THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI công suất 400mw.DOC

Lời nói đầu
Điện năng là nguồn năng lợng không thể thiếu đợc của đời sống xã hội
ngày nay , điện đến từng nhà, từng cơ quan, từng xí nghiệp, từ thành phố đến
nông thôn, từ đồng bằng đến vùng sâu vùng xa.
Có thể nói điện năng luôn sát cánh cùng với công nghiệp hoá hiện đại
hoá đất nớc, bảo vệ tổ quốc.
Giữ một vai trò quan trọng nh vậy nên nghành điện cần phải đợc sự
quan tâm u đãi, đầu t của nhà nớc : Đó là đầu t về chất xám, đầu t về tài chính
đầu t về nhân lực v.v.
Hiểu rõ thực trạng nh vậy, chúng em những sinh viên nghành Hệ Thống
Điện đã và đang tích luỹ những kiến thức cơ bản trong quá trình học tập tại
nhà trờng, đấy chính là nền tảng là cơ sở để làm việc, công tác khi trở thành kĩ
s sau này.
Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng mà sinh viên
cần phải hoàn thành tốt, nó giúp sinh viên cũng cố lại những kiến thức đã học.
Với đề tài : Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện , bản đồ án của em
đã đợc hoàn thành đúng thời hạn và khối lợng .
Trong quá trình thực hiện đồ án em cũng đã cố gắng tham khảo nhiều
tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học nhng do nhiều điều kiện khác nhau
mà bản đồ án của em chắc chắn còn gặp những sai sót. Nên em rất mong đợc
sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em đợc đầy đủ hơn.
Em xin chân thành thầy giáo Lã Văn út, cùng các thầy cô giáo trong bộ
môn Hệ Thống Điện đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án vừa
qua.
Sinh viên

Nguyễn Trí Hiệu

PHầN 1:
Thiết kế nhà máy nhiệt điện ngng hơi
công suất 400mw.

Chơng1:
Chọn máy phát điện tính toán phụ tải
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
1
và cân bằng công suất.

Khi tính toán thiết kế nhà máy điện thì điều đầu tiên cần chú ý đó là sự
cân bằng công suất giữa lợng điện năng phát ra với lợng điện năng tiêu thụ và
lợng điện năng tổn thất .
Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi
. Vì vậy phải dùng phơng pháp thống kê dự báo lập nên sơ đồ phụ tải để từ đó
lựa chọn phơng thức vận hành , sơ đồ nối điện hợp lý để đảm bảo các chỉ tiêu
kinh tế kĩ thuật .
1.1. Chọn máy phát điện
Máy phát điện là thiết bị quan trọng nhất của nhà máy điện.
Khi lựa chọn máy phát điên cần chú các điểm sau :
- Máy phát điện có công suất càng lớn thì vốn đầu t tiêu hao nhiên liệu
để sản xuất ra một đơn vị điên năng và phí tổn vận hành hằng năm càng bé.
- Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành về sau nên chọn
các máy phát cùng loại.
- Chọn điện áp định mức của máy phát thì dòng điện định mức và dòng
điện ngắn mạch ở cấp này sẽ bé do đó dễ chọn đợc khí cụ điện hơn.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy nhiệt điện ngng hơi công suất 400MW,
gồm 4 tổ máy 100MW.Ta chọn các máy phát cùng loại :
TB-100-2.
Các thông số kĩ thuật :
S
dm
(MVA)
P

(MW)
N
(v/p)
U
(KV)
Cos
I
(KA)
X
d
X
d
X
d
117,5 100 3000 10,5 0,85 6,475 0,183 0,263 1,79
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Nhà máy có 4 cấp phụ tải : Phụ tải phía hệ thống , phụ tải phía trung ,
phụ tải địa phơng và phụ tải tự dùng.
Việc cân bằng công suất đợc thực hiện theo công suất biểu kiến .
Công suất biểu kiến đợc tính từ công suất bởi các công thức :

P(t) =
100
P%(t)
.P
max
(1-1)

S(t) =

cos
P(t)
(1-2)
Trong đó :
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
2
S(t) : Là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t.
P(t) : Là công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t.
Cos : Là hệ số công suất của phụ tải.
1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát

Phụ tải cấp này có : P
max
= 24MW , cos =0,85
Bao gồm các đờng dây :
3kép x 4MW x 4km , 4đơn x 3MW x 3km , P% cho trong bảng

Tính toán theo công thức (1-1) và (1-2) tacó:

Thời gian từ 0-6(h) :P%=50%
Theo công thức (1-1) :

P(t) =
max
.P
100
P%(t)
= 0,5 . 24 =12 (MW)

Theo (1-2):

S(t) =
14,12
0,85
12
cos
P(t)
==

Tính toán tơng tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng tổng kết:
Thời gian 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24
P
UF
% 50 80 100 85 70
P
UF
(MW) 12 19,2 24 20,4 16,8
S
UF
(MVA) 14,12 22,59 28,24 24 19,76
Đồ thị quan hệ:

