Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, nhu cầu tiêu thụ điện năng phục vụ các lĩnh vực công nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tại Việt Nam tăng trưởng liên tục. Sự phát triển mạnh mẽ của phụ tải điện đòi hỏi hệ thống điện quốc gia phải xây dựng thêm các nguồn phát mới nhằm đảm bảo an ninh năng lượng. Việc thiết kế, xây dựng và vận hành nhà máy điện đòi hỏi tính toán tối ưu về kinh tế - kỹ thuật để vừa đáp ứng độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng, an toàn vận hành, vừa tối ưu hóa chi phí đầu tư. Đồng thời, xu hướng tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo phân tán, điển hình là điện mặt trời áp mái tại các công trình thương mại - dịch vụ, đóng vai trò bổ trợ nguồn cung tại chỗ và giảm áp lực lên lưới điện phân phối.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được phân chia thành hai phần chính:

  1. Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy phát, công suất định mức mỗi tổ máy là 63 MW (tổng công suất định mức 252 MW), liên kết với hệ thống điện quốc gia qua các cấp điện áp 220 kV, 110 kV và cấp điện áp máy phát 10,5 kV. Nhiệm vụ cụ thể gồm: tính toán cân bằng công suất, đề xuất phương án nối điện, lựa chọn và kiểm tra máy biến áp, tính toán so sánh kinh tế - kỹ thuật, tính toán dòng điện ngắn mạch, lựa chọn khí cụ điện - dây dẫn và thiết kế hệ thống tự dùng.
  2. Phần II: Thiết kế chuyên đề hệ thống điện mặt trời áp mái hòa lưới không lưu trữ cho trung tâm thương mại Vincom Plaza Hòa Bình, bao gồm tính toán lựa chọn tấm pin quang điện, bộ biến đổi điện (inverter), tủ điện hạ thế, kết cấu cơ khí và phụ kiện đấu nối.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điện nhất thứ của nhà máy nhiệt điện công suất 4x63 MW và hệ thống điện mặt trời áp mái công trình thương mại.
  • Phạm vi không gian: Trạm phân phối và thiết bị điện trong khuôn viên nhà máy nhiệt điện liên kết lưới 110 kV, 220 kV và phụ tải địa phương 10,5 kV; hệ thống áp mái tại tòa nhà Vincom Plaza Hòa Bình, tỉnh Hòa Bình.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án hoàn thành vào tháng 01/2024, sử dụng biểu đồ phụ tải ngày đặc trưng chia thành 7 khoảng thời gian (0÷4h, 4÷8h, 8÷12h, 12÷14h, 14÷17h, 17÷21h, 21÷24h) và chu kỳ vận hành 8.760 giờ/năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn kỹ thuật:

  • Đồ án căn cứ trên giáo trình chuyên ngành "Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp", vận dụng 7 nguyên tắc thiết kế sơ đồ nối điện chính cho nhà máy điện có 3 cấp điện áp.
  • Lý thuyết cân bằng công suất: Công suất phát toàn nhà máy được xác định theo hệ số công suất $\cos\varphi_G$ và công suất đặt. Công suất tự dùng được tính theo tỷ lệ phần trăm tích hợp giữa thành phần phụ thuộc và không phụ thuộc công suất phát ($\alpha = 5%$).
  • Lý thuyết máy biến áp tự ngẫu (MBATN): Ứng dụng công thức tính hệ số có lợi $\alpha = (U_C - U_T)/U_C = (220 - 110)/220 = 0,5$; các điều kiện đẳng áp, phân bố dòng điện qua cuộn chung và cuộn nối tiếp ở các chế độ vận hành bình thường và sự cố đứt cuộn dây/hỏng máy biến áp.
  • Phương pháp tính tổn thất điện năng $\Delta A$ trong máy biến áp: Kết hợp tổn thất không tải ($\Delta P_0$) theo thời gian đóng điện (8.760 giờ) và tổn thất ngắn mạch ($\Delta P_N$) theo bậc thang truyền tải công suất trong 24 giờ nhân với 365 ngày.
  • Lý thuyết ngắn mạch và lựa chọn khí cụ điện: Phương pháp xác định dòng ngắn mạch chu kỳ siêu quá độ $I''N$, dòng xung kích $i{xk}$, xung lượng nhiệt $B_N = B_{Nck} + B_{Nkck}$; kiểm tra ổn định lực điện động và ổn định nhiệt đối với máy cắt, dao cách ly, thanh dẫn cứng và thanh góp mềm.

