đồ án kỹ thuật điện điện tử Tính toán cân bằng công suất lựa chọn phương án nối dây

Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Phần I
Thiết kế phần đIện nhà máy đIện
CHƯƠNG I
Tính toán cân bằng công suất lựa chọn phương án nối
dây
Để đảm bảo chất lượng điện, đặc biệt là giữ vững tần số công nghệ 50HZ
điện năng do các nhà máy điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với điện năng
tiêu thụ ( kể cả tổn thất). Như vậy điều kiện cân bằng công suất là rất quan
trọng, thực tế công suất tiêu thụ tại các phụ tải luôn luôn thay đổi, việc biết được
quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải rất quan trọng đối với người
thiết kế. Vận hành nhờ đồ thị phụ tải ta có thể lựa trọn phương án nối điện hợp
lý đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
Đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất máy biến áp , phân bố tối ưu
công suất giữa các nhà máy điện hoặc giữa các tổ máy trong một nhà máy điện ,
từ đó người vận hành sẽ chọn được phương thức vận hành hợp lý, chủ động lập
được kế hoạch sửa chữa, đại tu định kỳ thiết bị điện.
Theo nhiệm vụ thiết kế và các số liệu đã cho ta lập được đồ thị phụ tải ở các
cấp điện áp.Sau đó đề ra các phương án nối dây
I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Căn cứ vào yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi cho sẵn gồm 4 tổ
máy công suất mỗi tổ máy là 50MW.cung cấp cho phụ tải địa phương, phụ tải
trung áp,còn thừa phát lên cao áp
Ta tra bảng chọn máy phátTB-50-2các thông số như sau:
Bảng 1_1:
loại thông số định mức Điện kháng tương đối
TB

N v/phút S(MVA) P(MW) U(KV) Cos I
KA

Xd" Xd' Xd
3000 62,5 50 10,5 0,8 5,73 0,135 0,3 1,84
II. TÍNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1. PHỤ TẢI ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT (PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG)
Điện áp địa phương U
đP
=10 (KV)
Công suất tác dụng lớn nhất P
đP max
=18 (MW)
Hệ số Cosϕ =0,82
Bao gồm 3 kép x 3MW và 6đơn x 2MW x 3 km
Đồ án đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng % tính toán về dạng có tên sau.

18
100
%
100
%
100%
max
⋅=⋅=⇒⋅=
dP
dp
dp
dp
dPm
dpt
dP
P

P
p
P
P
P
P

Đại học bách khoa hà nội 1 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
86,0
TtTt
Tt
P
Cos
P
S ==
ϕ
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Và :
82,0
dPtdPt
dPt
P
Cos
P
S
==
ϕ
(MVA)
Trong đó: P

đPt
, S
đPt
là công suất tác dụng biểu kiến tại thời điểm t, căn cứ vào
cách tính ta có:
Bảng 1_2_1:
Giê
0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20÷22 22÷ 24
P
đP
% 100 90 90 100 90 80 80 100
P
đPt
(MW) 18 16,2 16,2 18 16,2 14,4 14,4 18
S
đP
(MVA
)
21,95 19,76 19,76 21,95 19,76 17,56 17,56 21,95
Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải ngày sau:

S(MVA)

21,95 21,95 21,95
19,76 19,76
17,56

0
2. PHỤ TẢI TRUNG ÁP:
Điện áp trung: U

T
=110 (kV)
Công suất tác dụng phía trung lớn nhất: P
Tmax
=110(MW)
Cosϕ = 0,86
Bao gồm 1 lộ đường dây kép 75 (MW)
1 lộ đường dây đơn 35(MVA)
Đề án đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng % , tính toán về dạng có tên như sau:

(MVA)
Đại học bách khoa hà nội 2 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
110
100
%
100
%
100%
max
max
⋅=⋅=⇒⋅=
T
T
T
Tt
T
Tt
T
P
P

P
P
P
P
P
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Trong đó : P
Tt
; S
Tt
là công suất tác dụng , công suất biểu kiến tại thời điểm t căn
cứ vào cách tính ta tính được bản 1_2_2 như sau
Bảng 1_2_2
Giê
0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20 ÷ 22 22÷ 24
P
T
% 70 80 80 90 90 100 90 70
P
Tt
MW 77 88 88 99 99 110 99 77
S
Tt
MVA
89,53 102,33 102,33 115,12 115,12 127,91 115,12 89,53
Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải sau:
3. PHỤ TẢI TOÀN NHÀ MÁY
)(200.
100

%
.
100
%
100.% MW
P
P
P
P
P
P
P
nm
nmdm
nm
nmt
nmdm
nmt
nm
==⇒=
Và:
8,0
=⇒=
ϕ
ϕ
Cos
Cos
P
S
Tt

Tt

Trong đó: P
nmt
; S
nmt
là công suất tác dụng, công suất biểu kiến tại thời điểm t
Công suất nhà máy định mức P
nmđm
=200 (MW)
Căn cứ vào cách tính toán ta có bảng sau: Bảng 1_2_3
Giê
0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20÷22 22÷24
Đại học bách khoa hà nội 3 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
89,53
102,33
115,12
115,1
2
127,,91
115,1
2
115,12
115,1
2
89,53
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
P
nm

