Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí 1500MW và khảo sát sự mất đối xứng đường dây siêu cao áp 500 kV

Header Page 1 of 161.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO
TRƯỜNG………………….

Đồ án
Thiết kế phần điện cho nhà máy Nhiệt Điện
Uông Bí 1500MW và khảo sát sự mất đối
xứng đường dây siêu cao áp 500 kV

Footer Page 1 of 161.


Header Page 2 of 161.
LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa,
nghành điện giữ vai trò vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.
Điện phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt. Khi đời sống xã hội ngày càng
cao, nhu cầu điện ngày càng tăng thì đòi hỏi phải có thêm nhiều nhà
máy điện mới cung cấp đủ điện năng cho phụ tải.
Qua thời gian học tập và thực tập tại nhà máy Nhiệt Điện Uông Bí
em được giao đề tài tốt nghiệp:”Thiết kế phần điện cho nhà máy
Nhiệt Điện Uông Bí 1500MW và khảo sát sự mất đối xứng đƣờng
dây siêu cao áp 500 kV”
Theo nhiệm vụ thiết kế, đồ án em được chia thành 2 phần:
Phần 1:thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện
Phần 2:chế độ không đối xứng của đường dây siêu cao áp 500 kV
Để hoàn thành được đồ án, em đã được sự giúp đỡ rất nhiều của các thầy cô
giáo trong bộ môn Điện – Điện tử trường đại học Dân Lập Hải Phòng. Đặc
biệt là thầy giáo GS. TSKH. Thân Ngọc Hoàn.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng bài làm của em vẫn còn nhiều thiếu sót, em

rất mong được sự chỉ bảo của các thầy.
Em xin chân thành cảm ơn!

Footer Page 2 of 161.

1


Header Page 3 of 161.
CHƢƠNG 1.
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
1.1. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.1.1. Khái quát chung về nhà máy điện:
Nhà máy nhiệt điện theo thiết kế có tổng công suất đặt là 1500 MW cung
cấp công suất cho phụ tải trung áp 220 kV gồm 6 đường dây với tổng công
suất cực đại là 750 MW. Ngoài ra nhà máy còn cấp điện cho phụ tải địa
phương ở cấp điện áp 22 kV với công suất 40 MW. Công suất thừa của nhà
máy phát vào hệ thống nhờ 2 đường dây 500 kV nối nhà máy với hệ thống
qua một trạm biến áp 500 kV cách nhà máy 200 km.với công suất lớn như
vậy, nhà máy có 5 tổ máy phát công suất 300 MW, kiểu TGB-300-2, do
CHLB Nga sản xuất, điện áp định mức là 220 kV.
1.1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
a. Công suất phát toàn nhà máy
Biến thiên phụ tải hàng ngày của toàn nhà máy cho theo thiết kế , ở đó ta
có công suất phát của nhà máy tính theo phần trăm được cho bởi công thức:
PNM% = (PNM/PNMđm). 100
Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến phát của nhà
máy là:
PNM = PNM%.PNMđm/100
và

Footer Page 3 of 161.

SNM = PNM/cos

đm

2


Header Page 4 of 161.
kt qu tớnh toỏn cho trong bng 1-1:
Bng 1-1
Thi gian, h

0- 8

8-12

12-16

16- 24

PNM%

80

90

100

80

PNM ,MW

1200

1350

1500

1200

SNM ,MVA

1411,76

1588,24

1764,71

1411,76

Da vo kt qu ny ta v c th ph ti ngy ton nh mỏy nh hỡnh
1-1:

SNM (MVA)
1800
1500
1200

900
600
300
h

0
0

4

8
12
16
Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

20

24

Hỡnh 1-1 : th ph ti ton nh mỏy
b. Ph ti t dựng
Nh mỏy thit k cú cụng sut t dựng cc i bng 5% tng cụng sut
nh mc vi h s cụng sut cos

tb

= 0,85. ú l ngun cung cp nng lng

cho cỏc c cu khỏc nhau phc v t ng húa cỏc t mỏy phỏt in . Cụng
sut t dựng ca nh mỏy gm hai thnh phn: mt thnh phn khụng ph

thuc vo cụng sut phỏt ,chim khong 40%, thnh phn th hai ph thuc
vo cụng sut phỏt chim khong 60%. Vỡ vy ta cú th tớnh cụng sut t
dựng ti cỏc thi im khỏc nhau theo cụng thc gn ỳng:
Std=5%SNMm(0,4+0,6

Footer Page 4 of 161.

