Đồ án tốt nghiệp Điện tự động công nghiệp: Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí 1500MW và khảo sát sự mất đối xứng đường dây siêu cao áp 500 kV

Chia sẻ: Mhnjmb Mhnjmb | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:98

Thêm vào BST

Báo xấu

156
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp Điện tự động công nghiệp: Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí 1500MW và khảo sát sự mất đối xứng đường dây siêu cao áp 500 kV nhằm thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện, chế độ không đối xứng của đường dây siêu cao áp 500 kV.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp Điện tự động công nghiệp: Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí 1500MW và khảo sát sự mất đối xứng đường dây siêu cao áp 500 kV

LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nghành điện giữ vai trò vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Điện phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt. Khi đời sống xã hội ngày càng cao, nhu cầu điện ngày càng tăng thì đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới cung cấp đủ điện năng cho phụ tải. Qua thời gian học tập và thực tập tại nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí em được giao đề tài tốt nghiệp:”Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí 1500MW và khảo sát sự mất đối xứng đƣờng dây siêu cao áp 500 kV” Theo nhiệm vụ thiết kế, đồ án em được chia thành 2 phần: Phần 1:thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện Phần 2:chế độ không đối xứng của đường dây siêu cao áp 500 kV Để hoàn thành được đồ án, em đã được sự giúp đỡ rất nhiều của các thầy cô giáo trong bộ môn Điện – Điện tử trường đại học Dân Lập Hải Phòng. Đặc biệt là thầy giáo GS. TSKH. Thân Ngọc Hoàn. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng bài làm của em vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy. Em xin chân thành cảm ơn! 1
CHƢƠNG 1. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.1. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 1.1.1. Khái quát chung về nhà máy điện: Nhà máy nhiệt điện theo thiết kế có tổng công suất đặt là 1500 MW cung cấp công suất cho phụ tải trung áp 220 kV gồm 6 đường dây với tổng công suất cực đại là 750 MW. Ngoài ra nhà máy còn cấp điện cho phụ tải địa phương ở cấp điện áp 22 kV với công suất 40 MW. Công suất thừa của nhà máy phát vào hệ thống nhờ 2 đường dây 500 kV nối nhà máy với hệ thống qua một trạm biến áp 500 kV cách nhà máy 200 km.với công suất lớn như vậy, nhà máy có 5 tổ máy phát công suất 300 MW, kiểu TGB-300-2, do CHLB Nga sản xuất, điện áp định mức là 220 kV. 1.1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất a. Công suất phát toàn nhà máy Biến thiên phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy cho theo thiết kế , ở đó ta có công suất phát của nhà máy tính theo phần trăm được cho bởi công thức: PNM% = (PNM/PNMđm). 100 Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến phát của nhà máy là: PNM = PNM%.PNMđm/100 và SNM = PNM/cos đm 2
