THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN

I. CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN. Theo đề tài thì nhà máy ta là nhà máy NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI nên máy phát là kiểu tuabin hơi. Với công suất nhà máy và của mỗi tổ máy đã có nên ta chỉ việc chọn máy phát có công suất tương ứng. Để thuận tiện ta chọn máy phát có công suất cùng loại. Việc chọn điện áp định mức lớn thì dòng định mức, dòng ngắn mạch ở cấp điện áp sẽ nhỏ dễ dàng cho việc chọn các khí cụ điện. Ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5KV vì với cấp điện áp này rất thông dụng.Dựa vào tài liệu Hướng Dẫn Thiết Kế Nhà Máy Điện ta chọn máy phát có các công suất sau:Loại MFn(vp)Sđm(KVA)Pđm(KW)cosUđm(KV)Iđm(KA)XdXdXdTb602300075600,810,54,1250,1460,221,694Tb10023000117,51000,8510,56,4750,1830,2631,79 Như vậy công suất của toàn nhà máy là:Snm = 375 + 1117,5 = 342,5 (MVA)II. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT. Việc tính toán cân bằng công suất trong nhà máy điện giúp ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng cho nhà máy. Từ đồ thị phụ tải tổng của nhà máy ta có thể định lượng công suất cần tải cho các cấp điện áp tại các thời điểm. + Đề suất các phương án nối dây hợp lý cho nhà máy.

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Chương I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN

I CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

- Theo đề tài thì nhà máy ta là nhà máy "NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI" nên máyphát là kiểu tuabin hơi

- Với công suất nhà máy và của mỗi tổ máy đã có nên ta chỉ việc chọn máy phátcó công suất tương ứng Để thuận tiện ta chọn máy phát có công suất cùng loại

- Việc chọn điện áp định mức lớn thì dòng định mức, dòng ngắn mạch ở cấp điệnáp sẽ nhỏ dễ dàng cho việc chọn các khí cụ điện

- Ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5KV vì với cấp điện áp này rất thông dụng.Dựa vào tài liệu "Hướng Dẫn Thiết Kế Nhà Máy Điện" ta chọn máy phát có cáccông suất sau:

Loại MF n

(v/p) (KVA)Sđm (KW) cosPđm ϕ (KV)Uđm (KA)Iđm X"d X'd Xd

Tbφ-60-2 3000 75 60 0,8 10,5 4,125 0,146 0,22 1,694

Tbφ-100-2 3000 117,5 100 0,85 10,5 6,475 0,183 0,263 1,79

Như vậy công suất của toàn nhà máy là:

Snm = 3×75 + 1×117,5 = 342,5 (MVA)

II TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

- Việc tính toán cân bằng công suất trong nhà máy điện giúp ta xây dựng được đồthị phụ tải tổng cho nhà máy

- Từ đồ thị phụ tải tổng của nhà máy ta có thể định lượng công suất cần tải chocác cấp điện áp tại các thời điểm

+ Đề suất các phương án nối dây hợp lý cho nhà máy

+ Lựa chọn các máy biến áp tăng áp hay máy biến áp giảm áp hợp lý

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát 10,5 KV

Ta có: Đồ thị phụ tải :

Công suất Pmax = 100 KWHệ số cosϕ = 0,8

Từ đây ta tính được:

1258,0

100cos

PS

F

max F max

ϕ

2 Phụ tải cấp điện áp trung 110 KV

Ta có: Đồ thị phụ tải :

100 P%

80 60 40 20

10 0 P%

80 60 40 20

)

Công suất Pmax = 120 KWHệ số cosϕ = 0,85

Từ đây ta tính được:

176,14185,0

120cos

PS

F

max F max

1

ϕ

3 Công suất tự dùng của nhà máy

- Đối với nhà máy "NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI" ta đang thiết kế thì lượng côngsuất tự dùng chiếm 5% lượng công suất toàn nhà máy Và lượng công suất tự dùngphụ thuộc vào công suất phát của nhà máy ở từng thời điểm

- Một cách gầm đúng thì lượng công suất tự dùng của nhà máy được tính theocông thức:

=

nm

t nm

S6,04,0S

S Trong đó:

Snm: Công suất đặt của nhà máy

S6,04,05,342100

Từ đó ta có thể tính được công suất tự dùng của nhà máy

Ta có bảng sau:

80 60 40 20

Từ đây ta tính được công suất tự dùng của từng nhà máy, xem rằng công suất tựdùng tỉ lệ với công suất phát của nhà máy.

5,342

125,17S

125,17S

Σ

Từ kết quả trên ta có thể xây dựng đồ thị phụ tải tổng của nhà máy như sau

4 Công suất liên hệ với hệ thống

Nhà máy ta liên hệ với hệ thống và phát công suất theo đồ thị phụ tải Với phụ tảiluôn biến động theo thời gian vì vậy giữa nhà máy và hệ thống có liên hệ với nhau 1lượng công suất và được xác định như sau:

Sth = Snmt - SUf - SUT - SUC - Stdt

Cấp điện áp cao của ta không có phụ tải nên SUC = 0 Ta có bảng tính toán sau:

Ta có tỉ lệ công suất ở các cấp điện áp:

- Cấp điện áp máy phát

%49,361005,342

125100

S

SS

%

nm

max UF max

- Cấp điện áp trung áp

%216,411005,342

176,141100S

SS

%

nm

max UT max

- Cấp điện áp cao

Thời điểm thừa:

%361005

,342

935,124100S

SS

%

nm

max th max

Thời điểm thiếu:

%101005

,342

663,34100

S

SS

III CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN

- Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâu quan trọng trong quá trìnhtính toán thiết kế nhà máy điện

- Các phương áp vạch ra phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ,phải khác nhau về cách ghép nối các máy biến áp với các cấp điện áp về số lượng vàdung lượng các máy biến áp, số lượng máy phát điện nối vào thanh góp

- Sơ đồ nối điện phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

+ Số máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát phải thỏa mãn điềukiện khi ngừng một máy phát lớn nhất thì các máy phát còn lại phải cung cấp đủ chophụ tải cấp điện áp máy phát

+ Công suất bộ máy phát máy biến áp không được lớn hơn dự trữ quay của hệthống

1

+ Chỉ nối bộ máy phát máy biến áp vào thanh góp điện áp nào mà phụ tải cựctiểu ở đó lớn hơn công suất của bộ này (nếu máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc thìkhông cần điều kiện này).

