Đồ án nhà máy điện

Thiết kế môn học nhà máy điện



Chơng I
tính toán phụ tảI v cân bằng công suất
I.Chọn máy phát điện v cân bằng công suất
1.Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu của đề bài ta phải thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện
gồm 5 tổ máy x100 MW . Nhà máy điện cung cấp điện cho phụ tải địa phơng
có Uđm= 10 kv , phụ tải trung áp là 110 kv và phát về hệ thống ở cấp điện áp
220kv . Do đã biết số lợng 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 ngắn
mạch ở các cấp điện áp sẽ nhỏ và do đó yêu cầu với các loại khí cụ điện sẽ giảm
thấp
+ Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng nh vận hành nên chọn các máy phát
điện cùng loại
Từ đó ta tra trong sổ tay đợc loại máy phát sau

Kí hiệu
CB-1130/140

S đm

Pđm

MVA

MW

117,7

100

cosđm
0,85

Uđm

Iđm

Điện kháng tơng đối

KV

KA

X d

X d

Xd

0,21

0,26

0,91

13,8

4,92

48TC
2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
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 ỏ 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
Nguyễn Văn Ký
TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
1


Thiết kế môn học nhà máy điện



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 Pmax và hệ số
costb 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 :
Pt

St =
cos tb

với

P%
P =
P
t 100 max

Trong đó :
St
P%

: Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng MVA
: Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực

đại
Pmax

: Công suất của phụ tải cực đại tính bằng, MW

costb : Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải
SC

HT

ST

Máy biến áp

SuF

Std

Sơ đồ chung của một nhà máy phát điện có dạng nh trên . Ta có tổng công suất
phát toàn nhà máy phải bằng tổng công suất tiêu thụ
Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
2


Thiết kế môn học nhà máy điện



Stnm(t) = Std(t) + SuF(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t)
Trong đó :

SVHT(t) : Công suất về hệ thống tại thời điểm t
SC(t)

: Công suất về thanh góp điện áp cao tại thời điểm t

ST(t)

: Công suất về thanh góp điện áp trung tại thời điểm t

SuF(t)

: Công suất yêu cầu của phụ tải địa phơng tại thời điểm t

Std(t)

: Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t

a ./ Công suất toàn nhà máy.
Nhà máy gồm 4 tổ máy có: Pđm = 100 MW, Cosđm = 0,85
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
SNMđm = 4SGđm= 4.117,7 = 470,8 MVA
Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức:
St =

Pt
Cos TB

với : Pt =

p %. Pmax
.
100

Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-2 và đồ thị phụ tải toàn nhà
máy:
Bảng 1-2
t (giờ)

0ữ8

8 ữ 12

12 ữ 14

14 ữ 20

20-24

PNM(%)

80

90

85

100

75

376,5

423,5

400

470,6

352,9

SNM(t) (MVA)

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
3


S(MVA)

Thiết kế môn học nhà máy điện



500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0

5

10

15
T(h)

20

25

30

b ./ Công suất phụ tải các cấp
+./ Phụ tải địa phơng
Phụ tải địa phơng của nhà máy có Uđm= 10 kV , Pdpmax = 14MW , costb = 0,87
Để xác định đồ thị phụ tải địa phơng phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng
ngày đã cho và nhờ công thức :
S dp ( t ) =

Pdp ( t )
cos tb

Pdp ( t ) =

với

Pdp %
100

Pdp max

Kết quả tính đợc theo từng thời điểm t cho ở bảng 1-3 và đồ thị phụ tải địa

phơng

Bảng 1-3
t (giờ)

0ữ6

6 ữ 12

12 ữ 14

14 ữ 20

20-24

Pđp(%)

70

80

80

100

70

11,26

12,87

12,87

16,09

11,26

Sđp(t) (MVA)

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
4


Thiết kế môn học nhà máy điện



18
16
14
S(MVA)

12
10
8
6
4
2

0
0

5

10

15
T(h)

20

25

30

+ ./ Công suất phía phụ tải trung áp 110 KV
Nhiệm vụ thiết kế đã cho : P110max = 220 MW và costb = 0,86
Tính toán tong tự đợc kết quả trong từng thời điểm t nh sau
Bảng 1-4
t(giờ)

0ữ8

8 ữ 12

12 ữ 14

14ữ 20

20-24

P (%)

75

90

80

100

75

191,86

230,23

204,65

255,81

191,86

ST(t) MVA

300
250
S(MVA)

200
150
100
50
0
0

Nguyễn Văn Ký

5

10

15
T(h)

20

25

30

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
5


Thiết kế môn học nhà máy điện

+ ./ Công suất tự dùng
Tự dùng max của toàn nhà máy bằng 5% công suất định mức của nhà máy với
cos = 0,85 đợc xác định theo công thức sau:

Std (t) = .SNMdm(0,4 + 0,6 ì

SNM (t)
)
SmaxNM

Trong đó :
Std(t) : Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t.
SNMđm : Tổng công suất của nhà máy MVA.
SNM(t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t theo bảng 1-2.