kết quả tính toán cho trong bảng 1-1: Bảng 1-1 Thời gian, h 0- 8 8-12 12-16 16- 24 PNM% 80 90 100 80 PNM ,MW 1200 1350 1500 1200 SNM ,MVA 1411,76 1588,24 1764,71 1411,76 Dựa vào kết quả này ta vẽ được đồ thị phụ tải ngày toàn nhà máy như hình 1-1: SNM (MVA) 1800 1500 1200 900 600 300 0 h 0 4 8 12 16 20 24 §å thÞ phô t¶i toµn nhµ m¸y Hình 1-1 : đồ thị phụ tải toàn nhà máy b. Phụ tải tự dùng Nhà máy thiết kế có công suất tự dùng cực đại bằng 5% tổng công suất định mức với hệ số công suất cos tb = 0,85. Đó là nguồn cung cấp năng lượng cho các cơ cấu khác nhau để phục vụ tự động hóa các tổ máy phát điện . Công suất tự dùng của nhà máy gồm hai thành phần: một thành phần không phụ thuộc vào công suất phát ,chiếm khoảng 40%, thành phần thứ hai phụ thuộc vào công suất phát chiếm khoảng 60%. Vì vậy ta có thể tính công suất tự dùng tại các thời điểm khác nhau theo công thức gần đúng: SNM Std=5%SNMđm(0,4+0,6 ) SNMdm 3
Trong đó SNMđm : là công suất đặt của nhà máy SNM : là công suất phát của nhà máy tại thời điểm t Std :là công suất tự dùng của nhà máy ứng với công suất phát là SNM Từ đó tính được biến thiên công suất phụ tải tự dùng trong ngày như bảng 1-2: Bảng 1-2 Thời gian, h 0-8 8-12 12-16 16-24 SNM ,MVA 1411,76 1588,24 1764,71 1411,76 Std ,MVA 77,65 82,94 88,24 77,65 c. Phụ tải trung áp 220 kV Nhiệm vụ chính của nhà máy là cấp điện cho phụ tải trung áp bao gồm 6 đương dây với công suất cực đại mỗi đường la 125 MW và cos = 0,8 Biến thiên phụ tải trung áp hàng ngày của nhà máy theo như nhiệm vụ thiết kế, ở đó ta có công suất phụ tải trung áp tính theo phần trăm được cho bởi công thức: P220% = (P220/P220m).100 Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến của phụ tải 220 kV nhà máy là: P220 = P220%.P220m/100 và S220 = P220/cos tb kết quả tính toán cho ở bảng 1-3: 4
Bảng 1-3 Thời gian, h 0-8 8-12 12-16 16-24 P220% 70 100 80 70 P220 ,MW 525 750 600 525 S220 ,MVA 656,25 937,5 750 656,25 d. Phụ tải địa phƣơng cấp điện áp 22 kV: Ngoài việc cấp điện cho phụ tải trung áp 220 kV và liên lạc với hệ thống, nhà máy còn có phụ tải địa phương ở cấp điện áp 22 kV. Phụ tải này gồm 4 đường cáp kép mỗi đường có công suất 10 MW và cos tb = 0,92. Biến thiên công suất phụ tải địa phương hàng ngày của nhà máy theo thiết kế, ở đó ta có công suất phụ tải địa phương tính theo phần trăm được cho bởi công thức: P22% = (P22/P22m).100 Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến của phụ tải 22 kV nhà máy là: P22 = P22%.P22m/100 Và S22 = P22/cos tb Kết quả tính toán cho ở bảng 1-4: Bảng 1-4 Thời gian, h 0-8 8-12 12-16 16-24 P22% 70 100 90 70 P22 ,MW 28 40 36 28 S22 ,MVA 30,43 43,48 39,13 30,43 e. Công suất phát vào hệ thống 5
Công suất thừa của nhà máy phát vào hệ thống qua 2 đường dây 500 kV nối nhà máy với hệ thống qua một trạm biến áp 500 kV cách nhà máy 200 km. Công suất phát vào hệ thống trong từng giờ được tính như sau: S500= SNM - Std - S22 - S220 Trong đó : SNM là công suất phát của nhà máy Std là công suất tự dùng của toàn nhà máy S22 là công suất phụ tải cấp điện áp 22 kV S220 là công suất phụ tải cấp điện áp 220 kV Theo công thức trên ta tính được công suất phát vào hệ thống như bảng 1-5: Bảng 1-5 Thời gian, h 0-8 8-12 12-16 16-24 SNM,MVA 1411,76 1588,24 1764,71 1411,76 Std,MVA 77,65 82,94 88,24 77,65 S22 ,MVA 30,43 43,48 39,13 30,43 S220,MVA 656,25 937,5 750 656,25 S500,MVA 647,43 524,32 887,34 647,43 1.2. ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN. 1.2.1. Đề xuất các phƣơng án Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Vì vậy cần phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất đã tính ở chương trước để tiến hành vạch các phương án nối dây có thể. Ngoài số lượng công suất các máy phát điện, máy biến áp ta cũng cần phải quan tâm đến vị trí của nhà máy trong hệ thống tầm quan trọng đối với hệ thống, chế độ làm việc, tính chất sự phân bố và mức độ quan trộng cung cấp điện của các hộ tiêu thụ. Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu 6
thụ và sơ đồ phải rõ ràng, đơn giản đến mức có thể, phải đảm bảo vận hành thuận tiện các thiết bị và hợp lí về kinh tế. Dựa vào các yêu cầu nêu trên và các thông số của nhà máy điện ta có 1 vài nhận xét sau: Theo thiết kế điện áp định mức của máy phát điện là 20 kV, trong khi đó phụ tải địa phương lại có điện áp là 22 kV. Do đó phụ tải địa phương phải được cung cấp điện từ máy biến áp tăng áp 20/22 kV. Vì vậy nhà máy không có thanh góp điện áp máy phát. Do phụ tải địa phương là các hộ loại 1 nên phải dùng 2 máy biến áp 20/22 kV. Bình thường mỗi máy cung cấp điện cho một nửa phụ tải địa phương, khi 1 máy biến áp bị sự cố, máy còn lại với khả năng quá tải, cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương Do nhà máy không có thanh góp điện áp máy phát, nên các máy phát điện được ghép bộ với các biến áp. Nhà máy có 2 cấp điện áp 220 kV và 500 kV đều có trung tính nối đất trực tiếp, nên có thể dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp Dựa vào các nhận xét trên ta đưa ra được 1 số phương án như sau: 7
*. Phƣơng án 1: ( hình 1-2) HT ~ S500max = 887,34 S220max = 937,5 MVA MVA S220min = 656,25 500 kV S500min = 524,32 MVA 220 kV MVA T5 T1 T2 T3 T4 ~ ~ ~ ~ ~ G5 G1 G2 G3 G4 20 / 22 kV 22 kV Phụ tải 22 kV Hình 1-2 : phương án 1 Do phụ tải trung áp 220 kV cực tiểu là 656,25 MVA, tương đương công suất của 2 bộ máy phát– máy biến áp nên ta ghép 2 bộ máy phát- máy biến áp 2 dây quấn lên thanh góp 220 kV. Mặt khác phụ tải cao áp cũng lớn lên ta ghép 1 bộ máy phát- máy biến áp 2 dây quấn lên thanh góp 500 kV. Để cung cấp thêm cho phụ tải cao áp 500 kV và trung áp 220 kV cũng như để liên lạc giữa các cấp điện áp ta phải dùng 2 bộ máy phát- máy biến áp tự ngẫu ( bộ G1 - T1 và G2 - T2). Phụ tải địa phương được cung cấp từ 2 máy biến áp tăng áp 20/22 kV nối với đầu cực 2 máy phát điện ghép bộ với máy biến áp tự ngẫu 8
Ưu điểm của phương án này là bố tri nguồn và tải cân đối, tuy nhiên phải dùng đến 3 loại máy biến áp. *. Phƣơng án 2: ( hình 1-3) HT ~ S500max = 887,34 S220max = 937,5 MVA MVA S220min = 656,25 500 kV S500min = 524,32 MVA 220 kV MVA T1 T2 T3 T4 T5 ~ ~ ~ ~ ~ G1 G2 G3 G4 G5 20 / 22 kV 22 kV Phụ tải 22 kV Hình 1-3 : phương án 2 Sự ghép nối các bộ máy phát, máy biến áp của phương án 2 cũng giống như phương án 1 chỉ khác là chuyển bộ G5 - T5 từ thanh góp 500 kV sang thanh góp 220 kV. Như vậy bên thanh góp 220 kV có 3 bộ máy phát, máy biến áp 2 dây quấn (G3 - T3, G4 - T4, G5 - T5). Ưu điểm của phương án này là giảm đươc chủng loại máy biến áp ( chỉ dùng 2 loại máy biến áp) vốn đầu tư cho bộ G5 - T5 rẻ hơn so với phương án 1. tuy nhiên do phụ tải cực tiểu phía trung áp nhỏ hơn công suất định mức của 3 bộ máy phát, máy biến áp, nên trong những giờ đó nễu hệ thống đòi hỏi 3 9