+ Nếu phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ có thể lấy rẽ từ bộ máy phát máy biếnáp nhưng công suất lấy rẽ không được vược quá 15% của bộ

+ Máy biến áp 3 cuộn dây chỉ sử dụng khi công suất truyền tải qua cuộn dâykhông nhỏ hơn 15%

+ Không nên dùng quá 2 máy biến áp 3 cuộn dây hay tự ngẫu liên lạc hay tảiđiện giữa các cấp điện áp

+ Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả 2 phía điện áp cao và trung áp cótrung tính trực tiếp nối đất

+ Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hợn dự trữ quay của hệ thống thì phảiđặt ít nhất 2 máy biến áp

+ Không nên nối song song 2 máy biến áp 2 cuộn dây với máy biến áp 3 cuộndây

- Đối với nhà máy ta có: UT = 110KV và UC = 220KV nên ta có thể dùng máybiến áp tự ngẫu thay cho máy biến áp 3 cuộn dây Xét về mặt kinh tế thì nên chọnmáy biến áp tự ngẫu

- Cấp điện áp UF ta có công suất chiếm tỉ lệ lờn hơn 15% nên ta chọn sơ đồ cóthanh góp cấp điện áp máy phát

- Việc đề ra các phương án để tính không phải phương án nào cũng thỏa mãn Tatiến hành tính chọn để đưa ra phương án tốt hơn để tính toán sau này

* Các phương án tính toán

4 Phương án IV.

* Đánh giá và chọn sơ bộ các phương án

Việc đánh giá và lựa chọn sơ bộ các là khâu quan trọng để đề xuất ra 2 phương ánhợp lý hơn về mặc kinh tế cũng như kỹ thuật để tính toán cụ thể và đưa ra phương ántốt hơn cho việc tính toán

+ Phương án nầy có ưu điểm là:

* Đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp

* Lúc làm việc bình thường thì công suất qua 2 máy biến áp liên lạc bé

* Số lượng máy biến áp tương đối không nhiều, nhỏ nên giá thành không cao.+ Nhược điểm của phương án này là các máy phát nối vào thanh góp cấp điện ápmáy phát không được đồng nhất sẽ khó khăn cho việc vận hành

b) Phương án II

- Phương án này ta dùng 2 máy biến áp để liên lạc giưa 3 cấp điện áp các máyphát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát

+ Phương án này có ưu điểm là:

* Đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp

* Số lượng máy biến áp tương đối ít

+ Nhược điểm của phương án này là:

* Vì chỉ có 2 máy biến áp dùng để phân phối điện năng lên cấp cao và cấptrung nên dung lượng máy biến áp lớn.

* Thêm 1 tổ máy nữa vào thanh góp cấp điện áp máy phát nên kết cấu và vậnhành sẽ phức tạp hơn

c) Phương án III

- Phương án này giống như phương án I nhưng có ưu điểm hơn là ở thanh góp cấpđiện áp máy phát các máy phát được nối vào là cùng công suất nên dễ vận hànhhơn Dung lượng 2 máy biến áp tự ngẫu có thể nhở hơn phương án I

Qua phân tích trên ta thấy:

- Với phương án IV thì giá thành khá cao và về điều kiện kỹ thuật thì không bằngcác phương án khác

- Với III phương án còn lại thì như nhau cả nhưng với phương án 1 thì khôngbằng phương án 3 nên cuối cùng ta chọn phương án 2 và phương án 3 để tính toán sosánh kinh tế kỹ thuật

Chương II TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP

TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN.

I TÍNH CHỌN DUNG LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP TĂNG ÁP

- Máy biến áp là 1 thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện, vốn đầu tư máybiến áp cũng tương đối nhiều Việc chọn máy biến áp trong nhà máy điện và trạmbiến áp là chọn loại, số lượng và dung lượng máy biến áp, mong muốn chọn số lượng

ít, dung lượng nhỏ mà vẫn đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải

- Khi chọn dung lượng máy biến áp cần tính đến khả năng quá tải của máy biếnáp, kiểm tra theo điều kiện quá tải bình thường và quá tải sự cô úcủa lưới điện Đảmbảo độ lệch điện áp cho phép trong hệ thống Thông thường ta chọn máy biến áp điềuáp dưới tải nhưmg đối với máy biến áp nối bộ thì không cần điều kiện này

A TÍNH CHỌN CHO PHƯƠNG ÁN I

1 Sơ đồ

2 Tính chọn dung lượng máy biến áp B1, B2

- Với 2 máy biến áp này đều liên hệ từ cấp điện áp máy phát lên cao áp và trungáp nên ta chọn 2 máy biến áp này như nhau

- Điều kiện chọn máy biến áp B1, B2

cl

th

S2

×

=

125,17S

S3

Vậy Sthmax = 342,5 - 87,5 - 17,125 = 237,875 (MVA)

KCL : Là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

5,0220

110

220U

UUK

C

T C

MBA (MVA)Sđm Uđm cuộn dây (KV) (MVA)Po (MVA)PN UN% Io% (Rup)Giá

C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-HATДЦTH 250 230 121 11 120 250 11 32 20 0,5 228.103

