Chọn máy máy biến áp ,chọn kháng điện phân đoạn tính tổn thất điện năng

CHƯƠNG II CHỌN MÁY MÁY BIẾN ÁP ,CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG I. Chọn máy biến áp: - Công suất của máy biến áp phải đủ khả năng cung cấp theo yêu cầu phụ tải, không những ngay trong trong điều kiện bình thường mà ngay cả khi xảy ra sự cố - Giả sử máy biến áp được chọn hiệu chỉnh theo nhiệt độ 1.phương án 1 35KV B2 F5 F4 F3 B1 F2 F1 B3 110KV HT a.Chọn máy biến áp B3: - Công suất của máy biến áp được chọn SđmB3 ≥ SđmF1 = 62,5 (MVA) - Tra TLTK I, chọn được máy biến áp với các thông số sau: Loại S (MVA) Điện áp cuộn dây DPo (KW) DPN (KW) C-H UN % Io% Giá C H C-T C-H T-H TДЦ 80 121 10,5 70 310 10,5 0,55 b. Chọn máy biến áp liên lạc: - Công suất của máy biến áp được chọn theo điều kiện: SđmB ≥ = 92,7206 (MVA) Trong đó: Sth : là công suất thừa còn lại trên thanh góp cấp điện áp máy phát Sthừa = đmFi - tdFi - SUFmin = 4 . 62,5 - 4 . 0,07 . 62,5 - 47,0588 = 185,4412 (MVA) Tra TLTK I, chọn được máy biến áp 3 cuộn dây loại Loại S (MVA) Điện áp cuộn dây DPo (KW) DPN C-H UN % Io% C T H C-T C-H T-H 120 121 38,5 11 240 550 10,5 10,5 6 3,9 c. Kiểm tra quá tải máy biến áp: c.1. Quá tải bình thường: Bình thường công suất cực đại qua cuộn hạ B1, B2 SHB1 = SHB2 = = 92,706 (MVA) Khi đó hệ số mang tải cuộn hạ là: KH = = 0,773 < 1 (thỏa) Kết luận: ở chế độ bình thường cuộn hạ đảm bảo truyền hết công suất thừa ở thanh góp cấp điện áp máy phát lên cho phụ tải cấp điện áp cao và trung và chiếm 77,3% công suất định mức c.2. Quá tải sự cố: - Khi có sự cố một trong hai máy biến áp liên lạc B1, B2. Giả sử B1 khi đó công suất truyền qua B1, B2 là: SHB2max = K. SđmB2 = 1,4 . 120 = 168 (MVA) Trong khi đó: SUTmax = 37,5 (MVA) Vậy công suất tải qua cuộn cao lúc sự cố B1 là: SCB2 = SHB2max - SUTmax = 168 – 37,5 = 130,5 (MVA) Hệ sô mang tải cuộn cao: KC = = 1,0875 < 1,4 (thỏa) Hệ số mang tải cuộn trung là: KT = = 0,466 < Kqtsc = 1,4 (thỏa) Kết luận: Khi sự cố B1, B2 còn lại đảm bảo khả năng quá tải cho phép khi đó cuộn hạ vừa đủ khả năng quá tải cho phép. Còn cuộn trung áp với hệ số mang tải KT = 0,466 < Kqtsc = 1,4;và cuộn cao áp với hệ số mang tải KC=1,0875<Kqtsc=1,4. 2. Phương án 2: a. Chọn máy biến áp nối bộ B3, B4: - Công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện: SđmB3(B4) ≥ SđmF1(F2) = 62,5 (MVA) Tra TLTK I chọn được máy biến áp loại: Loại máy biến áp S (MVA) Điện áp cuộn dây DP (KW) UN% Io% Cao Hạ DPo DPN TДH 80 121 10,5 70 310 10,5 0,55 b. Chọn máy biến áp liên lạc B1, B2: - Công suất của máy biến áp được chọn theo điều kiện: SđmB ≥ Trong đó: + Sth: là công suất thừa còn lại trên thanh góp cấp điện áp máy phát Sthừa = đmFi - tdFi - SUFmin = = 3 . 62,5 - 3 .0,07 . 