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp giải tích số liệu: Tính toán cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng cho từng khung giờ trong ngày.
  • Phương pháp so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật: So sánh vốn đầu tư thiết bị phân phối, giá trị mua máy biến áp, chi phí tổn thất điện năng hàng năm và hệ số chi phí tiêu chuẩn ($a_{tc} = 8,4%$) nhằm lựa chọn phương án tối ưu giữa các sơ đồ nối điện đề xuất.
  • Phương pháp tra cứu bảng biểu định mức kỹ thuật: Sử dụng catalogue công nghiệp về thiết bị phát điện (máy phát TB-63-2), máy biến áp lực (loại TДЦ, TPДЦH, ATДЦTH), khí cụ điện hạ áp, cao áp và thiết bị quang điện chuyên dụng.

Nguồn dữ liệu sử dụng:

  • Số liệu phụ tải quy chuẩn của nhà máy nhiệt điện: công suất địa phương cực đại $P_{maxDP} = 13,5$ MW ($\cos\varphi = 0,9$), công suất trung áp cực đại $P_{maxUT} = 70$ MW ($\cos\varphi = 0,92$), công suất cao áp cực đại $P_{maxUC} = 70$ MW ($\cos\varphi = 0,88$).
  • Dữ liệu thông số thiết bị từ tài liệu kỹ thuật chuẩn ngành điện và catalogue thương mại của tấm pin JA Solar, biến tần Growatt MID 25KTL3-X.

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp công nghệ

Cấu hình tổ máy phát điện: Nhà máy trang bị 4 tổ máy phát tuabin nhiệt điện kiểu TB-63-2 do Liên Xô (cũ) chế tạo với các thông số định mức: công suất tác dụng $P_{đm} = 63$ MW, công suất biểu kiến $S_{đm} = 78,75$ MVA, điện áp định mức $U_{đm} = 10,5$ kV, hệ số công suất định mức $\cos\varphi = 0,8$, tốc độ quay $n_{đm} = 3000$ vòng/phút. Điện kháng thứ tự thuận siêu quá độ $X''_d = 0,153$, quá độ $X'_d = 0,224$, điện kháng thứ tự nghịch $X_2 = 2,199$. Tổng công suất định mức toàn nhà máy đạt 315 MVA.

Giải pháp phân phối điện và cấu hình thanh góp:

  • Cấp điện áp máy phát (10,5 kV): Do phụ tải địa phương có công suất cực đại $S_{maxDP} = 13,20$ MVA chỉ chiếm 8,38% công suất định mức một tổ máy phát (nhỏ hơn ngưỡng quy chuẩn 15%), đồ án không xây dựng cấp thanh góp điện áp máy phát mà trích điện trực tiếp từ đầu cực máy phát qua kháng điện và máy cắt.
  • Cấp điện áp cao (220 kV): Thiết kế sơ đồ 2 hệ thống thanh góp không có thanh góp vòng, bao gồm 6 mạch đường dây (2 mạch lộ kép về hệ thống, 2 mạch lộ kép đi phụ tải) và các ngăn lộ nối vào máy biến áp.
  • Cấp điện áp trung (110 kV): Thiết kế sơ đồ 2 hệ thống thanh góp không có thanh góp vòng, gồm 4 mạch xuất tuyến đi phụ tải (1 mạch kép và 2 mạch đơn) cùng các ngăn lộ máy biến áp liên lạc và máy biến áp bộ.

Hệ thống cung cấp điện tự dùng: Hệ thống tự dùng nhà máy được thiết kế phân tầng với hai cấp điện áp 6,0 kV và 0,4 kV. Nguồn điện tự dùng chính được lấy từ đầu cực máy phát qua máy biến áp tự dùng TD91 hạ áp xuống 6 kV cấp cho các phụ tải động cơ công suất lớn (bơm cấp nước, quạt gió, quạt khói, máy nghiền than) và các máy biến áp hạ áp 6/0,4 kV cung cấp cho các phụ tải chiếu sáng, động cơ công suất nhỏ qua hệ thống aptomat và cầu dao hạ thế.

