chọn sơ đồ, thiết bị cho các phương án so sánh kinh tế - kĩ thuật chọn phương án tối ưu

Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

Ch ơng 1
chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Trong nhiệm vụ thiết kế đà cho biết hệ số công suất, biểu đồ phụ tải hằng ngày
của phụ tải ở các cấp điện áp và cho biết biểu đồ phát công suất hằng ngày của nhà máy.
Sau khi tính toán đợc lợng công suất tiêu thụ ở các cấp điện áp, phần công suất
trích ra dành cho tự dùng ta lập đợc biểu đồ phụ tải tổng của toàn nhà máy.
Căn cứ vào nhiệm vụ phát công suất của nhà máy theo biểu đồ và biểu đồ phụ tải
tổng của toàn nhà máy ta sẽ có đợc biểu đồ cân bằng công suất giữa công suất phát của
nhà máy và công suất tiêu thụ của phụ tải, trong biểu đồ này chỉ rõ lợng công suất phát
thiếu hay đủ cung cấp cho phụ tải của nhà máy ®ang thiÕt kÕ.
1. Chän m¸y ph¸t ®iƯn.
Theo nhiƯm vơ thiÕt kế, nhà máy nhiệt điện ngng hơi sẽ thiết kế có công suất
200MW, gồm 4 tổ máy. Mỗi tổ máy sẽ có công suất định mức là 50MW, hệ số công
suất của mỗi tổ máy là 0,85 và điện áp định mức là 10,5KV.
Chọn máy phát điện đồng bộ tuabin hơi có các thông số sau:
Loại máy phát
n

Thông số định mức
S
P
U cos

v/ph
TB - 50 - 2

MVA

MW

58,824

50

10,5

I

KV

3000

Điện kháng tơng đối
xd
xd
xd

KA

0,85

5,73

0,135

0,3

1,84

2. Tính toán phụ tải.
Dựa vào biểu đồ phụ tải đà cho và áp dụng công thức sau để tính toán:
S( t ) =

P%( t )

. Pmax
100. cos ϕ

trong ®ã : P(t) là lợng công suất tác dụng ở thời điểm t trong ngày.
P%(t) là trị số phần trăm của lợng công suất ở thời điểm t so với giá trị công
suất cực đại
Pmax là giá trị công suất cực đại
cos là hệ số công suất tơng ứng.
1) Phụ tải cấp điện ¸p 220 KV(kÝ hiÖu S220).
P

120

max
Cho Pmax = 120MW, cosϕ = 0,8 nªn S max = cos ϕ = 0,8 = 150 MVA .

4

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiƯt ®iƯn


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

thay số vào ta có : từ 0 đến 6 giờ

: S 220 =

60.150
= 90 MVA
100

tõ 6 ®Õn 10 giê : S 220 =
tõ 10 ®Õn 14 giê : S 220 =

100.150
= 150 MVA
100

tõ 14®Õn 18 giê : S 220 =

80.150
= 120 MVA
100

tõ 18 ®Õn 24 giê : S 220 =
BiĨu ®å phụ tải:

90.150
= 135MVA
100

60.150
= 90 MVA
100

(MVA)

150
135
120
90
(giờ)
0

6

10

14

18

24

2) Phụ tải cấp điện áp 110 KV(kÝ hiÖu S110).
P

170

max

Cho Pmax = 170MW, cosϕ = 0,8 nªn S max = cos ϕ = 0,8 = 212,5MVA .

thay số vào ta có : từ 0 đến 4 giê

: S110 =

60.212,5
= 127,5MVA
100

tõ 4 ®Õn 10 giê : S110 =
tõ 10 ®Õn 18 giê : S110 =

100.212,5
= 212,5MVA
100

tõ 18 ®Õn 24 giê : S110 =
BiĨu ®å phơ t¶i:

80.212,5
= 170 MVA
100

70.212,5
= 148,75MVA
100

(MVA)

212,5
170
148,75
127,
5
(giờ)
0

4

10

18

24

3) Khả năng phát công suất của nhà máy tại từng thời điểm (kí hiệu SNM).
5

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

Công suất đặt của nhà máy là Sđ =
thay số vào ta cã : tõ 0 ®Õn 8 giê

4.

50
= 235,294 MVA
0,85

: S NM =

60.235,294
= 141176 MVA
,
100

tõ 8 ®Õn 12 giê : S NM =

100.235,294
= 235,294 MVA
100

tõ 12 ®Õn 14 giê : S NM =

90.235,294
= 211,765 MVA
100

tõ 14 ®Õn 20 giê : S NM =

100.235,294
= 235,294 MVA
100

tõ 20 ®Õn 24 giê : S NM =

70.235,294
= 164,706 MVA
100

Biểu đồ biểu diễn:
(MVA)

235,294
211,765

164,706
141,176

(giờ)
0

8

12 14

20

24

4) Phụ tải tự dùng của nhà máy (kí hiệu Std) .
Công thức tÝnh : S td = α. S NM . (0,4 + 0,6.

S NM (t )

)
S NM

trong đó : Std(t) là phụ tải tự dùng tại thời điểm t
SNM là công suất đặt của nhà máy
SNM(t) là công suất phát ra của nhà máy ở thời điểm t
là trị số phần trăm lợng điện tự dùng.
:

S td = 8%.235,294. (0,4 + 0,6.

141176
,
) = 14,306 MVA
235,294

tõ 8 ®Õn 12 giê :

S td = 8%.235,294. (0,4 + 0,6.

235,294
) = 18,824 MVA
235,294

tõ 12 ®Õn 14 giê :

S td = 8%.235,294. (0,4 + 0,6.

211,765
) = 17,695MVA

235,294

tõ 14 ®Õn 20 giê :

ta cã :

S td = 8%.235,294. (0,4 + 0,6.

235,294
) = 18,824 MVA
235,294

tõ 0 ®Õn 8 giờ

6

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt ®iÖn


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

từ 20 ®Õn 24 giê :
BiĨu ®å biĨu diƠn:

S td = 8%.235,294. (0,4 + 0,6.

