Thiết kế hệ thống điện

Việc tính toán , xác định phụ tải ở các điện áp và lượng công suất nhà máy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kỳ quan trọng

Chơng I Chọn máy phát điện tính toán phụ tải - cân

bằng công suất

Việc tính toán, xác định phụ tải ở các cấp điện áp và lợng công suất nhàmáy thiết kế trao đổi với hệ thống điện cực kỳ quan trọng, nó là cơ sở giúp taxây dựng đợc các bảng phân phối và cân bằng công suất toàn nhà máy Từ đórút ra các điều kiện kinh tế - kỹ thuật để chọn các phơng án nối điện toàn nhàmáy hợp lý nhất với thực tế yêu cầu thiết kế

1.1 Chọn máy phát điện

Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế là nhà máy nhiệt điện có côngsuất tổng là 150MW gồm 3 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 50MW

Phụ tải ở đầu cực máy phát có Uđm = 10kV cho nên để thuận tiện cho

việc cung cấp điện cho phụ tải này ta chọn kiểu máy phát TB-50-2 có các

1.2 Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

Theo yêu cầu thiết kế nhà máy thiết kế cung cấp điện cho phụ tải ở cáccấp điện áp: 10 kV; 110 kV và phát về hệ thống một lợng công suất còn lại(trừ tự dùng) Công suất tiêu thụ ở các phụ tải đợc cho ở các bảng biến thiênphụ tải trong ngày Sau đây ta tính toán cho từng phụ tải nh sau:

a) Phụ tải địa phơng

Các số liệu ban đầu: Uđm = 10 kV; Pmax = 35MW; cos = 0,86

MVA

P

86 , 0

35 cos

) ( )

12 14

1418

2

22 24

b) Phô t¶i cÊp 110kV

C¸c sè liÖu ban ®Çu: U®m = 110kV; Pmax = 60MW; cos = 0,88

MVA

P

88 , 0

60 cos

max



Từ bảng biến thiên phụ tải trung áp ta tính đợc công suất phụ tải theo thời giantrong ngày nh bảng 1.3 bằng cách áp dụng các công thức:

) ( )

57,95 54,55

68,18

47,73

c) Phụ tải toàn nhà máy

Các số liệu ban đầu: Pmax = 150MW; cos = 0,8

MVA

P

8 , 0

150 cos

max



Từ bảng biến thiên ta tính đợc công suất phụ tải theo thời gian trong ngày nhbảng 1.4 bằng cách áp dụng các công thức:

) ( )

) 6

, 0 4 , 0 (

NM

t NM

TD

S

S S

e) Tính toán công suất nhà máy phát về hệ thống

Công suất nhà máy phát về hệ thống đợc tính theo công thức:

SHT = SNM - ( SUF + SUT + STD )

Trong đó:

SHT : Công suất nhà máy phát về hệ thống

SNM : Công suất phát của nhà máy

SUF : Công suất tiêu thụ của phụ tải địa phơng

SUT : Công suất tiêu thụ của phụ tải trung áp

STD : Công suất tự dùng của nhà máy

Thay các số liệu tại các thời điểm trong ngày vào công thức trên ta tính đ ợc

l-ợng công suất nhà máy phát về hệ thống Tổng hợp các phụ tải và ll-ợng công

suất phát về hệ thống ta có bảng cân bằng công suất toàn nhà máy nh bảng

6 8 12 14 18 20 22 24 0

S(MW)

t(h)

80,085

71,225 71,6

51,34 56,935

75,72

67,125 65,64

để cung cấp điện cho phụ tải địa phơng đợc an toàn, liên tục trong các phơng

án nối dây đa ra nhất thiết phải có thanh góp điện áp máy phát

– Số lợng máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát sao cho khi một tổmáy nào đó bị sự cố thì tổ máy còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện năng chophụ tải tự dùng và phụ tải địa phơng Nh vậy ta phải ghép ít nhất là hai tổ máyphát vào thanh góp điện áp máy phát

– Để nâng cao tính đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp 110kV ta

có thể nối bộ máy phát + máy biến áp ba pha hai dây quấn vào thanh góp110kV

– Nhà máy thiết kế ngoài việc cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện

áp và tự dùng còn phát về hệ thống một lợng công suất SHTmax = 80,085MVA

và SHTmin = 51,34MVA đợc truyền tải trên đờng dây kép dài 56km Công suấtcủa hệ thống (không kể nhà máy thiết kế) là 2500MVA

– Từ các nhận xét trên ta thấy rằng nhà máy cần thiết kế ngoài việc đảm bảocung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp nó còn có ý nghĩa quan trọng đốivới toàn hệ thống, lợng công suất phát về hệ thống khá lớn nên nó có ảnh h-ởng trực tiếp tới độ ổn định của hệ thống Vì vậy trong quá trình đề xuất cácphơng án nối dây cần chú ý tới tầm quan trọng của nhà máy với hệ thống

Chơng II Các phơng án nối điện chính và chọn máy

biến áp

2.1 Xây dựng các phơng án nối dây

Căn cứ vào bảng cân bằng công suất toàn nhà máy và các nhận xét ởChơng I, ta đề ra các yêu cầu đối với các phơng án nối điện chính của nhàmáy cần thiết kế nh sau:

– Sơ đồ nối điện cần phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cung cấp điện antoàn, liên tục cho các phụ tải ở các cấp điện áp khác nhau, đồng thời khi bị sự

cố không bị tách rời các phần có điện áp khác nhau

– Do tầm quan trọng của nhà máy đối với hệ thống nên các sơ đồ nối điệnngoài việc đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải còn phải là các sơ đồ đơngiản, an toàn và linh hoạt trong quá trình vận hành sau này

1 Phơng án 1

 Đặc điểm

– Dùng hai máy biến áp tự ngẫu ba pha liên lạc giữa ba cấp điện áp

– Máy biến áp ba pha hai dây quấn 110/10kV nối bộ với máy phát F3 để cấp

điện cho phụ tải 110kV

– Máy phát F1 và F2 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát Phụ tải cấp

điện áp 10kV đợc lấy từ thanh góp này

 Nhận xét

– Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện áp– Phụ tải 10kV đợc cung cấp bởi hai máy phát do đó khi sự cố một máy thìvẫn đợc cung cấp điện đầy đủ liên tục bởi máy phát còn lại

– Phụ tải 110kV đợc cung cấp bởi một bộ máy phát + máy biến áp và côngsuất hai cuộn trung áp của hai máy biến áp liên lạc

– Sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của hai máy biến áp tự ngẫu có dung ợng nhỏ

l-2 Phơng án 2

 Đặc điểm

 Ghép ba tổ máy phát vào thanh góp điện áp máy phát, dùng hai máy biến

áp tự ngẫu ba pha làm máy biến áp liên lạc giữa ba cấp điện áp

 Nhận xét

 Phơng án này luôn đảm bảo cung cấp điện

 Số lợng máy biến áp ít hơn phơng án một song chúng lại có suất lớn hơn

 Sơ đồ nối dây đơn giản

3 Phơng án 3

 Đặc điểm

 Ghép bộ máy phát + máy biến áp (F1 + B1) lên thanh góp điện áp 220kV

 Các máy phát F2 và F3 đợc nối vào thanh góp điện áp máy phát, các máybiến áp tự ngẫu ba pha làm nhiệm vụ liên lạc giữa ba cấp điện áp

 Nhận xét

 Phơng án này đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp

– Cấp điện áp trung tuy không có máy biến áp nhng luôn đợc đảm bảo cungcấp điện

– Giá thành các máy biến áp lớn

4 Sơ bộ đánh giá các phơng án

Qua phân tích từng phơng án ta nhận thấy phơng án ba khó thực hiện vìkhông đảm bảo yêu cầu cung cấp điện ở phụ tải trung áp Do đó ta loại bỏ ph-

ơng án này, giữ lại hai phơng án một và hai để tiếp tục tính toán so sánh nhằmchọn ra phơng án tối u cho nhà máy thiết kế.

2.2 chọn máy biến áp cho các phơng án

I Chọn máy biến áp cho phơng án 1

Sơ đồ nối điện:

2 Chọn máy biến áp nối bộ B 3

Công suất của máy biến áp B3 đợc chọn theo điều kiện sau:

U U



Sthừa : Công suất truyền qua hai cuộn hạ áp của các máy biến áp liên lạc

Sthừa = SđmF  (SUFmin  STD) = 2.62,5  (26,45+13,13) = 85,42MVA

Vậy công suất của các máy biến áp B1 và B2 đợc chọn nh sau:

MVA S

S Bdm thua 85 , 42 85 , 42

5 , 0 2

1 2

103R

Po ,Vậtdẫn từ loại PNC-T

b./. Với máy biến áp tự ngẫu B 1 và B 2

Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp B1 và B2 đợctính nh sau:

tự ngẫu cũng thay đổi.