3

SNM
)
SNMdm


Header Page 5 of 161.
Trong đó SNMđm : là công suất đặt của nhà máy
SNM

: là công suất phát của nhà máy tại thời điểm t

Std :là công suất tự dùng của nhà máy ứng với công suất phát là
SNM Từ đó tính được biến thiên công suất phụ tải tự dùng trong ngày như
bảng 1-2:
Bảng 1-2
Thời gian, h 0-8

8-12

12-16

16-24

SNM ,MVA

1411,76

1588,24

1764,71

1411,76

Std ,MVA

77,65

82,94

88,24

77,65

c. Phụ tải trung áp 220 kV
Nhiệm vụ chính của nhà máy là cấp điện cho phụ tải trung áp bao gồm 6
đương dây với công suất cực đại mỗi đường la 125 MW và cos = 0,8
Biến thiên phụ tải trung áp hàng ngày của nhà máy theo như nhiệm vụ thiết
kế, ở đó ta có công suất phụ tải trung áp tính theo phần trăm được cho bởi
công thức:
P220% = (P220/P220m).100
Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến của phụ tải 220

kV nhà máy là:
P220 = P220%.P220m/100
và

S220 = P220/cos

tb

kết quả tính toán cho ở bảng 1-3:

Footer Page 5 of 161.

4


Header Page 6 of 161.
Bảng 1-3
Thời gian, h

0-8

8-12

12-16

16-24

P220%

70

100

80

70

P220 ,MW

525

750

600

525

S220 ,MVA

656,25

937,5

750

656,25

d. Phụ tải địa phƣơng cấp điện áp 22 kV:
Ngoài việc cấp điện cho phụ tải trung áp 220 kV và liên lạc với hệ thống,
nhà máy còn có phụ tải địa phương ở cấp điện áp 22 kV. Phụ tải này gồm 4

đường cáp kép mỗi đường có công suất 10 MW và cos

tb

= 0,92.

Biến thiên công suất phụ tải địa phương hàng ngày của nhà máy theo thiết kế,
ở đó ta có công suất phụ tải địa phương tính theo phần trăm được cho bởi
công thức:
P22% = (P22/P22m).100
Từ đó ta tính được công suất tác dụng và công suất biểu kiến của phụ tải 22
kV nhà máy là:
P22 = P22%.P22m/100
Và

S22 = P22/cos

tb

Kết quả tính toán cho ở bảng 1-4:
Bảng 1-4
Thời gian, h 0-8

8-12

12-16

16-24

P22%

70

100

90

70

P22 ,MW

28

40

36

28

S22 ,MVA

30,43

43,48

39,13

30,43

e. Công suất phát vào hệ thống

Footer Page 6 of 161.

5


Header Page 7 of 161.
Công suất thừa của nhà máy phát vào hệ thống qua 2 đường dây 500 kV
nối nhà máy với hệ thống qua một trạm biến áp 500 kV cách nhà máy 200
km. Công suất phát vào hệ thống trong từng giờ được tính như sau:
S500= SNM - Std - S22 - S220
Trong đó :

SNM là công suất phát của nhà máy
Std là công suất tự dùng của toàn nhà máy
S22 là công suất phụ tải cấp điện áp 22 kV
S220 là công suất phụ tải cấp điện áp 220 kV

Theo công thức trên ta tính được công suất phát vào hệ thống như bảng 1-5:
Bảng 1-5
Thời gian, h 0-8

8-12

12-16

16-24

SNM,MVA

1411,76 1588,24 1764,71 1411,76

Std,MVA

77,65

82,94

88,24

77,65

S22 ,MVA

30,43

43,48

39,13

30,43

S220,MVA

656,25

937,5

750

656,25

S500,MVA

647,43

524,32

887,34

647,43

1.2. ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN.
1.2.1. Đề xuất các phƣơng án
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện. Vì vậy cần phải nghiên cứu kĩ nhiệm vụ thiết
kế, nắm vững các số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất đã tính ở
chương trước để tiến hành vạch các phương án nối dây có thể. Ngoài số lượng
công suất các máy phát điện, máy biến áp ta cũng cần phải quan tâm đến vị trí
của nhà máy trong hệ thống tầm quan trọng đối với hệ thống, chế độ làm việc,
tính chất sự phân bố và mức độ quan trộng cung cấp điện của các hộ tiêu thụ.
Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu

Footer Page 7 of 161.

