Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện

Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Mục Lục.
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất..................................................4
Nêu các phơng án và chọn MBA.............................................................10
Chơng III...................................................................................................20
So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phơng án tối u.................................20
I./ Xác định dòng cỡng bức......................................................................20
Chơng IV...................................................................................................35
Tính toán dòng ngắn mạch......................................................................35
Chơng V.....................................................................................................46
Chọn khí cụ điện và dây dẫn....................................................................46
Sơ đồ tự dùng và chọn thiết bị tự dùng....................................................58

2
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Lời nói đầu.
* * *
Đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện
giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc
sống điện rất cần cho sinh hoạt và phục vụ sản xuất. Với sự phát triển của xã hội
do vậy đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà máy điện mới đủ để cung cấp điện năng
cho phụ tải.
Xuất phát từ thực tế và sau khi học xong chơng trình của ngành phát dẫn
điện em đợc nhà trờng và bộ môn Hệ thống điện giao nhiệm vụ thiết kế gồm nội
dung sau:
Thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện gồm 3 tổ máy, công suất mỗi
tổ là 60 MW cấp điện cho phụ tải địa phơng 10 kV và phát vào hệ thống 110 kV.
Sau thời gian làm đồ án với sự lỗ lực của bản thân, đợc sự giúp đỡ tận tình
của các thầy cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hớng
dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn hữu Khái đến nay em đã hoàn thành
bản đồ án. Vì thời gian có hạn, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em

không tránh những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận đợc sự góp ý bổ sung của
các thầy cô giáo và các bạn đông nghiệp để đồ án của em ngày càng hoàn thiện
hơn.
Em xin gửi tới thầy giáo hớng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn
lời cảm ơn chân thành nhất!
Sinh viên:

3
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Chơng I.
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Tại mổi thời điểm điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện
năng tiêu thụ của phụ tải kể cả các tổn thất của phụ tải.Trong thực tế điện năng
tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi, vì thế việc tìm đợc đồ thị phụ tải là rất
quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành.
Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn đợc phơng án nối điện hợp lý, đảm bảo
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn cho ta chọn đúng công suất của
các máy biến áp (MBA) và phân bố tối u công suất giữa các tổ máy với nhau và
giữa các nhà máy điện với nhau.
I.1. Chọn máy phát điện.
Theo yêu cầu thiết kế nhà máy có tổng công suất 3ì60 MW = 180 MW.
Do
Do
đã biết số l
đã biết số l
ợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau :
ợng và công suất của từng tổ máy ta chỉ cần chú ý một số điểm sau :
+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng
+ Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng điện định mức , dòng
ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ

ngắn mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ
giảm thấp.
giảm thấp.
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh
vận hành nên chọn các máy phát
vận hành nên chọn các máy phát
điện cùng loại. Từ đó ta tra trong sổ tay đ
điện cùng loại. Từ đó ta tra trong sổ tay đ
ợc loại máy phát sau:
ợc loại máy phát sau:
Chọn 3 máy phát điện kiểu TB-60-2 có các thông số nh bảng 1-1 sau:
Bảng 1-1
Ký
hiệu
S
MVA
P
MW
cos
U
KV
I
KA
Điện kháng t
Điện kháng t
ơng đối
ơng đối
X
X

d
d


X
X
d
d


X
X
d
d
TB-
60-2
75 60 0,8 10,5 4,125 0,146 0,22 1,691
I.2. Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp.
Để đảm bảo vận hành an toàn , tại mỗi thời điểm điện năng do các nhà
máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ ở các
hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng.
Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay
đổi. Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc đồ thị phụ tải là điều rất
quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào công cụ là đồ thị phụ tải
mà ta có thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu
kinh tế và kỹ thuật , nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị
phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối u

4
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.

công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố
công suất giữa các nhà máy điện với nhau.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải của nhà máy và đồ thị phụ tải
của các cấp điện áp dới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng P
max
và hệ
số cos
tb
của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áp
theo công suất biểu kiến nhờ công thức sau :
TB
t
t
Cos
P
S

=
với :
100
P%.p
P
max
t
=
.
Trong đó: S(t) là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA).
cos
TB
là hệ số công suất trung bình của từng phụ tải.

