Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 1000MW.doc

DỊCH VỤ VIẾT THUÊ ĐỀ TÀI TRỌN GÓI ZALO / TEL: 0909.232.620
TẢI TÀI LIỆU – KẾT BẠN ZALO: 0909.232.620
TRƯNG ĐI HC TH DU MT
KHOA ĐINĐIN T
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG
NIÊN KHÓA 2011 – 2014
TÊN ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NHÀ
MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ TRẠM
BIẾN ÁP
Ngành: CAO ĐẲNG KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
MSSV: 111C660005
ThS. Hà Văn Du
Phan xuân Nam
Lớp: C11DT01
Bình Dương, 5/2014
1

LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, ngành năng lượng điện
đóng một vai trò hết sức quan trọng. Cho nên nó luôn được ưu tiên hàng đầu và phát
triển đi trước một bước so với các ngành khác.
Cùng với sự phát triển của hệ thống điện quốc gia là sự phát triển của các nhà máy
điện có công suất lớn, vì vậy nhà máy điện và trạm biến áp là các khâu không thể thiếu
được trong hệ thống điện. Cho nên việc giải quyết tốt các vấn đề kinh tế kỹ thuật trong
thiết kế, xây dựng, vận hành nhà máy điện và trạm biến áp là công việc hết sức cần thiết
sẽ mang lại những lợi ích không nhỏ cho nền kinh tế quốc dân nói chung và hệ thống
điện nói riêng.
Là sinh viên ngành kỹ thuật điện của trường Đại học Thủ Dầu Một, em được giao
nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp với nội dung như sau:
Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 1000MW, gồm có 5 tổ
máy phát điện cung cấp công suất cho phụ tải ở các cấp điện áp 22kV, 220kV và
phát vào hệ thống 500kV.
Nhiệm vụ nghiên cứu trong đề tài này bao gổm:
Chương 1: Tính toán phụ tải và cân bằng công suất.
Chương 2: Đề xuất sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện.
Chương 3: Chọn máy biến áp và tính tổn thất điện năng.
Chương 4: Tính toán dòng điện ngắn mạch.
Chương 5: Lựa chọn phương án tối ưu.
Chương 6: Chọn thiết bị và dây dẫn.
Chương 7: Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng.
Qua thời gian hai tháng, bằng khối lượng kiến thức đã được các Thầy, Cô giáo
truyền thụ trong quá trình học tập, cùng sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của các
Thầy, Cô giáo trong khoa Điện – Điện tử. Đặc biệt là sự chỉ dẫn trực tiếp và tận tình của
Thầy ThS. Hà Văn Du đã giúp em hoàn thành bản thiết kế này. Tuy phần lớn bản thiết
kế này đã được hoàn thành nhưng không sao tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất
mong được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo và bạn đọc để bản thiết kế này
được hoàn thiện hơn.
2

Qua bản thiết kế này em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy, Cô giáo
trong Khoa Điện – Điện tử. Em kính mong Quý Thầy, Cô bỏ qua những thiếu sót mà em
đã mắc phải sau nhiều năm học tập.
Em xin chân thành cảm ơn!
Bình Dương, Tháng 5 năm 2014
Sinh viên
Phan Xuân Nam
3

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................ 1
Chương 1..................................................................................................... 6
1.1 Đồ thị phụ tải của nhà máy ................................................................ 7
1.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy .................................................. 8
1.3 Đồ thị phụ tải địa phương22kV ........................................................ 10
1.4 Đồ thị phụ tải trung áp 220 kV ........................................................ 11
1.5 Đồ thị phụ tải cao áp 500 kV ............................................................ 12
1.6 Nhận xét chung ................................................................................. 13
Chương 2................................................................................................... 16
2.1 Phương án 1(hình 21) ...................................................................... 17
2.2 Phương án 2(hình 22) ...................................................................... 18
2.3 Phương án 3(hình 23) ...................................................................... 19
Chương 3................................................................................................... 21
3.1 Chọn máy biến ápphân phối công suất cho máy biến áp ............... 21
3.1.1 Phương án 1(hình 21) ....................................................................... 21
3.1.2 Phương án 2(hình 22) ....................................................................... 27
3.2 Tính tổn thất điện năng ..................................................................... 33
3.2.1 Phương án 1 ....................................................................................... 34
3.2.2 Phương án 2 ....................................................................................... 37
Chương 4................................................................................................... 40
4.1 Tính các điện kháng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản .................... 40
4.1.1 Điện kháng của hệ thống điện ........................................................... 40
4.1.2 Điện kháng của nhà máy ................................................................... 40
4.1.3 Điện kháng của đường dây 500 kV ................................................... 41
4.1.4 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây .......................... 41
4.1.5 Điện kháng máy biến áp tự ngẫu ...................................................... 42
4.2 Tính toán dòng điện ngắn mạch .......................................................... 42
4.3 Phương án 1 .......................................................................................... 43
4.3.1 Sơ đồ nối điện (Hình 41) .................................................................. 43
4.3.2 Sơ đồ thay thế (Hình 42) .................................................................. 45
4.3.3 Tính toán ngắn mạch ......................................................................... 45
4.4 Phương án 2 .......................................................................................... 56
4.4.1 Sơ đồ nối điện (hình 417) ................................................................. 56
4.4.2 Sơ đồ thay thế (hình 418) ................................................................. 56
4.4.3 Tính toán ngắn mạch ......................................................................... 57
Chương 5................................................................................................... 69
5.1 Chọn máy cắt cho các mạch. ............................................................... 69
4

5.2 Chọn máy cắt cho các phương án. .................................................... 72
5.3 So sánh chỉ tiêu kinh tế giữa các phương án. ................................... 73
5.3.1 Phương án 1. ...................................................................................... 77
5.3.2 Phương án 2. ...................................................................................... 77
Chương 6................................................................................................... 81
6.1 Chọn thanh dẫn thanh góp ............................................................... 81
6.1.1 Chọn thanh dẫn cứng ....................................................................... 81
6.1.2 Chọn dây dẫn mềm. .......................................................................... 82
6.1.3 Chọn thanh góp 500kV. .................................................................... 83
6.1.4 Chọn thanh góp 220kV. .................................................................... 84
6.2 Chọn dao cách ly. .............................................................................. 84
6.3 Chọn máy biến áp và máy biến dòng. .............................................. 84
6.3.1 Cấp điện áp 500 kV. ......................................................................... 84
6.3.2 Cấp điện áp 220 kV. ......................................................................... 85
6.4 Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện cho mạch máy phát
cấp điện áp 15,75 kV: ................................................................................. 86
6.4.1 Chọn máy biến điện áp cho mạch máy phát. .................................. 87
6.4.2 Chọn máy biến dòng điện cho mạch máy phát. .............................. 89
6.5 Chọn thiết bị cho phụ tải địa phương. ............................................. 91
6.5.1 Chọn máy biến áp. ............................................................................ 91
6.5.2 Chọn cáp cho phụ tải địa phương. ................................................... 91
6.5.3 Chọn máy cắt cho phụ tải địa phương. ........................................... 91
6.6 Chọn các chống sét van. ................................................................. 100
6.6.1 Chọn chống sét van cho thanh góp. ............................................... 100
6.6.2 Chọn chống sét van cho máy biến áp. ............................................ 100
Chương 7................................................................................................. 102
7.1 Chọn máy biến áp tự dùng ............................................................. 102
7.1.1 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 6,3 kV (cấp 1). .............................. 102
7.1.2 Chọn máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV (cấp 2). .............................. 103
7.2 Chọn máy cắt điện và dao cách ly. .................................................. 104
7.2.1 Tính toán ngắn mạch. ...................................................................... 104
7.2.2 Chọn máy cắt điện và dao cách ly cho mạch tự dùng 15,75 kV .... 105
7.2.3 Chọn máy cắt điện và dao cách ly cho mạch tự dùng 6,3 kV ........ 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................... 108
5

Chương 1
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời đểm, điện năng do các nhà máy điện
phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng đang tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ kể
cả tổn thất điện năng. Vì điện năng không có khả năng tích lũy nên việc cân bằng công
suất trong hệ thống điện là rất quan trọng.
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi. Việc
nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối
với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các
phương án nối điện hợp lý, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện và đảm bảo chất lượng điện năng… Dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép
ta chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy
phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với
nhau.
Căn cứ vào đồ thị phụ tải người vận hành sẽ chủ động lập ra kế hoạch sửa chữa,
đại tu định kỳ các thiết bị.
Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện có tổng công suất đặt là P = 1000MW, gồm
có 5 máy phát điện kiểu TBB2002 do Cộng hòa Liên Ba ng Nga chế tạo.
Nhà máy cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện áp 22kV, 220kV và nối với hệ
thống ở cấp điện áp 500kV.
Trong nhiệm vụ thiết kế đã cho đồ thị phụ tải nhà máy và phụ tải các cấp điện áp
dưới dạng bảng theo phần trăm công suất tác dụng cực đại (P max ) và hệ số công suất
trung bình (cosϕtb ) của từng phụ tải tương ứng, từ đó ta tính được phụ tải của các cấp
điện áp theo công suất biểu kiến nhờ công thức tống quát sau:
S
t
= Pt ; với: P
t
=P(%) × P
cosϕ tb 100 max
Trong đó:
St: Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t và tính bằng MVA.
6

Pt: Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải và tính bằng phần trăm
công suất cực đại.
P max : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng MW.
cosϕtb : Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải.
S
NM (t)
= S
22(t)
+ S
220(t)
+ S
500 (t)
+ S
td (t)
Các đại lượng trên là công suất toàn phần thay đổi theo thời gian t và tính bằng
MVA.
S22(t) : Công suất của cấp điện áp 22kV.
S220(t) : Công suất của cấp điện áp 220kV.
S500 (t) : Công suất của cấp điện áp 500kV.
Std (t) : Công suất tự dùng của nhà máy.
Vì hệ số công suất của các phụ tải khác nhau ít và bài toán cân bằng công suất khi
thiết kế nhà máy điện không cần xem xét đến vấn đề bù công suất trong lưới điện nên
một cách gần đúng tiến hành tính toán và cân bằng công suất theo giá trị công suất tòan
phần (biểu kiến), điều đó làm cho việc tính toán đơn giản đi rất nhiều và sai số ở trong
giới hạn cho phép.
1.1 Đồ thị phụ tải của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy điện gồm 5 tổ máy phát điện loại: TBB
2002 có P Gdm =200MW, cosϕdm = 0,85, do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là:
S =
P
Gdm
=200 = 235,294 MVA
Gdm
cosϕdm 0,85
Tổng công suất đặt của toàn nhà máy là:
P NMdm = 5. P Gdm = 5.200 = 1000 MW
Hay: S NMdm = 5. S Gdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA
Để xác định đồ thị phụ tải của nhà máy điện dựa vào công thức:
S
NM (t) =
P
NM (t)
; với: P NM (t) =
P %
. P
NMdm
NM
cosϕdm 100
7

