THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN trong nhà máy điện TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT- ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện là một việc không thể thiếu
được để đảm bảo kinh tế trong xây dựng và vận hành.
Lượng điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng
điện và điện năng tổn thất.
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi. Do vậy, người ta
cần phải biết các đồ thị phụ tải, nhờ đó có thể chọn phương án vận hành hợp lý, chọn sơ đồ nối
điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trước hết cho người thiết kế là phải tiến hành các công
việc : chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất một cách hợp lý nhất.
I. Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu thiết kế : nhà máy NĐNH gồm 5 tổ máy với tổng công suất 250 MW. Công
suất mỗi tổ máy là 50 MW. Tra trong sổ tay thiết kế ta chọn được loại máy phát điện đồng bộ
tua bin hơi có các thông số sau:
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy phát điện
Loại MF n
Sdm
Pdm
Udm
Idm
cosα
Điện kháng tương đối
’’
v/ph MVA MVA kV
kA
Xd
Xd’
Xd

X2
X0
3000 62,5 50
6,3
5,73 0,8 0,134 0,179 1,404 0,163 0,074
TBΦ50-3600
II. Tính toán cân bằng công suất
Trong nhiệm vụ thiết kế, người ta thường cho công suất cực đại, hệ số công suất cosϕ và
biểu đồ biến thiên hàng ngày công suất dạng phần trăm P%(t). dựa vào các số liệu ấy chúng ta
có thể xây dựng được đồ thị công suất phát toàn nhà máy, phụ tải tự dùng, diện áp các cấp và
công suất phát về hệ thống.
1. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:
S (t )
α % n.PdmF
.
.(0, 4 + 0, 6. tnm )
100 cosϕTD
n.S dmF
P %(t )
P %(t )
∑
Stnm (t) =
.P
. S∑dmF
dmF =
100.cosϕ F
8 5.50
250
100

.
.(0, 4 + 0, 6.
)
100 0,85
5.62,5

Trong đó:
Stnm (t) : công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t
P%(t) : phần% công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

1


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

cosϕF : hệ số công suất định mức của máy phát
Sdm∑ : tổng công suất biểu kiến định mức của nhà máy
Sdm∑ = n. SdmF
SdmF : công suất định mức của 1 tổ máy
n
: số tổ máy
Tại thời điểm t = ( 0÷4 ):
Stnm (0÷4) =

P %(0 ÷ 4)
80
.n.SdmF =
.5.62,5 = 250 MVA

100
100

Tính tương tự cho các thời diểm khác ta có bảng kết quả sau:
Bảng 1.2
Giờ
0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
P%(t)
80
80
80
80
90
Stnm
250
250
250
250
281,25
14÷16
100
312,5

16÷18
100
312,5

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18÷20
100
312,5

20÷22
90
281,25

12÷14
90
281,25

22÷24
90
281,25

2


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

2. Đồ thị phụ tải công suất tự dùng
Công suất tự dùng của NMNĐ phụ thuộc vào nhiều yếu tố ( dạng nhiên liệu, loại tua bin,
công suất phát,…) và chiếm khoảng 5% -10% tổng công suất phát. Công suất tự dùng gồm 2
thành phần : thành phần thứ nhất (chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của
nhà máy; phần còn lại (chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy.

Công suất tự dùng được tính theo công thức sau:
α % n.PdmF

Stnm (t )

STD(t) = 100 . cosϕ .(0, 4 + 0, 6. n.S )
TD
dmF
Tại thời điểm t = ( 0÷4 ):
8

5.50

250

STD(0÷4) = 100 . 0,85 .(0, 4 + 0, 6. 5.62,5 )
= 20,706 MVA
Tính toán tương tự cho các thời điểm khác ta có bảng kết quả sau
bảng 1.3
Giờ
0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
Stnm
250
250
250
250

