Thiết kế phần điện trong nhà máy điện

Cơ sở để xây dựng các phương án là số lượng và công suất của máy phát điện,công suất định mức của hệ thống, sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng, trình tự xây dựngnhà máy và lưới điện..... Mộ

Lời nói đầu

Trong thời kỳ công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước hiện nay năng lượngđóng một vai trò hết sức quan trọng, trong đó năng lượng điện đóng vai trò quantrọng hang đầu khi hầu hết các nghành công nghiệp đều sử dụng điện năng để phục

vụ cho việc hoạt đông của mình Vì vậy nhu cầu điện năng ngày càng tăng cao, đểđáp ứng được nhu cầu điện năng cho công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa đấtnước hiện nay ngoài việc sử dụng tiết kiệm điện năng chúng ta cần phải xây dựngthem các nhà máy điện Trong các nhà máy điện thì nhà máy thủy điện là loại nhàmáy điện có nhiều ưu điểm như chi phí vận hành thấp, không gây ôi nhiễm môitrường … tuy chi phí xây dựng ban đầu cao hơn xây dựng các nhà máy nhiệt điện

Là một sinh viên đang học tập tại Trường Đại Học Điện Lực em đang đượchọc môn Phần Điện Trong Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp, em được giao đề tàithiết kế phần điện cho một nhà máy thủy điện Việc thiết kế nhà máy thủy điện nàykhông những giúp em cũng cố thêm những kiến thức đã được học trong thời gian qua

mà còn giúp em có thêm những kiến thức chính xác và đầy đủ hơn về một hệ thốngđiện nói chung và một nhà máy thủy điện nói riêng

Mặc dù đã được sự giúp đỡ, hướng đẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn làthầy Vũ Hoàng Giang và sự nỗ lực của bản thân nhưng do điều kiện kiến thức cònnông cạn nên bản thiết kế chắc chắn còn nhiều thiết sót Em rất mong được sự chỉ bảo

và hướng dẫn thêm của các thầy cô trong khoa hệ thống điện

Qua đây em cũng xin cám ơn thầy Vũ Hoàng Giang và các thầy cô trong khoa

hệ thống điện Trường Đại Học Điện Lực đã hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bảnthiết kế này Em xin chân thành cám ơn!

Hà nội ngày 06 tháng 12 năm 2010

Sinh Viên Phạm Văn Điệp

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỀ XUẤT CÁC

PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

UđmkV

nđmV/ph

1.2 Tính toán cân bằng công suất.

Nhiệm vụ: Ta phải tiến hành tính toán cân bằng công suất để biết được công suấttại mỗi thời điểm , qua đó cho ta biết nhà máy phát một lượng công suất là bao nhiêu

từ hệ thống và để chọn các máy biến áp một cách hợp lý

Theo yêu cầu thiết kế ta có các số liệu phụ tải của nhà máy cho như sau:

1 Phụ tải cấp điện áp máy phát UF = 11kV: PmaxUF = 10 MW; cosϕ= 0,83 ; gồm 2 kép

x 3 MW x 3 km và 2 đơn x 2 MW x 4 km Tại địa phương dùng cáp nhôm vỏ PVCvới tiết diện nhỏ nhất bằng 70 mm2; máy cắt hợp bộ có dòng điện cắt định mức bằng

21 kA và tcắt = 0,7 s

2 Phụ tải cấp điện áp trung áp UT = 110 kV: Pmax110 = 82 MW; cosϕ110 = 0,84 ; gồm 2

hộ loại I x 25 MW và 2 họ loại III x 16 MW

3 Phụ tải cấp điện áp cao áp UC = 220 kV: Pmax220 = 90 MW ; cosϕ220 = 0,85 ; gồm 1

hộ loại I x 36 MW và 3 hộ loại III x 18 MW

Bảng biến thiên công suất của phụ tải ở các cấp điện áp và toàn nhà máy.

Giờ 0 ÷ 6 6 ÷ 10 10 ÷ 14 14 ÷ 20 20 ÷ 24Công suất

Bảng 1.1

Dựa vào các số liệu đã cho ở trên ta có các đồ thị công suất toàn nhà máy, đồ thị phụtải tự dùng, đồ thị phụ tải các cấp điện áp và đồ thị công suất phát vào hệ thống Các

đồ thị được tính toán cụ thể như sau:

1.2.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy.

