Tài liệu Đồ án môn học - Thiết kế phần điện của nhà máy điện pdf

Đồ án môn học
Thiết kế phần điện của nhà
máy điện












ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

3
0
20
40
60
80

100
120
S(MVA)
S(t)


Chương 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1. Chọn máy phát điện:
Theo yêu cầu của bài, nhà máy nhiệt điện công suất 220kw, gồm 4 tổ
máy x 55 MW nên ta chọn các máy phát điện cùng loại có các thông số kỹ
thuật như sau:
Bảng 1
Loại
máy
phát
Thông số định mức Điện kháng(*) Loại máy
kích
thích
n
v/p
S
MVA
P
MW
U
kV
cosϕ
I
kA

X
d
" X
d
' X
d
TBΦ.55.
2
3000 68,75 55 10,5 0,8 3,462 0,123
0,182
1,452 BT-450-
3000

2. Tính toán cân bằng công suất :
a) Tính công suất phụ tải các cấp:
- Phía trung 110kV:
Với P
max
= 85 MW; cosϕ =0,88 ⇒
591,96
88,0
85
S
max
==
(
MVA)
Và biến thiên phụ tải theo giờ P%(t), ta tính được S(t) theo công thức:
()
( ) ( )

100
t%P
.
88,0
85
100
t%P
.
cos
P
tS
max
=
ϕ
=

Bảng 2
t(h) 0-8 8-14 14-20 20-24
P% 80 100 80 70
P 68 85 68 59,50
S(t) 77,273 96,591 77,273 67,614




96,591


77,273 77,273
67,614

4
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S(MVA)
t(h)
S(t)




b) Công suất phụ tải địa phương:
Với U
đm
=10 kV; P
max

= 40 MW; cosϕ =0,85 ⇒
059,47
85,0
40
S
max
==
(
MVA)
Và biến thiên phụ tải theo giờ P%(t), ta tính được S(t) theo công thức:
()
( ) ( )
100
t%P
.
85,0
40
100
t%P
.
cos
P
tS
max
=
ϕ
=

Bảng 3
t(h) 0-8 8-12 12-20 20-24

P% 70 80 100 80
P 28 32 40 32
S(t) 32,941 37,647 47,059 37,647

Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát:


47,059

37,647 37,647
32,941










c. Công suất phụ tải toàn nhà máy:
Với ΣP=220 MW ; cosϕ =0,8 ⇒

059,47
8,0
220
S
max
==

(
MVA)
Và biến thiên phụ tải theo giờ P%(t), ta tính được S(t) theo công thức:
()
( ) ( )
100
t%P
.
8,0
220
100
t%P
.
cos
P
tS
max
=
ϕ
=

Bảng 4
t(h) 0-8 8-18 18-24
P% 80 100 80
P 176 220 176
S(t) 220 275 220

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

5

0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S(MVA)
t(h)
S(t)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
S(MVA)
t(h)
S(t)
Đồ thị công suất phụ tải toàn nhà máy

275



220 220










d. Công suất tự dùng của nhà máy:
Với α =6%, cosϕ =0,86 ta tính được S(t) theo công thức:

( )
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

+=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+α=
275
tS
.6,04,0275.
100
6
S
S
.6,04,0S.S
tnm
nm
t
nmtd

Ta có bảng sau:
Bảng 5
t(h) 0-8 8-18 18-24
S
tnm
220 275 220
S

td
(t) 14,52 16,5 14,52

Đồ thị công suất phụ tải toàn nhà máy





16,5

14,52 14,52








6
0
20
40
60
80
100
120
140
160

024681012141618202224
S(MVA)
t(h)
S(t)



e. Công suất phát về hệ thống:
S
VHT
(t) =S
tnm
(t)-[S
td
(t) +S
UF
(t) +S
T
(t) +S
c
(t)]
Trong đó S
c
(t) = 0
Ta có bảng sau:

Bảng 6
t(h) 0-8 8-12 12-14 14-18 18-20 20-24
S
tnm

220 275 275 275 220 220
S
td
14,52 16,5 16,5 16,5 14,52 14,52
S
UF
32,941 37,647 47,059 47,059 47,059 37,647
S
T
77,273 96,591 96,591 77,273 77,273 67,614
S
VHT
95,266 124,262 114,85 134,168 81,148 100,219

Đồ thị phụ tải công suất phát về hệ thống:





134,168
124,262

114,85


100,219
95,266

81,148














ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

7









Chương 2
XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN MÁY
BIẾN ÁP

Theo chương 1 ta có kết quả tính toán sau:
Phụ tải địa phương :
S
đpmax
= 47,059 MVA
S
đpmin
= 32,941 MVA
Phụ tải trung áp :
S
Tmax
= 96,591 MVA
S
Tmin
= 67,614 MVA
Phụ tải tự dùng :
S
Tdmax
= 16,5 MVA
S
Tdmin
= 14,52 MVA
Phụ tải phát vào hệ thống :
S
HTmax
= 284,88 MVA
S
HTmin
= 163,14 MVA
I. XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN

Ta xây dựng các phương án theo các cơ sở sau:
1. Có hay không có thanh góp điện áp máy phát:
Công suất phụ tải địa phương max :
S
uF
max
=47,059 > 15%.S
mf
=15%.68,75=10,3125
Vậy sơ đồ có sử dụng thanh ghóp điện áp máy phát.
2. Lưới cao áp 220kV và trung áp 110kV là lưới có trung tính trực tiếp
nối đất, hệ số có lợi
5,0
220
110220
U
C
UU
TC
=
−
==α
−
nên ta dùng 2 máy biến áp tự
ngẫu liên lạc giữa 2 cấp đó.