281,25
STD
20,706
20,706
20,706
20,706
22,117
14÷16
312,5
23,53

16÷18
312,5
23,53

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18÷20
312,5
23,53

20÷22
281,25
22,117

12÷14
281,25
22,117

22÷24
281,25
22,117

3


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

3. Đồ thị phụ tải các cấp điện áp
Công suất phụ tải các cấp tại từng thời điểm được xác định theo công thức:
Pmax
.P %(t )
cosϕ
Pmax
.P %(t )
S(t) =
cosϕ
20 80
.
0,87 100

a. Phụ tải địa phương
Tại thời điểm t = ( 0÷4 ):
20

80

SDP(0÷4) = 0,87 . 100 = 18,39 MVA
Tính toán tương tự cho các thời điểm khác ta có bảng kết quả sau

bảng 1.4
Giờ
0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
P%(t)
80
80
80
70
70
SDP
18,39
18,39
18,39
16,091
16,091
14÷16
90
20,69

16÷18
100
22,988

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18÷20
90
20,69

20÷22
90
20,69

12÷14
80
18,39

22÷24
80
18,39

4


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

b. Phụ tải cấp điện áp trung 110 kV , Pmax= 60 MVA , cosϕ = 0,89
Tại thời điểm t = ( 0÷4 ):
60

90

SUT(0÷4) = 0,89 . 100 = 60,674 MVA
Tính toán tương tự cho các thời điểm khác ta có bảng kết quả sau:
bảng 1.5

Giờ
0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
P%(t)
90
90
80
80
90
SUT
60,674
60,674
53,933
53,933
60,674
14÷16
100
67,415

16÷18
90
60,674

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18÷20

90
60,674

20÷22
80
53,933

12÷14
90
60,674

22÷24
80
53,933

5


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

c. Phụ tải cấp điện áp cao 220 kV , Pmax = 80MW , cosϕ = 0,86
Tại thời điểm t = ( 0÷4 ):
80

90

SUC(0÷4) = 0,86 . 100 = 83,721 MVA
Tính toán tương tự cho các thời điểm khác ta có bảng kết quả sau
bảng 1.6
Giờ

0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
P%(t)
90
90
80
80
90
SUC
83,721
83,721
74,419
74,419
83,721
14÷16
90
83,721

16÷18
90
83,721

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18÷20
100

93,023

20÷22
90
83,721

12÷14
90
83,721

22÷24
80
74,419

6


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

4. Đồ thị phụ tải công suất phát về hệ thống
Theo nguyên tắc cân bằng công suất, tại mọi thời điểm ( công suất phát = công suất thu)
không xét đến tổn thất trong máy biến áp (mba) ta có:
Stnm(t) = SVHT(t) + SDP(t) + SUT(t) + SUC(t) + STD(t)
⇒ SVHT(t) = Stnm(t) – [ SDP(t) + SUT(t) + SUC(t) + STD(t) ]
Tại thời điểm t = ( 0÷4 ):
SVHT(0÷4) = Stnm(0÷4) – [ SDP(0÷4) + SUT(0÷4) + SUC(0÷4) + STD(0÷4) ]
= 250 – ( 20,706 + 18,39 + 60,674 + 83,721)
= 66,509 MVA
Phụ tải thanh góp cao áp:
STGC(t) = SVHT(t) + SUC(t)

⇒ STGC(0÷4) = 66,509 + 83,721 = 150,23 MVA
Tính toán tương tự cho các thời điểm khác, kết quả được ghi trong bảng:
bảng 1.7
Giờ
0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
12÷14
SVHT(t)
66,509
66,509
82,552
82,552
98,647
98,647
STGC(t)
150,23
150,23
156,971
156,971 182,368 182,368
14÷16
119,444
203,165

16÷18
123,885
207,606

18÷20
112,285
205,308

20÷22
100,789
184,51

22÷24
112,391
186,81

Kết luận: từ các bảng vẽ đồ thị trên ta có đồ thị công suât tổng hợp sau:

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

7


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

III. Đề xuất các phương án nối dây
Qua các tính toán ở trên ta có bảng tổng hợp kết quả sau:
Phụ tải
Giá tri max
Giá trị min