Vì cả mùa mưa và mùa khô nhà máy đều phát theo bảng biến thiên công suất theongày nên đồ thị phụ tải toàn nhà máy được xác định theo công thức sau:

( ) %( )

S t = P t S ∑

Trong đó:

Stnm(t) - công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

P%(t) - phần trăm công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t

n P S

cosϕ - hệ số công suất phát của máy phát.

Thay thế các số liệu của nhà máy vào công thức trên ta có:

4.50, 4

224( )0,9

dm

S ∑ = = MVA

Công suất phát toàn nhà máy tại các thời điểm tính toán cụ thể như sau:

Từ 0 ÷ 6 h nhà máy phát với công suất P% = 70%

Hình 1.1 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.2 Đồ thị phụ tải tự dùng.

Phần công suất tự dùng của nhà máy thủy điện gồm phần công suất tự dùng chung(sử dụng cho toàn nhà máy, không phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy) vàphần công suất tự dùng riêng cho từng tổ máy phát, trong đó công suất tự dùng chung

là chiếm đa phần công suất tự dùng của toàn nhà máy Do vậy công suất tự dùng chonhà máy coi như không đổi theo thời gian và được xác định như sau:

%

100 cos

dmF td

α - lượng công suất phần trăm tự dùng của nhà máy

n - số tổ máy phát của nhà máy

PdmF - công suất tác dụng của một tổ máy

cos ϕtd - hệ số công suất của phụ tải tự dùng, do yêu cầu thiết kếkhông cho hệ số công suất của phụ tải tự dùng nên ta lấy hệ số côngsuất phụ tải tự dùng của nhà máy bằng hệ số công suất phụ tải cấpđiện áp máy phát và cos ϕtd= 0,83.

Vậy:

S(t) - công suất phụ tải tại thời điểm t.

Pmax (U) - công suất lớn nhất của phụ tải ở cấp điện áp U

( )

pt U

Cosϕ - hệ số công suất của phụ tải ở cấp điện áp U.

P%(t) - phần trăm công suất phụ tải tại thời điểm t

Tính toán cụ thể cho từng cấp điện áp như sau:

1.2.3.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát U F = 11 kV:

Phụ tải cấp điện áp máy phát có UF = 11 kV, Pmax UF = 10 MW, cosϕ =0,83, P%

(t) được cho như bảng 1.1.

Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát trong khoảng thời gian từ 0 ÷ 6 h là.

Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát như sau:

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát

1.2.3.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp U T = 110 kV.

Phụ tải cấp điện áp trung áp có UT = 110 kV, Pmax T = 82 MW, cosϕ = 0,84, P%(t)

được cho như bảng 1.1.

Công suất phụ tải cấp điện áp trung áp trong khoảng thời gian từ 0 ÷ 6 h là.

Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp như sau:

Hình 1.4 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung áp

1.2.3.3 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao áp U C = 220 kV.

Phụ tải cấp điện áp cao áp có UC = 220 kV, Pmax C = 90 MW, cosϕ =0,85, P%(t)

được cho như bảng 1.1.

Công suất phụ tải cấp điện áp cao áp trong khoảng thời gian từ 0 ÷ 6 h là.

Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao áp như sau:

Hình 1.5 Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao áp

S t - công suất của phụ tải cấp điện áp cao áp tại thời điểm t.

Ta có công suất phát về hệ thống trong khoảng thời gian từ 0 ÷ 6 h là.

Hình 1.6 Đồ thị công suất phát về hệ thống

1.3 Một số nhận xét trung.

Tổng công suất của nhà máy điện là 224 MVA, nhà máy làm nhiệm vụ cungcấp điện cho 3 loại phụ tải là phụ tải cao áp, trung áp và phụ tải cấp điện áp máy phát.Trong đó phụ tải cấp điện áp cao áp và trung áp có công suất cao nhất nên việc đảmbảo cung cấp điện cho hai loại phụ tải này là rất quan trọng

Tổng công suất định mức của hệ thống là SđmHT = 15000 MVA, công suất dựphòng của hệ thống là SdpHT = 2% tức là 300 MVA, giá trị này lớn hơn tổng công suấtcực đại mà nhà máy phát lên hệ thống nên có thể dùng tối đa lượng công suất mà nhàmáy cần khi gặp sự cố hoặc những thời điểm nhà máy phát thiếu công suất lên hệthống

Từ những tính toán trong mục 1.2 ta xây dựng đồ thị phụ tải tổng hợp của nhàmáy như sau:

Hình 1.7 Đồ thị phụ tải tổng hợp của toàn nhà máy

1.4 Đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy.

