Thiết Kế Nhà Máy Điện Có Tổng Công Suất 5x63 MW 315 MW

mục lục
Lời nói đầu................................................................................................2
- Chơng I -.................................................................................................2
Tính toán phụ tải - cân bằng công suất...................................................3
- Chơng II -...............................................................................................9
Các phơng án nối điện chính .................................................................9
chọn máy biến áp .....................................................................................9
- Chơng Iii -.............................................................................................31
Tính toán ngắn mạch ............................................................................31
- Chơng Iv ............................................................................................58
So sánh kinh tế - kỹ thuật ......................................................................58
lựa chọn phơng án tối u ........................................................................59
- Chơng v -...............................................................................................67
Chọn khí cụ điện và các phần có dòng điện chạy qua..........................67
Tổng cộng...............................................................................................80

Vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.....................................83
- Chơng vi -.............................................................................................86
Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng...............................................................86

1


Lời nói đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dân, nhu cầu sử
dụng điện năng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công nghiệp, sinh
hoạt... tăng lên và đặc biệt là sự phát triển ngày càng nhiều các xí nghiệp công
nghiệp với nhu cầu sử dụng điện năng rất lớn. Do vậy, đẩy nhanh việc xây dựng
các nhà máy điện là rất cần thiết.
Thiết kế một nhà máy điện nối chung với hệ thống là một vấn đề rất quan
trọng, nó sẽ nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ vì

chúng hỗ trợ nhau khi sự cố một nhà máy nào đấy. Đồng thời tăng thêm tính ổn
định của hệ thống và hạn chế số lợng máy phát dự trữ so với khi vận hành độc lập.
Quá trình thiết kế môn học không những củng cố lại những kiến thức đã đợc
học mà còn giúp đỡ em có thêm những hiểu biết chính xác và đầy đủ hơn về một hệ
thống điện nói chung cũng nh một nhà máy nhiệt điện nói riêng.
Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo PGS. Nguyễn
Hữu Khái đã trực tiếp hớng dẫn em, cùng các thầy cô giáo, cán bộ trong bộ môn
đã giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ trong bản thiết kế..

- Chơng I 2


Tính toán phụ tải - 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.
1.1 Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu thit k nh mỏy cú tng cụng sut 5ì63 MW = 315 MW. Do đã
biết số lợng & công suất của từng tổ máy ta 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 kiểuTB-63-2 có
các thông số nh bảng 1-1 sau:
Bảng 1-1

Sđm
78,75

P
63

cos
0,8

Uđm
10,5

Iđm
4,33

n

Điện kháng tơng đối đmức

3000

Xd

Xd

Xd

0,153

0,244

2,199

1.2 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 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
3


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 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
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
CosTB

St =

với : Pt =

P % * Pmax
100

Trong đó: S(t) _ công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA).
costb _ 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 max
Pmax _ công suất của phụ tải cực đại , MW.
I.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Nhà máy gồm 4 tổ máy có: PFđm = 63 MW, cosđm = 0,8 do đó
S Fdm =

PFdm
63
=
= 78,75MVA.
cos dm 0,8

Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
Pmax = 4ìPFđm = 5 ì 63 = 315 MW SNMđm = 393,75 MW.
Từ đồ thị phụ tải nhà máy và công thức:
St =

Pt
cos TB

với : Pt =

P %.Pmax
100

Ta tính đợc đồ thị phụ tải của nhà máy theo thời gian. Kết quả ghi trong bảng 1-2.

Bảng 1-2
Giờ
P%
PNM(t)

0-8
75
236.25

8-14
90
283.5

14-20
100
315

20-24
80
252
4


SNM(t)

295.31

354.38

393.75

315

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 8% công suất định mức của nhà máy với
cos = 0,8 đợc xác định theo công thức sau:

Std ( t ) = Std max (0,4 + 0,6 ì
Với Stdmax = .SNM =
Trong đó :

S( t )
).
Sdm

8 315
.
= 29,65 MW
100 0,85

Std(t): Phụ tải tự dùng nhà máy tại thời điểm t.
Sđm: Công suất định mức của nhà máy MVA.
S(t): Phụ tải tổng 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.
Bảng 1-3
Giờ
S(t)

Std(t)

