Chương 2.Docx

CHƯƠNG 2 : TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP, TÍNH TỔN
THẤT ĐIỆN NĂNG, CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN
2.1 : CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp là một thiêt bị chính của nhà máy điện, vốn đầu tư của nó chiếm
một phần rất quan trọng trong vốn đầu tư nhà máy. Vì vậy việc chọn số lượng và
công suất định mức của chúng rất quan trọng. Công suất của máy biến áp được
chọn phải đảm bảo đủ cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải khơng những trong điều
kiện làm việc bình thường mà còn cả lúc sự cố . Chế độ định mức của máy biến áp
phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường nhưng do đặt hàng theo yêu cầu của nơi lắp
đặt nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ.

2.1.1 : Chọn máy biến áp cho phương án II

Hình 1.5 : Sơ đồ phương án II


2.1.1.1: Chọn máy biến áp nội bộ B3
Máy biến áp B3 là loại máy biến áp 3 pha hai cuộn dây nên điều kiện chọn là:
SđmB3 ≥ SđmF4 = 68,75 MVA
Tra sách “ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS. TS
Nguyễn Hữu Khái “, ta có thơng số máy biến áp B3 ở bảng 2.1
Bảng 2.1
Loại
MBA

Sđm Điện áp cuộn dây, kV Tổn thất (kW)
(MVA
C
H
Po
Pn

)
80
121
10,5
70
310

TДЦ

Un %

Io %

10,5

0,55

2.1.1.1.2 : Kiểm tra máy biến áp
a. Kiểm tra q tải bình thường:

Vì cơng suất định mức của máy biến áp B3 được chọn lớn hơn công suất tính tốn
nên khơng cần kiểm tra q tải bình thường .
b. Kiểm tra quá tải sự cố :
Vì khi một trong hai phần tử ( máy phát F4 hay máy biến áp B3 ) ngừng làm việc thì phần
tử cịn lại cũng ngừng làm việc nên ta không cần kiểm soát quá tải sự cố.

2.1.1.2 : Chọn máy biến áp liên lạc B1 , B2
2.1.1.2.1.

Chọn công suất máy biến áp liên lạc B1, B2

Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu , công suất được chọn theo điều kiện
tải hết cơng suất thừa từ thanh góp cấp điện máy phát:
1

SHđmB1 = SHđmB2 = Smẫu = Kcl . SđmB1 ≥ 2 . Sthmax
Trong đó : Kcl =
3

Uc−Ut
220−110
=0,5 ( hệ số có lợi máy biến áp )
=
Uc
220
3

Sthmax=∑ SđmFi−∑ S tdFimax −S UFmin=3.60−3.
i=1

(2.4)

i=1

19,25
−42,353=123,21 ( MVA )
4


3

Trong đó:

∑ S đmFi : Tổng cơng suất máy phát F1, F2, F3
i=1

3

∑ S tdFimax : Tổng công suất tự dùng lớn nhất của máy phát F1,F2,F3
1

SUFmin là công suất cực tiểu của phụ tải cấp điện áp máy phát
Như vậy, công suất của máy biến áp liên lạc B1 và B2 là:
1

123,21

SđmB1 = SđmB2 ≥ 2 . 0,5 = 123,21 MVA
Tra sách “ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS. TS
Nguyễn Hữu Khái “, ta có thơng số máy biến áp B1 và B2 như bảng 2.2
Bảng 2.2
Loại
MBA

ATДЦTH

Sđm
MVA

125

Điện áp cuộn
dây , kV
C

T

H

230

12
1

11

Po,
kW

Pn, kW

Un%

C-T C-H T-H C-T C-H
75

290

11

31

In%
T-H
19

2.1.1.2.2. Kiểm tra quá tải máy biến áp
1. Kiểm tra q tải bình thường:
Vì cơng suất định mức của máy biến áp được chọn lớn hơn cơng suất tính tốn
nên khơng cần kiểm tra q tải bình thường.
2. Kiểm tra quá tải sự cố:
a. Khi sự cố máy biến áp B3
Khi sự cố máy biến áp B3 thì hai máy biến áp liên lạc B1 và B2 còn lại với khả
năng quá tải sự cố cho phép phải cung cấp đủ công suất phụ tải điện áp trung, cao
lúc cực đại. Nghĩa là :
2. K scqt . Kcl . SđmB1 ≥ [ SUTmax+ ( SUCmax-SdtHT) ]
Tương tự trên , điều kiện (2.5) trở thành :

