Đồ án tốt nghiệp đào dương nam d5h3

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN ỔN
ĐỊNH QUÁ ĐỘ BẰNG POWERWORLD

Giảng viên hướng dẫn: TS. NGUYỄN ĐĂNG TOẢN
Sinh viên thực hiện: ĐÀO DƯƠNG NAM
Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Chuyên ngành :

HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp : Đ5H3
Khoá : Đ5

Hà Nội, tháng 1 năm 2015


TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TÍNH TOÁN ỔN
ĐỊNH QUÁ ĐỘ BẰNG POWERWORLD

Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN ĐĂNG TOẢN
Sinh viên thực hiện: ĐÀO DƯƠNG NAM

Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN
Chuyên ngành :

HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp : Đ5H3
Khoá : Đ5

Hà Nội, tháng 1 năm 2015


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì ngành năng lượng là
một ngành công nghiệp quan trọng, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng một
cao do vậy luôn được ưu tiên phát triển hàng đầu. Năng lượng, theo cách nhìn
tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận.
Tuy nhiên, nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện
nay đang càng trở nên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế giới và nhà
máy điện là một phần không thể thiếu được của ngành năng lượng. Cùng với sự
phát triển của ngành năng lượng việc xây dựng các nhà máy điện và hoà vào hệ
thống điện sẽ nâng cao tính bảo đảm cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ
điện vì chúng hỗ trợ cho nhau khi có sự cố một nhà máy nào đó, nâng cao chất
lượng điện năng, công suất truyền tải, giảm tổn thất điện năng, ổn định cao trong
hệ thống và đáp ứng các yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đề ra của ngành năng
lượng.
Sau khi kết thúc bốn năm học của ngành hệ thống điện, em được giao nhiệm
vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp gồm 2 phần:

Phần 1: Thiết kế phần điện nhà máy Nhiệt Điện
Phần 2: Tính toán ổn định cho nhà máy Nhiệt Điện
Về sơ lược em cũng hiểu biết được sâu hơn kiến thức về phần điện trong
nhà máy nhiệt điện hiện nay và sự hiểu biết về phần mềm power world tính toán
ổn định cho nhà máy nhiệt điện. Và đó cũng là sự trang bị kiến thức rất hữu ích
cho công việc của em sau khi ra trường.

Sinh viên Đào Dương Nam

3


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa hệ thống điện đặc biệt là
thầy TS.Nguyễn Đăng Toản đã hướng dẫn em rất nhiệt tình và trang bị cho em
một lượng kiến thức sâu rộng về bộ môn nhà máy điện và ổn định trong hệ thống
điện để em hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp này. Thiết kế nhà máy điện là một
mảng đề tài rất lớn và đặc trưng của nghành điện nói chung và khoa hệ thống điện
nói riêng đòi hỏi nhiều về trình độ chuyên môn, do vậy trong quá trình thiết kế em
cũng có sự giúp đỡ và phối hợp rất tốt với bạn bè trong nhóm đồ án.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và bầy tỏ lòng biết ơn các thầy cô đã
tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong những năm học vừa qua.

Hà Nội, tháng 1 năm 2015

Sinh viên Đào Dương Nam

Sinh viên Đào Dương Nam

4


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

NHẬN XÉT CỦA CƠ QUAN THỰC TẬP

Sinh viên Đào Dương Nam

5


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

NHẬN XÉT CỦA GIẢO VIÊN HƯỚNG DẪN

Sinh viên Đào Dương Nam

6


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Sinh viên Đào Dương Nam

7

Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................... 3
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................... 4
MỤC LỤC........................................................................................... 8
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................ 12
DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................. 14
KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT .............................................. 16
PHẦN 1 :THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ..... 17
CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY ....................................... 18
1.1
1.2

LỰA CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN............................................... 18
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT ................................. 18

1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát ............................................................ 18
1.2.2 Phụ tải cấp điện áp cao ..................................................................... 18
1.2.3 Phụ tải cấp điện áp trung .................................................................. 18
1.2.4 Công suất phát toàn nhà máy ............................................................ 19
1.2.5 Công suất tự dùng ............................................................................ 20
1.2.6 Công suất phát về hệ thống ............................................................... 21

