đồ án thiết kế phần điện nhà máy điện 3 tổ máy x 50 MW

Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Chơng I
Chọn máy phát điện tính toán
phụ tải - cân bằng công suất
Để thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế, chúng ta cần phải nắm vững
các số liệu đã cho cũng nh các yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi trong quá
trình thiết kế.
Việc tính toán, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lợng công
suất nhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kỳ quan trọng, nó
là cơ sở giúp ta xây dựng đợc các bảng phân phối và cân bằng công
suất toàn nhà máy. Từ đó rút ra các điều kiện kinh tế - kỹ thuật để
chọn các phơng án nối điện toàn nhà máy hợp lý nhất với thực tế yêu
cầu thiết kế.
Quá trình tính toán đợc thực hiện nh sau:
1.1 Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện
ngng hơi có công suất tổng là 150MW gồm 3 tổ máy, mỗi tổ máy có
công suất là 50MW.
Phụ tải ở đầu cực máy phát có U
đm
= 10kV cho nên để thuận
tiện cho việc cung cấp điện cho phụ tải này ta chọn kiểu máy phát
TB-50-2 có các thông số sau:
Bảng 1.1
S
đm
P
đm
cos U
đm
I

đm
n
Điện kháng tơng đối đmức
X
d

X
d

X
d
62,5 50 0,8 10,5 3,44 300 0,135 0,3 1,84
1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế cung cấp điện cho phụ
tải ở các cấp điện áp: 10,5kV; 110kV và phát về hệ thống một lợng
Nguyễn Thanh Mai
Trang 1
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
công suất còn lại (trừ tự dùng). Công suất tiêu thụ ở các phụ tải đợc
cho ở các bảng biến thiên phụ tải trong ngày. Sau đây ta tính toán cho
từng phụ tải nh sau:
a) Phụ tải địa ph ơng
Các số liệu ban đầu: U
đm
= 10,5kV ; P
max
= 16MW ; cos = 0,86
MVA
P
S 6,18

86,0
16
cos
max
max
===

Từ bảng biến thiên phụ tải địa phơng ta tính đợc công suất phụ tải
theo thời gian trong ngày nh bảng 1.2 bằng cách áp dụng các công
thức:
max
100
)%(
)( Px
tP
tP =
và

cos
)(
)(
tP
tS =
Bảng 1.2
t(h)
Công suất
0 ữ7 7 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24
P% 70 100 80 100 70
S(t), MVA 13,02 18,6 14,88 18,6 13,02
Ta có đồ thị phu tải nh sau:

Nguyễn Thanh Mai
Trang 2
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
b) Phụ tải cấp 110kV
Các số liệu ban đầu: U
đm
= 110kV ; P
max
= 80MW ; cos = 0,86
MVA
P
S 02,93
86,0
80
cos
max
max
===

Từ bảng biến thiên phụ tải trung áp ta tính đợc công suất phụ tải theo
thời gian trong ngày nh bảng 1.3 bằng cách áp dụng các công thức:
max
100
)%(
)( Px
tP
tP =
và

cos

)(
)(
tP
tS =
Bảng 1.3
t(h)
Công suất
0 ữ8 8 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24
P% 80 90 100 80
S(t), MVA 74,42 83,72 93,02 74,42
Đồ thị phụ tải:
c) Phụ tải toàn nhà máy
Các số liệu ban đầu: P
max
= 150MW ; cos = 0,8
MVA
P
S 5,187
8,0
150
cos
max
max
===

Nguyễn Thanh Mai
Trang 3
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Từ bảng biến thiên ta tính đợc công suất phụ tải theo thời gian trong
ngày nh bảng 1.4 bằng cách áp dụng các công thức:

max
100
)%(
)( Px
tP
tP =
và

cos
)(
)(
tP
tS =
Bảng 1.4
t(h)
Công suất
0 ữ8 8 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24
P% 70 90 80 100 80
S(t), MVA 131,25 168,75 150 187,5 150
Đồ thị phụ tải:
d) Tính toán công suất tự dùng
Số liệu ban đầu cho : = 6% ; cos = 0,8
Ta tính tự dùng nhà máy theo công thức :
)6,04,0(.
NM
t
NMTD
S
S
SS +=

với :
MVA
P
S
dat
NM
5,187
8,0
150
cos
===

Nguyễn Thanh Mai
Trang 4
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện

100
%P
xSS
NMt
=
Ta có bảng công suất tự dùng nh bảng 1.5
Bảng 1.5
t(h)
Công suất
0 ữ8 8 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24
P% 70 90 80 100 80
S
t