0-8

8-14

14-20

20-24

295.31
25.20

354.38
27.87

393.75
29.65

315
26.09

I.2.3 Phụ tải địa phơng
Nh nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax = 24 MW, cos = 0,87 với công thức sau:
Pdp ( t )
P %.Pdp max
S dp ( t ) =
với: Pdp ( t ) = dp
.
cos TB

100
Ta có kết quả cho ở bảng 1-4 và đồ thị phụ tải hình 1-3.
Bảng 1-4
Giờ
P%
PUF(t)

0-7
70
16.8

7-14
100
24

14-20
90
21.6

20-24
80
19.2

5


SUF(t)

19.31

27.59

24.83

22.07

I.2.4 Phụ tải cấp 110kV
Các số liệu ban đầu: Uđm = 110kV ; Pmax = 140MW ; cos = 0,86
Từ bảng biến thiên phụ tải trung áp ta tính đợc công suất phụ tải theo thời gian
trong ngày nh bảng 1.5 bằng cách áp dụng các công thức:
P (t )
P %(t )
P (t ) =
x Pmax và S (t ) =
cos
100
Bảng 1-5
Giờ
P%
PUT(t)
SUT(t)

0-8

8-14

14-20

20-24

70
85
100
75
98
119
140
105
113.95 138.37 162.79 122.09

6


1.2.5 Phát vào hệ thống
Phơng trình cân bằng công suất toàn nhà máy:
SNM(t) = Std(t) + Sđp(t) +ST(t) +SHT(t)
Ta bỏ qua tổn thất S(t) trong máy biến áp.
SHT(t) = SNM(t) - [Std(t) + Sđp(t) + ST(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 .
Bảng 1-6
Giờ
SNM
STD
SUF
SUT
SHT

0-7
295.31

25.20
19.31
113.95
136.85

7-8
295.31
25.20
27.59
113.95
128.57

8-14
354.38
27.87
27.59
138.37
160.55

14-20
393.75
29.65
24.83
162.79
176.48

20-24
315
26.09
22.07

122.09
144.75

7


Đồ thị phụ tải toàn nhà máy:
1.3 nhận xét
- 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 vận hành với công suất định mức và phát công
suất về hệ thống.
max
SUF
27,59
*100 =
*100 = 17,52 % > 15 %
2S dmF
2.78,75

Phải sử dụng thanh góp điện áp máy phát để đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải
địa phơng đợc an toàn, liên tục.
Số lợng máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát sao cho khi một tổ máy
nào đó bị sự cố thì tổ máy còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện năng cho phụ tải tự
dùng và phụ tải địa phơng. Nh vậy ta phải ghép ít nhất là hai tổ máy phát vào thanh
góp điện áp máy phát.
Để nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 110kV ta có thể
nối bộ máy phát + máy biến áp ba pha hai dây quấn vào thanh góp 110kV.
Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp và tự
dùng còn phát về hệ thống một lợng công suất đáng kể SHTmax = 169,19MVA và SHTmin =
82,83MVA đợc truyền tải trên đờng dây kép dài 80km. Công suất của hệ thống (không

kể nhà máy thiết kế) là 1900MVA và dự trữ quay của hệ thống là 95MVA.
Từ các nhận xét trên ta thấy rằng nhà máy cần thiết kế ngoài việc đảm bảo cung
cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp nó còn có ý nghĩa quan trọng đối với toàn hệ
thống, lợng công suất phát về hệ thống khá lớn nên nó có ảnh hởng trực tiếp tới độ
ổn định của hệ thống. Vì vậy trong quá trình đề xuất các phơng án nối dây cần chú
ý tới tầm quan trọng của nhà máy với hệ thống.

8


- Chơng II -

Các phơng án nối điện chính
chọn máy biến áp

2.1. Xây dựng các phơng án nối dây
Căn cứ vào bảng cân bằng công suất toàn nhà máy và các nhận xét ở Chơng
I, ta đề ra các yêu cầu đối với các phơng án nối điện chính của nhà máy cần thiết
kế nh sau:
Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện an toàn,
liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị sự cố không
bị tách rời các phần có điện áp khác nhau.
Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điện ngoài
việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơn giản, an toàn
và linh hoạt trong quá trình vận hành sau này.
1. Phơng án 1