P%:Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công
suất cực đại.
P
max
: Công suất của phụ tải cực đại tính bằng, MW.
I.2.1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Nhà máy gồm 3 tổ máy có: P
Gđm
= 60 MW, cos
đm
= 0,8 do đó
.MVA75
8,0
60
cos
P
S
dm
Gdm
dm
==

=
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
P
NMđm
= 3ìP
Gđm
= 3 ì 60 = 180 MW S
NMđm

= 225 MW.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức:

TB
t
t
Cos
P
S

=
với :
100
P%.p
P
max
t
=
.
Ta tính đợc đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian .Kết quả ghi trong
bảng 1-2 và đồ thị phụ tải nhà máy hình 1-1.
Bảng 1-2
T(giờ) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
P%
70 90 80 100 70
P
NM
(t) MVA
126 162 144 180 126
S

NM
(t) MVA
157,5 202,5 180 225 157,5

5
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Hình 1-1:Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
I.2.2. Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy:
Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 6% công suất định mức của nhà máy
với cos = 0,85 đợc xác định theo công thức sau:
).
S
)t(S
6,04,0(S)t(S
dm
maxtdtd
ì+=
Với S
tdmax
= .S
NM
=
7,12
85,0
180
.
100
6
=
MW

Trong đó :
S
td
(t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t.
S
đm
: Công suất định mức của nhà máy MVA.
S(t): Phụ tải tổn tại thời điểm t theo bảng 1-2.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy (phần 1) và công thức trên ta có phụ tải
tự dùng nhà máy theo thời gian nh bảng 1-3 và đồ thị phụ tải hình 1-2.
Bảng 1-3
T(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
S(t) MVA
157,5 202,5 180 225 157,5
S
td
(t) MVA 10,41 11,94 11,18 12,7 10,41

6
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Hình 1-2: Đồ thị phụ tải tự dùng toàn nhà máy.
I.2.3. Phụ tải địa phơng:
Nh nhiệm vụ thiết kế đã cho P
max
= 45 MW, cos = 0,85 với công thức sau:
( )
( )
TB
dp
dp

Cos
tP
tS

=
với:
( )
.
100
%.
maxdpdp
dp
PP
tP
=

Ta có kết quả cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải hình 1-3.
Bảng 1-4
T(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
P
đp
%
60 100 90 80 60
P
đp
(t)MW
27 45 40,5 36 27
S
đp
(t)MVA

31,76 52,94 47,6 42,35 31,76

Hình 1-3: Đồ thị phụ tải địa phơng.

7
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
I.3. Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công
suất phát vào hệ thống .
Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy:
S
NM
(t) = S
td
(t) + S
đp
(t) +S
T
(t) +S
HT
(t). (ở đây S
T
(t) = 0)
Ta bỏ qua tổn thất S(t) trong máy biến áp.
S
HT
(t) = S
NM
(t) - [S
td
(t) + S

đp
(t)].
Từ đó ta lập đợc kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà
máy nh bảng 1-6 và đồ thị phụ tải hình 1-5.
Bảng 1-6
MVA t(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
S
NM
(t) MVA
157,5 202,5 180 225 157,5
S
dp
(t) MVA
31,76 52,94 47,6 42,35 31,76
S
td
(t) MVA
10,41 11,94 11,18 12,7 10,41
S
HT
(t) MVA
115,33 137,62 121,22 169,95 115,33
Hình 1-5: Đồ thị phụ tải hệ thống.
I.4. Các nhận xét.
I.4.1. Tình trạng phụ tải ở các cấp điện áp.
Công suất thừa của nhà máy luôn lớn hơn công suất của một tổ máy tại mọi
thời điểm, ta có thể cho một tổ máy luôn vạn hành với công suất định mức và
phát công suất về hệ thống.

8

Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Phụ tải ở cấp điện áp máy phát lớn hơn 30% công suất của một tổ máy nên
phải sử dụng thanh góp điện áp máy phát.
Ta thấy phụ tải phân bố không đều ở các cấp điện áp. ở cấp điện áp máy
phát phụ tải P
max
= 45 MW, nhỏ so với công suất một máy phát P = 60 MW và toàn
nhà máy thiết kế.
Phụ tải cấp điện áp trung không có.
I.4.2. Dự trữ của hệ thống.
Ta có dự trữ của hệ thống S = 105 MVA, lớn hơn so với công suất một máy
phát. Công suất của hệ thông cũng tơng đối lớn S
HT
= 1200 MVA.
I.4.3. Điện áp.
Nhà máy thiết kế chỉ có hai cấp điện áp là:
Cấp điện áp máy phát U
đm
= 10 KV.
Cấp điện áp cao có U
đm
= 110 KV.
Không có cấp điện áp trung.