, MVA 131,25 168,75 150 187,5 150
S
TD
, MVA 9,225 10,575 9,9 11,25 9,9
Đồ thị phụ tải:
e) Tính toán công suất nhà máy phát về hệ thống
Công suất nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức:
S
HT
= S
NM
- ( S
UF
+ S
UT
+ S
TD
)
Trong đó:
S
HT
: công suất nhà máy phát về hệ thống
Nguyễn Thanh Mai
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
S
NM
: công suất phát của nhà máy
S
UF

: công suất tiêu thụ của phụ tải địa phơng
S
UT
: công suất tiêu thụ của phụ tải trung áp
S
TD
: công suất tự dùng của nhà máy
Thay các số liệu tại các thời điểm trong ngày vào công thức
trên ta tính đợc lợng công suất nhà máy phát về hệ thống. Tổng hợp
các phụ tải và lợng công suất phát về hệ thống ta có bảng cân bằng
công suất toàn nhà máy nh bảng 1.6.
Bảng 1.6
t(h)
S (MVA)
0 ữ 7 7 ữ 8 8 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24
S
UF
13,02 13,02 18,6 14,88 18,6 13,02
S
UT
74,42 74,42 83,72 83,72 93,02 74,42
S
TD
9,225 9,225 10,575 9,9 11,25 9,9
S
NM
131,25 131,25 168,75 150 187,5 150
S
HT
34,585 34,585 55,855 41,5 64,63 52,66

Đồ thị phụ tải:

Nguyễn Thanh Mai
Trang 6
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
1.3 Nhận xét
Qua quá trình phân tích và tính toán phụ tải ở các cấp điện áp
và phụ tải toàn nhà máy ta rút ra một số nhận xét sau:
Phụ tải địa phơng có S
UFmax
= 18,6MVA và S
UFmin
= 13,02MVA.
Giá trị công suất này lớn hơn 15% công suất định mức của một tổ
máy phát. Do vậy để cung cấp điện cho phụ tải địa phơng đợc an toàn,
liên tục trong các phơng án nối dây đa ra nhất thiết phải có thanh góp
điện áp máy phát.
Số lợng máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát sao cho
khi một tổ máy nào đó bị sự cố thì tổ máy còn lại vẫn đảm bảo cung
cấp điện năng cho phụ tải tự dùng và phụ tải địa phơng. Nh vậy ta
phải ghép ít nhất là hai tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát.
Để nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp
110kV ta có thể nối bộ máy phát + máy biến áp ba pha hai dây quấn
vào thanh góp 110kV.
Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các
cấp điện áp và tự dùng còn phát về hệ thống một lợng công suất đáng
kể S
HTmax
= 65,41MVA và S
HTmin

= 35,23MVA đợc truyền tải trên đờng
dây kép dài 70km. Công suất của hệ thống (không kể nhà máy thiết
kế) là 1200MVA và dự trữ quay của hệ thống là 80MVA.
Từ các nhận xét trên ta thấy rằng nhà máy cần thiết kế ngoài việc
đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp nó còn có ý
nghĩa quan trọng đối với toàn hệ thống, lợng công suất phát về hệ
thống khá lớn nên nó có ảnh hởng trực tiếp tới độ ổn định của hệ
thống. Vì vậy trong quá trình đề xuất các phơng án nối dây cần chú ý
tới tầm quan trọng của nhà máy với hệ thống.
Nguyễn Thanh Mai
Trang 7
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Chơng II
Các phơng án nối điện chính và
chọn máy biến áp
2.1. Xây dựng các phơng án nối dây
Căn cứ vào bảng cân bằng công suất toàn nhà máy và các nhận
xét ở Chơng I, ta đề ra các yêu cầu đối với các phơng án nối điện
chính của nhà máy cần thiết kế nh sau:
Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp
điện an toàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau,
đồng thời khi bị sự cố không bị tách rời các phần có điện áp khác
nhau.
Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối
điện ngoài việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các
sơ đồ đơn giản, an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành sau này.
1. Ph ơng án 1
Nguyễn Thanh Mai
Trang 8
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện

Đặc điểm
Dùng hai máy biến áp tự ngẫu ba pha liên lạc giữa ba cấp điện áp.
Máy biến áp ba pha hai dây quấn 110/10,5kV nối bộ với máy phát
F
3
để cấp điện cho phụ tải 110kV.
Máy phát F
1
và F
2
đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải
cấp điện áp 10,5kV đợc lấy từ thanh góp này.
Nhận xét
Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp
điện áp
Phụ tải 10,5kV đợc cung cấp bởi hai máy phát do đó khi sự cố một
máy thì vẫn đợc cung cấp điện đầy đủ liên tục bởi máy phát còn lại.
Phụ tải 110kV đợc cung cấp bởi một bộ máy phát + máy biến áp
và công suất hai cuộn trung áp của hai máy biến áp liên lạc.
Sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của hai máy biến áp tự ngẫu có
dung lợng nhỏ.
2. Ph ơng án 2
Đặc điểm
Nguyễn Thanh Mai
Trang 9
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Ghép ba tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát, dùng hai
máy biến áp tự ngẫu ba pha làm máy biến áp liên lạc giữa ba cấp điện
áp.
Nhận xét

Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện.
Số lợng máy biến áp ít hơn phơng án một song chúng lại có suất
lớn hơn.
Sơ đồ nối dây đơn giản.
3. Ph ơng án 3
Đặc điểm
Ghép bộ máy phát + máy biến áp (F
1
+ B
1
) lên thanh góp điện áp
220kV.
Các máy phát F
2
và F
3
đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát,
các máy biến áp tự ngẫu ba pha làm nhiệm vụ liên lạc giữa ba cấp
điện áp.
Nhận xét
Nguyễn Thanh Mai
Trang 10
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Phơng án này đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp
Cấp điện áp trung tuy không có máy biến áp nhng luôn đợc đảm
bảo cung cấp điện.
Giá thành các máy biến áp lớn.
4. Sơ bộ đánh giá các ph ơng án
Qua phân tích từng phơng án ta nhận thấy phơng án ba khó thực
hiện vì không đảm bảo yêu cầu cung cấp điện ở phụ tải trung áp. Do

đó ta loại bỏ phơng án này, giữ lại hai phơng án một và hai để tiếp tục
tính toán so sánh nhằm chọn ra phơng án tối u cho nhà máy thiết kế.
2.2. chọn máy biến áp cho các phơng án
I. Chọn máy biến áp cho ph ơng án 1
Sơ đồ nối điện:
1. Chọn máy biến áp nối bộ B
3
Công suất của máy biến áp B
3
đợc chọn theo điều kiện sau:
S
đmB
S
đmF
S
TDmax
= 62,5 3,75 = 58,75 MVA
Nguyễn Thanh Mai
Trang 11
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Ta chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn ký hiệu TPH63 có các
số liệu nh bảng 2.1:
Bảng 2.1
S
đm
MVA
Điện áp cuộn
dây
Tổn thất , kW
U

N
%
I
o
%
Giá
tiền
10
3
R
P
o
,Vật
dẫn từ
loại
P
NC-H
C T H
A B
63 121 - 10,5 59 73 245 - 10,5 0,6 91
2. Chọn máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
ĐK :
thuaBdm
SS

2
1

Với là hệ số có lợi :
5,0
220
110220
=

=

=
C
TC
U
UU

S
thừa
: công suất truyền qua hai cuộn hạ áp của các máy biến áp liên
lạc.
S
thừa
= S
đmF
(S
UFmin
S
TD
) = 2.62,5 (13,02 + 6,98) = 105MVA
Vậy công suất của các máy biến áp B
1

và B
2
đợc chọn nh sau:
MVASS
thuaBdm
105105
5,0.2
1
2
1
==

Tra bảng ta có thông số của máy biến áp ATTH 125 nh sau :
Bảng 2.2
S
đm
MVA
Điện áp cuộn
dây
Tổn thất , kW
U
N
%
I
o
%
Giá
tiền
10
3