Kết quả tính được phụ tải của nhà máy theo từng thời điểm t cho ở bảng 11 và đồ
thị phụ tải của nhà máy như trên hình 11.
Bảng 11
t (giờ) 0 8 8 12 12 16 16 24
PNM(%) 80 100 90 80
P NM (t) (MW) 800 1000 900 800
S NM (t) (MVA) 941,18 1176,47 1058,82 941,18
Hình 11
1.2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy
Theo nhiệm vụ thiết kế, hệ số phụ tải tự dùng cực đại của nhà máy bằng 5% công
suất định mức của nhà máy với cosϕtd = 0,85 tức là bằng với hệ số công suất định mức
của nhà máy (cosϕdm = 0,85). Một cách gần đúng có thể xác định biến thiên phụ tải tự
dùng của nhà máy nhiệt điện theo thời gian nhờ biểu thức sau:
8

S
td(t)
=
α
.S
NMdm  0,6.
S
NM (t)
, MVA
.
0,4
S
NMdm
Trong đó:
Std(t): Phụ tải tự dùng của nhà máy tại thời điểm t.
SNMdm: Tổng công suất đặt của nhà máy, tính bằng MVA.
SNM(t):Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, tính bằng MVA theo
bảng 11.
α : Hệ số phần trăm lượng điện tự dùng, nhiệm vụ thiết kế đã cho,
α 0.05
Từ kết quả tính toán phụ tải của nhà máy ở bảng 11 và công thức trên ta có phụ tải
tự dùng của nhà máy theo thời gian như ở bảng 12 và đồ thị phụ tải ở hình 12.
Bảng 12
t (giờ) 0 – 8 8 12 12 16 16 24
S NM (t) (MVA) 941,18 1176,47 1058,82 941,18
S td (t) (MVA) 51,76 58,82 55,29 51,76
9

Hình 12
1.3 Đồ thị phụ tải địa phương 22kV
Nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải địa phương của nhà máy có điện áp U= 22kV,
công suất cực đại P =40 MW, cosϕtb=0,92.
Để xác định đồ thị phụ tải địa phương, căn cứ vào bảng biến thiên phụ tải hằng
ngày đã cho và nhờ vào công thức sau:
S =
P
22( t )
; với: P =
P22 %
. P
22(t)
cosϕtb
22(t)
100 22max
Kết quả tính toán được theo từng thời điểm t cho ở bảng 13 và đồ thị phụ tải trên
hình 13.
Bảng 13
t (giờ) 0 8 8 12 12 16 16–24
P22(%) 70 100 90 70
P22(t) (MW) 28 40 36 28
S22(t) (MVA) 30,43 43,48 39,13 30,43
10
22 max

Hình 13
1.4 Đồ thị phụ tải trung áp 220 kV
Nhiệm vụ thiết kế đã cho phụ tải trung áp của nhà máy có điện áp U= 220kV,
công suất cực đại P =400 MW, cosϕtb=0,8.Để xác định đồ thị phụ tải trung áp ta
phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hằng ngày đã cho và nhờ vào công thức sau:
S =
P
220( t )
; với: P =
P
220
%
. P
220 (t)
cosϕtb
220 (t)
100 220max
Kết quả tính toán được theo từng thời điểm t cho ở bảng 14 và đồ thị phụ tải trên
hình 14.
Bảng 14
t (giờ) 0 8 8 12 12 16 16–24
P
220
%
70 100 80 70
P
220(t)
(MW)
280 400 320 280
S
220(t)
(MVA)
350 500 400 350
11
220 max

Hình 14
1.5 Đồ thị phụ tải cao áp 500 kV
Toàn bộ công suất thừa của nhà máy được phát lên hệ thống qua 2 đường dây siêu
cao áp 500 kV.
Như vậy phương trình cân bằng công suất toàn bộ nhà máy là:
S
NM (t)
= S
22(t)
+ S
220(t)
+ S
500(t)
+ S
td (t)
Từ phương trình trên ta có phụ tải cao áp 500 kV theo thời gian là:
S
500(t)
= S
NM (t)
−
S
22(t)
+ S
220(t)
+ S
td (t)
Từ đó ta lập ra được bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất như ở bảng 15
và đồ thị phụ tải như trên hình 15.
12

Bảng 15
t (giờ) 0 8 8 12 12 16 16–24
S NM (t) (MVA) 941,18 1176,47 1058,82 941,18
S td (t) (MVA) 51,76 58,82 55,29 51,76
S 22(t) (MVA) 30,43 43,48 39,13 30,43
S 220 (t) (MVA) 350 500 400 350
S 500(t) (MVA)
508,99 574,17 564,40 508,99
Hình 15
1.6 Nhận xét chung
Theo nhiệm vụ thiết kế:
Công suất định mức của nhà máy: S NMdm = 1176,47 MVA
Tổng công suất định mức của hệ thống là 16000 MVA. Dữ trữ quay của hệ thống
bằng 8% công suất của nó, tức là: .SdtHT = 1280 (MVA). Giá trị này lớn hơn trị số công
suất cực đại mà nhà máy phát lên hệ thống : S500max= 574,18 (MVA).
13

Ta thấy phụ tải nhà máy phân bố không đều trên cả 3 cấp điện áp 22kV, 220kV,
500kV và giá trị công suất cực đại xuất hiện đồng thời tại thời điểm (812) giờ, chúng có
trị số là:
S500max = 574,18 (MVA)
S220max = 500 (MVA)
S22max = 43,48 (MVA)
Công suất cực đại nhà máy cung cấp cho phụ tải cao áp là: S500max= 574,18
(MVA) là lớn nhất, tức là chiếm 48,8% công suất toàn nhà máy. Do đó việc đảm bảo
cung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng. Từ kết quả tính toán trên ta có đồ thị
phụ tải tổng hợp của nhà máy hình 16.
14

Hình 16
15

Chương 2
ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN
Chọn sơ đồ chính của nhà máy điện là một khâu rất quan trọng trong quá trình
thiết kế nhà máy điện. Vì vậy cần phải nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các
số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằng công suất và các nhận xét tổng quan ở trên để
tiến hành vạch ra phương án nối dây cụ thể. Các phương án vạch ra phải đảm bảo cung
cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy biến áp với
các cấp điện áp, về số lượng và dung lượng của máy biến áp. Khi chọn được sơ đồ hợp
lý không những đảm bảo về mặt kỹ thuật mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy có 5 tổ máy phát, công suất định mức của mỗi tổ
máy là P = 200 MW, có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở 3 cấp điện áp như sau:
Phụ tải địa phương ở cấp điện áp 22kV có:
S22max = 43,48 (MVA)
S22min = 30,43 (MVA)
Phụ tải tải trung áp ở cấp điện áp 220kV có:
S220max = 500 (MVA)
S220min = 350 (MVA)
Phụ tải tải cao áp ở cấp điện áp 500kV có:
S500max = 574,17 (MVA)
S500min = 508,99 (MVA)
Do phụ tải địa phương được cung cấp bằng các đường dây cáp kép 22kV, trong khi
đó điện áp định mức đầu cực máy phát điện là 15,75 kV. Do vậy các phụ tải địa phương
sẽ được cung cấp từ phía tăng áp của hai máy biến áp 15,75/22 kV, phía hạ áp của hai
máy biến áp này được lấy từ đầu cực của hai máy phát.
Để hạn chế dòng điện ngắn mạch, trong chế độ làm việc bình thường hai máy biến
áp này làm việc riêng lẽ ở phía 22kV và mỗi máy cung cấp cho một nữa phụ tải địa
phương. Trong trường hợp một máy biến áp gặp sự cố thì máy biến áp còn lại với khả
năng quá tải sẽ cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải địa phương.
16

Trong các phương án nêu dưới đây, phần cung cấp điện cho phụ tải đại phương
được thực hiện giống nhau.
Như vậy, sơ đồ nối điện chính của nhà máy sẽ có 3 cấp điện áp chính là: 15,75 kV,
220kV, 500kV. Trong đó, lưới 220kV và 500kV đều là lưới có trung tính nối đất vì vậy
để liên lạc giữa 3 cấp điện áp ta dùng máy biến áp tự ngẫu.
Như vậy theo nhận xét sơ bộ trên ta có thể vạch ra các phương án nối dây. Sau khi
vạch ra các phương án ta sẽ phân tích và chọn ra một phương án được coi là tối ưu.
2.1 Phương án 1(hình 21)
Hình 21
Do phụ tải cao áp cực tiểu lớn hơn hai lần công suất máy phát điện và phụ tải trung
áp cực tiểu lớn hơn công suất một máy phát điện nên nối một bộ máy phát điện máy
biến áp ba pha hai cuộn dây là G3T3 với thanh g óp 220kV, hai bộ máy phát
17

điệnmáy biến áp ba pha hai cuộn dây G4T4 và G5T5 đ ược nối với thanh góp 500kV.
Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải cao và trung cũng như để liên lạc giữa 3
cấp điện áp 15,75kV, 220kV và 500kV với nhau ta dùng hai bộ máy phát điệnmáy biến
áp tự ngẫu G1T1 và G2T2.
Phụ tải địa phương 22kV được cung cấp điện qua hai máy biến áp 15,75/22kV, sơ
cấp được nối với hai cực của 2 máy phát điện G1 và G2.
Ưu điểm của phương án này bố trí nguồn và tải cân đối. Tuy nhiên phải dùng đến
3 loại máy biến áp.
Vì phụ tải trung áp cực tiểu: S220min= 350 (MVA) lớn hơn công suất của máy phát
điệnS Gdm = 235,294 MVA và phụ tải cao áp cực tiểu S500min=508,99 (MVA) lớn hơn
công suất của 2 máy phát điện: 2S Gdm = 2.235,294 = 470,588 (MVA).
Do vậy, các bộ máy phát điệnmáy biến áp luôn luôn làm việc trong chế độ định
mức khi phụ tải trung áp và cao áp cực tiểu thì không có công suất thừa ở các cấp điện
áp này.
Trong phương án này tương tự như phương án 1, nhưng ở phương án này ta
chuyển một bộ máy phát điệnmáy biến áp ba pha hai cuộn dây G4T4 từ phía cao áp sang
trung áp, tức là từ thanh góp 500kV sang thanh góp 220kV. Như vậy sẽ giảm được vốn
đầu tư cho máy biến áp.
Vì phụ tải trung áp cực tiểu 220kV không nhỏ hơn công suất định mức của hai
máy phát điện.
S220min= 350 (MVA) <2S Gdm = 2.235,294 = 470,588 (MVA)
Do đó tại những giờ phụ tải trung áp cực tiểu, nếu hệ thông yêu cầu hai máy phát
G3 và G4 phát hết công suất định mức thì hệ thống nhận được công suất thừa phải trải
qua hai lần biến áp.
Lần thứ nhất: Qua 2 máy biến áp ba pha hai cuộn dây T3 và T4
Lần thứ hai: Qua 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và T2
18