1.3

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHÍNH ................ 23

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện................................ 23
1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện ........................................................ 25

1.4

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ........................................................... 27

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP ............ 29
A.
2.1

PHƯƠNG ÁN 1.......................................................................... 29
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MBA .............................................. 29

2.1.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây ............ 29
2.1.2 MBA liên lạc tự ngẫu ....................................................................... 30

2.2

KIỂM TRA QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP ........................... 31

2.2.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ máy phát điện ..................................... 31
2.2.2 MBA liên lạc tự ngẫu ....................................................................... 31

2.3

TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA ......... 36

2.3.1 Tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây B3,B4..... 36

2.3.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1,B2 ....................... 36

B. PHƯƠNG ÁN 2: .............................................................................. 38
2.4
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MBA .............................................. 38
Sinh viên Đào Dương Nam

8


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

2.4.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ bộ MPĐ – MBA hai cuộn dây ............ 38
2.4.2 MBA liên lạc tự ngẫu ....................................................................... 39

2.5

KIỂM TRA QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP ........................... 40

2.5.1 MBA 2 cuộn dây trong sơ đồ máy phát điện ..................................... 40
2.5.2 MBA liên lạc tự ngẫu ....................................................................... 41

2.6

TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA ......... 43

2.6.1 Tổn thất điện năng trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây B3, B4.... 43
2.6.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu B1, B2....................... 44

2.7

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ........................................................... 46

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN
PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ............................................................................ 47
3.1
3.2

CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI................................... 47
TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT ..................................... 48

3.2.1 Về mặt kinh tế .................................................................................. 48
3.2.2 Về mặt kỹ thuật ................................................................................ 50

3.3

TÍNH TOÁN CỤ THỂ CHO TỪNG PHƯƠNG ÁN................ 50

3.3.1 Phương án 1 ..................................................................................... 50
3.3.2 Phương án 2 ..................................................................................... 51

3.4

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ........................................................... 52

CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH ............ 53
4.1
4.2

CHỌN ĐIỂM NGẮN MẠCH .................................................... 53

XÁC ĐỊNH ĐIỆN KHÁNG GIỮA CÁC PHẦN TỬ ............... 54

4.2.1 Chọn các đại lượng cơ bản ............................................................... 54
4.2.2 Xác định trị số các phần tử trên sơ đồ thay thế .................................. 54

4.3

TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH .................................................... 55

4.3.1 Ngắn mạch tại điểm N1 .................................................................... 55
4.3.2 Ngắn mạch tại điểm N2 .................................................................... 57
4.3.3 Ngắn mạch tại điểm N3 .................................................................... 58
4.3.4 Ngắn mạch tại điểm N4 .................................................................... 60
4.3.5 Ngắn mạch tại điểm N5 .................................................................... 61

4.4

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ........................................................... 61

CHƯƠNG 5. CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN .................... 62
5.1
ÁP

TÍNH DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC TRONG CÁC CẤP ĐIỆN
62

5.1.1 Cấp điện áp 220kV .......................................................................... 62
5.1.2 Cấp điện áp 110kV ........................................................................... 62
Sinh viên Đào Dương Nam

9


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

5.1.3 Cấp điện áp 10,5kV .......................................................................... 63

5.2

CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY................................... 64

5.2.1 Chọn máy cắt ................................................................................... 64
5.2.2 Chọn dao cách ly .............................................................................. 65

5.3

CHỌN THANH DẪN CỨNG ĐẦU CỰC MÁY PHÁT........... 65

5.3.1 Chọn thanh dẫn cứng ........................................................................ 65
5.3.2 Kiểm tra ổn định nhiệt ...................................................................... 67
5.3.3 Kiểm tra ổn định động ...................................................................... 67
5.3.4 Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng .............................................................. 69