8
3. S
Tmax
/S

Tmin
=96,591/67,614 mà S
Fđm
=68,75; cho nên số lượng bộ máy
MF-MBA 2 cuộn dây phía trung áp sao cho tương ứng với công suất max cấp
đó, do vậy có thể sử dụng 1 hay 2 bộ MF-MBA 2 cuộn dây.
4.Ghép 1 số MF với một MBA: phải đảm bảo công suất tổng của máy
phát ghép nhỏ hơn công suất dự phòng của hệ thống. Từ đó ta vạch ra các
phương án như sau.


.PHƯƠNG ÁN 1
Phương án I, phía cao áp thanh góp 220kV bố trí 2 máy biến áp tự ngẫu.
Phía trung áp thanh góp 110kV được n
ối với hai bộ máy phát điện - máy biến
áp ba pha hai dây quấn.
Sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa hai cấp điện áp cao và trung.
Phụ tải tự dùng đựoc cấp từ phía hạ áp của các máy biến áp, riêng phụ tải địa
phương phải được cấp điện từ phía hạ áp của máy biến áp liên lạc.

.PHƯƠNG ÁN 2
Ghép m
ột bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn dây lên thanh góp trung
áp 110kV.
Thanh ghóp 220kV ta cũng ghép một bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn
dây
Để liên lạc giữa hai cấp điện áp cao và trung ta sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

9

.PHƯƠNG ÁN 3
Thanh ghóp 220kV ta cũng ghép hai bộ máy phát điện-máy biến áp hai cuộn
dây
Để liên lạc giữa hai cấp điện áp cao và trung ta sử dụng 2 máy biến áp tự ngẫu
Ta thấy phương án này là không kinh tế ( vì phụ tải bên trung lớn).













10


II.CHỌN MÁY BIẾN ÁP:
1. Phương án 1:
a.Chọn máy biến áp:
- Chọn MBA B3,B4 trong bộ MF - MBA 2 cuộn dây bên trung được chọn

theo điều kiện của sơ đồ bộ:
S
Fđm
≤ S
B
=68,75 ⇒ S
Bđm
= 80 (MVA)
Đối với MBA 2 cuộn dây này ta không cần phải kiểm tra điều kiện sự cố.
- Chọn MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 theo công thức sau:

max
.
1
thuaBdm
SS
α
≥
(2-1)
trong đó: α: hệ số có lợi, α = 0,5
S
thừa
max
= S
Fđm
= 68,75 (MVA)
Vậy ta có:
5,13775,68.
5,0
1

S
Bdm
=≥
(MVA)
Kết quả chọn máy biến áp cho phương án 1 như sau:
Bảng 2-1
Cấp
điện
áp,
kV
Loại
S
đm
,
MVA
U, kV
Tổn thất, kW
U
N
%
I
0
,%
Giá
tiền,
x10
3

Rúp
P

0

(loạ
i A)
P
N
C T H
C -
T
C -
H
T
-
H
C-
T
C-H
T-
H
110 TДЦ 80 121 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55 100
220
ATДЦT
H
160 230 121 10,5 85 380 - - 11 32 20 0,5 205
b. Kiểm tra quá tải của máy biến áp:
b.1: Quá tải bình thường: Do máy biến áp có công suất định mức được chọn
lớn hơn công suất thừa cực đại cho nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải
khi làm việc bình thường.
b.2: Quá tải sự cố: Xét khi S
Tmax

trong hai trường hợp sau
- Sự cố hỏng một bộ MF - MBA bên trung: ta phải kiểm tra điều kiện:
2.K
qt
sc
.α.S
Bđm
≥ S
Tmax
- S
bộ
còn lại
(2-2)
Với: S
bộ
còn lại
= S
đmF
- S
td
= 68,75 - 0,06.68,75 = 64,625 MVA
Ta có: 2.1,4.0,5.160 ≥ 96,591- 64,625 → điều kiện được thoả mãn.
- Sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc: ta kiểm tra điều kiện sau:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

11
K
qt
sc
.α.S

Bđm
≥ S
Tmax
- ΣS
bộ
(2-3)
Ta có: 1,4.0,5.160 ≥ 96,591 - 2.64,625 → điều kiện được thoả mãn.
b.3:Kiểm tra điều kiện S
dt
≥ S
thiếu
:
-Hỏng một bộ bên trung:

()
983,15966,31
2
1
SS
2
1
S
bT
max
TCT
==−=
MVA

096,415,16
2

1
059,4775,68.2
2
1
S
2
1
SS.2
2
1
S
td
max
uFdmFCH
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−−=
MVA

113,25983,15096,41SSS
CTCHCC
=−=−=
MVA

055,109113,25168,134SSS
CC
max
VHT
thieu
=−=−=
MVA

2102100.
100
10
S
dt
==
MVA
Điều kiện S
dt
≥ S
thiếu
thỏa mãn
-Hỏng một máy liên lạc:

659,32625,64.2591,96SSS
bt

max
TCT
−=−=−=
∑
MVA

192,82S
2
1
SS.2S
max
td
max
dfdmFCH
=−−=
MVA

851,114659,32192,82SSS
CTCHCC
=+=−=
MVA

173,5995,128168,134SSS
CC
max
VHT
thieu
=−=−=
MVA
Điều kiện S

dt
≥ S
thiếu
thỏa mãn
2. Phương án 2:
a.Chọn máy biến áp:
- Chọn MBA B3,B4 trong bộ MF - MBA 2 cuộn dây bên trung được chọn
theo điều kiện của sơ đồ bộ:
S
Fđm
≤ S
B
=68,75 ⇒ S
Bđm
= 80 (MVA)
Đối với MBA 2 cuộn dây này ta không cần phải kiểm tra điều kiện sự cố.
- Chọn MBA tự ngẫu liên lạc B1, B2 theo công thức sau:

max
.
1
thuaBdm
SS
α
≥
(2-1)
trong đó: α: hệ số có lợi, α = 0,5
S
thừa
max

= S
Fđm
= 68,75 (MVA)
Vậy ta có:
5,13775,68.
5,0
1
S
Bdm
=≥
(MVA)

12
Kết quả chọn máy biến áp cho phương án 1 như sau:
Bảng 1-8
Cấp
điện
áp,
kV
Loại
S
đm
,
MVA
U, kV
Tổn thất, kW
U
N
%
I

0
,%
Giá
tiền,
x10
3

Rúp
P
0

(loạ
i A)
P
N
C T H
C -
T
C -
H
T
-
H
C-
T
C-H
T-
H
110 TДЦ 80 121 - 10,5 70 - 310 - - 10,5 - 0,55 100
220 TДЦ 80 242 - 10,5 80 - 320 - - 10,5 - 0,6 90

220
ATДЦT
H
160 230 121 10,5 85 380 - - 11 32 20 0,5 205
b. Kiểm tra quá tải của máy biến áp:
b.1: Quá tải bình thường: Do máy biến áp có công suất định mức được chọn
lớn hơn công suất thừa cực đại cho nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải
khi làm việc bình thường.
b.2: Quá tải sự cố: Xét khi S
Tmax
trong hai trường hợp sau
- Sự cố hỏng một bộ MF - MBA bên trung: ta phải kiểm tra điều kiện:
2.K
qt
sc
.α.S
Bđm
≥ S
Tmax
(2-2)
Ta có: 2.1,4.0,5.160 ≥ 96,591 → điều kiện được thoả mãn.
- Sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc: ta kiểm tra điều kiện sau:
K
qt
sc
.α.S
Bđm
≥ S
Tmax
- ΣS

bộ
(2-3)
Ta có: 1,4.0,5.160 ≥ 96,591 - 64,625 → điều kiện được thoả mãn.
b.3:Kiểm tra điều kiện S
dt
≥ S
thiếu
:
-Hỏng một bộ bên trung:

296,48591,96
2
1
S
2
1
S
max
TCT
===
MVA

096,415,16
2
1
059,4775,68.2
2
1
S
2

1
SS.2
2
1
S
td
max
uFdmFCH
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−−=
MVA

201,7296,48091,41SSS
CTCHCC
−=−=−=
MVA

744,76625,64201,7168,134SSSS
bCC
max
VHT
thieu
=−+=−−=
MVA

2102100.
100
10
S
dt
==
MVA
Điều kiện S
dt
≥ S
thiếu
thỏa mãn
-Hỏng một máy liên lạc:

966,31625,64591,96SSS
bt
max
TCT
=−=−=
∑
MVA
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

13

192,82S
2
1
SS.2S
max
td
max
dfdmFCH
=−−=
MVA

226,50966,31192,82SSS
CTCHCC
=−=−=
MVA

173,5625,64226,50168,134SSSS
bCC
max
VHT
thieu
=−−=−−=
MVA
Điều kiện S
dt
≥ S
thiếu

thỏa mãn











Chương 3
TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
I.Tính toán cho phương án 1:
1.Tính phân bố công suất cho các máy biến áp:
Bộ MF - MBA hai cuộn dây làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm:

625,645,16.
4
1
75,68S.
4
1
SSS
maxtdFdm3B4B
=−=−==
(MVA)
Đồ thị phụ tải các phía của máy biến áp tự ngẫu B1, B2:
- Phía cuộn cao:

VHTCC
StS .
2
1
)( =
(MVA) (2-4)
- Phía cuộn trung:
[]
boTCT
StStS Σ−= )(.
2
1
)(
(MVA) (2-5)
- Phía cuộn hạ: S
CH
(t) = S
CC
(t) + S
CT
(t) (MVA) (2-6)
Từ các công thức trên ta tính được sự phân bố công suất cho máy biến áp liên
lạc B1, B2 như sau:



14
Bảng 3-1
Loại MBA
Cấp

đ.áp
S,
MVA
Thời gian, h
0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20
2 cuộn dây T S
Bbộ
64,625 64,625 64,625 64,625 64,625 64,625
Tự ngẫu
C S
CC
47,633 62,131 57,425 67,084 40,576 50,11
T S
CT
-25,989 -32,659 -32,659 -25,989 -25,989 -30,818
H S
CH
21,644 29,472 24,766 41,065 14,587 19,292
2. Tính tổn thất điện năng của máy biến áp.
a) Đối với máy biến áp ghép bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây
Công thức tính tổn thất điện năng như sau:
t
S
S
PtPA
Bdm
B
NB
...
2