Qua tính toán ta lập đợc bảng phân phối công suất truyền tải trên các cuộndây của các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong ngày nh bảng 2.3

chủ yếu truyền công suất từ hạ và trung lên cao

2 Kiểm tra quá tải khi các máy biến áp bị sự cố

a./.Giả sử sự cố máy biến áp B 3 , ta có sơ đồ nh sau:

Cho rằng sự cố xảy ra khi phụ tải trung cực đại:

SUTmax = 68,18 MVA

SUF = 34,59 MVA

SHT = 71,6 MVALúc này lợng công suất thiếu hụt của phụ tải trung 110kVđợc cung cấp nhờcác cuộn dây trung của các máy biến áp liên lạc B1 và B 2

 Cuộn cao : SCB1 = SCB2 =SHB1 STB1 = 32,07534,09 =-2,515 MVA

Ta nhận thấy khi sự cố bộ máy phát + máy biến áp hai cuộn dây thì các máybiến áp liên lạc B1 và B2vẫn làm việc non tải

STB1 = STB2 = 34,09 MVA < SM =  SđmB = 0,5 125 = 62,5 MVA

S = S = 32,075MVA < S =  S = 0,5 125 = 62,5 MVA

SCB1 = SCB2 = -2,515 MVA < SđmB = 125 MVA

Khi đó công suất nhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là:

S = SHT  2 SCB1 = 71,6  2 (-2,515) = 76,63 MVA

Lợng công suất này vẫn nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống là SDT = 80 MVA

b./.Giả sử sự cố máy biến áp B 1 , ta có sơ đồ nh sau:

 Khi sự cố xảy ra phụ tải trung là cực đại:

SUTmax = 68,18 MVA

SUF = 34,59 MVA

SHT = 71,6 MVATrong trờng hợp này ta cần kiểm tra quá tải máy biến áp B2, còn máy biến áp

B3 vẫn tải công suất ở chế độ bình thờng và cung cấp cho thanh góp phụ tảitrung một lợng công suất là: S = 49,37 MVA

Ta tính lợng công suất truyền tải trên các cuộn dây của máy biến áp liên lạc

B2

 Cuộn trung : lợng công suất truyền tải từ thanh góp điện áp 110kV sangphía cuộn dây cao là:

STB2 = SUTmax  SB3 = 68,18  49,37 = 18,81 MVA

Ta thấy : STB2 = 18,81 MVA < SM = .SđmB = 0,5 125 = 62,5 MVA

Do vậy cuộn trung áp của máy biến áp B2 không bị quá tải

 Cuộn hạ : Cuộn hạ của máy biến áp B2 có thể tải trong trờng hợp sự cốlà:

SHB2 = KQTSC  SđmB2 = 1,4 0,5 125 = 87,5 MVA

 Cuộn cao : SCB2 = SHB2  STB2 = 87,5  18,81 = 68,69 MVA

Ta thấy : SCB2 = 68,69 MVA < SđmB2 = 125 MVA

Do đó cuộn cao của máy biến áp B2 không bị quá tải trong trờng hợp sự cố

 Khi sự cố xảy ra phụ tải trung là cực tiểu:

SUTmin = 40,91 MVA

SUF = 26,45 MVA

SHT = 80,085 MVATơng tự nh trên máy biến áp B3 vận hành với công suất nh ở chế độ bình th-ờng ở đây ta chỉ xét quá tải máy biến áp B2

 Cuộn dây trung:

STB2 = SUTmin  SB3 = 40,91  49,37 = -8,46 MVA

Ta thấy:

STB2=-8,46 MVA < SQTCP = KQTSC  SđmB = 1,4.0,5.125 = 87,5 MVA

Do đó cuộn trung áp của máy biến áp B2 quá tải nằm trong trị số cho phép

 Cuộn hạ áp : Công suất phát của máy phát F1 và F2 :

S = 2SđmF  2STD  SUF = 125  2.11,93  26,45 = 74,69 MVA

Khả năng tải của cuộn hạ áp khi sự cố là:

SHB2 = KQTSC  SđmB2 = 1,4.0,5.125 = 87,5 MVAVậy để cuộn hạ áp của máy biến áp B2 không bị quá tải vợt trị số cho

S = 74,69  87,5 = -12,81 MVA

 Cuộn cao áp

SCB2 = STB2 + SHB2 = 87,5 -8,46 = 79,04 MVA

Ta thấy SCB2 = 79,04 MVA < SđmB = 125 MVA

Nhận xét : Sự cố máy biến áp liên lạc B1 khi phụ tải trung áp cực tiểu là sự cốnặng nề nhất Lúc này nhà máy thiếu hụt một lợng công suất phát về hệ thống

là Sthiếu = 8,46 + 12,81 = 21,27 MVA Lợng công suất này vẫn nhỏ hơn dự trữquay của hệ thống là SDT = 80 MVA

Kết luận : các máy biến áp đã chọn đảm bảo cung cấp đầy đủ điện năng cho

các phụ tải ở các chế độ ở phơng án một

3 Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp

 Tổn thất điện năng của máy biến áp hai dây quấn

t S

S n

P T

P n A

dmB

b N

245 8760

iT T N dmB

iC C N

S

S P S

S P S

S P n

T P n

2 2

2 2

2 2

 PNC-H = PNT-H = 0,5 290 = 145 kW

T NC C

5 , 0

145 5

, 0

145 290 2

1 2

1

2 2

5 , 0

145 5

, 0

145 290 2

1 2

1

2 2

145 5

, 0

145 2

1 2

1

2 2

A

6 2

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2 2

1 0

2 5 3 , 2

4

1 2 5 ,

3 7

43 5

12 5 , 11

1 4 5

1 2 5

3 3 ,

4 3 5

1 2 5 , 20

1 4 5

12 5 ,

3 2

1 4 5

2

1 2 5 ,

3 6

4 3 5

12 5 ,

1 5

1 4 5

12 5

7 5 ,

2 0

1 4 5

4

1 2 5 ,

4 3

4 3 5

1 2 5 , 15

1 4 5

1 2 5 ,

2 7

1 4 5

1

1 2 5 ,

2 8

4 3 5

1 2 5 ,

1 1

1 4 5

1 2 5 ,

1 7

1 4 5

7

1 2 5 ,

2 8

4 3 5

1 2 5 ,

1 1

1 4 5

1 2 5 ,

1 7

1 4 5 {

3 6 5 2

8 76 0

7 5 2

4 Tính dòng điện làm việc cỡng bức và chọn kháng điện

a./.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 220kV

Ta có công suất cực đại nhà máy phát về hệ thống qua một đờng dây kép là:

SHTmax = 80,085MVA

kA U

S I

cao

HT

220 3

085 , 80

P I

trung

110 88 , 0 3 3

80 2

cos 3 3

S I

trung

dmF

110 3

5 , 62 05 , 1

3 05 ,



 Mạch trung áp của máy biến áp liên lạc

Dòng cỡng bức đợc xét khi sự cố một trong hai máy biến áp liên lạc (giả sử sự

cố máy biến áp B1) Ta có lợng công suất lớn nhất truyền tải qua cuộn trung ápcủa máy biến áp liên lạc B2 là :

STmax = SUTmin  SB3 = 40,91  49,37 = -8,46 MVA

Vậy kA

U

S I

trung

T

110 3

46 , 8

I

trung

dmB qtsc

5 , 10 3

125

5 , 0 4 , 1 3

S I

ha

dmF

5 , 10 3

5 , 62 05 , 1

3 05 ,



 Mạch kháng phân đoạn : Để xác định dòng cỡng bức qua kháng phân đoạn

ta xét hai trờng hợp sau:

 Trờng hợp 1: Khi sự cố máy biến áp liên lạc B2

Trong trờng hợp này để tìm công suất qua kháng lớn nhất ta tính lợng côngsuất truyền tải qua cuộn hạ áp máy biến áp B1 trong trờng hợp sự cố:

SqB1 = KQTSC  SđmB1 = 1,4 0,5 125 = 87,5 MVAVậy:

Sqk=SqB1(SđmF1STD1/2.SUF)=87,5(62,511,931/2.26,45) = 50,155 MVA

 Trờng hợp : Khi sự cố máy phát F2

Trờng hợp này ta tính công suất qua kháng ở hai chế độ của SUF (cực đại vàcực tiểu) để so sánh chọn ra Sqkmax.