Đặc điểm
9

Dùng hai máy biến áp tự ngẫu ba pha liên lạc giữa ba cấp điện áp.
Máy biến áp ba pha hai dây quấn 110/10,5kV nối bộ với máy phát để cấp điện
cho phụ tải 110kV.
Máy phát F1 và F2 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải cấp điện áp
10,5kV đợc lấy từ thanh góp này.
Nhận xét
Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp
Phụ tải 10,5kV đợc cung cấp bởi hai máy phát do đó khi sự cố một máy thì vẫn
đợc cung cấp điện đầy đủ liên tục bởi máy phát còn lại.
Phụ tải 110kV đợc cung cấp bởi ba bộ máy phát + máy biến áp và công suất hai
cuộn trung áp của hai máy biến áp liên lạc.
Sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của hai máy biến áp tự ngẫu có dung lợng nhỏ.
2. Phơng án 2

Đặc điểm
Ghép ba tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát, dùng hai máy biến áp tự
ngẫu ba pha làm máy biến áp liên lạc giữa ba cấp điện áp.
10


Nhận xét
Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện.
Số lợng máy biến áp ít hơn phơng án một song chúng lại có công suất lớn hơn.
Sơ đồ nối dây đơn giản.
3. Phơng án 3

Đặc điểm
Ghép bộ máy phát + máy biến áp (F1 + B1) lên thanh góp điện áp 220kV.
Các máy phát F2 và F3 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát, các máy biến áp

tự ngẫu ba pha làm nhiệm vụ liên lạc giữa ba cấp điện áp.
Nhận xét
Phơng án này đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp
Số lợng máy biến áp công suất lớn nhiều
Giá thành các máy biến áp lớn.
4. Sơ bộ đánh giá các phơng án

11


Qua phân tích sơ bộ tong phơng án ta nhận thấy phơng án 3 có thể có vốn đầu
t lớn nhất do đó ta loại bỏ phơng án này và giữ lại phơng án 1 và 2 để tính toán, so
sánh về kỹ thuật và kinh tế.
2.2. chọn máy biến áp cho các phơng án
2.2.1 Chọn máy biến áp cho phơng án 1
Sơ đồ nối điện:

1. Chọn máy biến áp nối bộ
Công suất của máy biến áp B3 , B4, B5 đợc chọn theo điều kiện sau:
SđmB SđmF 1/4STDmax = 78,75 1/5*29,65 = 72,82 MVA
Ta chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn ký hiệu TPH-80 có các số liệu
nh bảng 2.1:

Bảng 2.1
12


Sđm

Điện áp cuộn dây

MVA

C
80

115

T
-

H
10,5

Tổn thất , kW

U N%

Po ,Vật dẫn
PNC-H
từ loại
A

B

70

89

310

C-T

C-H

-

10,5

I o%
T-H
0,55

2. Chọn máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
1
S thua
ĐK : S Bdm
2
UC UT
UC

Với là hệ số có lợi : =

=

220 110
= 0,5
220

Sthừa : công suất truyền qua hai cuộn hạ áp của các máy biến áp liên lạc.

Sthừa= SđmF (SUFmin 2/5STD) = 2.78,75 (19,31 + 2/5*29,65) = 126,33MVA
Vậy công suất của các máy biến áp B1 và B2 đợc chọn nh sau:
S Bdm

1
1
S thua =
126,33 = 126,33 MVA
2
2 . 0,5

Tra bảng ta có thông số của máy biến áp ATTH-160 nh sau :
Bảng 2.2
Sđm

Điện áp cuộn dây

MVA

200

C

T

H

230

121

11

Tổn thất , kW
Po ,Vật dẫn
từ loại
PNC-H
A
B
105

125

430

U N%
I o%
C-T

C-H

T-H

11

32

20

0,5

3. Phân bố công suất phụ tải cho các máy biến áp ở chế độ bình thờng.
a./.Với máy biến áp đấu bộ B3, B4
Tổ máy F3, F4 và F5 làm việc ở chế độ định mức SđmF = 78,75MVA ta có công
suất truyền qua máy biến áp B3 và B4:
SB3 = SB4 = SB5 = SđmF 1/5STDmax = 78,75 1/5*29,65 = 72,82 MVA
13


So với SđmB3 = 80 MVA ta thấy chế độ bình thờng máy biến áp B3 , B4 và B5 không
bị quá tải.
b./.Với máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp B 1 và B2 đợc tính nh
sau:
Cuộn cao : SCB1 = SCB2 =
Cuộn trung : STB1 = STB2

1
SHT
2
1
= ( SUT - SB3 - SB4 - SB5)
2

Cuộn hạ : SHB1 = SHB2 = SCB1 + STB1
Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng
phẳng cho nên lợng công suất qua cuộn dây cao-trung-hạ của các máy biến áp tự
ngẫu cũng thay đổi.
Qua tính toán ta lập đợc bảng phân phối công suất truyền tải trên các cuộn dây
của các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong ngày nh bảng 2.3.