Chọn sơ đồ nối điện chính trong nhà máy điện là một trong những nhiệm vụhết sức quan trọng trong thiết kế nhà máy điện Nhà máy được sử dụng sơ đồ nối điệnhợp lý không những đem lại những lợi ích kinh tế lớn lao mà còn đáp ứng được cácyêu cầu kỹ thuật

Cơ sở để xây dựng các phương án là số lượng và công suất của máy phát điện,công suất định mức của hệ thống, sơ đồ lưới và phụ tải tương ứng, trình tự xây dựngnhà máy và lưới điện

Khi đề xuất các phương án nối điện ta áp dụng các nguyên tắc sau:

.100 15%

max DP dmF

Nguyên tắc 7

Đối với nhà máy điện có công suất một tổ máy nhỏ thì có thể ghép một số máy phátchung một máy biến áp nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất các tổ máyphát phải nhỏ hơn công suất dự phòng của hệ thống điện, cụ thể là:

HT dmF dp Ghep

Theo những nguyên tắc trên ta có:

+) Phụ tải địa phương có công suất nhỏ và .100 12,048 5,379 15%

max DP dmF

S

nên ta không dùng thanh góp điện áp máy phát

+) Lưới điện điện áp danh định cấp trung áp là 110 kV và cấp cao áp là 220

kV thì trung tính nối đất trực tiếp và hệ số có lợi C T 220 110220 0,5

C

U U U

α = − = − = nên

ta dùng hai máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp

+) Công suất dự phòng của hệ thông là HT 2%.15000 300( )

Từ những kết luận trên ta đưa ra 4 phương án nối điện như sau để phân tích:

Phương án 1:

Hình 1.8 Sơ đồ nối điện chính phương án 1

Phương án 2:

Hình 1.9 Sơ đồ nối điện chính phương án 2

Một số nhận xét chung về các phương án đã đưa ra:

+) Phương án 1: Trong phương án này ta dùng hai bộ máy phát - máy biến áp đểphát công suất lên thanh góp điện áp trung áp và hai máy biến áp tự ngẫu vừa làmnhiệm vụ phát công suất lên phía hạ áp vừa làm nhiệm vụ liên lạc giữa các cấp điện

áp với nhau

Ưu điểm của sơ đồ nối điện này là công suất của phụ tải trung áp gần bằng côngsuất phát của hai máy phát nên lượng công suất phải truyền tải của máy biến áp liênlạc sẽ giảm bớt vì vậy tổn hao công suất trong máy biến áp liên lạc sẽ giảm Vận hànhđơn giản, vẫn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải trung áp khi một máy phát phíatrung bị sự cố

Nhược điểm của sơ đồ nối điện này là tổn hao công suất lớn

+) Phương án 2: Phương án này được thiết kế gần giống với phương án 1 nhưngchỉ khác là hai máy biến áp B3 và B4 được thay thế bằng duy nhất một máy biến áp

để phát công suất lên phía trung áp

Ưu điểm của sơ đồ nối điện này vì vậy cũng giống như ưu điểm của phương ánthứ nhất và ngoài ra còn có thêm một ưu điểm nữa đó là tổn thất trong máy biến áp sẽnhỏ hơn vì chỉ phải dùng một máy biến áp ở phía trung áp

Nhược điểm của sơ đồ nối điện này là khi máy biến áp B3 gặp sự cố thì cả haimáy phát F3 và F4 sẽ phải dừng hoạt động điều này có thể dẫn đến quá tải hai máybiến áp tự ngẫu

+) Phương án 3: Phương án này ta dùng hai bộ máy phát - máy biến áp hai cuộndây để phát công suất lên thanh góp điện áp trung áp và hai bộ máy phát - máy biến

áp hai cuộn dây để phát công suất lên thanh góp điện áp cao áp Phụ tải địa phương sẽđược lấy từ phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu

Ưu điểm của sơ đồ nối điện này là các bộ máy phát - máy biến áp luôn làm việcđộc lập nên khi một máy phát hoặc một máy biến áp gặp sự cố thì các máy phát vàmáy biến áp còn lại vẫn làm việc bình thường nên việc cung cấp điện được đảm liêntục