2
0
Δ+Δ=Δ
(2-7)
trong đó : ΔP
0
, ΔP
N
- tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của MBA
S
Bđm
- Công suất định mức của máy biến áp.
t- Thời gian vận hành của máy biến áp trong năm
Do máy biến áp B3, B4 vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm
và công suất truyền tải qua là S
B
= 64,625 MVA và t = 8760 h
→
3
2
2
3B
10.295,23858760.
80
625,64
.3108760.70A =+=Δ
(kW)
b) Đối với máy biến áp tự ngẫu biến áp pha

∑

⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
Δ+Δ+Δ+Δ=Δ
−−− i
Bdm
iH
HN
Bdm
iT
TN
Bdm
iC
CN
t
S
S
P
S
S
P
S
S
PtPA .....365.
2
2
2

2
2
2
0
(2-8)
trong đó : S
iC
, S
iT
, S
iH
- công suất tải qua cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ áp
của máy biến áp tự ngẫu
ΔP
N-C
, ΔP
N-T
, ΔP
N-H
- tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp
cao, trung, hạ áp của máy biến áp tự ngẫu được tính theo các công thức sau:

⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Δ
+

Δ
+Δ−=Δ
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Δ
+
Δ
−Δ=Δ
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Δ
−
Δ
+Δ=Δ
−−
−−
−−
−−
−−
−−
2
.

2
.
.
2
.
2
.
.
2
.
2
.
.
.5,0
.5,0
.5,0
αα
αα
αα
HTNHCN
TCNHN
HTNHCN
TCNTN
HTNHCN
TCNCN
PP
PP
PP
PP
PP

PP
(2-9)
Cho ΔP
N.C-T
= 380 (kW) → ΔP
N.T-H
= ΔP
N.C-H
= 0,5.ΔP
N.C-T
= 190
(kW)
Từ đó ta tính được: ΔP
N-C
= ΔP
N-T
= 190 (kW)
ΔP
N-H
= 570 (kW)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

15
⎢
⎢
⎣
⎡
+
⎟
⎟

⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++=Δ=Δ 8.
160
644,31
.570
160
989,25
.190
160
633,47
.190.3658760.85AA
2
2
2
2
2
2
2B1B
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜

⎝
⎛
+++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++ 2.
160
472,29
.570
160
659,32
.190
160
425,57
.1904.
160
472,29
.570
160
659,32
.190
160
131,62
.190

2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

+++ 2.
160
587,14
.570
160
989,25
.190
160
576,40
.1904.
160
065,41
.570
160
989,25
.190
160
084,67
.190
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

2
⎥
⎥
⎦
⎤
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++ 4.
160
292,19
.570
160
818,30
.190
160
11,50
.190
2
2
2
2
2
2
=1130,645 (MWh)

Như vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp của phương
án 1 là ΔA
1
= ΔA
B1
+ ΔA
B2
+ ΔA
B3
+ΔA
B4

ΔA
1
= 2.2385,295.10
3
+ 2.1130,645.10
3
= 7031,88.10
3
(kWh)
3. Tính dòng điện cưỡng bức của mạch ở điện áp cao, trung, hạ.




(1) (4) (3)
(2) (5) (6)

(7) (8)
(9)

a) Các mạch phía 220 kV
- Đường dây kép nối vào hệ thống:

352,0
230.3
168,134
U.3
S
I
dm
maxVHT
)1(
cb
===
(kA)
- Phía cao áp máy biến áp liên lạc B1, B2:
+ Lúc bình thường: S
CCmax
= 67,084 (MVA)
+ Lúc sự cố 1 bộ bên trung: S
CCB1
= S
CCB2
= 25,113 (MVA)
+ Lúc sự cố 1 MBA liên lạc: S
CC
=114,851 (MVA)

339,0
230.3
851,114
U.3
S
I
dm
maxCC
)2(
cb
===
(kA)

16
Vậy I
cb
(2)
= 0,339 (kA)
Vậy I
cb
(220)
= 0,352 (kA)
b) Các mạch phía 110 khu vực
- Đường dây kép cấp cho phụ tải trung áp

155,0
110.3.88,0
30
U.3.cos

P
2
1
I
max
)3(
bt
==
ϕ
=
(kA) → I
cb
= 0,31 (kA)
- Đường dây đơn cấp cho phụ tải trung áp (không có tình trạng cưỡng bức)

167,0
110.3.88,0
28
U.3.cos
P
I
max
)4(
bt
==
ϕ
=
(kA)
- Phía trung áp máy biến áp liên lạc B1, B2:
+ Lúc bình thường: S

CTmax
= 32,659 (MVA)
+ Sự cố 1 bộ bên trung: S
CTmax
= 15,983 (MVA)
+ Sự cố 1 MBA B1(B2): S
CTmax
=32,659 (MVA)

171,0
110.3
659,32
U.3
S
I
dm
maxCT
)5(
cb
===
(kA)
Vậy dòng cưỡng bức: I
cb
(5)
= 0,171 (kA)
- Bộ MFĐ - MBA B3, B4:

379,0
110.3
75,68

.05,1
U.3
S
.05,1I
dm
Fdm
)5(
cb
===
(kA)
Vậy I
cb
(110)
= 0,379 (kA)
c) Các mạch phía 10,5 kV
- Mạch máy phát:
292,2
5,10.3
75,68
.05,1
U.3
S
.05,1I
dm
Fdm
)9(
cb
===
(kA)
- Phía hạ áp máy biến áp liên lạc B1, B2:

+ Lúc bình thường: S
CHmax
= 41,065 (MVA)
+ Sự cố 1 bộ bên trung: S
CHB1
= S
CHB2
= 41,096 (MVA)
+ Sự cố 1 MBA liên lạc: S
CH
= 82,192 (MVA)
Vậy I
cb
(6)
= 4,519 (kA)
- Dòng cưỡng bức qua kháng điện phân đoạn:
+ Lúc bình thường: không có dòng công suất chạy qua kháng điện
+ Sự cố 1 máy phát điện: S
Kmax
= 36,971 (MVA)
+ Sự cố 1 MBA liên lạc: S
Kmax
= 71,65 (MVA)
Vậy I
cb
(8)
= 3,94 (kA)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

17

Vậy I
cb
(10,5)
= 4,195 (kA)
Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức các mạch của phương án 1:
Bảng 3-2
Cấp điện áp, kV 220 110 10,5
Dòng điện cưỡng bức, kA 0,352 0,379 4,195
4.Tính toán kinh tế - kỹ thuật:
Mục đích của tính toán kinh tế kỹ thuật là đánh giá các phương án về mặt
kinh tế từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật các
chỉ tiêu kinh tế cao. Thực tế vốn đầu tư phụ thuộc vốn đầu tư các mạch của
thiết bị phân phối mà vốn vốn đầu t
ư cho thiết bị phân phối chủ yếu là máy
cắt. Vì thế để tính toán vốn đầu tư cho thiết bị phân phối trước hết ta chọn
máy cắt cho từng phương án.
- Vốn đầu tư: V = V
B
+ V
TBPP
(4-1)
trong đó: V
B
là vốn đầu tư cho máy biến áp V
B
= ΣV
Bi
. K
Bi
(4-2)

V
Bi
là tiền mua máy biến áp thứ i.
K
Bi
là tính đến tiền chuyên chở lắp đặt máy biến áp thứ i (hệ số
này phụ thuộc vào công suất và điện áp định mức), K
B
= 1,4
V
TBPP
là vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối
V
TBPP
=Σ( n
c
.v
c
+ n
t
.v
t
+ n
h
.v
h
) (4-3)
với: n
c
, n

t
, n
h
là số mạch phía cao, trung và hạ áp
v
c
, v
t
, v
h
là giá mỗi mạch phía cao, trung và hạ áp.
- Chi phí vận hành hàng năm: P = P
KH
+ P
ΔA
(4-4)
Trong đó: P
KH
là chi phí khấu hao vốn đầu tư:
VP .
100
4,8
=
(4-5)
P
ΔA
là chi phí tổn thất điện năng P
ΔA
= 500.ΔA (4-6)
a. Chọn sơ bộ máy cắt và dao cách ly

Máy cắt và dao cách ly được chọn sơ bộ theo điều kiện sau:
U
đm MC, DCL
≥ U
l

I
đm MC, DCL
≥ I
cb
max
(4-7)
Theo điều kiện (4-7) trên ta chọn được loại máy cắt và dao cách ly cho các
mạch phía cao, trung, hạ như bảng sau:
Bảng 10
Mạch Loại máy cắt Giá tiền, rúp Loại dao cách ly Giá tiền, USD
Cao BMK 220/10000 63,2.10
3
PΠH
Д
220/600
450
Trung
MK
Π 110/3500
21.10
3
PΠH
Д
110/600

113
Hạ
MΓΓ 10/1800
25,5.10
3
PBK 10/5000 73

18
b. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối
- Phía 220 kV: Dùng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp.
- Phía 110 kV: Dùng sơ đồ hệ thống 2 thanh góp có thanh góp vòng (Do phụ
tải phía trung lớn, có phụ tải loại I yêu cầu đảm bảo cung cấp điện liên tục)
- Phía 10 kV: Dùng thanh góp điện áp máy phát có kháng điện phân đoạn loại
PbA 10/3000/12











c. Tính vốn đầu tư
Áp dụng các công th
ức tính vốn đầu tư (4-1), (4-2), (4-3)
Hai máy biến áp tự ngẫu công suất 160 MVA, giá v
B

= 205.10
3
Rúp/máy
Hai máy biến áp 3 pha 2 dây quấn công suất 80 MVA giá 100.10
3
Rúp/máy
⇒ V
B
= 2.1,4. 205.10
3
+ 2.1,4.100.10
3
= 854.10
3
(Rúp)
Hay V
B
= 31,16.10
9
(VNĐ)
Ta có: V
TBPP
= Σ( n
c
.v
c
+ n
t
.v
t