Stnm
312,5

250

STD
23,53
20,706

SDP
22,988
16,091

SUT
67,415
53,933

SUC
93,023
74,419

STGcao
207,606
150,23

Các phương án nối điện của nhà máy được dựa trên việc cân bằng công suất của nhà máy
và được thực hiện theo các nguyên tắc sau:

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

8

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

1. Công suất thừa của nhà máy luôn luôn lớn hơn công suất của một tổ máy tại mọi thời điểm.
khi phụ tải địa phương có công suất nhỏ thì không cần thanh góp điện áp máy phát, mà
chúng được cấp điện trực tiếp từ đầu cực máy phát, phía trên của m.b.a liên lạc. Quy định :
cho phép rẽ nhánh từ đầu cực máy phát một lượng công suất không quá 15% công suất định
mức của một tổ máy phát. Ta có:
max
S DP
.100 = 18,39% > 15%
2.SdmF

Do đó phải có thanh góp điện áp máy phát.
2. Ta có:
max
S DP
= 22,988 MVA
1
STD = 23,53/5 = 4,706 MVA
SdmF = 62,5 MVA ⇒ ghép 2 đến 3 máy phát lên thanh góp
3.
UC = 220 kV
UT = 110 kV
Hệ số có lợi : α =

U C − UT U C − UT
= 0,5
UC
UC

Lưới điện áp phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất nên ta dùng 2 mba
tự ngẫu làm liên lạc.
4. SUT = 67,415/53,933 ⇒ ghép 2 đến 3 bộ máy phát – mba phía trung vì SdmF = 62,5 MVA
5. Ghép từ 2 đến 3 bộ máy phát – mba 2 cuộn dây lên phía cao áp
6. Sdự phòng = 100 MVA nên không thể ghép 2 máy phát với 1 máy biến áp (mba).
Từ các điều kiện trên ta có các phương án sau:
a.
•
-

Phương án 1
Đặc điểm:
Dùng 2 mba 3 pha tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp
Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nối bộ với máy phát để cấp điện cho phụ tải 110 kV và 220
kV
- Máy phát F3 và F4 được ghép vào thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải cấp 10,5 kV được
lấy điện từ thanh góp này.
• Nhận xét:
- Luôn đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp
- Sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của 2 mba tự ngẫu nhỏ

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

9


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

b. Phương án 2
• Đặc điểm:
- Dùng 2 mba 3 pha tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp
- Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nối bộ với máy phát để cấp điện cho phụ tải 110 kV và 220
kV
- Máy phát F2 ,F3 và F4 được ghép vào thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải cấp 10,5 kV
được lấy điện từ thanh góp này.
• Nhận xét:
- Luôn đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp
- Sơ đồ nối điện đơn giản
- Số lượng mba ít hơn nhưng công suất lại lớn hơn

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

10


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

11


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

I. Phân bố các cấp điện áp của máy biến áp (mba)
Việc phân bố công suất cho các mba cũng như cho các cấp điện áp của chúng được tiến hành
theo nguyên tắc : phân công suất cho mba trong sơ đồ bộ MF – MBA 2 cuộn dây là bằng phẳng
trong suốt 24 giờ. Phần thừa, thiếu còn lại là do mba liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân
bằng công suất phát = công suất thu (không xét đến tổn thất).
1. Máy biến áp 2 cuộn dây
max
Sbộ = SdmF – 1/n. STD
= 62,5 – 23,53/5 = 57,79 MVA.
Trong đó:
n : số tổ máy
max
STD
: công suất tự dùng cực đại
SdmF : công suất định mức 1 tổ máy
2.Máy biến áp liên lạc
a. Phương án 1
SCT (t) = 1/2.[ SUT(t) - Sbộ ]
SCC (t) = 1/2.[ SVHT(t) + SUC(t) - 2Sbộ ]
SCH (t) = SCT (t) + SCC (t)
Tại thời điểm t = (0 ÷ 4)h:
SCT (0 ÷ 4) = 1/2.(60,62 – 57,79)
= 1,442 MVA
SCC (0 ÷ 4) = 1/2.(66,51 + 83,72 – 2.57,79) = 17,33 MVA
SCH (0 ÷ 4) = 1,41 + 17,33
= 18,77 MVA
Tính tương tự cho các thời điểm khác, kết quả ghi trong bảng
b. Phương án 2
SCT (t) = 1/2.[ SUT(t) - Sbộ ]
SCC (t) = 1/2.[ SVHT(t) + SUC(t) - Sbộ ]

