Đồ án Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp Vũ Văn Thiết

Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
CÔNG SUẤT : 240MW
CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.1. Chọn máy phát điện:
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện gồm 4 tổ máy công suất mỗi máy là 60
MW.
Để thuận tiện cho việc xây dựng cũng như vận hành ta chọn các máy phát điện
cùng loại:
Chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau:
Loại máy

S
MVA

P
MW

U
kV

I
kA

Cosϕ

Xd’’

Xd’

Xd

TBφ-60-2

75

60

10,5

4,125

0,8

0,146

0,22

1,691

1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất:
Từ bảng biến thiên phụ tải ngày ta xây dựng đồ thị phụ tải ở các cấp điện áp
theo công thức:

P (t ) =

P%

.Pmax
100

S (t ) =

P (t )
Cosϕ

Trong đó:
S(t): Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t
P(t): Công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t
Cosϕ : Hệ số công suất phụ tải
1.2.1. Phụ tải các cấp điện áp:
+ Phụ tải cấp điện áp máy phát(địa phương):
Uđm = 10,5 (kV); Pmax = 15.6 (MW); Cosϕ = 0,8

P (t ) =

P%
.Pmax
100

S (t ) =

P (t )
Cosϕ

Sau khi tính toán ta có bảng số liệu:
t(h)
P%

P(MW)
S(MVA)

0--6
60
9.36
11.7

6--10
95
14.82
18.53

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 1

10--14
90
14.04
17.55

14--18
100
15.6
19.5

18--24
55
8.58
10.73

Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

Đồ thị phụ tải địa phương:
+ Phụ tải trung áp:

Uđm = 110 (kV);

P (t ) =

Pmax = 80 (MW);

P%
.Pmax
100

S (t ) =

Cosϕ = 0,8

P (t )
Cosϕ

Kết quả tính toán cân bằng công suất ở phụ tải trung áp
Thời gian
P%
P(MW)

S(MVA)

0--4
70
56
70

4--10
90
72
90

10--14
100
80
100

Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp:

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 2

14--18
85
68
85

18--24
75
60

75


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

+ Phụ tải toàn nhà máy:
Pmax= 240 (MW);

P (t ) =

cosϕ = 0,8

P%
Pmax
100

S (t ) =

P (t )
Cosϕ

Kết quả tính toán cân bằng công suất phụ tải toàn nhà máy
Thời gian
P%
P(MW)
S(MVA)

0--8

80
192
240

8--12
100
240
300

12--14
90
216
270

14--20
100
240
300

20--24
70
168
210

Đồ thị phụ tải:

1.2.2. Phụ tải tự dùng:
Nhà máy nhiệt điện thiết kế có lượng điện tự dùng chiếm 8% công suất định
mức của toàn nhà máy.
Phụ tải tự dùng của nhà máy tại các thời điểm có thể tính theo biểu thức sau:

S td (t ) =

α% 
S (t ) 

S nm  0,4 + 0,6
100
S

nm 

Trong đó:
Std(t): Công suất phụ tải tự dùng tại thời điểm t
SNM : Công suất đặt của toàn nhà máy
S(t) : Công suất nhà máy phát ra ở thời điểm t
α : Số phần trăm lượng điện tự dùng
Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 3


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
Thời gian
Công suất
St
Stdt

0--8

8--12

12--14

14--20

20--24

240
12

300
13.8

270
12.9

300
13.8

210
11.1

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 4

Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

Đồ thị phụ tải tự dùng:

1.2.3. Công suất phát về hệ thống:
Công suất của nhà máy phát về hệ thống được tính theo công thức
SVHT(t) = Stnm(t) - (Sđp(t) + ST(t) + Std(t))
Sau khi tính toán ta có bảng kết quả:
Thời gian
Công suất
Snm
Suf
Sut
Std
Sht

0--4

4--6

240
11.7
70
12
146.3

240
11.7

90
12
126.3

6--8

8--10

10--12

12--14 14--18

240
18.525
90
12
119.475

300
18.525
90
13.8
177.675

300
17.55
100
13.8
168.65

270
17.55
100
12.9
139.55

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 5

18--20

300
300
19.5 10.725
85
75
13.8
13.8
181.7 200.475

20--24
210
10.725
75
11.1
113.175


Đồ án môn học

Đồ thị phụ tải tổng của toàn nhà máy :

