TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Điện năng là một trong những ngành công nghiệp hàng đầu. Ta thấy rằng nếu mất điện thì hầu hết toàn bộ mọi hoạt động sống cũng như sinh hoạt của con người đều ngừng trệ. Và để đáp ứng được sự phát triển của phụ tải và sự gia tăng về nhu cầu dùng điện của đất nước thì ngày càng nhiều các nhà máy phát điện được xây dựng. Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp sẽ giúp chúng em có được những kiến thức cơ bản cũng như góc nhìn sơ bộ về xây dựng một nhà máy điện trong thực tế. Với sự giúp đỡ của bạn bè và các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Hữu Khái em đã hoàn thành đồ án này. Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể các thầy trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất.

Lêi më ®Çu

Điện năng là một trong những ngành công nghiệp hàng đầu Ta thấy rằng nếu mất điện thì hầu hết toàn bộ mọi hoạt động sống cũng như sinh hoạt của con người đều ngừng trệ Và để đáp ứng được sự phát triển của phụ tải và sự gia tăng về nhu cầu dùng điện của đất nước thì ngày càng nhiều các nhà máy phát điện được xây dựng Đồ án môn học Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp sẽ giúp chúng em có được những kiến thức cơ bản cũng như góc nhìn sơ bộ về xây dựng một nhà máy điện trong thực tế.

Với sự giúp đỡ của bạn bè và các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là sự giúp

đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hữu Khái em đã hoàn thành đồ án này Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể các thầy trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất.

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Đặc thù của điện năng là sản xuất ra mà không thể dự trữ được Do đó, tạimỗi thời điểm, điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêuthụ của phụ tải kể cả tổn thất điện năng do truyền tải điện năng trên lưới điện.Nếu không đảm bảo được điều kiện đó thì chất lượng điện năng sẽ bị giảm sút

và nếu nghiêm trọng hơn thì có thể gây tan rã hệ thống Do lượng điện năng tiêuthụ của các phụ tải luôn thay đổi theo thời gian vì thế việc tìm được đồ thị phụtải là rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành nhà máy điện

Dựa vào đồ thị phụ tải ta có thể chọn được phương án nối điện hợp lý, đảmbảo các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy trongnhà máy điện và vận hành tối ưu giữa các nhà máy điện trong hệ thống

1.1 Chọn máy phát điện

Đề bài của em là thiết kế nhà máy điện gồm 4 tổ máy, công suất mỗi tổ là55MW, với cấp điện áp máy phát là 10kV Để thuận tiện cho việc xây dựng, sửachữa và vận hành nhà máy điện, ta chọn các máy phát điên cùng loại Tra trong

sổ tay ta chọn được tổ máy với các số liệu cho trong bảng sau:

Điện kháng tương đối

1.2 Tính toán phụ tải ở các cấp điện áp

Phụ tải ở các cấp điện áp được cho bao gồm Pmax, cosϕ và bảng phần trămcông suất trong các khoảng thời gian so với Pmax Từ công suất đã cho tính đượccông suất biểu kiến của phụ tải trong các khoảng thời gian theo công thức:

+St : công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t (MVA)

+Pt : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t (MW)

+cosϕ: hệ số công suất trung bình của phụ tải

+P% : công suất tính theo phần trăm Pmax của phụ tải tại thời điểm t

1.2.1 Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát.

Từ số liệu đã cho của phụ tải ở cấp điện áp máy phát

1.2.2 Tính toán đồ thị cấp điện áp trung (110kV)

Từ số liệu đã cho của phụ tải cấp điện áp trung

Từ số liệu trong bảng tính toán ta vẽ được đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

Hình 1.2 Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

1.2.3 Tính toán công suất phát của toàn nhà máy.

Nhà máy gồm 4 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất đặt là 55MW, công suấtphát cực đại của toàn nhà máy là : PNM = 4x55 = 220 MW Máy phát có hệ sốcông suất cosϕ là 0,8

Từ bảng số liệu phần trăm công suất phát của toàn nhà máy, ta có bảng số liệucông suất phát thực của nhà máy trong các khoảng thời gian :

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị phụ tải của toàn nhà máy

Hình 1.3 Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.4 Tính công suất tự dùng của nhà máy điện.

Ta xác định phụ tải tự dùng của nhà máy nhiệt điện theo công thức sau :

) S

S 6 , 0 4 , 0 (

S S

NM

t NM

Trong đó S tdt : phụ tải tự dùng tại thời điểm t (MVA).