R
P
o
,Vật
dẫn từ loại
P
NC-T
C T H
C-T
C-H T-H
A B
125 230 121 10,5 75 85 290 11 31 19 0,6 185
3. Phân bố công suất phụ tải cho các máy biến áp ở chế độ bình th-
ờng.
a./.Với máy biến áp đấu bộ B
3
Nguyễn Thanh Mai
Trang 12
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Tổ máy F
3
làm việc ở chế độ định mức S
đmF
= 62,5MVA ta có công
suất truyền qua máy biến áp B
3
:
S
B3
= S

đmF
S
TDmax
= 62,5 3,75 = 58,75 MVA
So với S
đmB3
= 63 MVA ta thấy chế độ bình thờng máy biến áp B
3
không bị quá tải.
b./.Với máy biến áp tự ngẫu B
1
và B
2
Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp B
1
và
B
2
đợc tính nh sau:
Cuộn cao : S
CB1
= S
CB2
=
2
1
S
HT
Cuộn trung : S
TB1

= S
TB2
=
2
1
( S
UT
S
B3
)
Cuộn hạ : S
HB1
= S
HB2
= S
CB1
+ S
TB1
Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị
không bằng phẳng cho nên lợng công suất qua cuộn dây cao-trung-hạ
của các máy biến áp tự ngẫu cũng thay đổi.
Qua tính toán ta lập đợc bảng phân phối công suất truyền tải trên
các cuộn dây của các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong
ngày nh bảng 2.3.
Bảng 2.3
t (h)
S (MVA)
0 ữ 7 7 ữ 8 8 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24
S
B3

58,75 58,75 58,75 58,75 58,75 58,75
S
CB1
= S
CB2
17,293 17,293 27,928 20,75 32,315 26,33
S
TB1
= S
TB2
11,195 11,195 15,845 15,845 20,495 11,195
S
HB1
= S
HB2
28,488 28,488 43,773 36,595 52,81 37,525
Qua bảng phân phối công suất cho các máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
ta nhận thấy ở chế độ bình thờng chúng không bị quá tải. Các
máy biến áp B
1
và B
2
chủ yếu truyền công suất từ hạ và trung lên cao.
Nguyễn Thanh Mai
Trang 13
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
4. Kiểm tra quá tải khi các máy biến áp bị sự cố

a./.Giả sử sự cố máy biến áp B
3
, ta có sơ đồ nh sau:
Cho rằng sự cố xảy ra khi phụ tải trung cực đại:
S
UTmax
= 93,02 MVA
S
UF
= 18,6 MVA
S
HT
= 64,63 MVA
Lúc này lợng công suất thiếu hụt của phụ tải trung 110kVđợc cung
cấp nhờ các cuộn dây trung của các máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
.
Cuộn trung : S
TB1
= S
TB2
=
2
1
S
UT
=
2

1
. 93,02 = 46,51 MVA
Cuộn hạ : S
HB1
= S
HB2
=
2
1
( 2.S
đmF
S
UF
2.S
TDmax
)
=
2
1
(2.62,518,62.3,75)= 49,45 MVA
Cuộn cao : S
CB1
= S
CB2
= S
HB1
S
TB1
= 49,45 46,51 = 2,94 MVA
Ta nhận thấy khi sự cố bộ máy phát + máy biến áp hai cuộn dây thì

các máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
vẫn làm việc non tải.
Nguyễn Thanh Mai
Trang 14
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
S
TB1
= S
TB2
= 46,51 MVA < S
M
= . S
đmB
= 0,5 . 125 = 62,5 MVA
S
HB1
= S
HB2
= 49,45MVA < S
M
= . S
đmB
= 0,5 . 125 = 62,5 MVA
S
CB1
= S
CB2