S I

dm

qk

10 3

155 , 50

d./ Chọn kháng điện thanh góp điện áp máy phát

Kháng điện đợc chọn theo điều kiện:

UđmK  Uđmmạng = 10kV

IđmK  Icb = 2,9kA

Tra tài liệu ta chọn kháng điện bêtông có cuộn dây bằng nhôm kiểu: 2500-12 có các thông số nh sau:

PbA-10-U đmK = 10,5kV ; I đmK = 2500A ; X K % = 8%.

II. Chọn máy biến áp cho phơng án 2

Sơ đồ nối điện:

1 Chọn công suất máy biến áp tự ngẫu B 1 và B 2

Điều kiện : S Bdm S thua

U

U U



Sthừa _ công suất truyền qua 2 cuộn hạ áp của các máy biến áp liên lạc

Sthừa= SđmF (SUFmin + STD)=3.62,5  (26,45 + 11,93) = 149,12MVA

Vậy công suất của các máy biến áp B1 và B2 đợc chọn nh sau:

MVA S

S Bdm thua 149 , 12 149 , 12

5 , 0 2

1 2

Io%

Giátiền

103R

Po

160 230 121 10,5 85 100 380 11 32 20 0,5 205

2 Phân bố công suất cho các máy biến áp

 Với máy biến áp tự ngẫu B2 ,B3

Công suất truyền tải trên các cuộn dây của các máy biến áp B1 và B2 đợc tính

Vào các thời điểm trong ngày do các phụ tải làm việc với đồ thị không bằng

phẳng cho nên lợng công suất qua cuộn dây cao-trung-hạ của các máy biến áp

tự ngẫu cũng thay đổi

Qua tính toán ta lập đợc bảng phân phối công suất truyền tải trên các cuộn

dây của các máy biến áp liên lạc tại từng thời điểm trong ngày nh bảng 2.6

B2 chủ yếu truyền công suất từ hạ và trung lên cao.

3 Kiểm tra quá tải máy biến áp khi sự cố xảy ra

Do trong quá trình chọn máy biến áp ta đã chọn trong điều kiện quá tảithờng xuyên nên ta chỉ cần kiểm tra quá tải của máy biến áp khi sự cố

Giả sử sự cố máy biến áp B2.

Ta có sơ đồ nối điện nh sau:

Công suất truyền qua các cuộn dây của máy biến áp B2 đợc tính nh sau:

 Cuộn trung :

ST = SUTmax = 68,18 MVA

Ta thấy : ST = 68,18 MVA < SM = .SđmB = 0,5 160 = 80 MVA

 Cuộn hạ : công suất các máy phát có phát lên cuộn hạ của máy biến áp

B2 là:

S = 3SđmF  3STD  SUF = 187,5  13,13  34,59 =139,78 MVACuộn hạ của máy biến áp B2 có thể tải trong trờng hợp sự cố là:

SH = KQTSC  SđmB2 = 1,4 0,5 200 = 140 MVA

Ta thấy S < SH nên máy biến áp B2 không bị quá tải

 Cuộn cao : SC = SH  ST = 140  68,18 = 71,82 MVA

Ta thấy : SC = 71,82 MVA < SđmB2 = 200 MVA

Do đó cuộn cao của máy biến áp B2 không bị quá tải trong trờng hợp sự cố

Nhận xét:

 Máy biến áp liên lạc B2 có các cuộn dây cao và trung không bị quá tải,cuộn hạ tải công suất tải cho phép.