Hệ thống điện mặt trời áp mái Vincom Plaza Hòa Bình:

  • Hệ thống pin quang điện: Sử dụng các tấm pin mặt trời đơn tinh thể hiệu suất cao của JA Solar, lắp đặt trên hệ thống khung nhôm định hình chống ăn mòn bằng bulông liên kết và hệ kẹp chữ T, chữ Z.
  • Bộ nghịch lưu hòa lưới (Inverter): Sử dụng biến tần Growatt MID 25KTL3-X với công suất danh định 25 kW, tích hợp chức năng bám điểm công suất cực đại (MPPT) và các tính năng bảo vệ quá áp, ngược cực, quá nhiệt.
  • Đấu nối và phân phối: Kết nối các chuỗi pin về tủ hạ thế qua giắc cắm chuyên dụng MC4, thang máng cáp solar bảo vệ cơ học, và aptomat hạ thế liên động hòa trực tiếp vào lưới điện nội bộ 0,4 kV của tòa nhà.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Chương I: Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy

Chương I thực hiện tính toán biến thiên công suất tác dụng và biểu kiến của toàn nhà máy theo 7 khoảng thời gian trong ngày. Tại thời điểm cực đại (14÷17h), công suất phát đạt $P_{TNM}% = 98%$, tương đương $S_{TNM} = 308,7$ MVA; phụ tải tự dùng tiêu thụ $S_{TD} = 14,31$ MVA; phụ tải địa phương đạt $S_{DP} = 13,2$ MVA; phụ tải trung áp đạt $S_{UT} = 70$ MVA; phụ tải cao áp tiêu thụ $S_{UC} = 67,61$ MVA. Lượng công suất dư phát về hệ thống điện 220 kV đạt mức cực đại $S_{VHT} = 143,58$ MVA. Dựa trên tính toán tỷ số công suất và nguyên tắc ghép bộ, tác giả đề xuất 4 phương án nối điện:

  • Phương án 1: Gồm 2 bộ máy phát - máy biến áp (MPĐ-MBA) hai cuộn dây nối lên cấp 220 kV và 110 kV, kết hợp 2 bộ MPĐ nối vào 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc cấp 220/110/10,5 kV.
  • Phương án 2: Gồm 2 bộ MPĐ-MBA hai cuộn dây ghép lên thanh góp 110 kV, kết hợp 2 bộ MPĐ nối vào 2 máy biến áp tự ngẫu liên lạc cấp 220/110/10,5 kV.
  • Phương án 3 và Phương án 4: Sử dụng nhiều cấp biến áp trung gian và ghép chung 2 máy phát vào một MBA, nhưng bị loại bỏ do vốn đầu tư cao và độ tin cậy cung cấp điện khi sự cố kém hơn. Tác giả chọn Phương án 1 và Phương án 2 để tính toán so sánh kỹ thuật - kinh tế.

Chương II: Tính toán chọn máy biến áp

Tác giả tính toán công suất định mức và kiểm tra quá tải cho các MBA hai cuộn dây và MBATN.

  • Phương án 1: Chọn 1 MBA hai cuộn dây cấp 220 kV kiểu TДЦ-80/220 ($S_{đm} = 80$ MVA; $U = 242/11$ kV; $\Delta P_0 = 80$ kW; $\Delta P_N = 320$ kW; $U_N% = 11$), 1 MBA hai cuộn dây cấp 110 kV kiểu TДЦ-80/110 ($S_{đm} = 80$ MVA; $U = 115/11$ kV; $\Delta P_0 = 70$ kW; $\Delta P_N = 310$ kW; $U_N% = 10,5$) và 2 MBATN kiểu ATДЦTH-160/220 ($S_{đm} = 160$ MVA; $U = 230/121/11$ kV; $\Delta P_0 = 85$ kW; $\Delta P_N = 380$ kW).
  • Phương án 2: Chọn 2 MBA hai cuộn dây cấp 110 kV kiểu TPДЦH-80/110 ($S_{đm} = 80$ MVA; $\Delta P_0 = 70$ kW; $\Delta P_N = 310$ kW) và 2 MBATN kiểu ATДЦTH-200/220 ($S_{đm} = 200$ MVA; $\Delta P_0 = 105$ kW; $\Delta P_N = 430$ kW).