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
3
t(h)
24
16
14
8
6

5
10
15
20
25
30
S
UF
(MVA)
1.2.2 Tính toán phụ tải cấp điện áp 110 KV

Phụ tải phía trung có: P
max
= 250MW , cos = 0,8
Phụ tải bao gồm các đờng dây 2kép+ 3đơn , và P% cho trong bảng
Tính theo (1-1) và (1-2) có bảng :
Thời gian 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24
P% 70 80 90 100 70
P
T
(MW) 175 200 225 250 175
S
T
(MVA) 218,75 250 281,25 312,5 218,75
Đồ thị quan hệ :

1.2.3. Tính toán công suất phát của nhà máy
Nhà máy có P
max
=400 MW , cos =0,85

Tính toán theo (1-1) , (1-2) có bảng:
Thời gian 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24
P% 70 85 100 90 80
P
NM
(MW) 280 340 400 360 320
S
NM
(MVA) 329,41 400 470,59 423,53 376,47
Đồ thị quan hệ:

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
4
8
14
12 20
24
t(h)
100
200
300
400
500
S
NM
(MVA)
300
250
200
150

100
50
4 10 14
18
24
t(h)
S
T
(MVA)

1.2.4. Tính toán phụ tải tự dùng:

Với nhà máy nhiệt điện thì điện năng tự dùng rất quan trong. Đó là điện
năng dùng để chuẩn bị nhiên liệu , vận chuyển nhiên liệu vào lò đốt , bơm nớc
tuần hoàn v.v.
Điện năng tự dùng chiếm khoảng từ (5-8)% tổng điện năng phát ra của
toàn nhà máy .
Điện năng tự dùng đợc tính theo công thức :

S
td
= . S
NM
(0,4 + 0,6.
NM
NM
S
(t)S
) (MVA) (1-3)
Trong đó:

: Là phần lợng điện năng sản xuất của nhà máy dùng cho tự dùng , yêu
cầu thiết kế lấy = 8%.
S
NM
: Là tổng công suất lắp đặt của nhà máy.
S
NM
(t) : Là tổng công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t.
S
NM
=
NM
maxNM
cos
P

=
85,0
400
=470,59(MVA)
Tính toán theo (1-3):
Trong khoảng thời gian từ 0-8(h)
S
TD
= 0,08. 470,59 (0,4 + 0,6.
59,470
41,329
) = 30,87(MVA)
Tính toán tơng tự cho các khoảng thời gian còn lại ta có bảng:
Thời gian 0-8 8-12 12-14 14-20 20-24

S
TD
(t) 30,87 34,26 37,65 35,39 33,13

Đồ thị quan hệ:

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
5

1.2.5. Tính toán phụ tải phát về hệ thống

Nhà máy phải đảm cân bằng công suất nghĩa là:

S
HT
= S
NM
(t) S
T
(t) S
UF
(t) S
TD
(t) (1-3)
Trong đó :
S
NM
(t) : Là công suất phát của nhà máy tại thời điêm t.
S
HT

(t) : Là công suất phát về hệ thống tại thời điểm t.

S
T
(t) : Là công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t.

S
TD
(t) : Là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t
Tính toán theo công thức (1-3) ta có bảng kết quả tính toán nh sau:
t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
NM
(t) 329,41 329,41 329,41 400 400 470,59 423,53 423,53 376,47
S
T
(t) 218,75 250 250 250 281,25 281,25 312,5 218,75 218,75
S
UF
(t) 14,12 14,12 22,59 22,59 28,24 28,24 24 19,76 19,76
S
TD
(t) 30,87 30,87 30,87 34,26 34,26 37,765 35,39 35,39 33,13
S
HT
(t) 65,67 34,42 25,95 93,15 56,25 123,45 51,64 149,63 104,83

Đồ thị quan hệ:

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41

6
t(h)
24
20
14
12
8
31
33
35
37
S
TD
(MVA)
t(h)
24
20
18141210
8
6
4
20
40
60
80
100
120
140
160
S

HT
(MVA)
Biểu đồ công suất toàn nhà máy:
1.2.6. Nhận xét:
- Nhà máy cung cấp đủ điện năng cho các loại phụ tải.
- Phụ tải phía trung là lớn nhất và quan trong nên u tiên cung cấp đủ
điên năng cho bên trung rồi mới đa vào hệ thống.
- Phụ tải địa phơng lớn nhất P = 24 (MW) còn nhỏ hơn 30% công suất
của một tổ máy là P = 30%.100 = 30 (MW) nên phụ tải địa phơng có
thể đợc cung cấp điện bằng cách lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát.
- Hai cấp điện áp cao và trung đều là mạng trung tính trực tiếp nối đất
nên có thể dùng máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc.
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
7
300
250
500
450
400
350
S
(MVA)
S
UF
+S
TD
+S
T
S
NM