SCH (t) = SCT (t) + SCC (t)
Tại thời điểm t = (0 ÷ 4)h:
SCT (0 ÷ 4) = 1/2.(60,62 – 57,79)
= 1,442 MVA
SCC (0 ÷ 4) = 1/2.(66,51 + 83,72 – 57,79) = 46,22 MVA
SCH (0 ÷ 4) = 1,41 + 46,22
= 47,66 MVA
Tính tương tự cho các thời điểm khác, kết quả ghi trong bảng

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

12


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

Bảng 2.1 . Phương án 1
Giờ
SCT (t)
SCC (t)
SCH (t)

0÷4
1,442
17,33
18,77

4÷6
1,442

17,33
18,77

14÷16
4,813
43,79
48,61

6÷8
- 1,93
20,69
18,77

16÷18
1,442
46,01
47,45

8÷10
- 1,93
20,69
18,77

18÷20
1,442
44,86
46,31

10÷12
1,442

33,39
34,84

20÷22
- 1,93
34,47
32,54

12÷14
1,442
33,39
34,84

22÷24
- 1,93
35,62
33,69

Bảng 2.2 . Phương án 2
Giờ
0÷4
SCT (t) 14÷16
1,442
SCC (t)
46,22
4,813
SCH (t)
47,66
72,69
77,5

4÷6
1,442
16÷18
46,22
1,442
47,66
74,91
76,35

6÷8
- 1,93
18÷20
49,59
1,442
47,662
73,76
75,2

8÷10
- 1,93
20÷22
49,59
- 1,93
47,662
63,36
61,43

10÷12
1,442

22÷24
62,29
- 1,93
63,73
64,51
62,58

12÷14
1,442
62,29
63,73

II. Chọn loại và công suất định mức của máy biến áp
1. Máy biến áp 2 cuộn dây
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

13


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

Chọn loại không có điều chỉnh điện áp dưới tải, mba này mang tải bằng phẳng nen không có
nhu cầu điều chỉnh điện áp phía hạ. như vậy chỉ cần điều chỉnh điện áp phía cao và được điều
chỉnh bằng tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) của máy phát.
Công suất định mức được chọn theo công thức sau:
SdmB ≥ SdmF – STD(1) ≈ SdmF = 62,5 MVA
Chọn mba TDU Sdm = 80 MVA có các thông số sau:
Loại

Sdm
MVA
80

TDU

UC , kV
242

121

UH ,kV

∆P0 ,kW

∆PN ,kW

UN%

I0%

10,5

70

310

10,5

0,55

2.Máy biến áp liên lạc
Do mba liên lạc mang tải không bằng phẳng (do yêu cầu phụ tải phía cao, trung, hạ không
bằng phẳng và khi bộ đã mang tải bằng phẳng thì phần còn lại là tự ngẫu phải mang), và liên
quan đến nhiều cấp điện áp nên phải chọn mba có điều chỉnh điện áp dưới tải.
Các cấp điện áp của mba liên lạc đều phải có máy cắt để đảm bảo việc vận hành linh hoạt.
Khi mất điện một phía, chỉ phía đó mất điện, 2 phía còn lại vẫn liên lạc.
Để xác định được công suất định mức của mba tự ngẫu, trước hết ta phải xác định được
công suất tải lớn nhất trong suốt 24h của từng cuộn dây: Sthua(max) , khi đó:
Sđm TN =

1 max
.Sthua
α

U C − UT
= 0,5
UC
1
n max
min
= (n1.S dmF − 1 .STD
− S DP
)
2
n

α: hệ số có lợi =
max
Ta có: Sthua

Trong đó: n1 – số tổ máy ghép vào thanh góp máy phát
n – số tổ máy phát
a. Phương án 1
1
2
(2.62,5 − 23,53 − 16, 091) = 49,75 MVA
2
5
1
⇒ Sđm TN = 0,5 .49,75 = 99,497 MVA
max
Sthua
=