bộ này phát công suất định mức thì công suất thừa truyền từ thanh góp 220 kV sang thanh góp 500 kV phải qua 1 lần biến áp nữa. *. Phƣơng án 3: ( hình 1-4) HT ~ S500max = 887,34 MVA S220max = 937,5 MVA S220min = 524,32 MVA S220min = 656,25 500 kV 220 kV MVA T1 T2 T3 ~ ~ ~ ~ ~ G1 G2 G3 G4 G5 20 / 22 kV 22 kV Phụ tải 22 kV Hình 1-4 : phương án 3 Ta nhận thấy công suất dự trữ của hệ thống lớn hơn nhiều lần công suất định mức của các tổ máy nên có thể ghép chung 2 máy phát vào cùng bộ với 1 máy biến áp tự ngẫu. Tuy nhiên khi đó ta phải kiểm tra khả năng đóng máy phát bằng phương pháp tự đồng bộ của các máy phát này. Điều kiện kiểm tra là dòng điện quá độ khi 1 trong 2 máy phát hòa vào lưới bằng phương pháp tự đồng bộ phải nhỏ hơn 3,5 lần dòng định mức của máy phát: Iqđ < 3,5 IGđm 10
Sơ đồ thay thế tính toán ảnh hưởng của máy phát G4 khi hòa tự đồng bộ máy phát G3 như sau: X"d X"d E3 = 0 E4 Khi đóng máy phát G3 vào lưới mà chưa có kích từ, hiện tương xảy ra như khi có ngắn mạch tại đầu cuộn dây stato của G3. Nên E3 bằng 0. Giả sử trước khi hòa đồng bộ máy phát G4 làm việc định mức: UG4 = UG4đm = 1 IG4 = IG4đm = 1 Sức điện động quá độ trong máy phát G4 được tính như sau: 2 2 2 2 E4 = (UG 4 cos ) (UG 4 sin IX ' d ) = 0,85 (0,527 0,3) = 1,186 Lúc này dòng điện cân bằng trong máy phát G3 bằng tổng dòng điện ngắn mạch cung cấp từ hệ thống và dòng điện ngắn mạch cung cấp từ máy phát G4: UNM E4 1 1,186 Icb = IN-HT + IN-G4 = = = 5,31 > IcbCP = 3,5 X' d 2X ' d 0,3 0,6 Như vậy không thể nối dây như phương án 3 được vì sẽ không thể hòa đồng bộ máy phát và lưới bằng phương pháp tự đồng bộ. Ngoài ra do phía đầu cực máy phát có 6 mạch nên cần phải có thanh góp điện áp máy phát, làm cho sơ đồ rất phức tạp. 1.2.2. Chọn máy biến áp và tính toán tổn thất điện năng. 1. Chọn máy biến áp a. Phƣơng án 1: chọn máy biến áp: 11
Nhà máy có 2 cấp điện áp trung và cao là 220 kV và 500 kV nên khi dùng máy biến áp tự ngẫu thì hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu là: UCdm UTdm 525 242 = = 0,539 UCdm 525 Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo công thức sau: S Gdm 353 ST1đm = ST2đm = = 655 MVA 0,539 Vì vậy ta chọn 3 máy biến áp tự ngẫu 1 pha loại AOTDЦTH - 267; 525 / 3; 242 / 3 ; 20 có tổng công suất 3 pha là 801 MVA. Các thông số chính của máy biến áp tự ngẫu cho ở bảng 2-1: Bảng 2-1 Sđm , UCđm UTđm UHđm UN% PN, kW P0 , MV , , , C-T C-H T-H C-T C-H T-H kW A kV kV kV 267 525 242 20 8,5 23 12,5 420 120 95 130 3 3 Công suất định mức của máy biến áp 2 dây quấn được chọn theo công thức: ST3đm = SđmT4 = SđmT5 SGđm = 353 MVA Vì vậy ta chọn T3 và T4 là 2 máy biến áp 220 kV loại TDЦ - 400 / 242 có các thông số chính như bảng sau: Sđm , MVA UCđm , kV UHđm , kV UN% P0 , kW PN , kW 400 242 20 11 280 880 Máy biến áp 500 kV T5 được chọn là loại TDЦ - 400 / 525 có các thông số chính như bảng 2-3: 12