62,5 - 47,0588 = 140,6512 (MVA) Þ SđmB1 = SđmB2 ≥ = 70,3256 (MVA) Tra TLTK I ta có máy biến áp 3 cuộn dây loại TДTH 100/67/100 Loại S (MVA) Điện áp cuộn dây DPo (KW) DPN C-H UN % Io% C T H C-T C-H T-H TДTH 80 115 38,5 11 82 390 10,5 17 6,5 0,6 c. Kiểm tra quá tải máy biến áp: c.1. Bình thường công suất cực đại qua cuộn hạ B1, B2 là: SHB1 = SHB2 = = 70,3256 (MVA) - Khi đó hệ số mang tải cuộn hạ: KH = = 0,879 < 1 c.2. Quá tải sự cố: * Khi sự cố máy biến áp liên lạc giả sử máy biến áp B1 - Công suất tối đa tải qua cuộn hạ B2 lúc B1 bị sự cố là: SHmax(B2) = Kqtsc . SđmHA = 1,4 . 80 = 112 (MVA) Lúc này công suất phát của mỗi máy phát lúc sự cố B1 chỉ có: SF = . [112 + SUFmax + Stdti] = . [112 + 58,823 + Stdti] = . [170,823 + Stdti] Trong đó: Stdti là công suất tự dùng của mỗi máy phát tại thời điểm ti - Công suất qua cuộn trung B2 là: STB2 = SUTmax = 37,5 (MVA) KT = = 0,699 - Công suất tối đa cho phép tải qua cuộn cao B2 lúc sự cố B1 là: SCB2 = SHmax(B2) - STB2 = 112 – 37,5 = 74,5(MVA) KC = = 0,931 < Kqtsc = 1,4 ® thỏa Kết luận: khi sự cố B1, máy biến áp B2 còn lại đảm bảo đủ khả năng quá tải cho phép. Khi đó cuộn hạ vừa đủ khả năng quá tải, còn cuộn trung áp với hệ số mang tải KT = 0,699 < Kqtsc = 1,4 và cuộn cao áp với hệ số mang tải KC = 0,931<1,4 . II. Chọn kháng điện cho cấp điện áp máy phát: - Mục đích của việc chọn kháng điện phân đoạn ở thanh góp cấp điện áp máy phát. Nhằm để hạn chế dòng ngắn mạch, khi xảy ra sự cố trên 1 phân đoạn bất kỳ và để nâng cao điện áp dư khi xảy ra ngắn mạch sau kháng - Do có ưu điểm trên mà ta chọn được các khí cụ điện hạng nhẹ và kinh tế hơn - Điều kiện để chọn kháng điện phân đoạn như sau: + UđmK ³ Umạng (Umạng - điện áp đặt trên kháng) + IđmK ³ Ilvcb (Ilvcb dòng điện làm việc cưỡng bức qua kháng) + Chọn xK% + Kiểm tra ổn định động Iođđ ³ iXK + Kiểm tra ổn định nhiệt I . tnh ³ BN - Do chưa tính toán ngắn mạch nên chọn kháng điện theo 3 điều kiện đầu. Việc kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt được tiến hành sau khi tính toán ngắn mạch 1. Chọn kháng điện phân đoạn cho phương án 1: a. Sơ đồ phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát: - Phụ tải phân đoạn I và IV: SpđImax = = 11,76 (MVA) SpđIVmax==14,12 SpđImin = 0,8 . 11,76 = 9,408 (MVA) SpđIVmin =0,8.14,12=11,29 - Phụ tải phân đoạn II và phân đoạn III SpđIImax = SpđIIImax = =16,47 (MVA) SpđIImin = SpđIIImin = 0,8 . 16,47 = 13,17 (MVA) *xác định dòng làm việc bình thường qua kháng SK1 = SK2 = .[SđmF3 - StdF3 - Spđ2min] = .[62,5 - 4,375 – 13,17] = 22,4775(MVA) - Công suất truyền qua kháng điện K3 và K4 SK3 = SK4 = .[SđmF5 - StdF5 - Spđ4min] = .[62,5 – 4,375 - 9,408] = 23,4175 (MVA) - Dòng điện làm việc bình thường qua kháng: IK1 = IK2 = = 1,2359 (KA) IK3 = IK4 = = 1,2287 (KA) * xác định dòng làm việc cưỡng bức qua kháng +Khi sự cố: * Một máy biến áp liên lạc nghỉ, giả sử B1 nghỉ Trong trường hợp này công suất qua kháng K2, K3 là lớn nhất SK2 = SK3 = .[SđmB2 . Kqtsc + StdF4 + Spđ3max - SđmF4] = .[120 . 1,4 + 4,375 + 16,47 - 62,5]= 63,1725 (MVA) * Khi sự cố máy phát F3 + Công suất qua K1 và K2 lớn nhất SK1 = SK2 = . SpđIImax = . 