5.4

CHỌN THANH GÓP MỀM ..................................................... 70

5.4.1 Chọn tiết diện dây dẫn và thanh góp mềm ........................................ 70
5.4.2 Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch ............................... 71
5.4.3 Kiểm tra điều kiện vầng quang ......................................................... 77

5.5

CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG ........................................ 78

5.5.1 Chọn máy biến dòng điện ................................................................. 78
5.5.2 Chọn máy biến điện áp ..................................................................... 81

5.6
5.7

CHỌN CHỐNG SÉT VAN (CSV) ............................................ 84
KẾT LUẬN CHƯƠNG 5 ........................................................... 85

CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN TỰ DÙNG .......................................... 86
6.1
6.2

CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TỰ DÙNG ...................................... 86
CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG ........................................... 87

6.2.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp điện áp 6,3kV ................................... 87
6.2.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp điện áp 0,4kV ................................... 88

6.3

CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN TỰ DÙNG ............................................ 89

6.3.1 Chọn máy cắt hợp bộ cấp điện áp 10,5kV ......................................... 89
6.3.2 Chọn dao cách ly cấp điện áp 10,5kV ............................................... 89

6.3.3 Chọn máy cắt hợp bộ cấp điện áp 6,3kV ........................................... 90
6.3.4 Chọn aptômat cho mạch tự dùng phía hạ áp ...................................... 91

6.4

KẾT LUẬN CHƯƠNG 6 ........................................................... 92

PHẦN 2: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NHÀ MÁY ĐIỆN .......... 93
CHƯƠNG 7. TÌM HIỂU CHUNG VỀ ỔN ĐỊNH ......................... 94
7.1
7.2

ĐỊNH NGHĨA ............................................................................ 94
ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ ................................................................... 94

7.2.1 Định nghĩa theo IEEE....................................................................... 94
7.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định quá độ ........................................ 95
7.2.3 Các phương pháp nghiên cứu ........................................................... 95
Sinh viên Đào Dương Nam

10


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

7.3

PHẦN MỀM POWERWORLD ................................................ 97

7.3.1 Mô hình thiết bị ................................................................................ 97

7.3.2 Tạo một case mới ............................................................................. 97

7.4

KẾT LUẬN CHƯƠNG 7 ........................................................... 98

CHƯƠNG 8. KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH ĐỘNG NHÀ MÁY NHIỆT
ĐIỆN
99
8.1

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ......... 99

8.1.1 Các biện pháp nâng cao ổn định ....................................................... 99

8.2
ĐIỆN

MÔ PHỎNG KHI CÓ THÔNG SỐ ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT
101

8.2.1 Khi ngắn mạch thoáng qua trên thanh góp 220kV........................... 101
8.2.2 Khi ngắn mạch thoáng qua ở giữa đường dây ................................. 104

8.3

MÔ PHỎNG KHI CÓ KÍCH TỪ ........................................... 106

8.3.1 Khi ngắn mạch thoáng qua trên thanh góp 220kV........................... 106
8.3.2 Khi ngắn mạch thoáng qua ở giữa đường dây ................................. 107

8.4
MÔ PHỎNG KHI CÓ KÍCH TỪ VÀ BỘ ỔN ĐỊNH CÔNG
SUẤT PSS 108
8.4.1 Khi ngắn mạch thoáng qua trên thanh góp 220kV........................... 108
8.4.2 Khi ngắn mạch thoáng qua ở giữa đường dây ................................. 109

8.5

KẾT LUẬN CHƯƠNG 8 ......................................................... 110

KẾT LUẬN CHUNG ..................................................................... 111
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................... 112
Tiếng Việt: ...................................................................................... 112
Tiếng Anh: ...................................................................................... 112

Sinh viên Đào Dương Nam

11


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1-1 : Thông số kỹ thuật máy phát điện ....................................................... 18
Bảng 1-2: Bảng tính toán phụ tải điện áp trung .................................................. 19
Bảng 1-3: Bảng tính toán công suất phát ra của toàn nhà máy............................ 20
Bảng 1-4: Bảng tính toán công suất tự dùng....................................................... 21
Bảng 1-5: Bảng tính toán công suất phát về hệ thống ......................................... 22

