Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu của nhà máy nhiệt điện

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC

1
SV: Trần Anh Ngọc

1
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, với chính sách kinh tế mới, Đảng và Nhà nước ta chú
trọng đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Cùng với sự phát triển
mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, ngành năng lượng Việt Nam đã có những bước
tiến vượt bậc, xứng đáng với vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế. Cùng với
việc xây dựng thành công đường dây tải điện Bắc – Nam và một số công trình lớn
khác, hệ thống điện nước ta đã từng bước được cải tạo, nâng cấp. Xuất hiện ngày càng
nhiều nhà máy điện và các trạm biến áp phân phối điện, do đó sản lượng cũng như
chất lượng điện năng ngày càng được nâng cao.
Điện năng là một dạng năng lượng không tái tạo. Hệ thống điện là một phần của hệ
thống năng lượng nói chung, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện,….đến các hộ tiêu
thụ, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng sơ cấp như:
than đá, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng mặt trời,…thành điện năng. Hiện nay ở
nước ta lượng điện năng được sản xuất từ nhiệt điện hàng năm không còn chiếm tỉ
trọng cao như những năm 80 của thế kỉ trước nữa. Tuy nhiên, với thế mạnh về nguồn

nhiên liệu ở nước ta thì việc xây dựng nhà máy nhiệt điện mới vẫn là nhu cầu lớn đối
với phát triển hiện nay.
Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu
của nhà máy nhiệt điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về
mặt kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ Thống Điện trước khi đi vào thực tế
công việc.
Với yêu cầu như vậy, đồ án môn học thiết kế phần điện trong nhà máy nhiệt điện
được hoàn thành gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt
điện và phần chuyên đề. Bản thuyết minh gồm 05 chương trình bày toàn bộ quá trình
từ tính toán công suất phụ tải và cân bằng công suất, lựa chọn máy biến áp và sơ đồ
nối dây trong sơ đồ điện của nhà máy, tính toán ngắn mạch và chọn khí cụ điện cho sơ
đồ nối điện, sơ đồ nối điện của nhà máy, tính toán kinh tế của nhà máy sau thiết kế.
Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải máy phát, phụ tải trung áp và công
suất phát thừa lên hệ thống 220 kV. Bốn tổ máy phát được kết cấu theo sơ đồ bộ, trong
thiết kế phần điện nhà máy điện cỡ vừa gồm 04 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là 100

2
SV: Trần Anh Ngọc

2
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

MVA trong đó 02 tổ máy đấu với trạm biến áp 220 kV, 02 tổ máy đấu với trạm biến áp
110 kV. Các máy phát có điện áp đầu cực 22 kV.
Trong quá trình thực hiện đồ án, xin chân thành cảm ơn TS: Lê Xuân Thành cùng

các thầy cô trong bộ môn Điện khí hóa đã giúp đỡ và hướng dẫn em một cách tận tình
để em có thể hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, tháng 5 năm 2017
Sinh viên

Trần Anh Ngọc

3
SV: Trần Anh Ngọc

3
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Dựa vào đồ thị phụ tải có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Đồ thị phụ tải còn giúp chọn đúng công suất của máy biến áp
(MBA) và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy với nhau và giữ các nhà máy điện
với nhau.
1.1 Chọn máy phát điện.
Theo yêu cầu thiết kế nhà máy điện có bốn tổ máy mỗi tổ máy là 100MW (tổng 4 tổ
máy là: 400MW). Do đó đã biết số lượng và công suất của từng tổ máy nên 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 sẽ giảm thấp.