% 80 90 80 90 100 100 90 80
P
nmt
(MW) 160 180 160 180 200 200 180 160
S
nmt
(MVA
)
200 225 200 225 225 250 225 200

Đại học bách khoa hà nội 4 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Từ bảng công suất ta có đồ thị phụ tải như sau:


4. PHỤ TẢI TỰ DÙNG TOÀN NHÀ MÁY:
Phụ tải tự dùng toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:
)
250
6,04,0(
83,0
200
08,0)6,04,0(
cos
nmt
nmdm
nmt
td
nmdm

tdt
S
S
SP
S
⋅+⋅=⋅+⋅=
ϕ
α
(MVA)
Trong đó: S
tdt
: là công suất biểu kiến dùng toàn nhà máy tại thời điểm t
α: là số phần trăm lượng điện tự dùng so với công suất định mức
toàn nhà máy α =8%
Dựa vào công thức trên và bảng 1_2_3 ta có:

Bảng 1_2_4
Giê
0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷11 11÷ 14 14÷ 17 17÷ 20 20÷22 22÷24
S
nmt
(MVA
)
200 225 200 225 225 241 225 225
S
tdt
(MVA) 16,96 18,12 16,69 18,12 18,12 19,28 18,12 16,96
Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải tựdùng toàn nhà máy như sau:
Đại học bách khoa hà nội 5 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
119

200
1200
200
225
250
225225
S(MVA)
T(h)
16,96
16,96
16,96
18,12
18,12 19,28
18,12
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
5.CÔNG SUẤT PHÁT LÊN HỆ THỐNG
Trong yêu cầu thiết kế không có phụ tải cao áp 220 kV nên công suất phát
lên hệ thống là lượng công suất thừa khi đã cung cấp đủ cho phụ tải
Ở đâylà phụ tải điện áp hạ, trung và tự dùng
Công suất phát lên hệ thống là S
HT


)(
tdtTtdptnmtHT
SSSSS
++−=
Trong đó:
S

HT
: Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
S
nmt
: Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t.
S
Tt
: Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.
S
tdt
: Công suất tự dùng tại thời điểm t.
Từ công thức trên ta có các giá trị sau.
Bảng 1_2_5:
T(h)
0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11÷ 14 14 ÷17 17÷ 20 20÷ 22 22÷24
S
nmt
(MVA
)
200 225 200 225 225 250 225 200
S
đPt
(MVA) 21,95 19,76 19,76 21,95 19,76 17,56 17,56 21,95
S
Tt
(MVA) 89,53 102,33 102,33 115,12 115,12 127,91 115,12 89,53
S
tđt
(MVA) 16,96 18,12 16,96 18,12 18,12 19,28 18,12 16,96
S

HT
(MVA) 71,56 84,79 60,95 69,81 72 85,25 74,2 71,56

Từ bảng công suất trên ta có đồ thị phụ tải nhà máy phát lên hệ thống như
sau:
`
Nhận xét: Nhà máy có 4 tổ máy với công suất mỗi tổ 50 MW bình thường
nhà máy cung cấp đủ cho phụ tải ở các cấp điện áp, thừa mới phát lên hệ thống.
Đại học bách khoa hà nội 6 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
72
60,95
84,79
69,81
85,25
71,56
74,20
71,56
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Nhà máy cung cấp cho phụ tải trung áp là lớn nhất 51% (127,91/250) trong
tổng công suất với yêu cầu là phải cung cấp cho phụ tải trung áp liên tục vì S
T max
lớn hơn dự trữ quay của hệ thống phụ tải địa phương cao nhất chiếm 8,8%
(21,95/250) gồm 3 đường dây kép và 6 dây đơn nên số mạch phân ra nhiều mức
độ quan trọng cao đối với 3 đường dây kép nên cũng phải cung cấp điện liên tục
Do phụ tải cao áp không có, nên lượng công suất thừa được phát về hệ thống
bù cao nhất đạt 34% (85,25/250*100)
Lượng công suất này sẽ làm cho hệ thống tăng thêm dự trữ quay và phân bố
công suất tối ưu ,vận hành kinh tế hệ thống
III. LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY

1)cơ sở xây dựng phương á n
Nhà máy phải thiết kế có phụ tải địa phương lớn nhất:
S
đm max
= 21,95 (MVA) là lượng công suất lớn của một tổ máy
S
Fđm
=62,5 (MVA)

%12,35100.
5,62
95,21
==
α
nên ta dùng thanh góp điện áp máy phát để cấp
điện cho phụ tải địa phương .Trên thanh góp điện áp máy phát ta phải nối một
số máy phát điện đảm bảo sao cho khi một máy phát lớn nhất ngừng làm việc
thì các máy khác còn lại phải cung cấp đủ điện cho phụ tải cực đại của địa
phương và tự dùng,
S
đm
max
+ S
tđ
max
=21,95+19,28=41,23(MVA)
S
Fđm
= 62,5 vậy ta ghép được lớn hơn hoặc bằng hai máy phát lên thanh
góp điện áp máy phát giữa các thanh góp phân đoạn máy phát điện phải có

kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch
Nhà máy có trung tính lưới phát áp 220 kV, trung áp 110 kV là trung tính nối
đất trực tiếp nên ta dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc .Phụ tải trung áp có
đặc điÓm