Bảng 1-6: Bảng tổng hợp kết quả ....................................................................... 23
Bảng 2-1: Bảng thông số máy biến áp B3 , B4 ................................................... 30
Bảng 2-2: Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp .............................. 31
Bảng 2-3: Bảng thông số máy biến áp B1 , B2 ................................................... 31
Bảng 2-4: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp tự ngẫu ..................... 37
Bảng 2-5: Bảng kết quả...................................................................................... 37
Bảng 2-6: Bảng thông số máy biến áp B3 , B4 ................................................... 39
Bảng 2-7: Phân bố công suất cho các cuộn dây máy biến áp .............................. 40
Bảng 2-8: Bảng thông số máy biến áp B1 , B2 ................................................... 40
Bảng 2-9: Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp tự ngẫu ..................... 44
Bảng 2-10: Bảng kết quả.................................................................................... 45
Bảng 2-11: Tổn thất điện năng của hai phương án ............................................. 46
Bảng 3-1: Giá một mạch máy cắt các cấp điện áp .............................................. 49
Bảng 3-2: Tổng kết hai phương án ..................................................................... 52
Bảng 4-1: Bảng kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án ............................. 61
Bảng 5-1: Dòng điện cưỡng bức các cấp điện áp................................................ 63
Bảng 5-2: Thông số tính toán và thông số kỹ thuật của máy cắt ......................... 64
Bảng 5-3: Thông số tính toán và thông số kỹ thuật dao cách ly .......................... 65

Sinh viên Đào Dương Nam

12


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

Bảng 5-4: Thông số của thanh dẫn .................................................................... 66
Bảng 5-5: Thông số sứ đỡ .................................................................................. 69
Bảng 5-6: Chọn thanh góp mềm......................................................................... 71
Bảng 5-7: Bảng phụ tải các dụng cụ đo .............................................................. 79

Bảng 5-8: Thông số kỹ thuật máy biến dòng điện cấp điện áp 110kV ................ 79
Bảng 5-9: Thông số kỹ thuật máy biến dòng điện cấp điện áp 220kV ................ 80
Bảng 5-10: Thông số kỹ thuật máy biến dòng điện cấp điện áp 220kV .............. 81
Bảng 5-11: Thông số của BU cần lựa chọn ........................................................ 82
Bảng 5-12: Thông số kỹ thuật máy biến điện áp cấp điện áp 220kV và 110kV .. 83
Bảng 5-13: Thông số chống sét van ................................................................... 85
Bảng 6-1: Bảng chọn MBA tự dùng cấp điện áp 6,3kV...................................... 88
Bảng 6-2: Bảng chọn MBA tự dùng cấp điện áp 0,4kV...................................... 88
Bảng 6-3: Thông số máy cắt cấp điện áp 10,5kV ............................................... 89
Bảng 6-4: Thông số dao cách ly cấp điện áp 10,5kV .......................................... 90
Bảng 6-5: Thông số máy cắt cấp điện áp 6,3kV ................................................. 91
Bảng 6-6: Thông số máy cắt cấp điện áp 6,3kV ................................................. 92
Bảng 7-1: Thông số kích từ ................................................................................ 97
Bảng 7-2: Thông số bộ ổn định công suất PSS ................................................... 97
Bảng 7-3: Thông số động máy phát điện – Mô hình máy phát GENROU .......... 97

Sinh viên Đào Dương Nam

13


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình vẽ 1-1: Đồ thị phụ tải điện áp trung ............................................................ 19
Hình vẽ 1-2: Đồ thị công suất phát ra toàn nhà máy ............................................ 20
Hình vẽ 1-3: Đồ thị công suất tự dùng ................................................................ 21
Hình vẽ 1-4: Đồ thị công suất phát về hệ thống................................................... 22
Hình vẽ 1-5: Sơ đồ tổng hợp toàn nhà máy ......................................................... 23
Hình vẽ 1-6: Phương án 1 ................................................................................... 25

Hình vẽ 1-7: Phương án 2 ................................................................................... 26
Hình vẽ 1-8: Phương án 3 ................................................................................... 27
Hình vẽ 2-1: Phân bố công suất tại sự cố 1.......................................................... 32
Hình vẽ 2-2: Phân bố công suất tại sự cố 2.......................................................... 33
Hình vẽ 2-3: Phân bố công suất tại sự cố 3.......................................................... 35
Hình vẽ 2-4: Phân bố công suất tại sự cố 1.......................................................... 41
Hình vẽ 2-5: Phân bố công suất tại sự cố 2.......................................................... 42
Hình vẽ 3-1: Phương án 1 ................................................................................... 47
Hình vẽ 3-2: Phương án 2 ................................................................................... 48
Hình vẽ 4-1: Chọn điểm ngắn mạch .................................................................... 53
Hình vẽ 4-2: Ngắn mạch tại N1 .......................................................................... 55
Hình vẽ 4-3: Sơ đồ biến đổi tương đương. .......................................................... 56
Hình vẽ 4-4: Sơ đồ rút gọn .................................................................................. 56
Hình vẽ 4-5: Ngắn mạch tại N2 .......................................................................... 57
Hình vẽ 4-6: Sơ đồ biến đổi tương đương ........................................................... 58
Hình vẽ 4-7: Sơ đồ rút gọn .................................................................................. 58
Hình vẽ 4-8: Ngắn mạch tại N3 .......................................................................... 59
Hình vẽ 4-9: Sơ đồ biến đổi tương đương. .......................................................... 59
Sinh viên Đào Dương Nam

14


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

Hình vẽ 4-10: Sơ đồ rút gọn ................................................................................ 60
Hình vẽ 4-11: Ngắn mạch tại N4......................................................................... 60
Hình vẽ 5-1: Hình minh họa thanh dẫn cứng hình máng ..................................... 67
Hình vẽ 5-2: Sứ đỡ thanh dẫn ............................................................................. 70
Hình vẽ 5-3: Sơ đồ nối dụng cụ đo vào máy biến điện áp và máy biến dòng điện 84

Hình vẽ 6-1: Sơ đồ nối điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện .............................. 87
Hình vẽ 6-2: Sơ đồ thay thế ................................................................................ 90
Hình vẽ 6-3: Sơ đồ thay thế ................................................................................ 91
Hình vẽ 7-1: Phân loại ổn định hệ thống điện...................................................... 94
Hình vẽ 7-2: Sơ đồ toàn nhà máy nhiệt điện trên phần mềm Powerworld............ 98
Hình vẽ 8-1: Biểu thị loại ngắn mạch và thời gian ngắn mạch trên TG 220kV .. 102
Hình vẽ 8-2: Cách chọn dạng đồ thị .................................................................. 102
Hình vẽ 8-3: Góc rotor của MPĐ1 khi NM trên TG trong 0,18s và chưa có kích từ,
PSS ................................................................................................................... 103
Hình vẽ 8-4: Góc rotor của MPĐ1 khi NM trên TG trong 0,22s và chưa có kích từ,
PSS ................................................................................................................... 104
Hình vẽ 8-5: Biểu thị loại ngắn mạch và thời gian ngắn mạch ở giữa đường dây
......................................................................................................................... 104
Hình vẽ 8-6: Góc rotor của MPĐ1 khi NM ở giữa đường dây với thời gian NM
0,15s và khi chưa có kích từ, PSS ..................................................................... 105
Hình vẽ 8-7: Góc rotor của MPĐ1 khi NM ở giữa đường dây với thời gian NM
0,18s và khi chưa có kích từ, PSS ..................................................................... 106
Hình vẽ 8-8: Góc rotor của MPĐ1 khi NM trên TG với thời gian NM 0,2s và khi
có kích từ .......................................................................................................... 107
Hình vẽ 8-9: Góc rotor của MPĐ1 khi NM ở giữa đường dây với thời gian NM
0,2s và khi có kích từ ........................................................................................ 108
Hình vẽ 8-10: Góc rotor của MPĐ1 khi NM trên TG trong 0,15s và có kích từ,
PSS ................................................................................................................... 109
Sinh viên Đào Dương Nam

15


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

Hình vẽ 8-11: Góc rotor của MPĐ1 khi NM ở giữa đường dây với thời gian NM
0,17s và khi có kích từ, PSS.............................................................................. 110

–

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
Máy phát điện : MPĐ

–
–
–
–

Hệ thống : HT
Máy biến áp : MBA
Máy cắt : MC
Dao cách ly : CL

Ghi chú:
Cụm từ viết viết tắt là các chữ cái và các ký hiệu thay chữ được viết liền
nhau, để thay cho một cụm từ có nghĩa thường được lặp nhiều lần trong văn bản
hoặc được mọi người mặc nhiên chấp nhận.

Sinh viên Đào Dương Nam

16


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

PHẦN 1 :THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Sinh viên Đào Dương Nam

17


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, CÂN BẰNG CÔNG
SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI DÂY
1.1 LỰA CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Máy phát điện là phần tử quan trọng trong nhà máy điện, vì vậy ta phải tiến
hành lựa chọn loại máy phát tương ứng : máy phát điện đồng bộ tuabin hơi đối với
nhà máy nhiệt điện .
Theo yêu cầu thiết kế nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy x 100 MW ,tra trong
sách “ Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp “ Bảng 1.1 Máy phát điện
đồng bộ tua bin hơi loại TB - 100 - 2 , các thông ghi trong Bảng 1-1
Bảng 1-1 : Thông số kỹ thuật máy phát điện
Loại máy

nđm

Sđm

Pđm

Uđm

phát

(v/phút)

(MVA)

(MW)

(kV)

TB

- 100 -

3000

117,5

100

10,5

Cosαđm

Điện kháng tương đối

Iđm
(kA)

0,85

6,475

X"d

X'd

Xd

X2

X0

(pu)

(pu)

(pu)

(pu)

(pu)

0,183

0,263

1,79

0,223

0,095

2

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát
Không có phụ tải cấp điện áp máy phát
1.2.2 Phụ tải cấp điện áp cao
Nhà máy nối với HT ở cấp điện áp 220kV bằng đường dây kép dài 95km
1.2.3 Phụ tải cấp điện áp trung
Cấp điện áp tại từng thời điểm dựa theo công thức:

S(t) =

Pmax P%(t)
.
cosφ 100

( 1-1 )

trong đó:
–
S(t) : Công suất phụ tải tại thời điểm t
Sinh viên Đào Dương Nam

18


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

Pmax : Công suất max của phụ tải ; Pmax = 130MW
Cosφ : Hệ số công suất ; cosφ = 0,8
P%(t): Phần trăm công suất tại thời điểm t

–
–
–

Các tính toán phụ tải cấp điện áp trung biến thiên theo thời gian được thể
hiện trong Bảng 1-2 và đồ thị Hình vẽ 1-1
Bảng 1-2: Bảng tính toán phụ tải điện áp trung
t(h)

0-4

4-10

10-14

14-18

18-24

PUT%

75

90

100

95

80

SUT(t) (MVA)

121,875

146,25

162,5

154,375

130

Ta có đồ thị như sau :

Hình vẽ 1-1: Đồ thị phụ tải điện áp trung

1.2.4 Công suất phát toàn nhà máy
Công suất phát ra của toàn nhà máy được tính theo công thức
SNM  t  

Pdat P%  t 
.
cos MP 100

( 1-2 )

trong đó:
–
SNM(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t (MVA)

Sinh viên Đào Dương Nam

19


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

–
–
–
–
–

P%(t) : Phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t,
(%)
CosφMP : Hệ số công suất định mức của máy phát ; cosφMP = 0,85
Pđặt : Tổng công suất đặt của nhà máy
Pđặt = n.PđmMP =4.100 = 400 (MW)
n : Số tổ máy
PđmMP : công suất định mức của 1 tổ máy phát