8
50
200
150
100
6
4
12
10 14
2018
S
UF
+S
TD
S
UF
24
t(h)
Chơng 2
Chọn sơ đồ nối điện của nhà máy
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện . Vì vậy cần phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết
kế , nắm vững các số liệu ban đầu , dựa bảng cân bằng công suất và các nhận
xét để tiến hành vạch các phơng án nối dây có thể .
Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ
tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điện
áp , về số lợng dung lợng các máy biến áp , về số lợng máy phát nối vào thanh
góp điện áp máy phát , số máy phát ghép bộ với máy biến áp .
Sơ đồ nối diện giữa các cấp điện áp cần thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật
sau:

- Số lợng máy phát nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoả mãn
điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất thì các
máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở điện áp máy
phát và phụ tải điện áp trung ( trừ phần phụ tải do các nguồn khác nối
vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp đợc).
- Công suất mỗi bộ máy phát điện máy biến áp không đợc lớn hơn
dự trữ quay của hệ thống.
- Chỉ đợc ghép bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn vào
thanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của
bộ này ,có nh vậy mới tránh đợc trờng hợp lúc phụ tải cực tiểu bộ này
không phát hết công suất hoặc công chuyển qua hai lần biến sẽ làm
tăng tổn hao và gây quá tải cho máy biến áp hai cuộn dây. Đối với máy
biến áp tự ngẫu thì không cần dùng điều kiện này.
- Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ , để cung cấp cho nó có thể lấy rẽ
nhánh từ các bộ máy phát máy biến áp ,nhng công suất lấy rẽ nhánh
không đợc vợt quá 15% công suất của bộ.
- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc máy biến áp tự
ngẫu để liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân
phối sẽ phức tạp hơn.
- Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì
phải đặt ít nhất hai máy biến áp.
Sau khi đã chọn đợc một số phơng án , cần phân tích sơ bộ các phơng
án về mặt kĩ thuât và kinh tế để loại trừ một số phơng án rõ ràng bất hợp lý và
chỉ giữ lại các phơng án hợp lý.
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
8
Qua các nguyên tắc trên ta đa ra các phơng án nối điện nh sau:
2.1 Phơng án 1
Để liên lạc giữa ba cấp điện áp : 220KV;110KV; 10,5KV ta dùng 2 máy
biến áp tự ngẫu. Một bộ máy phát máy biến áp 2 cuộn dây đợc nối vào

thanh góp trung áp và một bộ đợc nối vào thanh góp cao áp.
*Sơ đồ:

Nhận xét:

Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản , dòng ngắn mạch nhỏ hơn nên chọn đợc các
thiết bị dễ dàng.
Nhợc điểm: Nhiều chủng loại máy biến áp nên vốn đầu t tăng.
Số mạch nối bên cao nhiều gây tổn thất lớn.
2.2. Phơng án 2
Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc , 2 bộ máyphát-
máybiến áp ghép vào thanh cái trung áp.
* Sơ đồ :
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
9
F
1
F
2
F
3
F
4
B
1
B
2
B
3
B

4
220KV
110KV
HT
F
1
F
2
F
3
F
4
B
1
B
2
B
3
B
4
220KV
110KV
HT
Nhận xét:
Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản, sử dụng ít chủng loại máy biến áp nên vốn đầu
t giảm , đảm bảo tin cậy.
Nhợc điểm: Số lợng máy phát nối vào thanh cái trung áp nhiều nên công
suất thừa bên trung truyền vào hệ thống qua 2 lần máy biến áp
làm tăng tổn thất công suất.
2.3 Phơng án 3

Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp.
Để cung cấp cho hệ thống dùng 2 bộ máy phát- máy biến áp 2 cuộn dây.
Phía trung đợc cung cấp bởi 2 máy biến áp liên lạc.
* Sơ đồ:

Nhận xét:

Ưu điểm : Sơ đồ nối dây đơn giản, ít chủng loại máy biến áp .
Nhợc điểm : Có bốn bộ nối vào thanh góp cao áp nên dòng ngắn mạch
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
10
F
1
F
2
F
3
F
4
B
1
B
2
B
3
B
4
220KV
110KV

HT
ởphía cao lớn, vốn đầu t lớn hơn 2 phơng án 1,2 .Khi một
máy biến áp tự ngẫu sự cố thì máy còn lại làm việc nặng nề.
2.4 Phơng án 4:

Để cung cấp cho hệ thống dùng 2 bộ máy phát máy biến áp tự ngẫu .
Phía trung đợc cung cấp bởi cuộn trung của máy biến áp liên lạc.
* Sơ đồ:
Nhận xét :

Ưu điểm : Sơ đồ đơn giản ít chủng loại máy biến áp nhất ,vốn đầu t nhỏ
hơn so với các phơng án đã vạch ra.
Nhợc điểm : Độ tin cậy cung cấp điện không cao , khi một máy biến áp sự
cố thì nhà máy mất một nửa công suất phát, dòng ngắn mạch
lớn hơn.
Kết luận :

Từ các nhận xét ở các phơng án về cả vấn đề kinh tế và kĩ thuật ta thấy
phơng án 1 và phơng án 2 là hợp lý hơn cả nên giữ lại để so sánh về mặt kinh
tế để đa ra phơng án tối u nhất.
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
11
F
1
F
2
F
3
F
4