3 Kiểm tra lại máy biến áp

a) Ta có sự phân công suất các cuộn dây của máy biến áp

+ Công suất qua cuộn hạ:

SH = Snmt - SUf - ∑StdTrong đó:

Snmt : Công suất phát của nhà máy điện tại thời điểm t

∑Std : Công suất tự dùng của nhà máy điện

SUf : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát

+ Công suất qua cuộn trung áp:

STBA = SUT+ Công suất qua cuộn cao áp:

Vì nhà máy ta phát công suất theo đồ thị phụ tải nên (Có hai trường hợp)

* Khi nhà máy phát hết công suất thì thừa công suất về hệ thống:

Vì khi ta chọn công suất ta có SđmTN > STT nên không cần kiểm tra chế độ này c) Kiểm tra quá tải sự cố

* Ta xét trường hợp hỏng máy biến áp tự ngẫu B1 (hoặc B2)

- Trường hợp này công suất sẽ truyền từ cao và hạ sang trung vì vậy ta kiểm tracuộn chung MBA

Điều kiện kiểm tra là:

B TÍNH CHỌN CHO PHƯƠNG ÁN II.

1 Sơ đồ

2 Tính chọn dung lượng máy biến áp

a) Chọn máy biến áp B1, B2

- Với 2 máy biến áp này đều liên hệ từ cấp điện áp máy phát lên cao áp và trungáp nên ta chọn 2 máy biến áp này như nhau

- Điều kiện chọn máy biến áp B1, B2

cl

th

S2

S

25,1175,33S

Vậy Sthmax = 3.75 - 87,5 - 11.25 = 126,25 (MVA)

KCL : Là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu

5,0220

110220U

UUK

C

T C

b) Chọn máy biến áp B3

- Đây là máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nối từ cấp điện áp 10,5 KV lên cấp điện áp110KV

- Điều kiện chọn:

SđmB3 ≥ Sbộ = SđmF4

Ta có SđmF4 = 117,5 MVA

3 Kiểm tra lại máy biến áp

a) Đối với MBA B3

- Đây là máy nối bộ và ta chọn SđmB3 lớn hơn SđmF4, và khi sự cố thì ngừng máyphát nên ta không cần kiểm tra MBA này

b) Đối với MBA tự ngẫu B1, B2

- ta có sự phân bố công suất qua các cuộn dây MBA

* Công suất chảy qua cuộn hạ MBA:

Trong đó:

Snmt : Công suất phàt của nhà máy tại các thời điểm

SUFt : Là phụ tải cấp điện áp máy phát ở các thời điểm

Sbộ : Công suất của bộ máy phát MBA F4-B3:

Vì MBA ta chọn có SđmBA < SH nên ta kiểm tra quá tải bình thường Kiểm tratheo qui tắt 3%

Ta có hệ số điền kín:

cl

i Ht

24S

k

124

Sk

tSk

884,0

4)45,6(2)645,6(2)145,19(

43,224745884745,1134245,

126241255,0

×

−+

×

−

+

×+

×

×+

×+

Khi xét quá tải bình thường lớn nhất cho phép truyền qua MBA là:

Ta thấy SHmax < Scpnax Vậy MBA đã chọn thỏa mãn yêu cầu.

+ Kiểm tra quá tải sự cố

- Đối với MBA tự ngẫu thì công suất cuộn hạ luôn luôn được chế tạo theo côngsuất mẫu vì vậy ta cần kiểm tra cuộn hạ MBA

- Đối với MBA ta chủ yếu truyền công suất từ hạ sang trung và có môût số giờlại truyến công suất từ hạ và cao sang trung nên ta kiểm tra cuộn dây chung.a) Trường hợp hỏng một MBA tự ngẫu B1 (hoặc B2)

- Điều kiện kiểm tra:

Có kqt = 1,2

Smẫu = kcl×Sđm = 0,5×125 = 62,5 (MVA)

Sbô = SđmF4 - Std4 = 117,5 - 5,87 = 111,63 (MVA)Từ bảng tính ở trên ta có:

⇒ ST = 29,546 (MVA)

Vậy ta có: 1,2×62,5 ≥ 29,546

⇔ 75 > 29,546 Thỏa mãn điều kiện

Ta thấy kqt×Smẫu ≥ ST Vậy MBA vẫn có thể truyền được một lượng công suất thừavề hệ thống Và lúc này 3 tổ máy nối bộ phải giảm phát 1 lượng công suất bằng:

SH - kqt.Smẫu : Phụ thuộc vào đồ thị phụ tải phát của nhà máy

b) Trường hợp bộ máy phát F4 -B3 nghỉ

Điều kiện quá tải của 2 MBA tự ngẫu :

⇔ 2×1,2×62,5 ≥ 141,176

⇔ 150 ≥ 141,176 : Thỏa mãn điều kiện

Lúc này nhà máy cũng có thể phát về hệ thống 1 lượng công suất thừa là:

Sth = SH - ST : Phụ thuộc vào đồ thị phụ tải phát của nhà máy

Lúc này nhà máy phát công suất như sau:

Snm = SH + SUF + StdPhụ thuộc vào cấp điện áp máy phát và đồ thị phát của nhà máy

⇒ Vậy MBA đã chọn thỏa mãn được các yêu cầu

II TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA

Ta biết tổn thất điện năng trong mba gốm 2 phần:

+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào đồ thị phụ tải

+ tổn thất đồng phụ thuộc vào đồ thị phụ tải

1 Phương án I

- Với phương án này ta tính tổn thất trong 2 MBA tự ngẫu

- Vì đồ thị phụ tải của ta là đồ thị bậc thang nên ta sử dụng công thức sau:

đmB

2 Ti NT 2

đmB

2 Ci NC kt

S

SPS

SPS

SPn

1tPnATrong đó:

SđmB : Công suất định mức của MBA tự ngẫu bằng 250 (MVA)

n : Số MBA vận hành song song: n = 2

∆Pkt = ∆P0: Tổn thất không tải của MBA bằng 120 (MVA)

SCi, STi, SHi : Là công suất qua các cuộn cao, trung, hạ tại các thời điểm.Từ bảng trước ta có:

316,739287

4985,1042485,92

493,1334375,2004375,22548,237t

×

+

×+

×+

×+

[ ]

∑S ×t = 112,942×8+141,1762×12+127,0582×4 =405786,446

i

2 Ti

315,108461

4)955,7(2)1,21(2)573,34(

4)245,7(42,5942,84484,124t

×

−+

×+

×+

2

1P

PNT H =∆ NC H = ×∆ NC T = × =

⇒

)KW(2605

,0

2605

,0

260520

5,0

PP

P5,0P

2 2

2 H NT 2

H NC T

NC NC

∆+

,0

2605

,0

2605205

,0

PP

P5,0P

2 2

2 H

NC

2 H

NT T

NC NT

∆+

5,0

2605

,0

2605

,0

PP

P5,0P

2 2

T NC 2

H NT 2

H NC NH

∆

×

=

Thay số vào ta được:

- Tổn thất điện năng trong 24 giờ

)KWh(78,11442

316,739287780

446,405786260

315,108461260

2502

14

1202

×

×

×+

a) Máy biến áp B3

- Máy biến áp B3 này được nối bộ với máy phát F4 để cung cấp điện áp lên phíatrung áp nên ta xem đồ thị phát của nhà máy là bằng phẳng và công suất quaMBA bằng công suất của máy phát F4 nên ta có:

tS

SPtP

đm

2 3 B N 0

∆PN : Tổn thất ngắn mạch trong MBA B3:

∆PN = 400 (KW)

SB3 : Công suất truyền qua MBA B3

SB3 = SF4 - Std4 = 117,5 - 5,87 = 111,63 (MVA)

Thay vào ta được

627,26705118760

125

63,1114008760100

A1 = × + × 2 2 × =

= 2670,5116 (MWh)

b) Hai MBA tự ngẫu B1, B2

- Giống phương án I vì đồ thị phụ tải của ta là đồ thị bậc thang nên ta sử dụngcông thức sau:

×

∆+

×

∆+

đmB

2 Ti NT 2

đmB

2 Ci NC kt

S

SPS

SPS

SPn

1tPnATrong đó:

SđmB : Công suất định mức của MBA tự ngẫu bằng 125 (MVA)

n : Số MBA vận hành song song: n = 2

∆Pkt = ∆P0: Tổn thất không tải của MBA bằng 85 (MVA)

SCi, STi, SHi : Là công suất qua các cuộn cao, trung, hạ tại các thời điểm.Từ bảng trước ta có:

7585,149992

6)645,6(2)145,19(

43,224745,884745,1134245,126t

×

−

+

×+

×+

×+

9955,108533

4)955,7(2)1,22(2)6,34(

4)246,7(4199,594199,844935,124t

×

−+

×+

×+

2

1P

PNT H =∆ NC H = ∆ NC T = =

⇒

)KW(1455

,0

1455

,0

1452905

,0

PP

P5,0P

2 2

2 H

NT

2 H

NC T

NC NC

∆+

,0

1455

,0

1452905

,0

PP

P5,0P

2 2

2 H NC 2

H NT T

NC NT

∆+

)KW(435290

5,0

1455

,0

1455

,0

PP

P5,0P

2 2

T NC

2 H

NT

2 H

NC NH

∆

×

=

Thay số vào ta được:

- Tổn thất điện năng trong 24 giờ

KWh8099,6308

9955,108533435

22572,4752145

7585,149992145

1252

14

852

×

×

×+

- Vì vậy khi chọn kháng điện phân doạn ta cần kiểm tra độ lệch điện áp ở cácphân đoạn

2 Điều kiện chọn kháng điện phân đoạn

- Theo điện áp : UđmK ≥ Umg

- Điều kiện phát nóng lâu dài: IđmK≥ Ilvcb

+ Ilvcb : là dòng điện cực đại đi qua kháng khi sơ đồ đối xứng bị phá vỡ

- Theo kinh nghiệm thì điện kháng của kháng điện phân đoạn có thể chọn bằng8%, 10%, hay 12%

3 Độ lệch điện áp cho phép giữa các phân đoạn

- Ta có sơ đồ sau:

Thanh góp điện áp máy phát được nối mạch vòng.

Công suất:4×5 = 20 (MW)

⇒ Tổng cộng 60 MW

2 Tính toán dòng qua kháng điện trong các trường hợp:

a Chế độ làm việc bình thường :

- Do các phân đoạn được nối vòng nên ta công suất

)MVA(125,18)8,0

40100

7075,375(21

)SSS

(2

1S

S 1 4 đmF1 tdF1 Pđ1min

40100

70Cos

P

S PĐ 1 min min

125,18U

3

SII

đm

1 K 4 K 1

S(2

1S

SK2 = K3 = × đmF3 − tdF3− pđ3min

Có 52,5(MVA)

8,0

60100

70

SPĐIIImin = × =

- Dòng qua kháng K2 , K3:

625,15,10.3

565,29U

.3

SI

I

đm

2 K 3

b Tình trạng làm việc cưỡng bức:

- Lượng công suất cực đại có thể truyền lên cao áp khi sự cố 1 MBA:

- Lượng công suất có thể chảy qua K2 và K3

[150 (75 3,7 0)] 39,35 (MVA)2

1

)S

SS

(S

2

1S

ScbK3 cbK4 HB2max đmF1 tdF4 PDIImax

35,

39U

3

SI

I

đm

3 cbK 4

cbK 3

* Lúc máy phát F2 hoặc F4 nghỉ.