16,47 = 8,235 (MVA) * Khi sự cố máy phát F5 + Công suất qua kháng K3, K4 là lớn nhất SK3 = SK4 = . SpđIVmax = = 7,06 (MVA) * Khi sự cố máy phát F4 + Công suất qua kháng K2, K3 là lớn nhất: SK2 = SK3 = . [SB2 + Spđ3] Xét 2 trường hợp: + Trường hợp SUFmin Luồng công suất qua mỗi máy biến áp: SB1 = SB2 = .(đmFi - tdFi - SUFmin) = = . (3 . 62,5 - 3 . 0,07 . 62,5 - 47,0588) = 63,6581 (MVA) Vậy: SK2 = SK3 = .[SB2 + SpđIIImin] = .[63,6581 + 13,17] = 38,414(MVA) + Trường hợp SUFmax : Luồng công suất qua mỗi máy biến áp: SB1 = SB2 = .(đmFi - tdFi - SUFmax) = = . (3 . 62,5 - 3 . 4,375 - 58,823) = 57,776 (MVA) Vậy: SK2 = SK3 = .[SB2 + Spđ3max] = .[57,776 + 16,47] = 37,123 (MVA) * Khi sự cố máy phát F2: Công suất truyền qua K1 và K4 là lớn nhất: SK1 = SK4 = . [SB1 + SpđI] - Xét hai trường hợp: + Trường hợp SUFmin theo trên ta có: SB1 = SB2 = 63,6581 (MVA) SK1 = SK4 = .[SB1 + Spđ1min] = .[63,6581 + 11,29] = 36,4945 (MVA) + Trường hợp SUFmax theo trên ta có: SB1 = SB2 = 57,776 (MVA) SK1 = SK4 = .[SB1 + Spđ1max] = . [57,776 + 11,76] = 34,768 (MVA) * Khi sự cố đứt kháng điện K1 + Công suất truyền qua K2 lớn nhất: SK2 = Sđm3 - Std3 - SpđIImin = 62,5 - 4,375 – 13,17 = 44,955 (MVA) * Khi sự cố đứt mạch vòng: + Công suất qua K3 lớn nhất: SK3 = SđmF5 - StdF5 - SpđIVmin = 62,5 -4,375 – 11,29 = 46,835 (MVA) Kết luận: qua các trường hợp vận hành bình thường và cưỡng bức ta nhận thấy luồng công suất qua kháng điện nặng nề nhất là trường hợp 1 máy biến áp liên lạc nghỉ (B1 nghỉ). Scb = 63,1725 (MVA) IcbK = = 3,474 (MVA) Tra TLTK I chọn được loại kháng điện: Loại kháng điện Uđm (KV) Iđm (KA) DPđm (KW) Xđm (KW) Iođđ (KA) Iođn (KA) PbA-10-4000 10 4 29,7 0,17 67 53 * Kiểm tra tổn thất điện áp a. Điều kiện làm việc bình thường: DUKbt = XK% . . sinj cosj = 0,85 ® sinj = 0,527 Chọn: XK = 12% . UKbt = 12% . . 0,527 = 2,034% (không thỏa) XK = 10% . UKbt = 10% . . 0,527 = 1,696% (thỏa mãn) b. Điều kiện làm việc cưỡng bức: DUKcb = XK% . . sinj == 10% . . 0,527 = 4,576% (thỏa mãn) Kháng điện đã chọn thỏa mãn về yêu cầu tổn thất điện áp trên kháng 2. Chọn kháng điện phân đoạn cho phương án 2: a.sơ đồ phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát B2 B1 K2 K1 P Đ III P Đ II P Đ I S td5 F5 F4 F3 2,5MW 3 x 5MW 3 x 2,5MW S td3 3 x 5MW 2,5MW S td4 3 x 2,5MW - Phụ tải phân đoạn I và III: SpđImax = SpđIIImax = = 18,23 (MVA) SpđImin = 15,0588 (MVA) - Phụ tải phân đoạn II: SpđIImax = = 21,176 (MVA) SpđIImin = 0,8 . 21,176 = 16,9408 (MVA) b. Xác định dòng làm việc bình thường qua kháng: SK1 = SK2 = . (SđmF4 - StdF4max - Spđ2min) = .(62,5 - 0,07 . 62,5 – 16,9408) = 20,5921 (MVA) Þ IK1 = IK2 = = 1,1322 (KA) c. Xác định dòng làm việc cưỡng bức qua kháng: * Khi 1 máy biến áp liên lạc nghỉ. Giả sử B1 nghỉ Công suất qua kháng K2 là lớn nhất SK2 = [Kqtsc .SđmB2 + StdpđIII + SpđIIImax - SđmF5] = = [1,4 . 80 + 0,07 . 62,5 + 18,823 - 62,5] = 72,698 (MVA) * Khi sự cố máy phát F3: Công suất qua kháng K1 là lớn nhất: SK1 = SB + SpđI Với: SB là công suất truyền qua máy biến áp trong trường hợp F3 nghỉ: SB = .