Bảng 2.3
t

0-7

7-8

8-14

14-20

20-24

SB3 = SB4 = SB5

72.82

72.82

72.82

72.82

72.82

SCB1= SCB2

68.43

64.29

80.27

88.24

72.38

STB1 = STB2

-15.85

-15.85

-3.63

8.58

-11.78

SHB1= SHB2

52.58

48.44

76.64

96.82

60.60

S

Qua bảng phân phối công suất cho các máy biến áp liên lạc B 1 và B2 ta nhận
thấy ở chế độ bình thờng chúng không bị quá tải. Các máy biến áp B 1 và B2 chủ yếu
truyền công suất từ hạ và trung lên cao.
4. Kiểm tra quá tải khi các máy biến áp bị sự cố
a./.Giả sử sự cố máy biến áp B5, ta có sơ đồ nh sau:

14


Cho r»ng sù cè x¶y ra khi phô t¶i trung cùc ®¹i:
SUTmax = 162,79 MVA
SUF = 24,83 MVA
SHT = 176,48 MVA
Lóc nµy lîng c«ng suÊt thiÕu hôt cña phô t¶i trung 110kV®îc cung cÊp nhê
c¸c cuén d©y trung cña c¸c m¸y biÕn ¸p liªn l¹c B1 vµ B2.
− Cuén trung :
STB1 = STB2 =

1
1
(SUT – SB3 – SB4) = (162,79 – 2*72,82) = 8,575 MVA
2
2

− Cuén h¹ : SHB1 = SHB2 =
=

1
( 2.S®mF − SUF − 2/5.STDmax )
2
1
(2*78,75−24,83−2/5*29,65) = 60,405 MVA
2

− Cuén cao : SCB1 = SCB2 = SHB1− STB1 = 60,405 − 8,575 = 51,83 MVA
Ta nhËn thÊy khi sù cè bé m¸y ph¸t + m¸y biÕn ¸p hai cuén d©y th× c¸c m¸y
biÕn ¸p liªn l¹c B1 vµ B2 vÉn lµm viÖc non t¶i.
STB1 = STB2 = 8,575 MVA < SM = α . S®mB = 0,5 . 200 = 100 MVA
SHB1 = SHB2 = 60,405MVA < SM = α . S®mB = 0,5 . 200 = 100 MVA
15


SCB1 = SCB2 = 51,830 MVA < SđmB = 200 MVA
Khi đó công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là:
S = SHT 2 . SCB1 = 176,48 2 . 51,830 = 72,82 MVA
Lợng công suất này vẫn nhỏ hơn dự trữ của hệ thống là 95 MVA
b./.Giả sử sự cố máy biến áp B1, ta có sơ đồ nh sau:

+

Khi sự cố xảy ra phụ tải trung là cực đại:
SUTmax = 162,79 MVA
SUF = 24,83 MVA
SHT = 176,48 MVA

Trong trờng hợp này ta cần kiểm tra quá tải máy biến áp B 2, còn máy biến áp
B3 và B4 vẫn tải công suất ở chế độ bình thờng và cung cấp cho thanh góp phụ tải

trung một lợng công suất là: S = 72,82 MVA.
Ta tính lợng công suất truyền tải trên các cuộn dây của máy biến áp liên lạc B2.
Cuộn trung : lợng công suất truyền tải từ thanh góp điện áp 110kV sang phía
cuộn dây cao là:
STB2 = SUTmax (SB3 + SB4 + SB5) = 162,79 3*72,82 = - 55,67 MVA
Ta thấy : STB2 = - 55,67 MVA < SM = .SđmB = 0,5 . 200 = 100 MVA
16


Do vậy cuộn trung áp của máy biến áp B2 không bị quá tải.
Cuộn hạ : Cuộn hạ của máy biến áp B2 có thể tải trong trờng hợp sự cố là:
SHB2 = KQTSC . . SđmB2 = 1,4 . 0,5 . 200 = 140 MVA
Cuộn cao : SCB2 = SHB2 STB2 = 140 + 55,67 = 195,67 MVA
Ta thấy : SCB2 = 195,67 MVA < SđmB2 = 200 MVA
Do đó cuộn cao của máy biến áp B2 không bị quá tải trong trờng hợp sự cố.
+