+ Để thuận tiện việc xây dựng cũng như vận hành nên chọn máy phát cùng loại
từ đó chọn theo sổ tay loại máy phát với thông số sau:
TBΦ-120-2 thông số Sđm= 125MVA, Cosϕ=0,83, Iđm= 3,2 kA, Uđm= 22 kV
1.2 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp.
Trong thực tế năng lượng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm
được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với
thiết kế và vận hành. Nhờ vào công cụ là đồ thị phụ tải mà có thể chọn phương án nối
dây hợp lý, đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, ngoài
ra dựa vào đồ thị có thể chọn được máy phát điện hợp lý, máy biến áp và phân bố tối
ưu công suất phát giữa các tổ máy và máy.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải dưới dạng phần trăm công suất theo
thời gian và công suất Pmax, Cosϕtb của từng phụ tải ứng với đó sẽ tính được tải của các
cấp điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức (1-1) sau:
St = Pt /cosϕtb

với Pt = ( p%. Pmax )/100

(1-1)

Trong đó:
St là công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA).
Cosϕtb: là hệ số công suất của từng phụ tải.
p%: Công suất tác dụng phần trăm tương ứng với mỗi thời điểm.
4
SV: Trần Anh Ngọc

4
Lớp: Hệ thống điện –K57

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Pmax: Công suất cực đại của phụ tải (MW).
1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
Nhà máy gồm 04 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất định mức P Fđm = 100 MW. Công
suất đặt của toàn nhà máy là:
×

PNMmax = 4 100= 400 MW
Công suất phát của nhà máy điện được tính theo công thức (1-2) sau:
PNM (t ) =

S NM (t ) =

P%
PNM max
100
PNM (t )
Cosϕ

MW

MVA

(1-2)

PNMmax = 400 MW, Cosϕ = 0,83, SNMmax= 481,92 MVA
Bảng 1.1: Công suất phát của nhà máy.

Thời gian

0-7

7-14

14-20

20-24

P(%)

70

90

100

70

SNhà máy(MVA)

337,35

433,73

481,93

337,35

Đồ thị công suất của nhà máy (Hình 1.1):
Hình 1.1: Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.
1.2.2 Công suất và đồ thị phụ tải tự dùng.
Tự dùng của toàn nhà máy bằng 11% công suất định mức của nhà máy với công
thức (1-3) sau:

Std(t) =


S (t ) 
α .S NM ×  0, 4 + 0, 6 × NM ÷
S NM 


(1-3)

S NM

(

= 481,92 MVA)

Stdmax = αtd.Snm = 0,11.500 = 55 (MVA)
Trong đó:
• α: Số phấn trăm lượng điện tự dùng, α =11%
Cosϕtd = 0,83.
5
SV: Trần Anh Ngọc

5

Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

• Std(t): Công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, MVA.
• SNM(t): Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, MVA.
Từ số liệu tính toán ở bảng 1.2 và công thức (1-3) trên tính được tự dùng như sau:
Bảng 1.2: Bảng thông số tự dùng.
Thời gian
P(%)
Snm(MVA)
Std(MVA)

0-7
70
337,35
44,27

7-14
90
433,73
50,63

14-20
100
481,93
53,81

20-24
70
337,35
44,27

Hình 1.2: Đồ thị tự dùng toàn nhà máy.
1.2.3 Phụ tải địa phương.
Như nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax = 12 MW, Cosϕ = 0,83 với công thức (1-4) sau:
St = Pt / cosϕtb với Pt = ( p%. Pmax ) /100

(1-4)

Từ công thức (1-4) có thể tính được kết quả cho ở bảng 1.3 và đồ thị tải địa phương
hình 1.3.
Bảng 1.3: Thông số phụ tải địa phương
Thời gian
P(%)
Sđịa phương(MVA)

0-7
70
10,12

7-14
90
13,01

14-20
100

14,46

20-24
70
10,12

Đồ thị phụ tải địa phương (hình 1.3) :
Hình 1.3: Công suất tải địa phương.
1.2.4 Phụ tải cấp điện áp 110 kV.
Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho Pmax = 100 MW, Cosϕ = 0,85 với công thức (1-5) sau:
St = Pt /cosϕtb

với Pt = ( p%. Pmax ) /100

(1-5)

Từ đó có kết quả cho ở bảng 1.4 và đồ thị tải địa phương hình 1.4:
Bảng 1.4: Thông số phụ tải trung áp
Thời gian
P(%)
Sphụ tải 110kv(MVA)