[SSđmF4,5 - SStdF4,5 - SUF] - Xét hai trường hợp: + Trường hợp SUFmax: SB = .[2 . 62,5 - 2 .4,375 - 58,823] = 28,7135 (MVA) Vậy: SK1 = SB + SpđImax = 28,7135 + 18,823 =47,5365 (MVA) + Trường hợp SUFmin: SB = .[2 . 62,5 - 2 .4,375 - 47,0588] == 34,5956 (MVA) Vậy: SK1 = 34,5956 + 15,0588 = 49,6544 (MVA) * Khi sự cố máy phát F4: Công suất qua K1, K2 là: SK1 = SK2 = . SpđIImax = . 21,176 =10,588 (MVA) * Khi sự cố kháng điện phân đoạn giả sử sự cố K2 + Khi đó công suất qua kháng K1 là lớn nhất: SK1 = SđmF4 - Std4 - SpđIImin = = 62,5 – 4,375 – 16,9408 = 41,1842 (MVA) Kết luận: qua các trường hợp vận hành bình thường và cưỡng bức ta nhận thấy luồng công suất qua kháng nặng nề nhất là trường hợp khi sự cố máy biến áp liên lạc B1 Scb = 72,698 (MVA) IcbK= = 3,997 (MVA) - Tra TLTK I, chọn được loại kháng điện PbA-10-4000 có các thông số: Loại kháng điện Uđm (KV) Iđm (KA) DPđm (KW) Xđm (KW) Iođđ (KA) Iođn (KA) PbA-10-4000 10 4 29,7 0,17 67 53 d. Kiểm tra tổn thất điện áp trên kháng điện phân đoạn: - Điều kiện kiểm tra : + Lúc sự cố : DU% = XK% . . sinj £ DUcp = 5% cosj = 0,85 ® sinj = 0,527. + Lúc bình thường DU% £2% Chọn: XK = 12% . DUKbt% = 12% . . 0,527 = 1,79% < DUcp = 2% (thoả mãn) DUKcb% = 12% . .0,527 = 6,319% (không thỏa) Chọn: XK = 10% . DUKbt% = 10% . . 0,527 = 1,491% < DUcp = 2% (thỏa mãn) DUKcb% = 10% . .0,527 = 5,266% (không thỏa) Chọn: XK = 8% . DUKbt% = 8% . . 0,527 = 1,193% < DUcp = 2% (thỏa mãn) DUKcb% = 8% . .0,527 = 4,212% (thỏa mãn) Vậy: PbA-10-4000-8 thỏa mãn yêu cầu tổn thất điện áp trên kháng. III.TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG - Tổn thất điện năng trong máy biến áp bao gồm 2 thành phần : + Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải và bằng tổn thất không tải của máy biến áp + Tổn thất đồng phụ thuộc vào phụ tải, khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch I. Phương án I: 1. Tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B3 vận hành hằng năm Máy biến áp B3: DAB3 = DPo . t + DPN . . t Với: Sbộ = SđmF1 - StdF1 = 62,5 – 4,375= 58,125 (MVA) Þ DAB3 = 70 . 8760 + 310 . . 8760 = 2046746,411 (KWh) 2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp biến áp pha biến áp cuộn dây B1,2 vận hành hằng năm - Lượng công suất truyền qua cuộn C,H,T của 2 máy biến áp B1, B2 như sau SH = đm - td - SUF = 4 . 62,5 - 4 . 4,375 - SUF = 232,5 - SUF ST = SUT SC = SH - ST Kết hợp với bảng 1.1 ta có: t(h) 0 ¸ 4 4 ¸ 6 6 ¸ 8 8 ¸ 10 10 ¸ 12 12¸14 14¸16 16¸18 18 ¸20 20 ¸22 22 ¸24 SUF(MVA) 47,0588 58,823 58,823 47,0588 52,941 58,823 58,823 52,941 52,941 47,088 47,0588 SH(MVA) 18185,4411 173,677 173,677 185,441 179,559 173,677 173,677 179,559 179,559 185,441 185,441 ST(MVA) 30 37,5 33,75 30 30 37,5 33,75 30 37,5 37,5 30 SC(MVA) 155,441 136,177 139,927 155,441 149,559 136,177 139,927 149,559 142,059 147,941 155,441 Do nhà chế tạo chỉ cho biết số PNC-H nên tổn thất ngắn mạch của các cuộn dây xem như giống nhau và bằng 0,5DPNC-H Do đó: DPN-C = DPN-T = 0,5 . DPNC-H = 0,5 . 