Bảng 2-3 Sđm , UCđm , kV UHđm , kV UN% P0 , kW PN , kW MVA 400 525 20 13 320 800 Phân bố phụ tải cho các máy biến áp: Để thuận tiện trong vận hành, các máy biến áp 2 dây quấn được làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng vì vậy công suất tải của các máy biến áp 2 dây quấn là: Sb = SGđm - Stdmax Trong đó Stdmax là công suất tự dùng cực đại của 1 tổ máy, tính bằng 1/5 công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy : Stdmax = StdNM / 5 = 88,24 / 5 = 17,65 MVA Vậy công suất làm việc của các máy biến áp T3,T4,T5 là: Sb = SGđm - Stdmax = 353 - 17,65 = 335,35 MVA Khi phân bố công suấy cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu ta chú ý quy ước sau: - Đối với cuộn hạ áp, chiều truyền công suất từ máy phát vào cuộn dây là chiều dương - Đối với phía cao áp và trung áp chiều dương là chiều truyền công suất từ máy biến áp đi ra. Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao áp, trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau: SC = (S500 - Sb) / 2 ST = (S220 - 2 Sb) / 2 SH = SC + ST Dựa vào bảng cân bằng công suất và các công thức trên ta có bảng kết quả sau: 13
Bảng 2-4 t,h 0 -- 8 8 -- 12 12 -- 16 16 -- 24 SC , MVA 156,04 94,48 275,99 156,04 ST , MVA -7,23 133,40 39,65 -7,23 SH , MVA 148,81 227,88 315,64 148,81 Ta thấy trong khoảng thời gian từ 0-8h và từ 16-24h, công suất truyền từ phía hạ áp và trung áp sang phía cao áp. Do đó cuộn nối tiếp mang tải lớn nhất, tính theo công thức: Snt = (SH C + ST C) = 0,539.(148,81 + 7,23) = 84,11 MVA Như vậy :Snt < Sntđm = ST1đm = 0,539.800 = 431,2 MVA Thời gian còn lại trong ngày máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ truyền công suất từ cuộn hạ áp sang phía cao và trung. Do đó cuộn hạ áp có tải lớn nhất và bằng: SH = 315,64 MVA < SHđm = ST1đm = 431,2 MVA Trong máy biến áp tự ngẫu công suất định mức của cuộn hạ áp, cuộn nối tiếp và cuộn dây trung đều bằng nhau và bằng công suất tính toán của máy, do vậy ta chỉ cần kiểm tra quá tải với cuộn nào mang tải lớn nhất. Vậy trong chế độ bình thường các máy biến áp không bị quá tải. b. Phƣơng án 2: Chọn máy biến áp các máy biến áp tự ngẫu của phương án 2 được chọn giống như phương án 1, vì vậy ta chọn 3 máy biến áp tự ngẫu 1 pha loại AOTDЦTH - 267; 525 / 3 ; 242 / 3 ; 20 có tổng công suất 3 pha là 801 MVA. Các thông số chính của máy biến áp cho ở bảng 2-1. Các máy biến áp 2 dây quấn T3, T4 và T5 cũng được chọn tương tự các máy T3 và T4 của phương án 1. Vì vậy ta chọn 3 máy biến áp 220 kV loại TDЦ - 400 / 242 có các thông số chính cho trong bảng 2-2. 14
