tại điểm N2 là: Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I”N2 = I”HT + I”NM = 7,844 + 8,564 = 16,408 kA Dòng ngắn mạch duy trì: I N2 = I HT + I NM = 7,844 + 6,202 = 14,046 kA 16000 3.230 3.Ucb2 I I =
  63. 63. 63 Trị số dòng điện xung kích: iXKN2 = .KxkN2 .I”N2 = .1,8.16,408 = 41,768 kA Với : K xkN 2 = 1,8 4.4.3.3 Điển ngắn mạch N3 Ta đã biết điểm ngắn mạch N3 được cung cấp bởi hệ thống nhà máy, ở đây máy phát G2 được bỏ đi. Tổng công suất cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là : 4 i1 SGdm  4.SGdm = 4.235,294 = 941,176 MVA Từ sơ đồ thay thế hình 4-18 ta có sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N3 như hình 4-27. Hình 4-27 Để tính dòng ngắn mạch tại N3 ta sử dụng các giá trị điện kháng tương đối đã tính ở phần trên. Dùng các biến đổi song song và nối tiếp ta có sơ đồ thay thế như hình 4-28. 2 2 
  64. 64. 64 Hình 4-28 X14 = X12 + X13 = 0,0520 + 0,0776 = 0,1296 X15 = X 2 .X 5 X 2  X5  0,0308.0,0308 0,0308  0,0308 = 0,0154 X16 = (X8  X 9 ).(X10  X11 ) = (0,044.0,0776).(0,044  0,0776) = 0,0608 X8  X9  X10  X11 0,044  0,0776  0,044  0,0776 X17 = (X 3  X 4 )..X16 = (0,0766.0,0776).0,0608 = 0,0436 X3  X4  X16 0,0766  0,0776  0,0608 Ghép song song G1, G3, G4 với G5 và biến đổi sơ đồ tam giác X14, X15, , X17thành sơ đồ sao cho X18, X19, X20 ta có sơ đồ thay thế như hình 4-29. Hình 4-29 Các thông số trên hình 4-29 như sau: X18 = X19 = X20 = X14 .X15 X14  X15  X17 X15 .X17 X14  X15  X17 X14 .X17 X14  X15  X17  0,1296.0,0154 0,1296  0,0154  0,0436  0,0154.0,0436 0,1296  0,0154  0,0436  0,1296.0,0436 0,1296  0,0154  0,0436 = 0,0106 = 0,00356 = 0,03
  65. 65. 65 Ghép nối tiếp các điện kháng ta được sơ đồ thay thế như hình 4-30. X21 = X1 + X18 = 0,0148 + 0,0106 = 0,0254 X22 = X6 + X19 = 0,0766 + 0,00356 = 0,08016 Hình 4-30 Biến đổi sơ đồ sao X20, X21, X22 thành sơ đồ tam giác X23, X24, trong đó nhánh cân bằng bỏ qua ta được sơ đồ thay thế như hình 4-31. X23= X20 + X22 + X 20 .X 22 X 21 = 0,03 + 0,08016 + 0,03  0,08016 = 0,2048 0,0254 X24= X21 + X22 + X 21.X 22 X 20 = 0,0254 + 0,08016 + 0,0254  0,08016 = 0,1734 0,03 Hình 4-31 Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N3 là: XttHT = X24 . SHTdm Scb  0,1734. 16000 = 27,744 100 Vì XttHT = 26,528 > 3 nên áp dụng công thức tính: I”*HT =  *HT 1   XttHT 1 27,744 = 0,036 I =
  66. 66. 66 3.Ucb3  Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I”HT = I”*HT.  0,036. = 21,11 kA Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N3 là: XttNM = X23 .  SGdm Scb  0,2048. 941,176 = 1,9275 100 Với:  SGdm = 4.235,294 = 941,176 MVA Tra đường cong tính toán ta được: I”*HT = 0,52  *HT = 0,56 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: I”NM = I”*NM.  0,52. 941,176 3.15,75 = 17,94 kA I NM = I *NM. SGdm  0,56. 941,176 3.15,75 = 19,32 kA Như vậy trị số dòng ngắn mạch tại N3 là: Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I”N3 = I”HT + I”NM = 22,11 + 17,94 = 39,05 kA Dòng ngắn mạch duy trì: I N3 = I HT + I NM = 22,11 + 19,32 = 40,43 kA Trị số dòng điện xung kích: i XKN 3 = Với : K xkN 3 .K xkN3 .I”N3= = 1,8 .1,8.39,05 = 99,405 kA 4.4.3.4 Ngắn mạch tại N’3 : Điểm ngắn mạch N’3 chính là ngắn mạch đầu cực máy phát điện G2 nên nguồn cung cấp chỉ gồm có một máy phát G2 nên có sơ đồ thay thế như hình 4-32. Hình 4-32 SHTdm 3.Ucb2 16000 3.15,75  SGdm 3.Ucb3 2 2 I