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 6

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

CHƯƠNG 2:
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN
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. Các phương án phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
cho phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế.
Dựa vào số liệu tính toán phân bố công suất đồ thị phụ tải các cấp điện áp
chúng ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy.
Theo kết quả tính toán cân cằng công suất ở chương 1 ta có:
+ Phụ tải địa phương:
Smax = 19,5 (MVA)
Smin = 10,725 (MVA)
+ Phụ tải trung áp:
STmax = 100 (MVA)
STmin = 70 (MVA)
+ Công suất phát vào hệ thống:
SHTmax = 200,475 (MVA)
SHTmin = 113,175 (MVA)

Theo đề ra ta nhận thấy:
+ Dự trữ quay của hệ thống: SDT = 13%× 2500 = 325 (MVA)
+ Phụ tải địa phương : Pmax = 15,6 MW.
+ Công suất một bộ máy phát điện _ máy biến áp không lớn hơn dữ trữ quay của
hệ thống nên ta dùng sơ đồ bộ: máy phát điện _ một máy biến áp.
+ Trung tính của cấp điện áp cao 220 (kV) và trung áp 110 (kV) được trực tiếp nối
đất nên ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp.
+ Phụ tải trung áp:
Smax = 100 (MVA)
Smin = 70 (MVA)
Do vậy có thể ghép một bộ hoặc hai bộ: máy phát điện _ máy biến áp hai dây
cuốn lên thanh góp trung áp.
+ Từ các nhận xét trên ta vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế:
2.1.1. Phương án 1:

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 7


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

~

~

~

~

Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp, công suất hai máy biến áp tự ngẫu có dung lượng nhỏ.
2.1.2. Phương án 2:

~

~

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 8

~

~


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp.
Nhược điểm của phương án là so với phương án 1 thì bộ máy biến áp - máy
phát điện có B4 phải chọn với cấp điện áp cao 220 (kV).
2.1.3. Phương án 3:

~

~

~

~

Phương án này có ưu điểm đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp
điện áp.
Nhược điểm của phương án là điện áp bên cao và bên trung không chênh nhau
nhiều nên việc sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc không có hiệu quả là
bao .Trong khi đó bên cao dùng 2 bộ MF-MBA là tốn kém ,số lượng máy biến áp
nhiều.
Nhận xét:
Qua phân tích sơ bộ các phương án đưa ra ta nhận thấy phương án 1và phương
án 2 có nhiều ưu điểm hơn. Vì vậy ta giữ lại hai phương án này để tính toán kinh
tế, kỹ thuật từ đó chọn một phương án tối ưu nhất cho nhà máy thiết kế.
2.2. Tính toán chọn MBA:
2.2.1. Phương án 1:

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 9


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

~

~

~

~

1. Chọn máy biến áp:
a. Chọn biến áp bộ B3, B4
Công suất của máy biến áp bộ B3, B4 chọn theo điều kiện
SB3 = SB4 ≥ SđmF = 75 (MVA)
Tra bảng chọn máy biến áp ta chọn máy biến áp loại: TP ДцH 80000/110 có
các thông số chính sau:
Sđm
(MVA)

UC
(kV)

UH
(kV)

∆P0

∆Pn

(kW)

(kW)

80

115

10,5

70

310

Un%

I0%

Loại

10,5

0,55

TP ДцH
80000/110

b. Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B1, B2
Công suất của máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện:

S dmb1 = S dmb 2 ≥

1
⋅ S th
α




min
S th =  ∑ S dmF − S uF
− S tdmax 


Trong đó:

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 10


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

α: Hệ số có lợi của MBATN

α=

U C − U T 220 − 110
=
= 0,5
UC
220

Thay số ta có:

10,725 1



S th =  75 −
− ⋅13,8  = 66,1875 ( MVA )
2
4


⇒ S dmB1 = S dmB 2 ≥

1
1
⋅ S th =
⋅ 66,1875 = 132,375( MVA )
α
0,5

Tra tài liệu “Thiết kế nhà máy điện” ta chọn máy biến áp tự ngẫu loại AT ДЦTH
có Sđm = 160 (MVA), với các thông số cơ bản sau:
UC

UT

UH

∆P0

∆PN (kW)

(kV)

(kV)

(kV)

(kW)

C-T

230

121

11

85

380

C-H

UN%
T-H

I0%

(kV)

(kV)

(kV)

(kW
)

11

32

20

0,5

2. Phân bố công suất cho các máy biến áp:
Để đảm bảo vận hành kinh tế các máy biến áp ta cho hai MBA bộ B 3 và B4 làm
việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng cả năm như sau:
SB3 = SB4 = SđmF -

S td max
13,8
= 75 = 71,55 (MVA)
4
4

Đồ thị phụ tải của B3 và B4

S(MVA)

71,55
57,9

0

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 11

24

t(h)


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

Ta thấy SB3 = SB4 = 71,55 < SđmB3 = 80 (MVA). Vậy ở điều kiện làm việc bình
thường máy biến áp B3 và B4 không bị quá tải
Đối với các máy biến áp tự ngẫu B 1 và B2 công suất truyền tải lên các cấp điện
áp được tính theo công thức sau:
+ Công suất truyền tải lên cao áp mỗi máy là:
SCB1 = SCB2 =

1
(SHT)
2

+ Công suất truyền tải lên trung áp mỗi máy là:

S TB1 = S TB 2 =

S110 − ( S B 3 + S B 4 )

2

+ Công suất truyền tải lên cuộn hạ áp mỗi máy:
SHB1 = SHB2 = SCB1 + STB1 = SCB2 +STB2
Dựa vào bảng phân bố công suất toàn nhà máy ta tính được công suất truyền
tải lên các cấp điện áp cho từng thời điểm, theo các công thức trên ta có:
SMVA

0--4

4--6

6--8

8--10

10--12

12--14

SB3=SB4

71.55

71.55

71.55

71.55

71.55

71.55

SC(B1,B2)

73.15

63.15

59.7375

88.8375

84.325

69.775

ST(B1,B2)

-36.55

-26.55

-26.55

-26.55

-21.55

-21.55

SH(B1,B2)

36.6

36.6

33.1875

62.2875

62.775

48.225

14--18
71.55

18--20
71.55

71.55

90.85 100.238

56.5875

-29.05

-34.05

-34.05

61.8 66.1875

22.5375

Qua bảng phân bố trên ta nhận thấy:
SCmax = 100,238 < Sđm B1,B2 = 160 (MVA)
STmax = 36,55 < SM = α.SđmB1 = 160 . 0,5 = 80 (MVA)
SHmax = 66,1875 < SM = α.SđmB1 = 80 (MVA)
Vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp B1, B2 không bị quá tải.
3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp:
Công suất định mức của MBA chọn lớn hơn công suất thừa cực đại nên
không cần kiểm tra điều kiện qúa tải bình thường.
Kiểm tra sự cố
Sự cố nguy hiểm nhất là khi ST = STmax = 100 MVA
Khi đó SHT = 168,65 MVA
SUF = 17,55 MVA
Ta xét các sự cố sau:
- Sự cố B4 (hoặc B3)

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 12

20--24


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

~

~

~

~

- Điều kiện kiểm tra sự cố:
Khi sự cố máy biến áp B4 (hoặc B3) mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải
một lượng công suất là:
(S
- S ) 100 − 71,55
S = Tmax B3 =
= 14,225 MVA
2
2
- Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là:
SB1(B2) = α.SđmB = 0,5.160 = 80 MVA
Ta thấy:
SđmB2 = 80 > 14,225 MVA
⇒ Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố B4:
Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp 1 lượng công
suất:
STB1(B2) =

1
(STmax - Sbô) = 0,5.(100 - 71,55) = 14,225 MVA
2

• Lượng công suất từ máy phát F1 (F2) cấp bên phía hạ của B1 (B2):