Phân bố phụ tải cho các máy biến áp: Công suất tải của các máy biến áp 2 dây quấn là: Sb = SđmG - Stdmax = 353 - 17,65 = 335,35 MVA Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao áp, trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau: SC = S500 / 2 ST = (S220 - 3 Sb) / 2 SH = SC + ST Dựa vào bảng cân bằng công suất phụ tải và các công thức trên, ta có bảng phân bố tải cho các máy biến áp tự ngẫu như bảng 2-5: Bảng 2-5 t,h 0 -- 8 8 -- 12 12 -- 16 16 -- 24 SC , MVA 323,72 262,16 443,67 323,72 ST , MVA -174,90 -34,28 -128,03 -174,90 SH , MVA 148,81 227,88 315,64 148,81 Ta thấy trong cả ngày công suất truyền từ phía hạ áp và trung áp sang phía cao áp. Do đó cuộn nối tiếp mang tải lớn nhất trong thời gian từ 12 đến 16h, tính theo công thức: Snt = (SH C + ST C) = 0,539.(315,64 + 128,03) = 239,14 MVA Như vậy : Snt < Sntđm = 431,2 MVA Vậy trong chế độ bình thường các máy biến áp không bị quá tải. 2. Tính tổn thất điện năng a. Phƣơng án 1 Tổn thất điện năng trong nhà máy điện bao gồm tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn và tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu, Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây cuốn được tính như sau: 15
Si2 A = P0.8760 + PN. 2 t i .365 S Tdm Trong đó : P0 : là tổn thất công suất không tải của máy biến áp PN : là tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp ti : là thời gian mang tải Si của máy biến áp trong ngày STđm : là công suất định mức của máy biến áp Từ bảng 2-2 và bảng 2-3 ta có: P0T3 = P0T4 = 280 kW ; PNT3 = PNT4 = 880 kW P0T5 = 320 KW ; PNT5 = 800 kW Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 220kv (T3 và T4 ) là: Si2 AT3 = AT4 = P0T3.8760 + PNT3 2 t i .365 = S Tdm 335,35 2 = 280 .8760 + 880. ( ) .8760 = 7 871 198 kWh 400 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 500 kV là: Si2 AT5 = P0T5.8760 + PNT5 2 t i .365 = S Tdm 335,35 2 = 320 .8760 + 800. ( ) .8760 = 7 729 017 kWh 400 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 3 pha tổ hợp từ 3 máy 1 pha được tính như sau: 2 S Ci S2 Ti 2 SHi A = 8760.3. P0 + 365.[ PNC ( 2 t i ) + PNT ( 2 t i ) + PNH ( 2 ti 3S Tdm S Tdm S Tdm )] Trong đó: 16
STdm :là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu 1 pha SCi , STi và SHi :là công suất tải 3 pha của các phía máy biến áp tự ngẫu P0 , PNC, PNT, PNH: là tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch từng cuộn dây của máy biến áp 1 pha quy đổi về cuộn dây cao áp, được tính như sau: PNC H PNT H 120 95 PNC = 0,5( PNC-T+ - ) = 0,5(420 + - ) = 253 2 2 0,539 2 0,539 2 kW/pha PNT H PNC H 95 120 PNT =0,5( PNC-T+ - )= 0,5(420 + - ) = 167 2 2 0,539 2 0,539 2 kW/pha PNT H PNC H 95 120 PNH =0,5( 2 + 2 - PNC-T)= 0,5( 2 + 2 - 420) = 160 0,539 0,539 kW/pha Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu T1 là: 2 2 2 156,04 94,48 276 AT1 = 3.130.8760 + 365.[ 253.( 8 + 4+ 4+ 3.267 2 3.267 2 3.267 2 2 156,04 2 8) + 3.267 2 2 2 2 7,23 133,4 39,65 7,23 + 167.( 8 + 4+ 4+ 8) + 3.267 2 3.267 2 3.267 2 3.267 2 2 2 2 2 148,81 227,88 315,64 148,81 + 160. ( 2 8+ 2 4+ 2 4 + 2 8) ] = 3.267 3.267 3.267 3.267 = 3 418 043 kWh AT2 = AT1 = 3 418 043 kWh Như vậy tổng tổn thất điện năng trong nhà máy điện ở phương án 1 là: A = AT1 + AT2 + AT3 + AT4+ AT5 = = 3 418 043 . 2 + 7 871 198 . 2 + 7 729 017 = 30 307 501 kWh 17