 Do giảm công suất của các máy phát F1, F2 và F3 đi với một lợng là S

=17,65 MVA trong khi vẫn giữ nguyên công suất cuộn trung, tức là công suấtnhà máy phát về hệ thống thiếu hụt một lợng là S = 17,65MVA Lợng côngsuất này vẫn nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống là SDT = 80 MVA

Kết luận : các máy biến áp đã chọn cho phơng án hai đảm bảo yêu cầu kỹ

thuật

4 Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp

 Tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu

iT T N dmB

iC C N

S

S P S

S P S

S P n

T P n

2 2

2 2

2 2

5 , 0

190 5

, 0

190 380 2

1 2

1

2 2

5 , 0

190 5

, 0

190 380 2

1 2

1

2 2

190 5

, 0

190 2

1 2

1

2 2

A

6

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

2 2

1 0

48 9 , 3

4

1 6 0

5 4 ,

6 3

57 0

1 6 0

2 1 ,

3 7

19 0

1 6 0

3 3 ,

7 8

57 0

1 6 0

5 1 , 46

1 9 0

1 6 0 , 32

1 9 0

2

1 6 0

6 1 ,

6 2

57 0

1 6 0

8 6 , 41

1 9 0

1 6 0

7 5 ,

2 0

19 0

4

1 6 0 ,

6 9

57 0

1 6 0 86 ,

4 1

1 9 0

1 6 0 ,

2 7

19 0

1

1 6 0 ,

5 4

57 0

1 6 0 21 ,

3 7

1 9 0

1 6 0 , 17

19 0

7

1 6 0

50 3 , 54

5 70

16 0

2 1 ,

3 7

19 0

1 6 0

29 3 ,

1 7

1 90 {

3 65 2

8 7 60

8 5 2

A    3 , 489 10 6





5 Tính dòng làm việc cỡng bức và chọn kháng điện

a./.Dòng cỡng bức ở cấp điện áp 220kV

Ta có công suất cực đại nhà máy phát về hệ thống qua một đờng dây kép là:

SHTmax = 80,085MVA

kA U

S I

cao

HT

220 3

085 , 80

P I

trung

110 88 , 0 3 3

80 2

cos 3 3

S I

trung

dmF

110 3

5 , 62 05 , 1

3 05 ,



 Mạch trung áp của máy biến áp liên lạc

Dòng cỡng bức đợc xét khi sự cố một trong hai máy biến áp liên lạc (giả sử sự

cố máy biến áp B1) Ta có lợng công suất lớn nhất truyền tải qua cuộn trung ápcủa máy biến áp liên lạc B2 là :

STmax = SUTmax  SB3 = 68,18  49,37 = 18,81 MVA

U

S I

trung

T

110 3

81 , 18

I

trung

dmB qtsc

10 3

160 5 , 0 4 , 1 3

S I

ha

dmF

10 3

5 , 62 0 , 1

3 0 ,



Để xác định dòng cỡng bức qua kháng phân đoạn ta xét hai trờng hợp sau:

 Trờng hợp 1: Khi sự cố máy biến áp liên lạc B2

Trong trờng hợp này để tìm công suất qua kháng lớn nhất ta tính lợng côngsuất truyền tải qua cuộn hạ áp máy biến áp B1 trong trờng hợp sự cố:

Trờng hợp này ta tính công suất qua kháng ở hai chế độ của SUF (cực đại vàcực tiểu) để so sánh chọn ra Sqkmax.

 Khi SUFmin :

Ta có :

SqB=1/2.(2SđmFSUFmin 2STD)=1/2 (2.62,526,452.11,93)=37,36 MVA  Sqk = SqB + 1/3 SUF = 37,36 + 1/3 26,45 = 46,18 MVA

 Khi SUFmax :

Ta có :

SqB=1/2.(2SđmF  SUFmax2STD)=1/2.(2.62,540,72.13,13)= 29,02 MVA  Sqk = SqB + 1/3 SUF = 29,02 + 1/3.40,7 = 42,9 MVA

Khi sự cố máy phát F1 thì công suất lớn nhất truyền qua kháng phân đoạn là:

SqK = 42,9 MVA

So sánh hai trờng hợp, dòng cỡng bức qua kháng đợc xét trong trờng hợp máybiến áp sự cố máy biến áp B2:

kA U

S I

dm

qk

10 3

18 , 46

d./ Chọn kháng điện thanh góp điện áp máy phát

Kháng điện đợc chọn theo điều kiện:

Chơng III Tính toán dòng ngắn mạch

Trong hệ thống điện nói chung và các nhà máy điện nói riêng, các khí cụ

điện và dây dẫn cần làm việc đảm bảo an toàn kinh tế ở chế độ bình thờng

đồng thời chịu đợc những tác động cơ, nhiệt lớn khi có sự cố, đăc biệt trong sự

cố ngắn mạch Việc tính toán dòng điện ngắn mạch nhằm giúp cho việc chọn

đúng các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các tiêu chuẩn về ổn