43,1
53,89
91,127
min
max
==
T
T
S
S
nên ta ghép một đến hai bộ máy phát
điện, máy biến áp hai quộn dây bên trung áp
Công suất còn thừa phát lên hệ thống khi cực đại so với cực tiểu là.
4,1
72,53
25,85
min
max
==
HT
HT
S
S
do vậy để cấp công suất lên hệ thống ta
cần hai đến ba bé ,trong đó bao gồm cả hai bộ máy phát máy biến áp tự ngẫu

- Dựa vào nhận xét ở trên ta đưa ra bốn phương án nối dây sau.
2)Các phương án nối dây
 PHƯƠNG ÁN I:
 Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp
Đại học bách khoa hà nội 7 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
 Có bốn mạch nối vào thanh góp trung áp
 Hai máy phát góp trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu liên tục đặt bên cao áp, hai bộ máy phát
máy biến áp, hai dây quấn đặt bên trung
 Bố trí nguồn phụ tải cân xứng
 Khi phụ tải trung áp cực tiểu S
T
min
=89,53(MVA) < 2.S
Fđm
=125(MVA) nên công suất truyền tải từ trung sang cao, điều này
hợp lý đối với máy biến áp tự ngẫu

 PHƯƠNG ÁN II
 Có ba mạch nối vào thành góp cao áp
 Có ba mạch nối vào thành góp trung áp
 Hai máy phát trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc đặt bên cao áp, một bộ máy phát
máy biến áp 2 dây quấn đặt bên trung ápmột bộ máy máy phát
máy biến áp 2 dây quấn đặt bên cao áp
 Phương án một và phương án hai tương đương nhau về kỹ thuật
nhưng bộ máy phát điện máy biến áp 2 dây quấn nối bên cao áp

220 kV đắt tiền hơn so với lối bên trung áp 110kV
 Ta phải dùng tới ba chủng loại máy biến áp dẫn đến không thuận
tiện lắp ghép và vân hành
Đại học bách khoa hà nội 8 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
 PHƯƠNG ÁN III
1

Nhận xét:
 Có hai mạch nối vào thanh góp điện cao áp
 Có ba mạch nối vào thanh góp điện trung áp
 Ba máy phát được ghép trên thanh góp điện áp máy phát
 Hai máy biến áp tự ngẫu đặt bên cao để liên tục và có một bộ
máy phát máy biến áp hai cuộn dây đặt bên trung
 Phương án đảm bảo cung cấp điện
 Số máy biến áp đơn giản nhưng công suất máy biến áp tự ngẫu
lớn vì phải tải công suất của ba máy phát
 Thiết bị phân phối bên cao _ trung áp đơn giản hơn
Đại học bách khoa hà nội 9 Đỗ Chiến Thắng HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
 Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát lại phức tạp, thiết kế bảo
vệ Rơ le sẽ phức tạp hơn so với phương án trên
 Khi hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc, máy biến áp tự ngẫu
còn lại với khả năng quá tải máy biến áp bộ vẫn có thể cấp cho
phụ tải phía trung vì công suất máy biến áp lớn
 Dòng điện cướng bức qua kháng lớn
 PHƯƠNG ÁN VI
Nhận xét:

 Có hai mạch nối vào thanh góp cao áp
 Có hai mạch nối vào thanh góp trung áp
 Phương án này cũng đảm bảo cung cấp điện
 Số máy biến áp giảm đi, chỉ còn hai máy biến áp tự ngẫu bên cao
áp 220 kV và công suất rất lớn, rất cồng kềnh
 Thiết bị phân phối bên cao bên trung đơn giản
 Thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát phức tạp hơn rất nhiều
so với phương án trên ,vì có nhiều phân đoạn thiết kế bảo vệ Rơ
le phức tạp .
 Dòng điện cưỡng bức của kháng điện sẽ rất lớn , có thể không
chọn được kháng điện phân đoạn.
KẾT LUÂN:
Trong hai phương án 1 và 2 cơ bản tương đương nhau về kỹ thuật nhưng
phương án hai kém về kinh tế hơn, lắp đặt, thiết kế, vận hành không thuận tiện
bằng phương án một.Ta quyết định loại phương án hai và giữ phương án một để
thiết kế chi tiết tiếp.
Đại học bách khoa hà nội 10 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Trong hai phương án 3 và 4 ta thấy rõ phương án 4 phức tạp hơn nhiều về
kỹ thuật dẫn đến công tác vận hành, lắp đặt, thiết kế khó khăn, khó khả thi
hơn phương án 3. Do vậy ta quyết định loại phương án 4 để lại phương án 3
để tính toán tiếp .
Như vậy còn lại hai phương án 1 và 3 được thiết kế và so sánh tiếp.
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP
I. PHƯƠNG ÁN I
1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP
a. Chọn máy biến áp_B3_B4:

B3_B4 là máy biến áp trong sơ đồ nối, bộ được chọn cùng loại theo điều
kiện
S
B3đm
= S
B4đm
≥ S
Fđm
S
Fđm
=62,5(MVA) nên ta chọn máy biến áp loại TPDC-63/115/10,5. Tra
bảng thông số sau:
Bảng II_1
loại
S
đm
(MVA)
điện áp cuộn dây kV
U
N
% I
0
% số lượng
giá 10
3
rúp
C T H
∆P
0
∆P