S NM : công suất đặt của toàn nhà máy, S NM = 250MVA.

S t : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t (MVA).

α : Phần trăm lượng điện tự dùng, α= 6%

Từ đồ thị phụ tải toàn nhà máy và dựa vào công thức tính phụ tải tự dùngtrên ta tính được công suất tự dùng của nhà máy điện tại các thời điểm, ta được

số liệu tính toán như bảng dưới đây : (với cosϕtd = 0,85)

Bảng 1.5:Công suất tự dùng của nhà máy

1.2.5 Tính công suất về hệ thống (220kV).

Phương trình cân bằng công suất tức thời của toàn nhà máy (bỏ qua tổn thấtcông suất trong các máy biến áp) :

S NM (t) = S UF (t) + S UT (t) + S UC (t) + S HT (t) + S TD (t) (MVA)Trong đó SUC = 0 tại mọi thời điểm

Công suất tải về hệ thống :

S HT (t) = S NM (t) - [ S UF (t) + S UT (t) + S TD (t) ] (MVA)Dựa vào các số liệu tính toán ở các cấp điện áp, số liệu phụ tải toàn nhàmáy và dựa vào phương trình cân bằng công suất trên ta tính được công suất tải

về hệ thống Dưới đây là bảng cân bằng công suất toàn nhà máy :

CHƯƠNG II LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY

2.1 Chọn sơ đồ tối ưu

Lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện là một công việc hết sức quantrọng trong thiết kế nhà máy Lựa chọn được sơ đồ tối ưu về kinh tế kỹ thuật sẽmang lại những lợi ích kinh tế rất lớn, cũng như độ tin cậy an toàn cung cấpđiện

Ta lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện dựa trên những cơ sở sau

 Số lượng máy phát

 công suất các máy phát

 công suất phụ tải các cấp điện áp

 công suất hệ thống điện

 Sơ đồ nối điện giữa các cấp điện áp cần phải thoả mãn các yêu cầu kỹthuật sau :

• Có hay không có thanh góp điện áp máy phát Cần phải có thanh gópđiện áp máy phát nếu phụ tải cấp điện áp máy phát lớn hơn 30% côngsuất định mức của một máy

• Số lượng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoảmãn điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất, cácmáy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủ cho phụ tải ở cấp điện ápmáy phát và phụ tải cấp điện áp trung ( trừ phần phụ tải do các bộ hoặccác nguồn khác nối vào thanh góp điện áp trung có thể cung cấp được)

• Công suất mỗi bộ máy phát điện – máy biện áp không được lớn hơn dựtrữ quay của hệ thống

• Chỉ được phép ghép bộ máy phát điện – máy biến áp hai cuộn dây vàothanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơn công suất của bộnày Có như vậy mới tránh được lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không pháthết công suất hoặc công suất phải chuyển hai lần qua máy biến áp, tăng

tổn hao và gây quá tải cho máy biến áp liên lạc ba cuộn dây Đối vớimáy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điều kiện này.

• Khi phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ, để cung cấp cho nó có thể lấy rẽnhánh từ các bộ máy phát – máy biến áp, nhưng công suất lấy rẽ nhánhkhông vượt qua 15% công suất của bộ

• Máy biến áp ba cuộn dây chỉ nên sử dụng khi công suất truyền tải quacuộn dây này không nhỏ hơn công suất truyền tải qua cuộn dây kia.Thông thường tỷ số công suất các cuộn dây là 100/100/100,100/100/66,7 hay 100/66,7/66,7 nghĩa là cuộn dây có công suất thấpnhất cũng bằng 66,7% công suất định mức Do đó, nếu truyền công suấtqua cuộn dây nào đó quá nhỏ sẽ không tận dụng được khả năng tải củanó

• Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặc tự ngẫu để liênlạc hay tải điện giữa các cấp điện áp vì sơ đồ thiết bị phân phối sẽ phứctạp hơn

• Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phía trung và cao đều lànhững lưới điện có trung tính trực tiếp nối đất (U ≥ 110kV)

• Khi công suất tải lên điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thìphải đặt ít nhất hai máy biến áp

• Không nên nối song song máy biến áp hai cuộn dây với máy biến áp bacuộn dây vì thường không chọn được hai máy biến áp có tham số phùhợp với điều kiện để vận hành song song