định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch xảy ra

Trong chơng này ta tính toán ngắn mạch cho từng phơng án với dạngngắn mạch để chọn khí cụ điện là ngắn mạch ba pha

Sử dụng phơng pháp đờng cong tính toán

S I

cb

cb

10 3

100

 Dòng cơ bản ở cấp điện áp trung : Ucb2 = 115 kV

kA U

S I

cb

cb

115 3

100

 Dòng cơ bản ở cấp điện áp cao : Ucb3 = 230 kV

kA U

S I

cb

cb

230 3

100

 Chọn khí cụ điện các mạch cao áp 110kV: Xét điểm ngắn mạch N2 Nguồncung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và nhà máy.

 Chọn khí cụ điện mạch hạ áp của máy biến áp liên lạc: Xét điểm ngắnmạch N3 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và nhà máytrong đó máy biến áp liên lạc B1 nghỉ

 Chọn khí cụ điện mạch thanh góp điện áp máy phát: Xét điểm ngắn mạch

N4 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch này là hệ thống và nhà máy trong

đó máy phát F1 và biến áp liên lạc B1 nghỉ

 Chọn khí cụ điện mạch máy phát điện: Xét hai điểm ngắn mạch N5 và N’5 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N5 là máy phát F1 Nguồn cung cấp cho

điểm ngắn mạch N’5 là hệ thống và nhà máy trong đó máy phát F1 nghỉ

 Chọn khí cụ điện mạch tự dùng: Xét điểm ngắn mạch N6 Nguồn cung cấpcho điểm ngắn mạch này là hệ thống và các máy phát điện Để đơn giản ta códòng ngắn mạch tại N6 là : IN6 = IN5 + IN5’



ht

cb dm ht

S

S X X

 Đờng dây : Nhà máy thiết kế nối với hệ thống bằng 1 đờng dây kép

có :

L = 70 km ; Xo = 0,4 /km ; Ucb = 230 kV

230 2

100 70 4 , 0 2

d

U

S L X X

Ta có X1 = Xht + Xd = 0,167 + 0,026 = 0,193

 Máy biến áp tự ngẫu ba dây quấn :

    0 , 092

125

100 19 31 11 200

1

%

%

% 200

1 3

2            

dm

cb H

NT H

NC T

NC C

S

S U

U U

1

%

%

% 200

NC H

NT T

NC

S U

U U

X

125

100 11 31 19 200

1

%

%

% 200

1 5

4            

dm

cb T

NC H

NC H

NT H

S

S U

U U

5 , 5 8

K

I

I X

X X

216 ,

0 5

, 62 100

135 ,

0

"

9 8

dmF cb d

F

S S X

X X

X X

 Máy biến áp hai dây quấn :

167 , 0 63

100 100

5 , 10

100

% 3

dm

cb N

B

S

S U

X X

2 - Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại điểm N 1

a) Lập và biến đổi sơ đồ thay thế

Ta có : X11 = X9 + X10 = 0,167 + 0,216 = 0,383

Ta thấy ngắn mạch tại điểm N1 các nguồn cung cấp hoàn toàn đối xứng nên cóthể bỏ qua X6 vì không có dòng chạy qua Dùng phép gập hình ta đợc sơ đồ:

186 , 0 383 , 0

//

15 11

15 11 15

X X X

X X

X17 = X12 + X16 = 0,046 + 0,125 = 0,171

Ta đợc sơ đồ rút gọn nh sau:

b) Tính dòng ngắn mạch N 1 ở các thời điểm

t = 0s ; t = 0,1s ; t = 0,2s ; t = 0,5s

 Phía nhánh hệ thống : Ta có SHT = 1200MVA với giả thiết hệ thống mạng tính nhiệt điện ta có:

316 , 2 100

1200 193 , 0 1

CB

HT tt

S

S X X

Tra đờng cong tính toán ta đợc:

I*CK1(0) = 0,43 ; I*CK1(0,1) = 0,37 ; I*CK1(0,2) = 0,34 ; I*CK1(0,5) = 0,31

Đổi sang hệ đơn vị có tên với:

* 1

* 1

* 1

230 3

1200

HT CK

U

S I

5 , 62 3 171 , 0 17

CB

dmF tt

S

S X

* 2

* 2

230 3

5 , 62 3

dmF CK

U

S I

I”N1(0) = 1,295 + 1,46 = 2,755 kAI” = 1,114 + 1,225 = 2,339 kA

I”N1(0,2) = 1,024 + 1,13 = 2,154 kAI”N1(0,5) = 0,934 + 1,046 = 1,98 kA

c) Tính dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N 1

IXK = 2 KXK I”N1(0) = 2 1,8 2,755 = 7,013 kA

3 - Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N 2

a) Lập và biến đổi sơ đồ thay thế

Ta thấy các nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch tại N2 hoàn toàn đối xứng.Vận dụng kết quả biến đổi sơ đồ khi tính ngắn mạch tại điểm N1 ta có sơ đồrút gọn tính ngắn mạch tại điểm N2 nh hình dới:

Biến đổi sơ đồ ta đợc:

X15 = X13 + X14 = 0,078 + 0,108 = 0,186

X16 = X1 + X12 = 0,193 + 0,046 = 0,239

125 , 0 383 , 0 186 , 0

383 , 0 186 , 0

//

11 15

11 15 11

X X X

1200 239 , 0 16

CB

HT tt

S

S X X

Tra đờng cong tính toán ta đợc:

* 1

* 1

115 3

1200

HT CK

U

S I

ICK1(0) = 6,025 0,36 = 2,169 kA

ICK1(0,1) = 6,025 0,29 = 1,747 kA

ICK1(0,2) = 6,025 0,26 = 1,567 kA

ICK1(0,5) = 6,025 0,22 = 1,326 kA

 Phía nhánh máy phát

234 , 0 100

5 , 62 3 125 , 0 17

CB

dmF tt

S

S X

* 2

* 2

115 3

5 , 62 3

dmF CK

U

S I

c) Tính dòng xung kích tại điểm ngắn mạch N 24

IXK = 2 KXK I”N1(0) = 2 1,8 5,557 = 14,146 kA

4 - Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N 3

a) Lập và biến đổi sơ đồ thay thế

Điểm ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy trong đó máybiến áp liên lạc B1 nghỉ Ta có sơ đồ thay thế nh sau:

, 0

383 , 0 156 , 0 383 , 0 156 , 0 12

11 5

11 5

13       

X

X x X X

X

X

557 , 0 285 , 0 156 , 0 285 , 0 156 , 0 12

5 12

5

14    X x X    

X X

X

Sơ đồ lúc này trở thành:

168 , 0 216 , 0 749 , 0

216 , 0 749 , 0

//

8 13

8 13 8

X X X

X

X

Biến đổi Y (X14, X15, X6) sang  (X16, X17)

316 , 1 168

, 0

557 , 0 176 , 0 557 , 0 176 , 0 15

14 6

14 6

16       

X

X x X X

X

X

397 , 0 557

, 0

168 , 0 176 , 0 168 , 0 176 , 0 14

15 6

15 6

17       

X

X x X X

X

X

Ta đợc sơ đồ rút gọn 3 nguồn nh sau:

b) TÝnh dßng ng¾n m¹ch t¹i N 3

 PhÝa nh¸nh hÖ thèng : Ta cã SHT = 1200MVA ta cã:

3 792 , 15 100

1200 316 , 1 16

CB

HT tt

S

S X X

X

E I

t CK

316 , 1

1 16

) 1 )

5 , 62 2 397 , 0 17

CB

dmF tt

S

S X

* 2

* 2

5 , 10 3

5 , 62 2

dmF CK

U

S I

Đổi sang hệ đơn vị có tên với:

* 3

* 2

* 3

5 , 10 3

5 , 62

dmF CK

U

S I

5 - Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N 4

a) Lập và biến đổi sơ đồ thay thế

Điểm ngắn mạch N4 có nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy trong đó máybiến áp liên lạc B1 và máy phát F1 nghỉ

Vận dụng kết quả rút gọn sơ đồ khi tính ngắn mạch tại N3 bỏ đi điện khángcủa máy phát F1 ta đợc sơ đồ rút gọn khi tính ngắn mạch tại N4 nh sau:

b) Tính dòng ngắn mạch tại N 4

 Phía nhánh hệ thống : Ta có SHT = 1200MVA ta có:

3 792 , 15 100

1200 316 , 1 16

CB

HT tt

S

S X X