: Hệ số % lợng điện tự dùng.
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 1-5
Bảng 1-5
t (giờ)

0ữ8

8 ữ 12

12 ữ 14

14 ữ 20

20-24

PNM(%)

80

90

85

100

75

SNM(t) (MVA)

376,5

423,5

400

470,6

352,9

Std(t) (MVA)

20.7

22.1

21.4

23.5

20

24
23.5
23
S(MVA)

22.5
22
21.5
21
20.5
20
19.5
0

5

10

15
T(h)

20

25

30

+ .\ Công suất phát về hệ thống điện áp 220 KV
Công suất thừa của nhà máy đợc phát lên hệ thống qua hai đờng dây cao áp
220 kV.
Ta có phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy là:
Nguyễn Văn Ký
TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
6


Thiết kế môn học nhà máy điện



Stnm(t) = Std(t) + Sdp(t) + ST(t) + SC(t) + SVHT(t)
Từ phơng trình trên ta có phụ tải cao áp theo thời gian là:
SHT(t) = Stnm(t)- {Std(t) + Sdp(t) + ST(t) }
Thay các giá trị đã tính đợc ở trên ta đợc kết quả tính toán phụ tải và cân bằng
công suất toàn nhà máy ở bảng sau :
0ữ6

6 ữ8

8 ữ 12

12 ữ 14

14ữ20

20-24

Stnm(t)

376.5

376.5

423.5

400

470.6

Sdp(t)
Std(t)

11.26
20.7

12.87
20.7

12.87
22.1

12.87
21.4

16.09
23.53

352.9
11.26

ST(t)

191.9

191.9

230.2

204.7

255.8

SHT(t)

152.6

151.0

158.3

161.0

175.2

0

10

t (giờ)

500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0

Nguyễn Văn Ký

20

30

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
7

20
191.9

129.7


Thiết kế môn học nhà máy điện



c./ Một số nhận xét chung.
- Công suất phát lên hệ thống của nhà máy nhỏ hơn dự trữ quay của hệ
thống nên khi có sự cố tách nhà máy ra khỏi hệ thống vẫn đảm bảo ổn định hệ
thống.
- Phụ tải điện áp trung chiếm gần 50% công suất nhà máy do đó việc đảm
bảo cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng.
Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà
máy nh sau:

II./ xác định các phơng án nối dây sơ bộ
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 sô 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 tẵc chung sau :
Nguyên tắc 1
Có hay không có thanh góp điện áp máy phát
Nếu SuFmax nhỏ và không có nhiều dây cấp cho phụ tải địa phơng thì không cần
thanh góp điện áp máy phát
SuFmax 25% Sđm 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
Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
8


Thiết kế môn học nhà máy điện



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
Có thể ghép chung một số máy phát với một máy biến áp nhng phải đảm bảo
Sbộ Sdự phòng ht
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 5 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi
tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp sau:
Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10 kV có:
Sdpmax = 16,09 MVA
Sdpmin = 11,26 MVA
Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có:
STmax = 255,8 MVA
STmin = 191,9 MVA

Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 220 kV ( về hệ thống ) có:
SVHTmax = 175,2 MVA
SVHTmin = 129,7 MVA
Ta có dự trữ quay của hệ thống là SDT = 190 MVA
Công suất một bộ MF-MBA = 62.5 MVA nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống
nên có thể dùng sơ đồ bộ.
Cấp điện áp cao và trung la 220 kV và 110 kV có trung tính nối đất trực tiếp
nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm máy biến áp liên lạc, tiết kiệm chi phí
và giảm đợc tổn hao MBA.
Từ đó ta vạch ra các phơng án nh sau :
2.1.Phơng án 1.
Phơng án I, phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 3 máy biến áp gồm 2 máy
biến áp tự ngẫu và 1 máy biến 3 pha 2 dây quấn. Phía trung áp thanh góp 110kV
đợc nối với 2 bộ máy phát điện - máy biến áp ba pha hai dây quấn. Để cung cấp
điện thêm cho các phụ tải này cũng nh để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai
bộ máy phát điện - máy biến áp tự ngẫu (G1-T1 và G2-T2).
Phụ tải địa phơng 10 kV đợc cung cấp điện từ đầu cực hai máy phát điện
G1,G2 thông qua 2 kháng đờng dây.
Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
9