Truyền tải như vậy sẽ làm tăng tổn thất điện năng trong cuộn nối tiếp nhưng lại làm
giảm tổn thất công suất trong cuộn chung.
Hình 22
Do dữ trự quay của hệ thống lớn hơn nhiều so với công suất định mức của hai máy
phát điện: S dtq = 0,08.16000 = 1280 MVA >2S Gdm = 2.235,294 = 470,588 (MVA)
Do đó có thể ghép bộ hai máy phát điện một máy biế n áp tự ngẫu, nối một bộ máy
phát điệnmáy biến áp ba pha hai cuộn dây (G3T3 ) với thanh góp 220kV.
Như vậy ở phương án này dùng hai bộ hai máy phát điện một máy biến áp tự ngẫu
(G1, G2T2) và (G4, G5T2) giống nhau và một bộ máy phát điệnmáy biến áp ba pha hai
cuộn dây (G3T3).
19

Hình 23
Ưu điểm của phương án này là số lượng máy biến áp ít nhất và chỉ có 2 loại. Tuy
nhiên, phương án này có những nhược điểm rất lớn là:
1. Phải có thiết bị phân phối điện áp máy phát và làm cho sơ đồ phức tạp, độ tin
cậy cung cấp điện giảm xuống và giá thành tăng lên.
2. Dòng ngắn mạch trên thanh góp 15,75kV là rất lớn. Do đó gây khó khăn cho
việc chọn thiết bị và khó thực hiện hòa các máy phát điện vào lưới bằng
phương pháp tự đồng bộ.
3. Khi hỏng T1 hoặc T2 mất luôn 2 máy phát điện công suất khá lớn mặc dù
nhỏ hơn dữ trự quay của hệ thống.
Tóm lại: Qua những phân tích trên ta để lại phương án 1 và phương án 2 để tính
toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn được sơ đồ nối điện tối ưu
cho nhà máy điện.
20

Chương 3
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
3.1 Chọn máy biến ápphân phối công suất cho máy bi ến áp
Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường
nơi lắp đặt nhà máy điện. Do vậy, không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng.
3.1.1 Phương án 1(hình 21)
3.1.1.1 Chọn máy biến áp
Với sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện như phương án 1 (hình 21), công suất
của các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được chọn theo điều kiện sau:
S
T1,T 2dm
α
1 .S
Gdm
Trong đó:
α : hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu
α=
U
C
− U
T =
525 −242
= 0,539
UC 525
Do đó: S
T1,T 2dm  1 .235,294 436,538MVA
0,539
Từ kết quả tính toán ở trên ta chọn tổ hợp 3 máy biến áp tự ngẫu một pha cho mỗi
máy biến áp T1 và T2 loại:AODцTH167 có các thông số kỹ thuật như trong bảng 31 (là
thông số cho một pha trong tổ hợp ba pha).
Bảng 31
S
dm Udm (kV) UN%(*) Δ PN (kW) Δ P0 Giá
(MVA) (kW) 103
U U
T
U
H
CT CH TH CT CH TH
C
USD
167 525 242 15,75 9,5 29 17,5 325 220 185 105 188
3 3
21

Ghi chú: (*) đã được tính đổi về công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu (cho
bằng đơn vị tương đối định mức của máy biến áp tự ngẫu).
Như vậy tổng công suất của tổ hợp 3 máy biến áp tự ngẫu một pha là:
3.167 = 501 MVA
Máy biến áp T3 được chọn theo sơ đồ bộ:
S  SGdm = 235,294 MVA
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai cuộn dây có S dm = 250 MVA loại:
TDц250242/15,75 có các thông số kỹ thuật trong bản g 32:
Bảng 32
S
đm ĐA cuộn dây(kV) Tổn thất(kW) UN% Giá
(MVA) C H ΔP0 ΔPN (103
USD)
250 242 15,75 210 650 11 220
Máy biến áp T4 và T5 cũng được chọn theo sơ đồ bộ:
S T 4,T 5dm SGdm = 235,294 MVA
Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha hai cuộn dây có S dm = 250 MVA, loại:
TDц250525/15,75 có các thông số kỹ thuật trong bản g 33.
Bảng 33
S
đm ĐA cuộn dây (kV) Tổn thất (kW) UN% Giá
(MVA) C H ΔP0 ΔPN 103
USD
250 525 15,75 205 600 13 261
3.1.1.2Phân phối công suất cho các máy biến áp
Để đảm bảo vận hành kinh tế và thuận tiện cho máy biến áp T3, T4 và T5 vận
hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công suất tải của mỗi máy là:
ST3 = ST4= ST5 = SGdm S td=235,2940,05.235,294 = 223,53 MVA.
Với hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2, ta có công suất truyền lên các cấp điện áp
như sau:
Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
C−T1
= S
C−T2 =
1 [S
500(t)
(S
T4
+ S
T5
)]
2
22
T 3dm

Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
T−T1
= S
T−T2 =
1 (S
220(t)
S
T 3
)
2
Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
H−T1
= S
H−T2
= S
C−T1
+ S
T−T1
= S
C−T2
+ S
T−T2
Hình 31
Dựa vào bảng 15 đã tính ở chương 1 và các công thứ c trên ta tính được phụ tải
cho từng thời điểm t kết quả được ghi vào bảng 34 sau:
Bảng 34
t (giờ) 0 8 8 12 12 16 16 24
ST3 = ST4 = ST5(MVA) 223,53 223,53 223,53 223,53
S
C−T1
= S
C−T2 (MVA) 30,97 63,56 58,67 30,97
S
T−T1
= S
T−T2 (MVA) 63,24 138,24 88,24 63,24
S
H−T1
= S
H−T2 (MVA) 94,21 201,80 146,91 94,21
Qua bảng phân phối công suất trên ta nhận thấy rằng tại mọi thời điểm 2 máy
biến áp tự ngẫu T1 và T2 đều làm việc theo chế độ tải tự hạ áp lên cao áp và trung áp,
khi đó phụ tải của cuộn hạ áp là lớn nhất.
Từ bảng 34 ta nhận thấy rằng:
23

S
H −T1max
= S
H −T 2 max
= 201,80 MVA
Mặt khác:
S H −T1dm = S H −T 2dm =α . ST1dm = α . ST 2dm = 0,539.501= 270,04 MVA
Vậy: S H −T1max = S H −T 2 max = 201,80 MVA < S H −T1dm = S H −T 2dm = 270,04 MVA
Như vậy ở điều kiện làm việc bình thường các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2
không bị quá tải, còn các máy biến áp T3, T4 và T5 được chọn theo điều kiện sơ đồ bộ
đương nhiên là không bị quá tải.
3.1.1.3Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố
Vì công suất định mức của các máy biến áp hai cuộn dây được chọn theo công suất
định mức của máy phát điện nên việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối với máy biến áp tự
ngẫu.
Coi sự cố máy biến áp nguy hiểm nhất là lúc phụ tải trung áp là lớn nhất:
S220max = 500 (MVA)
Tương ứng với thời điểm đó:
S500max = 574,18 (MVA)
S22max = 43,48 (MVA)
a.Giả thiết sự cố máy biến áp T1 (hoặc T2):
Khi máy biến áp T1 gặp sự cố thì máy phát G1 ngừng làm việc. Trong trường hợp
này ta kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu T2, còn các máy biến áp ba pha hai cuộn
dây T3, T4 và T5 vẫn tải với công suất bình thường như lúc không có sự cố. Khi đó tải
của T2 như sau:
Công suất tải lên phía trung áp của T2:
S T−T 2 = S 220max S T 3 = 500 – 223,53 = 276,47
MVA Công suất qua cuộn hạ áp của T2:
S H −T 2 = S Gdm S td S 22max = 235,294 0,05.235,294 – 43,48 = 180,049
MVA
(lúc này máy phát G2 phát lượng công suất bằng S Gdm thì mới có kết quả như vậy).
Công suất tải lên phía cao áp của T2:
SC−T2 = S H−T 2 S T−T 2 =180,049 276,47 = (96,42) MVA
24

Như vậy, khi có sự cố máy biến áp T1 (hoặc T2), để đảm bảo cho phụ tải trung áp
cực đại thì nhà máy phải nhận công suất từ hệ thống, khi đó hệ thống thiếu hụt một
lượng công suất là:
S
thieu
= S
500max
(S
T 4
+ S
T5
) S
C−T 2
= 574,17 – (223,53+223,53) – (96,42) = 223,53 MVA
Vậy: S thieu = 223,53 MVA < S dtq = 1280 MVA, tức là công suất thiếu hụt của
hệ thống nhỏ hơn so với công suất dữ trữ của hệ thống.
Qua trên ta thấy rằng khi sự cố máy biến áp T1,thì máy biến áp tự ngẫu T2 làm
việc theo chế độ tải từ hạ áp và cao áp sang trung áp như sau:
Tải từ hạ áp lên trung áp:
SH > T = SHT2 = 180,049 MVA
Tải từ cao áp sang trung áp:
SC > T = (S CT2 ) = 96,42 MVA
Khi đó cuộn chung của T2 có tải lớn nhất và được xác định bởi công thức sau:
SchT2 = SH > T + α SC > T = 180,049 + 0,539.96,42 = 232,019
MVA Mặt khác:
SchT2dm = α ST2dm = 0,539.501 = 270,04
MVA Do đó máy biến áp T2 không bị quá tải.
b.Giả thiết sự cố máy biến áp T3:
Khi máy biến áp T3 bị sự cố thì công suất truyền tải qua các máy biến áp tự ngẫu
T1 và T2 như sau:
Công suất tải lên trung áp qua mỗi máy là:
ST−T1 = STT2 =
1
2 .S 220max =
1
2 .500 = 250 MVA
Công suất truyền qua cuộn hạ áp của mỗi máy ( giả thiết cho các máy phát G1 và
G2 là việc với giá trị định mức ) là:
S H −T1 = S H −T 2 =
1
2 .2.SGdm −S22 max + 2.Std
25