Nhược điểm của sơ đồ này là việc đấu dây khá phức tạp dẫn đến vận hành hệthống cũng phức tạp hơn, và đầu tư cho máy biến áp cũng cao hơn dẫn đến tổn thấtcông suất trong máy biến áp cũng lớn hơn

+) Phương án 4: Phương án này cũng gần giống như phương án 1 nhưng thaybằng dùng hai bộ máy phát - máy biến áp phát công suất lên thanh góp điện áp trung

áp thì ta chỉ dùng một bộ còn một bộ thì phát công suất lên thanh góp điện áp cao áp

Ưu điểm của sơ đồ này cũng như ưu điểm của hai sơ đồ trong hai phương án 1

và phương án 2 nhưng sơ đồ này lại có thêm một nhược điểm nữa là do một máykhông phát đủ công suất cho phụ tải cấp điện áp trung áp nên công suất phải truyền từphía cao xuống gây tổn thất một lượng công suất trong máy biến áp tự ngẫu

Kết luận: Qua những nhận xét trên ta thấy hai phương án 1 và 4 là hai phương án

có những ưu điểm nổi bật hơn hẳn vì vậy ta sẽ giữ lại hai phương án này để tính toán

so sánh cụ thể hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật để có thể chọn được sơ đồ nối điệnchính tối ưu nhất cho nhà máy điện

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP

I Chọn loại, công suất định mức và kiểm tra quá tải máy biến áp.

Máy biến áp là thiết bị rất quan trọng trong hệ thông điện Tổng công suất củacác máy biến áp gấp từ 4 đến 6 lần tổng công suất của các máy phát điện Chọn máy

biến áp trong nhà máy điện là chọn loại, số lượng, công suất định mức và hệ số biến

áp Máy biến áp được chọn phải đảm bảo hoạt động an toàn khi làm việc bình thường

và xảy ra sự cố nặng nề nhất

Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp trước tiên là chọn công suất định mứccủa máy biến áp lớn hoặc bằng công suất cực đại có thể qua biến áp trong điều kiệnbình thường, sau đó kiểm tra lại điều kiện sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến

áp Xác định công suất thiếu về hệ thống phải nhỏ hơn công suất dự trữ của hệ thống

Ta lần lượt chọn máy biến áp cho các phương án như sau:

Vì theo điều kiện thiết kế nhà máy không cho cụ thể vị trí đặt nhà máy nên ta giảthiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi trường nơi lắpđặt nhà máy Vì vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mức của chúng theo nhiệtđộ

A PHƯƠNG ÁN 1 (Hình 1.8)

A.1 Chọn máy biến áp bộ trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai dây quấn.

Điều kiện chọn máy biến áp là S dmB ≥S mF =56(MVA)

Vì hai máy biến áp bộ mang tải như nhau và có cùng cấp điện áp nên ta chọn haimáy biến áp giống nhau để đễ vận hành

Với điều kiện chọn máy biến áp như trên tra sổ tay thiết kế ta chọn loại máy biến

áp cho như bảng sau:

Tên

MBA

Sdm(MVA)

UCdm(kV)

UHdm(kV)

Bảng 2.1Thông số máy biến áp bộ phương án 1

Vì máy phát trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp thường phát công suất tươngđối bằng phẳng và ổn định do đó không cần kiểm tra điều kiện sự cố

A.2 Chọn máy biến áp tự ngẫu liên lạc.

Điều kiện chọn máy biến áp tự ngẫu là 1

kW

N P

∆kW

Bảng 2.2 thông số máy biến áp liên lạc phương án 1

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố

Khi kiểm tra sự cố máy biến áp ta phải chọn sự cố sao cho máy biến áp còn lại mang tải nặng nhất, ta thấy như phương án 1 xảy ra hai trường hợp mà khi xảy ra sự

cố thì máy biến áp còn lại sẽ mang tải nặng nhất đó là hỏng một máy biến áp bên trung và hỏng một máy biến áp liên lạc khi tải bên trung cực đại

Trường hợp 1 : Hỏng máy biến áp bên trung khi ST = STmax.