9
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Chơng II.
Nêu các phơng án và chọn MBA.
II.1.Nêu các phơng án.
Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọng

trong thiết kế nhà máy điện. Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những
lợi ích kinh tế lớn lao mà còn phải đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật .
Cơ sở để để xác định các phơng án có thể là số lợng và công suất máy phát
điện , công suất hệ thống điện , sơ đồ lới và phụ tải tơng ứng , trình tự xây dựng
nhà máy điện và lới điện ...
Khi xây dựng phơng án nối dây sơ bộ ta có một số nguyên tắc chung sau :
Nguyên tắc 1
Có hay không có thanh góp điện áp máy phát
Nếu S
uF
max
nhỏ và không có nhiều dây cấp cho phụ tải địa phơng thì không
cần thanh góp điện áp máy phát . S
uF
max
30% S
đm 1F
Nguyên tắc 2
Nếu có thanh góp điện áp máy phát thì số lợng máy phát nối vào thanh góp
phải đảm bảo sao cho khi một tổ máy lớn nhất bị sự cố thì những máy phát còn
lại phải đảm bảo phụ tải địa phơng và tự dùng.
Nguyên tắc 3
Nếu phía điện áp cao , trung có trung tính nối đất và hệ số có lợi

0,5
thì nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp.
Nguyên tắc 4
Sử dụng số lợng bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây hai phía cao và
trung sao cho tơng ứng với công suất cực đại cấp đó
Nguyên tắc 5

10
G
1
G
2
G
3
TD
B
1
B
3
T
D
TD T
D
S
đp
S
c
110k
Vv
G
1
G
2
G
3
B

1
TD
B
1
B
3
T
D
TD TD
S
đp
S
c
110kv
B
3
G
1
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhng phải đảm
bảo S
bộ
S
dự phòng ht
.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 3 tổ máy phát, công suất định mức của
mỗi tổ máy là 60 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở hai cấp điện áp
sau:
Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10 kV có:
S

đp max
= 52,94 MVA; S
đp min


= 31,76 MVA
Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 110 kV ( về hệ thống ) có:
S
110 max
= 169,95 MVA; S
110 min
= 115,33 MVA
Công suất dự phòng của hệ thống S
dp
= 105 MVA.Vậy ta không thể ghép
chung hai máy phát với một máy biến áp vì
S
bộ
= 2.75 = 150 MVA > S
dp ht
= 105 MVA
Từ những nhận xét trên đây ta có thể đề xuất một số phơng án nh sau:
Phơng án I:
Hình 2-1: Sơ đồ nối điện của phơng án 1.
Phơng án II:
Hình 2-2: Sơ đồ nối
điện phơng án II.

11
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.

Phơng án III:
Hình 2-3: Sơ đồ nối điện
phơng án III.
II.2.Chọn máy biến áp cho các phơng án.
II.1.1. Chọn công suất máy biến áp.
Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện . Tổng công
suất các máy biến áp gấp từ 4-5 lần tổng công suất các máy phát điện . Chọn mba
trong nhà máy điện là loại , số lợng , công suất định mức và hệ số biến áp . MBA
đợc chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện bình thờng và khi xảy
ra sự cố nặng nề nhất
Nguyên tắc chung để chọn mba là trớc tiên chọn S
đmB
công suất cực đại có
thể qua biến áp trong điều kiện làm việc bình thờng , sau đó kiểm tra lại điều kiện
sự cố có kể đến hệ số quá tải của mba . Xác định công suất thiếu về hệ thống phải
nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống . Ta lần lợt chọn mba cho từng phơng án
Giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi tr-
ờng nơi lắp đặt nhà máy điện . Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức
của chúng.
Phơng án I:
Máy biến áp B
1
và B
2
:
Máy biến áp liên lạc B
1
, B
2
đợc chọn là máy biến áp điều áp dới tải với điều

kiện:
S
đmB
= 1/2 S
th
.
Với: S
th
là công suất còn lại đa lên hệ thống.
( )

+=
TGF
max
TD
ngay
minUF
dmFth
SSSS
= 3ì75 - (42,17 +12,7) = 170,13 MVA.
S
đmB
= 170,13/2 =85,065 MVA.

12
G
1
G
2
G

3
B
1
TD
B
1
T
D
TD
TD
S
đp
S
c
110kv
B
3
G
1
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Vậy ta có thể chọn loại máy biến áp TPH 125/10,5 có các thông số nh
bảng 2-2 sau:
Bảng 2-1
S
đm
MVA
U
Cđm
(Kv)
U

Hđm
(Kv)

P
O
(Kw)

P
N
(Kw)
U
N
% I
O
% Giá
125 115 10,5 100 400 10,5 0,55
Phơng án II:
Máy biến áp bộ.
Đợc chọn theo công suất phát của máy phát S
đmB1
S
Gđm
= 75 MVA.
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn có các thông số ở
bảng 2-1 sau:
Loại T80/11
Bảng 2-2
S
đm
MVA