B
1
B
2
220KV
110KV
HT

Chơng 3
Chọn máy biến áp và tính tổn thất
công suất , tổn thất điện năng cho
các phơng án.
3.1 Chọn máy biến áp

Máy biến áp là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện , tổng công
suất các máy biến áp rất lớn bằng khoảng 4 đến 5 lần tổng công suất các máy
phát điện . Vì vậy vốn đầu t cho máy biến áp cũng rất nhiều . Ngời ta mong
muốn chọn số lợng máy biến áp ít và công suất nhỏ mà vẫn đảm bảo an toàn
cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ .
Chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp là chọn loại, số
lợng công suất định mức và hệ số biến áp.
Công suất định mức của máy biến áp là công suất liên tục truyền qua máy
biến áp với điều kiện làm việc định mức ( điện áp , tần số và nhiệt độ môi tr-
ờng làm mát định mức ) trong suốt thời hạn làm việc của nó .
Ngời ta quy định thời gian làm việc tiêu chuẩn khoảng gần bằng thời
gian già hoá tiêu chuẩn . Còn thời gian gian làm việc thực tế của máy biến áp
đợc xác định bởi quá trình già hoá cách điện cuộn dây, nói khác đi nó phụ
thuộc vào nhiệt độ cuộn dây .
Đối với giấy cách điện tẩm dầu thời gian làm việc định mức đợc đảm
bảo khi làm việc với nhiệt độ không thay đổi và bằng 98

0
C .Bởi vậy máy biến
áp có thời gian làm việc định mức ứng vời trờng hợp nhiệt độ cao nhất của
cuộn dây không thay đổi và bằng 98
0
C.
Trong điều kiện nh vậy cách điện của máy biến áp chịu sự hao mòn
định mức .
Độ tăng nhiệt độ của cuộn dây máy biến áp so với nhiệt độ không khí
xung quanh phụ thuộc vào công suất phụ tải.
Công suất định mức của máy biến áp đợc quyết định phù hợp với độ
tăng nhiệt độ định mức cuộn dây so với nhiệt độ không khí . Mặt khác khi
chọn công suất định mức của máy biến áp còn phải tính đến khả năng quá tải
của chúng : quá tải thờng xuyên và quá tải sự cố.
Quá tải thờng xuyên của máy biến áp là một phần thời gian làm việc
phụ tải của máy biến áp vợt quá công suất định mức của chúng , phần thời
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
12
gian còn lại của chu kì khảo sát (ngày , năm ) phụ tải của máy biến áp thấp
hơn công suất định mức của chúng .
Quá tải sự cố là sự cho phép làm việc của máy biến áp trong điều kiện
sự cố mà không gây h hỏng chúng .
Máy biến áp đợc chọn phải đảm khả năng tải hết công suất phát từ nhà
máy , đồng thời khi một máy một máy biến áp ngừng làm việc thì các máy
biến áp còn lại vẫn phải cung cấp đủ công suất cần thiết cho phụ tải .
Để chọn máy biến áp cho các phơng án ta dựa vào sơ đồ nối dây đã
thiết kế ở chơng 2 để biết đợc số lợng và cách mắc các máy biến áp , từ đó
tiến hành chọn chủng loại , công suất và thông số kĩ thuật khác của máy biến
áp .
Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây mắc theo sơ đồ bộ MF- MBA thì công suất

đợc chọn theo công thức sau:

dmFdmB
SS

Trong đó :
S
dmB
: Là công suất định mức của máy biến áp .
S
dmF
: Là công suất định mức của máy phát .
Máy biến áp tự ngẫuthì công suất định mức đợc chọn theo biểu thức:
dmFdmB
S
1
S





: Là hệ số có lợi của máy biến áp


0,5
220
110220
U
UU

C
TC
=

=

=

ở đây khi chọn máy biến áp cho các phơng án ta giả thiết rằng các máy
biến áp đã đợc chế tạo tại nơi lắp đặt nên không hiệu chỉnh lại công suất định
mức của nó theo nhiệt độ nữa .
Sau khi chọn xong công suất định mức của máy biến áp ta cần kiểm tra
lại khả năng tải của máy biến áp trong các điều kiện sự cố xem có thoả mãn
hay không , nếu không thoả mãn thì phải chọn lại công suất định mức của
máy biến áp.
3.1.1. Chọn máy biến áp cho phơng án 1
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
13
• Chän m¸y biÕn ¸p B
1

Theo ®iÒu kiÖn :
(MVA)117,65
0,85
100
SS
dmFdmB
==≥
Chän m¸y biÕn ¸p lo¹i : ТДЦ-125
Cã c¸c th«ng sè kÜ thuËt:

S
dmB
(MVA)
§iÖn ¸p (KV)
ΔP
0
(KW)
ΔP
N
(KW)
U
N
% I
0
%
Gi¸
10
3
R
U
C
U
H
125 242 10,5 115 380 11 0,5 162
• Chän m¸y biÕn ¸p B
4
Theo ®iÒu kiÖn :
(MVA)117,65SS
dmFdmB