6


Header Page 8 of 161.
thụ và sơ đồ phải rõ ràng, đơn giản đến mức có thể, phải đảm bảo vận hành

thuận tiện các thiết bị và hợp lí về kinh tế.
Dựa vào các yêu cầu nêu trên và các thông số của nhà máy điện ta có 1 vài
nhận xét sau:
Theo thiết kế điện áp định mức của máy phát điện là 20 kV, trong khi đó
phụ tải địa phương lại có điện áp là 22 kV. Do đó phụ tải địa phương phải
được cung cấp điện từ máy biến áp tăng áp 20/22 kV. Vì vậy nhà máy không
có thanh góp điện áp máy phát. Do phụ tải địa phương là các hộ loại 1 nên
phải dùng 2 máy biến áp 20/22 kV. Bình thường mỗi máy cung cấp điện cho
một nửa phụ tải địa phương, khi 1 máy biến áp bị sự cố, máy còn lại với khả
năng quá tải, cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương
Do nhà máy không có thanh góp điện áp máy phát, nên các máy phát điện
được ghép bộ với các biến áp.
Nhà máy có 2 cấp điện áp 220 kV và 500 kV đều có trung tính nối đất trực
tiếp, nên có thể dùng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp
Dựa vào các nhận xét trên ta đưa ra được 1 số phương án như sau:

Footer Page 8 of 161.

7


Header Page 9 of 161.
*. Phƣơng án 1: ( hình 1-2)
HT

~
S500max = 887,34
MVA
S500min = 524,32
MVA

500 kV

S220max = 937,5 MVA
S220min = 656,25
MVA
220 kV

T5

T1

T2

T3

~

~

~

~

G5

G1

G2

T4

~
G3

G4
20 / 22 kV

22 kV
Phụ tải 22 kV
Hình 1-2 : phương án 1
Do phụ tải trung áp 220 kV cực tiểu là 656,25 MVA, tương đương công
suất của 2 bộ máy phát– máy biến áp nên ta ghép 2 bộ máy phát- máy biến áp
2 dây quấn lên thanh góp 220 kV. Mặt khác phụ tải cao áp cũng lớn lên ta
ghép 1 bộ máy phát- máy biến áp 2 dây quấn lên thanh góp 500 kV.
Để cung cấp thêm cho phụ tải cao áp 500 kV và trung áp 220 kV cũng như
để liên lạc giữa các cấp điện áp ta phải dùng 2 bộ máy phát- máy biến áp tự
ngẫu ( bộ G1 - T1 và G2 - T2).
Phụ tải địa phương được cung cấp từ 2 máy biến áp tăng áp 20/22 kV nối
với đầu cực 2 máy phát điện ghép bộ với máy biến áp tự ngẫu

Footer Page 9 of 161.

8


Header Page 10 of 161.
Ưu điểm của phương án này là bố tri nguồn và tải cân đối, tuy nhiên phải
dùng đến 3 loại máy biến áp.
*. Phƣơng án 2: ( hình 1-3)

HT

~
S500max = 887,34
MVA
S500min = 524,32
MVA

500 kV
T1

S220max = 937,5 MVA
S220min = 656,25
MVA
220 kV

T2

T3

~

~

G1

G2

T4

T5

~

~

~

G3

G4

G5

20 / 22 kV

22 kV
Phụ tải 22 kV
Hình 1-3 : phương án 2
Sự ghép nối các bộ máy phát, máy biến áp của phương án 2 cũng giống
như phương án 1 chỉ khác là chuyển bộ G5 - T5 từ thanh góp 500 kV sang
thanh góp 220 kV. Như vậy bên thanh góp 220 kV có 3 bộ máy phát, máy
biến áp 2 dây quấn (G3 - T3, G4 - T4, G5 - T5).
Ưu điểm của phương án này là giảm đươc chủng loại máy biến áp ( chỉ
dùng 2 loại máy biến áp) vốn đầu tư cho bộ G5 - T5 rẻ hơn so với phương án
1. tuy nhiên do phụ tải cực tiểu phía trung áp nhỏ hơn công suất định mức của
3 bộ máy phát, máy biến áp, nên trong những giờ đó nễu hệ thống đòi hỏi 3

Footer Page 10 of 161.