6
SV: Trần Anh Ngọc

0-7
60
70,59

7-14

70
82,35

14-20
100
117,65

20-24
85
100

6
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Đồ thị phụ tải địa phương hình 1.4:
Hình 1.4: Công suất tải điện áp 110kV.
1.3 Cân bằng công suất toàn nhà máy và xác định công suất phát vào hệ thống.
Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy:
StoànNM(t) = Sđph(t) + SUT(t) + SUC(t) + Std(t)+ SvềHT(t)
Với:
SUC(t) = 0 do nhà máy không có phụ tải phía cao.
Bỏ qua tổn thất trong máy biến áp tính được công suất thừa phát nên hệ thống:
SvềHT(t) = StoànNM(t) – [ Sđph(t) + SUT(t) + SUC(t) + Std(t)]

(1-6)

Từ đó lập được kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy như
bảng 1.5 và đồ thị hình 1.5:
Bảng 1.5: Bảng kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy
Thời gian
SNhà máy(MVA)
STự dùng(MVA)
SĐịa phương(MVA)
SPhụ tải 110kv(MVA)
SHệ thống(MVA)

7
SV: Trần Anh Ngọc

0-7
337,35
44,27
10,12
70,59
212,37

7-14
433,37
50,63
13,01
82,35
287,38

14-20
481,93

53,81
14,46
117,65
296,01

20-24
337,35
44,27
10,12
100
182,96

7
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Đồ thị toàn hệ thống hình 1.5:
Hình 1.5: Sơ đồ kết quả tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy.
1.4. Nhận xét chung.
* Tình trạng thực tế của tải ở các cấp điện áp.
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát và tự dùng nhỏ (S UFmax= 53,81MVA, SUFmin=
44,27MVA), phụ tải cấp điện áp trung lớn hơn không nhiều so với công suất của một
máy phát. Tuy nhiên nhà máy vẫn đáp ứng đủ công suất yêu cầu của các loại phụ tải.
+ Phụ tải trung áp luôn cho một máy hoạt động hết công suất do phụ tải trung áp lớn
hơn hoặc bằng công suất phát ra cả một máy phát của nhà máy.
+ Khả năng mở rộng và phát triển của nhà máy không cao. Tiếp tục duy trì vận hành

đúng chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật trong tương lai để đáp ứng một phần nhu cầu điện
năng của địa phương và phát lên hệ thống.

8
SV: Trần Anh Ngọc

8
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY TRONG SƠ ĐỒ ĐIỆN
CỦA NHÀ MÁY.
2. 1 Đề xuất các phương án.
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá trình
thiết kế nhà máy điện. Nó quy định đặc tính kinh tế và kỹ thuật của nhà máy thiết kế.
Cơ sở để vạch ra các phương án là bảng phụ tải tổng hợp. Đồng thời tuân theo những
yêu cầu kỹ thuật chung.
Phụ tải máy phát không lớn 14,46 MVA so với công suất của 01 máy phát thì lượng
công suất này chiếm tỷ lệ là:
( SUFmax /StmF ) 100% = 14,46 /125 = 11,568% < 30%
Lượng công suất này sẽ được lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát của các bộ. Vậy
trong các phương án sẽ không cần dùng thanh góp điện áp máy phát mà sẽ dùng các sơ
đồ nối bộ máy phát và máy biến áp.
- Tổng công suất phía cao áp tương đối lớn:
SCΣmax = 296,01 MVA

SCΣmin = 182,96 MVA
Nên có thể ghép nhiều bộ máy phát và máy biến áp vào thanh góp 220 kV.
- Công suất phụ tải trung áp 110 kV:
SUTmax = 117,65 MVA
SUTmin = 70,59 MVA
Nên có thể ghép 02 bộ máy phát và máy biến áp vào thanh góp 110 kV vì phụ tải
cực tiểu này lớn hơn công suất định mức của một máy phát hoặc cũng có thể lấy từ
bên thanh góp 220 kV qua máy biến áp liên lạc.
- Cấp điện áp cao áp (220kV) và trung áp (110kV) là lưới trung tính trực tiếp nối đất
nên có thể dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có lợi hơn.
- Công suất phát lên của hệ thống.
SHTmax = 296,01 MVA
SHTmin = 182,96 MVA
Trong khi đó công suất dự trữ quay của hệ thống là:
Sdt = 10% x 2000 = 200 MVA
- Do đó những biến động về công suất của nhà máy cũng đều không ảnh hưởng tới
công suất của hệ thống.
9
SV: Trần Anh Ngọc

9
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

- Tổng công suất phía cao áp SCΣmax = 296,01 MVA do công suất phía cao áp lớn
hơn công suất dự trữ nên phải đặt 02 máy biến áp tự ngẫu phía cao áp.

- Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí nhà máy,
địa bàn phụ tải, nguồn nguyên liệu. Riêng về phần điện nhà máy hoàn toàn có khả
năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
Từ các nhận xét trên có thể đề xuất các phương án nối dây sau:
• Phương án 1.
 Sơ đồ nối dây của phương án được cho trên hình 2.1

HT

220kV

110kV

B1

B3

B2

F1

B4

F3

F2

F4

Hình 2.1: Sơ đồ nối dây phương án 1.

Nhận xét:
+ Có thể thấy sơ đồ đơn giản dễ vận hành, đảm bảo yếu tố cung cấp điện liên tục
và thỏa mãn yêu cầu đề ra của các điều kiện trên, đảm bảo về mặt kinh tế.
10
SV: Trần Anh Ngọc

10
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

• Phương án 2:
 Sơ đồ nối dây của phương án được cho trên hình 2.2

HT

220kV

110kV

B1

B3

B2

F1

F2

B4

F3

F4

Hình 2.2: Sơ đồ nối dây phương án 2.
Nhận xét:
+ Có thể thấy sơ đồ phương án 2 có kết cấu gần giống kết cấu phương án 1
song không có cuộn kháng nên về mặt kinh tế sẽ đỡ tốn kém hơn phương án 1.

11
SV: Trần Anh Ngọc

11
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

• Phương án 3
 Sơ đồ nối dây của phương án được cho trên hình 2.3

HT

220kV

110kV

B1

B3

B2

F1

F2

B4

F3

F4

Hình 2.3: Sơ đồ nối dây phương án 3.
Nhận xét:
+ Nhận thấy sơ đồ hình 2.3 đảm bảo tính cung cấp điện tốt.
+ Về mặt kinh tế thì tiêu tốn hơn các phương án trên vì tốn thêm 02 máy biến
áp.


Kết luận:
- Qua phân tích nhận xét các phương án đã nêu ra đi đến một số kết luận sau
đây:

12
SV: Trần Anh Ngọc

12
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất



Đồ án tốt nghiệp

-

Đối với phương án 1 thì cần phải có cuộn kháng thì sẽ có kinh tế cao hơn.
Với phương 2 thì có về mặt kinh tế hiệu quả tốt hơn và vẫn đảm bảo được

-

về mặt kỹ thuật.
Phương án 3 đảm bảo về mặt kỹ thuật, nhưng khi đi dây và đặt máy phát sẽ

tốn thời gian và chi phí về mọi mặt.
Từ các nhận xét trên và yêu cầu của đề bài đặt ra chọn phương án 2 là phương
án tốt nhất.

2.2. Tính toán chọn máy biến áp cho phương án đã chọn.
2.2.1 Chọn máy biến áp.

Bộ máy phát điện – máy biến áp 02 cuộn dây:
Để lựa tốt về mặt kinh tế nên chọn máy biến áp không điều chỉnh dưới tải.
Áp dụng công thức:

S đmB ≥ S đmF

S tdmax
−
≈ S đmF
n

(2-1)

Do máy phát điện có SđmF = 125 MVA.
Chọn máy biến áp TДЦ 125 - 121/22 có các thông số như sau:
∆P0= 100 kW ; ∆PN= 400 kW ; I0%= 0,5
Và máy biến áp TДЦ 125 - 230/22 có các thông số như sau:
∆P0= 115 kW ; ∆PN= 380 kW ; I0%= 0,5% UN %=11%
Trong việc lựa chọn bộ máy phát điện – máy biến áp không cần kiểm tra điều kiện
sự cố do mỗi bộ máy phát điện – máy biến áp nếu hỏng sẽ loại bỏ cả bộ mà không vận
hành thiết bị còn lại trong bộ.
+ Máy biến áp tự ngẫu liên lạc có điều chỉnh dưới tải.
Trong sơ đồ này thì đây là dạng sơ đồ không có thanh góp do vậy sử dụng công
thức sau để lựa chọn công suất tự ngẫu:
S đmTN ≥

S đmF
α

Với α - hệ số có lợi (α=0,5)

(2-2)

SđmTN ≥ 250 MVA.
Chọn máy biến áp tự ngẫu liên lạc có điều chỉnh dưới tải.

13
SV: Trần Anh Ngọc

13
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Chọn loại máy biến áp tự ngẫu ATДЦTH 250-230/121/22 có các thông số như sau:
∆P0= 120kW, ∆PN C-H= 520kW, I0%= 0,5
+ Công suất tải qua máy biến áp 2 cuộn:
Sbộ= ΣSmf - .Sdf - .Std = 215,8 (MVA)

(2-3)

+ Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu:
Công suất truyền phía hạ, trung của các máy biến áp tự ngẫu sang phía cao của máy
biến áp như sau:
1
( SCH + SCT )
2

1
= [ SUT − Sbo ]
2
1
= Sbo
2

Scc =
SCT
SCH

(2-4)

Bảng 2.1: Công suất cho các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu
T
SCC ( MVA)
SCT ( MVA)
SCH ( MVA)

0-7

7-14

14-20

20-24

65,904375

61,23

51,536875

58,551875

-20,40625

-13,37

4,85875

-5,70125

55,70125

54,545

53,96625

55,70125

2.2.2 Kiểm tra sự cố.
A. Sự cố 1: Hỏng bộ máy phát điện – máy biến áp bên trung áp lúc STmax.

14
SV: Trần Anh Ngọc

14
Lớp: Hệ thống điện –K57

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

HT

220kV

110kV

B1

B3

B2

F1

F2

B4

F3

F4

Hình 2.4: Hỏng bộ máy phát điện – máy biến áp bên trung áp
Điều kiện kiểm tra máy biến áp:
2kqt.sc.α.Sdm.TN ≥ SUT.max ↔ 2.1,4.0,5.250 = 350 > 296,01 MVA

Phân bố công suất:
+ Phân bố công suất truyền từ hạ nên trung và cao:
Cuộn trung áp:
SCT = .(STmax- Sđmba) = -3,675 (MVA)
(2-5)
Cuộn hạ áp:
SCH = .Sbộ = 107,9 (MVA)

(2-6)

Cuộn cao áp:
Scc = SCH - SCT = 111,6 (MVA)

15
SV: Trần Anh Ngọc

(2-7)

15
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Bảng 2.2: Phân bố công suất
T
SCT ( MVA)

0-7

SCH ( MVA)
SCC ( MVA)

7-14

14-20

20-24

-27,205

-21,325

-3,675

-12,5

111,4025

109,09

107,9325

111,4025

138,6075

130,415

111,6075

123,9025

Có Stt = α.SđmTN = 125 MVA lớn hơn Sccmax. Nên chọn với sự cố trên không xảy ra
quá tải.
+ Công suất thiếu về hệ thống:
Sthiếu = Svề HT - SCC

(2-8)

Bảng 2.3: Công suất thiếu về hệ thống.
T

0-7

7-14

14-20

20-24

-32,4225

13,275

36,3975

-32,4225

Sthiếu(MVA
)

Nhận thấy Sthiếu < 200 vậy hệ thống làm việc ổn định.
B, Sự cố hỏng 1 máy tự ngẫu tại thời điểm STmax:

16
SV: Trần Anh Ngọc

16
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

HT

220kV

110kV

B1

B3

B2

F1

B4

F3

F2

F4

Hình 2.5: Sự cố hỏng 1 máy tự ngẫu tại thời điểm STmax
+ Điều kiện kiểm tra máy biến áp:
Kqtảisc.α.SđmTN + Sbộ = 273,089 ≥ STmax = 117,65 MVA
+) Phân bố công suất cho tự ngẫu:
Công suất truyền qua cuộn trung áp:
SCT = ST.max - Sbộ = -49,79 (MVA)
(2-9)
Công suất truyền cuộn hạ áp:
SCH = SCC +SCT= 98,21 (MVA)
(2-10)
Công suất truyền lên cuộn cao áp:
SCC= Svềhethong= 148,005 (MVA)
(2-11)
Từ đó có được bảng phân bố công suất như bảng 2.4 sau:
Bảng 2.4: Phân bố công suất cho tự ngẫu
T
SCT ( MVA)
SCH ( MVA)
SCC ( MVA)

17
SV: Trần Anh Ngọc

0-7

7-14

14-20

20-24

46,03

-7,86

-49,79

31,325

152,215

135,83

98,215

122,805

106,185

143,69

148,005

91,48

17
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Nhận xét:
Thấy công suất của cuộn trung có những giá trị âm nghĩa là công suất được
truyền từ phía trung và phía hạ của máy biến áp tự ngẫu lên hệ thống.
2.2.3 Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp.
Tổn thất điện năng được tính như sau:
+ Với máy biến áp 2 cuộn:

∆A2cd = ∆P0.T + ∆PN.

 S bô

 S đm





2

.T

(2-12)

+ Với máy tự ngẫu:

ΔATN = n.ΔP0T +

365
n.S đm 2

∑{(∆P

N .C

.SCi 2 + ∆ PN .T .STi 2 + ∆PN .H .S Hi 2 ).ti }

(2-13)

Trong đó:
+ SCi STi SHi: Công suất truyền qua các cuộn của máy biến áp theo thời gian ti.
+ Sđm: Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu.
+ ΔP0: Tổn thất không tải của máy biến áp.
+ ΔPN.C; ΔPN.T; ΔPN.H: Tổn thất công suất của máy biến áp qua các cuộn dây.
∆PN .C −T +

ΔPN.C = 0,5.(
∆PN .C −T +

ΔPN.T = 0,5.(

ΔPN.H = 0,5.(

∆PN .C − H ∆PN .T − H
−
α2
α2
∆PN .T − H ∆PN .C − H
−
α2
α2

∆PN .T − H ∆PN .C − H
+
− ∆PN .C −T
α2
α2

)

)

)

Thông số máy biến áp như bảng 2.5 sau:
Bảng 2.5: Thông số máy biến áp.
Uđm (KV)
Loại

Sđm

MBA

MVA

∆PN

UN%
∆P0

I0
%

C

T

H

C-

C-H

T
18
SV: Trần Anh Ngọc

T-

C-T

C-H

T-H

H
18
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

TДЦ
ATДЦT

Đồ án tốt nghiệp

125

121

_

10,5

_

10,5

_

100

_

400

_

0,5

250

230

121

11

11

32

20

120

520

_

_

0,5

H
A) Máy biến áp 2 cuộn:
Máy B3,4 luôn làm việc với công suất truyền tải qua máy biến áp với công suất
tải max với Sbộ =107,93(MVA) trong cả năm. Do đó:

∆A2cd = ∆P0.T + ∆PN.

 S bô 


S
 đm 

2

.T

(2-14)

Thay vào công thức (2-14) được:
∆A2cd = 100.8760 + 400.(107,93/125)2.8760 = 3488332,332 (KWh)
Vậy hai máy: Σ∆A2cd =2. 3488332,332 = 6976,66 (MWh)
(520+

620 260
)
0,52 0,52

ΔPN.C = 0,5.

= 0,26 (MW)
(520+

260 260
)
0,52 0,52

ΔPN.T = 0,5.

= 0,26 (MW)
260 260
+
-520
0,52 0,52

ΔPN.H = 0,5.(

)= 0,78 (MW)

Với phụ tải hoạt động bằng phẳng trong năm có công suất đi qua máy biến áp tự
ngẫu như sau:
Bảng 2.6: Công suất đi qua 1 máy biến áp tự ngẫu.
T

SCC ( MVA)
SCT ( MVA)
SCH ( MVA)

0-7

7-14

14-20

20-24

65,904375

61,23

51,536875

58,551875

-20,40625

-13,37

4,85875

-5,70125

55,70125

54,545

53,96625

55,70125

Khi đó:
ΔPNC.ΣS2ci.ti = 0,62.[ 65,9043752.7+61,232.7+51,532.6+58,552.4]
= 2751,476 MWh
ΔPNT.ΣS2ti.ti=0,62.[20,42.7+13,32.7+4,82.6+5,72.4] = 53504,19083 MWh
19
SV: Trần Anh Ngọc

19
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

ΔPNH.ΣS2ti.ti=0,78.[55,72.7+54,5452.7+53,92.6 +55,7 2.4] = 44906,07782 MWh
ATN= 0,12.8760+(365/250).( 2751,476 + 53504,19 + 44906,08) = 148747,3479
MWh.
Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu là:
ΣΔATN = 2. ATN = 297494,7 (MWh)

(2-15)

Tổng tốt thất điện qua tất cả máy biến áp trong một năm như sau:

ΣΔA= ΣΔATN+ Σ∆A2cd =6976,66 + 297494,7 = 304471,36 (MWh)

(2-16)

2.2.4 Tính toán dòng cưỡng bức khi hệ thống làm việc.
A) Các mạch cấp điện áp cao (220 kV)
Dòng về hệ thống:

Icb =

SveHT .max 296, 01
=
= 0, 77( kA)
3U
3.220

(2-17)

Dòng của máy biến áp tự ngẫu phía cao khi làm việc bình thường và khi sự cố:
Bảng 2.7: Dòng của máy biến áp tự ngẫu phía cao khi làm việc bình thường và
khi sự cố
T
Slvbt
I lvbt
Ssự cố mba 2 cuộn
Icb1
Ssự cố mbaTN
Icb2
 IcbTN= 0,49 (kA)

0-7
187,51
0,49
138,61
0,36
106,19
0,28

7-14
177,01
0,46
130,42
0,34
143,69
0,38

14-20
157,04
0,41
111,61
0,29
148,01
0,39

20-24
172,81
0,45
123,9
0,33
91,48

0,24

B) Các mạch cấp điện áp 110 kV
Đường dây: có 3 đường dây képx30MWx25km
+ Dây kép:

PkepT .max
Icb =
-

n 3.U .cos ϕ

30
3. 3.110.0,85

=

= 0,06 (kA)

(2-18)

Bộ phát máy biến áp:

20
SV: Trần Anh Ngọc

20
Lớp: Hệ thống điện –K57

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

I cb = 1, 05.
-

Đồ án tốt nghiệp

S dm
125
= 1, 05.
= 0, 68(kA)
3U
3.110

(2-19)

Máy biến áp tự ngẫu:

21
SV: Trần Anh Ngọc

21
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Bảng 2.8: Thông số dòng điện chạy qua máy biến áp tự ngẫu

Thời gian
Slvbt(MVA)
Ilvbt(KA)
Ssự cố mba 2 cuộn(MVA)
Icb1(kA)
Ssự cố mbaTN(MVA)
Icb2(kA)
 Icbtn = 0,8 (kA)

0-7
76,108
0,4
-27,21
-0,14
152,22
0,8

7-14
67,915
0,36
-21,33
-0,11
135,83
0,71

14-20
49,108
0,26
-3,675
-0,02

98,215
0,52

20-24
61,403
0,32
-12,5
-0,07
122,81
0,64

C) Các mạch cấp điện áp 22 kV
Dòng máy phát:

I cb = 1, 05.

S dm
125
= 1, 05.
= 3, 444 kA
3U
3.22

(2-20)

Phụ tải địa phương:

I cb =

22

SV: Trần Anh Ngọc

Pmax
3U .cosϕ

= = 0,379 kA

(2-21)

22
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN CHO SƠ ĐỒ
NỐI ĐIỆN
3.1 Tính dòng ngắn mạch cho các phương án.
3.1.1 Tính toán các điện kháng trong hệ đơn vị tương đối.
Chọn các đại lượng cơ bản tính toán với điện kháng trong hệ đơn vị tương đối như
bảng 3.1:
Hệ đơn vị

Đơn vị cơ bản
Scb=100(MVA)
Ucb=Uđm(kV)
Ucb=230(kV)

Icb=0.25(kA)
Ucb=115(kV)

Hệ cơ bản
Uđm =220kV
Uđm =110kV

Icb=0,5(kA)
Ucb= 22 (kV)

Uđm =22kV

Icb=2,62(kA)
Bảng 3.1: Các đại lượng cơ bản.