Các tính toán công suất phát toàn nhà máy biến thiên theo thời gian được thể
hiện trong Bảng 1-3 và đồ thị Hình vẽ 1-2
Bảng 1-3: Bảng tính toán công suất phát ra của toàn nhà máy
t(h)

0-8

8-12

12-14

14-20

20-24

PNM%

80

100

100

90

70

376,47

470,59

470,59

423,53

329,41

SNM(t) (MVA)

Ta có đồ thị như sau:

Hình vẽ 1-2: Đồ thị công suất phát ra toàn nhà máy

1.2.5 Công suất tự dùng
Phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện được xác định theo công thức:
STD  t  

SNM t  
 TD% n.PđmMP 
 (MVA)
.
.  0, 4  0, 6.
100 cos td 
n.SđmMP 



Sinh viên Đào Dương Nam

( 1-3 )

20

Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

trong đó:
–
STD(t) : Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA)
–
SđmMP, PđmMP : lần lượt là công suất biểu kiến, công suất tác dụng định
mức của 1 tổ MP, đơn vị MVA, MW
–
αTD% : Lượng điện phần trăm tự dùng ; αTD% = 8%
–
n : Số tổ máy phát
–
cosφTD : Hệ số công suất phụ tải tự dùng ; cosφTD= 0,8
–
SNM(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t
Các tính toán phụ tải tự dùng của nhà máy điện biến thiên theo thời gian
được thể hiện trong Bảng 1-4 và đồ thị Hình vẽ 1-3
Bảng 1-4: Bảng tính toán công suất tự dùng
t(h)

0-8

8-12

12-14

14-20

20-24

SNM(t) (MVA)

376,47

470,59

470,59

423,53

329,41

STD(t) (MVA)

35,22

40,03

40,03

37,63

32,82

Ta có đồ thị như sau:

Hình vẽ 1-3: Đồ thị công suất tự dùng

1.2.6 Công suất phát về hệ thống

Công suất phát về hệ thống được tính theo công thức
SNM(t) = STD(t) + SUT(t) + SUC(t) + SVHT(t)
=>SVHT(t) = SNM(t) – STD(t) – SUT(t) – SUC(t)
Sinh viên Đào Dương Nam

( 1-4 )

21


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

STGC(t) = SVHT(t)
trong đó
–
SVHT(t) : Công suất phát về hệ thống tại thời điểm t
–
SNM(t) : Công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t
–
SUT(t) : Công suất phụ tải điện áp trung, cao áp tại thời điểm t
–
SUC(t) : Công suất phụ tải điện áp cao tại thời điểm t
–
STGC(t) : Công suất phụ tải thanh góp cao áp
–
STD(t) : Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t
Các tính toán công suất phát về hệ thống biến thiên theo thời gian được thể
hiện trong Bảng 1-5 và đồ thị Hình vẽ 1-4
Bảng 1-5: Bảng tính toán công suất phát về hệ thống

t(h)

0-4

4-8

8-10

10-12

12-14

14-18

18-20

20-24

162,5

162,5

154,375

130

130

SUT(t) (MVA)

121,875 146,25 146,25

SNM(t) (MVA)

376,47

376,47 470,59 470,59 470,59

423,53

423,53 329,41

STD(t) (MVA)

35,22

35,22

37,63

37,63

32,82

SVHT(t) MVA)

219,375

195

284,31 268,06 268,06 231,525

255,9

166,59

STGC(t) MVA)

219,375

195

284,31 268,06 268,06 231,525

255,9

166,59

40,03

40,03

40,03

Ta có đồ thị như sau:

Hình vẽ 1-4: Đồ thị công suất phát về hệ thống

Nhận xét chung:

Sinh viên Đào Dương Nam

22


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

–
–

SVHT > 0 bởi vậy nhà máy nhiệt điện luôn phát công suất thừa cho hệ
thống
Phụ tải nhà máy phân bố không đều và giá trị công suất cực đại có trị

số là : SUT(t) max = 162,5(MVA) , SVHT(t) max = 284,31 (MVA)
–
Tổng công suất định mức của hệ thống ( không kể nhà máy đang thiết
kế ) là 1500 MVA. Công suất dự phòng của hệ thống là 15%
=> SDP =1500 .15% =225 (MVA)
Từ các kết quả tính toán ở trên ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng hợp của
nhà máy như sau :