=
1
.2.235,294 −43,48 + 2.235,294.0,05 = 201,79 MVA
2
Công suất tải lên cao áp qua mỗi máy:
SC−T1= SC−T 2 = S H−T1 S T−T1 = S H−T2 S T−T2 = 201,79 – 250 = (48,21)
MVA
Dấu () chứng tỏ rằng khi có sự cố máy biến áp T3 th ì nhà máy phải nhận công
suất từ hệ thống. Khi đó lượng công suất mà nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu hụt
một lượng là:
S
thieu
= S
500 max
(S
T 4
+ S
T5
) – ( S
C−T1
+ S
C−T 2
)
= 574,17 – (223,53+223,53) – (48,21 48,21) = 223, 53 MVA
hệ thống nhỏ hơn công suất dữ trữ của hệ thống.
Qua trên ta thấy rằng khi sự cố máy biến áp T3 thì hai máy biến áp tự ngẫu T1 và
T2 làm việc theo chế độ tải từ hạ áp và cao áp sang trung áp như sau:
SH > T = SHT1 = SHT2 = 201,79 MVA
Tải từ cao áp sang trung áp:
SC > T = (S CT1 )= (S CT2 ) = 48,21 MVA
Khi đó cuộn chung có tải lớn nhất và được xác định bởi công thức sau:
SchT1 = SchT2 = SH > T + α SC > T = 201,79 + 0,539.48,21 = 227,78
MVA Vậy: SchT1 = SchT2 = 227,78 MVA < SchT1dm = SchT2dm = 270,04 MVA
Do đó khi máy biến áp T3 bị sự cố thì công suất truyền tải qua máy biến áp tự
ngẫu T1 và T2 không bị quá tải.
c.Giả thiết sự cố máy biến áp T4 hoặc T5:
T1 và T2 được xác định như sau:
S
T−T1
= S
T−T2
= 1 .(S
220max
S
T3
) = 1
.(500223,53) = 138,235 MVA
2 2
26

Công suất truyền qua cuộn hạ áp của mỗi máy:
S H −T1 = S H −T 2 =
1
2 .2.SGdm −S22 max + 2.Std
=
1
2 .2.235,294 −43,48 + 2.235,294.0,05 = 201,79 MVA
SC−T1= SC−T 2 = S H−T1 S T−T1 = S H−T2 S T−T2 = 201,79 – 138,235 = 63,56
MVA
Như vậy, lượng công suất mà nhà máy cấp cho hệ thống còn thiếu 1 lượng là:
S
thieu
= S
500max
S
T5
– S
C−T1
S
C−T 2
= 574,17 – 223,53 – 63,56 63,56 = 223,52 MVA
Vậy: S thieu = 223,52 MVA < S dtq = 1280 MVA, tức là công suất thiếu hụt của hệ
thống nhỏ hơn so với công suất dự trữ quay của hệ thống.
Qua trên ta thấy rằng khi sự cố máy biến áp T4 (hoặc T5) thì 2 máy biến áp tự
ngẫu T1 và T2 cùng làm việc theo chế độ tải từ hạ áp lên trung áp và cao áp như sau:
SH > T = STT1 = STT2 =138,235 MVA
Tải từ hạ áp lên cao áp:
SH >C = SCT1 = SCT2 = 63,56 MVA
Khi đó cuộn hạ có tải lớn nhất và bằng:
SHT1 = SHT2 = 201,79 MVA
Vậy: SHT1 = SHT2 = 201,79 MVA < SHT1dm = SHT2dm = 270,04 MVA
Do đó khi máy biến áp T4(hoặc T5) bị sự cố thì công suất truyền tải qua máy biến
áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá tải.
3.1.2 Phương án 2(hình 22)
3.1.2.1 Chọn máy biến áp
Hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được chọn tương tự như phương áp 1, nghĩa là
chọn máy biến áp loại: AODцTH167 có các thông số kỹ thuật như trong bảng 31.
27

Hai máy biến áp T3 và T4 được chọn theo sơ đồ bộ. Do hai máy biến áp này cùng
nối với thanh góp điện áp 220kV nên được chọn giống nhau và chọn giống máy biến áp
T3 ở phương án 1 là máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây loại: TDц250242/15,75 có các thông
số kỹ thuật trong bảng 32.
Do máy biến áp T5 được nối với thanh góp điện áp 500kV nên chọn giống máy
biến áp T5 ở phương án 1 là máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây loại: TDц250525/15,75 có
các thông số kỹ thuật trong bảng 33.
3.1.2.2 Phân bố công suất cho các máy biến áp
Để đảm bảo vận hành kinh tế và thuận tiện cho máy biến áp T3, T4 và T5 vận
hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm. Do đó công suất tải của mỗi máy là:
ST3 = ST4= ST5 = SGdm S td =235,294 0,05.235,294 = 223,53
MVA Đồ thị phụ tải của T3, T4 và T5 cho trên hình 32.
Hình 32
Phụ tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được tính như sau:
Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
C−T1
= S
C−T2
= 1 .(S
500(t)
S
T5
)
2
Phụ tải truyền lên phía trung áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
T−T1
= S
T−T2
= 1 .[S
220(t)
(S
T3
+S
T4
)]
2
28

Phụ tải truyền lên phía hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là:
S
H−T1
= S
H−T2
= S
C−T1
+ S
T−T1
= S
C−T2
+ S
T−T2
Dựa vào bảng 15 đã tính ở chương 1 và các công thứ c trên ta tính được phụ tải
cho từng thời điểm t, kết quả được ghi vào bảng 35 sau:
Bảng 35
t (giờ) 0 8 8 12 12 16 16 24
ST3 = ST4 = ST5 (MVA) 223,53 223,53 223,53 223,53
S
C−T1
= S
C−T2
(MVA)
142,73 175,32 170,435 142,73
S
T−T1
= S
T−T2
(MVA)
48,53 26,47 23,53 48,53
S H−T1 = S H−T2 (MVA) 94,2 201,79 146,905 94,2
Dấu () chứng tỏ công suất được đưa từ thanh góp 22 0kV sang thanh góp 500kV. Qua
bảng phân phối công suất bảng 35 ta nhận thấy rằng từ (812)giờ hai máy biến áp tự
ngẫu T1 và T2 đều làm việc theo chế độ tải tự hạ áp lên cao áp và trung áp.
Tải từ hạ áp lên trung áp với công suất:
SH>T = STT1 = STT2 = 26,47 MVA
Tải từ hạ áp lên cao áp với công suất:
SH>C = SCT1 = SCT2 = 175,32 MVA
Trong chế độ này cuộn hạ áp có tải lớn nhất và bằng:
SHT1 = SHT2 = 201,79 MVA
Vậy: SHT1 = SHT2 = 201,79 MVA < SHT1dm = SHT2dm = 270,04 MVA nên trong
chế độ này T1 và T2 không bị quá tải.
Từ (08) giờ và (1224) giờ hai máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 đều làm việc theo chế
độ tải từ hạ áp và trung áp lên cao áp.
Tải từ hạ áp lên cao áp với công suất:
SH>C = SHT1 = SHT2 = 146,905 MVA
Tải từ trung áp lên cao áp với công suất:
ST>C = (S TT1 ) = (S TT2 ) = 48,53 MVA
29

Trong chế độ này cuộn nối tiếp của T1 và T2 có tải lớn nhất và được xác định như
sau:
S
ntT1
= S
ntT2
= α .(S
H>C
+ S
T>C
)
=0,539.(146,905 + 48,53) = 105,34 MVA
Vậy: SntT1 = SntT2 = 105,34 MVA < SntT1dm = SntT2dm = 270,04 MVA nên trong
chế độ này T1 và T2 không bị quá tải.
Như vậy ở điều kiện bình thường các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá
tải, còn các máy biến áp T3, T4 và T5 được chọn theo điều kiện sơ đồ bộ đương nhiên là
không bị quá tải.
3.1.2.3 Kiểm tra các máy biến áp khi gặp sự cố
Ở phương án này ta cũng coi sự nguy hiểm nhất là xảy ra khi phụ tải trung áp cực
đại. Đối với các máy biến áp hai cuộn dây không cần kiểm tra quá tải vì công suất định
mức của các máy biến áp này được chọn theo công suất của máy phát điện. Do đó việc
kiểm tra chỉ tiến hành với máy biến áp tự ngẫu.
a.Giả thiết sự cố máy biến áp T1 (hoặc T2):
Khi máy biến áp T1 gặp sự cố thì máy phát G1 ngừng làm việc. Trong trường hợp
này ta kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu T2, còn các máy biến áp ba pha hai cuộn
dây T3, T4 và T5 vẫn tải với công suất bình thường như lúc không có sự cố. Khi đó tải
của T2 như sau:
Công suất tải lên phía trung áp:
S T−T 2 = S 220max (S T 3 + ST4) = 500 – (223,53+223,53) = 52,94
MVA Công suất qua cuộn hạ áp:
S H −T 2 = S Gdm S td S 22max = 235,294 0,05.235,294 – 43,48 = 180,049
MVA
(lúc này máy phát G2 phát lượng công suất bằng S Gdm thì mới có kết quả như vậy)
Công suất tải lên phía cao áp:
SC−T 2 = S H−T 2 S T−T 2 = 180,049 – 52,94 = 127,109 MVA
30