U
Cđm
(Kv)
U
Hđm
(Kv)

P
O
(Kw)

P
N
(Kw)
U
N
% I
O
% Giá
80 115 11 82 390 10,5 0,6
Máy biến áp liên lạc:
Đợc chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp dới tải có công suất định
mức đợc chọn theo công thức dới đây:
( )

==

TGF
max
TDminUFdmFth3B,2dmB
SSS
2
1
S
2
1
S
=
=
MVA68,497,12
3
2
17,42752
2
1
=

+ì
Chọn máy biến áp B
2
,B
3
là loại TH 63/11 có các thông số cho ở bảng 2-
3 sau:
Bảng 2-3
S
đm
MVA
U
Cđm
(Kv)
U
Hđm
(Kv)

P
O
(Kw)

P
N
(Kw)
U
N

% I
O
% Giá
63 115 11 70 290 10,5 0,7
Phơng án III:
Máy biến áp bộ.
Đợc chọn theo công suất phát của máy phát S
đmB1
S
Gđm
= 75 MVA.
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai dây quấn có các thông số ở
bảng 2-1 sau:
Loại T80/11

13
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Bảng 2-2
S
đm
MVA
U
Cđm
(Kv)
U
Hđm
(Kv)

P
O

(Kw)

P
N
(Kw)
U
N
% I
O
% Giá
80 115 11 82 390 10,5 0,6
Máy biến áp liên lạc:
Đợc chọn là loại máy biến áp điều chỉnh điện áp dới tải có công suất định
mức đợc chọn theo công thức dới đây:
( )






==

TGF
max
TDminUFdmFth2dmB
SSSSS
=
=
MVA36,997,12

3
2
17,42752
=












+ì
Chọn máy biến áp B
2
,B
3
là loại TH 125/11 có các thông số cho ở bảng
2-3 sau:
Bảng 2-3
S
đm
MVA
U
Cđm
(Kv)

U
Hđm
(Kv)

P
O
(Kw)

P
N
(Kw)
U
N
% I
O
% Giá
125 115 10,5 100 400 10,5 0,55
II.1.2. Phân bố phụ tải cho các máy biến áp:
Phơng án I:
Công suất tải lên cao : S
C B1,B2
=
2
1
ìS
c
(t)
Dựa vào bảng 1-6 và công thức tính trên ta có phụ tải từng thời điểm cho ở
bảng 2-5 sau:
bảng 2-4 :

t(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
S
C
(t)
115,33 137,62 121,22 169,95 115,33
S
B1
= S
B2
57,665 68,81 60,61 84,945 57,665
Từ bảng kết quả bảng 2- 5 ta thấy.
S
H B1-B2max
= 84.945 MVA < 125 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
Phơng án II:

14
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Đối với máy phát máy biến áp 2 cuộn dây G
1
- B
1
để thuận tiện cho
việc vận hành. cho tải với đồ thị bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc cả
năm.
S
B1
= S
Gđm

S
td
= 75 0.06.
85,0
60
= 70.765 MVA
Phụ tải qua 2 máy biến áp B
2
, B
3
đợc tính nh sau :
- Phụ tải truyền lên cao :
S
C-B2,B3
=
2
1
ì( S
c
(t) S
B1
)
Dựa vào bảng 1-6 và công thức trên tính đợc phụ tải cho từng thời điểm đợc
ghi ở bảng 2-4 sau:
Bảng 2-5
T(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
S
B1
MVA
70.765 70.765 70.765 70.765 70.765

S
C
(t) MVA
115,33 137,62 121,22 169,95 115,33
S
C B2-B3
MVA
22,28 33,43 25,23 49,59 22,28
Từ bảng kết quả bảng 2- 4 ta thấy.
S
H B2-B3max
= 49.59 MVA < 63 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
*Phơng án III :
Đối với máy phát máy biến áp 2 cuộn dây G
1
- B
1
để thuận tiện cho
việc vận hành. cho tải với đồ thị bằng phẳng trong suốt quá trình làm việc cả
năm.
S
B1
= S
Gđm
S
td
= 75 0.06.
85,0
60

= 70.765 MVA
Phụ tải qua máy biến áp B
2
đợc tính nh sau :
- Phụ tải truyền lên cao :
S
C-B2
= ( S
c
(t) S
B1
)
Dựa vào bảng 1-6 và công thức trên tính đợc phụ tải cho từng thời điểm đợc
ghi ở bảng 2-5 sau:
Bảng 2-5

15
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
T(h) 0-7 7-12 12-14 14-18 18-24
S
B1
MVA
70.765 70.765 70.765 70.765 70.765
S
C
(t) MVA
115,33 137,62 121,22 169,95 115,33
S
C B2-B3
MVA