1
1
SUF - Stdmax
2
4
1
1
= 75 - .17,55 - .13,8 = 62,775 MVA
2
4

SHB1(B2) = SđmF -

• Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B1 (B2)
SCB1(B2) = SHB1(B2) - STB1(B2) = 62,775 - 14,225 = 48,55 MVA
• Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao cấp còn thiếu so
với lúc bình thường là:
220
Sthiếu = STG - (SCB1 + CCB2)
= 168,65 – 2× 48,55 = 71,55 MVA
Ta thấy: SdtHT > Sthiếu ⇒ thoả mãn điều kiện.
Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 13

Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

- Sự cố B1 (hoặc B2)

~

~

~

~

- Điều kiện kiểm tra sự cố
Khi có sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải
1 lượng công suất bên trung là:
ST = STmax - SB3 - SB4 = 100 – (71,55× 2) = -43,1 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được 1 lượng công suất là:
SB1(B2) = α.SđmB = 0,5.160 = 80 MVA
Ta thấy: SB1(B2) = 80 > 43,1 MVA
Công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất thực cần phải tải
khi sự cố:
⇒ Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố MBA B1:
• Công suất trên cuộn trung của B1 (B2) là:
STB1(B2) = 100 - (2× 71,55) = -43,1 MVA
• Lượng công suất từ máy phát F2 cấp lên phía hạ của B2 là:
SHB2

1
Stdmax
4
1
= 75 - 17,55 - .13,8 = 54 MVA
4
= SđmF - SUF -

• Lượng công suất phát lên phía cao của MBA B2
SCB2 = SHB2 - STB2 = 54 - (-43,1) = 97,1 MVA
• Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so
với lúc bình thường là:
220
Sthiếu = Stg - SCB2 = 168,65 – 97,1 = 71,55 MVA
Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 14


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

Ta thấy

SdtHT > Sthiếu ⇒ thoả mãn điều kiện

Kết luận:
Các máy biến áp đã chọn cho phương án 2 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải.

4. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp.
Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần:
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất
không tải không tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây
trong một năm:
2

S 
∆A2cd = ∆P0.t + ∆PN  b  .t
 Sdm 
Đối với máy biến áp tự ngẫu:
∆ATN = ∆P0.t +

(

365
2
Σ∆PNC .S Ci
.t i + ∆PNT .S 2ti .ti + ∆PNH .S 2Hi .ti
2
S dmB

)

Trong đó:
SCi, Sti’ SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của mỗi máy biến áp tự
ngẫu trong khoảng thời gian ti.
Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian

ti.



∆PNC = 0,5  ∆PNC− T +



∆PNC− H ∆PNT − H 
−

α2
α2 


0,5.380 0,5.380 
−
 =190
= 0,5  380 +
0,5 2
0,5 2 




∆PNT = 0,5  ∆PNC− T +





= 0,5  380 +



∆PNT − H ∆PNC− H 
−

α2
α2 

0,5.380 0,5.380 
−
 =190
0,5 2
0,5 2 

 ∆PNT − H ∆PNC− H

+
− ∆PNC− T 
2
2
α
 α


∆PNH = 0,5 

 0,5.380 0,5.380


+
−
380
 = 570
= 0,5 
2
2
0
,
5
0
,
5


Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 15


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn
thất điện năng trong các máy biến áp như sau:
• Máy biến áp ba pha hai cuộn dây:
Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó S b
= 71,55 MVA trong cả năm. Do đó

71,55 2
∆AB3 = ∆AB4 = 8760 (70+ 310
) = 2785,426.103 KWh.
2
80
• Máy biến áp tự ngẫu:
Từ đó ta có:
∆A = ∆P0.T +

(

365
2
Σ ∆PNC .S Ci
.ti + ∆PNT .S Ti2 .ti + ∆PNH .S 2Hi .ti
2
S dm

)

365
{ (190.73,152 + 190.(-36,55)2 + 570.36,62).4 +
2
160
+ (190.63,152 + 190.(-26,55)2 + 570.36,62).2 +
+ (190.59,73752 + 190.(-26,55)2 + 570.33,18752).2 +
+ (190.88,83752 + 190.(-26,55)2 + 570.62,28752).2 +
+ (190.84,3252 + 190.(-21,55)2 + 570.62,7752).2 +
+ (190.69,7752 + 190.(-21,55)2 + 570.48,2252).2 +
+ (190.90,852 + 190.(-29,05)2 + 570.61,82).4 +