Nhà máy gồm 4 tổ máy, công suất định mức của mỗi tổ máy là 55MW cung cấpđiện cho các phụ tải :

- Phụ tải cấp điện áp máy phát 10kV

- Phụ tải cấp điện áp trung 110kV

- Phát công suất thừa lên hệ thống 220kV

Phụ tải địa phương cấp điện áp 10kV có công suất SUFmax = 23,53MVA

% 15

% 11 , 17

% 100 75 , 68 2

53 , 23

% 100 2

dmF

UF

S S

Thực tế là ta thấy 17,11% không lớn hơn là nhiều lắm và có thể coi như nhau

vì vậy ta không cần dùng thanh góp máy phát Trong trường hợp này ta có thểtăng thêm tiết diện thanh góp Các chỗ đấu nối sẽ được gia cố thêm

Các lưới điện cấp trung và cấp cao đều là các lưới điện có trung tính trựctiếp nối đất, do đó ta có thể dùng biến áp tự ngẫu để làm biến áp liên lạc giữacác phía cao và trung, hệ số sử dụng giữa các cuộn dây là :

5 , 0 220

110 220 U

U U

C

T

= α

Dự trữ quay của hệ thống là 100MVA nên không thể ghép hai máy phátchung một máy biến áp vì nếu ghép thì :

Sbộ = 2x68,75 = 137,5MVA >100MVA

Từ các nhận xét trên ta có các phương án nối điện cho nhà máy như sau:

Hình 2.1 Sơ đồ nối dây

a.Phương án I.

Sơ đồ nối dây (Hình 2.1)

Sử dụng hai bộ máy phát – máy biến áp để cấp điện cho phụ tải phíatrung

Sử dụng hai bộ máy phát – máy biến áp tự ngẫu để liên lạc và truyềntải công suất giữa các phía điện áp

Ưu nhược điểm

- Ưu điểm : các máy biến áp hai cuộn dây chỉ đặt ở phía trung nên

giảm được cách điện, giảm giá thành và lắp đặt nhà máy và giáthành các thiết bị phân phối

- Nhược điểm : công suất phát của các máy phát phía trung lớn

hơn công suất của phụ tải phía trung lúc cực tiểu, do đó trongchế độ phụ tải cực tiểu các máy phát không phát hết được côngsuất hoặc công suất phải truyền hai lần qua máy biến áp gâytăng tổn hao trong máy biến áp

b.Phương án II

Sơ đồ nối dây Hình 2.2

Trong phương án này

- Sử dụng một bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây để cấp

điện cho phía trung, một bộ máy phát – máy biến áp hai cuộndây để cấp điện cho hệ thống

- Các phía được liên lạc với nhau nhờ hai máy biến áp tự ngẫu

Ưu nhược điểm của phương án :

- Ưu điểm : khắc phục được nhược điểm của phương án trên, đó

là công suất phát của bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây ởphía trung nhỏ hơn công suất phụ tải ở đó lúc cực tiểu Vì vậyngay ở lúc phụ tải phía trung cực tiểu thì bộ này vẫn phát đượccông suất định mức

- Nhược điểm : Một máy biến áp hai cuộn dây mắc phía cao nên

giá thành máy biến áp và thiết bị phân phối cao hơn ở phương

án trên

c.Phương án III

Sơ đồ nối dây Hình 2.3

Trong sơ đồ này sử dụng

- Một bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây cấp điện cho phía

trung

- Hai máy biến áp tự ngẫu liên lạc giữa các cấp điện áp và cấp

điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát

Ưu nhược điểm

- Ưu điểm : sử dụng chế độ truyền công suất tốt nhất của máy

biến áp tự ngẫu, đó là truyền công suất về phía hạ Do đó giảmđược kích thước của máy biến áp liên lạc

- Nhược điểm : trong sơ đồ nối dây của phương án có quá nhiều

máy biến áp nên sơ đồ trạm phân phối phức tạp

Từ các phương án đề xuất ở trên ta thấy hai phương án đầu tiên có sơ đồnối dây đơn giản hơn phương án thứ ba mà vẫn có khả năng đảm bảo các chỉtiêu kinh tế, kỹ thuật nên ta chọn hai phương án 1 và 2 để tính toán kinh tế kỹthuật