+ n
h
.v
h
)
n
c
là số mạch phía cao áp: n
c
= 3 mạch.
v
c
là giá tiền đầu tư cho một mạch phía cao áp : v
c
= 63,2.10
3
(Rúp)
n
t
là số mạch phía trung áp: n
t
= 6 mạch.
v
t
là giá tiền đầu tư cho một mạch phía trung áp : v
t
= 21.10
3
(Rúp)
n

h
là số mạch phía hạ áp: n
h
= 3 mạch.
v
h
là giá tiền đầu tư cho một mạch phía hạ áp : v
h
= 25,5.10
3
(Rúp)
Vậy tổng số tiền đầu tư cho thiết bị phân phối
V
TBPP
= (3.63,2 + 6.21 + 3.25,5).10
3
= 392,1.10
3
(Rúp)
~
220kV
110kV
~
B
3
F
3
B
4
F

4
B
1
~
F
2
~
F
1
B
2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

19
Hay V
TBPP
= 15,68.10
9
(VNĐ)
Như vậy tổng vốn đầu tư là : V
1
= 31,16.10
9
+ 15,68.10
9
= 46,84.10
9
(VNĐ)
5. Tính chi phí vận hàng hàng năm.
Áp dụng các công thức (4-4), (4-5), (4-6) tính như sau:

Trong đó :
6
9
KH
10.56,3934
100
10.84,46.4,8
P ==
(VNĐ)
P
∆A
= 500. ∆A = 500.7031,88.10
3
= 3515,94.10
6
(VNĐ)
Vậy : P
1
= 3934,56.10
6
+ 3515,94.10
6
= 7450,5.10
6
(VNĐ)

II.Tính toán cho phương án 2:
1.Tính phân bố công suất cho các máy biến áp:
Bộ MF - MBA hai cuộn dây làm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm:

625,645,16.
4
1
75,68S.
4
1
SS
maxtdFdm3B
=−=−=
(MVA)
Đồ thị phụ tải các phía của máy biến áp tự ngẫu B1, B2:
- Phía cuộn cao:
()()
625,64S
2
1
SS.
2
1
)t(S
VHTbVHTCC
−=−=
(MVA) (2-4)
- Phía cuộn trung:
[]
)t(S.
2
1
)t(S
TCT

=
(MVA) (2-5)
- Phía cuộn hạ: S
CH
(t) = S
CC
(t) + S
CT
(t) (MVA) (2-6)
Từ các công thức trên ta tính được sự phân bố công suất cho máy biến áp liên
lạc B1, B2 như sau:
Bảng 3-3
Loại MBA
Cấp
đ.áp
S, MVA
Thời gian, h
0-5 5-8 8-11 11-14 14-17 17-20
2 cuộn dây T S
Bbộ
64,625 64,625 64,625 64,625 64,625 64,625
Tự ngẫu
C S
CC
15,321 29,819 25,113 34,772 8,262 17,797
T S
CT
38,637 48,296 48,296 68,637 38,637 17,797
H S
CH

53,958 78,115 73,409 73,409 46,899 51,604
2. Tính tổn thất điện năng của máy biến áp.
a) Đối với máy biến áp ghép bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây
Công thức tính tổn thất điện năng như sau:
t
S
S
PtPA
Bdm
B
NB
...
2
2
0
Δ+Δ=Δ
(2-7)
trong đó : ΔP
0
, ΔP
N
- tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của MBA
S
Bđm
- Công suất định mức của máy biến áp.
t- Thời gian vận hành của máy biến áp trong năm

20
Do máy biến áp B3, B4 vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm
và công suất truyền tải qua là S

B
= 64,625 MVA và t = 8760 h
Máy biến áp ghép bộ phía trung áp:
→
3
2
2
3B
10.295,23858760.
80
625,64
.3108760.70A =+=Δ
(kW)
Máy biến áp ghép bộ phía cao áp:
→
3
2
2
4B
10.059,25308760.
80
625,64
.3208760.80A =+=Δ
(kW)
b) Đối với máy biến áp tự ngẫu biến áp pha

∑
⎥
⎦
⎤

⎢
⎣
⎡
Δ+Δ+Δ+Δ=Δ
−−− i
Bdm
iH
HN
Bdm
iT
TN
Bdm
iC
CN
t
S
S
P
S
S
P
S
S
PtPA .....365.
2
2
2
2
2
2

0
(2-8)
trong đó : S
iC
, S
iT
, S
iH
- công suất tải qua cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ áp
của máy biến áp tự ngẫu
ΔP
N-C
, ΔP
N-T
, ΔP
N-H
- tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp
cao, trung, hạ áp của máy biến áp tự ngẫu được tính theo các công thức sau:

⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Δ
+
Δ
+Δ−=Δ
⎟

⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Δ
+
Δ
−Δ=Δ
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
Δ
−
Δ
+Δ=Δ
−−
−−
−−
−−
−−
−−
2
.
2
.
.