Phân bố công suất cho máy biến áp liên lạc khi xảy ra sự cố như sau:

Trong trường hợp này công suất thiếu bên trung sẽ do hai máy biến áp liên lạc đảm nhận

Công suất bên trung thiếu là

1

4

max Tthieu Tmax bo Tmax dmF TD

Ta có SCT ≥ STthieu vậy phụ tải trung áp được đảm bảo

Tính công suất thiếu về hệ thống

Công suất qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu

Công suất thiếu về hệ thống lớn nhất

Vì cuộn hạ mang tải nặng nhất nên công suất thiếu về hệ thông được xác định nhưsau:

2 19, 233 2.29,699 78, 631( )

Thieu VHT CC

dấu (-) nghĩa là phụ tải cao áp nhận công suất từ hệ thống truyền về

ta có công suất dự trữ của hệ thống là

Công suất thiếu về hệ thống.

Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu

Vậy công suất thiếu về hệ thống

Vì cuộn hạ mang tải nặng nhất nên công suất thiếu về hệ thông được xác định nhưsau:

Như trên ta thấy S dpHT > S Thieu

Vậy ta kết luận máy biến áp đã chọn thỏa mãn điều kiện khi xảy ra sự cố nặng nềnhất

B PHƯƠNG ÁN 2 (Hình 1.11)

B.1 Chọn máy biến áp bộ trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai dây quấn.

Tương tự như phương án 1 điều kiện chọn máy biến áp trong bộ máy phát - máybiến áp là S dmB ≥S mF =56(MVA).

Nhưng do trong phương án này có hai bộ máy phát - máy biến áp phát lên cao vàtrung áp nên ta chọn 2 loại máy biến áp như sau:

Tên

MBA

Sdm(MVA)

UCdm(kV)

UHdm(kV)

UCdm(kV)

UHdm(kV)

Bảng 2.4 Thông số máy biến áp bộ hạ - cao phương án 2

Cũng như trên vì máy phát trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp thườngphát công suất tương đối bằng phẳng và ổn định do đó không cần kiểm tra điều kiện

sự cố

B.2 Chọn máy biến áp tự ngẫu liên lạc.

Điều kiện chọn máy biến áp tự ngẫu tương tự phương án trên là

1

kW

N P

∆kW

Bảng 2.5 thông số máy biến áp liên lạc phương án 2

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố

Khi kiểm tra sự cố máy biến áp ta phải chọn sự cố sao cho máy biến áp còn lạimang tải nặng nhất, ta thấy như phương án 1 xảy ra hai trường hợp mà khi xảy ra sự

cố thì máy biến áp còn lại sẽ mang tải nặng nhất đó là hỏng một máy biến áp bêntrung và hỏng một máy biến áp liên lạc khi tải bên trung cực đại.

Trường hợp 1 : Hỏng máy biến áp bên trung khi ST = STmax.

Trong trương hợp này công suất phụ tải bên trung sẽ hoàn toàn do máy biến ápliên lạc đảm nhận

Công suất có thể truyền qua máy biến áp liên lạc để sang bên trung

Tính công suất thiếu về hệ thống

Công suất qua cuộn trung của mỗi máy biến áp liên lạc

Công suất thiếu về hệ thống

Theo phân bố công suất như trên ta thấy cuộn hạ mang tải nặng nhất nên

dấu (-) nghĩa là phụ tải cao áp nhận công suất từ hệ thống truyền về

ta có công suất dự trữ của hệ thống là

Công suất có thể truyền qua cuộn trung của máy biến áp liên lạc.

Tính công suất thiếu về hệ thống

Công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp tự ngẫu

197,619 (56 3, 401) 42, 469( )

Công suất thiếu về hệ thông

Vì cuộn hạ mang tải nặng nhất nên công suất thiếu về hệ thông được xác định nhưsau:

1( ) 19, 233 (56 3, 401) 4, 247 70,136( )

Như trên ta thấy S dpHT > S Thieu

Vậy ta kết luận máy biến áp đã chọn thỏa mãn điều kiện khi xảy ra sự cố nặng nềnhất

II Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp.

II.1 Phương án 1.