Vậy chọn mba tự ngẫu ATDUTH – 100 MVA có các thông số sau:
Loại
Sđm TN
Udm
UN%
∆PN
∆P0
ATDUTH 100

Uc

UT

UH

230

121

11

260

65

C-T

C-H

T-H

11

31

19

0,5

b. Phương án 2
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

14

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ
1
3
(3.62,5 − 23,53 − 16, 091) = 78,645 MVA
2
5
1
⇒ Sđm TN = 0,5 .78,645 = 157,291 MVA
max
Sthua
=

Chọn mba tự ngẫu ATDUTH – 160 có các thông số sau:
Loại
Sđm TN
Udm
∆PN
∆P0
ATDUTH 160

Uc

UT

UH

242

121

11

380

85

UN%
C-T

C-H

T-H

11

32

20

0,5

3. Kiểm tra quá tải mba khi có sự cố
sc
Quá tải sự cố tối đa cho phép đối với mba như sau : kqt = 1,4 với điều kiện làm việc không
quá 6h trong ngày và không được quá 5 ngày đêm liên tục.
Đối với mba 2 cuộn dây thì công suất của các máy này đã chọn lớn hơn công suất định mức
của máy phát và trong quá trình làm việc luôn mang tải bằng phẳng nên không cần kiểm tra
điều kiện quá tải.
a. Phương án 1

• Sự cố 1: hỏng một bộ bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại
- Điều kiện kiểm tra:
max
2.kqtsc .α .S dmTN ≥ SUT
⇔ 2.1,4.0,5.100 = 140 ≥ 67,415
Vậy điều kiện được thỏa mãn.
- Phân bố công suất khi sự cố:
1 max
.SUT
SCT= 2
1
F3+F4
)
SCH= .(n1.SdmF -SdpUTmaxx -STD
2

SCC=SCH-SCT
1
.67,415=33,707(MVA)
SCT= 2
1
1
SCH = (62,5-22,982- .23,53)=97,606(MVA)
2
5
SCC=SCH -SCT =63,599(MVA)

Do SCC= 63,599(MVA)- Công suất thiếu được tính theo CT:
UT max

UT max
+ SUC
) − (2.SboB + 2.SCC )
Sthieu= ( SVHT
=(123,885+93,023)-(2.57,79+2.63,599)
= -25,87 (MVA)
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

15


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

Vậy công suất không thiếu và lượng công suất còn phát thừa lên hệ thống.
• Sự cố 2: Hỏng 1 MBA tự ngẫu tại thời điểm phụ tải trung cực đại.
max
UT max
UTmax
UT max
, SUC
, SVHT
Úng với SUT
có S DP
.
Điều kiện kiểm tra quá tải:
max
kqtsc .S dmTN + Sbo ≥ SUT

1,4.0,5.100+57,79=127,79 ≥ 67,415(MVA)=>MBA không bị quá tải.

- Phân bố công suất:
max
SCT = SUT
− Sbo

1
UT max
SCH = min(n1.SdmF − S dp
− .STD ),140)
5
SCC = SCH − SCT

Công suất phía trung của MBATN
SCT=67,415-57,79=9,625(MVA)
Công suất phía hạ áp của MBATN:
1
5

SCH=min{62,5-22,988- 23,53),100}
=34,806(MVA).
Công suất phía cao của MBATN:
SCC=SH-ST=34,806-9,625=25,181<<100(MVA)
Công suất còn thiếu:
UT max
UT max
+ SUC
) − (2.Sbo + SCC )
Sthiếu= ( SVHT
=(123,885+93,053)-(2.57,79+25,181)
=76,177(MVA)