  67. 67. 67 Điện kháng tính toán : Xtt = X’’d = 0,1826 Tra đường cong tính toán ta được : I”*HT = 5,7  *HT = 2,58 Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được: Dòng ngắn mạch siêu quá độ: I”NM = I”*NM.  5,7. = 49,1637 kA Dòng ngắn mạch duy trì: I NM = I *NM. SGdm  2,58. = 22,253 kA Trị số dòng ngắn mạch tại N’3 là: I”*N’3 = 49,1637  *N '3 = 22,253 Trị số dòng điện xung kích: i XKN '3 = .K xkN '3 .I”N’3 = .1,9. 49,1637= 132,103 kA Vì ở đầu cực máy phát nên lấy: K xkN '3 = 1,9 4.4.3.5 Điểm ngắn mạch N4 : Từ sơ đồ thay thế hình 4-18 ta có : IN4 = IN3 + IN’3 Do đó dòng ngắn mạch tại N4 sẽ là : I ”N4 = I ”N3 + I ”N’3 = 39,05 + 49,1637 = 88,2137 MVA I N4 = I N3 + I N’3 = 40,43 + 22,253 = 62,683 MVA Trị số dòng điện xung kích: iXKN4 = ixkN3 + ixkN’3 = 99,405 + 132,103 = 231,508 kA Kết quả tính toán ngắn mạch của phương án 2 được ghi vào bảng 4-2 SGdm 3.Ucb3 235,294 3.15,75 3.Ucb3 235,294 3.15,75 2 2 I I
  68. 68. 68 Bảng 4-2 Cấp điện áp(kV) Điểm ngắn mạch I”(kA) I (kA) ixk(kA) 500 N1 10,686 10,467 27,202 220 N2 16,408 14,046 41,768 15,75 N3 39,05 40,43 99,405 N’3 49,1637 22,253 132,103 N4 88,2137 62,683 231,508
  69. 69. 69 Chương 5 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Việc quyết định bất kỳ phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật, nói cách khác là dựa trên nguyên tắc đảm bảo cung cấp điện và kinh tế để quyết định sơ đồ nối dây chính cho nhà máy. Khi tính vốn đầu tư chỉ kể phần khác nhau của các phương án. 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 ta chọn các máy cắt. 5.1 Chọn máy cắt cho các mạch. Máy cắt điện là một phần tử rất quan trọng trong hệ thống điện lực, với ưu điểm loại trừ nhanh nhất các sự cố, nó hoàn toàn đảm bảo được các chỉ tiêu về điều kiện làm việc của hệ thống. Các máy cắt điện được chọn theo điều kiện: Điện áp định mức (UMCdm): Điện áp định mức của máy cắt được chọn phải lớn hơn hoặc bằng điện áp của lưới điện. Dòng điện: (IMCdm): Dòng điện định mức của máy cắt được chọn phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch. Điều kiện cắt: Dòng điện cắt định mức của máy cắt phải lớn hơn hoặc bằng dỏng điện làm việc cưỡng bức của mạch. Điều kiện ổn định động khi ngắn mạch: Dòng điện ổn định động của máy cắt phải lớn hơn dòng ngắn mạch xung kích qua nó. Điều kiện ổn định nhiệt: Các máy cắt nói chung thõa mãn điều kiện ổn định nhiệt, đặc biệt với những loại máy cắt có dòng điện định mức lớn hơn 1000A. Khi đó không cần xét đến ổn định nhiệt của chúng. 5.1.1 Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch. 5.1.1.1. Phương án 1(hình 5-1): A. Cấp điện áp 500kV.