Để tính được tỉ lệ tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta cần tính được điện năng truyền tải qua các máy biến áp trong 1 năm. Từ bảng 1-5 và đồ thị phụ tải trung áp cao áp ta tính được điện năng truyền tải qua máy biến áp trong 1 năm là: 4 ANM = 365. (SCi .t i cos S Ti.t i . cos ) i 1 Trong đó : i : là số bậc của đồ thị phụ tải SCi , STi : là công suất của bậc phụ tải cao áp và trung áp thứ I trong ngày ti : là thời gian của bậc phụ tải thứ i Vậy : ANM = 365.[(656,25.8 + 937,5.4 + 750.4 + 656,25.8).0,8 + + (647,43.8 + 524,32.4 + 887,34.4 + 647,43.8).0,8] = 9 710 620 MWh A 30307,501 A% = 100% 100% = 0,312 % A NM 9710620 b. phƣơng án 2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây cuốn được tính như sau: Si2 A = P0.8760 + PN. 2 t i .365 S Tdm Đối với máy biến áp 2 dây quấn 220 kV (T3,T4 và T5 ): Si2 AT3 = AT4 = AT5 = P0T3.8760 + PNT3 2 t i .365 = S Tdm 335,35 2 = 280 .8760 + 880. ( ) .8760 = 7 871 198 kWh 400 18
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 3 pha tổ hợp từ 3 máy 1 pha được tính như sau: 2 S Ci S2 Ti 2 SHi A = 8760.3. P0 + 365.[ PNC ( 2 t i ) + PNT ( 2 t i ) + PNH ( 2 ti 3S Tdm S Tdm S Tdm )] Vậy : 2 2 2 323,72 262,16 443,67 AT1 = 8760.3.130 + 365.[ 253.( 2 8+ 2 4+ 2 4+ 3.267 3.267 3.267 2 2 2 2 2 323,72 174,9 34,28 128,03 174,9 8 ) + +167.( 8 + 4+ 4+ 8) 3.267 2 3.267 2 3.267 2 3.267 2 3.267 2 2 2 2 2 148,81 227,88 315,64 148,81 + 160. ( 2 8+ 2 4+ 2 4 + 2 8 ) ] = 3 420 796 kWh 3.267 3.267 3.267 3.267 AT2 = AT1 = 3 420 796 KWh Như vậy tổng tổn thất điện năng trong nhà máy điện ở phương án 2 là: A = AT1 + AT2 + AT3 + AT4+ AT5 = 3 420 796 . 2 + 7 871 198 . 3 = 30 455 187 kWh A 30455,187 A% = 100% 100% = 0,314 % A NM 9710620 Qua việc lựa chọn máy biến áp, phân bố tải và kiểm tra quá tải cho các máy của các phương án cũng như tính toán tổn thất điện năng ta nhận xét thấy cả 2 phương án đều đảng bảo về mặt kĩ thuật, tổn thất điện năng tương đương nhau và ở mức chấp nhận được. Vì vậy để lựa chọn được phương án tối ưu ta phải so sánh các phương án trên về các chỉ tiêu kinh tế, việc này sẽ được thực hiện ở các chương sau. 1.2.3. Tính toán ngắn mạch 1. phƣơng án 1: Việc lựa chọn các điểm ngắn mạch tính toán dựa theo yêu cầu lựa chọn thiết bị điện. Thông thường ở cùng cấp điện áp cao hoặc siêu cao ta chọn các 19
thiết bị giống nhau, vì vậy với mỗi cấp điện áp ta xét 1 điểm ngắn mạch có dòng điện ngắn mạch lớn nhất để chọn các thiết bị cho cấp điện áp đó. Với các khí cụ điện 500 kV ta xét điểm ngắn mạch N1 trên thanh góp 500 kV của nhà máy. Khi đó nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là toàn bộ các máy phát trong nhà máy và hệ thống. Với các thiết bị 220 kV ta xét điểm ngắn mạch N2 trên thanh góp 220 kV của nhà máy. Khi đó nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là hệ thống và toàn bộ các máy phát trong nhà máy. Với mỗi mạch máy phát điện ta xét điểm ngắn mạch N3 trong trường hợp nguồn cung cấp là các máy phát còn lại và hệ thống. và trường hợp điểm ngắn mạch N3' với nguồn cung cấp chỉ là máy phát bị ngắn mạch Đối với mạch tự dùng và mạch phụ tải địa phương ta xét điểm ngắn mạch N4, có nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống HT ~ N1 N2 500 220 kV kV T5 T1 T2 T3 T4 N3' N4 N3 ~ ~ ~ ~ ~ G5 G1 G2 G3 G4 Hình 1-5 : Sơ đồ điểm ngắn mạch Phụ tải 22 kV 20