Công suất lớn nhất chảy qua cuộn hạ của mỗi MBA khi SUfmax

(2 75 117,5 13,375 87,5) 83,31 (MVA)2

1

SS

S2

1

SS

2

1S

ScbK1max cbK2max HBmax PđIImin

=+

1

SS

S2

1

SS

2

1S

ScbK1min cbK2min HBmin PđIImax

=+

65,41U

.3

SI

I

đm

max cbK 2

cbK 1

- Công suất chảy qua K3

)MVA(13,5975,38,0

607,05,117

SS

13,59

IcbK3 =

×

=

nhận thấy trường hợp nặng nề nhất là lúc đứt mạch vòng lúc này dòng qua kháng lớnnhất là IcbK = 3,25 (KA)

Vậy ta chọn kháng theo IcbK3 = IcbK2 = 3,25 (KA)

Dựa vào Tài liệu "Thiết Kế Nhà Máy Điện của ĐHBK HN" ta chọn khángđiện sau

Loại kháng

điện (KA)Uđm (KA)Iđm X%K (XΩK) ∆Pđm 1

pha (KW) (KA)Iodd (KA)Ionh pha (Rup)Giá tiền 1PbA-10-2500 10 4 8 0,17 29,7 6,7 53 1200

Chọn X%K = 8%

3 Kiểm tra độ lệch điện áp.

a Lúc bình thường

%95,16,04

625,18sinI

IX

%U

25,38sinI

IXU

đmK

3 cbK

% K

2 Tính toán dòng qua kháng điện trong các trường hợp:

a Chế độ làm việc bình thường :

- Dòng điện qua kháng K1, K2 lớn nhất ứng với trường hợp máy phát F2 pháthết công suất và phụ tải trên phân đoạn hai cực tiểu

- Công suất qua K1và K2

)MVA(375,9)8,0

60100

7075,375(21

)SS

S(2

1S

375,

9

3

SI

I

đm

1 K 2

K 1

b Chế độ làm việc cưỡng bức.

Trường hợp này dòng qua K1 lớn hơn K2

- Công suất lớn nhất truyền qua K1

Với SBA = min( kqt×SmẫuBA ; Sth max)

kqt×Smẫu = 1,2× 75

2

1252,

1 × = (MVA)

1 F123 td123 UFmin

SS

S = 3×75 - 3×3,75 - 87,5 = 126,25 (MVA)Vậy chọn SBA = 75 (MVA)

⇒ SK2 = 75 + 020,8 + 3,75 -75 = 28,75 (MVA)

⇒ Dòng điện qua K1 lúc này là:

58,15,103

75,

28U

3

SI

đm

1 K 1

Trường hợp này dòng qua K1 và K2 là như nhau

375,39)75,38,0

60(2

1)SS

(2

1S

ScbK1 = cbK2 = × pđIImmax + td2 = × + = (MVA)

- Dòng qua kháng K1, K2

16,25,103

375,

39U

3

SI

I

đm

1 K 2

cbK 1

SS

S2

UF ) 3 , 2 ( đmF BA

207,

0 × + 3,75 = 46,875 (MVA)

)MVA(625,10)75,33125752(21

SS

S2

UF ) 3 , 2 ( đmF BA

IcbK1 = 2,577

5,103

875,

46U

hợp sự cố ta nhận thấy trường hợp tổ máy F1 hoặc F3 nghỉ thì dòng điện qua khánglà lớn nhất nên ta chọn trường hợp này để tính toán chọn kháng

IcbK = 2,577 (KA)Theo tài liệu thiết kế của ĐHBK Hà Nội ta chọn kháng có các thông số sau:

Chọn X%K = 8%

Loại kháng điện Uđm

(KA) (KA)Iđm X%K (XΩK) ∆Pđm 1

pha (KW) (KA)Iodd (KA)Ionh pha (Rup)Giá tiền 1PbA-10-3000-8 10 3 8 0,23 25,7 53 42 1020

3 Kiểm tra độ lệch điện áp

a) Lúc bình thường

%824,06,03

515,08

sinI

IX

%U

%U

đmK

lv

% K 1

K 1

577,28

sinI

IXU

đmK

2 cbK

% K 2 K

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

I MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

- Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để phục vụ cho việc tính chọn cácloại khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua Để tính được dòng ngắn mạchthì ta phải tiến hành lập sơ đồ thay thế chọn các đại lượng cơ bản, tính điện kháng

- Ta sử dụng phương pháp đường cong tính toán và dựa trên các nguyên tắc sau:+ Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch tra trên đường cong tính toán:

ta dùng loại ngắn mạch 3 pha đối xứng

- Điểm ngắn mạch tính toán được chọn trên sơ đồ tương ứng với tìng trạng vậnhành là nguy hiểm và có dòng ngắn mạch là lớn nhất nhưng phải phù hợp với thực tế

- Ta tiến hành tính toán các đại luợng cơ bản, chọn vị trí điểm ngắn mạch vàtính toán dòng ngắn mạch cụ thể cho từng phương án như sau:

II PHƯƠNG ÁN I

1 Điểm ngắn mạch tính toán

a Sơ đồ (trang sau)

b Điểm ngắn mạch tính toán

+ Điểm N1 : Chọn khí cụ điện cho cấp điện áp cao áp 220(KV) , tương ứng vớitình trạng sơ đồ là hệ thống và các máy phát đều làm việc

+ Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho cấp điện áp trung áp 110(KV), tương ứng vớitình trạng sơ đồ là hệ thống và tất cả các máy phát đều làm việc

+ Điểm N3: Chọn khí cụ điện hạ áp máy biến áp, tương ứng với tình trạng sơđồ là hệ thống và tất cả các máy phát điện đều làm việc trừ MBA B1 nghỉ

+ Điểm N4: Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn , tương ứng với tình trạng

sơ đồ là hệ thống và tất cả các máy phát đều làm việc trừ máy phát F1 và máy biếnáp B1 nghỉ

+ Điểm N'4 :Tương tự như điểm ngắn mạch N4 nhưng máy phát F3 nghỉ

+ Điểm N5: Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát tương ứng với tình trạng sơđồ là hệ thống và tất cả các máy phát điện đều nghỉ chỉ có máy phát F2 làm việc.+ Điểm N'5: Tương tự như N5 nhưng nguồn cung cấp là tất cả các máy phát vàhệ thống trừ máy phát F2 nghỉ

N3

N'4N'6

N6

N8

N7

N4N'5

+ Điểm N6 : Tương tự như N5 nhưng máy phát F4 làm việc.

+ Điểm N'6: Tượng tự như N'5 nhưng máy phát F4 nghỉ

+ Điểm N7: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, tương ứng với tình trạng sơ đồlà hệ thống và các máy phát đều làm việc

+ Điểm N8: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng, tương ứng với tình trạng sơ đồlà hệ thống và các máy phát đều làm việc

2 Chọn đại lượng cơ bản và tính giá trị kháng điện

a Chọn đại lượng cơ bản

Chọn Scb = 100(MVA) ; Ucb = Uđm

⇒ UcbI = 10,5(KV) ; UcbII = 115(KV) ;

Ta có dòng cơ bản ứng với các cấp điện áp là:

5,55,10.3

100U

.3

SI

cbI

cb cbI = = = (KA)

502,0115.3

100

IcbII = = (KA)

251,0230.3

100

b Tính giá trị các kháng điện

+ Máy phát điện:

75

100.146,0S

S.''X

100.183,0S

S.''X

5,5100

8I

I100

%XXXXX

X

đmK

cbI k

8 7 6

% NH

S

S100

NC H

NT H

NC

S

SU

UU

×

186,0250

10011

5,0

205,0

32200

% NT

S

S100

NC H

NT T

SU

UU

×

=

0250

1005

,0

325,0

2011200

X11 = X14 = XCB1 = XCB2 =

âmB cb

% Nc

S

S100

NT H

NC T

SU

UU

×

=

07,0250

1005

,0

205,0

3211200

07,02

X

093,02

186,

02

X

055,02

11,

02

X

055,02

11,

02

2,

02

211,0255,01,0

XXXXXX

XXX

X//

X//

XX

24 21 21 25 25 24

25 24 21

25 24 21 26

=

×+

×+

×+

5,342182,0S

SXX

cb

đmF 27

- Tra đường cong tính toán ta được bội số dòng ngắn mạch:

K" = 1,65 ; K(0,2) = 1,4 ; K( ∞ ) = 1,64 ;

- Trị số tương ứng của dòng ngắn mạch do máy phát cung cấp:

4,34265

,1U

3

S

"

KI

, 0 N đmF 2 , 0 N 1

, 0 N

U3

SK

IK

4,3424

N đmF 1

N 1

SK

IK

,12303

4,34264

1I

X

1I

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại N1:

I"N1 = I" + IH = 2,302 + 1,418 = 3,721 (KA)

IN1( ∞ ) = I( ∞ ) + IH = 2,302 + 1,409 = 3,393 (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại N1:

471,9271,38,12

"

Ik2

- Điện kháng tính toán của máy phát:

5,342147,0S

SXX

cb

đmF 28

4,34202

,2U

3

S

"

KI

,31153

4,3428

,1

U3

SK

IK

I

đmII

đmF 2

, 0 2 N đmF 2 , 0 N 2 , 0 2 N

,21153

4,3427

,1

U3

SK

IK

I

đmII

đmF 2

N đmF 2

N 2

1I

X

1I

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại N2:

I"N2 = I" + IH = 3,486 + 3,473 = 6,959 (KA)

IN2( ∞ ) = I( ∞ ) + IH = 3,486 + 2,293 = 6,409 (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại N2:

715,17959,68,12

"

Ik2

11,02,011,02,0X

XXXXX

5

8 1 8 1

51,011,0

11,02,011,02,0X

XXXXX

8

5 1 5 1

28,02

,0

11,011,011,011,0X

XXXXX

1

8 5 8 5

422,011

,0

11,0156,011,0156,0X

XXXXX

6

7 3 7 3

422,011

,0

11,0156,011,0156,0X

XXXXX

7

6 3 6 3

297,0156,0

11,011,011,011,0X

XXXXX

3

7 6 6 7

Biến đổi tiếp:

144,0297,028,0

297,028,0X//

51,0422,02,0X

//

X//

X

×+

×+

51,0422,02,0X

//

X//

X

×+

×+

356,0.144,0356,0144,0X

X.XXXX

26

17 24 17 24

293,0356,0

107,0.144,0107,0144,0X

X.XXXX

17

26 24 26 24

078,0293,0107,0

293,0.107,0X//

5,342078,0S

SX

X

cb

đmF 29

5,3421

,4U.3

S''KI

KI

5,34293

,2

5,34239

,2

I∞ = × = (KA)

- Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp

5,55,51

1IX

1

H

H = × = × = (KA)

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại N3

I''N3 = IH + I'' = 5,5 + 77,215 = 82,715(KA)