=≥

Chän m¸y biÕn ¸p lo¹i : ТДЦ-125
Cã c¸c th«ng sè kÜ thuËt :
S
dmB
(MVA)
§iÖn ¸p (KV)
ΔP
0
(KW)
ΔP
N
(KW)
U
N
% I
0
%
Gi¸
10
3
R
U
C
U
H
125 121 10,5 100 400 10,5 0,5 128
• Chän m¸y biÕn ¸p tù ngÉu B
2

,B
3
Chän theo ®iÒu kiÖn:
(MVA)235,3117,650,5.S
α
1
S
dmFdmB
==≥
Chän m¸y biÕn ¸p lo¹i : АТДЦТΗ-250
Cã c¸c th«ng sè kÜ thuËt :
S
dmB
(MVA)
§iÖn ¸p (KV)
ΔP
0
ΔP
C-T
N
U
N
%
I
0
%
Gi¸
10
3
R

U
C
U
T
U
H
Sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn TrÝ HiÖu – Líp HT§ - K41
14
F
1
F
2
F
3
F
4
B
1
B
2
B
3
B
4
220KV
110KV
HT
250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5 268
* Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố :
Xét sự cố nguy hiểm nhất : Lúc phụ tải trung lớn nhất xảy ra sự cố hỏng

một máy biến áp .
Trong tình trạng đó thì các máy biến áp còn lại phải thoả mãn :
Cuộn cao và cuộn chung của máy biến áp liên lạc không bị qúa tải .
Cuộn cao không cần kiểm tra quá tải vì phía cao đã có hệ thống với l-
ợng dự trữ rất lớn cung cấp cho phụ tải điện áp cao nên cuộn cao không bao
giờ bị qúa tải.
Do vậy ta chỉ cần kiểm tra quá tải cho cuộn chung .
-Xét khi hỏng một bộ máy biến áp hai dây quấn bên trung áp.
Khi đó công suất lớn nhất qua cuộn chung máy biến áp tự ngẫu là :

(MVA)156,25
0,8
250
2
1
S
2
1
S
Tmaxch
===

Cuộn chung có công suất định mức là :

(MVA)125250.0,5.SS
dmTNdmch
===
Nh vậy cuộn chung bị quá tải với hệ số quá tải là :

1,25

125
156,25
S
S
k
dmch
ch
qtsc
===
k
qtsc
= 1,25 < 1,4 : Tức nằm trong giới hạn quá tải sự cố cho phép.
Vậy với k
qtsc
= 1,25 thì hai máy biến áp liên lạc vẫn đảm bảo cung cấp
đủ cho phụ tải bên trung max khi sự cố máy biến áp hai dây quấn bên điện áp
trung.
- Xét khi hỏng một máy biến áp liên lạc :
Công suất lớn nhất truyền qua cuộn chung lúc này là:

(MVA)204,26)470,59.0,08
4
1
117,65(
0,8
250
SSS
BTTmaxch
===
Nh vậy cuộn chung bị quá tải với hệ số quá tải là :

1,41,63
125
204,26
S
S
k
dmch
ch
qtsc
>===
Máy biến áp đã chọn không thoả mãn nên ta chọn lại nh sau:
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
15
Chọn máy biến áp loại : -360
Có các thống số kĩ thuật khác :

S
dmB
(MVA)
Điện áp (KV)
P
0
P
N
(KW)
U
N
% I
0

% Giá
10
3
R
U
C
U
T
U
H
C-T C-H T-H C-T C-H T-H
360 230 121 11 481 900 500 650 10 32 22 2 222

Ta chỉ kiểm tra lại điều kiện khi sự cố một máy biến áp liên lạc
Khi đó hệ số quá tải là :
1,13
0,5.360
204,26
S
S
k
dmTN
ch
qtsc
===
Thoả mãn nằm trong giới hạn quá tải sự cố cho phép .
Công suất bên cao không đợc nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống :
Ta thấy công suất phát về hệ thông lớn nhất lúc bình thờng là:
S
HT

= 149,63 (MVA) cố S
dtHT
= 0,12.2500 = 300 (MVA) , nên lợng
công suất phát về hệ thống thiếu so với lúc bình thờng chắc chắn nhỏ hơn dự
trữ quay của hệ thống . Nên điều kiện này luôn thoả mãn không cần kiểm tra.
3.1.2. Chọn máy biến áp cho phơng án 2

Chọn máy biến áp hai dây quấn B
3
, B
4
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
16
F
1
F
2
F
3
F
4
B
1
B
2 B
3
B
4
220KV 110KV
HT

Theo điều kiện :
117,65SS
dmFdmB
=
Chọn B
3
, B
4
loại : -125
Có các thông số kĩ thuật:
S
đm
(MVA)
Điện áp (KV)
P
0
P
N
U
N
% I
0
%
Giá
(10
3
R)
U
C
U

H
125 121 10,5 100 400 10,5 0,5 128
Chọn máy biến áp liên lạc B
1
, B
2
Theo điều kiện :
(MVA)235,3
0,5
117,65
S
1
S
dmFdmB
===