9


Header Page 11 of 161.
bộ này phát công suất định mức thì công suất thừa truyền từ thanh góp 220
kV sang thanh góp 500 kV phải qua 1 lần biến áp nữa.
*. Phƣơng án 3: ( hình 1-4)
HT
~
S500max = 887,34 MVA
S220min = 524,32 MVA

500 kV
T1

220 kV

S220max = 937,5 MVA
S220min = 656,25
MVA

T2

~

~

~

G1

G2

G3

T3

~
G4

~
G5

20 / 22 kV

22 kV
Phụ tải 22 kV
Hình 1-4 : phương án 3
Ta nhận thấy công suất dự trữ của hệ thống lớn hơn nhiều lần công suất
định mức của các tổ máy nên có thể ghép chung 2 máy phát vào cùng bộ với
1 máy biến áp tự ngẫu. Tuy nhiên khi đó ta phải kiểm tra khả năng đóng máy
phát bằng phương pháp tự đồng bộ của các máy phát này. Điều kiện kiểm tra
là dòng điện quá độ khi 1 trong 2 máy phát hòa vào lưới bằng phương pháp tự
đồng bộ phải nhỏ hơn 3,5 lần dòng định mức của máy phát:
Iqđ < 3,5 IGđm

Footer Page 11 of 161.

10

Header Page 12 of 161.
Sơ đồ thay thế tính toán ảnh hưởng của máy phát G4 khi hòa tự đồng bộ
máy phát G3 như sau:
X"d

X"d

E3 = 0

E4

Khi đóng máy phát G3 vào lưới mà chưa có kích từ, hiện tương xảy ra như
khi có ngắn mạch tại đầu cuộn dây stato của G3. Nên E3 bằng 0. Giả sử trước
khi hòa đồng bộ máy phát G4 làm việc định mức:
UG4 = UG4đm = 1
IG4 = IG4đm = 1
Sức điện động quá độ trong máy phát G4 được tính như sau:
E4 =

(UG 4 cos )

2

(UG 4 sin

2

IX ' d ) =

0,85

2

2

(0,527 0,3) = 1,186

Lúc này dòng điện cân bằng trong máy phát G3 bằng tổng dòng điện ngắn
mạch cung cấp từ hệ thống và dòng điện ngắn mạch cung cấp từ máy phát G4:
Icb = IN-HT + IN-G4 =

UNM
X' d

E4
1 1,186
=
= 5,31 > IcbCP = 3,5
0,3 0,6
2X ' d

Như vậy không thể nối dây như phương án 3 được vì sẽ không thể hòa
đồng bộ máy phát và lưới bằng phương pháp tự đồng bộ. Ngoài ra do phía
đầu cực máy phát có 6 mạch nên cần phải có thanh góp điện áp máy phát, làm
cho sơ đồ rất phức tạp.
1.2.2. Chọn máy biến áp và tính toán tổn thất điện năng.
1. Chọn máy biến áp
a. Phƣơng án 1:
chọn máy biến áp:

Footer Page 12 of 161.

11


Header Page 13 of 161.
Nhà máy có 2 cấp điện áp trung và cao là 220 kV và 500 kV nên khi dùng
máy biến áp tự ngẫu thì hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu là:

UCdm UTdm 525 242
=
= 0,539
UCdm
525
Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo công thức sau:
S Gdm

ST1đm = ST2đm

=

353
= 655 MVA
0,539

Vì vậy ta chọn 3 máy biến áp tự ngẫu 1 pha loại AOTDЦTH - 267; 525 /

3;

3 ; 20 có tổng công suất 3 pha là 801 MVA. Các thông số chính của

242 /

máy biến áp tự ngẫu cho ở bảng 2-1:
Bảng 2-1
Sđm ,

UCđm

UTđm

UHđm

UN%

MV

,

,

,

C-T

C-H

T-H

C-T

C-H

T-H

kW

A

kV

kV

kV

267

525

242

20

8,5

23

12,5

420

120

95

130

3

3

PN, kW

P0 ,

Công suất định mức của máy biến áp 2 dây quấn được chọn theo công thức:
ST3đm = SđmT4 = SđmT5

SGđm = 353 MVA

Vì vậy ta chọn T3 và T4 là 2 máy biến áp 220 kV loại TDЦ - 400 / 242 có các
thông số chính như bảng sau:
Sđm , MVA UCđm , kV

UHđm , kV

UN%

400

20

11

242

P0 , kW
280

PN , kW
880

Máy biến áp 500 kV T5 được chọn là loại TDЦ - 400 / 525 có các thông số
chính như bảng 2-3:

Footer Page 13 of 161.