Thiết kế môn học nhà máy điện



Ưu điểm của phơng án:
- cung cấp đủ công suất cho phụ tải các cấp điện áp.

Nhợc điểm :
- bộ máy phát máy biến áp khác loại gây khó khăn trong lắp đặt vận hành
bảo dỡng sửa chữa.
ST

HT

220KV

T5

110KV

T4
T1

T3

T2

~
STD G

STD

~
G

STD

~
G

Hình 2-1
2.2.Phơng án 2.
Để khắc phục nhợc điểm trên, chuyển bộ G5-T5 từ thanh góp 220kV sang
phía 110kV. Phần còn lại của phơng án II giống nh phơng án I.
Ưu điểm
- chỉ sử dụng 2 loại máy biến áp thuận tiện trong vận hành bảo dỡng sửa
chữa.
- khắc phục đợc phần lớn các nhợc điểm của phơng án I.
Nhợc điểm
- khi phụ tải bên trung min nếu cho bộ MF-MBA bên trung làm việc dịnh
mức sẽ có một phần công suất từ bên trung truyền qua cuộn trung của
MBA tự ngẫu phát lên hệ thống gây tổn thất qua 2 lần MBA.

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
10


Thiết kế môn học nhà máy điện


ST

HT

220KV

110KV

T3

T4

STD

~
~
G STD G

T5

T2

T1

~
STD G

Hình 2-2
2.3.Phơng án 3
Sử dụng 5 bộ MF-MBA và 2 máy biến áp tự ngẫu để làm máy biến áp liên
lạc và cung cấp điện cho phụ tải địa phơng. Phơng án này sử dụng nhiều MBA
gây tốn kém vốn đầu t, gây tổn thất công suất trong MBA lớn.
ST

HT

220KV

T1

T2

T3

110KV

T5

T4

T7

T6

~
~
~
STD G STD G STD G

STD

~
G

STD

~
G

Hình 2-3

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
11


Thiết kế môn học nhà máy điện



* Qua phân tích sơ bộ 3 phơng án nêu trên ta thấy phơng án 1 và 2 có nhiều u
điểm nên đợc giữ lại để tính toán so sánh về mặt kinh tế kỹ thuật để chọn
phơng án nối điện tối u cho nhà máy.

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
12


Thiết kế môn học nhà máy điện

Chơng 3 : Chọn máy biến áp
3.1.Phơng án 1.
3.1.1.Chọn máy biến áp.
1.Máy biến áp T3 , T4(Phía trung áp có cấp điện áp 110KV).
Máy biến áp này là máy biến áp hai dây quấn nên chọn theo điều kiện:
ST3đm SGđm = 117,65 (MVA)
Chọn máy biến áp kiểu TD-125/121
2.Máy biến áp T5 (Phía cao áp có cấp điện áp 220KV).
Đây cũng là loại máy biến áp hai dây quấn nhng lại đợc đặt bên phía cao áp
nên tơng tự nh chọn máy biến áp T3 ta chọn máy biến áp T4 loại TD-125/242
3.Máy biến áp tự ngẫu T1 & T2 .
Máy biến áp này đợc chọn theo điều kiện:
1
SđmTN .SđmF ;

U U T 220 110
: Hệ số có lợi ; ( = C
=
= 0,5 )
UC
220
1
- Ta có : SđmB
.117,65 = 235,3 (MVA).
0,5
Chọn máy biến áp loại ATDTH-250
- Bảng tham số máy biến áp cho phơng án I :
Bảng 3.1
Uđm (KV)