Khi sự cố xảy ra phụ tải trung là cực tiểu:
SUTmin = 113,95 MVA
SUF = 19,31 MVA
SHT = 136,85 MVA

Tơng tự nh trên máy biến áp B3 và B4 vận hành với công suất nh ở chế độ
bình thờng. ở đây ta chỉ xét quá tải máy biến áp B2.
Cuộn dây trung:
STB2 = SUTmin SB3 = 113,95 3*72,82 = - 31,69 MVA
Ta thấy: STB2= - 31,69 MVA < SQTCP = KQTSC . . SđmB = 1,4.0,5.200 = 140 MVA
Do đó cuộn trung áp của máy biến áp B2 quá tải nằm trong trị số cho phép.
Cuộn hạ áp : Công suất phát của máy phát F1 và F2 :
S = 2SđmF 2/5STD SUF = 2*78,75 2/5*29,65 19,31 = 126,33 MVA

Khả năng tải của cuộn hạ áp khi sự cố là:
SHB2 = KQTSC . . SđmB2 = 1,4.0,5.200 = 140 MVA
Cuộn cao áp
SCB2 = STB2 + SHB2 = 140 - 126,33 = 13,67 MVA
Ta thấy SCB2 = 13,67 MVA < SđmB = 200 MVA
Kết luận : các máy biến áp đã chọn đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho
các phụ tải ở các chế độ ở phơng án một.
5. Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp
17




Tổn thất điện năng của máy biến áp hai dây quấn
2

PN S b
A1 = n Po . T +
.
.t
n
S
dmB

Po = 70 kW

Trong đó n=3
T = t = 8760 h

PN = 310 kW

Sb = 74,006MVA

SđmB = 80 MVA

Thay vào công thức tính toán ta đợc :
2

310 74,006
A1 = 3 * 70 * 8760 +
*
* 8760 = 2,61 . 10 6 kWh

3
80



Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu
1
A2 = nPo .T +
n


SiC2
SiT2
SiH2

PN .C S 2 + PN .T S 2 + PN .H S 2 . ti
dmB

dmB
dmB


Trong đó n = 2
SđmB = 200 MVA

Po = 105 kW
T = 8760 h

Ta tính : PN-C , PN-T, PN-H ( tổn thất ngắn mạch trong các cuộn cao, trung , hạ )
Nhà chế tạo cho : PNC-T = 430 kW
PNC-H = PNT-H = 0,5 . 430 = 215 kW
Vậy PN C =

P
P
1
215 215
1

= 215 kW
PNC T + NC2 H NT2 H = 430 +
2


0,5 2 0,5 2
2

P

P
1
215 215
1
PN T = PNC T + NT2 H NC2 H = 430 + 2 2 = 215 kW
2


0,5 0,5
2
P
1 P

1 215 215
PN H = NC2 H + NT2 H PNC T = 2 + 2 430 = 645 kW
2

2 0,5 0,5


Thay các dữ liệu vào công thức và tính toán ta đợc :

18



68,432
15,85 2
52,58 2

*7 +
A2 = 2 * 105 * 8760 + 2 * 365{ 215
+ 215
+ 645
2
2
2
200
200
200



64,29 2
15,85 2
48,44 2
*1 +
+ 215
+
215
+
645
2
2
2
200
200
200

80,27 2
3,632
76,64 2
215
+ 215
+ 645
200 2
200 2
200 2


+


88,24 2
8,58 2
96,82 2
215
* 6 +
+
215
+
645
2
2
2
200
200
200

2
2
2

72,38
11,78
60,6
215
* 4 +
+ 215
+ 645
2
2
200
200
200 2


+
+
A2 =


* 6 +


3,92 . 10 6 kWh

Vậy tổng tổn thất điện năng ở phơng án này là :
A = A1 + A2 = 2,61 . 10 6 + 3,92 . 10 6 = 6,53 . 10 6 kWh


6. Tính dòng điện làm việc cỡng bức và chọn kháng điện
a./.

Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 220kV

Ta có công suất cực đại nhà máy phát về hệ thống qua một đờng dây kép là:
SHTmax = 176,48MVA

I cb =
b./.