164,706
) = 15,436 MVA

235,294

(MVA)

18,824
17,695
15,436
14,306

(giờ)

0

8

20

12 14

24

3. Cân bằng công suất .
Biểu thức biểu diễn sự cân bằng công suất phát của nhà máy thiết kế và phụ tải
tiêu thụ:
SNM(t) = S220(t) + S110(t) + Std(t) + SHT(t)
(Bá qua tæn thất)
trong đó:
SNM(t) là công suất phát ra của nhà máy tại thời điểm t
S220(t) là công suất tiêu thụ của phụ tải phía điện áp cao 220KV tại thời điểm t
S220(t) là công suất tiêu thụ của phụ tải phía điện áp trung 110KV tại thời điểm t

Std (t) là lợng công suất dành cho tự dùng của nhà máy tại thời điểm t
SHT(t) là lợng công suất phát vào hay lấy ra từ lợng dự trữ của hệ thống tại từng
thời điểm t.
Biểu thức có thể viết lại nh sau : SHT(t) = SNM(t) - [S220(t) + S110(t) + Std(t) ]
trong đó vế bên phải là các giá trị đà biết nh vậy ta có thể tính toán đợc lợng công suất
phát vào hay lấy ra từ dự trữ của hệ thống.
Thành lập bảng cân bằng công suất:
T/gian0 ữ 4
Phụ tải

S220
(MVA)
S110
(MVA)
Std
(MVA)
SNM
(MVA)
SHT
(MVA)

giờ

4ữ6
giờ

6ữ8
giờ

8 ữ 10

giờ

10 ữ 12
giờ

12ữ 14
giờ

14 ữ 18
giờ

18 ữ 20
giờ

20 ữ 24
giờ

90

90

135

135

150

150

120

90

90

127,5

170

170

170

212,5

212,5

212,5

148,75

148,75

14,306

14,306

14,306

18,824

18,824

17,695

18,824

18,824

15,436

141,176

141,176

141,176 235,294 235,294

211,765

235,294 235,294

164,706

-90,63

-133,13

-178,13

-168,43

-116,05

-88,53

-146,03

-22,28

-89,48

Biểu đồ biểu diễn tổng:

7

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp
(MVA)

381,324

Hệ thống điện - Khoá 40

380,195
351,324

323,824
319,306

274,306

257,574
254,186
235,294

231,806

( STD + S220 + S110 )

231,324

188,824

211,765

184,306
141,806

167,574

164,706
164,186

SNM

141,176

(giê)

0

4

8 10 12 14

18 20

24

Chó thÝch các nét vẽ:
là đờng biểu diễn công suất phát của nhà máy thiết kế.
là đờng biểu diễn lợng công suất dành cho tự dùng của nhà máy.
là đờng biểu diễn tổng công suất của lợng tự dùng và phụ tải cấp trung áp
110KV.
là đờng biểu diễn tổng công suất của lợng tự dùng, phụ tải cấp trung áp
110KV và phụ tải cấp cao áp 220KV.
Nhận xét:
Nhìn vào biểu đồ tổng biểu diễn công suất chung ở trên ta thấy đờng biểu diễn lợng công suất phát ra của nhà máy luôn luôn nằm dới đờng biểu diễn tổng công suất của
lợng tự dùng, phụ tải cấp trung áp 110KV và phụ tải cấp cao áp 220KV điều này có
nghĩa là nhà máy đang thiết kế không đủ khả năng cung cấp cho toàn bộ phụ tải ở các
cấp điện áp và tự dùng của nhà máy. Nh vậy một phần phụ tải sẽ đợc cung cấp từ lợng
công suất dự trữ của hệ thống.

8

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

Ch ơng 2
Vạch sơ đồ và phân tích sơ Bộ các phơng án nối dây
Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng trong quá
trình thiết kế nhà máy. Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho
các hộ tiêu thụ, phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với các cấp điện áp, khác
nhau về số lợng, dung lợng của máy biến áp, số máy phát ghép bộ với máy biến áp thể
hiện tính khả thi, hiệu quả kinh tế và khả năng phát triển trong tơng lai.
Dựa vào các số liệu ban đầu, bảng cân bằng công suất và một số nhận xét sau đây
để tiến hành vạch các phơng án nối dây có thể :
-Nhà máy thiết kế không có phụ tải cấp điện áp máy phát cho nên trong các phơng án nối dây sẽ không có thanh góp máy phát, tất cả sẽ nối theo sơ đồ bộ.
-Phụ tải có 2 cấp điện áp là 110 và 220KV trung tính nối đất trực tiếp nên sẽ dùng
máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp đó.
-Phụ tải ở các cấp điện áp đều có tính chất quan trọng cho nên đòi hỏi độ tin cậy
cung cấp điện cao.
- Để sơ đồ thiết bị phân phối không quá phức tạp nên dùng 2 máy biến áp tự ngẫu
để làm máy biến áp liên lạc.
Nhiệm vụ đặt ra là thiết kế nhà máy điện gồm 5 tổ máy, công suất mỗi tổ máy là
SFđm = 58,824MVA. Theo kết quả tính toán ở chơng 1 ta đà có:
- Phụ tải phía cao ¸p 220KV: S220max = 150 MVA
S220min = 90 MVA
- Phô tải phía trung áp 110KV: S110max = 212,5 MVA
S110min = 127,5 MVA
- Tự dùng cho nhà máy:
Std max = 18,824 MVA
Std min = 14,306 MVA
Các phơng án nối dây có thể của nhà máy thiết kế, phân tích u, nhợc điểm của từng
phơng án.

Phơng án 1
Sử dụng 2 bộ máy ph¸t - m¸y biÕn ¸p cung cÊp trùc tiÕp cho phụ tải phía trung áp,
một phần sẽ đợc cung cấp từ hai máy biến áp liên lạc.
9

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40
HT
220KV

110KV

Phụ tải trong chế độ cực đại phía trung áp S110max = 212,5 MVA, với công suất máy
phát là 58,824 MVA thì 2 bộ có thể đáp ứng đợc một nửa lợng công suất trong chế độ
này, nửa còn lại sẽ đợc phân phối đều cho 2 mạch cuộn trung áp máy biến áp liên lạc.
Nh vậy công suất phân bố trong các mạch là xấp xỉ nhau và khá bé, dòng ngắn mạch
nhỏ nên công suất định mức của máy biến áp liên lạc và các thiết bị khác nhỏ, nhiều
thiết bị có cùng cấp điện áp với nhau nên việc chọn mua thiết bị dễ dàng, vốn đầu t ít,
hiệu quả kinh tế cao.
Sơ đồ bảo đảm cung cấp điện tin cËy khi cã sù cè hay khi cÇn thao tác sửa chữa,
vận hành linh hoạt.
Phơng án 2
Sơ đồ nối dây

HT
220KV

110KV

Trong sơ đồ này sử dụng một bộ máy phát - máy biến áp cung cấp trực tiếp lên
phụ tải 110 KV, dòng công suất ở mạch cuộn trung máy biến áp liên lạc trong chế độ
cực đại của phụ tải phía trung áp khá lớn, dòng ngắn mạch khá lớn nên công suất định
mức của máy biến áp liên lạc, của thiết bị phân phối trong các mạch máy biến áp sẽ lớn
hơn so với phơng án 1. Tuy nhiên phơng án này vận hành khá linh hoạt, cung cấp điện
tin cậy.
10

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiƯt ®iƯn


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

Phơng án 3
Phơng án này chỉ dùng 2 máy biến áp tự ngẫu. Ghép 2 máy phát thành sơ đồ khối.
HT
110KV

220KV

Sơ đồ nối dây phơng án này rất đơn giản, thiết bị phân phối điện ít và cùng loại
với nhau nhng do công suất phụ tải phía trung áp 110 KV trong chế độ cực đại lớn, nên
công suất làm việc qua mạch cuộn trung áp của máy biến áp rất lớn, dòng ngắn mạch lớn
do đó công suất định mức của máy biến áp và các thiết bị điện khác rất lớn, đắt tiền nên
phơng án này hiệu quả kinh tế thấp.

Về độ tin cậy cung cấp điện của phơng án ta thấy rằng khi có sự cố, hoặc sửa
chữa định kì một máy biến áp hoặc một thiết bị phân phối trong các mạch của máy biến
áp này thì công suất nhà máy phát ra sẽ giảm đi một nửa, nếu trong lúc sửa chữa mà xảy
ra sự cố trong các mạch của máy biến áp còn lại thì phụ tải phía 110KV sẽ không đợc
cung cấp điện hoàn toàn. Nh vậy độ tin cậy cung cấp điện của phơng án này là rất kém.
Phơng án 4
Sơ đồ nối dây:

HT
220KV

110KV

Phụ tải 220KV trong chế độ cực đại không lớn đà có liên lạc với hệ thống. Nên
việc bố trí 2 bộ máy phát - máy biến áp bên phía cao áp rõ ràng là ít hiệu quả. Trong khi
đó phụ tải phía trung áp 110KV lớn nên công suất truyền tải qua cuộn cao áp và công
suất làm việc qua cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc sẽ lớn, dòng ngắn mạch lớn do
đó công suất định mức của máy biến áp và các thiết bị cung cấp điện sẽ lớn. Ngoài ra
11

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

các máy biến áp bộ 220KV có vốn đầu t cao hơn đáng kể so với 110KV. Hiệu quả kinh
tế của phơng án này là rất thấp.
Nếu khi đang tiến hành sửa chữa máy biến áp liên lạc hoặc các thiết bị phân phối

điện ở các mạch của một máy biến áp liên lạc mà xảy ra sự cố cố trong máy biến áp liên
lạc kia sẽ làm cho phụ tải phía 110 KV bị ngừng cung cấp điện hoàn toàn. Độ tin cậy
cung cấp điện của phơng án này rất kém, giống với phơng án 3.
Qua phân tích sơ bộ ở trên ta thấy phơng án 1 và 2 có nhiều u điểm về hiệu quả
kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện còn ph ơng án 3 và 4 có rất nhiều nhợc điểm. Cho
nên sẽ lựa chọn phơng án 1 và phơng án 2 để tính toán so sánh kinh tế tìm phơng án tối u
cho nhà máy thiết kế.

12

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt ®iÖn


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40
Ch ơng 3

chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng các phơng án
Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện. Vốn đầu t dành cho
máy biến áp chiếm một phần lớn trong trong tổng vốn đầu t xây dựng của nhà máy điện,
máy biến áp có công suất càng cao càng đắt tiền. Nh vậy mục đích của chơng này là tính
toán chọn lựa đợc số lợng máy biến áp và công suất định mức của chúng sao cho vừa
đảm bảo đợc độ tin cậy cung cấp điện, vận hành an toàn, tổn thất điện năng nhỏ nhất và
hiệu quả kinh tế đạt cao nhất.
1. Thực hiện tính toán cho phơng án 1
Sơ đồ nối dây:
HT
220KV

110KV

1) Chọn máy biến áp
- Chọn máy biến áp hai cuộn dây:
công suất SBđm SFđm
điện áp định mức Uđm = 110 KV
trong đó: SBđm là công suất định mức của máy biến áp cần chọn.
SFđm là công suất định mức của máy phát điện và SFđm = 58,824 MVA
Tra bảng B3, trang 89 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến áp
là loại:
Điện áp
Tổn thất
Giá
io% UN%
Sđm(MVA)
(KV)
(KW)
(VN Đồng)
Kiểu
Điều kiện chọn:

Po
121 10,5 13
5

Cao

T

60

Hạ

PN
300

2,6

11,5

1,95.109

- Máy biến áp liên lạc:
Điều kiện chọn:

công suất định mức SBllđm
điện áp định mức

1


SFđm

Uđm = 220/110/10,5 KV
13

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

trong đó: SBllđm là công suất định mức của máy biến áp liên lạc cần chọn.
SFđm là công suất định mức của máy phát điện và SFđm = 58,824 MVA
là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu.
U C − U T 220 − 110
=
= 0,5.
UC
220

tÝnh hÖ sè cã lợi :

=

thay vào ta có:

SBllđm

1
.


SFđm =

1
.58,824 = 117,65MVA .
0,5

Tra bảng B10, trang 100 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến
áp tự ngẫu là loại:
Sđm
Kiểu

Điện áp

Po

MVA

KV

KW

C-H

120

242 121 10,5 250 380 220

240

T

H

C-T

io%

T-H

C
T TA

Tổn thất ngắn
mạch , KW

UN %

Giá
Đồng

C-T

2

C-H

T-H

10,55

37,2

23,5

2,5.109

2) Kiểm tra khả năng tải của máy biến áp
- Chế độ quá tải bình thờng:
Khi thực hiện việc chọn máy biến áp hai cuộn dây điều kiện chọn là công suất
định mức của máy biến áp lớn hơn công suất định mức của máy phát điện cho nên ta
không cần kiểm tra khả năng tải của máy biến áp hai cuộn dây trong chế độ làm việc
bình thờng.
Đối với máy biến áp liên lạc cần kiểm tra cho cuộn dây trung áp. Ta có trong chế
độ phụ tải phía 110KV cực đại thì tổng lợng công suất truyền tải qua 2 máy biến áp liên
lạc là (S110 max - SbT ).
Trong đó: S110
(212,5MVA).

max

là công suất phụ tải phía trung áp 110 KV trong chế độ cực đại

SbT là tổng công suất của các bộ phía trung áp trong chế độ cực đại.
Công suất mỗi bộ phía trung áp SbT = SF đm - Std max với SF đm là công suất định mức của
máy phát, Std max là công suất tự dùng trong chế độ làm việc cực đại của mỗi tổ máy.
SbT = (58,824 -

1
4

. 18,824) = 54,118 MVA

VËy S110 max - ∑ SbT = 212,5 - 2.54,118 = 104,264 MVA, cuén trung áp mỗi máy biến áp
liên lạc sẽ chịu tải là

104,264

= 52,132 MVA.
2

Trong khi đó công suất định mức cuộn

trung áp mỗi máy biến áp liên lạc là . SBll ®m = 0,5.120 = 60 MVA > 52,132 MVA.
Nh vËy trong chế độ vận hành bình thờng máy biến áp liên lạc không bị quá tải.
- Chế độ quá tải sự cố:
+ Trờng hợp sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc:
14

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiƯt ®iƯn


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

Trong chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lợng công suất thiếu cần đợc cung
cấp từ máy biến áp liên lạc là:
S110 max - SbT = 212,5 - 2.54,118 = 104,264 MVA.
Nếu lúc đó xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc thì cuộn trung áp của máy còn lại
sẽ phải tải toàn bộ lợng công suất trên. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là

104,264
60

=

1,74 > 1,4 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ sự cố. Nh vậy cần phải

chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn công suất định mức của
máy đà chọn.
Chọn lại theo điều kiện sau: kqtsc . α . SBll ®m ≥ S110 max - ∑ SbT
trong đó:

kqtsc là hệ số quá tải trong chế độ sù cè cđa m¸y biÕn ¸p, lÊy kqtsc = 1,4.

α . SBll đm là công suất định mức cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc.
1,4. 0,5. SBll đm ≥ 212,5 - 2. 54,118

ta cã:
⇒

SBll ®m ≥ 148,949 MVA
+ Trờng hợp sự cố hỏng một bộ máy phát - máy biến áp lớn nhất phía

trung áp:
Trong trờng hợp này, khi chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lợng công suất
thiếu cần đợc cung cấp từ máy biến áp liên lạc là:
S110 max - ( SbT - SbT max ) = 212,5 - (2.54,118 - 54,118) = 158,382 MVA.
Lợng công suất thiếu này sẽ đợc phân bố đều cho 2 máy biến áp liên lạc, mỗi cuộn trung
áp của máy biến áp liên lạc sẽ chịu tải là

158,382
2

= 79,191 MVA trong khi đó công

suất định mức của cuộn dây trung áp là 60 MVA. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là
79,191

=
60

1,32 < 1,4 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ sự cố. Vậy

trong trờng hợp sự cố này máy biến áp vẫn đợc xem nh không bị quá tải.
Tóm lại phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn 148,949
MVA.
Tra bảng B10 trang 101 sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến áp
tự ngẫu là loại:
Sđm

Điện áp

Po

MVA

Kiểu

KV

KW

C

T

H

T TA 180 242 121 10,5 350

Tổn thất ngắn
mạch , KW
C-T

C-H

T-H

530

260

UN%

io%

310

Giá
Đồng

C-T

3

C-H

T-H

12,4

31,6

17,7

6,3. 109

15

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

3) Phân bố công suất trong các máy biến áp
- Phân bố công suất trong máy biến áp hai cuộn dây:
Để vận hành đơn giản và kinh tế giao cho các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn
dây làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm. Nh vậy công suất làm việc
qua các máy biến áp hai cuộn dây hay công suất của mỗi bộ phía trung áp là không đổi
trong ngày và đợc tính nh sau:
Sb = SF ®m - Std max
trong ®ã: Sb là công suất làm việc qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây
SF đm là công suất định mức của mỗi máy phát
Std max là công suất tự dùng lớn nhất của mỗi tổ máy phát.
ta có:

Sb = 58,824 -

1
4

.18,824 = 54,118 MVA

- Phân bố công suất trong máy biến áp liên lạc:
+ Phân bố công suất trong cuộn dây cao ¸p SC i :
S Ci =

1
. S 220 ( t i ) − S HT ( t i )
2

[

]

trong đó: S220(ti) là phụ tải cấp điện áp 220 KV
SHT (ti) là công suất lấy từ lợng dự trữ của hệ thống để cung cấp cho phụ tải
trong từng khoảng thêi gian.
Cơ thĨ:
1
2

tõ 0 ®Õn 4 giê

: S C = ( 90 − 90,63) = −0,315MVA

tõ 4 ®Õn 6 giê

: S C = ( 90 − 133,13) = −21,565MVA

tõ 6 ®Õn 8 giê

: S C = ( 135 − 178,13) = −21,565MVA

1
2

1
2

1
2

tõ 8 ®Õn 10 giê : S C = ( 135 − 88,53) = 23,235MVA
1
2

tõ 10 ®Õn 12 giê : S C = ( 150 − 146,03) = 1,985MVA
1
2

tõ 12 ®Õn 14 giê : S C = ( 150 − 168,43) = −9,215MVA
1
2

tõ 14 ®Õn 18 giê : S C = ( 120 − 116,03) = 1,985MVA

1
2

tõ 18 ®Õn 20 giê : S C = ( 90 − 22,28) = 33,86 MVA
1
2

tõ 20 ®Õn 24 giê : S C = ( 90 − 89,48) = 0,26 MVA .
+ Ph©n bố công suất trong cuộn dây trung áp ST i :
S Ti =

[

1
. S110 ( t i ) − ∑S b
2

]
16

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

trong đó: S110(ti) là phụ tải cấp điện áp 110 KV
Sb là tổng công suất làm việc của các bộ phía trung ¸p.
Cơ thĨ:

tõ 0 ®Õn 4 giê

1
2

: S T = ( 127,5 − 2.54,118) = 9,632 MVA
1
2

tõ 4 ®Õn 10 giê : S T = ( 170 − 2.54,118) = 30,882 MVA
1
2

tõ 10 ®Õn 18 giê : S T = ( 212,5 − 2.54,118) = 52,132 MVA
1
2

tõ 18 ®Õn 24 giê : S T = ( 148,75 − 2.54,118) = 20,257 MVA
+ Phân bố công suất trong cuộn hạ áp SH i :
SH i = SC i + ST i
Cơ thĨ:
tõ 0 ®Õn 4 giê : S H = −0,315 + 9,632 = 9,317 MVA
tõ 4 ®Õn 8 giê : S H = −21,565 + 30,882 = 9,317 MVA
tõ 8 ®Õn 10 giê : S H = 23,235 + 30,882 = 54,117 MVA
tõ 10 ®Õn 12 giê : S H = 1,985 + 52,132 = 54,117 MVA
tõ 12 ®Õn 14 giê : S H = −9,215 + 52,132 = 42,917 MVA
tõ 14 ®Õn 18 giê : S H = 1,985 + 52,132 = 54,117 MVA
tõ 18 ®Õn 20 giê : S H = 33,86 + 20,257 = 54,117 MVA
tõ 20 ®Õn 24 giê : S H = 0,26 + 20,257 = 20,517 MVA .
4) Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp .

- Tổn thất trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây:
Công thức tính:

A = Po . T + 365.

PN 2
.Sb
S2
Bdm

trong đó : Po là tổn thất không tải của máy biến áp hai cuộn dây (KW).
PN là tổn thất ngắn mạch của máy biến áp hai cuộn dây (KW).
SBđm là công suất định mức của máy biến áp hai cuộn dây (MVA).
Sb là công suất làm việc qua máy biến áp hai cuộn dây (MVA).
T là thời gian làm việc của máy biến áp trong một năm (giờ).
Thay số:
A = 135.8760 + 365.

300
.54,118 2 = 1271,683MWh.
60 2

- Tổn thất trong mỗi máy biến áp liên lạc:
17

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

Công thức tÝnh:
∆A = ∆Po . T +

(

365
. ∑ ∆PNC . S 2 . t Ci + ∆PNT . S 2 . t Ti + ∆PNH . S 2 . t Hi
Ci
Ti
Hi
S 2 dm i
Bll

)

trong ®ã: SC i , ST i , SH i là công suất làm việc qua các cuộn dây của máy biến áp (MVA)
PNC , PNT , PNH là tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây cao áp, trung áp và hạ
áp của máy biến áp tự ngẫu (KW).
Po là tổn thất không tải của máy biến áp (KW) .
là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu.
Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đợc xác định nh sau:
∆PNC −H ∆PNT −H 

260 310 

∆PNC = 0,5.  ∆PNC −T +
−
 = 0,5.  530 + 2 − 2  = 165KW

2
2

0,5
0,5 


α
α
∆PNC −H ∆PNT −H 

260 310 

∆PNT = 0,5.  ∆PNC −T −
+
 = 0,5.  530 − 2 + 2  = 365KW
2
2

0,5
0,5 


α
α
∆PNC −H ∆PNT−H 

260 310 

∆PNH = 0,5.  −∆PNC −T +

+
 = 0,5.  −530 + 2 + 2  = 875KW
2
2

0,5
0,5 


α
α

Ta cã:

∆A = 350.8760 +

[

(

2
365
165. 0,315 2 .4 + 21,565 2 .4 + 23,235 2 .2 + 1,985 2 .6 + 9,215 .2 +
180 2

(

+ ,686 2 .2 +0,26 2 . 4) +365 9,632 2 .4 +30,882 2 .6 +52,132 2 .8 +20,257 2 . 6) +
33

(

+
875 9,317 2 .8 +54,117 2 .10 +42,917 2 .2 +20,517 2 . 4)

= 350.8760 +

]=

365
( 895466,612 + 11058525,06 + 30929916,27) = 3549,106 MWh
180 2

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phơng án 1 là:
A = 2.1271,683 + 2.3549,106 = 9641,578 MWh.
2. Thùc hiƯn tÝnh to¸n cho phơng án 2.
Sơ đồ nối dây:

HT
220KV

B1

B2

B3

110KV
B4

18

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

1) Chọn máy biến áp
- Chọn máy biến áp hai cuộn dây:
Điều kiện chọn:

công suất định mức SBđm SFđm
điện áp định mức máy biến áp B1 là 220 KV
điện áp định mức máy biến áp B4 là 110 KV

trong đó: SBđm là công suất định mức của máy biến áp cần chọn.
SFđm là công suất định mức của máy phát điện và SFđm = 58,824 MVA
Tra bảng B3, trang 89 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến áp
B4 là loại:
Điện áp
Tổn thất (KW) io% UN
Giá
Sđm(MVA)
(KV)
(VN Đồng)
Kiểu
%
Cao

T



60

121

Hạ

10,5

Po
135

PN
300

2,6

11,5

1,95.109

Tra bảng B4, trang 92 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến áp
B1 là loại:
Điện áp
Tổn thất (KW) io%
Giá

UN%
Sđm(MVA)
(KV)
(VN đồng)
Kiểu
Cao

T

60

242

Hạ

10,5

Po
150

PN
390

4

2.109

14

- Máy biến áp liên lạc B2 và B3 :

Điều kiện chọn: công suất định mức SBllđm

1
SFđm


điện áp định mức Uđm = 220/110/10,5 KV
trong đó: SBllđm là công suất định mức của máy biến áp liên lạc cần chọn.
SFđm là công suất định mức của máy phát điện và SFđm = 58,824 MVA
là hệ số có lợi của máy biến ¸p tù ngÉu.
U C − U T 220 − 110
=
= 0,5.
UC
220

tính hệ số :

=

ta có:

SBllđm

1
.


SFđm =

1
.58,824 = 117,65MVA
0,5

.

Tra bảng B10, trang 100 - sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến
áp tự ngẫu là loại:
Sđm

Điện áp

Po

MVA

Kiểu

KV

KW

C

T

H

Tổn thất ngắn
mạch (KW)

C-T

C-H

io%

T-H

UN%
C-T

C-H

Giá
(Đồng)
T-H

19

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

T TA 120 242 121 10,5

250

380

220

240

2

10,55

37,2

23,5

2,5.109

2) Kiểm tra khả năng tải của máy biến áp
- Chế độ quá tải bình thờng:
Khi thực hiện việc chọn máy biến áp hai cuộn dây điều kiện chọn là công suất
định mức của máy biến áp lớn hơn công suất định mức của máy phát điện cho nên ta
không cần kiểm tra khả năng tải của máy biến áp hai cuộn dây trong chế độ làm việc
bình thờng.
Đối với máy biến áp liên lạc cần kiểm tra cho cuộn dây trung áp. Ta có trong chế
độ phụ tải phía 110KV cực đại thì tổng lợng công suất truyền tải qua 2 máy biến áp liên
lạc là (S110 max - SbT ).
Trong đó: S110 max là công suất phụ tải phía trung áp 110 KV trong chế độ cực đại
(212,5MVA).
SbT là công suất của bộ phía trung áp trong chế độ cực đại.
Công suất mỗi bộ phía trung áp SbT = SF đm - Std max với SF đm là công suất định mức của
máy phát, Std max là công suất tự dùng trong chế độ làm việc cực đại của mỗi tổ máy.

SbT = (58,824 Vậy:

1
4

. 18,824) = 54,118 MVA

S110 max - SbT = 212,5 - 54,118 = 158,382 MVA

Mỗi cuộn trung áp mỗi máy biến áp liên lạc sẽ chịu tải là

158,382
= 79,191 MVA.
2

Trong khi đó công suất định mức cuộn trung áp mỗi máy biến áp liên lạc là . SBll đm =
0,5.120 = 60 MVA < 79,191 MVA. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là
79,191
= 1,32 >
60

1,1 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ quá tải bình

thờng. Nh vậy trong chế độ vận hành bình thờng máy biến áp liên lạc bị quá tải.
Cần chọn lại công suất định mức máy biến áp liên lạc thoả mÃn:
1,1. . SBll đm 79,191 SBll đm

79,191
=143,984 MVA
11.0,5

,

- Chế độ quá tải sự cố:
+ Trờng hợp sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc B2 hoặc B3:
Trong chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lợng công suất thiếu cần đợc cung
cấp từ máy biến áp liên lạc là S110 max - SbT = 212,5 - 54,118 = 158,382 MVA. Nếu lúc đó
xảy ra sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc thì cuộn trung áp của máy còn lại sẽ phải tải
toàn bộ lợng công suất trên. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là

158,382
60

= 2,64 > 1,4

là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ sự cố. Nh vậy cần phải chọn lại
20

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiƯt ®iƯn


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn công suất định mức của máy đÃ
chọn.
Chọn lại theo điều kiƯn sau: kqtsc . α . SBll ®m ≥ S110 max - SbT
trong đó:

kqtsc là hệ số quá tải trong chế độ sự cố của máy biến áp, lấy k qtsc = 1,4.

. SBll đm là công suất định mức cuộn trung áp của máy biến áp liên lạc.
1,4. 0,5. SBll ®m ≥ 158,382 MVA ⇒ SBll ®m ≥ 226,26 MVA

ta có:

+ Trờng hợp sự cố hỏng bộ máy phát - máy biến áp phía trung áp:
Trong trờng hợp này, khi chế độ phụ tải phía 110KV cực đại thì lợng công suất
thiếu cần đợc cung cấp từ máy biến áp liên lạc là toàn bộ S 110 max = 212,5 MVA. Lợng
công suất thiếu này sẽ đợc phân bố đều cho 2 máy biến áp liên lạc, mỗi cuộn trung áp
của máy biến áp liên lạc sẽ chịu tải là

212,5
2

= 106,25 MVA trong khi đó công suất

định mức của cuộn dây trung áp là 60 MVA. Hệ số quá tải của cuộn trung áp sẽ là
106,25
60

= 1,77 > 1,4 là hệ số quá tải cho phép của máy biến áp trong chế độ sự cố. Phải

chọn lại công suất định mức máy biến áp liên lạc thoà mÃn:
2. kqtsc . α . SBll ®m ≥ S110 max ⇒ 2. 1,4. 0,5. SBll ®m ≥ 212,5
⇒ SBll ®m ≥ 151,786 MVA
Nh vậy phải chọn lại máy biến áp liên lạc có công suất định mức lớn hơn giá trị lớn nhất
của tập giá trị (151,786 ; 226,26 ; 143,984 ) là 226,26 MVA.
Tra bảng B10 trang 101 sách HDTK Nhà máy điện - xb năm 1968 chọn đợc máy biến áp
tự ngẫu là loại:

Sđm

Điện áp

Po

MVA

Kiểu

KV

KW

Tổn thất ngắn
mạch (KW)
C-H

T-H

T TA 240 242 121 10,5 480 730 300

380

C

T

H

C-T

io%

UN %

Giá
(Đồng)

C-T

3

C-H

T-H

13,5

12,5

18,8

6,425. 109

3) Phân bố công suất trong các máy biến áp
- Phân bố công suất trong máy biến áp hai cuộn dây:
Để vận hành đơn giản và kinh tế giao cho các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn
dây làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm. Nh vậy công suất làm việc
qua các máy biến áp hai cuộn dây hay công suất của mỗi bộ phía trung áp là không đổi

trong ngày và đợc tính nh sau:
Sb = SF ®m - Std max
trong ®ã: Sb là công suất làm việc qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây
SF đm là công suất định mức của mỗi máy phát
21

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiƯt ®iƯn


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

Std max là công suất tự dùng lớn nhất của mỗi tổ máy phát.
ta có:

Sb = 58,824 -

1
4

.18,824 = 54,118 MVA

- Phân bố công suất trong máy biến áp liên lạc:
+ Phân bố công suất trong cuộn dây cao áp SC i :
S Ci =

1
. S 220 ( t i ) − S HT ( t i ) − S b
2

[

]

trong ®ã: S220(ti) là phụ tải cấp điện áp 220 KV
SHT (ti) là công suất lấy từ lợng dự trữ của hệ thống để cung cấp cho phụ tải
trong từng khoảng thời gian.
Sb là công suất làm việc của bộ phía cao ¸p trong tõng kho¶ng thêi gian t i.
Cơ thĨ:
1
2

tõ 0 ®Õn 4 giê

: S C = ( 90 − 90,63 − 54,118) = −27,374 MVA

tõ 4 ®Õn 6 giê

: S C = ( 90 − 133,13 − 54,118) = −48,624 MVA

tõ 6 ®Õn 8 giê

: S C = ( 135 − 178,13 − 54,118) = −48,624 MVA

1
2

1
2

1
2

tõ 8 ®Õn 10 giê : S C = ( 135 − 88,53 − 54,118) = −3,824 MVA
1
2

tõ 10 ®Õn 12 giê : S C = ( 150 − 146,03 − 54,118) = −25,074 MVA
1
2

tõ 12 ®Õn 14 giê : S C = ( 150 − 168,43 − 54,118) = −36,274 MVA
1
2

tõ 14 ®Õn 18 giê : S C = ( 120 − 116,03 − 54,118) = −25,074 MVA
1
2

tõ 18 ®Õn 20 giê : S C = ( 90 − 22,28 − 54,118) = 6,801MVA
1
2

tõ 20 ®Õn 24 giê : S C = ( 90 − 89,48 − 54,118) = −26,799 MVA .
+ Ph©n bố công suất trong cuộn dây trung áp ST i :
S Ti =

1
. S110 ( t i ) − S b

2

[

]

trong đó: S110(ti) là phụ tải cấp điện áp 110 KV
Sb là công suất làm việc của bộ phía trung ¸p trong tõng kho¶ng thêi gian t i
Cơ thĨ:
tõ 0 ®Õn 4 giê

1
2

: S T = ( 127,5 − 54,118) = 36,691MVA
1
2

tõ 4 ®Õn 10 giê : S T = ( 170 − 54,118) = 57,941MVA
1
2

tõ 10 ®Õn 18 giê : S T = ( 212,5 − 54,118) = 79,191MVA
22

PhÇn 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40
1
2

từ 18 ®Õn 24 giê : S T = ( 148,75 − 54,118) = 47,316 MVA
+ Phân bố công suất trong cuộn hạ áp SH i :
SH i = SC i + ST i
Cơ thĨ:
tõ 0 ®Õn 4 giê : S H = −27,374 + 36,691 = 9,317 MVA
tõ 4 ®Õn 8 giê : S H = −48,624 + 57,941 = 9,317 MVA
tõ 8 ®Õn 10 giê : S H = −3,824 + 57,941 = 54,117 MVA
tõ 10 ®Õn 12 giê : S H = −25,074 + 79,191 = 54,117 MVA
tõ 12 ®Õn 14 giê : S H = −36,274 + 79,191 = 42,917 MVA
tõ 14 ®Õn 18 giê : S H = −25,074 + 79,191 = 54,117 MVA
tõ 18 ®Õn 20 giê : S H = 6,801 + 47,316 = 54,117 MVA
tõ 20 ®Õn 24 giê : S H = −26,799 + 47,316 = 20,517 MVA .
4) TÝnh to¸n tỉn thÊt điện năng trong các máy biến áp
- Tổn thất trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây:
+ Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây B4 đà tính ở phơng án 1, kết quả
là:
A = 1271,683 Mwh
+ Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây B1là:
Công thức tính:

A = ∆Po . T + 365.

∆PN 2
.Sb
S2
Bdm

trong ®ã : ∆Po là tổn thất không tải của máy biến áp hai cuộn dây (KW).
PN là tổn thất ngắn mạch của máy biến áp hai cuộn dây (KW).
SBđm là công suất định mức của máy biến áp hai cuộn dây.
Sb là công suất làm việc qua máy biến áp .
T là thời gian làm việc của máy biến áp trong một năm (giê).
Thay sè:
∆A = 150.8760 + 365.

390
.54,118 2 = 1429,808MWh
60 2

- Tổn thất trong mỗi máy biến áp liên lạc:
Công thức tÝnh:
∆A = ∆Po . T +

(

365
. ∑ ∆PNC . S 2 . t Ci + ∆PNT . S 2 . t Ti + ∆PNH . S 2 . t Hi
Ci
Ti
Hi
2
S Bll dm i

)

trong ®ã: SC i , ST i , SH i là công suất làm việc qua các cuộn dây của máy biến áp (MVA)

23

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

PNC , PNT , PNH là tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây cao áp, trung áp và hạ
áp của máy biến áp tự ngẫu (KW)
Po là tổn thất không tải của máy biến áp (KW)
là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu
Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu đợc xác định nh sau:
PNC H PNT H

300 380

PNC = 0,5.  ∆PNC −T +
−
 = 0,5.  730 + 2 − 2  = 205KW
2
2



0,5
0,5 
α
α

∆PNC −H ∆PNT −H 

300 380 

∆PNT = 0,5.  ∆PNC −T −
+
 = 0,5.  730 − 2 + 2  = 600 KW
2
2



0,5
0,5 
α
α
∆PNC −H ∆PNT−H 

300 380 

∆PNH = 0,5.  −∆PNC −T +
+
 = 0,5.  −730 + 2 + 2  = 995KW
2
2



0,5
0,5 

α
α

Ta cã:
∆A = 480.8760 +

[

(

2
365
205. 27,374 2 .4 + 48,624 2 .4 + 3,824 2 .2 + 25,074 2 .6 + 36,274 .2 +
2
240

+ 6,801 2 .2 + 26,799 2 .4 ) + 600 (36,691 2 .4 + 57,941 2 .6 + 79,191 2 .8 + 47,316 2 .6 ) +

(

+
995 9,317 2 .8 +54,117 2 .10 +42,917 2 .2 +20,517 2 . 4 )

= 480.8760 +

]=

365
( 4479835,229 + 53478248,28 + 35171733,36) = 4794,946 MWh
240 2

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp của phơng án 2 là:
A = 1271,683 + 1429,808 + 2. 4794,946 = 12291,383 MWh.
B¶ng tỉng kÕt tỉn thÊt điện năng trong máy biến áp của 2 phơng án:
Phơng án
1
2
Tổn thất MWh
9641,578
12291,383

Ch ơng 4
Tính toán ngắn mạch
Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn khí cụ điện. Để tính đợc
dòng điện ngắn mạch trớc hết phải thành lập sơ đồ thay thế các phần tử, tính điện kháng
của chúng trong hệ đơn vị cơ bản. Xác định các điểm ngắn mạch cần tính toán, biến đổi
sơ đồ về dạng đơn giản rồi tiến hành tính toán theo phơng pháp.
1. Tính toán ngắn mạch phơng án 1
24

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

1. Xác định điểm ngắn mạch cần tính toán.
Điểm ngắn mạch tính toán là điểm mà khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại đó thì dòng
điện đi qua khí cụ điện là lớn nhất.

Sơ đồ xác định điểm ngắn mạch phơng ¸n 1
HT
N1

N2

220KV

110KV

N3
N4
N5
ë cÊp ®iƯn ¸p ≥ 110 KV chän cïng một loại khí cụ điện nên chỉ cần tính một
điểm ngắn mạch có khả năng gây ra dòng ngắn mạch lớn nhất, đó là điểm ngắn mạch
trên thanh góp.
Chọn khí cụ điện cấp điện áp 220 KV: điểm N1
Chọn khí cụ điện cấp điện áp 110 KV: điểm N2
Chọn khí cụ điện mạch hạ áp máy biến áp liên lạc: điểm N3 và N4
Chọn khí cụ điện mạch tự dùng: điểm N5
2. Tham số của các phần tử trong hệ đơn vị tơng đối và sơ đồ thay thế.
1) Điện kháng của các phần tử.
Chọn hệ đơn vị tơng đối:
Công suất cơ bản Scb = 100 MVA
Điện áp cơ bản Ucb = Utbđm với Utbđm là điện áp trung bình định mức của
cấp điện áp tơng ứng.
a- Điện kháng của máy phát điện:

x F = x ''
d

S cb
S F dm

trong đó: xd là điện kháng siêu quá độ dọc trục của máy phát cho trong hệ đơn vị tơng
đối định mức.
SF đm là công suất định mức của máy phát ®iƯn, MVA
ta cã:

x F = 0,135.

100
= 0,23 .
58,824
25

PhÇn 1: ThiÕt kế phấn điện nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

b- Điện kháng của đờng dây:

x D = x o . l.

S cb
U2
cb

trong đó: xo là điện kháng của 1 km chiều dài đờng dây, /km.
(đờng dây trên không xo = 0,4/km )
l là chiều dài đờng dây.
ta có:

x D = 0,4.160.

100
= 0,121 .
230 2

x HT = x HT dm .

c- §iƯn kháng của hệ thống điện:

S cb
S HT

trong đó: xHT đm là điện kháng tơng đối định mức của hệ thống.
SHT là công suất của hệ thống, không kể nhà máy đang thiết kế.
ta có:

x HT = 0,7.

100
0,035 .
2000

d- Điện kháng của máy biến áp 3 pha, 2 cuộn dây:

xB =

U N % S cb
11,5 100
.
=
.
= 0,192
100 S B dm 100 60

e- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu:
xC =

U N C − H % U N T− H %  S cb
1 
.  U N C −T % +
−
.
200 
α
α
 S B dm

xT =

U N C − H % U N T− H %  S cb
1 
.  U N C −T % −
+
.

200 
α
α
 S B dm

xH =

U N C − H % U N T− H %  S cb
1 
.  − U N CT % +
+
.
200


S B dm

trong đó: SBđm là công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu
là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu
Trong bảng chọn máy biến áp, các giá trị điện áp ngắn mạch đà đợc chia cho hệ số , ta
cã:
xEHT
C =

1
100
. ( 12,4 + 31,6 − 17, 7) .
= 0,073
200
180

1
100
x T xHT
=
. ( 12,4 − 31,6 + 17, 7) .
= 0,0042 0
200
180

xD

N1
2) Sơ đồ thay thế

1
100
x H = xD . ( −12,4 + 31,6 + 17, 7) .
= 0,103
200
180
N
2

xC1

xC2

xH1

xH2

N3

xB3

N4

xF1

xF2

N5
Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện
E1

E2

E3

xB4

xF3

xF4
E4

26

Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

3. Tính toán cho từng điểm ngắn mạch
1) Điểm ngắn mạch N1:
Nguồn cung cấp cho điểm N1 là hệ thống và các máy phát
Biến đổi sơ đồ:
Đặt

x1 = x HT +

xD
0,121
= 0,035 +
= 0,0955
2
2
1
2

1
2

x2 = x C1 // x C2 = . x C = .0,073 = 0,0365
x3 = (xH1 nt xF1) // (xH2 nt xF2) =

0,103 + 0,23
=
2

0,1665

x4 = (xB3 nt xF3) // (xB4 nt xF4) =

0,192 + 0,23
=
2

0,211

E12 = E1 = E2
E34 = E3 = E4
Ta có sơ đồ tơng đơng:

EHT
x1

N1

x2 x4
x3

E34

E12

Đặt

x34 = x3 // x4 =

0,1665.0,211
= 0,093
0,1665 + 0,211

x5 = x34 nt x2 = 0,093 + 0,0365 = 0,1295
E1234 = E12 = E34
Đi đến sơ đồ cuối cùng:
EHT

x5

x1

N1

E1234

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiệt điện

27


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống điện - Khoá 40

Tính toán dòng ngắn mạch:
- Điện kháng tính toán nhánh hệ thống cung cÊp:
xtt = x 1 .

S HT
2000
= 0,0955.
= 1,91
S cb
100

Tra trên đờng cong xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch k o =
0,522 và k = 0,549
- Điện kháng tính toán nhánh các máy phát cung cÊp:
xtt = x 5 .

S F dm ∑
S cb

= 0,1295.

4.58,824
= 0,305
100

xác định độ bội thành phần chu kì của dòng ngắn mạch là ko = 3,15 và k = 2,2
- Dòng ngắn mạch do nhánh hệ thống cung cấp:
Io = ko.I®mHT = k o .
I∞” = k∞.I®mHT = k ∞ .

S HT
3. U tb

= 0,522.

S HT
3. U tb

= 0,549.

2000
3.230

= 2,621KA

2000

= 2,756 KA

3.230

- Dòng ngắn mạch do nhánh các máy phát cung cấp:
I0 = k0.IF đm = k 0 .
I∞” = k∞.IF ®m ∑ = k ∞ .

4.S Fdm
3.U tb

= 3,15.

4. S F dm
3. U tb

= 2,2.

4.58,824
3.230

4.58,824
3.230

= 1,861KA

= 1,299 KA

Dòng ngắn mạch tổng tại điểm ngắn mạch N1 là:
IN1(0) = 2,621 + 1,861 = 4,482 KA
Dòng xung kích tại điểm ngắn mạch là:
ixk = 2 .kxk.IN1(0) = 2 .1,8.4,482 = 11,409 KA.
2) Điểm ngắn mạch N2 :
Nguồn cung cấp cho điểm N2 là hệ thống và các máy phát
Biến đổi sơ đồ:
Đặt

x1 = xHT nt (xD//xD) nt (xC1//xC2) = 0,035 +

0,121
2

+

0,073
2

x2 = (xH1 nt xF1) // (xH2 nt xF2) =

0,103 + 0,23
=
2

0,1665

x3 = (xB3 nt xF3) // (xB4 nt xF4) =

0,192 + 0,23
=
2

= 0,132

0,211

E12 = E1 = E2
E34 = E3 = E4
28

Phần 1: Thiết kế phấn điện nhà máy nhiƯt ®iƯn