12


Header Page 14 of 161.
Bảng 2-3
Sđm ,

UCđm , kV

UHđm , kV

UN%

525

20

13

P0 , kW

PN , kW

MVA
400

320

800

Phân bố phụ tải cho các máy biến áp:
Để thuận tiện trong vận hành, các máy biến áp 2 dây quấn được làm việc
với đồ thị phụ tải bằng phẳng vì vậy công suất tải của các máy biến áp 2 dây
quấn là:
Sb = SGđm - Stdmax
Trong đó Stdmax là công suất tự dùng cực đại của 1 tổ máy, tính bằng 1/5
công suất tự dùng cực đại của toàn nhà máy :
Stdmax = StdNM / 5 = 88,24 / 5 = 17,65 MVA
Vậy công suất làm việc của các máy biến áp T3,T4,T5 là:
Sb = SGđm - Stdmax = 353 - 17,65 = 335,35 MVA
Khi phân bố công suấy cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu ta chú ý quy
ước sau:

- Đối với cuộn hạ áp, chiều truyền công suất từ máy phát vào cuộn dây là
chiều dương
- Đối với phía cao áp và trung áp chiều dương là chiều truyền công suất từ
máy biến áp đi ra.
Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao áp, trung
áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:
SC = (S500 - Sb) / 2
ST = (S220 - 2 Sb) / 2
SH = SC + ST
Dựa vào bảng cân bằng công suất và các công thức trên ta có bảng kết quả
sau:

Footer Page 14 of 161.

13


Header Page 15 of 161.
Bảng 2-4
t,h

0 -- 8

8 -- 12

12 -- 16

16 -- 24

SC , MVA

156,04

94,48

275,99

156,04

ST , MVA

-7,23

133,40

39,65

-7,23

SH , MVA

148,81

227,88

315,64

148,81

Ta thấy trong khoảng thời gian từ 0-8h và từ 16-24h, công suất truyền từ

phía hạ áp và trung áp sang phía cao áp. Do đó cuộn nối tiếp mang tải lớn
nhất, tính theo công thức:
Snt = (SH

C

+ ST

C)

= 0,539.(148,81 + 7,23) = 84,11 MVA

Như vậy :Snt < Sntđm = ST1đm = 0,539.800 = 431,2 MVA
Thời gian còn lại trong ngày máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ
truyền công suất từ cuộn hạ áp sang phía cao và trung. Do đó cuộn hạ áp có
tải lớn nhất và bằng:
SH = 315,64 MVA < SHđm = ST1đm = 431,2 MVA
Trong máy biến áp tự ngẫu công suất định mức của cuộn hạ áp, cuộn nối
tiếp và cuộn dây trung đều bằng nhau và bằng công suất tính toán của máy,
do vậy ta chỉ cần kiểm tra quá tải với cuộn nào mang tải lớn nhất.
Vậy trong chế độ bình thường các máy biến áp không bị quá tải.
b. Phƣơng án 2:
Chọn máy biến áp
các máy biến áp tự ngẫu của phương án 2 được chọn giống như phương án
1, vì vậy ta chọn 3 máy biến áp tự ngẫu 1 pha loại AOTDЦTH - 267; 525 /
3 ; 242 /

3 ; 20 có tổng công suất 3 pha là 801 MVA. Các thông số chính

của máy biến áp cho ở bảng 2-1.

Các máy biến áp 2 dây quấn T3, T4 và T5 cũng được chọn tương tự các máy
T3 và T4 của phương án 1. Vì vậy ta chọn 3 máy biến áp 220 kV loại TDЦ 400 / 242 có các thông số chính cho trong bảng 2-2.

Footer Page 15 of 161.

14


Header Page 16 of 161.
Phân bố phụ tải cho các máy biến áp:
Công suất tải của các máy biến áp 2 dây quấn là:
Sb = SđmG - Stdmax = 353 - 17,65 = 335,35 MVA
Trong chế độ làm việc bình thường công suất tải qua các phía cao áp, trung
áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:
SC = S500 / 2
ST = (S220 - 3 Sb) / 2
SH = SC + ST
Dựa vào bảng cân bằng công suất phụ tải và các công thức trên, ta có bảng
phân bố tải cho các máy biến áp tự ngẫu như bảng 2-5:
Bảng 2-5
t,h