+ (190.100,2382 + 190.(-34,05)2 + 570.66,18752).2+
+ (190.56,58752 + 190.(-34,05)2 + 570.22,53752).4}
=1648,72.103 KWh
Như vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
∆AΣ = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4
∆A = 85.8760 +

= 2. 1648,72.103 + 2. 2785,426.103
= 8868,292.103 KWh.
2.2.2. Phương án II

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 16


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

~

~

~

~

1. Chọn máy biến áp
• Bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây
SđmB3, B4 ≥ SđmF = 75 MVA

• Máy biến áp tự ngẫu
SđmB2 = SđmB3 ≥

1
Sthừa max
0,5

10,725 1


S th = 75 −
− ⋅13,8  = 66,1875 ( MVA )
2
4



S dmB1 = S dmB 2 ≥

1
1
⋅ S th =
⋅ 66,1875 = 132,375( MVA )
α
0,5

Từ đó ta có bảng tham số máy biến áp cho phương án 1 như sau:
Cấp
Tổn thất KW
UN%

Điện áp
điện áp
Sđm cuộn dây KV P0
PN
Loại
khu
MVA
C-T C-H
C
T
H A C-T C-H T-H
vực
220
T Дц
80 242 - 10,5 80 - 320 11
110
TP ДцH
80 115 - 10,5 70 - 310 - 10,5
- 11 32
220 AT ДцTH 160 23 12 11 85 38 0
1
0
2. Ph©n bè t¶i cho c¸c m¸y biÕn ¸p
Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 17

T-H

I%

- 0,6
15 0,55
2 0,5
0


ỏn mụn hc

Thit k nh mỏy in v trm bin ỏp

Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho B1, B4 làm việc
với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm.
S
13,8
SB3 = SB4 = SđmF - td max = 75 = 71,55 (MVA)
4
4
th ph ti cỏc phớa ca MBA t ngu B1, B2 theo thi gian t
Phớa trung: ST(t) =
Phớa cao: SC(t) =

1
(ST - SB3)
2

1
(SHT - SB4)
2

Phớa h: SH(t) = ST(t) + SC(t)

Ta cú bng phõn b cụng sut:
MBA

S
(MVA)

0--4

4--6

6--8

Thi gian (t)
8--10 10--12

B3, B4

SC = SH

71.55

71.55

71.55

71.55

B1, B2

71.55

12--14

14--18

18--20

71.55

71.55

71.55

SC

37.38

27.38

23.96

53.06

48.55

34

55.08

64.46

ST

-1.55

18.45

18.45

18.45

28.45

28.45

13.45

3.45

SH

35.83

45.83

42.41

71.51

77

62.45

68.53

67.91

3. Kim tra kh nng mang ti ca cỏc mỏy bin ỏp
Cụng sut nh mc ca MBA chn ln hn cụng sut tha cc i nờn
khụng cn kim tra iu kin quỏ ti bỡnh thng.
Kim tra s c
S c nguy him nht l khi ST = ST max = 100 MVA
Khi ú ta cú
SHT = 168,65 MVA
SUF = 17,55 MVA
Ta xột cỏc s c sau:
S c B3

Sinh viên: Vũ Văn Thiết HTĐ1 K44
Trang 18


Đồ án môn học

~

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

~

~

~

• Khi sự cố máy biến áp B4 mỗi máy biến áp tự ngẫu cần phải tải một lượng
công suất là:
S
100
S = T max =
= 50 MVA
2
2
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là:
SB2(B3) = α SđmB = 0,5.160= 80 MVA
Ta thấy: SđmB2 = 80 > 50 MVA
⇒ Do vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố B3
• Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải một lượng công suất là:
STB1(B2) =

1
STmax = 0,5.100 = 50 MVA
2

• Lượng công suất từ máy phát F1 (F2) cấp lên phía hạ của B1 (B2):
SHB2(B3) = SđmF -

1
1
SUF - Stdmax

2
4

= 75 – 0,5.17,55 - 0,25.13,8 = 57,775 MVA
• Lượng công suất phát lên phía cao của B1 (B2)
SCB1(B2) = SHB1(B2) - STB1(B2) = 57,55 - 50 = 7,55 MVA
• Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
SB4 + (SCB1 + SCB2) = 71,55 + 2.(7,55) = 86,65 MVA
• Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so
với lúc bình thường là:
Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 19


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

Sthiếu = STG - 86,65 = 168,65 - 86,65 = 82 MVA
- Công suất dự trữ của hệ thống 13% là SdtHT = 325 MVA
Ta thấy SdtHT > Sthiếu ⇒ thoả mãn điều kiện.
• Sự cố B1 (B2)
220

~

~

~

~

• Điều kiện kiểm tra sự cố:
Khi sự cố máy biến áp B1 (hoặc B2) máy biến áp tự ngẫu còn lại phải tải
một lượng công suất là:
S =STmax - SB3 = 100 - 71,55 = 28,45 MVA
Thực tế mỗi máy biến áp tự ngẫu phải tải được một lượng công suất là:
SB2(B3) = α.SđmB = 0,5.160 = 80 MVA
⇒ Vậy nên máy biến áp không bị quá tải.
- Phân bố công suất khi sự cố B1:
• Phía trung của MBA tự ngẫu phải tải sang thanh góp trung áp một lượng
công suất
STB2(B3) = STmax - SB4 = 100 – 71,55 = 28,45 MVA
- Lượng công suất từ máy phát F2 cấp lên phía hạ của B2
SHB2(B3) = SđmF - SUF -

1
1
.Stdmax = 75 – 17,55 - .13,8 = 54 MVA
4
4

- Lượng công suất phát lên phía cao của B2:
SCB2 = SHB2 - STB2 = 54 - 28,45 = 25,55 MVA
- Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát vào hệ thống là:
SB4 + SCB2 = 71,55 + 25,55 = 97,1 MVA
- Lượng công suất toàn bộ nhà máy phát lên thanh góp cao áp còn thiếu so
với lúc bình thường là:
Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 20

Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

Sthiếu = STG - 97,1 = 168,65 - 97,1 = 71,55 MVA
Ta thấy SdtHT > Sthiếu ⇒ thoả mãn điều kiện.
220

Kết luận:
Các máy biến áp đã chọn cho phương án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp làm việc quá tải.
4. Tính toán tổn thất điện năng tổng các máy biến áp.
Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:
- Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất
tải của nó.
- Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây
trong một năm:
2

S 
∆A2cd = ∆P0.T + ∆PN  b  .t
 Sdm 
• Đối với máy biến áp tự ngẫu
∆Atn = ∆P0.T +

365
.Σ(∆PNC. S2Ci .ti + ∆Pnt. S2ti .ti + ∆Pntt. S2Hi .ti)

2
SdmB

Trong đó:
SCi, STi. SHi: công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu
trong tổng thời gian ti.
Sb: công suất tải qua mỗi máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian
ti.

∆PNC− H ∆PNT − H 
−

2
α
α2 

∆PNT − H ∆PNC− H 

−
∆PNT = 0,5.  ∆PNC− T +

α2
α2 

∆PNC− H
 ∆P

− ∆PNC− T 
∆PNH = 0,5.  NT2 − H −
2

α
 α



∆PNC = 0,5.  ∆PNC− T +

Dựa vào bảng thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn
thất điện năng trong các máy biến áp như sau:
• Máy biến áp ba pha hai cuộn dây
Máy biến áp B3 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải qua nó: S b
= 71,55 MVA trong cả năm.