679,60179,555,5II

IN3(0,2) = H + 0,2 = + = (KA)

51,5001,455,5II

IN3(∞) = H + ∞ = + = (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm ngắn mạch N3

425,223715,82.91,1.2I

K.2

422,0.51,0X//

293,0.23,0X//

5,11775.2129,0S

SX

X

cb

đmF 29

,10.3

5,11775.2.3IK

,10.3

5,11775.244,2

I0,2 = × + = (KA)

624,315

,10.3

5,11775.215,2

I∞ = × + = (KA)

- Dòng hệ thống cung cấp

5,55,51

1IX

1

H

H = × = × = (KA)

- Dòng ngắn mạch 3 pha tai N4

` I''N4 = IH + I'' = 5,5 + 44,16 = 49,626(KA)

124,37624,315,5II

IN4∞ = H + ∞ = + = (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại N4

064,133626,49.91,1.2I

K.2

ixk = xk N′′4 = = (KA)

- Trị hiệu dụng của dòng xung kích

890,80626,49.63,1I

07,02

156,0.11,0156,011,0X

X.XXXX

7

3 6 3 6

422,011,0

156,0.11,0156,011,0X

X.XXXX

6

3 7 3 7

422,0156,0

11,0.11,011,011,0X

X.XXXX

3

7 6 7 6

422,0.2,0X//

422,0.2,0X//

186,0.186,0X

XX

X.XX

21 12 9

12 9

++

=++

=

037,0297,0186,0186,0

297,0.186,

0X

XX

X.XX

21 12 9

21 9

++

=++

=

037,0297,0186,0186,0

297,0.186,0X

XX

X.XX

21 12 9

21 12

++

=++

159,0.037,0159,0037,0X

X.XXXX

29

28 26 28 26

25,0159,0

173,0.037,0173,0037,0X

X.XXXX

28

29 26 29 26

088,0126,025,0

126,0.25,0X//

088,0.11,0088,011,0X

X.XXXX

30

32 5 32 5

63,0088,0

23,0.11,023,011,0X

X.XXXX

32

30 5 30 5

- Điện kháng tính toán của máy phát

642,0100

5,11715024,0S

SX

X

cb

đmF 33

TT

4 , 3 ,

5,117150.1545

,10.3

S'

'KI

'

'K

X32

5,117150.35,1

I0,2 = + =

092,235,10.3

5,117150.57,1

- Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp

73,85,563,0

1I

- Dòng ngắn mạch 3 pha tai N'4

` I''N'4 = IH + I'' = 8,73 + 22,65 = 31,38 (KA)

82,31092,2373,8II

IN'4∞ = H + ∞ = + = (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại N'4

76,8438,31.91,1.2I

K.2

ixk = xk N′′'4 = = (KA)

- Trị hiệu dụng của dòng xung kích

15,5178,31.63,1I

422,0.51,0X//

- Biến đổi tam giác thành sao

063,0144,0186,0186,0

186,0.186,

0X

XX

X.XX

25 12 9

12 9

++

=++

=

052,0144,0186,0186,0

144,0.186,0X

XX

X.XX

25 12 9

25 9

++

=++

,0

211,0052,0211,0052,0X

XXXXX

32

31 29 31 29

25,0211

,0

159,0052,0159,0052,01

X

XXXX

32 29

12,025,0235,0

25,0235,0X//

5,11715012,0S

SX

X

cb

đmF 35

5,117105.2,3I

K

I′′= ′′× đmF = + = (KA)

331,365,10.3

5,11710547,2

I0,2 = × + = (KA)

094,335,10.3

5,11710525,2

I∞ = × + = (KA)

- Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp

56,165,5332,0

1I

- Dòng ngắn mạch 3 pha tai N5

` I''N5 = IH + I'' = 16,56 + 47,067 = 63,63(KA)

66,49094,3356,16II

IN5∞ = H + ∞ = + = (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại N5

88,17163,63.91,1.2I

K.2

ixk = xk N′′5 = = (KA)

- Trị hiệu dụng của dòng xung kích

72,10363,63.63,1I

q

Ixk = xk N′′5 = = (KA)

g Điểm ngắn mạch N'5

- Sơ đồ

- Điện kháng tính toán

X2

E2

N'5

XTT = 0,15

100

752,0100

757

,6U3

S

"

KI

754

S3

SK

I

đmF

đmF 2

, 0 ) 2 , 0 ( 5

757

,2S

3

SK

I

đmF

đmF )

( 5

"

IK2

- Biến đổi sơ đồ

Sơ đồ đối xứng qua điểm N6 nên ta biến đổi tương tư như N1

Có: 0,035

2

07,02

X

055,02

X

19 = =

055,02

X

20 = =

1,02

= 0,076 + 0,033 + 0,035 + 0,093 = 0,237

X23 = X1 + X19 = 0,2 + 0,055 = 0,255

072,0255,01,0

255,01,0XX

XXX

23 21

23 21

+

×

=+

×

=

473,0072

,0

237,0055,0237,0055,0X

XXXXX

24

22 20 22 20

144,0237

,0

072,0055,0072,0055,0X

XXXXX

22

24 20 24 20

- Điện kháng tính toán của máy phát

324,0100

375144,0S

SX

X

cb

124 đmF 26

3753,3U

37546,2

37521,2

15,5IX

1

H

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại N6:

I"N6 = IH + I" = 11,28 + 40, 827 = 52 ,107(KA)

34,2728,11II

IN6(0,2) = H + ∞ = + = 38,62(KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích

748,140107,5291,12

"

IK2

5,117156,0S

SXX

cb

đmF 3

- Trị số dòng ngắn mạch 3 pha tại N’6.