0 -- 8

8 -- 12

12 -- 16

16 -- 24

SC , MVA

323,72

262,16

443,67

323,72

ST , MVA

-174,90

-34,28

-128,03

-174,90

SH , MVA

148,81

227,88

315,64

148,81

Ta thấy trong cả ngày công suất truyền từ phía hạ áp và trung áp sang phía
cao áp. Do đó cuộn nối tiếp mang tải lớn nhất trong thời gian từ 12 đến 16h,
tính theo công thức:
Snt = (SH

C

+ ST

C)

= 0,539.(315,64 + 128,03) = 239,14 MVA

Như vậy :
Snt < Sntđm = 431,2 MVA
Vậy trong chế độ bình thường các máy biến áp không bị quá tải.
2. Tính tổn thất điện năng
a. Phƣơng án 1
Tổn thất điện năng trong nhà máy điện bao gồm tổn thất điện năng trong
máy biến áp 2 dây quấn và tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu, Tổn
thất điện năng trong máy biến áp 2 dây cuốn được tính như sau:

Footer Page 16 of 161.

15


Header Page 17 of 161.
A = P0.8760 + PN.

Si2
2

S Tdm

t i .365

Trong đó :
P0 : là tổn thất công suất không tải của máy biến áp
PN : là tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp
ti

: là thời gian mang tải Si của máy biến áp trong

ngày
STđm

: là công suất định mức của máy biến áp

Từ bảng 2-2 và bảng 2-3 ta có:
P0T3 = P0T4 = 280 kW ; PNT3 =

PNT4 = 880 kW

P0T5 = 320 KW ; PNT5 = 800 kW
Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 220kv (T3 và T4 ) là:
AT3 = AT4 = P0T3.8760 + PNT3
= 280 .8760 + 880. (

Si2

2

S Tdm

t i .365 =

335,35 2
) .8760 = 7 871 198 kWh
400

Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây quấn 500 kV là:
AT5 = P0T5.8760 + PNT5
= 320 .8760 + 800. (

Si2
2

S Tdm

t i .365 =

335,35 2
) .8760 = 7 729 017 kWh
400

Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 3 pha tổ hợp từ 3 máy 1 pha
được tính như sau:
2

A = 8760.3. P0 + 365.[ PNC (

S Ci
2

3S Tdm

t i ) + PNT (

)]
Trong đó:

Footer Page 17 of 161.

16

S 2Ti
2

S Tdm

t i ) + PNH (

2
SHi
2

S Tdm

ti

Header Page 18 of 161.
:là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu 1 pha

STdm

SCi , STi và SHi :là công suất tải 3 pha của các phía máy biến áp tự ngẫu
P0 , PNC, PNT, PNH: là tổn thất công suất không tải và tổn thất công
suất ngắn mạch từng cuộn dây của máy biến áp 1 pha quy đổi về cuộn dây
cao áp, được tính như sau:

PNC

PNC = 0,5( PNC-T+

H

PNT

-

2

H

2

120

) = 0,5(420 +

0,539 2

95

-

0,539 2

) = 253

kW/pha

PNT

PNT =0,5( PNC-T+

H

2

-

PNC
2

H

95

)= 0,5(420 +

0,539 2

120

-

0,539 2

) = 167

kW/pha

PNT

PNH =0,5(

2

H

PNC

+

2

H

95

- PNC-T)= 0,5(

0,539

+

2

120
0,539

2

- 420) = 160

kW/pha
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu T1 là:
AT1 = 3.130.8760 + 365.[ 253.(
156,04
3.267

156,04

2

3.267 2

8 +

94,48

2

3.267 2

4+

276

2

3.267 2

4+

2

2

8) +

+ 167.(

7,23

2

3.267 2

8 +

2

+ 160. (

148,81
3.267

2

8+

133,4

2

4+

3.267 2
227,88
3.267

2

2

4+

39,65

2

3.267 2

4+

315,64
3.267

7,23

3.267 2

2

2

2

8) +
2

4 +

148,81
3.267

2

8) ] =

= 3 418 043 kWh
AT2 = AT1 = 3 418 043 kWh
Như vậy tổng tổn thất điện năng trong nhà máy điện ở phương án 1 là:
A = AT1 + AT2 + AT3 + AT4+ AT5 =
= 3 418 043 . 2 + 7 871 198 . 2 + 7 729 017 = 30 307 501 kWh

Footer Page 18 of 161.