III.1.1 Phân bố công suất cho các máy biến áp trong phương án 1

Việc phân bố công suất cho các máy biến áp cũng như cho các cấp điện áp củachúng được tiến hành theo nguyên tắc cơ bản là: Phân công suất cho máy biến áp

trong sơ đồ bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây là bằng phẳng trong suốt 24 giờ,phần thừa thiếu còn lại do máy biến áp liên lạc đảm nhận trên cơ sở công suất phátbằng ccong suất thu, không xét đến tổn thất trong máy biến áp.

a,/ Máy biến áp bộ

Nhà máy có 4 tổ máy Vậy phân bố công suất cho các máy biến áp như sau:

b,/ Máy biến áp tự ngẫu

Phân bố công suất trong máy biến áp tự ngẫu là phân bố công suất cho các cuộncao, cuộn trung và cuộn hạ

Trong khoảng thời gian từ 0h đến 6h

Công suất truyền qua cuộn trung

dấu (-) nghĩa là công suất truyền từ phía trung sang máy biến áp

Công suất truyền qua cuộn hạ

Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

Tổn thất công suất trong máy biến áp gồm hai thành phần:

- Tổn thất sắt không phụ thục vào phụ tải và bằng công suất không tải của máy biến áp

- Tổn thất đồng phụ thục vào công suất phụ tải, khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch.

a./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây

Khi có n máy biến áp làm việc song song thì ta có công thức tính tổn thất điện năng như sau:

2 0

1

n dmB

∆ - tổn thất công suất ngắn mạch

Tổn thất điện năng trong máy biến áp B3 là

255,1559.8760 245 .8760 2161515,13 ( )

63

b./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu

Máy biến áp liên lạc làm việc với phụ tải không bằng phẳng trong 24 giờ nên ta

có công thức tính tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu trong một năm nhưsau:

24 0

1

α

H T N H

C N T

C N

C N

P P

P P

1

α

H C N H

T N T

C N

T N

P P

P P

C N H

T C

N

P −

∆ ; ∆P N C−H;∆P N T−H - tổn thất công suất ngắn mạch cao -trung, cao – hạ, trung – hạ( do nhà chế tạo cho)

α - hệ số có lợi trong máy biến áp

Trong trường hợp nhà chỉ cho biết ∆P N C T− thì có thể coi:

2 8760.75 44914,783 99891,327 147019,888 75370,314 104279,841128476,152 ( W )

III.1.1 Phân bố công suất cho các máy biến áp trong phương án 1

a,/ Máy biến áp bộ

b,/ Máy biến áp tự ngẫu

Phân bố công suất trong máy biến áp tự ngẫu là phân bố công suất cho các cuộncao, cuộn trung và cuộn hạ

Trong khoảng thời gian từ 0h đến 6h

Công suất truyền qua cuộn trung

Tính toán tương tự cho các khoảng thời gian còn lại ta được kết quả trong bảngsau:

Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp

Tổn thất công suất trong máy biến áp gồm hai thành phần:

- Tổn thất sắt không phụ thục vào phụ tải và bằng công suất không tải của máy biến áp

- Tổn thất đồng phụ thục vào công suất phụ tải, khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch

a./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai cuộn dây

Khi có n máy biến áp làm việc song song thì ta có công thức tính tổn thất điện năng như sau:

2 0

1

n dmB

∆ - tổn thất công suất ngắn mạch

Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1 là:

255,1567.8760 300 .8760 2600807,914 ( )

63

b./ Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu

Máy biến áp liên lạc làm việc với phụ tải không bằng phẳng trong 24 giờ nên ta

có công thức tính tổn thất công suất trong máy biến áp tự ngẫu trong một năm như sau:

24 0

P

∆ - tổn hao công suất không tải (tổn hao sắt từ).

C N P

∆ ; ∆P N T ;∆P N H- tổn thất công suất ngắn mạch của các cuộn cao,

trung, hạ

C i

S ; S i C ; S i C - công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của MBA tự ngẫu

qua trong thời gian t

+ Tổn hao công suất ngắn mạch của các cuộn dây trongMBA tự ngẫu:

2

1

α

H T N H

C N T

C N

C N

P P

P P

1

α

H C N H

T N T

C N

T N

P P

P P

C N H

T C N

P −

∆ ; ∆P N C−H;∆P N T−H- tổn thất công suất ngắn mạch cao - trung, cao – hạ, trung – hạ( do nhà chế tạo cho)

α - hệ số có lợi trong máy biến áp

Trong trường hợp nhà chỉ cho biết ∆P N C T− thì có thể coi:

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Mục đích của tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và các phần tử khi

có dòng điện chậy qua, những khí cụ điện đó phải thỏa mãn điều kiện làm việc bìnhthường và tính ổn định khi có dòng điện ngắn mạch Do vậy việc tính toán ngắn mạchchính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua, đườngcong tính toán dùng để tính dòng điện tại điểm ngắn mạch, biểu thị quan hệ giữa độlớn tương đối của dòng điện ngắn mạch và điện kháng tính toán của mạch điện ngắnmạch tại những thời điểm khác nhau

3.1 Chọn điểm ngắn mạch.

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía cao áp chọn điểm ngắn mạch N1, nguồn cấp

là các máy phát của nhà máy và hệ thống

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía trung áp chọn điểm ngắn mạch N2, nguồncấp là các máy phát của nhà máy và hệ thống

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp máy phát, chọn điểm ngắn mạch N3’hay N3

- Đối với N3 nguồn cấp là các máy phát của nhà máy và hệ thống trừ máy phát F2

- Đối với N3’ nguồn cấp chỉ là máy phát F2

Trong hai điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào có giá trị lớn hơnthì được chọn khí cụ điện và dây dẫn

- Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ tự dùng, phụ tải địa phương chọn điểmngắn mạch N4 nguồn cấp là các máy phát của nhà máy và hệ thống

Dễ dàng nhận thấy IN4 = IN3 + IN3’

A./ Phương án 1:

3.2 Lập sơ đồ thay thế

Để tính dòng điện ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thay thế, chọn các đại lượng cơ bản như: Công suất cơ bản(Scb) và điện áp cơ bản(Ucb), tính điện kháng của các phần tử

U

S I

.3

= (3.1)Theo (3.1) ta có dòng điện cơ bản của các cấp điện áp như sau:

251,0230.3

100

=

cb

cb C

cb

U

S I

502,0115.3

100

=

cb

cb T

cb

U

S I

499,55,10.3

100

=

cb

cb H

cb

U S I

Tính điện kháng của các phần tử của sơ đồ trong hệ đơn vị tương đối cơ bản.

a) Máy phát điện

đmF

cb d

S x

X = '' (3.2) Trong đó: xd’’ - điện kháng siêu quá độ của máy phát, cho dưới dạng tương đối định mức;

Scb – công suất cơ bản (MVA)

SđmF – công suất định mức của máy phát (MVA)Theo (3.2) ta có:

S

S U X

.100

%

Trong đó : U N%- điện áp ngắn mạch của MBA , cho dưới dạng phần trăm, %

SđmB - công suất định mức của MBA , MBA

• Tính điện kháng cho MBA tự ngẫu

Điện áp ngắn mạch các cấp tính theo công thức sau:

U U

S L x

X = (3.4)

Trong đó: x0 – điện kháng của 1km chiều dài đường dây,Ω/km;

L – chiều dài đường dây, km;

Utb – điện áp trung bình cấp điện áp, nơi có đường dây, kV

U

d) Hệ thống điện :

Do đề bài cho điện kháng hệ thống tương đối định mức , x TH* :

Điện kháng của hệ thống dạng tương đối cơ bản được xác định các công thức sau:

0053,015000

100.8,0

*

đmHT

cb HT HT

S

S x

X X

Trong đó: S dmHT − công suất tổng của hệ thống , không kể nhà máy thiết kế ; MVA

e) Dòng ngắn mạch xung kích:

Dòn ngắn mạch xung kích được tính theo công thức sau:

''

2 xk N

Trong đó: ixk – dòng điện ngắn mạch xung kích;

I’’ N – giá trị hiệu dụng dòng điện ngắn mạch siêu quá độ;

Kxk - hệ số xung kích

(thường lấy bằng Kxk =1,8); trường hợp ngắn mạch chỉ có một nguồn cung cấp là MFĐ thì (Kxk =1,91)

3.2.2 Tính dòng ngắn mạch theo điểm

1 Đối với điểm ngắn N 1

a) Lập sơ đồ thay thế và rút gọn sơ đồ

Sơ đồ thay thế biến đổi về dạng đơn giản:

7 8 7 16

+) Đối với nhánh thủy điện :

Sơ đồ thay thế biến đổi về dạng đơn giản:

Tiếp tục biến đổi ta có:

15000 0,825 123, 75

100

HT ttHT

Vì nguồn cấp là máy phát điện F2 nên ta có sơ đồ thay thế như sau:

+) Đối với nhánh nhà máy :