Như vậy, khi có sự cố máy biến áp T1 (hoặc T2), để đảm bảo cho phụ tải trung áp
cực đại thì nhà máy phải nhận công suất từ hệ thống, khi đó hệ thống thiếu hụt một
lượng công suất là:
S
thieu
= S
500max
S
C−T 2
S
T5
=574,17 – 127,109 – 223,53 = 223,53 MVA
hệ thống nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống.
Qua trên ta thấy rằng, khi sự cố máy biến áp T1 thì máy biến áp tự ngẫu T2 làm
việc theo chế độ tải từ hạ áp lên cao áp và trung áp như sau:
Tải từ hạ áp lên trung áp với:
SH > T = STT2 = 52,94 MVA
Tải từ hạ áp lên cao áp với:
SH >C = SCT2 = 127,109 MVA
Trong chế độ này cuộn hạ áp có tải lớn nhất và bằng SHT2 = 180,049 MVA
Vậy: SHT2 = 180,049 MVA < SHT2dm = 270,04 MVA, do đó trong trường hợp
này máy biến áp T2 không bị quá tải.
b.Giả thiết sự cố máy biến áp T3(hoặc T4):
Khi máy biến áp T3 (hoặc T4) bị sự cố thì công suất truyền tải qua các máy biến
áp tự ngẫu T1 và T2 được xác định như sau:
S
T−T1
= S
T−T2
= 1 .(S
220max
S
T4
)= 1
.(500223,53) = 138,235 MVA
2 2
Công suất truyền qua cuộn hạ áp của mỗi máy (giả thiết cho các máy phát G1 và
G2 làm việc với giá trị định mức) là:
S H −T1 = S H −T 2 =
1
2 .2.SGdm −S22 max + 2.Std
=
1
2 .2.235,294 −43,48 + 2.235,294.0,05 = 201,79
MVA Công suất tải lên cao áp qua mỗi máy:
31

MVA
Khi đó công suất mà nhà máy cấp cho phía cao áp còn thiếu hụt một lượng là:
S
thieu
= S
500 max
( S
C−T1
+ S
C−T 2
) S
T5
= 574,17 – (63,555+63,555) – 223,53 = 223,53 MVA
Vậy: S thieu = 223,53 MVA < S dtq = 1280 MVA, tức là công suất thiếu hụt của hệ
thống nhỏ hơn công suất dữ trữ quay của hệ thống.
Qua trên ta thấy rằng khi có sự cố máy biến áp T3(hoặc T4) thì hai máy biến áp tự
ngẫu T1 và T2 làm việc theo chế độ tải từ hạ áp lên cao áp và trung áp như sau:
SH > T = SHT1 = SHT2 = 138,235 MVA
SH >C = SCT1 = SCT2 = 63,555 MVA
Khi đó cuộn hạ áp có tải lớn nhất và được xác định:
SHT1 = SHT2 = 201,79 MVA
Do đó khi máy biến áp T3(hoặc T4) bị sự cố thì công suất truyền tải qua các máy
biến áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá tải.
c.Giả thiết sự cố máy biến áp T5:
T1 và T2 được xác định như sau:
1
S
T−T1
= S
T−T 2
=
2
.[S
220max
(S
T3
+S
T4
)]
=
1
2 .[500(2.223,53)] = 26,47 MVA
Công suất truyền qua cuộn hạ áp của mỗi máy:
S H −T1 = S H −T 2 =
1
2 .2.SGdm −S22 max + 2.Std
32

=
1
2 .2.235,294 −43,48 + 2.235,294.0,05 = 201,79 MVA
MVA
Như vậy, lượng công suất mà nhà máy cấp cho hệ thống còn thiếu 1 lượng là:
S
thieu
= S
500 max
(S
C−T1
+ S
C−T 2
)
= 574,17 – (175,32 + 175,32) = 223,53 MVA
hệ thống nhỏ hơn công suất dữ trữ quay của hệ thống.
Qua trên ta thấy rằng khi sự cố máy biến áp T5 thì 2 máy biến áp tự ngẫu T1 và
T2 làm việc theo chế độ tải từ hạ áp lên trung và cao áp như sau:
SH > T = STT1 = STT2 = 26,47 MVA
SH > C = SCT1 = SCT2 = 175,32 MVA
Khi đó cuộn hạ có tải lớn nhất và được xác định bởi công thức sau:
SHT1 = SHT2 = 201,79 MVA
Do đó khi máy biến áp T5 bị sự cố thì công suất truyền tải qua máy biến áp tự
ngẫu T1 và T2 không bị quá tải.
Tóm lại: Các máy biến áp đã chọn đều thõa mãn các yêu cầu kỹ thuật khi làm việc
bình thường và khi bị sự cố.
3.2 Tính tổn thất điện năng
Tính tổn thất điện năng là một phần không thể thiếu được trong việc đánh giá một
phương án về kinh tếkỹ thuật. Trong nhà máy điệ n tổn thất điện năng chủ yếu do các
máy biến áp gây nên.
Sau đây ta tiến hành tính tổn thất điện năng hằng năm cho các phương án đã nêu ở
trên.
33

3.2.1 Phương án 1
Để tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công
suất của máy biến áp đã cho ở bảng 34.
3.2.1.1Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3:
Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3 được tính như sau:
24
 SI
2
.ti

ΔA
T 3
= ΔP
0
.T + 365.ΔP
N
. i
S1
T23dm
Trong đó:
T: Thời gian làm việc của máy biến áp; T = 8760 h
Si: Phụ tải của máy biến áp theo thời gian ti được lấy cho đồ thị phụ tải
hàng ngày.
Ta có T3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại: TDц250242/15,75
có:
ΔP0 = 210 kW = 0,21 MW
ΔPN = 650 kW = 0,65 MW
Si = 223,53 MVA = const
Từ đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3 là:
ΔA = 0,21.8760 + 365.0,65.223,532
.24 = 6391,67 MWh
2502
T 3
3.2.1.2Tổn thất điện áp hàng năm của máy biến áp T4 và T5:
Tương tự như ΔAT3 , T4 và T5 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại:TDц250
525/15,75 có:
ΔP0 = 205 kW = 0,205 MW
ΔPN = 600 kW = 0,6 MW
34

Từ đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T4 và T5 là:
ΔAT 4 = ΔAT 5 = 0,205.8760 + 365.0,6.
223,532.24
= 5997,71
MWh 2502
3.2.1.3Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu T1 và T2:
Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu, ta coi máy biến áp tự ngẫu
như máy biến áp ba cuộn dây. Khi đó cuộn dây nối tiếp, cuộn dây chung và cuộn dây hạ
áp của máy biến áp tự ngẫu tương ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ áp của máy
biến áp ba cuộn dây.
Tổn thất công suất của các cuộn dây tính như sau:
ΔPNC−H − ΔPNT−H
ΔPNC = 0,5ΔP
NC−T
+
α 2
ΔPNT−H − ΔPNC−H
ΔP
NT = 0,5ΔP
NC−T
+
α 2
ΔP
NC−H − ΔPNT−H
ΔPNH = 0,5− ΔP
NC−T +
α 2
Máy biến áp tự ngẫu một pha loại: AODцTH167 525 242 /15,75 có các thông
3 3
số một pha như sau:
ΔP0 = 105 kW = 0,105 MW
ΔP
NC−T = 325 kW = 0,325 MW
ΔP
NC−H = 325 kW = 0,325 MW
ΔPNC−H = 185 kW = 0,325 MW
Từ đó ta tính được:
0,22 − 0,185
ΔP = 0,5 0,325 + = 0,223 MW
0,5392
NC
0,185 − 0,22
ΔP = 0,5 0,325 + = 0,102 MW
0,5392
NT
0,22 − 0,185
ΔP = 0,5 − 0,325 + = 0,535 MW
0,5392
NH
35

Từ kết quả bảng 34 và công thức tính toán tổn thất điện năng của máy biến áp tự
ngẫu 3 pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp tự ngẫu một pha như sau:
ΔAT1 = ΔAT 2 = 3.ΔP0 .T +
365. 24
ΔPNC .SiC
2
.ti + ΔPNT .SiT
2
.ti + ΔPNH .SiH
2
.ti
2
3.STdm i1
Trong đó:
ΔPN ,ΔP0 , STdm : Là của một máy biến áp một pha.
3: Số pha của một tổ hợp một máy biến áp tự ngẫu
SiC, SiT, SiH: Là phụ tải cao áp, trung áp và hạ áp của mỗi máy biến áp tự
ngẫu tại thời điểm ti ghi trong bảng 34 đã tính ở trên.
T: Thời gian làm việc của máy biến áp trong 1 năm; T = 8760 h
Thay số vào tính ta có:
365
ΔA
T1
= ΔA
T 2
= 3.0,105.8760 +
3.1672
.
0,223.(30,972
.8 + 63,562
.4 + 58,672
.4 +
30,972
.8)+
 
= 3792,91 MWh
Như vậy tổn thất điện năng hằng năm trong các máy biến áp ở phương án 1 là:
ΔA = ΔAT1 + ΔAT2 + ΔAT3 + ΔAT4 + ΔAT5
= 2.3792,91 + 6391,67 + 2.5997,71 = 25972,91 MWh
Từ dây ta tính tổn thất điện năng nhà máy ra phần trăm như sau:
ΔA % =
ΔA
.100
A 
Với A : Là tổng điện năng qua các máy biến áp cho phụ tải chính là lượng điện
năng tiêu thụ ở cao áp và trung áp. Dựa vào đồ thị phụ tải đã tính ở bảng 15, ta tính được
A như sau:
36

24
A = t. .(SiT (ti) .ti .cosϕT + SiC(ti) .ti .cosϕC )
i1
=365.
(350.8 + 500.4 + 400.4 + 350.8).0,8 + (508,99.8 + 574,17.4 + 564,4.4 + 508,99.8).0,8
= 6394251,04 MWh
Vậy phần trăm tổn thất điện năng là:
25972,91
ΔA % = .100 = 0,4062%
Kết quả này phù hợp với thực tế
3.2.2 Phương án 2
Để tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân bố công
suất của máy biến áp đã cho ở bảng 35.
3.2.2.1 Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3 và T4
Theo công thức như phương án 1:
24
 SI
2
.ti

ΔA
T 3
= ΔP
0
.T + 365.ΔP
N
. i
S1
T23dm
Ta có T3 và T4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại: TDц250242/15,75 có:
ΔP0 = 210 kW = 0,21 MW
ΔPN = 650 kW = 0,65 MW
Từ đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3 và T4 là:
ΔAT3 = ΔAT4 = 0,21.8760 + 365.0,65.
223,532.24
= 6391,67 MWh
2502
3.2.2.2 Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T5
Máy biến áp T5 ở phương án này đã chọn là: TDц25052 5/15,75 có các thông số
như bảng 33.
ΔP0 = 205 kW = 0,205 MW
37

