Đồ án môn học

Nhà máy điện
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

1


KA
X”
d
X’
d
X
d
TBΦ-60-
2
3000 75 60 10,5 0,8 6.88 0,146 0,22 1,691

1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.2.1. Cấp điện áp máy phát
Ta tính theo công thức
P
UF(t)
=
( )
100
t%P
P
UF max

S
UF(t)
=
( )
ϕcos
tP
UF

1.2.2. Cấp điện áp trung (110KV)
Phụ tải bên trung gồm 1 đường dây kép và 4 đường dây đơn
P
max
= 80 MW, cosϕ = 0,8
Công thức tính:
P
T
(t) =
( )
100
t%P
.P
Tmax

S
T
(t) =
( )
ϕcos
tP
T

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải
Bảng 1.3
S
UF

(MVA)
0 6 10 14 18 24

= 75 MVA. Do đó công suất đặt của
nhà máy là:
S
NM
= 4 x 75 = 300 MVA
S
nm
(t) =
( )
100
t%P
.S
NM

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Bảng 1.4
Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24
P (%) 80 100 90 100 70
S
nm
(MVA) 240 300 270 300 210

S
T

(MVA)
0 4 10 14 18 24

100
%
α
.S
NM
.
( )
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
NM
nm
S
tS
.6,04,0

Trong đó α = 8%. Từ đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị điện
tự dùng như sau:
Bảng 1.5
Thời gian (h) 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24
Công suất (%) 80 100 90 100 70
S
td
(MVA) 21,12 24 22,56 24 19,68

Bỏ qua tổn thất công suất, từ phương trình cân bằng công suất ta có
công suất phát về hệ thống
S
VHT
(t) = S
nm
(t) - S
UF
(t)

- S
T
(t) - S
td
(t)
Từ đó ta có bảng tính phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy:

Bảng 1.6
T(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
nm
240 240 240 300 300 270 300 300 210
S
UF
11,7 11,7 18,52 18,55 17,55 17,55 19,5 10,72 10,72
S
T
70 90 90 90 100 100 85 75 75
S
TD

S
HT

(MVA)
0 4 6 8 10 12 14 18 20 24
t (h)

171,5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

6

- Cấp điện áp cao (220 KV) và trung áp (110 KV) là lưới trung tính
trực tiếp nối đất nên dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có
lợi hơn.
- Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị
trí nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên nhiên liệu… Riêng về phần điện
nhà máy hoàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn
có.
1.3. CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY.
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng
trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định những đặc tính kinh tế
và kỹ thuật của nhà máy thiết kế. Cơ sở để vạch ra các phương án là bảng
phụ tải tổng hợp, đồng thời tuân theo những yêu cầu kỹ thuật chung.
- Với cấp điện áp trung là 110KV và công suất truyền tả
i lên hệ thống
luôn lớn hơn dự trữ quay của hệ thống, ta dùng hai máy biến áp liên lạc lại tự
ngẫu.
- Có thể ghép bộ máy phát - máy biến áp vào thanh góp 110 KV vì
phụ tải cực tiểu cấp này lớn hơn công suất định mức của một máy phát.


• Phương án 2:
Phương án này hai tổ máy được nối với thanh góp 220KV qua máy biến
áp liên lạc. Còn phía 110KV được ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp.

B1
B2
B3
HT
B
4
S
T
F
1
F
2
F
3
F
4

• Phương án 3:
Ghép vào phía 220KV và 110KV mỗi phía 2 bộ máy phát điện - máy
biến áp. Liên lạc giữa cao và trung áp ta dùng 2 máy biến áp tự ngẫu, phía hạ
của máy biến áp liên lạc cung cấp cho phụ tải địa phương.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

8


220KV được truyền trực tiếp lên hệ thống, tổn thất không lớn.
- Đầu tư cho bộ cấp điện áp cao hơn sẽ đắt tiền hơn.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

9

Phương án 2

- Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo, giảm được vốn đầu tư do nỗi bộ ở
cấp điện áp thấp hơn, thiết bị rẻ tiền hơn.
Phương án 3

- Số lượng máy biến áp nhiều đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đồng thời trong
quá trình vận hành phức tạp và xác suất sự cố máy biến áp tăng, tổn thất
công suất lớn.
- Khi sự cố bộ bên trung thì máy biến áp tự ngẫu chịu tải qua cuộn dây
chung lớn so với công suất của nó.
Phương án 4

- Liên lạc giữa phía cao áp và phía trung áp kém.
- Các bộ máy phát điện - máy biến áp nối bên phía 220KV sẽ đắt tiền
do tiền đầu tư cho thiết bị ở điện áp cao hơn đắt tiền hơn.
- Sơ đồ thanh góp 220KV phức tạp do số đường dây vào ra tăng lên
tuy bên 110 KV có đơn giản hơn.
- Khi sự cố máy phát - máy biến áp liên lạc thì bộ còn lại chịu tải quá
lớn do yêu cầu phụ tải bên trung lớn.
Tóm lại
: Qua phân tích ở trên ta chọn phương án 1 và phương án 2
để tính toán tiếp, phân tích kỹ hơn về kỹ thuật và kinh tế nhằm chọn ra sơ đồ
nối điện chính cho nhà máy điện được thiết kế.