 S
Ta có: ∆A = ∆P0.T + ∆PN  b
 Sdmα

2


 .T


Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 21


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp


71,552 

 = 2943,098.103 KWh
∆AB4 = 8760  80 + 320
2
80 


71,55 2 
 = 2873,026.103 KWh
∆AB3 = 8760  70 + 310
2
80 


• Máy biến áp tự ngẫu.
190 190 

−
 = 190 KW
Ta có: ∆PNC = 0,5  380 +
2
0
,
5
0,5 2 

190 190 


−
 = 190 KW
∆PNT = 0,5  380 +
2
0
,
5
0,5 2 


 190 190

+
−
380
 = 570 KW
2
2
 0,5 0,5

365
2
2
2
Từ đó ta có: ∆A = ∆P0T + 2 ( Σ∆PNC S Ci .ti + ∆PNT .S Ti .ti + ∆PNH .S Hi .ti )
S dm
∆PNH = 0,5 

365

{(190.(37,38)2 + 190.(-1,55)2 + 570.35,832).4
160 2
+ (190.27,382 + 190.(18,45)2 + 570.45,832).2 +
+ (190.23,962 + 190.(18,45)2 + 570.42,412).2 +
+ (190.53,062 + 190.(18,45)2 + 570.71,512).2 +
+ (190.48,552 + 190.(28,45)2 + 570.772).2 +
+ (190.342 + 190.(28,45)2 + 570.62,452).2 +
+ (190.55,082 + 190.(13,45)2 + 570.68,532).4 +
+ (190.64,462 + 190.(3,45)2 + 570.67,912).2+
+ (190.20,812 + 190.(3,45)2 + 570.24,262).4}
= 1449,044.103 KWh
Như vậy, tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
∆AΣ = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 + ∆AB4
= 2× 1449,044.103 + 2873,026.103 + 2943,098.103
= 8714,212 KWh
∆ATN = 85.8760 +

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 22


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CỦA
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CÁC PHƯƠNG ÁN
A. Tính toán ngắn mạch.
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây

dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn
mạch.
Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện
cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải phù hợp với điều kiện làm
việc thực tế. Dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn
mạch 3 pha.
Chọn các đại lượng cơ bản.
Scb = 100 MVA
Ucb = Utb

3.1. Phương án I.
3.1.1. Chọn điểm ngắn mạch
Chọn điểm ngắn mạch tính toán sao cho dòng ngắn mạch lớn nhất có thể có,
tất cả các nguồn phát cùng làm việc .
Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán.

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 23


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

~

~

~

~

Lập sơ đồ thay thế.
EHT
XHT

N1

XD

XC

XC

XH

X31

XT
XB4 XB4

XH
XT

N1
N1

XF

E1

N1

XF

XF

E2

F3

Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 100MVA
Ucb = Utb(230 -115 -10,5 KV)
3.1.2. Tính điện kháng các phần tử.
Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 24

XF

F4


Đồ án môn học

Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

• Điện kháng của hệ thống

S cb
100

= 0,65.
= 0,026
S Ht
2500
S cb 1
1
100
XD = . X 0 .L. 2 = .0,4.98.
= 0,037
2
U TB 2
230 2
XHT = X*HT.

• Điện kháng máy phát.
XF = X’d.

Scb
100
= 0,146.
= 0,195
SdmF
75

• Điện kháng của máy biến áp hai cuộn dây

X B110 =

U N % Sc
10,5 100

.
=
.
= 0,131
100 S dmB 100 80

• Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu B1, B2:
Do UN% ≥ 25% nên ta bỏ qua hệ số α
Ta có:
+ Điện kháng cuộn cao áp:
XC

1
( U NC−T + U NC−H − U NT−H ). Scb
200
SdmF
1
(11 + 32 − 20).100 = 0,0718
=
200
160
=

+ Điện kháng cuộn trung áp
XT

=

1
( U NC−T + U NC−H − U NT−H ). Scb

200
SdmB

=

1
(11 + 20 − 32). 100 = -0,003 ≈ 0
200
160

+ Điện kháng cuộn hạ áp
XH =

1
( U NC−T + U NC−H − U NT−H ). Scb
200
SdmB
=

1
( 32 + 20 − 11). 100 = 0,128
200
160

3.1.3. Tính toán ngắn mạch theo điểm
a. Tính dòng ngắn mạch tại N1
Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện
thiết kế.
Sơ đồ thay thế:

Sinh viªn: Vò V¨n ThiÕt – HT§1 – K44
Trang 25