44,56 66,86 50,46 99,18 44,56
Từ bảng kết quả bảng 2- 4 ta thấy.
S
H B2-B3max
= 99,18 MVA < 125 MVA
Nh vậy các máy biến áp đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng.
II.1.3. Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố
a. Phơng án I:
Sự cố 1 máy biến áp :
Máy biến áp còn lại đợc phép quá tải 40% công suất định mức trong suốt
5 ngày đêm nhng mỗi ngày không quá 6h khi hệ số phụ tải bậc một sự cố k
1

0,94 .
Công suất thiếu của phía cao áp là :
S
th
= S
TGC
1.4ìS
đmB1
= 169,95 1,4.125 = -5,05 MVA.
Ta thấy S
th
= -5.05 < S
dt
=105MVA . Vậy máy biến áp chọn không bị quá tải
khi sự cố một máy biến áp
b. Phơng án II:
+Sự cố 1 máy biến áp liên lạc:

Công suất thiếu phía cao áp khi sự cố máy biến áp B
2
hoặc B
3
là:
S
th
= S
TGC
S
B1
1.4ìS
đmB2
=
= 169,95 80 1,4ì63 = 1,75 MVA .
Ta thấy S
th
= 1,75 MVA < S
dt
= 105 MVA . Vậy máy biến áp không bị quá
tải khi sự cố máy biến áp liên lạc.
+Sự cố máy biến áp B
1
:
S
th
= S
TGC
1,4.2.S
đm B2

= 169,95 1,4.2.63 = -6,45 MVA.
Ta thấy S
th
= -6,45 MVA < S
dt
= 105 MVA . Vậy máy biến áp không bị quá
tải khi sự cố máy biến áp B
1
.
+Sự cố một máy phát không cần kiểm tra vì dự trữ của hệ thống điện đủ
cung cấp cho phụ tải khi sự cố một máy phát.
c. Phơng án III:
+Sự cố máy biến áp liên lạc:
Công suất thiếu phía cao áp khi sự cố máy biến áp

là:
S
th
= S
TGC
1.4ìS
đmB1
=
= 169,95 1,4ì80 = 57,95 MVA .

16
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Ta thấy S
th
= 57,95 MVA < S

dt
= 105 MVA . Vậy máy biến áp không bị quá
tải khi sự cố máy biến áp liên lạc.
+Sự cố máy biến áp B
1
:
S
th
= S
TGC
1,4.S
đm B2
= 169,95 1,4.125 = -5,05 MVA.
Ta thấy S
th
= -5,05 MVA < S
dt
= 105 MVA . Vậy máy biến áp không bị quá
tải khi sự cố máy biến áp B
1
.
+Sự cố một máy phát không cần kiểm tra vì dự trữ của hệ thống điện đủ
cung cấp cho phụ tải khi sự cố một máy phát.
II.2.Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp.
II.2.1. Phơng án I:
Tổn thất điện năng của 2 máy biến áp B
1
,B
2
đợc tính theo công thức:

ìì

ì+ìì=
+
24
1
i
2
i
2
dm
N
O2B1B
).tS
S
P
365TP(2A

Trong đó:
S
i
của máy biến áp trong thời gian t
i
đợc lấy từ bảng 2-4.
P
O
= 100 KW.
P
N

= 400 KW.
Tổng tổn thất điện năng trong máy biến áp của phơng án này là :
( )
=






+++++=
+
6.665,574.945,842.61,605.81,687.665.57
125
4.0
.3658760.1,0.2A
22222
2
2B1B
= 3678.959 MWh.
II.2.2. Phơng án II:
Đối với máy biến áp bộ B
1
, tổn thất điện năng đợc tính theo công thức.
T
S
S
PTPA
dmB
b

NO
ì








ì+ì=
2
1
.
Trong đó:
T: Thời gian làm việc của máy biến áp T = 8760 h.
S
b
: Phụ tải của máy biến áp trong thời gian T.
Máy biến áp B
1
có các số liệu sau:
+ P
O
= 82 KW.
+ P
N
= 390KW.
+ S
b

= 70,765MVA.

17
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Từ các số liệu đó ta tính đợc tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp
B
1
.
( )
( )
.Mwh48,33918760
80
765,70
39.08760082.0A
2
2
=ìì+ì=
.
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
2
và B
3
đợc tính theo công thức:

ìì

ì+ìì=
+
24
1

i
2
i
2
dm
N
O)3B2B(
).tS
S
P
365TP(2A

Trong đó:
S
i
của máy biến áp trong thời gian t
i
đợc lấy từ bảng 2-5.
P
O
= 70 KW.
P
N
= 290 KW.
Tổn thất điện năng của máy biến áp B
2
,B
3
là:
( )

=






+++++=
+
6.28,224.59,492.3,255.43,337.28,22
63
29.0
.3658760.07,0.2A
22222
2
3B2B
= 2461.23 MWh.
Vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm của phơng án II là:
A

= A
B1
+A
B2,B3
= 3391.48 + 2461.23 = 5852,705 MWh.
2.3 Phơng án III :
Máy biến áp B
1
giống phơng án II. Máy biến áp B
2

công thức tính giống ph-
ơng án II :

ìì

ì+ì=
24
1
i
2
i
2
dm
N
O2B
).tS
S
P
365TP(A
Trong đó:
S
i
của máy biến áp trong thời gian t
i
đợc lấy từ bảng 2-6 (cha lập
với S
i
= 2S
i
phơng án II )

P
O
= 100 KW.
P
N
= 400 KW. Do đó
( )
=






+++++=
6.56,444.18,992.6,505.86,667.56,44
125
4.0
.3658760.1,0A
22222
2
2B
= 1741,55 MWh.
Vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm của phơng án III là:
A

= A
B1
+A
B2

= 3391,48 + 1741,55 = 5133,028 MWh

18
§å ¸n m«n häc thiÕt kÕ NM§N§.
B¶ng 2-6
Ph¬ng ¸n
Ph¬ng ¸n I
Ph¬ng ¸n II
Ph¬ng ¸n III
∆
A,MWh
3678,959 5852,705
5133,028

19
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Ch ơng III
So sánh kinh tế, kỹ thuật chọn các phơng
án tối u.
Việc quyết định chọn một phơng án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so
sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật . Về mặt kinh tế đó chính là tổng vốn đầu t cho
phơng án , phí tổn vận hành hàng năm , thiệt hại hàng năm do mất điện .Nếu
việc tính toán thiệt hại hàng năm do mất điện khó khăn thì ta có thể so sánh các
phơng án theo phơng thức rút gọn , bỏ qua thành phần thiệt hại Về mặt kĩ thuật
dể đánh giá một phơng án có thể dựa vào các điểm sau :
+ Tính đảm bảo cung cấp điện khi làm việc bình thờng cũng nh khi sự cố.
+ Tính linh hoạt trong vận hành , mức độ tự động hoá.
+ Tính an toàn cho ngời và thiết bị
Trong các phơng án tính toán kinh tế thờng dùng thì thì phơng pháp thời
gian thu hồi vốn đầu t chênh lệch so với phí tổn vân hành hàng năm đợc coi là

phơng pháp cơ bản để đành giá về mặt kinh tế của phơng án . Vốn đầu t cho ph-
ơng án bao gồm vốn đầu t cho mba và vốn đầu t cho thiết bị phân phối . Và thực
tế , vốn đầu t vào thiết bị phân phối chủ yếu phụ thuộc vào giá tiền của máy cắt ,
vì vậy để chọn các mạch thiết bị phân phối cho từng phơng án phải chọn sơ bộ
loại máy cắt . Để chọn sơ bộ loại máy cắt ta phải tính dòng cỡng bức cho từng
cấp điện áp
I./ Xác định dòng cỡng bức
a. Phơng án I: hình 3-1.
Dòng cỡng bức phía cao áp:
Mạch đờng dây về hệ thống.
Dòng làm việc cỡng bức đợc tính với điều kiện một đờng dây bị đứt.

20
G
1
G
1
G
2
G
3
B
1
TD
B
1
B
2
TD TD TD
S

đp
S
c
110kv
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Hình 3-1: Sơ đồ nối điện
phơng án I.
.KA892,0
1103
95,169
U3
S
I
cdm
maxHT
'
cb
=
ì
=
ì
=
Với: S
HTtmax
là công suất tải về hệ thống qua đờng dây kép, S
HTtmax
= 169.95
MVA .
Mạch máy biến áp liên lạc.
Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là:

K
qtsc
ìS
đmB
= 1.4ì125 = 175 MVA .
Dòng cỡng bức qua máy biến áp
.KA9185,0
1103
175
U3
S4.1
I
cdm
dmB
''''
cb
=
ì
=
ì
ì
=
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là:
I
cb1
= 0,9185 kA.



Dòng c

ỡng bức ở cấp điện áp máy phát:

Mạch máy biến áp phía hạ áp.
.KA623,9
5.103
1254,1
U3
SK
I
hdm
dmBqtsc
2cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Mạch máy phát phía hạ áp.
.KA33,4
5.103
7505.1
U3
S05,1
I
hdm
dmG
3cb

=
ì
ì
=
ì
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
2
.
Xét hai trờng hợp: phụ tải max và phụ tải min.
+ Phụ tải max:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:

21
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
MVA94,6194,52
3
1
7,12
3
2
94,52752
2
1
S
3
1
S
3

2
SS2
2
1
S
maxdFmaxTDmaxdFdmG
'
cb
=ì+






ììì=
=ì+






ììì=
+
Khi phụ tải min:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
MVA47,6576,31
3
1

7,12
3
2
76,31752
2
1
S
3
1
S
3
2
SS2
2
1
S
mindFmaxTDmindFdmG
'
cb
=ì+






ììì=
=ì+

ììì=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
2
là:
.KA6,3
5.103
47,65
U3
S
I
hdm
'
cb
'
cb
=
ì
=
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là:
+
Khi phụ tải max:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là.
.MVA36,1597,1294,52753SSSS
maxTDmaxdFdmFth

=ì==

+
Khi phụ tải min:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là.
.MVA54,1807,1276,31753SSSS
maxTDmindFdmFth
=ì==

Khả năng tải của máy biến áp khi sự cố một máy biến áp .
K
qtsc
ìS
đmB
= 1,4ì125 = 175 MVA .
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:
.MVA15,7884,52
3
1
7,12
3
1
75175
S
3
1
S
3
1
SSKS

maxdFmaxTDdmFdmBqtsc
''
cb
=ìì=
=ììì=
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
.MVA18,8576,31
3
1
7,12
3
1
75175
S
3
1
S
3
1
SSKS
mindFmaxTDdmFdmBqtsc
''
cb
=ìì=
=ììì=
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là.
.KA684,4
5.103
18,85
U3

S
I
hdm
''
cb
''
cb
=
ì
=
ì
=
Vậy dòng cỡng bức qua kháng lớn nhất là: I
cb4
= 4,684 KA.

22
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
b. Phơng án II: hình 3-2.
Hình 3-2: Sơ đồ nối điện phơng án II.
Dòng cỡng bức phía cao áp:
Mạch đờng dây về hệ thống.
Dòng làm việc cỡng bức đợc tính với điều kiện một đờng dây bị đứt.
.KA892,0
1103
95,169
U3
S
I
cdm

maxHT
'
cb
=
ì
=
ì
=
Với: S
Htmax
công suất về hệ thống qua đờng dây kép, S
Htmax
= 169,95 MVA .
Mạch máy biến áp B
1
:
Dòng điện cỡng bức đợc xác định theo điều kiện làm việc cỡng bức của
máy phát G
1
:
.KA4133,0
1103
7505,1
U3
S05.1
I
cdm
dm1G
'''
cb

=
ì
ì
=
ì
ì
=
Mạch máy biến áp liên lạc.
Khi sự cố một máy biến áp, khả năng tải của máy biến áp còn lại là:
K
qtsc
ìS
đmB
= 1,4ì63 = 88,2 MVA .
Dòng cỡng bức qua máy biến áp
.KA463,0
1103
2,88
U3
S4.1
I
cdm
dmB
''''
cb
=
ì
=
ì
ì

=
.
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là:
I
cb1
= 0,892 kA.
Dòng c ỡng bức ở cấp điện áp máy phát:

Mạch máy biến áp B
1
phía hạ áp:
.KA15,6
5.103
804,1
U3
SK
I
hdm
1dmBqtSC
2cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=

23
G

1
G
2
G
3
B
1
TD
B
1
B
3
TD
TD
TD
S
đp
S
c
110kv
B
3
G
1
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
*Mạch máy biến áp B
2
, B
3
phía hạ áp :

.KA85,4
5.103
634,1
U3
SK
I
hdm
1dmBqtSC
2cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Mạch máy phát phía hạ áp.
.KA33,4
5.103
7505,1
U3
S05.1
I
hdm
dmG
3cb
=
ì
ì
=

ì
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
3
.
Xét hai trờng hợp: phụ tải max và phụ tải min.
+
Phụ tải max:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:
MVA38,3594,52
2
1
7,12
3
1
94,5275
2
1
S
2
1
S
3
1
SS
2
1
S
maxdFmaxTDmaxdFdmG

'
cb
=ì+






ìì=
=ì+






ìì=
+
Khi phụ tải min:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
MVA38,3576,31
2
1
7,12
3
1
76,3175
2
1

S
2
1
S
3
1
SS
2
1
S
mindFmaxTDmindFdmG
'
cb
=ì+






ìì=
=ì+






ìì=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G

3
là:
.KA946,1
5.103
38,35
U3
S
I
hdm
'
cb
'
cb
=
ì
=
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp liên lạc là:
+
Khi phụ tải max:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là :
.MVA83,927,12
3
1
94,52752S
3
1
SSS
maxTDmaxdFdmFth

=ìì=ì=

+
Khi phụ tải min:
Lợng công suất thừa tải lên hệ thống là.
.MVA1147,12
3
1
76,31752S
3
1
SSS
maxTDmindFdmFth
=ìì=ì=

Khả năng tải của máy biến áp liên lạc khi sự cố một máy biến áp :
K
qtsc
ìS
đmB
= 1,4ì63 = 88,2 MVA .

24
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải max là:
.MVA9,4394,52
2
1
7,12
3

1
752,88
S
2
1
S
3
1
SSKS
maxdFmaxTDdmFdmBqtsc
''
cb
=ì+ì+=
=ì+ì+ì=
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
.MVA31,3376,31
2
1
7,12
3
1
752,88
S
2
1
S
3
1
SSKS
mindFmaxTDdmFdmBqtsc

''
cb
=ì+ì+=
=ì+ì+ì=
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy biến áp là.
.KA414,2
5.103
9,43
U3
S
I
hdm
''
cb
''
cb
=
ì
=
ì
=
Vậy dòng cỡng bức qua kháng lớn nhất là: I
cb4
= 2,414 KA.
Ph ơng án 3:
Dòng cỡng bức phía cao áp:
Mạch đờng dây về hệ thống.
Dòng làm việc cỡng bức đợc tính với điều kiện một đờng dây bị đứt.
.KA892,0
1103

95,169
U3
S
I
cdm
maxHT
'
cb
=
ì
=
ì
=
Với: S
Htmax
công suất về hệ thống qua đờng dây kép, S
Htmax
= 169,95 MVA .
Mạch máy biến áp B
1
:
Dòng điện cỡng bức đợc xác định theo điều kiện làm việc cỡng bức của
máy phát G
1
:
.KA4133,0
1103
7505,1
U3
S05.1

I
cdm
dm1G
'''
cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Mạch máy biến áp liên lạc.
Khả năng tải của máy biến áp là:
K
qtsc
ìS
đmB
= 1,4ì125 = 175 MVA .
Dòng cỡng bức qua máy biến áp
.KA919,0
1103
175
U3
S4.1
I
cdm
dmB
''''
cb

=
ì
=
ì
ì
=
.
Vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở phía điện áp cao là:
I
cb1
= 0,919 kA.
Dòng c ỡng bức ở cấp điện áp máy phát:
Mạch máy biến áp B
1
phía hạ áp:

25
Đồ án môn học thiết kế NMĐNĐ.
.KA15,6
5.103
804,1
U3
SK
I
hdm
1dmBqtSC
2cb
=
ì
ì

=
ì
ì
=
*Mạch máy biến áp B
2
phía hạ áp :
.KA623,9
5.103
1254,1
U3
SK
I
hdm
1dmBqtSC
2cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Mạch máy phát phía hạ áp.
.KA33,4
5.103
7505,1
U3
S05.1
I

hdm
dmG
3cb
=
ì
ì
=
ì
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
2
.
Xét hai trờng hợp: phụ tải max và phụ tải min.
+
Phụ tải max:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải max là: (tức là trờng hợp
máy phát G
3
cỡng bức.
MVA05,48)94,52.
2
1
7,12.
3
1
(75.05,1
)S.
2
1

S.
3
1
(S.05,1S
maxdFmaxtddmG
'
cb
=+=
=+=
+
Khi phụ tải min:
Dòng công suất cỡng bức qua kháng khi phụ tải min là:
MVA64,58)76,31.
2
1
7,12.
3
1
(75.05,1
)S.
2
1
S.
3
1
(S.05,1S
mindFmaxtddmG
'
cb
=+=

=+=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố một máy phát G
2
là:
.KA224,3
5.103
64,58
U3
S
I
hdm
'
cb
'
cb
=
ì
=
ì
=
Dòng cỡng bức qua kháng khi sự cố máy biến áp liên lạc I
cb
= 0
Vậy dòng cỡng bức qua kháng lớn nhất là: I
cb
= 3,224 KA.
Từ các kết quả tính toán trên ta có bảng tóm tắt kết quả dòng cỡng bức sau:
bảng 3-1
Bảng 3-1
Phơng án\ I

cb
(

kA) I
cb1
I
cb2
I
cb3
I
cb4
Phơng án I
0,9185
9,623 4,33 4,684
Phơng án II
0,892 4,85 4,33 2,414
Phơng án III
0,9185 9,623 4,33 3,224

26