Sthiếu<Sdp=100(MVA)=>HT không bị mất ổn định.
• Sự cố 3:hỏng 1 MBATN khi phụ tải trung cực tiểu.
Ut min
UT min
UT min
min
Ứng với SUT
ta có S Dp = 16, 091, SUC = 74, 419, SVHT = 66,509 .
Phân bố công suất khi xảy ra sự cố:
- Công suất phía trung áp của MBATn:
min
− Sbo = 53,933 − 57, 79 = −3,857
SCT= SUT
UT min

Công suất phía hạ của SCH=min{(n1.SđmF- Sdp

-STD). kqt .α .SdmTN )
sc

1
5

=(62,5-16,901- .20,706)
=42,268(MVA).
Công suất phía cao của MBATN:
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

16

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

SCC=SCH-SCT=42,268+3,857=46,125(MVA).
SCC=46,125(MVA)UT min
UT min
+ SUC
) − (2.Sbo + Scc )
Công suất thiếu: Sthieu = ( SVHT

= (66,509+74,419)-(2.57,79+46,125).
= - 20,777 (MVA).
=>Công suất không thiếu và lượng công suất còn phát thừa lên hệ thống.
b,Phương án 2:
UT max
UT max
UT max
max
-Sự cố 1: hỏng 1 bộ bên trung tải thời điểm phụ tải cực đại với SUT
ta có Sdp , SUC , SVHT .

-Điều kiện kiểm tra:
max
2.kqtsc .α .SdmTN ≥ SUT

2.1, 4.0,5.160 ≥ 67, 415
224 ≥ 67, 415

Điều kiện thỏa mãn.
- Phân bố công suất khi sự cố:
Công suất phía trung áp cua MBA tự ngẫu:
1
2

1
2

max
= .67, 415 = 33, 707( MVA) .
SCT= .SUT

Công suất phía hạ áp của MBATN:
1
UT max
SCH = .(n1.SdmF − Sdp
− STD )
2
1
1
= .(3.62,5 − 22,988 − .23,53)
2
5
= 79,903

Công suất phía cao áp của MBATN:
SCC = SCH − SCT = 79,903 − 33, 707 = 46,196( MVA) .

Sv :Lê Hồng Sơn

Lớp: d1-h3

17


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

SCC<SdmTN=>MBATN không bị quá tải.
-Công suất thiếu phát về hệ thống:
UT max
UT max
+ SUC
) − ( Sbo + 2.SUC )
Sthiếu=( ( SVHT

=(123,885+93,023)-(57,79+2.46,146)
=66,726(MVA).
HT

Ta thấy Sthiếu< Sduphong =>hệ thống không bị mất ổn định khi có sự cố.
•

Sự cố 2: hỏng MBATN tại thời điểm phụ tải trung cực đại ứng với
max
UT max
UT max
UT max
SUT
, Sdp
, SUC

, SVHT
.

- Điều kiện kiểm tra quá tải:
max
kqtsc .S dmTN + Sbo ≥ SUT

1,4.0,5.160+57,79=169,79>67,415
Điều kiện thỏa mãn:
- Phân bố công suất:
Công suất phía trung áp của MBATN:
max
− Sbo = 67, 415 − 57, 79 = 9, 625( MVA) .
SCT= SUT

Công suất phái hạ của MBATN:
1
5

SCH=2.62,5-22,988- .23,53 = 97,306( MVA) .
Công suất phía cao áp của MBATN:
SCC=SCH-SCT=97,306-9,625=87,681(MVA).
SCC<SđmTN=>MBA không bị quá tải.
- Công suất thiếu:
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ
UT max
UT max
+ SUC
) − ( Sbo + SCC ) .
Sthiếu= ( SVHT

= (123,885+93,023)-(57,79+87,681)
= 71,437(MVA).
HT

Sthiếu< Sduphong =>hệ thống không bị mất ổn định.
• Sự cố 3: hỏng 1 MBATN khi phụ tải trung đạt cực tiểu:
- Công suất phía trung áp của MBATN:
SCT=SUtmin-Sbộ=53,933-57,79=-3,857(MVA).
- Công suất phía hạ áp của MBATN:
UT min

SCH=(n1.SđmF- Sdp

UT min
− STD
).