A) Điện kháng hệ thống:
Điện kháng hệ thống trong hệ tương đối cơ bản được tính như sau:

X HT * =

Scb 100
=
= 0, 05
S N 2000

(3-1)

B) Tính điện kháng đường dây 220 kV.
Điện kháng đường dây 220 kV trong hệ tương đối cơ bản được tinh theo công
thức số (3-2):

X d = X dm .

Scb
100
= 2, 5.
= 0, 0047
2
U cb
2302

(3-2)

C) Điện kháng máy phát.
Trong khi tính ngắn mạch, điện kháng của máy phát được thay thế bằng điện
kháng siêu quá độ. Với máy phát TBΦ-120-2
Có thông số: Sđm= 125MVA, Cosϕ=0,8, Iđm= 3,2 kA, Uđm= 22 kV.
23
SV: Trần Anh Ngọc

23
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Xd” = 0,192 và SFđm = 125 MVA tính được điện kháng tương đối trong hệ cơ bản theo
công thức (3-3) sau:

X F = X d"

S cb
100
= 0,192.
= 0,154
S Fdm
125

(3-3)

D) Điện kháng máy biến áp 2 cuộn dây.

U N % Scb
.
100 SFdm

X MBA =

(3-4)

Với MBA loại TДЦ 125 - 121/22:
UN% = 10,5%
SBđm = 125 MVA
Do đó:

X MBA =

U N % Scb 10,5 100

.
=
.
= 0, 084
100 SFdm 100 125

(3-5)

E) Điện kháng máy biến áp tự ngẫu.
Trước hết tính điện kháng ngắn mạch từng cuộn dây:

U NC % =

U NT % =

U NH % =

1
( U N.C-T %+ U N.C−H %− U N.T−H %)
2
1
( U N.C-T % + U N.T−H % − U N.C−H %)
2
1
( U N.T-H % + U N.C−H % − U N.C-T %)
2

(3-6)

(3-7)

(3-8)

Với MBA tự ngẫu 3 pha loại ATДЦTH 250:
UN.C-T = 11%
UN.C-H = 32%
UN.T-H = 20%
Từ đó dựa vào công thức (3-6), (3-7), (3-8) và MBA tự ngẫu 3 pha loại ATДЦTH
250 tính được:
24
SV: Trần Anh Ngọc

24
Lớp: Hệ thống điện –K57


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

1
U NC % = (11 + 32 − 20) = 11,5%
2
1
U NT % = (11 + 20 − 32) = 0,5%
2
1
U NH % = (20 + 32 − 11) = 20,5%
2

(3-9)

(3-10)

(3-11)

Điện kháng tương đối định mức các cuộn dây MBA tự ngẫu:

XC =

XT =

XH =

U NC % Scb
11,5 100
=
.
= 0, 046
100 STNdm 100 250
U NT % Scb
0, 5 100
=
.
= 0, 002
100 STNdm 100 250
U NH % Scb
20,5 100
=
.

= 0, 082
100 STNdm 100 250

(3-12)

(3-13)

(3-14)

3.2 Lập sơ đồ thay thế tính ngắn mạch.
Việc lựa chọn 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 nên chọn thiết bị giống nhau, vì
vậy với mỗi cấp điện áp xét một điểm ngắn mạch có dòng ngắn mạch lớn nhất để chọn
các thiết bị cho cấp điện áp đó.
+ Sơ đồ các điểm ngắn mạch và sơ đồ thay thế ngắn mạch được cho hình 3.1 với
3.2.

25
SV: Trần Anh Ngọc

25
Lớp: Hệ thống điện –K57