UN%

PN

P0

I0%

Loại
MBA

Sđm
MV
A

C

T

H

CT

C-H

TH

C-T

CH

TH

T
T
AT
TH

125
125
250

121
230
230

_
_
12
1

10,5
10,5
11

_
_
11

10,5

11
32

_ 100
_ 115
20 120

_
_
520

400
380
_

_
_
_

Nguyễn Văn Ký

0,5
0,5
0,5

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
13


Thiết kế môn học nhà máy điện

3.1.2.Tính dòng công suất phân phối cho các máy biến áp và các cuộn dây
của máy biến áp.
Quy ớc chiều dơng của dòng công suất là chiều đi từ máy phát lên thanh
góp đối với máy biến áp 2 cuộn dây và đi từ phía hạ lên phía trung và cao đối với
máy biến áp liên lạc.
SCC(t), SCT(t), SCH(t) : là công suất biểu kiến qua cuộn cao, trung, hạ của MBA
tự ngẫu tại thời điểm t.
SbC, SbT : Công suất biểu kiến của 1 bộ bên cao, trung.
SC(t), ST(t) : Công suất biểu kiến phát về hệ thống, phụ tải bên trung tại thời
điểm t.
1.Máy biến áp 2 cuộn dây.
Luôn cho vận hành với đồ thị bằng phẳng vì máy biến áp hai cuộn dây không
có điều chỉnh dới tải, do đó:
Ta có công suất của 1 bộ MF-MBA là :
SbC = SbT = SđmG -

1
1
Stdmax = 117,65 - 23,53 = 112,9 (MVA)
5
5

--> ta thấy ở điều kiện thờng MBA làm việc không bị quá tải.
2.Máy biến áp tự ngẫu.
Cuộn cao :

SCC =

1
[ SC(t) - SbC]
2

Cuộn trung :

SCT =

1
[ ST(t) 2SbT]
2

Cuộn hạ :

SCH = SCC + S CT

Dựa vào kết quả công suất phụ tải bên trung áp & công suất phát về hệ thống
ta có bảng phân phối công suất cho các máy biến áp nh sau :
Bảng 3-2
Thời gian
Loại
MBA

Cấp điện
áp (KV)

Tự
ngẫu

220
110
10,5

Nguyễn Văn Ký

Công
suất
(MVA)
Sc
St
Sh

0-6

6-8

8-12

12-14

19.87
-17
2.92

19.07
-17
2.115

22.72 24.07

2.2 -10.6
24.92 13.52

14-20
31.14
15
46.14

20-24
8.42
-17
-8.53

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
14


Thiết kế môn học nhà máy điện



3.1.3 Kiểm tra quá tải :
* Khi làm việc bình thờng :
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng .
*Khi sự cố.
a. Sự cố bộ máy phát máy biến áp bên trung :
- Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn :
1
1

S B = S dmF S td = 117,65 .23,53 = 112,9 (MVA).
5
5

+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
2 K qt .S dmTN S T max ( S T S bTsuco )
S dmTN

S T max S bT 255,8 112,9
=
= 102,07( MVA)
2K qt
2.0,5.1,4

Ta có : SdmTN = 250 (MVA) > 102,07 (MVA) nên điều kiện trên thoả mãn .
+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
- Công suất truyền tải qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu là :
1
255,8 112,9
S T = .( S T max S bT ) =
= 71,5( MVA).
2
2

- Công suất truyền tải qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu là :
1
1
1
1
S H = S dmF S td S df = 117,65 23,53 16,09 = 103,7( MVA).

5
2
4
2

- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu là :
S C = S H S T = 104,9 71,5 = 33,4( MVA).

- Công suất cần phát vào hệ thống là 221,52 (MVA), công suất còn thiếu là :
Sthiếu = S HT (2S C + S B ) = 221,52 [2.(33,4) + 111,77]. = 42,95( MVA).
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống nên máy biến áp
đ chọn thoả mn .
b. .Sự cố máy biến áp tự ngẫu liên lạc ( ST max ) :
. K qt .SđmTN STmax 2.SB
- Điều kiện kiểm tra sự cố :
S dmTN

S T max 2.S B 255,8 2.111,77
=
= 46.1( MVA)
0,5.1,4
K qt

Máy biến áp đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải vì S dmB = 250 > 46.1
- Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu trong điều kiện
sự cố :
- Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp :
S T = S T max 2S B = 255.8 2.111,77 = 32,4( MVA).

- Công suất truyền qua cuộn hạ của máy biên áp :

S H = S dmF

1
1
S td S df = 117,65 23,53 16,09 = 95,68( MVA).
4
4

- Công suất phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
S C = S H S T = 95,68 32,4 = 63.28( MVA).