2
.
2
.
.
2
.
2
.
.
.5,0
.5,0
.5,0
αα
αα
αα
HTNHCN
TCNHN
HTNHCN
TCNTN
HTNHCN
TCNCN
PP
PP
PP
PP
PP
PP
(2-9)
Cho ΔP

N.C-T
= 380 (kW) → ΔP
N.T-H
= ΔP
N.C-H
= 0,5.ΔP
N.C-T
= 190
(kW)
Từ đó ta tính được: ΔP
N-C
= ΔP
N-T
= 190 (kW)
ΔP
N-H
= 570 (kW)
⎢
⎢
⎣
⎡
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

+++=Δ=Δ 8.
160
958,53
.570
160
637,38
.190
160
321,15
.190.3658760.85AA
2
2
2
2
2
2
2B1B
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++
⎟
⎟
⎠

⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++ 2.
160
409,73
.570
160
296,48
.190
160
113,25
.1904.
160
115,78
.570
160
296,48
.190
160
819,29
.190
2
2
2
2
2
2

2
2
2
2
2
2
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++ 2.
160
899,46
.570
160
637,38

.190
160
262,8
.1904.
160
899,46
.570
160
637,38
.190
160
772,34
.190
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4.
160
604,51
.570
160

807,33
.190
160
797,17
.190
2
2
2
2
2
2
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++

=1558,733 (MWh)
Như vậy tổng tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp của phương
án 2 là : ΔA
2
= ΔA
B1
+ ΔA
B2
+ ΔA

B3
+ΔA
B4

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

21
ΔA
2
= 2385,295.10
3
+2530,059.10
3
+ 2.1558,733.10
3
= 8032,82.10
3
(kWh)

3. Tính dòng điện cưỡng bức của mạch ở điện áp cao, trung, hạ.

a) Các mạch phía 220 kV
- Đường dây kép nối vào hệ thống:

352,0
230.3
168,134
U.3
S
I
dm
maxVHT
)1(
cb
===
(kA)
- Bộ MFĐ - MBA B4:

189,0
220.3
75,68
.05,1
U.3
S
.05,1I
dm
Fdm

)10(
cb
===
(kA)
- Phía cao áp máy biến áp liên lạc B1, B2:
+ Lúc bình thường: S
CCmax
= 34,772 (MVA)
+ Lúc sự cố 1 bộ bên trung: S
CCB1
= S
CCB2
= -7,201 (MVA)
+ Lúc sự cố 1 MBA liên lạc: S
CC
=50,226 (MVA)

132,0
220.3
226,50
U.3
S
I
dm
maxCC
)2(
cb
===
(kA)
Vậy I

cb
(2)
= 0,132 (kA)
Vậy I
cb
(220)
= 0,352 (kA)

22
b) Các mạch phía 110 khu vực
- Đường dây kép cấp cho phụ tải trung áp

155,0
110.3.88,0
30
U.3.cos
P
2
1
I
max
)3(
bt
==
ϕ
=
(kA) → I
cb
= 0,31 (kA)
- Đường dây đơn cấp cho phụ tải trung áp (không có tình trạng cưỡng bức)

167,0
110.3.88,0
28
U.3.cos
P
I
max
)4(
bt
==
ϕ
=
(kA)
- Phía trung áp máy biến áp liên lạc B1, B2:
+ Lúc bình thường: S
CTmax
= 48,296 (MVA)
+ Sự cố 1 bộ bên trung: S
CTmax
= 48,296 (MVA)
+ Sự cố 1 MBA B1(B2): S
CTmax
=31,966 (MVA)

253,0
110.3
296,48
U.3
S

I
dm
maxCT
)5(
cb
===
(kA)
Vậy dòng cưỡng bức: I
cb
(5)
= 0,253 (kA)
- Bộ MFĐ - MBA B3:

379,0
110.3
75,68
.05,1
U.3
S
.05,1I
dm
Fdm
)6(
cb
===
(kA)
Vậy I
cb
(110)
= 0,379 (kA)

c) Các mạch phía 10,5 kV
- Mạch máy phát:
292,2
5,10.3
75,68
.05,1
U.3
S
.05,1I
dm
Fdm
)9(
cb
===
(kA)
- Phía hạ áp máy biến áp liên lạc B1, B2:
+ Lúc bình thường: S
CHmax
= 41,065 (MVA)
+ Sự cố 1 bộ bên trung: S
CHB1
= S
CHB2
= 41,096 (MVA)
+ Sự cố 1 MBA liên lạc: S
CH
= 82,192 (MVA)
Vậy I
cb
(6)

= 4,519 (kA)
- Dòng cưỡng bức qua kháng điện phân đoạn:
+ Lúc bình thường: không có dòng công suất chạy qua kháng điện
+ Sự cố 1 máy phát điện: S
Kmax
= 36,971 (MVA)
+ Sự cố 1 MBA liên lạc: S
Kmax
= 71,65 (MVA)
Vậy I
cb
(8)
= 3,94 (kA)
Vậy I
cb
(10,5)
= 4,195 (kA)
Bảng tổng kết dòng điện cưỡng bức các mạch của phương án 2:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

23
Bảng 3-
4
Cấp điện áp, kV 220 110 10,5
Dòng điện cưỡng bức,
kA
0,352 0,379 4,195
4. Tính toán kinh tế kỹ thuật
a. Chọn sơ bộ máy cắt và dao cách ly
Chọn máy cắt và dao cách ly theo điều kiện (4-7) giống như phương án I

b. Lựa chọn sơ đồ thiết bị phân phối
Giống phương án I












c. Tính vốn đầu tư :
Làm tương tự phương án I ta được.
Vốn đầu tư cho máy biến áp gồm có 2 máy biến áp tự ngẫu và 2 máy biến áp
3 pha 2 dây quấn là:
V
B
= 2.1,4. 205.10
3
+ 2.1,4.100.10
3
= 854.10
3
(Rúp)
Hay V
B
= 34,16.10