Kiểm tra 3 chế độ sự cố nghiêm trọng nhất: hỏng 1 bộ MPĐ-MBA phía trung lúc tải cực đại, hỏng 1 MBATN lúc tải cực đại, và hỏng 1 MBATN lúc tải cực tiểu. Kết quả tính toán chỉ ra các máy biến áp không bị quá tải cuộn dây (cuộn nối tiếp và cuộn chung đều thỏa mãn điều kiện mang tải nhỏ hơn công suất định mức nhân hệ số quá tải sự cố $k_{qtsc} = 1,4$), và lượng công suất thiếu hụt phát về hệ thống (tối đa 68,88 MVA) hoàn toàn được bù đắp bởi công suất dự trữ của hệ thống điện ($S_{dpHT} = 180 \div 611$ MVA).

Tổn thất điện năng hàng năm của các phương án được tổng hợp cụ thể:

  • Tổn thất điện năng Phương án 1: MBA $T_1$ mất 3.175,73 MWh; MBA $T_2$ mất 3.084,65 MWh; hai MBATN mất $2 \times 1.598,7 = 3.197,4$ MWh; tổng tổn thất đạt 9.859,08 MWh.
  • Tổn thất điện năng Phương án 2: Hai MBA hai cuộn dây mất $2 \times 3.010,79 = 6.021,58$ MWh; hai MBATN mất $2 \times 2.040,35 = 4.080,7$ MWh; tổng tổn thất đạt 10.102,28 MWh.

Chương III: Tính toán kinh tế- kỹ thuật, chọn phương án tối ưu

Chương này thực hiện thiết kế chi tiết mặt bằng sơ đồ thiết bị phân phối cấp 220 kV và 110 kV cho cả hai phương án (sơ đồ 2 hệ thống thanh góp không có thanh góp vòng). Tác giả tổng hợp hàm chi phí tính toán quy đổi hàng năm dựa trên vốn mua máy biến áp, vốn xây dựng thiết bị phân phối theo số ngăn lộ ($V_{TBPP}$), chi phí tổn thất điện năng và hệ số tiêu chuẩn $a_{tc} = 8,4%$. Do Phương án 1 có tổn thất điện năng hàng năm thấp hơn Phương án 2 là 243,2 MWh và độ linh hoạt cao hơn khi truyền tải công suất, đồ án lựa chọn Phương án 1 làm phương án nối điện tối ưu cho nhà máy.

Chương IV: Tính toán ngắn mạch

Xác định các điểm ngắn mạch tính toán trên hệ thống điện: điểm ngắn mạch trên thanh góp 220 kV, thanh góp 110 kV, đầu cực máy phát 10,5 kV và thanh góp tự dùng. Lập sơ đồ thay thế điện kháng, tính toán quy đổi điện kháng về cấp điện áp cơ bản và xác định dòng điện ngắn mạch chu kỳ siêu quá độ $I''N$, dòng xung kích $i{xk}$ và xung lượng nhiệt $B_N$ làm căn cứ kỹ thuật để kiểm tra độ bền điện động và ổn định nhiệt của các thiết bị.

Chương V: Chọn các khí cụ điện và dây dẫn

Dựa trên dòng điện làm việc bình thường cực đại và dòng điện cưỡng bức khi sự cố, chương V lựa chọn và kiểm định toàn diện các thiết bị nhất thứ:

  • Máy cắt và dao cách ly cho các cấp 220 kV, 110 kV và 10,5 kV.
  • Thanh dẫn cứng hình máng cho đoạn nối từ đầu cực máy phát tới máy biến áp và tủ kháng điện; kiểm tra khoảng cách xà và sứ đỡ.
  • Dây dẫn và thanh góp mềm bằng nhôm lõi thép (AC) cho các thiết bị phân phối ngoài trời cấp 110 kV và 220 kV.
  • Cáp điện và cuộn kháng điện hạn chế dòng ngắn mạch cho phụ tải địa phương 10,5 kV.
  • Máy biến điện áp (TU) và máy biến dòng điện (TI) đo lường, bảo vệ cho các cấp 220 kV, 110 kV và 10,5 kV; chống sét van (CSV) bảo vệ quá điện áp khí quyển.