  70. 70. 70 3.Udm 3.Udm 3.500 3.Udm 3.Udm 3.Udm 3.220 Mạch đường dây: Phụ tải cực đại của hệ thống là S500max=574,17 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: Ilvcb = S500max = =0,663 kA Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Dòng điện làm việc cưỡng bức được xác định theo dòng điện cưỡng bức của máy phát điện. Ilvcb = 1,05.SGdm = 1,05.235,294 =0,2853 kA Mạch máy biến áp tự ngẫu: Khi có sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì máy biến áp tự ngẫu còn lại phải đưa vào hệ thống một lượng công suất: Smax = S500max – (ST4 + ST5) = 574,17 – (2.223,53) = 127,11 MVA Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch này là: Ilvcb = Smax = =0,1468 kA 1 là: Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 500kV của phương án Ilvcb = 0,663 kA B. Cấp điện áp 220kV. Mạch đường dây: Phụ tải cực trung áp được cấp bởi 4 đường dây kép, giả thiết phụ tải các đường dây như nhau, do đó công suất lớn nhất của 1 đường dây cung cấp cho phụ tải là: S = S220 max = 500 = 125 MVA max 4 4 Từ đó xác định dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch đường dây là: Ilvcb = Smax = =0,328 kA Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Dòng điện làm việc cưỡng bức được xác định theo dòng điện cưỡng bức của máy phát điện. Ilvcb = 1,05.SGdm = 1,05.235,294 =0,6484 kA 574,17 3.500 127,11 3.500 125 3.220
  71. 71. 71 3.Udm 3.Udm 3.15,75 Mạch máy biến áp tự ngẫu: Ta nhận thấy công suất lớn nhất mà máy biến áp tự ngẫu phải tải sang trung áp là khi có sự cố một máy biến áp tự ngẫu. Khi đó máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải qua trung áp một lượng công suất: Smax = S220max – ST3 = 500 – 223,53 = 276,47 MVA Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch này là: Ilvcb = Smax = = 0,7255 kA 1 là: Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220kV của phương án Ilvcb = 0,7255 kA C. Cấp điện áp 15,75kV. Dòng điện làm việc cưỡng bức ở mạch này chính là dòng điện làm việc cưỡng bức của máy phát điện nên ta có: Ilvcb = 1,05.SGdm = 1,05.235,294 = 9,0565 kA Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức của phương án 1: Bảng 5-1 Cấp điện áp 500 kV 220 kV 15,75 kV Ilvcb (kA) 0,663 0,7255 9,0565 5.1.1.2 Phương án 2 (hình 5-2): A. Cấp điện áp 500kV. Mạch đường dây: Tương tự như phương án 1 ta có: Ilvcb = 0,663 kA Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Tương tự như phương án 1 ta có: Ilvcb = 0,2853 kA Mạch máy biến áp tự ngẫu: Khi có sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì máy biến áp tự ngẫu còn lại phải đưa vào hệ thống một lượng công suất: Smax = S500max – ST5 = 574,17 – 223,53 = 350,64 MVA Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch này là: 276,47 3.220
  72. 72. 72 3.Udm 3.Udm Ilvcb = Smax = =0,4049 kA 2 là: Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 500kV của phương án Ilvcb = 0,663 kA B. Cấp điện áp 220kV. Mạch đường dây: Tương tự như phương án 1 ta có: Ilvcb = 0,328 kA Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây: Tương tự như phương án 1 ta có: Ilvcb = 0,6484 kA Mạch máy biến áp tự ngẫu: Khi có sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì máy biến áp tự ngẫu còn lại phải đưa vào hệ thống một lượng công suất: Smax = S220max – (ST3+ST4)= 500 – (2.223,53) = 52,94 MVA Như vậy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch này là: Ilvcb = Smax = =0,1389 kA 2 là: Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 220kV của phương án Ilvcb = 0,6484 kA C. Cấp điện áp 15,75 kV. Tương tự như phương án 1 ta có: Ilvcb = 9,0565 kA Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cưỡng bức của phương án 2: Bảng 5-2 Cấp điện áp 500 kV 220 kV 15,75 kV Ilvcb (kA) 0,663 0,6484 9,0565 5.2 Chọn máy cắt cho các phương án. 350,64 3.500 52,94 3.220
  73. 73. 73 Với xu hướng hiện nay thường chỉ dùng một loại máy cắt điện cho một nhà máy điện. Các máy cắt khí FS6 với ưu điểm gọn nhẹ, làm việc tin cậy nên được dùng khá phổ biến. Tuy nhiên các loại máy cắt này có nhược điểm là giá thành cao. Dựa vào cấp điện áp và dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch đã được xác định ở trên, kết hợp với gái trị dòng điện ngắn mạch đã được tính ở chương 4, ta chọn máy cắt cho các mạch của cả hai phương án là máy cắt khí SF6. Các thông số kỹ thuật của máy cắt cho ở bảng 5-3. Bảng 5-3 Phương án Cấp điện áp (kV) Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Giá 103 USD Ilvcb (kA) I’’ (kA) ixk (kA) U (kV) I (kA) Icắt (kA) ildd (kA) Phương án 1 500 0,663 11,075 28,192 3AT5 525 4 80 200 140 220 0,725 14,597 37,158 3AQ1 245 4 40 100 90 15,75 9,056 49,163 132,10 3AF2 20 12,5 100 250 30 Phương án 2 500 0,663 10,686 27,202 3AT5 525 4 80 200 140 220 0,648 16,408 41,768 3AQ1 245 4 40 100 90 15,75 9,056 49,163 132,10 3AF2 20 12,5 100 250 30 5.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phương án. Một phương án về thiết bị điện được gọi là kinh tế nhất nếu chi phí tính toán C thấp nhất. Hàm chi phí tính toán của 1 phương án Ci = Pi +adm.Vi + Yi Trong đó: Ci: Hàm chi phí tính toán của phương án i (đồng) Pi: Phí tổn vận hành hang năm của 1 phương án (đồng/năm) Vi: Vốn đầu tư cho 1 phương án (đồng) Yi: Thiệt hại do mất điện gây ra của 1 phương án (đồng/năm)
  74. 74. 74 adm: Hệ số định mức của hiệu quả kinh tế (1/năm). Đối với tính toán trong năng lượng lấy adm = 0,15 (1/năm) Ở đây các phương án giống nhau về nhà máy điện, không có kháng điện phân đoạn do đó vốn đầu tư là tiền mua, vận chuyển, xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối (máy cắt). Vốn đầu tư cho một phương án: Vi = VTi + VTBPPi Trong đó: Vốn đầu tư mua cho máy biến áp: VT = KT.VT KT: Hệ số tính đến chuyên chở và xây lắp máy biến áp VT: Tiền mua máy biến áp Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối (máy cắt): VTBPP = n1, vTBPP1 + n2,vTBPP2 + , , , Ở đây : n1, n2, ,,, : số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp vTPP1, vTBPP2, ,,, : giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối tương ứng với mỗi cấp điện áp Phí tổn vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định: P  Pk  Pp  Pt Trong đó: Pk : tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn (đồng/năm) P  a.Vi K 100 Ở đây: Vi : vốn đầu tư của phương án a : định mức khấu hao, (%) Pp : chi phí sửa chữa thường xuyên và tiền lương công Pt : chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện:
  75. 75. 75 Ở đây: Pt  .A β: giá thành trung bình 1KWh điện năng (β = 800 đồng/KWh). A : tổn thất điện năng hàng năm trong thiết bị điện KWh. 5.3.1 Phương án 1: 5.3.1.1 Chọn sơ đồ nối điện. Hình 5-1 Sơ đồ thiết bị phân phối trên hình 5-1. Ở phía 500kV có 2 mạch đương dây với 4 mạch máy biến áp nên dùng sơ đồ thanh góp 1,5. Ở phía 220kV có 4 mạch đường dây với 3 máy biến áp nên ta dùng sơ đồ 2 thanh góp có thanh góp vòng. 5.3.1.2 Tính toán hàm chi phí tính toán. A. Vốn đầu tư. Vốn đầu tư cho máy biến áp
  76. 76. 76 Phương án 1 dùng 3 loại máy biến áp là: Hai tổ hợp của 3 máy biến áp tự ngẫu một pha kiểu AODцTH-167 Với giá tiền : 188.103 USD/1 pha. Vì hiện nay (1 USD=21.103 VND) nên giá tiền của cả 3 pha là: 3.188.103 .21.103 = 11,844.109 VND Hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B = 1,3 Một máy biến áp ba pha hai dây TDц - 250- 242/15,75 Với giá tiền: 220.103 .21.103 =4,62.109 VND Hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B = 1,3 Hai máy biến áp ba pha hai dây TDц - 250 -525/15,75 Với giá tiền: 261.103 .21.103 =5,481.109 VND Hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B =1,35 Vậy vốn đầu tư mua máy biến áp là: VT1 = 2.1,3.11,844.109 + 1,3.4,62.109 + 2.1,35.5,481.109 = 51,5991.109 VND Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Từ sơ đồ hình 5-1 ta nhận thấy: Cấp điện áp 500kV gồm có 9 mạch máy cắt kiểu 3AT5, giá tiền cho mỗi mạch là: 140.103 USD/mạch (bằng 2,94.109 VND). Vậy giá của 9 mạch máy cắt kiểu 3AT5 là: 9.2,94.109 = 26,46.109 VND Cấp điện áp 220kV gồm có 5 mạch máy cắt kiểu 3AQ1, giá tiền cho mỗi mạch là: 90.103 USD (bằng 1,89.109 VND). Vậy giá của 5 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 là: 5.1,89.109 = 9,45.109 VND Cấp điện áp 15,75kV gồm có 5 mạch máy cắt kiểu 3AF2, giá tiền cho mỗi mạch là: 30.103 USD (bằng 0,63.109 VND).
  77. 77. 77 1 Vậy giá của 5 mạch máy cắt kiểu 3AF2 là: 5.0,63.109 = 3,15.109 VND Như vậy tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là: VBPP1 = 26,46.109 + 9,45.109 + 3,15.109 = 39,06.109 VND Từ đó tính được vốn đầu tư cho phương án 1 là V1 = VT1 + VTBPP1 = 51,5991.109 + 39,06.109 = 90,6591.109 VND B. Tính phí tổn vận hành hàng năm. Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sữa chữa lớn: PK1 = 1 100 .(aT %.VT1  aTBPP1 %.VTBPP1 ) Đối với máy biến áp: aT% = 6% Đối với thiết bị phân phối: aTBPP1% = 8% Do đó: PK1 = 1 100 .(0,06.51,5991.109  0,08.37,17.109 ) = 0,0607.109 VND Chi phí tổn thất điện áp hàng năm: Pt1 = .A = 800.25972,91.103 = 20,778.109 VND Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1: P1 = PK1 + Pt1 = 0,0607.10 9 +20,778.10 9 = 20,8387.10 9 VNĐ/năm C.Tính hàm chi phí tính toán hàng năm. Chi phí tính toán hàng năm của phương án 1: C1 = adm.V1 + P1 = 0,15. 90,6591.109 + 20,8387.109 = 34,4376.109 VND 5.3.2 Phương án 2. 5.3.2.1 Chọn sơ đồ nối điện. Tương tự như ở phương án 1, ở cấp điện áp 500kV có 2 mạch đường dây với 3 mạch máy biến áp nên dùng sơ đồ thanh góp 1,5. Ở cấp điện áp 220kV có 4 mạch đường dây với 4 mạch máy biến áp nên ta dùng sơ đồ 2 thanh góp có thanh góp vòng.
  78. 78. 78 Hình 5-2 5.3.2.2 Tính hàm chi phí tính toán. A. Vốn đầu tư. Vốn đầu tư cho máy biến áp Phương án 2 dùng 3 loại máy biến áp là: Hai tổ hợp của 3 máy biến áp tự ngẫu một pha kiểu AODцTH-167 Với giá tiền : 188.103 USD/1 pha. Vì hiện nay (1 USD=21.103 VND) nên giá tiền của cả 3 pha là: 3.188.103 .21.103 = 11,844.109 VND Hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B = 1,3 Hai máy biến áp ba pha hai dây TDц - 250- 242/15,75 Với giá tiền: 220.103 .21.103 =4,62.109 VND
  79. 79. 79 Hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B = 1,3 Một máy biến áp ba pha hai dây TDц - 250 -525/15,75 Với giá tiền: 261.103 .21.103 =5,481.109 VND Hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: k B =1,35 Vậy vốn đầu tư mua máy biến áp là: VT2 = 2.1,3.11,844.109 +2.1,3.4,62.109 + 1,35.5,481.109 = 50,20575.109 VND Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: Từ sơ đồ hình 5-2 ta nhận thấy: Cấp điện áp 500kV gồm có 8 mạch máy cắt kiểu 3AT5, giá tiền cho mỗi mạch là: 140.103 USD/mạch (bằng 2,94.109 VND). Vậy giá của 8 mạch máy cắt kiểu 3AT5 là: 8.2,94.109 = 23,52.109 VND Cấp điện áp 220kV gồm có 6 mạch máy cắt kiểu 3AQ1, giá tiền cho mỗi mạch là: 90.103 USD (bằng 1,89.109 VND). Vậy giá của 6 mạch máy cắt kiểu 3AQ1 là: 6.1,89.109 = 11,34.109 VND Cấp điện áp 15,75kV gồm có 5 mạch máy cắt kiểu 3AF2, giá tiền cho mỗi mạch là: 30.103 USD (bằng 0,63.109 VND). Vậy giá của 5 mạch máy cắt kiểu 3AF2 là: 5.0,63.109 = 3,15.109 VND Như vậy tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối là: VBPP2 = 23,52.109 + 11,34.109 + 3,15.109 = 38,01.109 VND Từ đó tính được vốn đầu tư cho phương án 2 là V2 = VT2 + VTBPP2 = 50,20575.109 + 38,01.109 = 88,21575.109 VND B. Tính phí tổn vận hành hàng năm. Khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sữa chữa lớn: PK2 = 1 100 .(aT %.VT2  aTBPP2 %.VTBPP2 ) Đối với máy biến áp: aT% = 6% Đối với thiết bị phân phối: aTBPP2% = 8%

×