2.2 Chọn máy biến áp cho các phương án

Máy biến áp là một thiết bị điện rất quan trọng trong hệ thống điện Vì vậyvốn đầu tư cho máy biến áp cũng rất cao Ta cần chọn số lượng máy biến áp ít

và công suất nhỏ trong khi vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện cho các hộ tiêuthụ Máy biến áp lựa chọn phải đảm bảo làm việc an toàn trong điều kiện bìnhthường và khi xảy ra sự cố nặng nề nhất

Nguyên tắc chung để chọn máy biến áp là :

Chọn máy biến áp có công suất định mức SdmB lớn hơn hoặc bằng công suấtlớn nhất có thể truyền qua máy biến áp trong điều kiện làm việc bình thường,sau đó kiểm tra điều kiện quá tải sự cố có kể đến hệ số quá tải của máy biến áp,Xác định công suất thiếu về hệ thống không được lớn hơn công suất dự trữ quaycủa hệ thống Dựa vào biểu đồ phụ tải ta lần lượt chọn máy biến áp cho từngphương án, Giả thiết các máy biến áp được chế tạo phù hợp với điều kiện môitrường, tức là không cần hiệu chỉnh công suất của các máy biến áp theo nhiệt độmôi trường

2.2.1.Phương án 1

a.Chọn máy biến áp hai dây quấn B3 và B4

Các máy biến áp hai dây quấn B3 và B4 là các máy biến áp nối bộ với máyphát điện và mang tải bằng phẳng, điện áp thay đổi không đáng kể, việc điềuchỉnh điện áp chỉ cần điều chỉnh kích từ máy phát điện là đủ Do đó chọn máybiến áp không có điều áp dưới tải Công suất của máy biến áp hai cuộn dây đượclựa chọn theo điều kiện :

SdmB ≥ SFdm = 68,75MVACác máy biến áp B3 và B4 là các máy biến áp tăng áp từ điện áp máy phát10kV lên cấp điện áp trung 110kV, Tra bảng trang 151 THIẾT KẾ NHÀ MÁYĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP ta chọn máy biến áp TдЦ 80 – 121/10,5 có các sốliệu cho trong bảng sau :

Bảng 2.1

Sdm

(MVA)

UCdm (kV)

UHdm (kV)

∆P0 (kW)

∆PN

b.Chọn máy biến áp tự ngẫu liên lạc (B1 và B2 ).

Máy biến áp tự ngẫu làm nhiệm vụ truyền tải và liên lạc giữa các phía điện

áp nên nó mang tải không bằng phẳng và điện áp thay đổi nhiều Việc điềuchỉnh điện áp nhờ điều chỉnh kích từ máy phát là chưa đủ để đảm bảo điên áp racủa máy biến áp Vì thế máy biến áp liên lạc chọn máy biến áp có điều áp dướitải Do không có thanh góp điện áp máy phát nên các máy biến áp tự ngẫu cócông suất được lựa chọn theo điều kiện :

2

2 ( 2

U U

N −

U

H C

N −

U

H T

80 – 242/10,5 có thông số trong bảng sau:

∆P0 (kW)

b Đối với máy biến áp tự ngẫu

Công suất qua các cuộn dây : phía cao, phía trung, phía hạ được tính như sau

Trong đó ΣSBT là tổng công suất truyền qua các máy biến áp phía trung

ΣSBT = 2SdmF - 2

1

STDmax

Từ các công thức trên và các bảng số liệu của các cấp phụ tải ta có bảng số liệu

phân bố công suất của các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu :Bảng 2.4

Các máy biến áp hai dây quấn có công suất truyền qua không đổi giốngnhư ở phương án 1 Ta chỉ xét phân bố công suất của các cuộn dây máy biến áp

tự ngẫu

Với sơ đồ của phương án này, công suất phân bố ở các cuộn dây của máy biến

áp tự ngẫu được tính như sau :

Phía cao SC = 2

1

(SHT – SB1)Trong đó SB1 = SFdm - 4

2.4.Kiểm tra khả năng quá tải sự cố

Trong đồ án môn học này ta chỉ xét khi phụ tải điện áp trung cực đại

2.4.1.Phương án I

+ Sự cố hỏng một máy biến áp hai dây quấn phía trung áp (B4)

Trong các trường hợp sự cố các máy biến áp còn lại được phép quá tải 40%,Trong sơ đồ này, các máy biến áp tự ngẫu phải thoả mãn điều kiện :

2ksc.α.SdmTN + SB3 = 2.1,4.0,5.125 + 63,69= 238,69(MVA)

SUTmax = 104,65

Như vậy điều kiện (1) được thoả mãn

+Phân bố công suất các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu :

Công suất dự phòng của hệ thống Sdp = 100MVA

Như vậy Sthiếu < Sdp Vậy các máy biến áp thoả mãn điều kiện quá tải khi có sự

cố hỏng máy biến áp bộ phía trung

+ Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc (B1)

Trong trường hợp này máy biến áp tự ngẫu phải thoả mãn điều kiện :

ksc.α.SdmTN + SB3 + SB4 ≥ SUTmax (2)

Trong đó SB3 = SB4 = Sbộ = 63,69 (MVA)

ksc.α.SdmTN + SB3 + SB4 = 1,4.0,5.125 + 2.63,69 = 214,88 (MVA)

Như vậy điều kiện (2) được thoả mãn

Phân bố công suât các phía máy biến áp tự ngẫu B2

Công suất thiếu về hệ thống

Sthiếu = SHT – SCC = 126,58 - 62,89= 63,69 (MVA)

Như vậy Sthiếu < Sdp Vậy các máy biến áp thoả mãn sự cố khi hỏng một máy biến

áp tự ngẫu liên lạc

2.4.2.Phương án II

+ Sự cố hỏng máy biến áp hai dây quấn phía trung (B4)

Máy biến áp tự ngẫu phải thoả mãn các điều kiện :

2ksc.α.SdmTN ≥ SUTmax (3)2ksc.α.SdmTN = 2.1,4.0,5.125 = 175 (MVA)

Như vậy điều kiện (3) được thoả mãn

Phân bố công suất trong các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu

Cũng như trên ta có SB1 = Sbộ = 63,69(MVA)

+ Sự cố hỏng một máy biến áp tự ngẫu liên lạc (B3)

Máy biến áp tự ngẫu còn lại phải thoả mãn điều kiện :

ksc.α.SdmTN + Sbộ ≥ SUTmax (4)

ksc.α.SdmTN + Sbộ = 1,4.0,5.125 + 63,69 = 238,69(MVA)

Như vậy điều kiện (4)được thoả mãn

Phân bố công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu B2

Tóm lại tất cả các máy biến áp đã lựa chọn đều thoả mãn các điều kiện kỹ thuật

2.5.Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp.

2.5.1.Phương án I

+ Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn phía trung

T S

S P n

1 T P n A

2 dmB

B N 0

dq

2 = ∆ + ∆  

∆

Trong đó n là số máy biến áp hai cuộn dây phía trung( n=2)

∆P0 là tổn thất công suất khi không tải

∆PN là tổn thất công suất khi ngắn mạch

T là thời gian tổn thất điện năng, T = 8760h (1năm)

SB công suất truyền tải qua n máy biến áp

2 iT NT

2 iC NC 2

dmB 0

S n

365 T

P n A

n là số máy biến áp tự ngẫu vận hành song song.

SiC, SiT, SiH tương ứng là các công suất truyền qua các cuộn dây cao, trung,

hạ của n máy biến áp tự ngẫu

ti là khoảng thời gian máy biến áp truyền tải tương ứng các công suất SiC, SiT, SiH

trong ngày

∆P0 là tổn thất công suất lúc không tải

∆PNC, ∆PNT, ∆PNH là tổn thất công suất của các cuộn dây cao, trung, hạ lúcngắn mạch

∆

=

∆

NCT 2

NTH NCH

NH

2 NCH NTH

NCT NT

2 NTH NCH

NCT NC

P P

P 2

1 P

P P

P 2

1 P

P P

P 2

1 P

Trong đó số liệu về máy biến áp có ∆PNCT = 290kW

∆PNCH = ∆PNTH =0,5∆PNCT = 0,5.290 = 145kW

) kW ( 145 5

, 0

145 145 290 2

1

PNC =  + −2 =

∆

) kW ( 145 5

, 0

145 145 290 2

1

PNT =  + − 2 =

∆

) W k ( 435 290

5 , 0

145 145 2

2 iT NT

2 iC NC dmTN

S n

365

∆ +

∆ +

S P T P A

2

dmB

B N 0

110 dq

S P T P A

2

dmB

B N 0

220 dq

∆PNH, ∆P0, Chỉ khác phân bố công suất trong các cuộn dây là khác nhau

Tương tự như phương án I ta cũng có bảng quan hệ giữa ti, SiC, SiT, SiH và Ai

2.6 Tính dòng điện cưỡng bức của các mạch.

) kA ( 332 , 0 220 3

58 , 126 U

3

S I

đm

max HT

+ Mạch máy biến áp tự ngẫu

Khi làm việc bình thường dòng điện cưỡng bức của mạch này là :

) kA ( 166 , 0 220 3

29 , 63 U

3

S I

đm

max CC

Khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì dòng điện cưỡng bức của mạch là :

) kA ( 165 , 0 220 3

89 , 62 U

3

S I

275 , 16 U

3

S I

+ Mạch đường dây : Phụ tải cấp điện áp trung được cấp điện bởi 2 đường dây

kép, mỗi đường dây có công suất là 45MW, cosϕ = 0,86 Dòng điện cưỡng bứcđược tính khi có sự cố đứt một lộ đường dây của đường dây kép nào đó Dònglàm việc cưỡng bức là :

) kA ( 275 , 0 86 , 0 110 3

45 cos

U 3

P I

đm

kép max

75 , 68 05 , 1 U

3

S 05 , 1 I

đm Fđđ

+ Mạch máy biến áp tự ngẫu :

Khi làm việc bình thường, dòng cưỡng bức của mạch này là :

) kA ( 142 , 0 110 3

06 , 27 U

3

S I

đm

max CT

Khi sự cố bộ bên trung thì dòng cưỡng bức của mạch là :

) kA ( 107 , 0 110 3

48 , 20 U

3

S I

73 , 22 U

3

S I

75 , 68 05 , 1 U

3

S 05 , 1 I

+ Mạch đường dây : giống như trong phương án I ta có Icb = 0,332kA

+ Mạch máy biến áp tự ngẫu :

Khi làm việc bình thường dòng điên cưỡng bức của mạch là :

) kA ( 082 , 0 220 3

445 , 31 U

3

S I

đm

max CC

Khi sự cố bộ bên trung thì dòng điện cưỡng bức của mạch là :

) kA ( 032 , 0 220 3

165 , 12 U

3

S I

86 , 5 U

3

S I

đm CCsc

+ Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây :

) kA ( 189 , 0 220 3

75 , 68 05 , 1 U

3

S 05 , 1 I

+ Mạch đường dây giống như phương án I ta có Icb = 0,275(kA)

+ Mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây cũng như trên Icb = 0,379kA

+ Mạch máy biến áp tự ngẫu :

Khi làm việc bình thường dòng điên cưỡng bức của mạch là :

kA 106 , 0 110 3

48 , 20 U

3

S I

đm

max CT

Khi sự cố bộ bên trung thì dòng điện cưỡng bức là :

) kA ( 275 , 0 110 3

325 , 52 U

3

S I

96 , 40 U

3

S I

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Tính toán dòng điện ngắn mạch để chọn khí cụ điện và các thiết bị điệntheo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt khi có dòng điện ngắn mạch chạyqua Ở đây ta chỉ tính dòng điện có trị số lớn nhất, đó là dòng ngắn mạch 3 pha

Để đơn giản cho tính toán ta tính ngắn mạch theo đơn vị tương đối cơ bản

Chọn công suất cơ bản Scb = 100MVA

Chọn điện áp cơ bản là điện áp trung bình các cấp (10,5kV ; 115kV ; 230kVtương ứng với các cấp điên áp)

Theo đề bài ta có SdmHT = 1800MVA ; x*

d = 1,9

3.1 Chọn điểm ngắn mạch.

Trong các phương án ta tính ngắn mạch tại các điểm N1, N2, N3, N4, N5

Phương án I : hình 3.1

100 9 ,

S

S U

% U

% U 200

1

− +

125

100 19 31 11 200

1

=

− +

dmB

cb NCH NTH

NCT

S

S U

% U

% U 200

1

− +

125

100 31 19 11 200

1

≈

− +

dmB

cb NCT NTH

S U

% U

% U 200

1

− +

= ( ) 0 , 156

125

100 11 19 31 200

100 100

5 , 10 S

S 100

% U

X20 = X18//X17 + X3 = 0 , 3349 0 , 3102 0,092 0.2530

3102 , 0 3349 , 0

= +

+Đưa về đơn vị tương đối định mức :

0282 6 100

1800 3349 , 0 S

S X X

cb

đmHT 19

>3

6957 , 0 100

75 , 68 4 2530 , 0 S

S X X

cb

F 20

Khi đó với hệ thống ta có

7495 ,

0 230

3

1800

0282 ,

6

1 I

I" CKHT

CKHT =∞ = =

Tra đường cong tính toán ta có :

4, 1

I *"

CKF =

25 , 1

I * CKF ∞ =

Đưa về đơn vị có tên ta có :

) kA ( 3865 ,

3 230 3

1800

7495 ,

0 U

3

S I I

0 230 3

75 , 68 4 4 , 1 U

3

S I I

tb

max F

1800 7495 , 0 U 3

S I I

cb

đmHT

* CKHT

∞

) kA ( 8629 , 0 230 3

75 , 68 4 25 , 1 U 3

S I I

tb

max F

* CKF

IN∞1= + =

+Dòng điện xung kích :

) kA ( 0806 ,11 3529 ,4.

8,1 2 I.

k.

2

1N xk 1

Trong đó k xk = 1,8 là hệ số xung kích.

X20 = X17//X18 = 0 , 3349 0 , 3102 0,1610

3102 , 0 3349 ,

+Đưa về đơn vị tương đối định mức :

5666 , 22 100

1800 2537 , 1 S

S X X

cb

đmHT 19

44275 , 0 100

75 , 68 4 1610 , 0 S

S X X

cb

F 20

Từ trên ta có

4 , 0 115

3

1800

5666 ,

22

1 I

I" CKHTCKHT =∞ = =Tra đường cong tính toán ta có :

2, 2

I *"

CKF =

95 , 1

I * CKF ∞ =

Đưa về đơn vị có tên ta có :

) kA ( 6147 ,

3 115 3

1800

4 , 0 U

3

S I I

3 115 3

75 , 68 4 2 , 2 U

3

S I I

cb

max F

1800 4 , 0 U 3

S I I

cb

đmHT

* CKHT

∞

) kA ( 6922 , 2 115 3

75 , 68 4 95 , 1 U 3

S I I

cb

max F

* CKF

IN∞2 = + =

+Dòng điện xung kích :

) kA ( 9334 ,16 6521 ,6.

8,1 2 I.

k.2

2 N xk 2

Trong đó k xk = 1,8 là hệ số xung kích.

+ Đểm ngắn mạch N4 chỉ được cấp nguồn bởi F1 có U cb = 10,5kV.

Sơ đồ thay thế

Đưa điện kháng XF về dạng tương đối định mức :

1229 , 0 100

75 , 68 1789 , 0 S

S X X

cb

max F 11

Tra đường cong tính toán ta có :

5, 7

I *"

CKF =

5 , 4

I * CKF ∞ =

Đưa về đơn vị có tên ta có :

) kA ( 35 , 28 5

, 10 3

75 , 68 5 , 7 U

3

S I I

cb

max F

75 , 68 5 , 4 U 3

S I I

cb

max F

* CKF 4

∞

Dòng điện xung kích

) kA ( 17, 72 35, 28 8, 1.

2 I.

k.

2

4 N xk 4

+ Điểm ngắn mạch N3, máy phát F1 không tham gia có U cb = 10,5kV

Với các điện kháng không thay đổi như trên ta có sơ đồ thay thế

Biến đổi tương đương sơ đồ ta có :

Biến đổi sao X7, X18, X19 thành tam giác thiếu X20, X21 :

1410 , 3 1060 , 0

156 , 0 2077 , 1 2077 , 1 , 0 156 , 0 X

X X X X X

19

7 18 18 7

2757 , 0 2077 , 1

156 , 0 1060 , 0 156 , 0 1060 , 0 X

X X X X X

18

7 19 7 19

Đưa về đơn vị tương đối định mức :

3 538 , 56 100

1800 141 , 3 S

S X X

cb

đmHT 20

5686 , 0 100

75 , 68 3 2757 , 0 S

S X X

cb

đm 234 F 21

Vì phía hệ thống có XttHT > 3 nên áp dụng công thức tính :

0177 ,

0 583

, 56

1 X

1 I

I

ttHT

* CKHT

*"

CKHT =∞ = = =

Đối với phía nhà máy, tra đường cong tính toán ta có :

6, 1

I *"

CKF =

4 , 1

I * CKF ∞ =

Đưa về đơn vị có tên ta có :

) kA ( 7518 ,

1 5

, 10 3

1800

0177 ,

0 U

3

S I

I I

cb

đmHT

*"

CKHT CKHT

"