F
3
F
4

2.1.a. Chọn máy biến áp
• Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây
S
đmB1, B4
≥ S
đmF
= 75MVA
• Máy biến áp tự ngẫu
S
đmB2
= S
đm3
≥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−−
∑
minmax
2
1
2

Bảng 2.1.a
Cấp
điện áp
khu vực
Loại
S
đm

MVA
Điện áp
cuộn dây KV
Tổn thất KW U
N
%
I%
P
0
P
N

C-T C-H T-H
C T H A C-T C-H T-H
220 TP ДцH 100 230 - 11 94 - 360 - - 12 - 0,7
110 TP ДцH 80 115 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 15 0,55
220 AT ДцTH 160 230 121 11 85 380 - - 11 32 20 0,5

2.2.a. Phân bố tải cho các máy biến áp
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B4 làm việc với đồ thị
phụ tải bằng phẳng suốt năm.
S

1
(S
T
- S
B4
)
Phía hạ: S
H
(t) = S
T
(t) + S
C
(t)
Ta có bảng phân bổ công suất:
Bảng 2.2.a.
MBA
S
(MVA)
Thời gian (t)
0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
B1, B4 S
C
= S
H
69 69 69 69 69 69 69 69 69
B2, B3
S
C
34,09 24,09 20,68 49,23 44,73 30,45 51,25 60,64 17,80
S

S
UF
= 17,55 MVA
Ta xét các sự cố sau:
• Sự cố B4

B2
B1

B3
S
T
B4

F
1

F
2

F
3
F
4

HT

• Khi sự cố máy biến áp B
4
mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một


• Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lượng công suất là:
S
TB2(B3)
=
2
1
S
Tmax
= 0,5.100 = 50 MVA
• Lượng công suất từ máy phát F
2
(F
3
) cấp lên phía hạ của B
2
(B
3
):
S
HB2(B3)
= K
qt
.α. S
đmB
= 1,4.0,5.160 = 112 MVA
• Lượng công suất phát lên phía cao của B
2
(B
3

> S
thiếu
⇒ thoả mãn điều kiện.
• Sự cố B2 (B3)

S
T
B1

B2
B3
HT

B4

F
1
F
2
F
3
F
4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

14


lượng công suất
S
TB2(B3)
= S
Tmax
- S
B4
= 100– 80 = 20 MVA
- Lượng công suất từ máy phát F
3
cấp lên phía hạ của B
3

S
HB2(B3)
= K
qt
.α. S
đmB
= 1,4.0,5.160 = 112 MVA
- Lượng công suất phát lên phía cao của B3:
S
CB3
= S
HB3
- S
TB3
= 112 – 20 = 92 MVA
- Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
S

- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộ
c vào phụ tải của máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn
dây trong một năm:
ΔA
2cd
= ΔP
0
.T + ΔP
N
2
dm
b
S
S
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
.t

•
Đối với máy biến áp tự ngẫu
Δ
A
tn

Δ
P
ntt
.
2
Hi
S
.ti)
Trong đó:
S
Ci
, S
Ti
. S
Hi
: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu trong tổng thời gian ti.
S
b
: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời
gian ti.
Δ
P
NC
= 0,5.
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝

α
Δ
+Δ
−−
−
2
HNC
2
HNT
TNC
PP
P

Δ
P
NH
= 0,5.
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Δ−
α
Δ
−
α
Δ
−

N
2
dm
b
S
S
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
α
.T
Δ
A
B1
=
Δ
A
B4
= 8760
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜

380
= 190 KW

Δ
P
NT
= 0,5
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−+
22
5,0
190
5,0
190
380
= 190 KW

Δ
P
NH
= 0,5
⎟
⎠
⎞
⎜

Δ
A
TN
= 70.8760 +
2
125
365
{(190.31,49
2
+ 190.(-1,31)
2
+ 570.30,18
2
).4
+ (190.13,2
2
+ 190.16,98
2
+ 570.30,18
2
).2 +
+ (190.11,78
2
+ 190.16,98
2
+ 570.28,76
2
).2 +
+ (190.35,58
2

+ 570.52,56
2
).2 +
+ (190.13,6
2
+ 190.3,26
2
+ 570.16,86
2
).4 } = 1028,2.10
3
KWh
Như vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