S HT max
176,48
=
= 0,463 kA
3 .U cao
3 . 220

Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 110kV
+

Mạch đờng dây:
I cb =

+

2 . Pmax
3 3 . cos .U trung

2 . 40
= 0,163 kA
3 3 . 0,86 . 110

Mạch đấu bộ máy phát + máy biến áp hai cuộn dây
I cb = 1,05

+

=

S dmF
3 .U trung

= 1,05

78,75
= 0,434 kA
3 .110

Mạch trung áp của máy biến áp liên lạc

19


Dòng cỡng bức đợc xét khi sự cố một trong hai máy biến áp liên lạc (giả sử sự
cố máy biến áp B1). Ta có lợng công suất lớn nhất truyền tải qua cuộn trung áp của

máy biến áp liên lạc B2 là :
STmax = SUTmin - SB3 = 113,95 72,82 = 41,13 MVA
Vậy

I cb =

S T max
3 . U trung

=

41,13
3 .110

= 0,216 kA

Vậy dòng cỡng bức ở cấp điện áp 110 kV dùng để chọn khí cụ điện cho các
mạch đợc lấy là : Icb = 0,434 kA.
c./.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 10,5kV
+

+

Mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc:
S dmB1
200
= 1,4 . 0,5 .
= 7,698 kA
Ta có : I cb = k qtsc . .
3 U trung

3 .10,5
Mạch máy phát:
I cb = 1,05

S dmF
3 .U ha

= 1,05

78,75
= 4,547 kA
3 .10,5

Mạch kháng phân đoạn : Để xác định dòng cỡng bức qua kháng phân đoạn ta
xét hai trờng hợp sau:
Trờng hợp 1: Khi sự cố máy biến áp liên lạc B2.

Trong trờng hợp này để tìm công suất qua kháng lớn nhất ta tính lợng công
suất truyền tải qua cuộn hạ áp máy biến áp B1 trong trờng hợp sự cố:
SqB1 = KQTSC . . SđmB1 = 1,4 . 0,5 . 200 = 140 MVA
20


Vậy:
Sqk=SqB1(SđmF11/5STD1/2.SUF)=140(78,751/5*29,651/2.27,59) =41,525 MVA
Trờng hợp : Khi sự cố máy phát F2

Trờng hợp này ta tính công suất qua kháng ở hai chế độ của S UF (cực đại và cực
tiểu) để so sánh chọn ra Sqkmax.
+ Khi SUFmin :

Ta có :
SqB = 1/2. (SđmF SUFmin1/4STD )=1/2.(78,7519,31 1/5*29,65) = 26,755 MVA


Sqk = SqB + 1/2. SUFmin = 26,755 + 9,655 = 36,41 MVA

+ Khi SUFmax :
Ta có :
SqB = 1/2.(SđmF SUFmaxSTD )= 1/2.(78,75 27,59 1/5*29,65) = 22,615 MVA


Sqk = SqB + 1/2. SUFmax = 22,614 + 13,795 = 36,41 MVA

Vậy dòng cỡng bức qua kháng đợc xét trong trờng hợp máy biến áp sự cố máy
biến áp B2:
I cb =

d./.

S qk max
3 .U dm

=

41,525
= 2,283 kA
3 .10,5

Chọn kháng điện thanh góp điện áp máy phát
Kháng điện đợc chọn theo điều kiện:

21


UđmK Uđmmạng = 10,5kV
IđmK Icb = 2,283 kA
Tra tài liệu ta chọn kháng điện bêtông có cuộn dây bằng nhôm kiểu: PbA-102500-12 có các thông số nh sau:
UđmK = 10,5kV ; IđmK = 2500A ; XK% = 8%.

2.2.2 Chọn máy biến áp cho phơng án 2
Sơ đồ nối điện:

1. Chọn công suất máy biến áp B3, B4
Công suất của máy biến áp B3 và B4 đợc chọn theo điều kiện sau:
SđmB SđmF 1/5STDmax = 78,75 1/5*29,65 = 72,82 MVA
Ta chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn ký hiệu TPH-80 có các số liệu
nh bảng 2.4:
Bảng 2.4
Sđm
MVA

Điện áp cuộn dây
C

T

H

Tổn thất , kW
Po ,Vật dẫn PNC-H
từ loại

U N%
C-T

C-H

T-H

I o%

22


80

121

-

10,5

A

B

70

89

310

-

10,5

0,55

2. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B1 và B2
1
S thua
Điều kiện : S Bdm
2
UC UT
UC