ΔPN = 600 kW = 0,6 MW
Từ đó ta tính được tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T5 là:
ΔA = 0,205.8760 + 365.0,6.223,532
.24 = 5997,71 MWh
2502
T 5
3.2.2.3 Tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp tự ngẫu T1 và T2
Từ kết quả bảng 35 và công thức tính tổn thất điện năng của máy biến áp tự ngẫu
ba pha được tổ hợp từ 3 máy biến áp tự ngẫu một pha ta có:
ΔAT1 = ΔAT 2 = 3.ΔP0 .T +
365. 24
ΔPNC .SiC
2
.ti + ΔPNT .SiT
2
.ti + ΔPNH .SiH
2
.ti
2
3.S
Tdm
i1
Thay số vào tính ta có:
365
ΔA
T1
= ΔA
T 2
= 3.0,105.8760 +
3.1672
.
0,223.(142,732
.8 +175,322
.4 +170,4352
.4
+142,732
.8)+0,102.(−48,532
.8 + 26,472
.4 + (−23,53)2
.4 +
(−48,53)2
.8)+0,535.(94,22
.8 + 201,792
.4 +146,9052
.4 +
94,22
.8)
= 4241,14 MWh
Như vậy tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp ở phương án 2 là:
ΔA = ΔAT1 + ΔAT2 + ΔAT3 + ΔAT4 + ΔAT5
= 2.4241,14 +2. 6391,67 + 5997,71 = 27263,33 MWh
Từ đây ta tính tổn thất điện năng nhà máy ra phần trăm như sau:
ΔA % =
ΔA
.100
A 
Với A : là tổng điện năng qua các máy biến áp cho phụ tải chính là lượng điện
năng tiêu thụ ở cao áp và trung áp. Dựa vào đồ thị phụ tải đã tính ở bảng 15, ta tính được
A giống như ở phương án 1:
A  = 6394251,04 MWh
Vậy phần trăm tổn thất điện năng là:

38

ΔA %= 27263,33 .100 = 0,4264%
 
6394251,04
Bảng so sánh tổn thất điện năng giữa 2 phương án
Bảng 36
Tổn thất điện năng ΔA (MWh) ΔA %
Phương án 1 25972,91 0,4062
Phương án 2 27263,33 0,4264
Như vậy số phần trăm tổn thất điện năng phù hợp với thực tế.
39

Chương 4
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và
dây dẫn, thanh dẫn của nhà máy điện theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn
định nhiệt khi có ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn chọn khí cụ điện
và dây dẫn là dòng điện ngắn mạch ba pha.
Để tính toán dòng điện ngắn mạch, trong đồ án thiết kế này ta dùng phương pháp
gần đúng với các khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định
mức trung bình (Ucb = Utb).
Chọn các đại lượng cơ bản:
Công suất cơ bản được chọn là: Scb = 100 MVA
Các điện áp cơ bản được chọn là: Ucb1 = 525 kV
Ucb2 = 230 kV
Ucb3 = 15,75 kV
4.1 Tính các điện kháng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản
4.1.1 Điện kháng của hệ thống điện
Nhiệm vụ thiết kế đã cho điện kháng tương đối định mức của hệ thống là XHTdm
= 0,42 và công suất định mức của hệ thống SHTdm = 16000 MVA. Do đó điện kháng
của hệ thống quy đổi về lượng cơ bản là:
X
HT
= X
HTdm
. S
cb
 0,42. 100 = 0,0026
S HTdm 16000
4.1.2 Điện kháng của nhà máy
Các máy phát điện đã cho là loại TB2002 có điện k háng siêu quá độ dọc trục là
Xd
"
 0,1284 . Do đó điện kháng quy đổi về lượng cơ bản là.
XG = X "
d .
S
cb
 0,1826. 100 = 0,0776
235,294
S Gdm
40

4.1.3 Điện kháng của đường dây 500 kV
Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy được nối với hệ thống qua hai đường dây siêu
cao áp500kVcó chiều dài 240 km. Trong chế độ cực đại, nhà máy phát lên hệ thống một
lượng công suất S500max = 574,17 MVA do đó dòng điện làm việc bình thường của
đường dây kép là:
1 S 1 574,17.103
Sbt = . 500 max = . = 331,5 A
Và: Icb = 2.Ibt = 2.331,5 = 663 A
Để dữ trự, tránh vần quang và tăng khả năng truyền tải của đường dây ta dùng dây
phân pha. Trên mỗi pha bố trí 4 dây đặt trên bốn đỉnh của một hình vuông cạnh 400mm
và tiết diện của mỗi dây là F = 240 mm2
, với dây này thông số của đường dây khi tính
đến 4 sợi song song:
R0 = 0,03 Ω / km
X0 = 0,28 Ω / km
b0 = 4,2.106
l/ Ωkm
Giả thiết đường dây không có bù nối tiếp tức là k hông có điện dung nối tiếp với
đường dây. Để đơn giản khi tính toán ngắn mạch để chọn thiết bị ta bỏ qua điện dung
của đường dây (trong tính toán chính xác phải kể đến,khi đó tính tính toán biến đổi có
phức tạp hơn), cũng bỏ qua điện trở… Như vậy trên sơ đồ thay thế đường dây 500 kV
với thông số tập trung chỉ còn điện kháng. Trị số điện kháng này quy đổi về lượng cơ
bản là:
X = X .l.
S
cb
= 0,28.240. 100 = 0,0244
d 0 U 2 5252
cb1
4.1.4 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây
4.1.4.1Loại TDц250242/15,75 có: U N% = 11 ;STdm = 250 MVA
XT220 =
U
N
%
.
S
cb =
11
.
100
= 0,0440
100 STdm 100 250
4.1.4.2 Loại TDц250525/15,75 có: U N% = 13 ; STdm = 250 MVA
XT500 =
U
N
%
.
S
cb =
13
.
100
= 0,0520
100 STdm 100 250
41

4.1.5 Điện kháng máy biến áp tự ngẫu
Máy biến áp tự ngẫu 1 pha AODцTH167 có:
UNCT % = 9,5 ; UNTH % = 17,5
UNCH % = 29 ; STdm 1pha = 167 MVA
Từ đó ta có:
1 1
UNC% = 0,5 UNC−T  .U
NC−H − .UNT−H 
α α
1 1
=0,5 9,5  .29 − .17,5 = 15,42
0,539 0,539
1 1
UNT% = 0,5 UNC−T − .U
NC−H  .UNT−H 
α α
1 1
=0,5 9,5 − .29 .17,5 = 5,92 0
0,539 0,539
1 1
UNH% = 0,5 −UNC−T .U
NC−H
.UNT−H
α α
1 1
=0,5 −9,5 .29 .17,5 = 38,38
0,539 0,539
Từ đó ta tính được điện kháng tương đối của máy biến áp tự ngẫu như sau:
X = UNC% .
S
cb
15,42 . 100 = 0,0308
C
100
S
Tdm 100 3.167
XT = 0 do UNT% 0
XH = UNH % .
S
cb
38,38 . 100 = 0,0766
100
S
Tdm 100 3.167
4.2 Tính toán dòng điện ngắn mạch
Hệ thống đã cho có công suất tương đối lớn, do đó các tính toán ngắn mạch coi hệ
thống như một nguồn đẳng trị. Hơn nữa trong tính toán, biến đổi sơ đồ không nhập hệ
thống với các máy phát điện.
Các giả thiết cơ bản để tính đến ngắn mạch:
Các máy phát điện không có hiện tượng giao động công suất, nghĩa là các góc lệch
pha giữa các sức điện động của các máy phát không đổi (đây là giả thiết cơ bản và
42

quan trọng nhất). Với giả thiết này ta tính được dòng ngắn mạch xảy ra khi các góc lệch
pha giữa các sức điện động của các máy phát điện thay đổi.
Bỏ qua điện trở vì khi U > 1000 V, R << X
Bỏ qua dòng điện từ hóa máy biến áp
Trước lúc xảy ra ngắn mạch thì mạch điện 3 pha đối xứng
Với các giả thiết này cho phép ta xác định dòng ngắn mạch theo phương pháp
đường cong tính toán.
Sau đây ta lần lượt tính ngắn mạch cho từng phương án:
4.3 Phương án 1
4.3.1 Sơ đồ nối điện (Hình 41)
Để chọn khí cụ điện cho mạch 500kV, điểm ngắn mạch tính toán là N1 với nguồn
cung cấp là toàn bộ máy phát điện và hệ thống.
Đối với mạch 220kV, điểm ngắn mạch tính toán là N2 với nguồn cung cấp là toàn
bộ máy phát điện và hệ thống.
Đối với mạch máy phát điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch là N3 và N’3. Điểm
ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát (trừ máy phát G2) và hệ
thống. Điểm ngắn mạch N’3 có nguồn cung cấp chỉ có máy phát G2. So sánh trị số của
dòng điện ngắn mạch tại 2 điểm này và chọn khí cụ điện theo dòng điện có trị số lớn
hơn.
Đối với mạch tự dùng điểm ngắn mạch tính toán là N4. Nguồn cung cấp cho điểm
ngắn mạch N4 gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống điện. Dòng ngắn mạch tại N4 có
thể xác định theo dòng ngắn mạch tại N3 và N’3.
43

Hình 41
44

4.3.2 Sơ đồ thay thế (Hình 42)
Hình 42
4.3.3 Tính toán ngắn mạch
4.3.3.1 Điểm ngắn mạch N1(hình 43)
Từ sơ đồ thay thế hình (42), ta có sơ đồ thay thế t ính toán điểm ngắn mạch N1
như hình (43). Các thông số trên hình (43) như sa u:
X
l =XHT+ X d
 0,00260,0244 = 0,0148
2 2
X
2 = X5
=X
CT1
= X
CT2 = 0,0308
X
3 = X6
= X
HT1
= X
HT2 = 0,0766
X4 = X7 = X9 = X11 = X13 = XG = 0,0776
X8 = XT220 = 0,0440
X10 = X12 = XT500 = 0,0520
45

Hình 43
Dùng các biến đổi nối tiếp và song song ta có:
X =
14
X3X4X6X7
= (0,0766 0,0776).(0,0766 0,0776) = 0,0771
0,0766 0,0776 0,0766 0,0776
X
15 = X2.X5 0,0308.0,0308 = 0,0154
X2X5 0,0308 0,0308
X
16 = X8 + X9 = 0,0440 + 0,0776 = 0,1216
X = (X10 X 11).(X12 X13 )
17
X
10 X
11 X
12 X
13
=(0,052 0,0776).(0,052 0,0776) = 0,0648
0,052 0,0776 0,052 0,0776
Sơ đồ thay thế hình 44.
46
(X3 X4).(X6 X7)

Hình 44
Ghép G1, G2 với G3 rồi nối tiếp với X15 ta được:
X
18 =
X
14
.X
16  X
15 
0,0771.0,1216  0,0154= 0,0626
X
14 X
16 0,0771 0,1216
Sơ đồ thay thế như hình 45
Hình 45
Ghép G1, G2, G3 với G4, G5 ta được:
X
19 =
X
17
.X
18
 0,0648.0,0626 = 0,0318
X
17 X
18 0,0648 0,0626
Sơ đồ thay thế như hình 46
Hình 46
Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 là:
X = X .
S
HTdm
 0,0148.16000 = 2,368
ttHT 1 Scb 100
Tra đường cong tính toán ta được:I” = 0,425 ; I   = 0,45
*HT *HT
47

Đổi ra hệ đơn vị có tên ta được:
I” = I” . S HTdm  0,425. 16000 = 7,478 kA
HT *HT
3.Ucb1 3.525
I
 HT
=
I 
*HT
.
S HTdm
 0,45. 16000 = 7,918 kA
3.Ucb1 3.525
Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N1 là:
X
ttNM
= X
19
.