17


Header Page 19 of 161.
Để tính được tỉ lệ tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta cần tính
được điện năng truyền tải qua các máy biến áp trong 1 năm. Từ bảng 1-5 và
đồ thị phụ tải trung áp cao áp ta tính được điện năng truyền tải qua máy biến
áp trong 1 năm là:
4

ANM = 365.
i 1

(SCi .t i cos

S Ti.t i . cos )

Trong đó :
: là số bậc của đồ thị phụ tải

i

SCi , STi : là công suất của bậc phụ tải cao áp và trung áp thứ I trong
ngày
ti : là thời gian của bậc phụ tải thứ i
Vậy :

ANM = 365.[(656,25.8 + 937,5.4 + 750.4 + 656,25.8).0,8 +

+ (647,43.8 + 524,32.4 + 887,34.4 + 647,43.8).0,8]
= 9 710 620 MWh
A% =

A
A NM

100%

30307,501
100% = 0,312 %
9710620

b. phƣơng án 2
Tổn thất điện năng trong máy biến áp 2 dây cuốn được tính như sau:
A = P0.8760 + PN.

Si2
2

S Tdm

t i .365

Đối với máy biến áp 2 dây quấn 220 kV (T3,T4 và T5 ):
AT3 = AT4 = AT5 = P0T3.8760 + PNT3
= 280 .8760 + 880. (

Footer Page 19 of 161.

Si2
2

S Tdm

t i .365 =

335,35 2
) .8760 = 7 871 198 kWh
400

18


Header Page 20 of 161.
Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu 3 pha tổ hợp từ 3 máy 1 pha
được tính như sau:
2

A = 8760.3. P0 + 365.[ PNC (

S Ci

t i ) + PNT (

2

3S Tdm

S 2Ti
2

S Tdm

t i ) + PNH (

2
SHi
2

S Tdm

ti

)]
Vậy :
AT1 = 8760.3.130 + 365.[ 253.(
323,72

2

3.267 2

8 ) + +167.(
2

+ 160. (

148,81
3.267

2

8+

174,9

2

8 +

3.267 2
227,88
3.267

3.267

34,28

4+

2

2

8+

2

4+

3.267 2

2

2

323,72

315,64
3.267

2

2

3.267

128,03

4+

2

3.267 2

2

2

262,16

4+

443,67
3.267

174,9

2

2

4+

2

3.267 2

8)

2

4 +

148,81
3.267

2

8 ) ] = 3 420 796 kWh

AT2 = AT1 = 3 420 796 KWh
Như vậy tổng tổn thất điện năng trong nhà máy điện ở phương án 2 là:
A = AT1 + AT2 + AT3 + AT4+ AT5
= 3 420 796 . 2 + 7 871 198 . 3 = 30 455 187 kWh
A% =

A
A NM

100%

30455,187
100% = 0,314 %
9710620

Qua việc lựa chọn máy biến áp, phân bố tải và kiểm tra quá tải cho các máy
của các phương án cũng như tính toán tổn thất điện năng ta nhận xét thấy cả 2
phương án đều đảng bảo về mặt kĩ thuật, tổn thất điện năng tương đương nhau

và ở mức chấp nhận được. Vì vậy để lựa chọn được phương án tối ưu ta phải
so sánh các phương án trên về các chỉ tiêu kinh tế, việc này sẽ được thực hiện
ở các chương sau.
1.2.3. Tính toán ngắn mạch
1. phƣơng án 1:
Việc lựa chọn các điểm ngắn mạch tính toán dựa theo yêu cầu lựa chọn
thiết bị điện. Thông thường ở cùng cấp điện áp cao hoặc siêu cao ta chọn các

Footer Page 20 of 161.

19


Header Page 21 of 161.
thiết bị giống nhau, vì vậy với mỗi cấp điện áp ta xét 1 điểm ngắn mạch có
dòng điện ngắn mạch lớn nhất để chọn các thiết bị cho cấp điện áp đó.
Với các khí cụ điện 500 kV ta xét điểm ngắn mạch N1 trên thanh góp 500 kV
của nhà máy. Khi đó nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là toàn bộ các máy
phát trong nhà máy và hệ thống.
Với các thiết bị 220 kV ta xét điểm ngắn mạch N2 trên thanh góp 220 kV của
nhà máy. Khi đó nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là hệ thống và toàn bộ
các máy phát trong nhà máy.
Với mỗi mạch máy phát điện ta xét điểm ngắn mạch N3 trong trường hợp
nguồn cung cấp là các máy phát còn lại và hệ thống. và trường hợp điểm ngắn
mạch N3' với nguồn cung cấp chỉ là máy phát bị ngắn mạch
Đối với mạch tự dùng và mạch phụ tải địa phương ta xét điểm ngắn mạch N4,
có nguồn cung cấp là toàn bộ nhà máy và hệ thống
HT

~

N1

N2

500
kV

220 kV
T5

T1

T2

T3

T4

N3'

N3

N4
~
G5

~

~
G1

G2

~

~

G3

G4

Hình 1-5 : Sơ đồ điểm ngắn mạch

Phụ tải 22 kV

Footer Page 21 of 161.

20


Header Page 22 of 161.
a. Điểm ngắn mạch N1:
sơ đồ thay thế tính ngắn mạch như hình 1-6
EHT
X
1

X

N1

2

X

X

X

X1

X1

3

5

8

1

3

X

X

X

X1

X1

4

6

9

2

4

X

X1

7

0

E

E

E

E

E

5

1

2

3

4

Hình 1-6 : Điểm ngắn mạch N1
Các thông số trong sơ đồ có trị số như sau:
X1 = XHT* = 0,024
X2 = XD* = 0,079
X3 = XT500* = 0,26
X4 = X7 = X10 = X12 = X14 = X"d* = 0,442
X5 = X8 = XC* = 0,095
X6 = X9 = XH* = 0,135
X11 = X13 = XT220* = 0,232

Footer Page 22 of 161.

21


Header Page 23 of 161.
Với điểm ngắn mạch N1 ta dùng phương pháp 2 biến đổi, trong đó nhóm
thứ 1gồm các máy phát trong nhà máy,nhóm thứ 2 là hệ thống. Ta sử dụng
phép biến đổi song song và nối tiếp để làm đơn giản sơ đồ 1-6

Trước hết ghép nối tiếp các điện kháng ta được sơ đồ tương đương hình 1-7:
EHT
X15

X16

E5

N1

X5

X8

X17

X18
E1

X19

E3

E2

Hình 1-7 : Ghép nối tiếp các điện kháng
Trong đó:
X15 = X1 + X2 = 0,024 + 0,079 = 0,103
X16 = X3 + X4 = 0,26 + 0,442 = 0,702
X17 = X18 = X6 + X7= 0,135 + 0,442 = 0,577

X19 = X20 = X11 + X12 = 0,22 + 0,442 = 0,662
Ghép các nhánh song song ta được sơ đồ hình 1-8:

Footer Page 23 of 161.

22

X20

E4


Header Page 24 of 161.
EHT
X15
N1

X21
X16
X22

E5

E34

E12

hình 1-8 :Ghép các nhánh song song
Trong đó :
X21 =

X22 =

X23

X5X8
X5 X8

X17 X18
X17 X18
X23 =

0,095
X8
=
2
2

0,577
X18
=
2
2

X19 X 20
X19 X 20

0,0475

0,2885

0,662
X19
=
2
2

0,331

Ghép song song nhánh X22 và X23 ta được sơ đồ hình 1-9:
Trong đó
X24 =

X 22 X 23
X 22 X 23

0,2885.0,331
= 0,154
0,2885 0,331

Tiếp tục biến đổi nối tiếp X21 và X24 ta có sơ đồ hình 1-10:
Trong đó:
X25 = X21 + X24 = 0,0475 + 0,154 = 0,2015

Footer Page 24 of 161.

23


EHT

Header Page 25 of 161.
EHT
X15

N1

X15
N1

X25

X16

X21
X16
X24

E5
E5

E1234

E1234

Hình 1-9 : Ghép song song X22 và X23

Hình 1-10 ghép nối tiếp X21 và X24

Cuối cùng ghép song song nhánh X16 và X25 ta được sơ đồ hình 1-11:
Trong đó

X26 =

X16 X 25
X16 X 25

0,702.0,2015
= 0,1566
0,702 0,2015
X15

EHT

N1

E12345
X26
Hình 1-11 : ghép song song nhánh X16 và X25
Điện kháng tính toán từ hệ thống đến điểm ngắn mạch ( XHTtt ) và từ phía
nhà máy đến điểm ngắn mạch ( XNMtt ) được tính như sau:
XHTtt = X15

SHTdm
Scb

XNMtt = X26

SGdm
Scb

Footer Page 25 of 161.

0,103.

20000
800

0,1566.

2,575

5.353
800

24

0,3454