Hình vẽ 1-5: Sơ đồ tổng hợp toàn nhà máy

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHÍNH
Qua tính toán ở trên ta có Bảng 1-6 tổng hợp sau:
Bảng 1-6: Bảng tổng hợp kết quả
Phụ tải

SNM(MVA) STD(MVA) SUT(MVA) STGC(MVA)

Giá tri max

470,59

40,03

162,5

284,31

Giá trị min

329,41

32,82

121,875

166,59

1.3.1 Cơ sở chung để đề xuất các phương án nối điện
Phương án nối điện chung của nhà máy là một khâu hết sức quan trọng trong
quá trình thiết kế nhà máy điện. Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải và cân bằng
công suất để đề ra các phương án nối điện.

Sinh viên Đào Dương Nam

23

Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

1.3.1.1 Về mặt kinh tế:
–

Vốn đầu tư ít .

–
–

Thay thế, lắp đặt, sửa chữa thiết bị linh hoạt và tiết kiệm nhất.
Có khả năng phát triển về sau.

1.3.1.2 Về mặt kỹ thuật
–
–

Đảm bảo an toàn cung cấp điện theo yêu cầu.
Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

–
Sự linh hoạt trong vận hành (vận hành theo nhiều phương pháp).
Sơ đồ nối điện chính giữa các cấp điện áp của một phương án dựa trên cơ sở
nhằm thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sau:
–
Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoã
mãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất thì
các máy còn lại vẫn phải đảm bảo đủ cung cấp điện cho phụ tải tự
dùng cho tổ MPĐ này.

–

–
–

–

–

Nhà máy không có phụ tải địa phương nên không cần sử dụng thanh
góp ở cấp điện áp máy phát .Các tổ máy phát điện được nối với máy
biến áp liên lạc nối thẳng lên thanh góp UC,UT
Có ba cấp điện áp (10,5kV ; 110kV ; 110kV) thỏa mãn hai điều kiện :
Lưới điện áp phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối
đất
Hệ số có lợi  

UC  U T
220  110
= 0,5 nên dùng
 0, 5 => ta có  
UC
220

hai MBA tự ngẫu làm liên lạc
Do dùng MBA tự ngẫu làm liên lạc nên ta có thể sử dụng 1 hoặc 2 bộ
máy phát – máy biến áp 2 cuộn dây nối thẳng lên thanh góp điện áp
phía trung , 1 hoặc 2 bộ máy phát – máy biến áp nối thẳng lên thanh

–

góp điện áp phía cao.
Tổ máy với công suất trung bình 4x100 MVA không thể ghép chung 2
MBA với 1 máy phát vì :

–

S

dmMP

= 2.SdmMP = 2.117,5 = 235  MVA  > SDP = 225  MVA 

Sinh viên Đào Dương Nam

24


Thiết kế nhà máy điện và tính toán ổn định quá độ bằng Powerworld

1.3.2 Đề xuất các phương án nối điện
1.3.2.1 Phương án 1

Hình vẽ 1-6: Phương án 1

–
Ưu điểm:
Giảm được tối đa số thiết bị nối vào thanh góp điện áp cao nên giá thành rẻ,
có lợi về mặt kinh tế. Cả hai phía điện áp cao và điện áp trung đều có trung tính
trực tiếp nối đất (U  110 kV) nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc. Mặt

khác, chủng loại máy biến áp ít nên sơ đồ dễ chọn lựa thiết bị cũng như vận hành,
độ tin cậy cao, cung cấp điện đảm bảo.
–
Nhược điểm:
Có một phần công suất truyền qua hai lần biến áp làm tăng tổn thất công
suất. Nhưng vì sơ đồ trên sử dụng máy biến áp tự ngẫu liên lạc nên tổn thất công
suất tăng không đáng kể

Sinh viên Đào Dương Nam

25