= 2,94 MVA < S
đmB
= 125 MVA
Khi đó công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là:
S = S
HT
2 . S
CB1
= 64,63 2 . 2,94 = 58,75 MVA
Lợng công suất này vẫn nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống là S
DT
= 80
MVA.
b./.Giả sử sự cố máy biến áp B
1
, ta có sơ đồ nh sau:
+ Khi sự cố xảy ra phụ tải trung là cực đại:
S
UTmax
= 93,02 MVA
S
UF
= 18,6 MVA
S
HT
= 64,63 MVA
Trong trờng hợp này ta cần kiểm tra quá tải máy biến áp B
2
, còn máy
biến áp B

3
vẫn tải công suất ở chế độ bình thờng và cung cấp cho
thanh góp phụ tải trung một lợng công suất là: S = 58,75 MVA.
Nguyễn Thanh Mai
Trang 15
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Ta tính lợng công suất truyền tải trên các cuộn dây của máy biến áp
liên lạc B
2
.
Cuộn trung : lợng công suất truyền tải từ thanh góp điện áp
110kV sang phía cuộn dây cao là:
S
TB2
= S
UTmax
S
B3


= 93,02 58,75 = 34,27 MVA
Ta thấy : S
TB2
= 34,27 MVA < S
M
= .S
đmB
= 0,5 . 125 = 62,5 MVA
Do vậy cuộn trung áp của máy biến áp B
2

không bị quá tải.
Cuộn hạ : Cuộn hạ của máy biến áp B
2
có thể tải trong trờng
hợp sự cố là:
S
HB2
= K
QTSC
. . S
đmB2
= 1,4 . 0,5 . 125 = 87,5 MVA
Cuộn cao : S
CB2
= S
HB2
S
TB2
= 87,5 34,27 = 53,23 MVA
Ta thấy : S
CB2
= 53,23 MVA < S
đmB2
= 125 MVA
Do đó cuộn cao của máy biến áp B
2
không bị quá tải trong trờng hợp
sự cố.
+ Khi sự cố xảy ra phụ tải trung là cực tiểu:
S

UTmin
= 74,42 MVA
S
UF
= 13,02 MVA
S
HT
= 34,585 MVA
Tơng tự nh trên máy biến áp B
3
vận hành với công suất nh ở chế độ
bình thờng. ở đây ta chỉ xét quá tải máy biến áp B
2
.
Cuộn dây trung:
S
TB2
= S
UTmin
S
B3
= 74,42 58,75 = 15,67 MVA
Ta thấy:
S
TB2
=15,67 MVA < S
QTCP
= K
QTSC
. . S

đmB
= 1,4.0,5.125 = 87,5 MVA
Do đó cuộn trung áp của máy biến áp B
2
quá tải nằm trong trị số cho
phép.
Nguyễn Thanh Mai
Trang 16
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Cuộn hạ áp : Công suất phát của máy phát F
1
và F
2
:
S = 2S
đmF
2S
TD
S
UF
= 125 2.3,75 13,02 = 104,48 MVA
Khả năng tải của cuộn hạ áp khi sự cố là:
S
HB2
= K
QTSC
. . S
đmB2
= 1,4.0,5.125 = 87,5 MVA
Vậy để cuộn hạ áp của máy biến áp B

2
không bị quá tải vợt trị
số cho phép thì phải giảm công suất các máy phát F
1
và F
2
đi một lợng
công suất là:
S = 104,48 87,5 = 16,98 MVA
Cuộn cao áp
S
CB2
= S
TB2
+ S
HB2
= 87,5 + 15,67 = 103,17 MVA
Ta thấy S
CB2
=109,89 MVA < S
đmB
= 125 MVA
Nhận xét : Sự cố máy biến áp liên lạc B
1
khi phụ tải trung áp cực tiểu
là sự cố nặng nề nhất. Lúc này nhà máy thiếu hụt một lợng công suất
phát về hệ thống là S
thiếu
= 15,67 + 16,98 = 32,65 MVA. Lợng công
suất này vẫn nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống là S

DT
= 80 MVA.
Kết luận : các máy biến áp đã chọn đảm bảo cung cấp đầy đủ điện
năng cho các phụ tải ở các chế độ ở phơng án một.
5. Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp
Tổn thất điện năng của máy biến áp hai dây quấn
t
S
S
n
P
TPnA
dmB
bN
o

2
1







+=
Trong đó n=1 P
o
= 59 kW
T = t = 8760 h P

N
= 245 kW
S
b
= 58,75 MVA S
đmB
= 63 MVA
Thay vào công thức tính toán ta đợc :
kWhA
6
2
1
10.383,28760.
63
75,58
.
1
245
8760.59 =






+=
Nguyễn Thanh Mai
Trang 17
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu

+++=
i
dmB
iH
HN
dmB
iT
TN
dmB
iC
CNo
t
S
S
P
S
S
P
S
S
P

n
TPnA .
1
.
2
2
.
2
2
.
2
2
.2
Trong đó n = 2 P
o
= 75 kW
S
đmB
= 125 MVA T = 8760 h
Ta tính : P
N-C
, P
N-T
, P
N-H
( tổn thất ngắn mạch trong các cuộn cao,
trung , hạ )
Nhà chế tạo cho : P
NC-T
= 290 kW

P
NC-H
= P
NT-H
= 0,5 . 290 = 145 kW
Vậy
kW
PP
PP
HNTHNC
TNCCN
145
5,0
145
5,0
145
290
2
1
2
1
2222
=

+=









+=




kW
PP
PP
HNCHNT
TNCTN
145
5,0
145
5,0
145
290
2
1
2

1
2222
=








+=









+=




kWP
PP
P
TNC

HNTHNC
HN
435290
5,0
145
5,0
145
2
1
2
1
2222
=








+=

+

=




Thay các dữ liệu vào công thức và tính toán ta đợc :
}
kWhA
A
6
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
10.253,2
4
125
525,37
435
125
195,11
145
125
33,26

145
6
125
81,52
435
125
495,20
145
125
315,32
145
2
125
595,36
435
125
845,15
145
125
75,20
145
4
125
773,43
435
125
845,15
145
125
928,27

145
1
125
488,28
435
125
195,11
145
125
293,17
145
7
125
488,28
435
125
195,11
145
125
293,17
145{365.28760.75.2
=

+++
+








+++
+








+++
+

+++
+








+++
+








+++=
Vậy tổng tổn thất điện năng ở phơng án này là :
kWhAAA
666
21
10.636,410.253,210.383,2 =+=+=


Nguyễn Thanh Mai
Trang 18

Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
6. Tính dòng điện làm việc cỡng bức và chọn kháng điện
a./.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 220kV
Ta có công suất cực đại nhà máy phát về hệ thống qua một đờng dây
kép là: S
HTmax
= 64,63MVA
kA
U
S
I
cao
HT
cb
17,0
220.3
63,64
.3
max
===
b./. Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 110kV
+ Mạch đờng dây:
kA
U
P
I
trung
cb
325,0
110.86,0.33

80.2
.cos.33
.2
max
===

+ Mạch đấu bộ máy phát + máy biến áp hai cuộn dây
kA
U
S
I
trung
dmF
cb
344,0
110.3
5,62
05,1
.3
05,1 ===
+ Mạch trung áp của máy biến áp liên lạc
Dòng cỡng bức đợc xét khi sự cố một trong hai máy biến áp liên lạc
(giả sử sự cố máy biến áp B
1
). Ta có lợng công suất lớn nhất truyền tải
qua cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc B
2
là :
S
Tmax

= S
UTmin
S
B3
= 74,42 58,75 = 15,67 MVA
Vậy
kA
U
S
I
trung
T
cb
082,0
110.3
67,15
.3
max
===
Vậy dòng cỡng bức ở cấp điện áp 110 kV dùng để chọn khí cụ điện
cho các mạch đợc lấy là : I
cb
= 0,344 kA.
c./.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 10,5kV
+ Mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc:
Ta có :
kA
U
S
kI

trung
dmB
qtsccb
811,4
5,10.3
125
.5,0.4,1
3

1
===

+ Mạch máy phát:
kA
U
S
I
ha
dmF
cb
608,3
5,10.3
5,62
05,1
.3
05,1 ===
Nguyễn Thanh Mai
Trang 19
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Mạch kháng phân đoạn : Để xác định dòng cỡng bức qua kháng

phân đoạn ta xét hai trờng hợp sau:
Trờng hợp 1: Khi sự cố máy biến áp liên lạc B
2
.
Trong trờng hợp này để tìm công suất qua kháng lớn nhất ta tính lợng
công suất truyền tải qua cuộn hạ áp máy biến áp B
1
trong trờng hợp sự
cố:
S
qB1
= K
QTSC
. . S
đmB1
= 1,4 . 0,5 . 125 = 87,5 MVA
Vậy:
S
qk
=S
qB1
(S
đmF1
S
TD
1/2.S
UF
)=87,5(62,53,751/2.18,6)=38,05MVA
Trờng hợp : Khi sự cố máy phát F
2

Nguyễn Thanh Mai
Trang 20
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Trờng hợp này ta tính công suất qua kháng ở hai chế độ của S
UF
(cực
đại và cực tiểu) để so sánh chọn ra S
qkmax
.
+ Khi S
UFmin
:
Ta có :
S
qB
= 1/2. (S
đmF
S
UFmin
S
TD
)=1/2.(62,513,02 3,75) = 22,865 MVA
S
qk
= S
qB
+ 1/2. S
UFmin
= 22,865 + 6,51 = 29,375 MVA
+ Khi S

UFmax
:
Ta có :
S
qB
= 1/2.(S
đmF
S
UFmax
S
TD
)= 1/2.(62,5 18,6 3,75) = 20,075 MVA
S
qk
= S
qB
+ 1/2. S
UFmax
= 20,075 + 9,3 = 29,375 MVA
Vậy dòng cỡng bức qua kháng đợc xét trong trờng hợp máy biến áp sự
cố máy biến áp B
2
:
kA
U
S
I
dm
qk
cb

092,2
5,10.3
05,38
.3
max
===
d./. Chọn kháng điện thanh góp điện áp máy phát
Kháng điện đợc chọn theo điều kiện:
U
đmK
U
đmmạng
= 10,5kV
I
đmK
I
cb
= 2,092kA
Tra tài liệu ta chọn kháng điện bêtông có cuộn dây bằng nhôm kiểu:
PbA-10-2500-12 có các thông số nh sau:
U
đmK
= 10,5kV ; I
đmK
= 2500A ; X
K
% = 8%.
II. Chọn máy biến áp cho ph ơng án 2
Sơ đồ nối điện:
Nguyễn Thanh Mai

Trang 21
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
1. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B
2
và B
3
Điều kiện :
thuaBdm
SS

2
1

Với là hệ số có lợi :
5,0
220
110220
=

=

=
C
TC
U
UU

S
thừa
_ công suất truyền qua 2 cuộn hạ áp của các máy biến áp liên lạc.

S
thừa
= S
đmF
(S
UFmin
+ S
TD
)=3.62,5 (13,02 + 11,25) = 163,23MVA
Vậy công suất của các máy biến áp B
1
và B
2
đợc chọn nh sau:
MVASS
thuaBdm
23,16323,163
5,0.2
1
2
1
==

Tra bảng ta có thông số của máy biến áp ATTH160 nh bảng 2.5
Bảng 2.5
S
đm
MVA
Điện áp
cuộn dây

Tổn thất, kW U
N
%
I
o
%
Giá
tiền
10
3
R
P
o
P
NC-T
C-T C-H T-H
C T H A B
160 230 121 10,5 85 100 380 11 32 20 0,5 205
2. Phân bố công suất cho các máy biến áp
Nguyễn Thanh Mai
Trang 22
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Với máy biến áp tự ngẫu B
2
,B
3
Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp B
1
và B
2

đợc tính nh sau:
Cuộn cao : S
CB1
= S
CB2
=
2
1
S
HT
Cuộn trung : S
TB1
= S
TB2
=
2
1
S
UT

Cuộn hạ : S
HB1
= S
HB2
= S
CB1
+ S
TB1
Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị
không bằng phẳng cho nên lợng công suất qua cuộn dây cao-trung-hạ

của các máy biến áp tự ngẫu cũng thay đổi.
Qua tính toán ta lập đợc bảng phân phối công suất truyền tải trên
các cuộn dây của các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong
ngày nh bảng 2.6.
Bảng 2.6
t (h)
S (MVA)
0 ữ 7 7 ữ 8 8 ữ 12 12 ữ 14 14 ữ 20 20 ữ 24
S
CB1
= S
CB2
17,293 17,293 27,928 20,75 32,315 26,33
S
TB1
= S
TB2
37,21 37,21 41,86 41,86 46,51 37,21
S
HB1
= S
HB2
54,503 54,503 69,788 62,61 78,825 63,54
Qua bảng phân phối công suất cho các máy biến áp liên lạc B
1
và B
2
ta nhận thấy ở chế độ bình thờng chúng không bị quá tải. Các
máy biến áp B
1

và B
2
chủ yếu truyền công suất từ hạ và trung lên cao.
3. Kiểm tra quá tải máy biến áp khi sự cố xảy ra
Do trong quá trình chọn máy biến áp ta đã chọn trong điều kiện
quá tải thờng xuyên nên ta chỉ cần kiểm tra quá tải của máy biến áp
khi sự cố.
Giả sử sự cố máy biến áp B
2
.
Nguyễn Thanh Mai
Trang 23
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
Ta có sơ đồ nối điện nh sau:
Công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp B
2
đợc tính nh
sau:
Cuộn trung :
S
T
= S
UTmax


= 93,02 MVA
Ta thấy : S
T
= 93,02 MVA > S
M

= .S
đmB
= 0,5 . 160 = 80 MVA
Do đó để cuộn trung của máy biến áp không bị quá tải thì ta phải bớt
đi một lợng công suất là :
S = 93,02 80 = 13,02 MVA.
Cuộn hạ : công suất các máy phát có phát lên cuộn hạ của máy
biến áp B
2
là:
S = 3S
đmF
3S
TD
S
UF
= 187,5 11,25 18,6 = 157,65 MVA
Cuộn hạ của máy biến áp B
2
có thể tải trong trờng hợp sự cố là:
S
H
= K
QTSC
. . S
đmB2
= 1,4 . 0,5 . 200 = 140 MVA
Vậy để cuộn hạ áp của máy biến áp B
2
không bị quá tải vợt trị số cho

phép thì phải giảm công suất các máy phát F
1
và F
2
đi một lợng công
suất là:
Nguyễn Thanh Mai
Trang 24
Đồ án tốt nghiệp Ngành Hệ thống điện
S = 157,65 140 = 17,65 MVA
Cuộn cao : S
C
= S
H
S
T
= 140 93,02 = 46,98 MVA
Ta thấy : S
C
= 46,98 MVA < S
đmB2
= 200 MVA
Do đó cuộn cao của máy biến áp B
2
không bị quá tải trong trờng hợp
sự cố.
Nhận xét:
Máy biến áp liên lạc B
2
có các cuộn dây cao và trung không bị quá

tải, cuộn hạ tải công suất tải cho phép.
Do giảm công suất của các máy phát F
1
, F
2
và F
3
đi với một lợng
là S = 13,02 + 17,65 = 30,67 MVA trong khi vẫn giữ nguyên công
suất cuộn trung, tức là công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt
một lợng là S = 30,67 MVA. Lợng công suất này vẫn nhỏ hơn dự trữ
quay của hệ thống là S
DT
= 80 MVA.
Kết luận : các máy biến áp đã chọn cho phơng án hai đảm bảo yêu
cầu kỹ thuật.
4. Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp
Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu









+++=
i
dmB

iH
HN
dmB
iT
TN
dmB
iC
CNo
t
S
S
P
S
S
P
S
S
P
n
TPnA .
1
.
2
2
.
2
2
.
2
2

.2
Trong đó n = 2 P
o
= 85 kW
S
đmB
= 200 MVA T = 8760 h
Ta tính : P
N-C
, P
N-T
, P
N-H
( tổn thất ngắn mạch trong các cuộn
cao , trung , hạ )
Nhà chế tạo cho : P
NC-T
= 380 kW
P
NC-H
= P
NT-H
= 0,5 . 380 = 190 kW
Vậy
kW
PP
PP
HNTHNC
TNCCN
190

5,0
190
5,0
190
380
2
1
2
1
2222
=








+=









+=

kW
PP
PP
HNCHNT
TNCTN
190
5,0
190
5,0
190
380
2
1
2
1
2222
=








+=

+=



Nguyễn Thanh Mai
Trang 25