S
Gdm
 0,0318.1176,47 = 0,374
S cb 100
Với:  SGdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA
Tra đường cong tính toán ta được:I”
*HT
= 2,78 ; I
= 2,07
*HT
I” = I” .
 S
Gdm
 2,78.1176,47 = 3,597 kA
NM *NM 3.Ucb1 3.525
I NM =
I
*NM.

S
Gdm
 2,07. 1176,47 = 2,678 kA
3.Ucb1 3.525
Như vậy trị số dòng ngắn mạch tại N1 là:
Dòng ngắn mạch siêu quá độ:
I”N1 = I”HT + I”NM = 7,478 + 3,597 = 11,075 kA
Dòng ngắn mạch duy trì:
I  N1 = I HT + I NM = 7,918 + 2,678 = 10,596
kA Trị số dòng điện xung kích:
i XKN1 = 2 .K xkN1 .I”N1= 2 .1,8.11,075 = 28,192
kA Với : K xkN1 = 1,8
4.3.3.2 Điểm ngắn mạch N2
Để tính toán điểm ngắn mạch N2 ta lợi dụng kết quả tính toán N1. Qua một số
bước biến đổi sơ đồ tương tự ta được sơ đồ tính toán như hình 47.

48

Hình 47
Ghép song song G1, G2 với G3 ta được sơ đồ hình 48 .
X
18 =
X
14
.X
16
 0,0771.0,1216 = 0,0472
X
14 X
16 0,0771 0,1216
Hình 48
Biến đổi sơ đồ sao X1, X15, X17 về sơ đồ tam giác X19, X20, trong đó điện kháng
cân bằng nối hệ thống với nguồn G4, G5 bỏ qua, ta được sơ đồ hình 49.
X = X
1
+ X
15
+ X1.X15 = 0,0148 + 0,0154 +0,0148 0,0154 = 0,0337
19 X
17 0,0648
X = X
17
+ X
15
+
X
17
.X
15
= 0,0648 + 0,0154 +0,0648 0,0154 = 0,1476
20 X
1 0,0148
Hình 49
Ghép song song G1, G2, G3 với G4, G5 ta được sơ đồ như hình 410.
49

X
21 =
X
18
.X
20
 0,0472.0,1476 = 0,0358
X
18 X
20 0,0472 0,1476
Hình 410
XttHT = X19 .
S
HTdm 0,0337.
16000
= 5,392
Scb 100
Vì XttHT = 5,392 > 3 nên áp dụng công thức tính:
I” = I   = 1  1 = 0,1855
*HT
*HT X
ttHT 5,392
I” =I” . S HTdm  0,1855. 16000 = 7,45 kA
HT *HT
3.Ucb2 3.230
X
ttNM
= X
21 .

S
Gdm
 0,0358.1176,47 = 0,42
S cb 100
Với:  SGdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA
*HT
=2,42; I 
= 1,98
*HT
I” = I” .  
S
Gdm
 2,42.1176,47 = 7,147 kA
NM *NM
3.Ucb2 3.230
I NM =
I
*NM.
 
S
Gdm
1,98. 1176,47 = 5,847 kA
3.U
cb2 3.230
I”N2 = I”HT + I”NM = 7,45 + 7,147 = 14,597 kA
I  N2 = I HT + I NM = 7,45 + 5,847 = 13,297

50

Với :
iXKN2= 2 .KxkN2.I”N2=
K = 1,8
xkN 2
2 .1,8.14,597 = 37,158 kA
4.3.3.3 Điển ngắn mạch N3
Ta đã biết điểm ngắn mạch N3 được cung cấp bởi hệ thống nhà máy, ở đây máy
phát G2 được bỏ đi. Tổng công suất cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là :
 i
4
1 SGdm 4.SGdm = 4.235,294 = 941,176 MVA
Từ sơ đồ thay thế hình 42, ta có sơ đồ tính toán đi ểm ngắn mạch N3 hình 411.
Hình 411
Để tính dòng ngắn mạch tại N3 ta sử dụng các giá trị điện kháng tương đối đã tính
ở phần trên.
Dùng các biến đổi song song và nối tiếp ta có sơ đồ thay thế như hình 412.
51

Hình 412
Các thông số trên hình 412 như sau:
X
14 =
(X10 X11).(X12 X13 )
X
10 X
11 X
12 X
13
=(0,052 0,0776).(0,052 0,0776) = 0,0648
0,052 0,0776 0,052 0,0776
X
15 = X2.X5
0,0308.0,0308 = 0,0154
X2X5 0,0308 0,0308
X
16 =
(X3 X4).(X8 X9)
X3X4 X8X9
=(0,0766 0,0776).(0,044 0,0776) = 0,068
0,0766 0,0776 0,044 0,0776
Ghép song song G1, G3 với G4, G5 và biến đổi sơ đồ tam giác X14, X15, thành sơ
đồ sao cho X17, X18, X19 ta có sơ đồ thay thế như hình 413.
Hình 413
X
17 =
X
14
.X
15
 0,0648.0,0154 = 0,0067
X  X  0,0648 0,0154 0,068
14 15
X1
6
52

X
18 =
X
15
.X
16

0,0154.0,068
= 0,0071
X
14
 X
15
 X1 0,0648 0,0154  0,068
6
X
17 =
X
15
.X
16

0,0648.0,068
= 0,0297
X
14
 X
15
 X1 0,0648 0,0154  0,068
6
Ghép nối tiếp các điện kháng ta được sơ đồ thay thế như hình 414.
X20 = X1 + X17 = 0,0148 + 0,0067 = 0,0215
X21 = X6 + X18 = 0,0766 + 0,0071 = 0,0837
Hình 414
Biến đổi sơ đồ sao X19, X20, X21 thành sơ đồ tam giác X22, X23, trong đó nhánh
cân bằng bỏ qua ta được sơ đồ thay thế như hình 41 5.
X
22
= X + X
21
+
X
19
.X
21
= 0,0297 + 0,0837 +0,01297 0,0837 = 0,229
19 X
20 0,0215
X
23
= X + X
21
+
X
20
.X
21
= 0,0215 + 0,0837 +0,0215 0,0837 = 0,1658
20 X
19 0,0297
Hình 415
XttHT = X23 .
SHTdm
 0,1658.
16000
= 26,528
Scb 100
I” = I   = 1  1 = 0,0377
*HT
*HT X
ttHT 26,528
53

I” =I” . S HTdm  0,0377. 16000 = 22,11 kA
HT *HT 3.U
cb2 3.15,75
X
ttNM
= X
22 .

S
Gdm
 0,229. 941,176 = 2,1553
S cb 100
*HT
= 0,46 ; I = 0,495
*HT
I” = I” .  
S
Gdm
 0,46. 941,176 = 15,87 kA
NM *NM
3.Ucb3 3.15,75
I NM =
I
*NM.
 
S
Gdm
0,4 9 5.
941,176
= 17,078 kA
3.U
cb3 3.15,75
I”N3 = I”HT + I”NM = 22,11 + 15,87 = 37,98 kA
I  N3 = I HT + I NM = 22,11 + 17,078 = 39,188
i
XKN3
= 2 .K
xkN3
.I”
N3
= 2 .1,8.37,98 =
96,6813 kAVới : K
xkN3 = 1,8
4.3.3.4 Ngắn mạch tại N’3
Điểm ngắn mạch N’3 chính là ngắn mạch đầu cực máy phát điện G2 nên nguồn
cung cấp chỉ gồm có một máy phát G2 nên có sơ đồ thay thế như hình 416.
Hình 416
Điện kháng tính toán :
Xtt = X’’d = 0,1826
Tra đường cong tính toán ta được : I” = 5,7 ; I   = 2,58
*HT *HT

54

I” =I” .
S
Gdm
 5,7. 235,294 = 49,1637 kA
N’3 *NM 3.Ucb3 3.15,75
I = I 
. S Gdm  2,58. 235,294 = 22,253 kA
 N’3 *NM
3.U
cb3 3.15,75
Trị số dòng ngắn mạch tại N’3 là:
I”*N3’ = 49,1637kA ; I*

N '3 = 22,253kA
Trị số dòng điện xung kích:
i
XKN’3
= 2 .K
xkN’3
.I”
N’3
= 2 .1,9. 49,1637 =
132,103 kAVì ở đầu cực máy phát nên lấy: K
xkN’3 = 1,9
Từ sơ đồ thay thế hình 42 ta có :
I
N4
= I
N3
+ I
N’3
Do đó dòng ngắn mạch tại N4 sẽ là :
I ”N4 = I ”N3 + I ”N’3 = 37,98 + 49,1637 = 87,1437 MVA
I  N4 = I N3 + I N’3 = 39,188 + 22,253 = 61,441
MVA Trị số dòng điện xung kích tại N4 là:
IXKN4 = ixkN3 + ixkN’3 = 96,6813 + 132,103 = 228,7843
kA Kết quả tính toán ngắn mạch của phương án 1 được ghi vào bảng 41
Bảng 41
Cấp điện áp(kV) Điểm ngắn mạch I”(kA) I (kA) ixk(kA)
500 N1 11,075 10,596 28,192
220 N2 14,597 13,297 37,158
N3 37,98 39,188 96,6813
15,75 N’3 49,1637 22,253 132,103
N4 87,1437 61,441 228,7843
55