N
TPDU 63 121 10,5 59 245 10,5 0,6 0,2
Kiểm tra quá tải.
Máy biến áp troang sơ đồ nối bộ không cần kiểm tra quá tải vì khi hỏng
máy phát hay máy biến áp của thì cả bộ đều phải nghỉ. Do vậy máy biến áp
không bị quá tải
b. Chọn máy biến áp tự ngẫu B1_B2:
• Chọn công suất định mức:
Khi bình thường máy biến áp phải được hết công suất thừa lớn nhất từ
thanh góp điện áp máy phát. chọn B
1
- B
2
cùng loại theo điều kiện sau:
)
2
([
2
1
max
min
2
1
21
td
dm
i
FdmdmBdmB
S
SSSS

+−≥=
∑
=
α
Từ đó ta chọn máy biến áp B
1
, B
2
loại ATDCTH -100
Bảng II_2
Đại học bách khoa hà nội 11 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
)(8,97)
2
28,19
56,17(5,62.2
5,0.2
1
21
MVASS
dmBdmB
=






+−≥=
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy

điện
loại
S
đm
(MVA)
điện áp
cuộn dây
tổn thất
(kW)
U
N
%
I
0
% giá
10
3
rúp
C T H
∆P
0
∆P
N
C-T C-H T-H
AT 100 230 121 11 65 260 11 31 19 0,5
• Kiểm tra sự cố:
Sự cố nguy hiểm nhất vào lúc phụ tải trung áp cực đại S
Tmax
=127,91
(MVA) lóc 17

h
- 20
h
tương ứng với thời điểm này phụ tải các cấp điện áp
khác là:
S
đP
=17,56 (MVA) S
nm
= 250 (MVA)
S
td
=19,28(MVA) S
HT
=85,25(MVA)
Trường hợp 1: khi sự cố một bộ máy phát _ máy biến áp bên trung (sự cố
B
3
, B
4
) giả sử hỏng B
3
. khi máy biến áp B
3
ngừng làm việc thì biến áp B
4
còn
lại, kể cả B
1
, B

2
với khả năng quá tải phải đảm bảo cho S
T
max

l
Điều kiện:
K
sc
qtải
.α. ( S
B1đm
+ S
B2đm
) + S
béT
≥ S
max
T
1,4.0,5.(100+100)+57,68=197,68 (MVA) > 127,91(MVA)
)(68,57
4
28,19
5,62
4
·
ˆ
MVA
S
SS

m
td
FdmToB
=−=−=
•
Trong đó: S
Bé T
là công suất một máy biến áp bên trung tải
Phân bố công suất khi sự cố như sau:
Phía hạ của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
Đại học bách khoa hà nội 12 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
48,9(MVA)
48,9(MVA)
35,155(MVA)
13,875(MVA)
13,875(MVA)
57,68(MVA)
B4
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
)(9,48]56,17
2
28,19
5,622[
2
1
]
2
2[

2
1
·
21
MVAS
S
SSS
dp
m
td
FdmHBHB
=−−⋅=−−⋅⋅==
phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(115,35
2
68,5791,127
2
ˆ
max
2)(1
MVA
SS
SS
TobT
TBTB
=
−
=
−
==

•
phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(785,13115,359,48
)(2)(1)(2)(1
MVASSSS
TBHBCBCB
=−=−==
Công suất thiếu về hệ thồng so với lúc bình thường là:
t
)(100)(68,57785,13225,85
)(1
ˆ
MVAMVASSS
CBHTuethi
<=⋅−=−=
′
)(100
)(
MVASS
BdmCB
=<
)(50100.5,0.
)(
MVASSS
BdmtHB
===<
α
50
)(
=<

tTB
SS
(MVA)
Vậy máy biến áp không bị quá tải.
Công suất thiếu nhỏ hơn công suất dự phòng.
Kết luận: máy biến áp chọn đạt yêu cầu:
Trường hợp 2: Khi sự cốmột máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1 hoặc B2, giả
sử B1 sự cố, khi đó máy biến áp B3,B4 còn lại và B2 kể cả khả năng quá tải
phải đảm bảo S
T
max
Điều kiện
k
qtB2
.α.S
B2đm
+2.S
béT
≥S
T
max
1,4.0,5.100+ 2.57,68 = 185,36 > 127,91 (MVA)
(Điều kiện thoả mãn)
Phân bố công suất khi sự cố như sau:
Đại học bách khoa hà nội 13 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
57,45(MVA)
12,55(MVA)
57,68(MVA)
70(MVA)

Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 mang tải như sau:
Khả năng phát
Khả năng tải:
Vậy: Phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 chỉ tải được 70(MVA)
PhÝa trung áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải sau:
S
B2(T)
= S
T
max
- 2.S
béT
= 127,91 - 2.57,68 =12,55 (MVA)
Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu B2 sẽ mang tải như sau:
Công suất thiếu bên cao áp so với lúc bình thường là:
S
thiếu
= S
HT
- S
B2(C
=85,25-57,45=27,8(MVA)
S
thiếu
< S
dt
= 100 (MVA) Điều kiện thoả mãn
Như vậy: Máy biến áp tự ngẫu chỉ bị quá tải phía hạ ,trong phạm vi cho

phép vì khả năng tải của nó là:
S
qt
= 1,4.2.S
Bdm
= 1,4.0,5.100 = 70 (MVA)
Về phía hạ, hai cấp còn lại cao và trung đều không quá tải
c. PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO MÁY BIẾN ÁP:

Đối với các bộ máy phát - máy biến áp ( F
3
-B
3
, F
4
-B
4
) để vận hành đơn giản
ta cho máy phát mang công suất bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc Khi
đó công suất qua máy biến áp là:
S
B3
= S
B4
= S
bé T
= 57,68 (MVA)
Đối với máy biến áp tự ngấu B1, B2 tính phân bố công suất cho từng phía
cao_trung_hạ:
Phía trung của một tự ngẫu sẽ mang tải:

)SS(
2
1
S
2
1
béTt
T
TN
∑
−=
Phía cao của tự ngẫu sẽ mang tải:
2
FHT
C
TN
S
S
=
Phía hạ áp của một tự ngẫu mang tải:
T
TN
C
TN
H
TN
SSS
+=
Từ các công thức trên ta dựa vào bảng 1_2_5 ta có bảng phân bố công suất sau:
Bảng II _ 3

T(giờ)
0 ÷ 5 5 ÷ 8 8 ÷ 11 11 ÷ 14 14 ÷ 17 17 ÷ 20 20 ÷ 22 22 ÷ 24
S
béT
(MVA) 57,68 57,68 57,68 57,68 57,68 57,68 57,68 57,68
MBA
Tù
S
TN
C
(MVA) 35,78 42,40 30,45 34,91 36 42,63 37,1 35,78
Đại học bách khoa hà nội 14 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
)(8,9756,17
4
28,19
.25,62.2
4
.2.2
)(2
MVAS
S
SS
dp
td
FdmHB
=+−=−−=
)(70100.5,0.4,1 MVAS
qt
==

)(45,5755,1270
)(2
max
)(2)(2
MVASSS
TBHBCB
=−=−=
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
S
T
TN
(MVA) -12,915 -6,515 -6,515 -0,12 -0,12 12,55 -0,12 -12,915
S
H
TN
(MVA) 22,87 35,89 23,97 34,79 35,88 55,18 36,90 22,87
Dấu trừ trong bảng trên có nghĩa là trong khoảng thời gian đó công suất
được truyền từ thanh góp 110 kV sang thanh góp 220kV qua máy biến áp liên
lạc
2. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP
a. máy biến áp nối bộ B3, B4
B3, B4 được tính tổn thất điện năng theo công thức sau:
)()(
1

2
0
kWhT
S

P
n
TPnA
N
×∆+∆=∆
∑
Bdm
bé
bé
S
Trong đó: n :là số máy biến áp hai cuộn dây, vận hành song song (n=2)
T: Thời gian vận hành trong năm (T=8760 giê)
ΣS
bé
: là công suất tải của máy biến áp nối bộ bên trung (MVA)
∆P
0
; ∆P
N
: là tổn thất không tải, tổn thất ngắn mạch của máy biến
áp(kW)
S
Bđm
: là công suất định mức của máy biến áp (MVA)
Theo công thức trên ta có:
)(8760)
63
68,57.2
.(245.
2

1
8760.59.2
2
kWhA
×+=∆
bé
∆A
bé
= 4631750 (kWh)
b. máy biến áp tự ngẫu liên lạc
Tổn thất điện năng theo công thức sau:
i
Bdm
HN
HN
Bdm
iT
NT
Bdm
iC
CNTN
t
S
S
P
S
S
P
S
S

P
n
TPnA
×∆+∆+∆+∆=∆
∑
])()()([
1
.365
2
_
_
2
_
2
_0
Trong đó: n là số máy biến áp làm việc song song
∆P
0
, ∆P
NC
, ∆P
NH
là tổn thất không tải, tổn thất ngắn mạch của cuộn cao,
trung, hạ áp của máy biến áp tự ngẫu
S
iC
; S
iT
; S
iH

là công suÊt qua các cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp
Tính: ∆P
N_C
; ∆P
N_T
; ∆P
N_H

α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu (α = 0,5)
∆P
N_C,T
= 290 (kW) đã cho
Đại học bách khoa hà nội 15 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
( )
( )
( )
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kWPPP
HTNHCN

TCNHN
HCNHTN
TCNTN
HTNHCN
TCNCN
HCNHTNHCN
390
5,0
130130
2605,0
α
α
130
5,0
130130
2605,0
α
α
130
5,0
130130
2605,0
α
α
)(130
2
260
.
2
1

22
____
___
22
____
___
22
____
___
______
=






+
+−=






+
+−=∆
=







−
+=






−
+=∆
=






−
+=






−

+=∆
===∆=∆
Từ công thức trên ta tính cho một máy
)(6,1123756
)(6,1123756}2])
100
87,22
.(390)
100
915,12
.(130)
100
78,35
.(130[
2])
100
9,36
.(390)
100
12,0
.(130)
100
10,37
.(130[
3])
100
18,55
.(390)
100
55,12

.(130)
100
63,42
.(130[
3])
100
88,35
.(390)
100
12,0
.(130)
100
36
.(130[
3])
100
79,34
.(390)
100
12,0
(130)
100
91,34
.(130[
3])
100
97,23
.(390)
100
515,6

