ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI
ƯU
*******************
3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối
 Trong nhà máy điện, các thiết bị điện và khí cụ điện được nối lại với nhau
thành sơ đồ điện, yêu cầu chung của sơ đồ nối điện là: Làm việc đảm bảo, tin
cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và đảm bảo an toàn cho
người vận hành,
 Tính đảm bảo của sơ đồ phụ thuộc vào vai trò quan trọng của hộ tiêu
thụ điện.
 Tính linh hoạt của sơ đồ được thể hiện bởi khả năng thích ứng với
nhiều trạng thái vận hành khác nhau.
 Tính kinh tế của sơ đồ được giải quyết bằng hình thức của các hệ
thống thanh góp, số lượng khí cụ điện dùng cho sơ đồ.
 Ngoài ra cách bố trí thiết bị trong sơ đồ phải đảm bảo an toàn cho
người vận hành.
 Căn cứ vào số mạch đường dây (mạch phụ tải và mạch từ nguồn cấp đến) đối
với thanh góp trung áp110kV và thanh góp cao áp 220kV. Xét cho cả hai
phương án đã chọn, ta nhận thấy số mạch đường dây ở thanh góp trung áp lớn
hơn 5 và ở thanh góp cao áp lớn hơn 4 nên ta dùng sơ đồ TBPP hai hệ thống
thanh góp có thanh góp đường vòng.
3.2 Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu
Trong các phương án, phương án tối ưu được chọn căn cứ vào vốn đầu tư và chi
phí vận hành hàng năm. Các tính toán về vốn đầu tư và chi phí vận hành hang năm được
thể hiện như dưới đây.
a. Vốn đầu tư
 Khi tính toán vốn đầu tư cho một phương án ta tính một cách gần đúng bằng

vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối (bao gồm tiền mua vận
chuyển và xây lắp), Chi phí để xây dựng các thiết bị phân phối dựa vào số
mạch của TBPP ở cấp điện áp tương ứng, chủ yếu do loại máy cắt quyết định
 Vốn đầu tư của một phương án được tính như sau:

Trong đó:
•

Vốn đầu tư máy biến áp :
1

SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

 kMBA là hệ số xét đến việc vận chuyển và lắp ráp máy biến áp.
 CMBA là giá tiền mua máy biến áp
 Vốn đầu tư mua thiết bị phân phối:
o ni là số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp Ui
o CTBPPi là giá tiền của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp Ui

Bảng giá tiền cho từng cấp điện áp

Cấp điện áp
9

CTBPPi (.10 đ)

220 kV

110 kV

4.2

1.8

11kV
Có kháng
Không kháng
1.2
0.9

b. Chi phí hàng năm
 Chi phí vận hành hàng năm được xác định theo công thức:
Trong đó:
Vkh là tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa (đ/năm)
Vvh là tiền vận hành (đ/năm)
V
là tổng vốn đầu tư (đ/năm)
∆A là tổn thất điện năng (kWh)
c
là giá 1 đơn vị tổn thất điện năng, c = 1400đ/kWh
 Khi đó, chi phí vận hành hàng năm được xác định theo biểu thức:







Với atc = akh+avh = 8.4%
 Tính riêng cho từng phương án:
Phương án 1

2
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

SUC

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

HT

SUT

CL
CL

CL

MC

B1

B2

B3

MC

B4

MC

~

~

~

F1

F2

F3

~
F4

 Vốn đầu tư:
• Vốn đầu tư máy biến áp

Bảng thống kê máy biến áp sử dụng
MBA 2
MBA 2

Thông số MBA
cuộn dây
cuộn dây
Uđm kV)
220
110

MBA tự
ngẫu
220

Số lượng
1
1
2
Sđm (MVA)
200
200
250
kMBA
1.3
1.5
1.3
3
3
CMBA (rúp)
181.10
100.10
228.103
• Vậy tổng vốn đầu tư mua máy biến áp của phương án 1 là:

•

Vốn đầu tư thiết bị phân phối:
o Phương án 1 bao gồm:
• 11 mạch máy cắt cấp điện áp 220kV
• 14 mạch máy cắt cấp điện áp 110kV
• 2 mạch máy cắt cấp điện áp 11kV
o Do đó, vốn đầu tư thiết bị phân phối được xác định:

3
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

o

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

Tổng vốn đầu tư cho phương án 1 là :

 Chi phí vận hành hàng năm:

Với atc = 0.084, ∆A =14.149*106 (đ), c=1400(đ/kWh)
o Vậy chi phí vận hành hàng năm của phương án 1 là:

Phương án 2

SUC

HT

SUT

CL
TGV

CL

CL

MC

B1

B2

MC

B3

MC

~

~

~

~

F1

F2

F3

F4

4
SV

B4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

 Vốn đầu tư:
• Vốn đầu tư máy biến áp

Bảng thống kê máy biến áp sử dụng
MBA 2
MBA tự
Thông số MBA
cuộn dây
ngẫu
Uđm kV)
110

220
Số lượng
2
2
Sđm (MVA)
200
250
kMBA
1.5
1.3
CMBA (rúp)
100*103
228*103
• Vậy tổng vốn đầu tư mua máy biến áp của phương án 2 là :
•

Vốn đầu tư thiết bị phân phối
o Phương án 1 bao gồm:
• 10 mạch máy cắt cấp điện áp 220kV
• 15 mạch máy cắt cấp điện áp 110kV
• 2 mạch máy cắt cấp điện áp 11kV
o Do đó, vốn đầu tư thiết bị phân phối được xác định:
o

Tổng vốn đầu tư cho phương án 2 là :

 Chi phí vận hành hàng năm:

Với atc = 0.084, ∆A =13.972*106 (đ), c=1400(đ/kWh)
o Vậy chi phí vận hành hàng năm của phương án 2 là:

5
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

Chọn phương án tối ưu
 Từ các kết quả tính toán ở trên, ta có bảng tổng kết chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cho 2
phương án như sau:
Bảng tổng kết 2 phương án
Vốn đầu tư
Chi phí vận hành
Phương án
9
(10 đ)
hằng năm (109đ)
1
131.886
30.887
2
124.368
30.007
Nhận xét: Từ bảng tổng kết, ta thấy V2 < V1 và P2 < P1
Do đó, phương án tối ưu là phương án 1
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
*******************
Mục đích của tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và các phần tử

khi có dòng điện chạy qua, những khí cụ điện đó phải thỏa mãn điều kiện làm việc
bình thường và tính ổn định khi có dòng điện ngắn mạch. Do vậy việc tính toán ngắn
mạch chính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua,
đường cong tính toán dùng để tính dòng điện tại điểm ngắn mạch, biểu thị quan hệ
giữa độ lớn tương đối của dòng điện ngắn mạch và điện kháng tính toán của mạch
điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau.
4.1 Chọn điểm ngắn mạch.
 Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía cao áp chọn điểm ngắn mạch N 1, nguồn cấp
là các máy phát của nhà máy và hệ thống.
 Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía trung áp chọn điểm ngắn mạch N 2, nguồn cấp
là các máy phát của nhà máy và hệ thống.
 Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp máy phát, chọn điểm ngắn mạch N 3’
hay N3.
 Đối với N3 nguồn cấp là các máy phát của nhà máy và hệ thống trừ máy phát F2.
 Đối với N3’ nguồn cấp chỉ là máy phát F 2.Trong hai điểm ngắn mạch này, giá trị
dòng ngắn mạch nào có giá trị lớn hơn thì được chọn khí cụ điện và dây dẫn.
 Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ tự dùng, phụ tải địa phương chọn điểm
ngắn mạch N4 nguồn cấp là các máy phát của nhà máy và hệ thống.
Dễ dàng nhận thấy IN4 = IN3 + IN3’

6
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

N1

UC

B1

N2

B2

UT

B3

B4

N3'
N3

F1

N4

F2

F3

F4

4.2 Lập sơ đồ thay thế
Để tính dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế, chọn các đại
lượng cơ bản như: Công suất cơ bản(Scb) và điện áp cơ bản(Ucb), tính điện kháng của các

phần tử.
Ta chọn: Scb = 100MVA
Ucb = Utb = Uđmtb (Ở từng cấp điện áp)
7
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

Cấp điện áp 220kV có Utb = 230kV
Cấp điện áp 110kV có Utb = 115kV
Cấp điện áp 11kV có Utb = 10.5kV
4.2.1. Xác định các tham số
 Từ hai đại lượng công suất và điện áp cơ bản ta xác định được dòng điện cơ
bản(Icb) theo công thức (4.1):

(4.1)
 Theo (4.1) ta có dòng điện cơ bản của các cấp điện áp như sau:

 Tính điện kháng của các phần tử của sơ đồ trong hệ đơn vị tương đối cơ bản.
a)Máy phát điện

(4.2)

• Trong đó:
 xd’’ là điện kháng siêu quá độ của máy phát, cho dưới dạng
tương đối định mức
 Scb là công suất cơ bản (MVA)

 SđmF là công suất định mức của máy phát (MVA)
• Theo (4.2) ta có:

b)Máy biến áp
 Máy biến áp hai cuộn dây:
8
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

(4.3)

• Trong đó:

là điện áp ngắn mạch của MBA
 SđmB là công suất định mức của MBA
• Theo (4.3) ta có:

 Tính điện kháng cho MBA tự ngẫu
• Điện áp ngắn mạch các cấp tính theo công thức sau:

Trong đó:

• Điện kháng ngắn mạch các cấpcủa máy biến áp tự ngẫu
được tính theo công thức (4.3):

9

SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

c) Đường dây

(4.4)

 Trong đó:
 X0 là điện kháng của 1km chiều dài đường dây (Ω/km)
 L là chiều dài đường dây (km)
 Utb là điện áp trung bình cấp điện áp, nơi có đường dây (kV)
 Theo (4.4) ta có:

d) Hệ thống
Do đề bài cho điện kháng hệ thống tương đối định mức:
 Điện kháng của hệ thống dạng tương đối cơ bản được xác định các công thức sau:

 Trong đó: SđmHT là công suất tổng của hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế).
e) Dòng ngắn mạch xung kích
 Dòng ngắn mạch xung kích được tính theo công thức sau:
(4.5)

 Trong đó:
 ixk là dòng điện ngắn mạch xung kích.
 I’’N là giá trị hiệu dụng dòng điện ngắn mạch siêu quá độ
 Kxk là hệ số xung kích (thường lấy bằng Kxk =1,8); trường

hợp ngắn mạch chỉ có một nguồn cung cấp là MFĐ thì Kxk
=1,91
3.2.2 Tính dòng ngắn mạch theo điểm
1. Đối với điểm ngắn N1
10
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

 Lập sơ đồ thay thế và rút gọn sơ đồ
HT

14
0.014

13
0.006
N1

F3

7
0.046

8
0.046

11
0.082

12
0.082

1
0.134

2
0.134

F3

F4

 Biến đổi sơ đồ thay thế về dạng đơn giản:
 Ta có:

 Ta được:

11
SV

5
0.0525

6
0.0525

3
0.134

4
0.134

F4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

HT

15
0.02

16
0.023

18
0.0932

F3, F4

17
0.108

F1, F2

 Biến đổi (X17 // X18) nt X16 ta có:

 Sơ đồ sau khi tối giản:
HT

15
0.02

N1

19
0.073

F1,2,3,4

 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1 ở các thời điểm t = 0 và t =∞
 Nhánh hệ thống điện:

 Tra đường cong tính toán của máy phát tua bin nước không có cuộn cản ta

được:
 Tính dòng về kA theo công thức sau:

12
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

 Đối với nhánh thủy điện:

 Tra đường cong tính toán của máy phát tua bin nước không có cuộn cản ta

được:
 Tính dòng về kA theo công thức sau:

 Theo nguyên lý xếp chồng ta có:

 Dòng điện ngắn mạch xung kích:

2. Đối với điểm ngắn mạch N2


Ta có sơ đồ thay thế:

13
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

HT

14
0.014

13
0.006
N2

F3

7
0.046

8
0.046

11
0.082

12
0.082

1
0.134

2
0.134

F3

F4

 Biến đổi sơ đồ thay thế về dạng đơn giản:

 Ta có:

 Ta được:

14
SV

5
0.0525

6
0.0525

3
0.134

4
0.134

F4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

HT

15
0.02

16
0.023

18
0.0932

N2

F3, F4

17
0.108

F1, F2



Biến đổi:

 Sơ đồ sau khi tối giản:

HT

20
0.043

21
0.05

N2

F1,2,3,4

 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 ở các thời điểm t = 0 và t =∞
 Nhánh hệ thống điện:

15
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

 Tra đường cong tính toán của máy phát tua bin nước không có cuộn cản ta

được:
 Tính dòng về kA theo công thức sau:

 Đối với nhánh thủy điện:

 Tra đường cong tính toán của máy phát tua bin nước không có cuộn cản ta

được:
 Tính dòng về kA theo công thức sau:

 Theo nguyên lý xếp chồng ta có:

 Dòng điện ngắn mạch xung kích:

16
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

3. Đối với điểm ngắn mạch N3


Ta có sơ đồ thay thế:
HT

14
0.014

13
0.006

7
0.046

8
0.046

11
0.082

12
0.082

1
0.134

F3

F4

 Biến đổi sơ đồ thay thế về dạng đơn giản:
 Ta có:

17
SV

5
0.0525

6
0.0525

3
0.134

4
0.134

F4

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

HT

15
0.02

N3

12
0.082

16
0.023

18
0.0932

F3, F4

22
0.216

F1, F2

 Tiếp tục biến đổi ta có:

 Ta được:

HT

20
0.043

23
0.065

12
0.082

18
SV

F1,2,3,4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

 Biến đổi sao (12, 20, 23) thành tam giac thiếu (24, 25) ta có:

 Sơ đồ sau khi đã tối giản:
HT

24
0.179

N3

25
0.2709

F1,3,4

 Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 ở các thời điểm t = 0 và t =∞
 Nhánh hệ thống điện:

 Do XttHT = 10.74 > 3 nên ta không tra theo đường cong tính toán, khi đó dòng

ngắn mạch được tính theo đơn vị có tên như sau :

 Đối với nhánh thủy điện:

 Tra đường cong tính toán của máy phát tua bin nước không có cuộn cản ta

được:
 Tính dòng về kA theo công thức sau:

19
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

 Theo nguyên lý xếp chồng ta có:

 Dòng điện ngắn mạch xung kích:

4. Đối với điểm ngắn N3’
 Vì nguồn cấp là máy phát điện F2 nên ta có sơ đồ thay thế như sau:

F2

2
0.134

N3'

 Đối với nhà máy:

 Tra đường cong tính toán của máy phát tua bin nước không có cuộn cản ta

được:
 Tính dòng về kA theo công thức sau:

20
SV


ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

GVHD: TS NGUYỄN NHẤT TÙNG

 Dòng điện ngắn mạch xung kích:

5. Đối với điểm ngắn N4
 Dễ dàng nhận thấy:

Nên ta có:

 Vậy ta có bảng tổng kết tính toán ngắn mạch như sau:

Điểm ngắn mạch

N1

N2

N3

N ’3

N4

I’’N (kA)

16.68

21.5437

53.0436

31.6828

84.7264

I∞N(kA)

19.487

20.1331

59.078

29.9463

83.0243

Ixk(kA)

42.46

54.8413

135.0269

85.5799

220.6059

Dòng ngắn mạch

Phương án tối ưu

21
SV