(2.5)

0,6


2. K scqt . Kcl . SđmB1 ≥ SUTmax

(2.6)

2. K scqt . Kcl . SđmB1 = 2.1,2.0,5.125 = 150 MVA

Với :

SUTmax = 105,882 MVA
Vậy (2.6) đã thỏa mãn.
b. Khi sự cố một trong hai máy biến áp B1 ( hoặc B2 )
Giả sử sự cố máy biến áp B1 thì máy biến áp còn lại B2 với khả năng quá tải sự
cố cho phép phải cung cấp đủ công suất phụ tải cấp điện áp trung, cao lúc cực đại.
Nghĩa là :
K scqt

. Kcl . SđmB1 ≥ [SUtmax + ( SUCmax – SdtHT )] – (SđmF4 – StdF4max) (2.7)

Tương tự , điều kiện trên trở thành:
K . Kcl . SđmB1 ≥ SUtmax – (SđmF4 – StdF4max)
sc
qt

(2.8)

sc
Vế trái : K qt . Kcl . SđmB1 = 1,2.0,5.125= 75 MVA

1
Vế phải : SUtmax – (SđmF4 – StdF4max ) = 105,882- ( 68,75- 4 . 19,25 )

= 41.94 MVA
Vậy (2.8) đã thỏa mãn
2.1.1.3 : Kết luận
Các máy biến áp đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc bình thường và sự cố.

2.2 . TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP :

Tổn thất điện năng trong máy biến áp gồm 2 phần :
- Tổn thất không tải không phụ thuộc vào đồ thị phụ tải
- Tổn thất tải phụ thuộc vào đồ thị tải
2.2.1 : Tính tổn thất điện năng phương án II
2.2.1.1. Tổn thất điện năng qua máy biến áp B3
Vì máy phát F4 luôn phát hết công suất nên tổn thất điện năng trong máy biến áp
ba pha hai cuộn dây ta sử dụng công thức (2.11) sau:
Smax

 AB3 =  P0 .t +  Pn . ( SđmB 3 )2 . t
Trong đó:
P0 là tổn thất khơng tải của máy biến áp

(2.11)


Pn là tổn thất tải ( ngắn mạch ) của máy biến áp
Smax là công suất cực đại qua máy biến áp
1

Smax = SđmF4 – StdF4max = 68,75- 4 . 19.25 = 63,94 MVA
SđmB3 là công suất định mức của máy biến áp
Vậy tổn thất điện năng hằng năm là :

 AB3 = 70.8760 + 310. (

63,94 2
80 ) .8760

= 2347,926.103 kW =2347,926MW

2.2.1.2. Tính tổn thất điện năng qua máy biến áp liên lạc B1 , B2 :
Tương tự như trên ta có cơng thức (2.12) sau:
1
n

AB1,B2 = n.P0.t + [∑

(

Sci 2
Sti 2
. PNC.ti + ∑ (
) . PNT . ti +
SđmB 1
SđmB 1

)

2

Shi
).
∑ ( SđmB
1

PNH . ti ]

Trong đó :
n là số máy biến áp làm việc song song

Sci , Sti , Shi là công suất qua cuộn cao , cuộn trung , cuộn hạ áp của n máy
biến áp tự ngẫu.
PNC , PNT . PNH là tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao ,
trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu
.
P0 là tổn thất không tải của máy biến áp tự ngẫu
Ta có cơng thức (2.13) :
P nc −h P nt −h
- α2 )
α2
P nt−h P nc −h
PNT = 0,5.( PNC-T + α2 - α 2 )
P nc −h P nt−h
PNH = 0,5.( α 2 + α2 - PNC-T )

PNC = 0,5.( PNC-T +

Chỉ có PNC-T = 290 kW , nên có thể xem :

PNC-H =PNT-H =

1
2

1

. PNC-T = 2 . 290 = 145 kW

α = Kcl = 0,5

PNC = 0,5 . ( 290 +

145 145
) = 145 kW
0,52 0,52

(2.13)