.(130)
100
48,30
.(130[
3])
100
89,35
.(390)
100
33,38
.(130)
100
40,42
.(130[
5])
100
87,22
(390)
100
915,12
.(130)
100
78,35
.(130.{[3658760.65
222
222
222
222
222
222

222
222
kWhA
kWh
A
TN
TN
=∆⇒
=×+
−
++
+×+
−
++
+×+++
+×+
−
++
+×+++
+×+
−
++
+×+
−
++
+×+
−
++=∆
Vậy tổn thất điện năng của hai máy biến áp tự ngẫu B1, B2 là:
∆A

2TN
= 2. ∆A
TN
= 2.112356,6 = 2247513 (kWh)
Tổn thất điện năng phương án một là:
∆A
1
= ∆A
2TN
+ ∆A
bé
= 2247513+4631750=6879263 (kWh)
3. CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN
Phụ tải điện áp máy phát

Đại học bách khoa hà nội 16 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Để xác định dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn ta xét các trường hợp
sau:
* Khi bình thường:
Dòng qua kháng phân đoạn bằng không : I
btk
= 0 (A)
* Khi sự cố máy phát một: (F1)
Công suất qua máy biến áp B1, B2 là:
)(864,17)
82,0
18

-
4
28,19
-5,62.(
2
1
)-
4
(
2
1
max
max
21
MVAS
S
SSS
dm
td
FdmquaBquaB
====
Công suất qua kháng K là:
)(35,23
82,0
5,1.3
864,17
1
MVAS
SSS
quaK

pdtquaBquaK
=+=
+=
Trong đó:
82,0cos
pdl
m
pdl
pdt
PP
S
==
φ
*Khi sự cố máy biến áp B2
)(3,235,62
4
28,19
82,0
2
3
.35,1.3
100.5,0.4,1
4
4,1
max
11
MVAS
S
S
SSS

quaK
Fdm
td
pddmBquaK
=−+
+
+=
−++=
α

Đại học bách khoa hà nội 17 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
17,864
5,488
5,23,352
70
23,3
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua kháng là:
)(3,1
35,10
35.23
3
max
KA
U
S
I
quaK

cbK
===
Từ đó ta chọn loại PbA-10-1500-10:
Có I
dmK
= 1500 (A); X
K
% = 10%
4. TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC
a. Phía hạ áp 10kV:
 Dòng điện cưỡng bức của máy phát
)(608,3
35,10
5,62
.05,1
3
.05,1.05,1 kA
U
S
II
F
dm
pdmCb
====
 Dòng cưỡng bức mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu
)(849,3
3.5,10
100.4,1.5,0
3

)2(1
kA
U
SK
I
F
BdmBqt
Cb
===
α
 Dòng điện cưỡng bức mạch kháng phân đoạn là
I
Cb
= 1,3 (kA)
b. Phía trung 110 kV:
 Dòng điện cưỡng bức của thanh góp điện áp trung
Về phía phụ tải trung áp:
Căn cứ vào giả thiết ở phụ tải cấp điện áp trung ta có dòng điện lớn nhất
một đường dây kép:
)(438,0
3115
86,0
75
3
cos
.2 KA
U
P
II
btcb

====
φ
 Về phía máy biến áp nội bộ:
)(344,0
3115
5,62
.05,1
3115
.05,1 kA
S
I
Fdm
Cb
===
 Phía trung áp máy biến áp tự ngẫu:
Theo kết quả tính toán ở mục máy biến áp tự ngẫu (chương II_I_2 ) và
phân bố công suất ở bảng II_3 ta có:
Khi bình thường: S
B1(T)
= S
B2(T)
= 12,915MVA (trang13)
Khi sự cố 1: S
B1(T)
= S
B2(T)
= 35,115MVA (trang11)
Khi sự cố 2: S
B2(T)
= 12,55MVA (trang12)

Đại học bách khoa hà nội 18 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
)(184,0
3115
115,35
3115
max
max
kA
S
I
cb
===⇒
 Kết luận: Dòng điện cưỡng bữc lớn nhất bên trung là:
)kA(438,0I
max
cb
=
c. Phía cao áp 220kV:
Dòng điện cưỡng bức phía 220kV về phía hệ thống là dòng sự cốkhi đường
dây kép bị sự cố(đứt 1dây)
)(215,0
3230
25,85
3
max
kA
U

S
I
HT
cb
===
Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu
Theo kết quả đã tính ở mục chọn máy biến áp tự ngẫu (I-1-b); mục phân
bố công suất ở bảng II-3 ta có:
Khi bình thường:
( ) ( )
( )
MVASS
CBCB
63,42
max
2
max
1
==
(trang 13)
Khi sự cố 1 :
785,13
)(2)(1
==
TBTB
SS
(MVA) (trang11)
Khi sự cố 2 :
( )
( )

MVAS
TB
45,57
2
=
(trang12)

)(144,0
3230
45,57
3230
max
max
kA
S
I
Cb
===⇒

Kết luận: Dòng điện cưỡng bức lớn nhất bên cao áp là:
I
max
Cb
= 0,215 (kA)
II. PHƯƠNG ÁN III:
1. CHỌN MÁY BIẾN ÁP:
Chọn giống phương án một ta cũng chọn máy biến áp loại TPDC-
63/115/10,5
Bảng II_4:1
Loại