1
5

= (2.62,5-16,091- .20,706)
=104,768(MVA).
- Công suất phía cao áp của MBATN:

SCC=SCH-SCT=108,625(MVA).
SCC<SđmTN=>không bị quá tải MBATN.
- Công suất thiếu:
UT min
UT min
+ SUC
) − ( Sbo + SCC ) .
Sthiếu= ( SVHT

= (66,509+74,419)-(57,79+108,625)
= -25,487(MVA).
=>lượng công suất được phát thừa lên hệ thống.
III. Tính toán thổn thất điện năng trong MBA:
1) Tính toán tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MF-MBA 2 cuộn dây với trường hợp xét
MBA mang tải bằng phẳng cả năm Sbộ, tổn thất được xác định dựa trên công thức:
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

19


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ


S
∆A =  ∆Po + ∆PN ( bo ) 2  .8760
S dmB 

∆Po , ∆PN - tổn thất công suất không tải, ngắn mạch trong MBA.
57, 79 2 


∆A =  70 + 310(
)  .8760
80



= 2030269,3 kWh.
Tổn thất MBA phía 220kV:
57, 79 2 

∆A = 80 + 320(
)  .8760 = 2163581, 6(kWh) .
80



2) Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN:
Để tính tổn thất điện năng trong MBATN trước hết phải tính tổn thất công suất ngắn mạch
cho từng cuộn dây:
 C 1
∆PNCH − ∆PNTH 
CT
∆
P
=
.(
∆
P
+

N
 N

2
α2


∆PNTH − ∆PNCH 
 T 1
CT
 ∆PN = .(∆PN +

2
α2


 H 1 ∆PNCH + ∆PNTH

− ∆PNCT 
 ∆PN = .(
2
2
α


∆PNC , ∆PNT , ∆PNH là tổn thất công suất ngắn mạch các cuộn dây cao, trung, hạ.
∆PNCT , ∆PNTH , ∆PNCH , α :hệ số có lợi.
 S C  2  S T  2  S H  2 
∆A = 8760.∆Po + 365.Σ  i ÷ +  i ÷ +  i ÷  .
 S dmTN   S dmTN   S dmTN  

Ta có tổn thất công suất ngắn mạch trong từng cuộn dây MBA
• Phương án 1: ATDUTH100.
∆PNCT = 260(kW)

Ta có:

∆PNCH = ∆PNTH =

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

1 CT
∆PN = 130(kW)
2
20


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ
 C 1

CT
 ∆PN = 2 .∆PN = 130 


 T 1

CT
 ∆PN = .∆PN = 130 
2



C
 ∆PN = 390





∆Po = 65(kW).

=> ∆A = 8760.65 + 365.∑

i∈24

2
2
2

 SiC 
 SiT 
 SiH  
130 
÷ + 130 
÷ + 390 
÷  .∆ti .

 100 
 100 
 100  

∆A =1062543(kWh)

• Phương án 2: ATDUTH160.
∆PNCT = 380(kW)

Ta có:

1 CT
∆PN = 190(kW)
2

∆PNCH = ∆PNTH =

 C 1

CT
 ∆PN = 2 .∆PN = 190 


 T 1

CT
 ∆PN = .∆PN = 190 
2


C
 ∆PN = 570






∆Po = 85kW).

=> ∆A = 8760.85 + 365.∑

i∈24

2
2
2

 SiC 
 SiT 
 SiH  
190 
÷ + 190 
÷ + 4.570 
÷  .∆ti .

 100 
 100 
 100  

∆A =1707041(kWh).

IV.Chọn kháng phân đoạn.
1) Phương án 1:

Để chọn được kháng phân đoạn thì ta phải tính dòng cưỡng bức qua kháng.
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

21


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

Trường hợp 1:khi có sự cố MBALL B4(hoặc B3).
Để tìm công suất qua kháng lớn nhất ta tính lượng công suất ta tính lượng công suất truyền tải
qua cuộn hạ áp MBA B3.
S qB 3 = kqtsc .α .SdmB 3 với kqtsc =1,4.