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
15


Thiết kế môn học nhà máy điện



- Công suất cần phát vào hệ thống là 221,52 MVA ,lợng công suất còn thiếu
là :
Sthiếu = SHT (SC + SB) = 175,2 ( 63,28 + 111,77) =0,15 (MVA)
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (190MVA) nên máy
biến áp đã chọn thoả mãn .
Nh vậy các máy biến áp đã chọn cho phơng án 1 đều đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật, làm việc tin cậy. Các máy biến áp không bị quá tải trong các điều kiện làm
việc khác nhau.
3.1.4.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp

- Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai
phần:
+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn
thất không tải của nó.
+ Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong
một năm :
Si2 .t i

A 2cd = 365.(Po.t + PN. 2
)
SdmB
+ Đối với máy biến áp tự ngẫu ba pha :
365
2
2
ATN =365.Po.t + 2 . (PNC .SCi
.t i + PNT .STi
.t i + PNH .S2Hi .t i )
SdmB
Trong đó :
- SCi, STi, SHi : là công suất tải qua cuộn trung, cao ,hạ của máy biến áp tự ngẫu
trong thời gian t.
- S i : là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian t.
- Po : tổn hao sắt từ.
- PNm : tổn thất ngắn mạch.
* Tổn hao ngắn mạch của các cuộn dây trong máy biến áp tự ngẫu :
PN.CH PN.T H

PN.C = 0,5.(PN.C-T +

)
2
2
PN.CH PN.T H
+
PN.T = 0,5.(PN.C-T )
2
2
PN.CH PN.T H
+
PN.C = 0,5.(- PN.C-T +
)
2
2
* Từ các thông số trên của máy biến áp ta tính đợc tổn thất điện năng trong
máy biến áp trong từng phơng án :
I. Phơng án I :
a. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
16


Thiết kế môn học nhà máy điện



Máy biến áp luôn làm việc với công suất truyền qua nó SB=111,77 (MVA)
trong cả năm , do đó :

Máy biến áp bên trung áp :
111,77 2
AB = 8760.(100 + 400.
) = 3677525,458 (KWh).
125 2
Máy biến áp bên cao :
111,77 2
AB = 8760.(115 +380.
) = 3668849,185 (KWh).
125 2
a. Máy biến áp tự ngẫu
1
Có PNC-T do đó ta lấy PNC-H = PNT-H = PNC-T = 260 KW.
2

260 260
) = 260 KW

0,5 2 0,5 2
260 260
PNT = 0,5.(520 ) = 260 KW
+
0,5 2 0,5 2
260 260
PNH = 0,5.(-520 +
) = 780 KW
+
0,5 2 0,5 2

PNC = 0,5.(520 +

SCi2 .t i = 19,872.6 + 19,12.2 + 22,722.4 + 24,072.2 + 31,142.6 + 8,422.4
= 12419,8
STi2 .t i = 172.6 + 172.2 + 2,22.4 + 10,62.2 + 152.6 + 172.4
= 5039,6
S2Hi .t i = 2,922.6 + 2,112.2 + 24,92.4 + 13,52.2 + 46,12.6 + 8,52.4
= 15972,89.
- Từ đó ta có :
365
ATN = 365.24.120 +
(260.12419,8 + 5039,6.260 + 15972,89.780)
250 2
= 1150469,82 (KWh).
* Phơng án I có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là :
AI = AB1 + AB2 + AB3 + AB4+ AB5
=3677525,458 + 3668849,185 .2 +1150469,82 .2 = 13316163,47 (kWh)
3.2.Phơng án 2.
3.2.1.Chọn máy biến áp
Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
17


Thiết kế môn học nhà máy điện



3.2.1.1.Máy biến áp T4, T3, T5 (phía trung áp có cấp điện áp 110KV).
Làm tơng tự phơng án 1, chỉ khác ở chỗ bên trung áp chọn 3 máy biến áp 2

cuộn dây loại TD-125/121
3.2.1.1.Chọn máy biến áp tự ngẫu T1 & T2 (Phía cao áp có cấp điện áp 220KV).
Tơng tự nh phơng án 1 ta chọn đợc 2 máy biến áp tự ngẫu loại ATDTH125.
Cụ thể máy biến áp T1 & T2 là máy biến áp tự ngẫu kiểu ATDTH-125. Máy
biến áp T3, T4 là máy 2 dây quấn kiểu TD-80.
Bảng thông số kỹ thuật của các máy biến áp của phơng án 2 nh sau:
Bảng 3-3
Uđm (KV)
Loại
MBA
T
ATTH

UN%

Sđm
MVA

C

T

H

125

121

_

250

230

121

10,5

CT
_

11

11

C-H

PN

P0

10,5

TH
_

32

20

I0%

C-T

C-H

T-H

100

_

400

_

0,5

120

520

_

_

0,5

3.2.2.Tính dòng công suất phân phối cho các máy biến áp và các cuộn dây
của máy biến áp.