S
đm
(MVA)
Điện áp cuộn dây (kA)
C T H ∆P
0
P
N
TPDC 63 121 10,5 59 245 10,5 0,6 0,1
2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU B1, B2:
a. chọn công suất định mức:
Khi bình thường máy biến áp phải được hết công suất thừa lớn nhất từ
thanh góp điện áp máy phát:
Chọn B1, B2 cùng theo điều kiện sau:
)(48,155]
4
28,19
356,175,623[
5,0.2
1
]
4
3([
2
1
2
1
21
max

min
3
1
21
MVASS
S
SSSSS
dmBdmB
td
dm
i
PdmthõadmBdmB
=×−−×≥=
+−=≥=
∑
=
αα
Từ đó ta chọn máy biến áp tự ngẫu B1, B2 loại ATDCTH-160
Đại học bách khoa hà nội 19 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Bảng II_5:
Loại
S
đm
MB
A
Điện áp cuộn
dây(kV)

Tổn thất
(kW)
U
N
%
I
%
Sè
Lượng
C T H
∆P
0
∆P
N-C-T
C - T C - H T - H
ATDCTH 160 230 121 11 85 380 11 32 20 0,39 02
b. Kiểm tra sự cố:
Sù nguy hiểm nhất vào lúc phụ tải trung áp cực đại
S
max
T
= 127,91(MVA) từ 17 - 20
h
tương ứng với thời điểm này phụ tải các cấp
điện áp khác là
S
dm
= 17,56 (MVA) S
nm
= 250 (MVA)

S
td
= 19,28(MVA) S
HT
= 85,25 (MVA)
 Trường hợp I:
Khi sự cố bộ máy phát, máy biến áp bên trung (sự cố b3)khi máy biến áp
B3 ngừng làm việc thì máy biến áp B1, B2 với khả năng quá tải phải đảm bảo
cho S
T
max

Điều kiện:
max
21
).(2
TdmBdmBqt
SSSK
≥+××
α

)(91,127448)160160.(5,04,12 MVA
>=+××
Điều kiện thoả mãn:
Phân bố công suất khi sự cố như nhau:
 Phía hạ của một máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(44,77]56,17
4
28,19
.35,623[

2
1
]
4
.3.3[
2
1
21
MVA
S
S
SSS
dp
td
FdmHBHB
=−−×=
−−==
 Phía trung của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(955,63
2
91,127
2
max
)(2)(1
MVA
S
SS
T
TBTB
====

 Phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(485,13955,6344,77
)(2)(1
MVASS
CBCB
=−==
 Lượng công suất còn thiếu về cao áp so với lúc bình thường là:
)(160485,13
)(801605,044,77
)(80160.5,0.955,63
)(10028,58
)(28,49485,13225,76
)(1
MVASS
MVASSS
MVASS
MVASS
MVASSS
BdmCC
BdmHCH
BdmCT
dt
thiÕu
CBHT
thiÕu
=<=
=×=×=<=
==<=
=<=
=×−=−=

α
α
Vậy máy biến áp không bị quá tải
Đại học bách khoa hà nội 20 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
 Trường hợp II:
Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1 hoặc B2. Giả sử B1 sự cố
khi đó máy biến áp B3 còn lại và B2 kể cả khả năng quá tải phải đảm bảo
S
T
max

Điều kiện:
max
TbéTdm2B2qtB
SSSαK
≥+××

)(91,127)(68,16968,571605,04,1 MVAMVA
>=+××
Điều kiện trên thoả mãn:
Phân bố công suất khi sự cố như sau.
 Phía hạ của máy biến áp tự ngẫu B2 mang tải như sau:
Khả năng phát
dm
td
Fdm)H(2B
S

4
S
3S3S
−×−×=

)(48,15556,17
4
28,19
35,623 MVA
=−×−×=

Khả năng tải
)(112160.5,04,14,1
2
MVASS
dmBqt
=×=××=
α
Vậy phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu B2 chỉ tải được 112 (MVA)
 Phía trung của máy biến áp tự ngẫu sẽ mang tải như sau:
)(23,7068,5791,127
max
)(2
MVASSS
béTTTB
=−=−=
 Phía cao của máy biến áp tự ngẫu
)(77,4123,70112
)(2
max

)(2)(2
MVASSS
TBHBCB
=−=−=
 Công suất thiếu bên cao áp so với lúc bình thường là
Đại học bách khoa hà nội 21 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
63,955
63,955
13,485
13,485
77,44
77,44
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện

)(100
)(48,4377,4125,85
)(2
MVASS
MVASSS
dt
ThiÕu
CBHT
ThiÕu
=<
=−=−=
⇒ Điều kiện thoả mãn
Như vậy: Máy biến áp không bị quá tải phía trung và phía hạ quá tải
trong phạm vi cho phép

Kết luận: Vậy máy biến áp chọn đạt yêu cầu
3. PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO MÁY BIẾN ÁP
Đối với các bộ máy phát - máy biến áp ( F3 - B3 ) tương tự như phương án
một ta có:
S
B3
= S
bé
= 57,68 (MBA)
Đối với máy biến áp B1; B2 thính phân bố công suất cho từng phía cao, trung,
hạ
 Phía trung của một tự ngÉu sẽ mang tải:
)SS(
2
1
S
béT1T
C
TN
−=
 Phía cao của một tự ngẫu sẽ mang tải :
2
S
S
HT
C
TN
=
 Cuộn hạ của một tự ngẫu mang tải:
T

TN
C
TN
H
TN
SSS
+=
Từ công thức trên và dựa vào bảng I_5 ta có bảng phân bố công suất sau:
Bảng II_6
Đại học bách khoa hà nội 22 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
57,68
70,23
41,47
112
f4
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Giê 0 - 5 5 - 8 8 - 11 11 - 14 14 - 17 17 - 20 20 - 22 22 - 24
S
TN
C
35,78 42,40 30,48 34,91 36 42,63 37,10 35,78
S
TN
T
15,925 22,325 22,325 28,72 28,72 35,115 28,72 15,925
S
TN
H

51,705 64,73 52,81 63,63 64,72 77,75 65,82 51,71
III. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP:
1. MÁY BIẾN ÁP NỘI BỘ:
B3 được tính tổn thất điện năng giống B3; B4 ở phương án một
)(2315875
2
4631750
2
0
3
kWh
A
AB
b
==
∆
=∆
2. MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU LIÊN TỤC:
Tương tự phương án một tính tổn thất điện năng theo công thức
∑
×∆+∆+∆×∆×=∆
t])
S
S
.(P)
S
S
.(P)
S
S

.(P[.365.
n
1
.TPnA
2
dm
H_N
H_N
2
Bdm
iT
T_N
2
Bdm
C
C_N0TN
Tính ∆P
NC
; ∆P
NT
; ∆P
NH

α là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu (α = 0,5 )
∆P
NCT
= 380 (đã cho trước)
căn cứ vào giá trị nay ta tính được các thành phần ∆P
NC
,∆P

NT
,∆P
NH
như sau:
)(570]
5,0
190190
380[5,0][
)(190]
5,0
190190
380[5,0][
)(190]
5,0
190190
380[5,0][
)(190
2
380
2
1
25
__
_
22
__
_
22
__
_

___
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kW
PP
PP
kWPPP
HNTCNH
HNNH
HNCHNT
NTTN
HNCTNC
TNCNC
HNCHNTTNC
=
+
+−×=
−
+−×=∆
=
−
+×=
−
+×=∆
=
−

+×=
−
+×=∆
==⋅=∆=∆
α
α
α
α
α
α
Từ công thức trên ta tính được cho một máy:
+×++×+×=∆
5])
160
705,51
.(570)
160
925,15
.(190)
160
78,35
.(190{[365876085
222
TN
A
Đại học bách khoa hà nội 23 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
)(1630031}2])

160
71,51
.(570)
160
925,15
.(190)
160
78,35
.(190[
2])
160
82,65
.(570)
160
72,28
.(190)
160
10,37
.(190[
3])
160
75,77
.(570)
160
115,35
.(190)
160
63,42
.(190[
3])

160
72,64
.(570)
160
72,28
.(190)
160
36
.(190[
3])
160
63,63
.(570)
160
72,28
.(190)
160
91,34
.(190[
3])
160
81,52
.(570)
160
325,22
.(190)
160
48,30
.(190[
3])

160
73,64
.(570)
160
325,22
.(190)
160
40,42
.(190[
222
222
222
222
222
222
222
kWh
=×+++
+×+++
+×+++
+×+++
+×+++
+×+++
+×+++
)(1630031 kWhA
TN
=∆⇒
Vậy: Tổn thất điện năng của hai máy biến áp tự ngẫu B1; B2 là:
)(3260062163003122
2

kWhAA
TNTN
=×=∆×=∆
Tổng tổn thất điện năng phương án ba là:
)(557593723158753260062
21
KWhAAA
béTN
=+=∆+∆=∆
IV. CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN
Phụ tải điện áp máy phát gồm ba đường kép ×3MW × 3km và 6đường dây
đơn × 1,5MW × 3km
Tương tự phương án một ta phân phối phụ tải như sau:
Đại học bách khoa hà nội 24 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
Đồ án tốt nghiệp Phần điện nhà máy
điện
Để xác định dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn ta sét trường hợp sau
* Dòng qua kháng phân đoạn lúc bình thưòng là:
)(385,1]
35,10
)
4
28,19
82,0
2
3
25,12
(5,62
[

2
1
)
3
4
(
(
2
1
max
2
kA
U
S
SS
I
td
PdmFdm
bTk
=
+
×+×
−
=
+−
×=
*Khi sự cố máy phát F1:
Công suất qua máy biến áp B1; B2 là:
MVAS
S

SSS
dp
td
FdmquaBquaB
114,49
82,0
18
2
28,19
5,62.2
2
1
2
2
2
1
max
max
21
=






−−=







−−==
Công suất qua kháng phân đoạn là:
( )
MVASSS
BqBpdquaK
772,52
82,0
5,1.2
114,49
211
=+=+=
*Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu B
2
:

Fdm
max
pd
1pddm1Bqk
S
4
S
SS.α.4,1S
−++=
MVAS
qk
64,615,62

4
28,19
82,0
2
3
25,1.2
160.5,0.4,1
=−+
+
+=
Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua kháng k là:
Đại học bách khoa hà nội 25 Đỗ Chiến Thắng
HTĐ_k37
1,83
3,66