17

Δ
A
Σ
=
Δ
A
B1
+
Δ
A
B2
+
Δ

S
T
F
1
F
2
F
3
F
4

2.1.b. Chọn máy biến áp.
•
Bộ máy phát - Máy biến áp 2 cuộn dây.
S
dmB3,B4

≥
S
dmF
= 75 MVA
•
Máy biến áp tự ngẫu
S
đmB2
= S
đm3

≥
⎥

−−

Với
α
=
220
110220
−
= 0,5
S
dmB1
= S
dmB2

≥

5,0
75
= 150 MVA
Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phương án 2 như sau:
Bảng 2.1.b
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

18

Cấp
điện áp
khu vực
Loại
S

S
tdmax
= 75 -
4
1
.24 = 69 MVA
Đồ thị phụ tải các phía của MBA tự ngẫu B1, B2 theo thời gian t.
Phía trung: S
T
(t) =
2
1
{S
T
- (S
B3
+ S
B4
}
Phía cao: S
C
(t) =
220
TG
S
2
1

Phía hạ: S
H

nên không cần kiểm tra điều kiện qúa tải bình thường.
Kiểm tra sự cố
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

19

Sự cố nguy hiểm nhất là khi S
T
= S
Tmax
= 100 MVA
Khi đó ta có: S
HT
= 158,45 MVA
S
UF
= 10,72 MVA
Ta xét các sự cố sau:
- Sự cố B3 (hoặc B4)B1

B2
HT

B3

B4


.S
đmB
= 1,4.0,5.160 = 112 MVA
Ta thấy:
S
đmB2
= 112 > 15,5 MVA
⇒
Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố B3
:
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng
công suất:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

20

S
TB1(B2)
=
2
1
(S
Tmax
- S
b4
) = 0,5.(100 – 69) = 15,5 MVA
•
Lượng công suất từ máy phát F1 (F2) cấp bên phía hạ của B1 (B2):
S

Ta thấy: S
dtHT
> S
thiếu

⇒
thoả mãn điều kiện.
•
Sự cố B1 (hoặc B2)

B2
B1

HT

B4

B3

S
T
F
1
F
2
F
3
F
4


Công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất thực cần phải
tải khi sự cố:
⇒
Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố MBA B4
:
•
Phía trung của 1 MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp 1
lượng công suất:
S
TB1(B2)
= S
Tmax
- S
B4
= 100 – 69 = 31 MVA
•
Lượng công suất từ máy phát F2 cấp lên phía hạ của B2
S
HB2
=K
qt
.
α
.S
đmB
= 1,4.0,5.160 = 112 MVA
•
Lượng công suất phát lên phía cao của B2
S

:
•
Công suất trên cuộn trung của B1 (B2) là:
S
TB1(B2)
= 100 – (2.69) = -38 MVA
•
Lượng công suất từ máy phát F2 cấp lên phía hạ của B2 là:
S
HB2
= K
qt
.
α
.S
đmB
= 1,4.0,5.160 = 112 MVA
•
Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B2
S
CB2
= S
HB2
- S
TB2
= 112 + 38 = 150 MVA
•
Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn
thiếu so với lúc bình thường là:
S

Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn
dây trong một năm:
Δ
A
2cd
=
Δ
P
0
.t +
Δ
P
N
2
dm
b
S
S
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
.t
Đối với máy biến áp tự ngẫu:
Δ
A

b
: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời
gian ti.
Δ
P
NC
= 0,5
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
α
Δ
−
α
Δ
+Δ
−−
−
2
HNT
2
HNC
TNC
PP
P

Δ

⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Δ−
α
Δ
+
α
Δ
−
−−
TNC
2
HNC
2
HNT
P
PP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY ĐIỆN

23

Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta
tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp như sau:
•
Máy biến áp ba pha hai cuộn dây:
Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua

ti.S.Pti.S.Pti.S.P
S
365
2
HiNH
2
tiNT
2
CiNC
2
dm
Δ+Δ+ΔΣ

Δ
A = 85.8760 +
2
125
365
{(190.60,24
2
+ 190.(-30,06)
2
+ 570.30,18
2
).4 +
+ (190.41,95
2
+ 190.(-11,77)
2
+ 570.29,73

+ (190.67,49
2
+ 190.(-16,34)
2
+ 570.51,15
2
).4 +
+ (190.78,05
2
+ 190.(-25,49)
2
+ 570.52,56
2
).2 +
+ (190.42,35
2
+ 190.(-25,49)
2
+ 570.16,86
2
).4 }
= 1345,5.10
3
KWh
Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
Δ
A
Σ
=
Δ

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt
kinh tế. Từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và
chỉ tiêu kinh tế.
Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu tư của 1 phương án chúng ta chỉ
tính tiền mua thiết bị, tiề
n chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính. Một cách
gần đúng ta có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân
phối. Mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của
thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng chủ yếu do máy cắt quyết
định.
Một phương án về thiết bị điện được gọi là có hi
ệu quả kinh tế cao
nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất.
C
i
= P
i
+ a
đm
.V
i
+ Y
i

Trong đó:
C
i
: hàm chi phí tính toán của phương án i (đồng)

B