3.2.2.1.Máy biến áp 2 cuộn dây.
Luôn cho vận hành với đồ thị bằng phẳng vì máy biến áp hai cuộn dây không
có điều chỉnh dới tải, do đó:
SbC = SbT = SđmG -

1
1
Stdmax = 117,65 - 23,53 = 112,9 (MVA)
5
5

3.2.2.2.Máy biến áp tự ngẫu.
1
. SC(t)
2

Cuộn cao :

SCC =

Cuộn trung :

SCT = [ ST(t) 3. SbT]

Cuộn hạ :

SCH = SCC + S CT

Dựa vào kết quả công suất phụ tải bên trung áp & công suất phát về hệ thống
ta có bảng phân phối công suất nh sau :

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
18


Thiết kế môn học nhà máy điện



Bảng 3-4
Thời gian
Loại
MBA

Cấp điện
áp (KV)

Tự
ngẫu

220
110
10,5

Công
suất
(MVA)
Sc

St
Sh

0-6

6-8

8-12

12-14

76.3
-73
2.92

75.5
-73.4
2.11

79.17 80.52
-54.25
-67
24.92 13.52

14-20
87.6
-41
46.1

20-24

64.9
-73
-8.5

Dấu "- " cho biết công suất đi từ phía trung áp sang phía cao áp của hệ thống.
3.2.3. Kiểm tra điều kiện làm việc của MBA.
3.2.3.1.Khi làm việc bình thờng.
Công suất định mức của các máy biến áp chọn lớn hơn công suất cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện quá tải khi làm việc bình thờng .
3.2.3.2.Khi có sự cố.
*Khi sự cố. Bộ máy phát điện máy biến áp hai dây quấn bên trung :
SBT = SđmF -

1
1
Std = 117,65 .23,53 = 112,9 (MVA).
5
5

+ Điều kiện kiểm tra sự cố : 2Kqt .SđmTN STmax- 2SBT SđmTN
SđmTN

S T max 2S BT
2K qt

255.8 2.112,9
= 21,42 (MVA)
2.0,5.1,4

SđmTN = 250 (MVA) >21,42 (MVA) thỏa mãn điều kiện sự cố .

+ Phân bố công suất trên các cuộn dây MBA tự ngẫu khi xảy ra sự cố :
- Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu:
1
1
ST = .(STmax 2.SBT) = .(255,8 2.112,9) = 15 (MVA)
2
2
- Công suất qua cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu :
1
1
1
1
S H = S dmF S td S df = 117,65 .23,53 16,09 = 104,9( MVA).
5
2
5
2

- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :
S C = S H S T = 104,9 15 = 89,9( MVA).

- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 221,52 (MVA), vì thế lợng công suất
thiếu là :
Sthiếu = S HT 2S C = 255,8 2.89,9 = 76( MVA).
Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (190 MVA) nên máy
biến áp đã chọn thoả mãn .
. Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc ( ST max ):
+ Điều kiện kiểm tra sự cố :
Nguyễn Văn Ký
TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội

19


Thiết kế môn học nhà máy điện



.Kqt .SđmTN STmax- 3.SBT SđmTN
SđmTN = 250 (MVA)

S T max 3.S BT
K qt

255.8 3.112,9
= 118,4( MVA) thỏa mãn điều kiện.
0,5.1,4

+ Xét phân bố công suất trên các cuộn dây của MBA tự ngẫu khi sự cố :
- Công suất truyền qua cuộn trung :
S T = S T max 3.S BT = 255,8 3.112,9 = 82,9( MVA).

(Công suất truyền từ bên trung áp (110 kV) sang nên mang dấu âm)
- Công suất truyền qua cuộn hạ của MBA tự ngẫu :
1
1
S H = S dmF S td S df = 117,65 23,53 16,09 = 96,9( MVA).
5
5

- Công suất truyền qua cuộn cao của máy biến áp tự ngẫu :

S C = S H S T = 96,9 (11,78) = 109,76( MVA).