79,335,103

5,11723

,5U3

S

"

KI

5,1175

,3S3

SK

I

đmI

3 đmF 2

, 0 ) 2 , 0 ( 6

5,11755

,2S3

SK

I

đmI

đmF )

( 6

"

IK2

ixk = × xk× N'6 = × × = (KA)

- Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích

Ixk = qxk.I"N'6 = 1,63.33,79 = 55,08(KA)

i Điểm ngắn mạch N7.Với điểm ngắn mạch N7 ta có thể tính như sau:

IN7 = IN5 + IN'5

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại N7:

I"N7 = I"N5 + I"N'5 = 63,63 + 26,8 =90.43(KA)

79,6013,1166,49

IN8 = IN6 + IN''6

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại N8:

I"N8 = I"N6 + I"N''6 = 52,107 + 33,79 = 85,897(KA)

095,55475,1662,38

1 Điểm ngắn mạch tính toán và sơ đồ:

B3

F4

F3

F2

F1

b Các điểm ngắn mạch tính toán.

+ Điểm N1: Chọn khí cụ điện phía cao áp 220KV tương ứng với tình trạng

sơ đồ là tất cả các máy phát điện và hệ thống đều làm việc

+ Điểm N2: Chọn các khí cụ điện phía trung áp110KV tình trạng sơ đồ làtất cả các máy phát điện và hệ thống đều làm việc

+ Điểm N3: Chọn các khí cụ điện phía hạ áp của MBA tự ngẫu Tình trạng

sơ đồ là MBA B1 nghỉ, các máy phát còn lại và hệ thống đều làm việc

+ Điểm N4: Chọn các khí cụ điện trên mạch phân đoạn tình trạng sơ đồ làmáy phát F1 và MBA B1 nghỉ, hệ thống và các máy phát còn lại đều làm việc.+ Điểm N5: Chọn khí cụ điện cho máy phát Tương ứng với sơ đồ chỉ cómáy phát F1 làm việc

+ Điểm N5': Chọn khí cụ điện cho máy phát Tương ứng với sơ đồ chỉ cómáy phát F1 nghỉ

+ Điểm N6: Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát Tình trạng sơ đồ chỉ cómáy phát F4 làm việc

+ Điểm N7: Chọn khí cụ điện cho mạch nối bộ tương ứng với sơ đồ là hệthống và các máy phát làm việc

+ Điểm N8: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng nguồn cung cấp là cácmáy phát và hệ thống

2.Sơ đồ thay thế và các đại lượng tính toán

a Các đại lượng cơ bản

- Chọn tương tự như phương án I ta có:

5,5100

8I

I100

XX

XX

X

đmK cb

% K 2 K 6 1

K

- Điện kháng của MBA B3

Có 0,084

125

100100

5,

10S

S100

UX

X

3 đmB cb

% N 3 B

- Cuộn hạ MBA tự ngẫu :

Có

365,0125

10011

5,0

195,0

31200

1

S

SU

U

U2001S

S100

UX

XXX

đmB

cb T

NC H

NT H

NC đmB cb

% NH 2

HB 1

HB 11

NC H

NT

% T NC đmB cb

% NT 2

TB 1 TB 12 9

S

SU

UU

2001S

S100

UX

XXX

,0

315,0

1911200

NT H

NC T

NC đmB cb

% N 2 CB 1 CB 13 10

S

SU

UU

2001S

S100

UX

XXX

,0

195,0

3111200

3 Tính ngắn mạch tại các điểm:

- Biến đổi sơ đồ: Vì sơ đồ thay thế ta tính toán có tính chất đối xứng quađiểm ngắn mạch N1 nên tại các điểm A'-A và B'-B có cùng điện thế Vì vậy tacó thể sử dụng tính chất đối xứng tức là nhập chung chúng lại như hình vẽ, lúcnày giá trị điện kháng như sau:

07,02

14,02

X

186,02

365,02

X

073,02

147,02

XXX

XXX//

X

6 5

6 5 6 5

2,

02

XXX

XXX//

X

3 1

3 1 3 1

273,01,

0XX

XXX//

XX

22 19

22 19 22 19

+

×

=+

259,024,0XX

XXX//

XX

24 20

24 20 24 20

+

×

=+

5,342194.0S

SX

X

cb

đmF 26

5,3425

,1U

3

S

"

KI

5,34232

,1U

3

SK

IKI

đmIII

dmF 2

, 0 đmF 2 , 0 2 ,

5,34265

,1U

3

SK

IKI

- Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp :

N1

EΣ

X21

1251,0X

1I

X

1I

21

cbIII H

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N1:

I"N1 = I" + IH = 1,268 + 2,3 = 3,568 (KA)

718,33,2418,1II

IN1(∞) = ∞ + H = + = (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích :

08,9568,38,12

"

IK2

273,01,

2133,024,0

=+

×

- Điện kháng tính toán của máy phát:

387,0100

5,342113,0S

SX

X

cb

đmF 25

- Tra đường cong tính toán ta được bội số dòng ngắn mạch :

K" = 2,7 ; K(0,2) = 2,12 ; K∞ =2,05

- Dòng ngắn mạch do máy phát cung cấp:

5,3427

,2U

3

S

"

KI

5,34212

,2U

3

SK

IKI

đmII

dmF 2

, 0 đmF 2 , 0 2 ,

5,34205

,2U

3

SK

IKI

1502,0IX

1

H

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N2:

I"N2 = I" + IH = 4,643 + 2,804 =7,477 (KA)

328,6804,2525,3II

IN2(∞) = ∞ + H = + = (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích :

957,18477,78,12

"

IK2

,0

24,0365,024,0365,0X

XXXXX

16

16 11 16 11

97,024

,0

24,0365,024,0365,0X

XXXXX

11

17 11 17 11