4.4 Phương án 2
4.4.1 Sơ đồ nối điện (hình 417)
Hình 417
Tương tự như phương án 1, để chọn khí cụ điện cho mạch 500 kV điểm tính toán
ngắn mạch N1 với nguồn cung cấp là hệ thống và toàn bộ các máy phát điện của nhà
máy. Mạch 220 kV điểm tính toán ngắn mạch là N2 và nguồn cung cấp là hệ thống và
toàn bộ các máy phát điện của nhà máy. Đối với mạch tự dùng thì điểm tính toán ngắn
mạch là N4 còn nguồn cấp là toàn bộ máy phát và hệ thống.
Đối với mạch máy phát điện cần phải so sánh dòng điện ngắn mạch tại N3 và N’3.
Khi ngắn mạch tại N3 nguồn cung cấp là hệ thống và các máy phát G1, G3, G4 và G5.
Khi ngắn mạch N’3 thì nguồn cung cấp chỉ có máy phát G2.
4.4.2 Sơ đồ thay thế (hình 418)
56

Hình 418
4.4.3 Tính toán ngắn mạch
Từ sơ đồ hình 418 ta có sơ đồ thay thế tính toán đi ểm ngắn mạch N1 như hình
419, các thông số trên sơ đồ như sau :
X1 = XHT +
X d
= 0,0026+
0,0244
= 0,0148
2 2
X2 = X5 =XCT1 = XCT2 = 0,0308
X3 = X6 = XHT1 = XHT2 = 0,0766
X4 = X7 = X9 = X11 = X13 = XG = 0,0776
X8 =X10= XT220 = 0,0440
X12 = XT500 = 0,0520
57

Hình 419
Bằng cách ghép nối tiếp và song song các điện kháng ta được sơ đồ thay thế như
hình 420.
X
14 = (X3 X4).(X6 X7) 
X3X4X6X7
= (0,0766 0,0776).(0,0766 0,0776) = 0,0771
0,0766 0,0776 0,0766 0,0776
X
15 = X2.X5
 0,0308.0,0308 = 0,0154
X2X5 0,0308 0,0308
X
16 =(X8 X9 ).(X10  X11)

X8X9X10
 X
11
=(0,044 0,0776).(0,044 0,0776) = 0,0608
0,044 0,0776 0,044 0,0776
X17 = X12 + X13 = 0,0520 + 0,0776 = 0,1296
58

Hình 420
Ghép song song X14 với X16 rồi nối tiếp với X15 ta được sơ đồ thay thế hình 421.
X
18 =
X
14
.X
16
 X15  0,0771.0,0608  0,0154 = 0,0494
X
14 X
16 0,0771 0,0608
Hình 421
Ghép song song X18 với X17 ta được sơ đồ thay thế hình 422.
X
19 =
X
17
.X
18
 0,1296.0,0494 = 0,0358
X
17 X
18 0,1296 0,0494
Hình 422
X = X .
S
HTdm
 0,0148.16000 = 2,368
ttHT 1 Scb 100
Tra đường cong tính toán ta được: I” = 0,425; I   = 0,45
*HT *HT
59

I” = I” . S HTdm  0,425. 16000 = 7,478 kA
HT *HT 3.U
cb1 3.525
I
 HT
=
I 
*HT
.
S HTdm
 0,45.
16000
= 7,918 kA
3.Ucb1 3.525
X
ttNM
= X
19
.

S
Gdm
 0,0358.1176,47 = 0,42
S cb 100
Với:  SGdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA
*HT
= 2,48; I
= 1,97
*HT
I” = I” .  
S
Gdm
 2,48.1176,47 = 3,208 kA
NM *NM
3.U
cb1 3.525
I NM =
I
*NM.
 S
Gdm  1,97.11176,47 = 2,549 kA
3.Ucb1 3.525
I”N1 = I”HT + I”NM = 7,478 + 3,208 = 10,686 kA
I  N1 = I HT + I NM = 7,918 + 2,549 = 10,467
i XKN1 = 2 .K xkN1 .I”N1= 2 .1,8.10,686 = 27,202
kA Với : K xkN1 = 1,8
Để tính toán điểm ngắn mạch N2 ta lợi dụng kết quả khi tính toán biến đổi sơ đồ
của điểm N1 ở trên. Qua một số bước biến đổi sơ đồ tương tự ta được sơ đồ thay thế như
hình 423.

60

Hình 423
Ghép song song G1, G2 với G3, G4 ta được sơ đồ hình 424.
X
18 =
X
14
.X
16
 0,0771.0,0698 = 0,034
X
14 X
16 0,0771 0,0608
Hình 424
Biến đổi sơ đồ sao X1, X15, X17 về sơ đồ tam giác X19, X20 trong đó điện kháng
không cân bằng nối hệ thống với nguồn G5 bỏ qua, ta được sơ đồ như hình 425.
X = X
1
+ X
15
+ X1.X15 = 0,0148 + 0,0154 +0,0148 0,0154 = 0,032
19 X
17 0,1296
X = X
17
+ X
15
+
X
17
.X
15
= 0,0154 + 0,1296 +0,0154 0,1296 = 0,2798
20
X1 0,0148
Hình 425
Ghép song song G1, G2, G3, G4 với G5 ta được sơ đồ thay thế như hình 426.
61

X
21 =
X
18
.X
20
 0,034.0,2798 = 0,0303
X
18 X
20 0,034 0,2798
Hình 426
XttHT = X19 .
S
HTdm 0,032.
16000
= 5,12
Scb 100
I” = I   = 1  1 = 0,1953
*HT
*HT X
ttHT 5,12
I” =I” =I” . S HTdm  0,1953. 16000 = 7,844 kA
HT  HT *HT
3.Ucb2 3.230
X
ttNM
= X
21
.

S
Gdm
 0,0303. 1176,47 = 0,356
S cb 100
Với:  SGdm = 5.235,294 = 1176,47 MVA
Tra đường cong tính toán ta được: I”
*HT
= 2,9; I
= 2,1
*HT
I” = I” .  
S
Gdm
 2,9. 1176,47 = 8,564 kA
NM *NM 3.Ucb2 3.230
I NM =
I
*NM.
 
S
Gdm
 2,1.1176,47 = 6,202 kA
3.Ucb2 3.230
Như vậy trị số dòng điện ngắn mạch tại điểm N2 là:
I”N2 = I”HT + I”NM = 7,844 + 8,564 = 16,408 kA
I  N2 = I HT + I NM = 7,844 + 6,202 = 14,046 kA

62

Trị số dòng điện xung kích:
i
XKN2
= 2 .K
xkN2
.I”
N2
= 2 .1,8.16,408 =
41,768 kAVới : K
xkN 2
= 1,8
4.4.3.3 Điển ngắn mạch N3
Ta đã biết điểm ngắn mạch N3 được cung cấp bởi hệ thống nhà máy, ở đây máy
phát G2 được bỏ đi. Tổng công suất cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là :
 i
4
1 SGdm 4.SGdm = 4.235,294 = 941,176 MVA
Từ sơ đồ thay thế hình 418 ta có sơ đồ thay thế tín h toán điểm ngắn mạch N3 như
hình 427.
Hình 427
Để tính dòng ngắn mạch tại N3 ta sử dụng các giá trị điện kháng tương đối đã tính
ở phần trên.
Dùng các biến đổi song song và nối tiếp ta có sơ đồ thay thế như hình 428.
63

Hình 428
X
14 = X12 + X13 = 0,0520 + 0,0776 = 0,1296
X
15 = X2.X5
 0,0308.0,0308 = 0,0154
X2X5 0,0308 0,0308
X
16 = (X8  X9 ).(X10  X11) = (0,044.0,0776).(0,044 0,0776) = 0,0608
 X9  X10
X8  X11 0,044 0,0776 0,044 0,0776
X
17 = (X3  X4 )..X16 = (0,0766.0,0776).0,0608 = 0,0436
X3X4X16 0,0766 0,0776 0,0608
Ghép song song G1, G3, G4 với G5 và biến đổi sơ đồ tam giác X14, X15, ,
X17thành sơ đồ sao cho X18, X19, X20 ta có sơ đồ thay thế như hình 429.
Hình 429
X
18 =
X14.X15

0,1296.0,0154
= 0,0106
X
14  X15  X17 0,1296 0,0154 0,0436
X
19 =
X15.X17

0,0154.0,0436
= 0,00356
X
14  X15  X17 0,1296 0,0154 0,0436
X
20 =
X14.X17

0,1296.0,0436
= 0,03
X
14  X15  X17 0,1296 0,0154 0,0436
64

Ghép nối tiếp các điện kháng ta được sơ đồ thay thế như hình 430.
X21 = X1 + X18 = 0,0148 + 0,0106 = 0,0254
X22 = X6 + X19 = 0,0766 + 0,00356 = 0,08016
Hình 430
Biến đổi sơ đồ sao X20, X21, X22 thành sơ đồ tam giác X23, X24, trong đó nhánh
cân bằng bỏ qua ta được sơ đồ thay thế như hình 43 1.
X23 = X20 + X22 +
X20.X22
X
21
0,03 0,08016
= 0,03 + 0,08016 + = 0,2048
X24 = X21 + X22 +
X21.X22
X
20
= 0,0254 + 0,08016 +
0,0254
 0,08016
=
0,1734 0,03
Hình 431
XttHT = X24 .
S
HTdm 0,1734.
16000
= 27,744
Scb 100
I” = I   = 1  1 = 0,036
27,744
*HT *HT X ttHT
65

I” =I” . S HTdm  0,036. 16000 = 21,11 kA
HT *HT
3.Ucb2 3.15,75
XttNM = X23. SGdm
 0,2048.
941,176
= 1,9275
Scb 100
Với:  SGdm = 4.235,294 = 941,176 MVA
Tra đường cong tính toán ta được:
I”*HT = 0,52
I*

HT = 0,56
I” =I” .  
S
Gdm
 0,52.941,176 = 17,94 kA
NM *NM
3.Ucb3 3.15,75
I NM =
I
*NM.
 
S
Gdm
0, 5 6.
941,176 = 19,32 kA
3.Ucb3 3.15,75
I”N3 = I”HT + I”NM = 22,11 + 17,94 = 39,05 kA
I  N3 = I HT + I NM = 22,11 + 19,32 = 40,43
i XKN 3 = 2 .K xkN3 .I”N3= 2 .1,8.39,05 = 99,405
kA Với : K xkN 3 = 1,8
4.4.3.4 Ngắn mạch tại N’3 :
Điểm ngắn mạch N’3 chính là ngắn mạch đầu cực máy phát điện G2 nên nguồn
cung cấp chỉ gồm có một máy phát G2 nên có sơ đồ thay thế như hình 432.
Hình 432
66

Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 1000MW.doc

Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 1000MW.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 1000MW.doc

Similar to Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 1000MW.doc (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

Thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện có công suất 1000MW.doc