- Khi đó, công suất phát lên hệ thống là 221,52 (MVA), vì thế lợng công suất
thiếu là :
Sthiếu = S HT S C = 175,52 179,7 = 4,18( MVA).
- Lợng công suất thiếu nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (190MVA) nên máy
biến áp đã chọn thoả mãn .

3.2.4.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp
b. Máy biến áp ba pha hai dây quấn :
Máy biến áp 3,4,5 luôn làm việc với công suất truyền qua nó
SB=111,77(MVA) trong cả năm , do đó :
111,77 2
AB= 8760.(100 + 400.
) = 3677525,458(KWh).
125 2
c. Máy biến áp tự ngẫu :
Có PNC-T do đó ta lấy PNC-H = PNT-H =

1
PNC-T = 260 KW.
2

260 260

) = 260 KW
0,5 2 0,5 2
260 260
PNT = 0,5.(520 ) = 260 KW
+

0,5 2 0,5 2
260 260
PNH = 0,5.(-520 +
) = 780 KW.
+
0,5 2 0,5 2

PNC = 0,5.(520 +

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
20


Thiết kế môn học nhà máy điện



SCi2 .t i = 76,362.6 + 75,52.2 + 79,22.4 + 80,52.2 + 87,602.6 + 64,92.4
= 147251,7
STi2 .t i = (-73,4)2.6 + (-73,4)2.2 + (-54,3)2.4 + (-67)2.2 + (-41)2.6 + (-73)2.4
= 95709,6
S2Hi .t i = 2,922.6 + 2,112.2 + 24,92.4 + 13,52.2 + 46,12.6 + 8,52.4
= 15972,89.
- Từ đó ta có :
365
ATN = 365.24.120 +
(260.147251,7 + 95709,6.260 + 15972,89.780)
250 2

= 1492872,1 (KWh).
* Phơng án II có tổng tổn thất điện năng của các máy biến áp trong một năm là
AI = AB1 + AB2 + AB3 + AB4+ AB5
=3677525,458 .3 +1492872,1.2 = 14018320,8 (kWh)
3.3.Xác định dòng cỡng bức
3.3.1.Phơng án I
3.3.1.1.Cấp điện áp 220 kV.
a. Các mạch phía cao áp 220 KV:
- Mạch đờng dây :
Ibt =

S HT max

=

2 3.U dm

255,8
2 3.220

= 0,34( KA)

Icb = 2.Ibt =2.0,34= 0,68 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn cao của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng:
Ibt =

S C max
3.U dm

=

31,1
3.220

= 0,08( KA).

Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :
+ Khi sự cố máy biến áp bên trung :
SC

Icb =

3.U dm

=

33.4
3.220

= 0,088( KA)

+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu (STmax):
Icb =

SC
3.U dm

=

63.28
3.220

= 0,167( KA)

Icb = max (0,68,0,08; 0,088 ; 0,167) = 0,68 (KA).
Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
21


Thiết kế môn học nhà máy điện



3.3.1.2.Cấp điện áp 110 kV.
* Mạch đờng dây : ( gồm 3 đờng dây kép )
S T max
255.8
1
1
3
5 = 0,134 (KA).
= .
Ibt = .
2 3.U dm 2 3.110

Icb = 2.Ibt =2.0,134= 0,268 (KA).
* Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :

SdmF
117,65
Ibt =
=
= 0,62(KA)
3.U dm
3.110
Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,62 = 0,65 (KA).
* Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng :
Ibt =

ST
3.U dm

=

17
3.110

= 0,089( KA).

Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :
+ khi sự cố máy biến áp bên trung :
Icb =

ST
3.U dm

=

71.5
3.110

= 0,375( KA)

+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm STmax :
Icb =

ST
3.U dm

=

32,4
3.110

= 0,164( KA)

Icb= max (0,268 ; 0,65 ; 0,375 ; 0,164 ) = 0,65 (KA).
3.3.1.3.Cấp điện áp 10.5kV.
S dmF
117,65
=
= 6,47(KA)
- Mạch máy phát : Ibt =
3.U dm
3.10,5
Icb = 1,05.Ibt =1,05. 6,47 = 6,79 (KA).
Tổng hợp kết quả ta có bảng sau:

Bảng 3-5
Cấp điện áp (KV)

220

110

10.5

Icb (kA)

0.68

0.65

6,79

3.3.2.Phơng án II
3.3.2.1.Cấp điện áp 220 kV.
- Mạch đờng dây cũng nh phơng án I ta đã có :
Ilvcb = 0.268 KA
Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
22


Thiết kế môn học nhà máy điện

- Mạch máy biến áp tự ngẫu : Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì máy
biến áp tự ngẫu còn lại phải đa vào hệ thống một lợng công suất :
Smax = S220max = 175,2 MVA
Dòng điện làm việc cỡng bức của mạch này là :
S max

I lvcb =

3.U dm

=

175,2
3.220

= 0,46 KA

+ Khi sự cố máy biến áp bên trung :
SC

Icb =

3.U dm

=

89,9
3.220

= 0,235( KA)

Nh vậy dòng điện làm việc lớn nhất ở cấp điện áp 220kV của phơng án II
này là: Ilvcb = 0,46 KA
3.3.2.2.Cấp điện áp 110kV.
*Mạch đờng dây tơng tự nh phơng án I ta có :
Ilvcb = 0,68KA
* Mạch máy biến áp nối bộ MFĐ - MBA hai dây quấn :
SdmF
117,65
=
= 0,62(KA)
Ibt =
3.U dm
3.110
Icb = 1,05.Ibt =1,05.0,62 = 0,65 (KA).
*Máy biến áp liên lạc :
- Cuộn trung của máy biến áp liên lạc khi làm việc bình thờng :
Ibt =

ST
3.U dm

=

73
3.110

= 0,383( KA).

Dòng cỡng bức đợc xét trong các trờng hợp sau :
+ khi sự cố máy biến áp bên trung :
Icb =

ST
3.U dm

=

15
3.110

= 0,079( KA)

+ Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu tại thời điểm STmax :
Icb =

ST
3.U dm

=

82,9
3.110

= 0,435( KA)

Icb= 0,65 (KA).
Nh vậy dòng điện làm việc cỡng bức lớn nhất ở cấp điện áp 110 kV là :
Ilvcb = 0,65 KA

3.3.2.3.Cấp điện áp 10.5 kV.
Tơng tự nh phơng án I ta đã có :
Nguyễn Văn Ký
TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
23


Thiết kế môn học nhà máy điện



Ilvcb = 6,79 KA
Bảng kết quả tính toán dòng điện làm việc cỡng bức của phơng án II là :
Bảng 3-6
Cấp điện áp
(KV)

220

110

10.5 kV

Icb (kA)

0.68

0.65

6,79

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
24


Thiết kế môn học nhà máy điện



Chơng iV : TíNH TOáN DòNG ĐIệN NGắN MạCH
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây
dẫn, thanh dẫn của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và
ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch tính toán là dòng điện
ngắn mạch ba pha.
Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phơng pháp gần đúng với khái
niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung
bình của mạng.
Chọn các lợng cơ bản:
Công suất cơ bản: Scb =100MVA;
Các điện áp cơ bản: Ucb1 = 230kV; Ucb2 =115kV; Ucb3 =10.5kV
4.1.Tính các điện kháng trong hệ đơn vị tơng đối cơ
bản.
4.1.1.Điện kháng của hệ thống điện.
Nhiệm vụ thiết kế đã cho điện kháng tơng đối định mức của hệ thống thứ tự
thuận của hệ thống là XHTdm = 1,6 và công suất định mức của hệ thống SHTđm =
2400 MVA. Do đó điện kháng của hệ thống qui đổi về lợng cơ bản là:
XHT = XHTdm.

S cb
100
= 1,6 *
= 0.067
2400
S HTdm

4.1.2.Điện kháng của máy phát điện.
Các máy phát điện đã cho là loại cực ẩn và có điện kháng siêu quá độ dọc trục là
Xd = 0,183. Do đó điện kháng qui đổi về lợng cơ bản là:


= Xd.

Scb
100
= 0,183.
= 0,156 .
SdmF
117,65

4.1.3.Điện kháng của đờng dây 220kV
- Điện khá

S
100
1
1
= 0,062 .
.xo .l. cb2 = .0,4.165.

2
230 2
U cb 2

Nguyễn Văn Ký

TC K1- ĐL Vĩnh Phúc-Trờng ĐHBK Hà Nội
25