Chương VI: Tính toán lựa chọn phương án và sơ đồ cung cấp điện tự dùng

Chương này xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo các phân xưởng chính. Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện tự dùng gồm hai cấp điện áp 6,0 kV và 0,4 kV; tính chọn công suất máy biến áp tự dùng làm việc và dự phòng; tính toán dòng ngắn mạch tự dùng sau MBA tự dùng TD91 và MBA 6/0,4 kV; lựa chọn máy cắt tự dùng 6 kV, aptomat hạ áp và cầu dao cách ly 0,4 kV bảo vệ động cơ và chiếu sáng.

Phần II: Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái cho Vincom Plaza Hòa Bình

Chương 1: Tổng quát

Chương 1 phân tích tiềm năng bức xạ năng lượng mặt trời tại khu vực miền Bắc nói chung và tỉnh Hòa Bình nói riêng. Khảo sát thực địa kết cấu mái bằng và diện tích lắp đặt khả dụng tại trung tâm thương mại Vincom Plaza Hòa Bình nhằm xác định quy mô lắp đặt phù hợp, giảm thiểu lượng điện năng tiêu thụ từ lưới điện quốc gia trong giờ cao điểm ban ngày.

Chương 2: Giải pháp công nghệ và quy mô thiết kế

Chương này trình bày các giải pháp kỹ thuật cụ thể:

  • Lựa chọn tấm quang điện: Tấm pin mặt trời JA Solar công nghệ mono bán tế bào (half-cell) có công suất và hiệu suất chuyển đổi cao.
  • Bộ nghịch lưu (Inverter): Chọn biến tần ba pha hòa lưới Growatt 25kW kiểu MID 25KTL3-X.
  • Thiết kế cơ khí và giàn đỡ: Hệ thống thanh ray nhôm định hình chuyên dụng, kẹp biên chữ Z, kẹp giữa chữ T, liên kết bu lông inox 304 chống gỉ.
  • Hệ thống điện và đấu nối: Sử dụng đầu nối MC4 chuyên dụng đạt tiêu chuẩn chống nước IP68, hệ thống thang máng cáp solar bảo vệ tuyến cáp DC và AC; tính chọn tiết diện dây dẫn cho 3 phân đoạn truyền tải; thiết kế tủ hạ áp phân phối gồm aptomat bảo vệ quá tải, chống sét lan truyền và đồng hồ đo đếm điện năng; lập bảng tổng hợp khối lượng và khái toán chi phí thiết bị.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán kỹ thuật chính trong đồ án:

  • Hoàn thành tính toán phân bố công suất 24 giờ cho nhà máy nhiệt điện 4x63 MW ($S_{đm\Sigma} = 315$ MVA), xác định biểu đồ truyền tải công suất về hệ thống điện 220 kV với giá trị lớn nhất là 143,58 MVA và nhỏ nhất là 119,61 MVA.
  • Đã kiểm tra độ tin cậy của máy biến áp tự ngẫu trong 3 chế độ sự cố nặng nề nhất: hệ số quá tải sự cố các cuộn dây đều nằm trong giới hạn an toàn ($S_{nt} \le 112$ MVA so với khả năng chịu tải cho phép của máy biến áp 160 MVA khi xét hệ số quá tải $k_{qtsc} = 1,4$).

Bảng so sánh chỉ tiêu tổn thất và kinh tế giữa hai phương án nối điện chính:

Hạng mục so sánh Phương án 1 Phương án 2 Chênh lệch (PA2 - PA1)
Cấu hình MBA 2 cuộn dây 1 MBA 220 kV + 1 MBA 110 kV (80 MVA) 2 MBA 110 kV (80 MVA) Khác cấp điện áp kết nối
Cấu hình MBA tự ngẫu 2 MBATN 160 MVA ($ATДЦTH-160$) 2 MBATN 200 MVA ($ATДЦTH-200$) PA2 chọn dung lượng lớn hơn
Tổn thất điện năng MBA 2 cuộn dây 6.260,38 MWh/năm 6.021,58 MWh/năm -238,80 MWh/năm
Tổn thất điện năng MBATN liên lạc 3.197,40 MWh/năm 4.080,70 MWh/năm +883,30 MWh/năm
Tổng tổn thất điện năng ($\Delta A_\Sigma$) 9.859,08 MWh/năm 10.102,28 MWh/năm +243,20 MWh/năm
Sơ đồ thiết bị phân phối 220 kV 2 hệ thống thanh góp không vòng (6 mạch) 2 hệ thống thanh góp không vòng (6 mạch) Tương đương về số mạch
Sơ đồ thiết bị phân phối 110 kV 2 hệ thống thanh góp không vòng (4 mạch) 2 hệ thống thanh góp không vòng (4 mạch) Tương đương về số mạch
Đánh giá lựa chọn kinh tế - kỹ thuật Phương án tối ưu được chọn Bị loại do tổn thất năng lượng cao PA1 tối ưu hơn

Đóng góp của đồ án:

  • Xây dựng bản thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 252 MW, giải quyết bài toán phối hợp truyền tải giữa 3 cấp điện áp (220 kV, 110 kV và 10,5 kV) thông qua tính toán kiểm nghiệm MBATN chi tiết.
  • Kết hợp thực hành thiết kế nguồn năng lượng sạch áp mái công suất phân tán sử dụng công nghệ biến tần chuỗi (Growatt MID 25KTL3-X) và pin mặt trời JA Solar gắn liền với phụ tải thương mại thực tế tại địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Nội dung đồ án chỉ tập trung vào thiết kế phần điện nhất thứ và hệ thống tự dùng; không tính toán các thông số công nghệ nhiệt (lò hơi, tuabin, chu trình hơi nước, nhiên liệu than).
  • Các phép tính kinh tế - kỹ thuật sử dụng hệ số chi phí tiêu chuẩn tĩnh ($a_{tc} = 8,4%$) và giá điện quy định một mức, chưa xét đến biến động giá thị trường điện cạnh tranh.
  • Phần chuyên đề điện mặt trời áp mái dừng lại ở mức thiết kế sơ bộ cấu hình thiết bị, chưa tiến hành mô phỏng sản lượng chuyên sâu bằng phần mềm chuyên dụng (như PVSyst hay Helioscope) và chưa đánh giá chi tiết ảnh hưởng sóng hài lên chất lượng điện năng của tòa nhà.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Nghiên cứu mô phỏng ổn định động của hệ thống điện khi xảy ra sự cố ngắn mạch trên các đường dây 220 kV giải tỏa công suất nhà máy.
  • Mở rộng tính toán hệ thống rơ le bảo vệ kỹ thuật số và hệ thống điều khiển tích hợp máy tính (DCS/SCADA) cho trạm phân phối của nhà máy.
  • Đánh giá khả năng tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS) kết hợp với điện mặt trời áp mái tại trung tâm thương mại để tối ưu biểu đồ phụ tải giờ cao điểm.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư ngành Công nghệ Kỹ thuật điện, Kỹ thuật điện và Hệ thống điện:

  • Phương pháp tính toán cân bằng công suất, quy trình kiểm tra quá tải sự cố máy biến áp tự ngẫu theo hệ số có lợi $\alpha = 0,5$ và phương pháp tính tổn thất điện năng $\Delta A$ theo biểu đồ phụ tải ngày phân đoạn là mẫu tính toán trực quan cho các đồ án môn học và đồ án tốt nghiệp "Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp".
  • Toàn bộ trình tự lựa chọn khí cụ điện (máy cắt, dao cách ly, thanh dẫn máng, cáp ngầm, kháng điện, TU, TI) đi kèm điều kiện kiểm tra ổn định lực điện động và ổn định nhiệt cung cấp cơ sở dữ liệu tra cứu và tính toán thực tế.
  • Chuyên đề điện mặt trời áp mái cung cấp danh mục cấu hình thiết bị thực tế (pin JA Solar, inverter Growatt, hệ kẹp, máng cáp) cho các kỹ sư triển khai dự án điện mặt trời thương mại.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy phát điện được lựa chọn trong đồ án có các thông số kỹ thuật định mức chính xác là gì?
Nhà máy sử dụng 4 tổ máy phát nhiệt điện kiểu TB-63-2 do Liên Xô chế tạo với công suất tác dụng định mức $P_{đm} = 63$ MW, công suất biểu kiến định mức $S_{đm} = 78,75$ MVA, điện áp định mức $U_{đm} = 10,5$ kV, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,8$, tốc độ quay định mức $n_{đm} = 3000$ vòng/phút, điện kháng siêu quá độ $X''_d = 0,153$.

2. Vì sao đồ án không xây dựng cấp thanh góp điện áp máy phát (10,5 kV) mà lấy điện trực tiếp từ đầu cực máy phát?
Theo quy chuẩn thiết kế, khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ hơn 15% công suất định mức của một tổ máy phát thì không cần xây dựng thanh góp điện áp máy phát nhằm tiết kiệm chi phí xây dựng và giảm dòng ngắn mạch. Tại nhà máy, công suất cực đại của phụ tải địa phương là 13,20 MVA, chiếm 8,38% công suất định mức máy phát ($13,20 / (2 \times 78,75) \approx 8,38% < 15%$), do đó điện phụ tải địa phương được rẽ nhánh trực tiếp từ đầu cực hai tổ máy phát qua cuộn kháng điện.

3. Sự khác biệt căn bản về cấu hình thiết bị và tổn thất điện năng giữa Phương án 1 và Phương án 2 là gì?
Phương án 1 sử dụng 1 MBA 2 cuộn dây lên cấp 220 kV (TДЦ-80), 1 MBA 2 cuộn dây lên cấp 110 kV (TДЦ-80) và 2 MBATN 160 MVA (ATДЦTH-160). Phương án 2 ghép 2 MBA 2 cuộn dây lên cấp 110 kV (TPДЦH-80) và dùng 2 MBATN công suất lớn hơn là 200 MVA (ATДЦTH-200). Tổng tổn thất điện năng hàng năm của Phương án 1 là 9.859,08 MWh, thấp hơn Phương án 2 (10.102,28 MWh) một lượng là 243,2 MWh/năm.

4. Hệ số có lợi $\alpha$ của máy biến áp tự ngẫu trong đồ án được xác định như thế nào và có ý nghĩa gì?
Hệ số có lợi được tính theo công thức $\alpha = (U_C - U_T)/U_C = (220 - 110)/220 = 0,5$. Hệ số này biểu thị tỷ lệ dung lượng quy chuẩn chế tạo so với dung lượng truyền tải định mức của máy biến áp tự ngẫu. Giá trị $\alpha = 0,5$ cho thấy kích thước và vật liệu chế tạo cuộn dây được giảm đi một nửa so với máy biến áp ba cuộn dây thông thường cùng công suất truyền tải.

5. Chuyên đề hệ thống điện mặt trời áp mái tại Vincom Plaza Hòa Bình sử dụng những thiết bị chính nào?
Hệ thống sử dụng các tấm pin quang điện đơn tinh thể của JA Solar, bộ biến đổi hòa lưới (Inverter) ba pha Growatt MID 25KTL3-X công suất danh định 25 kW, hệ giàn đỡ thanh nhôm định hình kết hợp kẹp chữ T và chữ Z, đầu nối chuyên dụng MC4, thang máng cáp solar và tủ điện hạ thế tích hợp thiết bị đóng cắt aptomat.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Mai Việt Anh đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện công suất 4x63 MW, đưa ra lựa chọn tối ưu về phương án nối điện và cấu hình thiết bị phân phối 220 kV, 110 kV cùng hệ thống tự dùng. Các kết quả tính toán máy biến áp tự ngẫu liên lạc và kiểm tra chế độ sự cố đảm bảo tính liên tục, an toàn và độ tin cậy cung cấp điện theo các tiêu chuẩn ngành điện. Đồng thời, phần chuyên đề thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái tại Vincom Plaza Hòa Bình mang tính ứng dụng thực tiễn cao, đáp ứng xu hướng phát triển nguồn năng lượng phân tán tại các cơ sở thương mại.