Có các thông số kĩ thuật :
S
dmB
(MVA)
Điện áp (KV)
P
0
P
C-T
N
U
N
%
I

0
%
Giá
10
3
R
U
C
U
T
U
H
U
C
U
T
U
H
250 230 121 11 120 520 11 32 20 0,5 268

* Kiểm tra quá tải cho các máy biến áp :
Tơng tự nh phơng án ta cũng chỉ kiểm tra quá tải cho máy biến áp tự
ngẫu .
- Xét hỏng 1 bộ máy biến áp hai dây quấn bên trung:
Với phụ tải trung lớn nhất thì công suất truyền qua cuộn chung máy
biến áp tự ngẫu là :

=

= )
4
S
S(S
2
1
)SS(
2
1
S
TDmax
dmFTmaxBTTmaxch


(MVA)102,13S
470,59)0,08.
4
1
(117,65
0,8
250
2
1
ch
=

=
Công suất định mức của cuộn chung : S
ch
= . S
dmTN
= 0,5 . 250 = 125 (MVA)
S
ch
< S
dmch
, nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.
- Xét hỏng 1 bộ máy biến áp tự ngẫu :
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
17
Công suất lớn nhất mà cuộn chung cần tải là :

(MVA).96,02
9)0,08.470,5
4
1
117,652.(
0,8
250
)

4
S
S2.(SSSS
TDmax
dmFTmaxBTTmaxch
=
=
==

Ta thấy S
ch
< S
dmch
nên máy biến áp không bị quá tải
Tơng tự nh phơng án 1 ta cũng không cần kiểm tra điều kiện công suất
thiếu bên cao không đợc nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống .
3.2. Phân bố công suất cho các máy biến áp :
3.2.1. Phơng án 1
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho máy biến áp B
1
, B
4
vận hành
với phụ tải bằng phẳng suốt năm.

(MVA)108,2490,08.470,5
4
1
117,65S
4

1
SSS
TDmaxdmFB4B1
====
Sự phân bố công suất trong các máy biến áp tự ngẫu đợc xác định nh
sau :
Công suất truyền qua phía trung của mỗi máy biến áp tự ngẫu đợc xác
định nh sau:

( )
( )
(t)S(t)S
2
1
S(t)S
2
1
SS
B4TBTT
T
B3
T
B2
===

Công suất truyền qua phía cao của mỗi máy biến áp tự ngẫu đợc xác định
nh sau:

( )
( )

(t)S(t)S
2
1
S(t)S
2
1
SS
B1HTBCHT
C
B3
C
B2
===

Công suất truyền qua phía hạ của mỗi máy biến áp tự ngẫu đợc xác định
nh sau:

(t)S(t)S(t)S(t)S(t)S(t)S
C
B3
T
B3
C
B2
T
B2
H
B3
H
B2

+=+==

Từ các thông số ở bảng cân bằng công suất toàn nhà máy trong chơng 1
và các công thức trên ta tính đợc công suất phân phối cho các máy biến áp nh
sau :
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
18
t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
B1
=S
B4
108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24
S
B2
C
=S
B3
C
-21,29 -36,91 -41,15 -7,55 -26,00 7,61 -28,31 20,70 -1,71
S
B2
T
=S
B3
T
55,26 70,88 70,88 70,88 86,51 86,51 102,13 55,26 55,26
S
B2
H

=S
B3
H
33,97 33,97 29,73 63,33 60,51 94,13 73,83 75,96 53,55
3.2.2 Phơng án 2
Các máy biến áp B
3
,B
4
đợc cho làm việc với phụ tải bằng phẳng suốt
năm:

( )
MVA108,24S
4
1
SSS
TDmaxdmFB4B3
===

Sự phân bố công ở các phía cao , trung , hạ của 2 máy biến áp tự ngẫu
đợc xác định theo các công thức:
Phía cao :
(t)S
2
1
(t)S(t)S
HT
C
B2

C
B1
==
Phía trung :
( )

==
BTTmax
T
B2
T
B1
SS
2
1
(t)S(t)S

Phía hạ :
(t)SS(t)S(t)S(t)S(t)S
T
B2
C
B2
T
B1
C
B1
H
B2
H

B1
+=+==
Dựa vào các số liệu ở bảng cân bằng công suất toàn nhà mấy ta tính đ-
ợc sự phân bố công suất cho các máy biến áp nh sau :

t(h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
B3
=S
B4
108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24 108,24
S
B1
C
=S
B2
C
32,84 17,21 12,98 46,58 28,13 61,73 25,82 74,72 52,42
S
B1
T
=S
B2
T
1,14 16,76 16,76 16,76 32,39 32,39 47,89 1,34 1,34
S
B1
H
=S
B2

H
33,98 33,97 29,74 63,34 60,52 94,12 73,71 76,06 53,86
3.3. Tính tổn thất công suất , tổn thất điện năng
Để đánh sự tôí u của các phơng án về mặt kinh tế- kĩ thuật thì một yếu
tố không thể bỏ qua đợc đó là tổn thất công suất và tổn thất điện năng do các
máy biến áp gây ra.
Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai dây quấn đợc tính theo
công thức sau :

ii
2
2
dmB
N
0
).t(tS
S
P365.
.TPA

+=


Trong đó:
S
dmB
: Công suất định mức của máy biến áp .
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
19
P

0
: Tổn thất không tải của máy biến áp .
P
N
: Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp .
T : Thời gian làm việc của máy biến áp trong 1 năm.
S(t) : Phụ tải của máy biến áp trong thời gian t
i
lấy theo đồ thị phụ tải
ngày .
Tổn thất điện năng trtong máy biến áp tự ngẫu đợc tính nh sau :







+
+=






+
+=

+=






2
HT
N
HC
N
TC
N
H
N
2
HT
N
HC
N
TC
N
T
N

2
HT
N
HC
N
TC
N
C
N
PP
P
2
1
P
PP
P
2
1
P
PP
P
2
1
P

Trong đó :
P
N
C-T
: Tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn chung.
P
N
C-H
: Tổn thất ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn hạ.
P
N
T-H
: Tổn thất ngắn mạch giữa cuộn chung và cuộn hạ.
Tổn thất điện năng đợc tính theo công thức :

( )

+++= (t)S.P(t)S.P(t)S.P.t
S
365
.TPA
2
H
H
N
2
T

T
N
2
C
C
Ni
2
dmB
0

Trong đó :
S
C
(t) : Phụ tải cao áp tại thời điểm t
i
.
S
T
(t) : Phụ tải trung áp tại thời điểm t
i
.
S
H
(t) : Phụ tải hạ áp tại thời điểm t
i
.
3.3.1 Phơng án 1
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
1

(KWh)350339224.(108,24)
125
380.365
8760.115
t.)S(t
S
P.365
.TPA
2
2
ii
2
dmB
N
0B1
=

+=

+=

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
20
• Tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong m¸y biÕn ¸p B
4


(KWh)350336024.(108,24)
125

400.365
8760.100
t.)S(t
S
P365.
T.PA
2
2
ii
2
dmB
N
0B4
=+=
+=
∑
Δ
ΔΔ
• Tæn thÊt ®iÖn n¨ng cña m¸y biÕn ¸p tù ngÉu : ΔA
B2
= ΔA
B3

( )
∑
+++= )(tS.P)(tS.P)(tS.Pt
125
.400365
T.PA
i

2
H
H
Ni
2
T
T
Ni
2
C
C
Ni
2
0B2
ΔΔΔΔΔ
TÝnh tæn thÊt ng¾n m¹ch trong c¸c cuén d©y m¸y biÕn ¸p tù ngÉu :

1750(KW)
(0,5)
650500
900
2
1
PP
P
2
1
P
(KW)750
(0,5)

650500
900
2
1
PP
P
2
1
P
(KW)150
(0,5)
650500
900
2
1
PP
P
2
1
P
2
2
HT
N
HC
N
TC
N
H
N

2
2
HT
N
HC
N
TC
N
T
N
2
2
HT
N
HC
N
TC
N
C
N
=






+
+−=







+
+−=
=






+−
+=






+−
+=
=







−
+=






−
+=
−−
−
−−
−
−−
−
α
ΔΔ
ΔΔ
α
ΔΔ
ΔΔ
α
ΔΔ
ΔΔ
VËy:
Sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn TrÝ HiÖu – Líp HT§ - K41
21
[ ]

[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
h)4925486(KWA
)(53,55).1750(55,26).7501,71)(.150.4
(75,96).1750(55,26).750(20,7).150.2
(73,83).1750(102,13).75028,3)(.150.4
(94,12).1750(86,51).750(7,61).150.2
(60,51)1750.(86,51).75026)(.150.2
(63,33).1750(70,88).7507,55)(.150.2
(29,73).1750(70,88).75041,15)(.150.2
(33,97).1750(70,88).750)91,36(.150.2
(33,97).1750(55,26).75021,29)(.1504.(
360
365
8760.481A
B2
22
222
222
222
22
222
222
222

222
2
B2
=
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+=


Vậy tổng tổn thất của phơng án 1 là :

)(KWh168924854925486.235033603503392
A.2AAA
TNB4B11
=++=
++=
3.3.2. Phơng án 2
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
3
, B
4

(KWh)350336024.(108,24)
125
400.365
8760.100
t.)S(t
S
P365.
T.PAA
2
2
ii
2
dmB3
N
0B4B3
=+=
+==



Tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu B
1
, B
2
: A
B1
= A
B2
Ta có : P
N

C-H
= P
N
T-H
= 0,5. P
N
C-T
= 0,5 . 520 = 260 (KW)
Công suất ngắn mạch của các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu :

( )
( )
(KW)780
0,5
260260
520
2
1
P
(KW)260
0,5
260260
520
2
1
PP
2
H
N
2

C
N
T
N
=






+
+=
=







+==



Vậy:
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
22
[ ]
[ ]

[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
(KWh)1320097A
)(53,86).780(1,34).260(52,42).260.4
(76,06).780(1,34).260(74,72).260.2
(73,71).780(47,89).260(25,82).260.4
(94,12).780(86,51).260(61,73).260.2
(60,32)780.(32,39).260(28,13).260.2
(63,34).780(16,76).260(46,58).260.2
(29,74).780(16,76).260(12,98).260.2
(33,97).780(16,76).260(17,21).260.2
(33,98).780(1,14).260(32,80).2604.(
250
365
8760.120A
B2
22
222
222
222
22
222
222
222
222

2
B1
=
++
++
++
++
++
++
++
++
++
+=


Vậy tổng tổn thất của phơng án 2 là :

)(KWh9646914)13200973503360.(2
)AA.(2A
3B22
=+=
+=
3.3.3 Tổng kết tính toán tổn thất điện năng

Phơng án 1
A
1
= 16892485 (KWh)
Phơng án 2
A

2
= 9646914 (KWh)

Nh vậy xét về mặt tổn thất điện năng thì phơng án 2 tốt hơn phơng án 1.
Chơng 4
Tính toán ngắn mạch- chọn máy
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
23
cắt điện
4.1 Tính toán ngắn mạch
Các khí cụ điện không những đợc chọn theo điều kiện làm việc bình th-
ờng mà còn phải thoả mãn các điều kiện khi ngắn mạch . Vì vậy ta phải tính
toán ngắn mạch để từ đó chọn đợc khí cụ điện phù hợp .
Theo quy trình thiết bị điện của Liên Xô thì sự ổn định của các khí cụ
điện cần kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch ba pha N
(3)
. Bởi vì dòng ngắn
mạch ba pha là dòng là dòng lớn nhất , chỉ trong trờng hợp khi ngắn mạch 1
pha ở mạng trung tính nối đất thì dòng ngắn mạch 1 pha có thể lớn hơn dòng
ngắn mạch 3 pha , khi đó ta thực hiện điều chỉnh tách trung tính của 1 số máy
biến áp cho không nối đất để giảm dòng ngắn mạch 1 pha I
N
(1)
, thờng giữ
dòng I
N
(1)
gần bằng dòng ngắn mạch I
N
(3)

.
Ngoài ra mức độ khó khăn khi cắt ngắn mạch điện khi có ngắn mạch
không phải chỉ trị số dòng ngắn mạch quyết định mà còn do trị số điện áp
phục hồi trên đầu tiếp điểm của máy cắt điện , điện áp phục hồi khi ngắn
mạch ba pha có thể bằng hoặc lớn hơn so với điện áp phục hồi khi ngắn mạch
một pha.
Do đây là quá trình thiết kế sơ bộ cho nên ta có thể dùng phơng pháp
gần đúng để tính toán ngắn mạch đó là phơng pháp đờng cong tính toán .
Ta cần phải xác định rõ điểm ngắn mạch nặng nề nhất cho các mạch ở
các cấp điện áp , đấy là điểm mà khi ngắn mạch dòng ngắn mạch qua nó là
lớn nhất .
4.1.1. Phơng án 1

1. Chọn điểm ngắn mạch

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
24
F
1
F
2
F
3
F
4
B
1
B
2
B

3
B
4
220KV
110KV
HT
N
1
N
2
N
4
N
3
N
3
Ta chọn 5 điểm ngắn mạch nh hình vẽ .
Điểm ngắn mạch N
1

Để chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 220KV . Nguồn cung cấp gồm tất
cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống .
Điểm ngắn mạch N
2

Để chọn khí cụ điện cho cấp điện áp 110KV . Nguồn cung cấp gồm tất
cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống .
Điểm ngắn mạch N
3
, N

3

Để chọn khí cụ điện cho cho mạch máy phát điện . Nguồn cung cấp
cho điểm ngắn mạch N
3
chỉ có máy phát F
3
cung cấp , còn nguồn cung cấp
cho điểm ngắn mạch N
3
là tất cả các máy phát của nhà máy (trừ máy phát F
3
)
và hệ thống .
Điểm ngắn mạch N
4

Để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng . Nguồn cung cấp gồm tất cả các
máy phát điện của nhà máy và hệ thống .
- Khi chọn khí cụ điện cho mạch máy phát ta phải so sánh ta phải so sánh
I
N3
và I
N3
, lấy dòng lớn hơn để chọn khí cụ điện .
- Điểm ngắn mạch tại N
4
có thể tính đợc dòng điện ngắn mạch qua công
thức
I

N4
= I
N3
+ I
N3

2. Sơ đồ thay thế và tính điện kháng cho các phần tử



Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trí Hiệu Lớp HTĐ - K41
25
X
B1
0,088
X
F1
0,156
X
F2
0,156
X
F3
0,156
X
F4
0,156
X
B4
0,084

X
d1
0,091
X
d2
0,091
HT
X
HT
0,03
X
C
B2
0,088
X
C
B3
0,088
X
H
B3
0,136
X
T
B2
0
X
H
B2
0,136

X
C
B3
0
F
1
F
2
F
3
F
4
N
1