=1,4.0,5.100=70(MVA).
1
5

1
2

max
max
− S UF
)
Vậy Sqk= SqB 3 − ( SdmF 3 − .STD

1
5

1
2

=70 – (62,5- .23,53 − .22,982)
=23,7 (MVA).
Trường hợp 2:
Sự cố MF F4(hoặc F3).
Trong trường hợp sự cố MF ta tách công suất qua kháng ở 2 chế độ của SUDP(cực đại và cực
max
tiểu) để so sánh và chọn ra Sqk .
min
+ Khi Sdp ta có:

1
1
S qB = ( S dmF − Sdpmin − .STD ) .
2
5
1
2

1
5

= .(62,5 − 16, 091 − .23,51) .
=20,252(MVA).
1
2

->Sqk=SqB+ Sđpmin=28,898(MVA).

max
+ Khi Sdp ta có:

1
1
S qB = ( S dmF − Sdpm ax − .STD ) .
2
5
1
2

1
5

= .(62,5 − 22,988 − .23,53) .
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

22


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

=17,403(MVA).
1
2

->Sqk=SqB+ Sđpmin=28,897(MVA).
So sánh 2 trường hợp ta thấy:
S qkmax = max( S qksc1 , Sqksc 2 ) = 28,898( MVA) .

Dòng điện cưỡng bức:
I Cb =

S qkmax
3.U dm

= 1,589(kA) .

Tra tài liệu ta chọn được kháng điện bê tông có cuộn dây bằng nhôm Pba-10-2000-10 với các
thống số như sau:
IđmK=2000A
UđmK=10,5kV
Xk%=10%.
2) Phương án 2:
Phân bố dòng công suất qua kháng:
P

6,5

PI=2+4,5=6,5(MVA)->SI= cosI θ = 0,87 = 7, 471 .
7

PII=7->SII= 0,87 = 8, 046
PIII=7->SII= 7, 471 .
Lượng công suất truyền tải qua cuộn hạ MBA trong trường hợp sự cố:
SqB= ksc .α .SdmB = 1, 4.0,5.160 = 112( MV A) .
- trường hợp sự cố MBA:
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

23


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ
1
S qksc1 = S qB − ( S dmF − STD − S I ).
5

=112-(62,5-23,53/5-7,471).
=61,677(MVA).
- Trường hợp sự cố MF
1 
2

S qB = .  2.S dmF − STD − S I − S II − S III ÷
2 
5
.

=46,3(MVA).
sc 2
-> Sqk = SqB + S I = 46,3 + 7, 471 =53,771

So sánh 2 trường hợp sự cố:
S qkmax = max( S qksc1 , Sqksc 2 ) = 61, 677( MVA) .

Dòng điện cưỡng bức:
I Cb =

S qkmax
3.U dm

= 3,391(kA) .

Tra tài liệu ta chọn được kháng điện bê tông có cuộn dây bằng nhôm Pba-10-4000-12 với các
thống số như sau:
IđmK=4000A
UđmK=10,5kV
Xk%=12%.

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

24


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Trong hệ thống điện nói chung va NMD nói riêng, các khí cụ điện và dây dẫn cần làm việc đảm
bảo an toàn,kinh tế ở chế độ bình thường, đồng thời chịu được những tác động cơ,nhiệt lớn khi
có sự cố, đặc biệt là trong sự cố ngắn mạch. Việc tính toán dòng điện ngắn mạch nhằm giúp cho
việc chọn đúng các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy, đảm bảo tiêu chuẩn về ổn định động và
ổn định nhiệt khi có ngắn mạch xảy ra.
I.

Chọn các đại lượng cơ bản:

Chọn SCB=100(MVA),UCB=UTB ở các cấp điện áp.Ta có
Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp máy phát:UCB1=10,5kV.
I Cb1 =

Scb
100
=
= 5,5(kA) .
3U cb1
310,5

Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp trung: Ucb2=115kV.
I Cb1 =

Scb
100
=
= 0,502(kA) .
3U cb1
3.115

Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp máy phát:UCB3=230kV.
I Cb1 =

Scb
100
=
= 0, 251(kA) .
3U cb1

3.230

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

25