550 = 275 (MVA) - Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1, B2 được xác định như sau: DA = n . DP . t . .S(DPN-C . .DPN-H.). t Trong đó: n: là số lượng máy biến áp vận hành song song t: là thời gian vận hành trong 1 năm SCi, STi, SHi : là công suất qua cuộn cao, trung, hạ trong thời gian t Với: SS . t = [155,4412 . 8 + 136,1772 . 4 +139,927 2 . 4 + 149,5592 . 4 + + 142,0592 . 2 + 147,9412 . 2]. 365 = = 519363,6953 . 365 = 189567748,8 (MVA2.h) SS . t = [302 . 12 +37,52 . 8 +33,752 . 4] . 365 = = 26606,25. 365 = 9711281,25 (MVA2.h) SS . t = [185,4412 . 10 + 173,6772 . 8 + 179,6592 . 6]. 365 = = 778641,8543 . 365 =284204276,8 (MVA2.h) SSB1,B2 = 2 . 240 . 8760 + . . [189567748,8 + + +284204276,8] == 8935234,772 (KWh) II. Phương án II: 1. Tổn thất điện năng trong máy biến áp biến áp pha 2 cuộn dây vận hành hằng năm (B3, B4) Tổn thất điện năng trong từng máy biến áp B3, B4 được xác định như sau DAB3 = DPo . t + DPN . t Sbộ = SđmF - StdF = 62,5 – 4,375 = 58,125 (MVA) Þ DA = 70 . 8760 + 310 . . 8760 = 2046746,411 (KWh) 2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha ba cuộn dây B1,2 vận hành hàng năm - Lượng công suất truyền qua cuộn c-T-H của 2 máy biến áp B1, B2 như sau SH = đmFi - tdFi - SUF = 3 . 62,5 - 3 . 4,375 - SUF = 174,375 - SUF ST = SUT SC = SH - ST t(h) 0 ¸ 4 4 ¸ 6 6 ¸ 8 8 ¸ 10 10 ¸ 12 12¸14 14¸16 16¸18 18 ¸20 20 ¸22 22 ¸24 SUF(MVA) 47,0588 58,823 58,823 47,0588 52,941 58,823 58,823 52,941 52,941 47,088 47,0588 SH(MVA) 127,3162 115,552 115,552 127,3162 121,434 115,552 155,552 121,434 121,434 127,3162 127,3162 ST(MVA) 30 37,5 33,75 30 30 37,5 33,75 30 37,5 37,5 30 SC(MVA) 97,3162 78,052 81,802 97,3162 91,434 78,052 81,802 91,43 83,934 89,8162 97,3162 Do nhà chế tạo chỉ cho biết số PNC-H nên tổn thất ngắn mạch của các cuộn dây xem như giống nhau và bằng 0,5DPNC-H Do đó: DPN-C = DPN-T = 0,5 . DPNC-H = 0,5 . 390 = 195 (MVA) Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1, B2 được xác định như sau: DA = n . DP . t . .S(DPN-C . .DPN-H.). t Trong đó: n: là số lượng máy biến áp vận hành song song t: là thời gian vận hành trong 1 năm SCD, STi, SHi : là công suất qua cuộn cao, trung, hạ trong thời gian t Với: SS . t = [97,3162 . 8 + 78,0522 . 4 + 81,8o22 . 4 +91,4342 . 4 + + 83,9342 . 2 + 89,81622 . 2]. 365 = = 190562,3962 . 365 = 69555274,61 (MVA2.h) SS . t = [30 . 12 + 37,52 . 8 + 33,752 . 4] . 365 = = 26606,25. 365 =9711281,25 (MVA2.h) SS . t = 127,31622 . 10 + 115,5522 . 8 + 121,4342 . 6]. 365 = =130447004,8(MVA2.h) SSB1,B2 = 2 . 82 . 8760 + . . [69555274,61 + + + 130447004,8 = 4813122,682 (KWh) III. Tổn thất điện năng trong máy biến áp của 2 phương án: 1. Phương án 1: DApa1 = DAB3 + DAB1,B2 = = 2046746,411 +8935234,772 = 10981981,18 (KWh) 2. Phương án 2: DApa2 = DAB3 + DAB4 + DAB1,2 = = 2 . 2046746,411 + 4813122,682 = 8906615,504 (KWh)