Với là hệ số có lợi : =

=

220 110
= 0,5
220

Sthừa _ công suất truyền qua 2 cuộn hạ áp của các máy biến áp liên lạc.
Sthừa= SđmF (SUFmin + 3/4STD) =3.78,75 (19,31 + 3/5*29,65) = 199,15 MVA
Vậy công suất của các máy biến áp B1 và B2 đợc chọn nh sau:
S Bdm

1
1

S thua =
199,15 = 199,15 MVA
2
2 . 0,5

Tra bảng ta có thông số của máy biến áp ATTH-200 nh bảng 2.5
Bảng 2.5
Sđm

Điện áp cuộn dây

MVA

200

C

T

H

230

121

10,5

Tổn thất , kW
Po ,Vật dẫn
từ loại

PNC-H
A
B
105

125

430

U N%
I o%
C-T

C-H

T-H

11

32

20

0,5

3. Phân bố công suất cho các máy biến áp
a./.

Với máy biến áp đấu bộ B3

Tổ máy F3 làm việc ở chế độ định mức S đmF = 78,75MVA ta có công suất
truyền qua máy biến áp B3 :
SB3 = SđmF 1/4STDmax = 78,75 1/5*29,65 = 72,82 MVA
So với Sđmbộ = 80 MVA ta thấy chế độ bình thờng máy biến áp bộ không bị quá tải.
b./.

Với máy biến áp tự ngẫu B1 ,B2

Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp B1 và B2 đợc tính nh sau:
23


- Cuộn cao : SCB1 = SCB2 =
- Cuộn trung : STB1 = STB2

1
SHT
2
1
=
(SUT - SB3 SB4)
2

- Cuộn hạ : SHB1 = SHB2 = SCB1 + STB1
Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng
phẳng cho nên lợng công suất qua cuộn dây cao-trung-hạ của các máy biến áp tự
ngẫu cũng thay đổi.
Qua tính toán ta lập đợc bảng phân phối công suất truyền tải trên các cuộn dây
của các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong ngày nh bảng 2.6.
Bảng 2.6

t

0-7

7-8

8-14

14-20

20-24

SB3 = SB4

72.82

72.82

72.82

72.82

72.82

SCB1= SCB2

68.43

64.29

80.27

88.24

72.38

STB1 = STB2

20.57

20.57

32.78

44.99

24.64

SHB1= SHB2

88.99

84.85

113.05 133.23

97.01

S

Qua bảng phân phối công suất cho các máy biến áp liên lạc B 1 và B2 ta nhận
thấy ở chế độ bình thờng chúng không bị quá tải. Các máy biến áp B 1 và B2 chủ yếu
truyền công suất từ hạ và trung lên cao.
4. Kiểm tra quá tải máy biến áp khi sự cố xảy ra
a./.

Giả sử sự cố máy biến áp B4, ta có sơ đồ nh sau:

24


Cho r»ng sù cè x¶y ra khi phô t¶i trung cùc ®¹i:
SUTmax = 162,79 MVA
SUF = 24,83 MVA
SHT = 176,48 MVA
Lóc nµy lîng c«ng suÊt thiÕu hôt cña phô t¶i trung 110kV®îc cung cÊp nhê
c¸c cuén d©y trung cña c¸c m¸y biÕn ¸p liªn l¹c B1 vµ B2.
- Cuén trung :
STB1 = STB2 =

1
1
(SUT - S B3) = . (162,79 – 72,82 ) = 44,985 MVA
2
2

- Cuén h¹ : SHB1 = SHB2 =
=

1

( 3S®mF − SUF − 3/5.STDmax )
2
1
(3*78,75−24,83−3/5*29,65) = 96,815 MVA
2

- Cuén cao : SCB1 = SCB2 = SHB1− STB1 = 96,815 − 44,985 = 51,83 MVA
Ta nhËn thÊy khi sù cè bé m¸y ph¸t + m¸y biÕn ¸p hai cuén d©y th× c¸c m¸y
biÕn ¸p liªn l¹c B1 vµ B2 vÉn lµm viÖc non t¶i.
STB1 = STB2 = 44,985 MVA < SM = α . S®mB = 0,5 . 200 = 100 MVA
SHB1 = SHB2 = 96,815MVA < SM = α . S®mB = 0,5 . 200 = 100 MVA
25