145 145
) = 145 kW
0,52 0,52
145 145
PNC = 0,5 . ( 0,52 + 0,52 −290 ¿ = 435 kW

PNT = 0,5 . ( 290 +

Vì nhà máy ln phát hết cơng suất cung cấp cho các phụ tải và cịn thừa tại mọi
thời điểm trong ngày nên công suất qua các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu :
STi (t) = SUT (t) – ( SđmF4 – StdF4max )
3

3

SHi (t) = ∑ SđmFi−∑ S tdFimax−S UF(t)
i=1

i=1

SCi (t) = SHi (t) – STi (t)

Bảng 2.5
T(h)
SUF ( t )

0÷2
42,353

2÷ 4
49,412

4÷ 8
63,529

8÷ 14
70,855

14÷ 18
56,471

18÷ 20
49,412

20÷ 24
42,353

SUT ( t )

74,118

84,706

105,882

84,706

95,294

84,706

74,118

S Hi ( t )

123,21

116,151

102,034

94,708

109,092

116,151

123,21

STi (t )

10,178

20,766

41,942

20,766

31,354

20,766

10,178

SCi ( t )

113,032

95,385

60,092

73,942

77,738

95,385

113,032

∑ S ci2 . t i

= 113,0322 .2 + 95,3852.2 + 60,0922.4 + 73,9422.6 + 77,7382.4
+95,3852.2 +113,0322.4 = 184472,088 (MVA)2h

∑ S ti2 .t i

= 10,1782.2 + 20,7662.2 + 41,9422.4 + 20,7662.6 + 31,3542.4 +
20,7662.2 + 10,1782.4 = 12384,374 (MVA)2h

∑ S hi2 . ti = 123,212.2 + 116,1512.2 + 102,0342.4 + 94,7082.6 + 109,0922.4 +

116,1512. 2 + 123,212.4 = 288114,082 (MVA)2h

Tổn thất điện năng của máy biến áp trong một ngày là :
1
n

AB1,B2 = n.P0.t + [∑
ti ]

(

Sci 2
Sti 2
. PNC.ti + ∑ (
) . PNT . ti +
SđmB 1
SđmB 1

)

2

Shi
) . PNH .
∑ ( SđmB
1


= 2.75.24 +

1
2.1252

. ( 184472,088.145 + 12384,374.145 + 288114,082.435)

= 8523,962 (kWh)

Tổng tổn thất điện năng các máy biến áp trong một ngày là :
∑ A ng = AB1,B2 + AB3 = 8523,962 + 2347,926 = 10871,888 (kWh)
Tổng tổn thất điện năng các máy biến áp trong 1 năm là :
∑ A MBA = ∑ A ng.365 = 10871,888.365 = 3968239,122 ( kWh)

2.3 : TÍNH CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN
Kháng điện là một cuộn dây khơng có lõi thép , điện kháng Xk lớn hơn điện trở rk
rất nhiều. Kháng điện phân đoạn nhằm mục đích hạn chế dịng ngắn mạch khi ngắn
mạch trên các phân đoạn và tạo điện áp dư trên phân đoạn kề khi ngắn mạch trên
phân đoạn đó. Tuy nhiên, kháng điện vẫn có nhược điểm là gây ra tổn thất điện áp
khi làm việc bình thường và cưỡng bức.
Khi phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát ta cần phân bố phụ tải vào phân đoạn

không nối trực tiếp với máy biến áp nhiều hơn phân đoạn có nối trực tiếp với máy
biến áp. Mục đích để khi làm việc dịng qua kháng và độ lệch pha giữa các phân
đoạn là nhỏ nhất. Tuy nhiên phân đoạn có nhiều phụ tải nối vào bị sự cố thì số
lượng tải bị mất điện sẽ lớn.
2.3.1. Xác định dịng điện làm việc tính tốn
2.3.1.1.

Phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát cho các phân đoạn


Theo sơ đồ trên ta có :
-Cơng suất phụ tải cấp trên phân đoạn 1 và phân đoạn 3:
Spd1max = Spd3max =

P pd 1 max
Cosφ

=

15
0,85

= 17,647 (MVA)

 Spd1min = Spd3min = P%. Spd1max = 0,6 . 17,647 = 10,588 (MVA)
-Công suất phụ tải cấp trên phân đoạn 2 là :
Spd2max =

P pd 1 max
Cosφ

=

30
0,85

= 35,294 (MVA)

 Spd2min = P%. Spd2max = 0,6.35,294 = 21,176 (MVA)
a, Tính dịng điện bình thường qua kháng :
SbtK 1= SbtK 2

=

1
2

[ SđmF2 – ( Spd2max + Std2max ) ]
1

= 2 [ 60 – ( 35,294 +
 I

bt
K1

=

I

bt
K2

=

S btK 1
√ 3 . U đm

19,25
4 ) ] = 9,95 (MVA)

9,95

= √3 . 11,5 = 0,49 (kA)

b, Tính dòng điện làm việc cưỡng bức qua kháng :


*Khi sự cố một máy phát F1:
2

Sk 2= SBAB2 + StdF3max + Spd3

với S

(2 )
BAB2

2

= ¿– ∑ S tdmax- ∑ S UF) / 2
1

1

-Khi SUfmax :
(1 )
BAB2

S

2

2

1

1

= ¿– ∑ S tdmax- ∑ S UFmax) / 2
= ( 2.68,75 – 2.



)
S(K1 )2= S(1BAB2
+

19,25
4

– 70,855 ) / 2 = 28,51 ( MVA)
19,25
4

StdF3max + Spd3max = 28,51 +

+ 17,647 = 50,969 (MVA)

-Khi SUfmin :
)
S(2BAB2

=

¿–

2

∑ S tdmax– SUfmin ) / 2
1

= ( 2.68,75 – 2.


)
S(K2)2= S(2BAB2
+

19,25

4

– 42,353 ) / 2 = 42,761 (MVA)

StdF3max + Spd3min = 42,761 +

19,25
4

+ 10,588 = 58,162 (MVA)

 S(K1 )2 = max { S(K1,21 ); S(K1,21 )} = { 50,969 ; 58,162} = 58,162 (MVA)
*Khi sự cố một máy biến áp B1 hoặc B2 :
1
(
2

S(K2)1=

SBAB2 + Std3max + Spd3max – SđmF3)

Trong đó : SBAB2 = min {Sthmax ; SHmax}
Với SHmax = K scqt . Smẫu = K scqt . Kcl.SđmB2 = 1,2.0,5.125 = 75 MVA
3

3

3

= ∑ S đmFi– ∑ S tdFi– SUfmin = 3. 68,75 – 4 . 19.25 – 42,353 = 149,46 MVA

1
1


S(K2)1=

1
(
2

SBAB2 + Std3max + Spd3max – SđmF3) =

1
1
(
75
+
17,647
+
.19,25 – 68,75)
2
4

= 14,355 (MVA)
*Khi máy phát ngừng làm việc :

1
1
19,25
(4)

S(4)
.
(
S
(
35,294
+
) = 20,05 MVA
pd2max + StdF2max ) =
K 1 = SK 2 =
2
2
4

Vậy công suất cưỡng bức lớn nhất chạy qua kháng K1,K2 là:
(1 )
(2 )
(3)
(4 )
(1 )
S(cb)
K 2 max = max { S K 1; S K 1 ; S K 1 ; S K 1 } = S K 1 = 58,162 MVA



cb
I cb
k1 = Ik2 =

S max

√3 . U f

=

58,162
=
√ 3 . 11,5

2,92 kA

2.3.1.2. Chọn kháng điện:
Tra sách “ Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp” của PGS. TS
Nguyễn Hữu Khái “, ta có thơng số kháng điện K1 , K2 như bảng 2.7 :

Bảng 2.7
Loại kháng
điện

Uđm
kA

Iđm
kA

Xk


Pđm 1
pha,kW

Iodd
kA

Ionh
kA

PBA-10-4000

10

4

0,17

29,7

67

53

2.3.1.3. Kiểm tra tổn thất điện áp:
2.3.1.3.1

Điều kiện làm việc bình thường:

Chọn Xk%= 12%
U btK = Xk%.
2.3.1.3.2

I btK
I đmK

0,49

. sinφ = 12%. 4 . 0,527 = 0,775% < 2% (thỏa mãn)

Điều kiện làm việc cưỡng bức :
U cbK = Xk%.

I btK
I đmK

2,92

. sinφ = 12% . 4 . 0,527 = 4,616% < 5% ( thỏa mãn)

Vậy chọn kháng điện có Xk % = 12% thỏa mãn yêu cầu về tổn thất điện áp.