Đồ án môn học

Nhà máy điện


Φ
-60-2.Máy này có các thông số:

N(v/p)
S
đm
(MVA)
P
đm
(MW)
U
đm
(kV)
cos
ϕ
đm
I
đm
(kA)
X
d
’’ X
d
’ X
d
3000 75 60 10,5 0,8 4,125 0,146 0,22 1,691

II.TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:
Từ bảng biến thiên phụ tải ta xây dựng đồ thị phụ tải của các cấp điện áp :
áp dụng công thức :

Ta có bảng sau :

Thời gian(h) 0 ÷6 6÷10 10÷14 14÷18 18÷24
P
umf
(%) 65 80 90 100 70
P
umf
(MW) 10,53 12,96 14,58 10,2 11,34
S
umf
(MVA) 13,136 16,2 18,225 20,25 14,175

Từ bảng ta có đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát như sau :
T ( h )
umf
(MVA)
14,175
20,25
18,225
16,2
13,163
10 241814
6
20
10

II.2.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất cấp điện áp trung :
P
max

121,875
138,125
162,5
146,25
121,875
10 241814
4
160
120
II.3.Tính toán công suất toàn nhà máy :
Công suất đặt của toàn nhà máy là : 240 MW/ cosφ =0 là : 300 (MVA)
số lượng phát gồm có 4 tổ
P
fđm
= 60 (MW) ; cosφ = 0,8
Từ đó ta có bảng sau :

Thời gian(h) 0 ÷8 8÷12 12÷14 14÷20 20÷24
P
nm
(%) 75 85 95 100 70
P
nm
(MW) 180 204 228 240 168
S
nm
(MVA) 225 255 285 300 210

Từ bảng trên ta có đồ thị phụ tải sau :


⎝
⎛
+
nm
nm
S
S
tnm
S
.6,04,0.
α

Trong đó :
S
tdt
: phụ tải tự dùng tại thời điểm t
S
nm
: công suất đặt toàn nhà máy
S
nm
(t) : công suất của nhà máy phát ra tại thời điểm t

α
:số phần trăm điện tự dùng
α
= 8%
theo đầu bài ra ta có điện tự dùng của nhà máy như sau :
Thời gian(h) 0 ÷8 8÷12 12÷14 14÷20 20÷24
P

II.5.Tính công suất phát về hệ thống :
Công thức phát về hệ thống cho bởi công thức sau :
S
ht
= S
nm
– (S
umf
+ S
ut
+ S
uc
+S
td
)
trong đó

S
ht
: công suất phát về hệ thống
S
nm
: công suất đặt của nhà máy
S
umf
: công suất cấp điện áp máy phát
S
ut
:công suất điện áp trung
S


SINH VIÊN :
6

CHƯƠNG II CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH NHÀ MÁY

I.CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH
:
Chọn sơ đồ nối điện chính là một khâu quan trọng . Các phương án vạch ra
phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ dùng điện , thể hiện được tính
khả thi và kinh tế.
Với nhiệm vụ thiết kế đặt ra nhà máy gồm 4 tổ máy , mỗi tổ máy có công suất
đặt là 60 MW,
Theo các kết quả tính toán ở chương 1 ta có ;
*Phụ tải cấp điện áp máy phát :
s
umfmax
= 20,25 (MW) và S
umfmin
= 13,163 (MW)

*Phụ tải cấp điện áp trung :
S
utmax
= 162,5 (MW) và S
utmin
= 121,875 (MW)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN :
7
*Nhận xét :

- Phương án này có hai bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên
thanh góp điện áp 110kV để cung cấp điện cho phụ tải 110kV. Hai bộ máy phát
điện - máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp, vừa làm nhiệm vụ
phát công suất lên hệ thống, vừa truyền tải công suất thừa hoặc thiếu cho phía


SINH VIÊN :
8
B)phương án 2 :
*Nhận xét:
Phương án 2 khác với phương án 1 ở chỗ chỉ có một bộ máy phát
điện - máy biến áp 2 cuộn dây nối lên thanh góp 110 kV. Như vậy ở phía thanh
góp 220 kV có đấu thêm một bộ máy phát điện - máy biến áp 2 cuộn dây.
+ Ưu điểm:

-Công suất truyền tải từ cao sang trung qua máy biến áp tự ngẫu nhỏ nên tổn
thất công suất nhỏ.

Ghé
p
110
k
Ghé
p
220
k
Để l
Phí
a
Ghé
p
110
k
Ghé
p
220
k
Để l
i
Phí
a
*
N
h
để c
u
điện
+

V.
i
ên lạc gi
ữ
a
hạ của m
ận xét:
-
C
u
ng cấ
p
c
h
- máy biế
n
Ư
u
điểm: C
ũ
H
ỌC NH
À
m
áy phát
đ
m
áy phát
đ
ữ

MÁY ĐI
Ệ
đ
iện -máy
b
đ
iện -máy
điện á
p
c
a
p
liên lạc c
ấ
i
ện -máy b
i
i
ện -máy b
i
điện á
p
c
a
p
liên lạc c
ấ
á
y phát đi
ệ

a
o và trun
g
ấ
p điện ch
ệ
n - máy
b
n
110kV s
ẽ
ấ
p điện liê
n

a
i cuộn dâ
y
a
i cuộn d
â
g
ta dùng
h
o phụ tải
đ
cuộn dây
l
cuộn dây
l

l
ên thanh
g
l
ên thanh
g
h
ai máy bi
ế
đ
ịa phươn
g
u
nối vào
n
g cấp bởi h

g
ó
p
trun
g
n
h
g
ó
p

o
áp
ng
ẫu.
n
g.
á
p
p

g
ẫu.
n
g.
220
p
hát
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN :
10
+ Nhược điểm: Do tất cả các máy biến áp đều nối vào phía 220kV, nên để đảm
bảo cung cấp điện cho phía 110 kV công suất của máy biến áp tự ngẫu có thể
phải lớn hơn so với các phương án khác. Do vậy sẽ tăng vốn đầu tư. Khi có
ngắn mạch xẩy ra ở thanh góp hệ thống thì dòng điện ngắn mạch lớn gây nguy
hiểm cho thiết bị.
- Tất cả 4 bộ máy phát điện - máy biế
n áp đều ở phía 220kV nên tiền đầu tư vào
thiết bị rất cao.
* Kết luận:

≥
S
đmF

S
đmF
= 75 (MVA)
Trong đó : - S
đmF
là công suất định mức máy phát
- S
đmB
là công suất định mức của máy biến áp chọn.
Máy biến áp đã chọn có mã hiệu và tham số trong bảng sau:

Tham số
Mã hiệu
Sđm
MVA
Uc
kV
Uh
kV
Po
kW
Pn
kW
Un% Io%
TДЦH
80 115 10,5 70 310 10,5 0,55

là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu được chọn:
S
đmB

≥
150
5,0
75
α
==
dmF
S
(MVA)
S
đmB

≥
150(MVA)
Ta chọn được máy biến áp tự ngẫu ba pha có tham số ghi ở bảng sau :
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN :
12

S
đm
(MVA)
U(kv)
P
o

- Đối với bộ máy phát điện - máy biến áp ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h
lên thanh góp, tức là bộ này làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó
công suất tải qua máy biến áp mỗi bộ được tính :
S
B3
= S
B4
= S
đmF
-
4
24
75
4
max
−=
td
S
= 69 (MVA)
b) Phân bố công suất cho các cuộn dây của hai máy biến áp tự ngẫu B1
và B 2 :
- Phía điện áp cao 220kV : Công suất của cuộn dây điện áp cao được
phân bố theo biểu thức sau :
S
c(B1)
= S
c(B2)
=
2
1

T(B1)
= S
C(B2)
+ S
T(B2)

-
Kết quả tính toán phân bổ công suất cho các cuộn dây của B1, B2
được ghi trong bảng:
Thời
gian
0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷1
2
12÷1
4
14÷1
8
18÷2
0
20÷2
4
S
C
(MV
A)
34,78
1
22,6 21,08
35,35
5

5
39,48
38,46
7
52,74
7
58,87
4
61,91
2
19,72
5
Dấu (-) trước công suất của cuộn dây trung có nghĩa là chỉ chiều truyền tải
công suất từ phía trung sang cuộn cao áp.
III. KIỂM TRA QUÁ TẢI CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP :

1) Các máy biến áp nối bộ B3 và B4 :
- Vì 2 máy biến áp này đã được chọn lớn hơn hoặc bằng công suất định
mức của máy phát điện. Đồng thời từ 0 - 24h luôn cho 2 bộ này làm việc với
phụ tải bằng phẳng như đã trình bày trong phần trước, nên đối với 2 máy biến
áp B3 và B4 ta không cần phải kiểm tra quá tải.
2) Các máy biến áp liên lạc B1 và B2 :
*Quá tải thường xuyên : Công suất định mức của B1 và B2 đ
ã được chọn
lớn hơn công suât thừa cực đại nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải
thường xuyên.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN :
14

4
S
maxtd

2
225,18
4
24
75.
2
1
−−=−
UMF
S = 59,89 (MVA)
- Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu truyền về hệ thống là :
S
CB1(B2)
= S
HB1(B2)
- S
TB1(B2)

= 59,89 – 46,75 =13,14 (MVA)
Trong khi đó thì khả năng tải của cuộn cao 160 (MVA); cuộn trung và
cuộn hạ được phép tải là
α
.S
đm
=0,5.160= 80 (MVA)

b) Giả thiết máy biến áp tự ngẫu B1 hoặc B2 bị sự cố :
+Ứng với lúc phụ tải trung cực đại :
S
UTmax
= 162,5 (MVA) vào thời điểm 12
÷
14h
- Cuộn trung áp của máy biến áp tự ngẫu B2 phải cung cấp sang bên
trung là :
S
T(B2)
= S
UTmax
- (S
B3
+ S
B4
)
B1
F1
~
~

SINH VIÊN :
16
= 162,5 –2.69 = 24,5(MVA).
- Khi đó cuộn hạ của máy biến áp B2 sẽ tải một lượng công suất :
S
H(B2)
= S
đmF
-
4
S
maxtd
-S
UMF
225,18
4
24
75 −−=
=50,775 (MVA)
- Công suất qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu B2 truyền về hệ thống
là :
S
c(B2)
= S
H(B2)
- S
T(B2)
= 50,775 – 24,5 = 26,275 (MVA)
Như vậy các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đều không bị quá tải.
-Lượng công suất thừa của nhà máy là:

69
162
,
5
26
,
275
50
,
775
24
,
5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN :
17

+Ứng với lúc phụ tải trung cực tiểu :
S
UTmin
= 121,875 (MVA)
- Cuộn trung áp của máy biến áp tự ngẫu B2 phải tải :
S

- S
T(B2)
= 55,837 - (-16,125) = 71,962 (MVA)
Như vậy các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
-Lượng công suất thừa của nhà máy là:
S
thừa
=S
CB2
= 71,962 (MVA)
- So với công suất cần phát lên hệ thống vào thời điểm này khi vận hành
bình thường là 139,95 (MVA) thì lượng công suất thiếu hụt là :
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN :
18
139,95 –71,962= 68,33 (MVA) < S
dtHT
= 384 (MVA)
còn lại 3 trường hợp công suất lên hệ thống < 139,95 cung sẽ đều thoả mãn
⇒ Hệ thống vẫn làm việc ổn định.
Như vậy máy biến áp đã chọ ở trên đạt yêu cầu.
0
+
Δ
P
n
.
2
2
mB
b
S
S
®
).8760
Trong đó :
69
69
F1
~
~
~
~
F2 F3
F4
TD TD TD TD
B1
B2
B3
B4
220kV

- Thay giá trị tính toán ta có :

Δ
A
B3
=
Δ
A
B4
= 8760.[0,07 + 0,31
2
)
80
69
( ]= 2633,35 (MWh)
Vậy tổn thất điện năng trong máy biến áp B3 và B4 là :

Δ
A =
Δ
A
B3
+
Δ
A
B4
= 2.2633,35 = 5266,7 (MWh)
+ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu tính theo công thức sau:

Δ

Δ
Po : tổn thất không tải máy biến áp
-
Δ
NC
P ,
Δ
NT
P ,
Δ
NH
P : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao,
trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu.
-
iHiTiC
SSS ,, : công suất cuộn cao, trung, hạ ở thời điểm t đã tính
được ở phần phân bố công suất
- t : là thời gian trong ngày tính theo giờ.

Δ
TNC
P
−
=380 kW = 0,38 (MW)

Δ
HNC
P
−
=

⎢
⎣
⎡
Δ
−
Δ
+Δ=Δ
−−
−
αα
HNTHNC
TNCNC
PP
PP
(MW)
19,05,0
22
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
Δ
−
Δ
+Δ=Δ
−−
−

0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷1
2
12÷1
4
14÷1
8
18÷2
0
20÷2
4
S
C
(MV
A)
34,78
1
22,6 21,08
35,35
5
26,21
7
40,49
7
58,81
2
69,97
5
27,13
5
S

5

Theo công thức
{
}
[
]
978,1204 57,0.19,0.19,0
160
365
8760.085,0
222
2
21
=+++=Δ=Δ
∑
iIHITICBB
tSSSAA (MWh)
vậy tổn thất điện năng trong MBA của phương án 1 la :
656,767635,1633.2978,1204.2
1
=
+
=Δ
PA
A (MWh)
2.3a Tính dòng điện cưỡng bức.

1. Mạch 11 kV :
+ Tại cực máy phát điện :

cb
cb
U
S
I
.3
)3(
= trong đó S
cb
= S
max
{sự cố máy biến áp liên lạc,1 MBA bộ bên
trung}
S
cb
= max(46,75 và 24,5) ⇒ I
cb
(3)
= 245,0
110.3
75,46
=
(kA)
* I
cb
(4)
=
ϕ
cos 3.
.2

cb
(6)
)
I
cb
(5)
= 367.0
220.3
95,139
.3
max
==
c
HT
U
S
(kA)
I
cb
(6)
=
C
U.3
S
cb
Trong đó thì S
cb
= {sự cố máy biến áp liên lạc,1 MBA bộ }
S
cb

đmF
= 75 ( MVA)

Trong đó : - S
đmF
là công suất định mức máy phát
- S
đmB
là công suất định mức của máy biến áp chọn.
Từ đó ta chọn được để ý tới B
3
nối với cấp 110 KV , còn MBA B
4
nối với
cấp 220 KV
Máy biến áp B3
:

Tham số
Mã hiệu
Sđm
MVA
Uc
kV
Uh
kV
Δ
Po
kW
Pn

Với nhận xét như ở phần trên ta chọn máy biến áp liên lạc B1 và B2 là
máy biến áp tự ngẫu được ghép bộ với máy phát điện, được chọn theo điều kiện
sau :
S
đmB

≥

α
mF®
S

Trong đó :
α
là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

α
=
220
110220
U
UU
c
Tc
−
=
−
= 0,5
- S
đmB

%
Mã hiệu C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-H
ATДЦTH
160 230 121 10,5 85 380 - - 11 32 20 0,5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

SINH VIÊN :
24
II. Phân bố công suất cho các máy biến áp khi làm việc bình thường :
a) Đối với máy biến áp nối bộ B3 và B4 :
- Đối với bộ máy phát điện - máy biến áp ta cho phát hết công suất từ 0 - 24h
lên thanh góp, tức là bộ này làm việc liên tục với phụ tải bằng phẳng. Khi đó
công suất tải qua máy biến áp mỗi bộ được tính :
S
B3
= S
B4
= S
đmF
-
4
24
75
4
max
−=
td
S
= 69 (MVA)
b) Phân bố công suất cho các cuộn dây của hai máy biến áp tự ngẫu B1

H(B1)
= S
H(B2)
= S
C(B1)
+ S
T(B1)
= S
C(B2)
+ S
T(B2)

-
Kết quả tính toán phân bổ công suất cho các cuộn dây của B1, B2
được ghi trong bảng:
Thời
gian
0÷4 4÷6 6÷8 8÷10 10÷1
2
12÷1
4
14÷1
8
18÷2
0
20÷24