9
(VNĐ)
Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối gồm có :
Phía cao áp (220KV) có 4 mạch
Phía trung áp (110KV) có 5 mạch
Phía hạ áp (10,5KV) có 3 mạch
V
TBPP
= (4.63,2 + 5.21 + 3.25,5).10
3
= 434,3.10
3
(Rúp)
B
1
220kV
110kV
~
F
1
~
F
2
B
2
~
B
3
F
3

~
B
4
F
4

24
Hay V
TBPP
= 17,372.10
9
(VNĐ)
Như vậy tổng vốn đầu tư là : V
2
= 34,16.10
9
+ 17,372.10
9
= 51,532.10
9

(VNĐ)
5. Tính chi phí vận hành hàng năm : Tính tương tự phương án I ta có

639
2
10.1,8345,82.108032.50010.532,51.
100
4,8
P =+=

(VNĐ)
Kết luận:
Từ các phần trên ta có bảng so sánh giữa 2 phương án về mặt kinh
tế như sau:
Bảng 3-
5
Phương
án Vốn đầu tư (x10
6
VNĐ) Chi phí vận hành (x10
6
VNĐ)
I 46840 7450,5
II 51532 8345,1

Vậy phương án I là phương án tối ưu nên ta giữ lại phương án I để tính toán
ngắn mạch.





Chương 4


TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
I. 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.
Ở cấp U

C
và U
T
do thang thiết bị lớn, dòng ngắn mạch nhỏ, thường chỉ chọn
một loại máy cắt nên ta chỉ tính một điểm ngắn mạch: N
1
, N
2
trên thanh góp,
nguồn cung cấp là toàn bộ máy phát điện của nhà máy và hệ thống.
Ở cấp U
F
: tính các điểm ngắn mạch như sau:
Trong phạm vi đồ án môn học ta chỉ cần tính toán ngắn mạch ở điểm sự cố
nặng nề nhất N
6
:
- Mạch máy phát điện tính 2 điểm ngắn mạch N
5
và N
5
’
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN

25
+ Khi tính N
5
coi như F
2
nghỉ (F

2
không cung cấp dòng ngắn mạch)
nguồn cung cấp là hệ thống và tất cả các máy phát điện còn lại.
+ Khi tính N
5
’ chỉ kể thành phần do F
2
cung cấp.
- Mạch tự dùng tính điểm ngắn mạch N
6
với nguồn cung cấp là các máy phát
điện và hệ thống (Thực ra có thể lấy I
N6
= I
N5
+ I
N5’
)
Trong phạm vi đồ án môn học ta chỉ cần tính toán ngắn mạch ở điểm sự cố
nặng nề nhất.
Sơ đồ chọn các điểm ngắn mạch tính toán như sau:



N
1
N
2

N
3


N
6
N
4

N
5
N
5

'


II. LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ

N
5
'
N
1
X
B3
X
F
F
3
X
B4
X
F
F
4
X
F
F
1
X
F
F
2
N

5
N
6
X
C
X
H
X
C
X
H
HT
X
HT
X
D
N
2

26
Chọn hệ tương đối cơ bản: S
cb
= 100 MVA
U
cb
= U
tb
= 230/115/10,5 kV
cb
cb

cb
U.3
S
I =
⇒ I
cb1
= 0,251 kA
I
cb2
= 0,5 kA
I
cb3
= 5,5 kA
- Điện kháng của hệ thống điện: Nhiệm vụ thiết kế đã cho điện kháng tương
đối định mức thứ tự thuận của hệ thống là X
HT1
= 1,2 và công suất định mức
của hệ thống S
HTđm
= 2100 MVA. Do đó điện kháng của hệ thống qui đổi về
lượng cơ bản là:

057,0
2100
100
.2,1
S
S
.XX
mdHT

cb
HT1HT
===

- Điện kháng của máy phát điện: Các máy phát điện đã cho là loại TBΦ-55-2
cực ẩn và có điện kháng siêu quá độ dọc trục là X
d
’’
= 0,123. Do đó điện
kháng qui đổi về lượng cơ bản là:

179,0
75
100
.123,0
S
S
.XX
Fdm
cb
''
dF
===

- Điện kháng của đường dây 220kV:

038,0
230
100
.100.4,0.

2
1
U
S
.l.x.
2
1
X
2
1
2
cb
cb
0D
===

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

131,0
80
100
.
100
5,10
S
S
100
%U
Bdm
cbN

3
===
B
X

- Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu.
U
N-C
% = 0,5.(U
N.C-T
+ U
N.C-H
- U
N.T-H
) = 0,5.(11 + 32 - 20) = 11,5
U
N-T
% = 0,5.(U
N.C-T
+ U
N.T-H
- U
N.C-H
) = 0,5.(11 + 20 - 32) = - 0,5 ≈ 0
U
N-H
% = 0,5.(U
N.C-H
+ U
N.T-H

- U
N.C-T
) = 0,5.(32 + 20 - 11) = 20,5
Điện kháng qui đổi của máy biến áp tự ngẫu ba pha về lượng cơ bản:

072,0
160
100
.
100
5,11
S
S
.
100
U
X
dm
cbCN
C
===
−


0
S
S
.
100
U

X
dm
cbTN
T
==
−


128,0
160
100
.
100
5,20
S
S
.
100
U
X
dm
cbHN
H
===
−

- Điện kháng qui đổi của kháng điện phân đoạn ở thanh góp điện áp máy phát: