tính toán phụ tảI và cân bằng công suất

Chất lượng điện năng là một yêu cầu khắt khe của phụ tải. Để đảm bảo chất lượng điện năng tại mỗi thời điểm , điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phải hoàn toàn cân bằng với lượng điện năng tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điện năng. Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệ thống điện là rất quan trọng. Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay đổi. Việc nắm được quy luật biến đổi này tức là tìm được đồ thị phụ tải là điều rất quan trọng đối với việc thiết kế và vận hành. Nhờ vào công cụ là đồ thị phụ tải mà ta có thể lựa chọn được các phương án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còn cho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy điện với nhau. Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện có tổng công suất đặt là 400 MW gồm có 4 máy phát điện ngưng hơi kiểu TB?-100-2 cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp 10,5 kV , 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV.

Chơng I

tính toán phụ tảI và cân bằng công suất

Chất lợng điện năng là một yêu cầu khắt khe của phụ tải Để đảm bảo chất ợng điện năng tại mỗi thời điểm , điện năng do các nhà máy phát điện phát ra phảihoàn toàn cân bằng với lợng điện năng tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ kể cả tổn thất điệnnăng Vì điện năng ít có khả năng tích luỹ nên việc cân bằng công suất trong hệthống điện là rất quan trọng

Trong thực tế lợng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn luôn thay

đổi Việc nắm đợc quy luật biến đổi này tức là tìm đợc đồ thị phụ tải là điều rấtquan trọng đối với việc thiết kế và vận hành Nhờ vào công cụ là đồ thị phụ tải mà

ta có thể lựa chọn đợc các phơng án nối điện hợp lý , đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế

và kỹ thuật, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ngoài ra dựa vào đồ thị phụ tải còncho phép chọn đúng công suất các máy biến áp và phân bố tối u công suất giữa các

tổ máy phát điện trong cùng một nhà máy và phân bố công suất giữa các nhà máy

điện với nhau

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện có tổng công suất đặt là 400 MW gồm

có 4 máy phát điện ngng hơi kiểu TBΦ-100-2 cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp10,5 kV , 110 kV và nối với hệ thống ở cấp điện áp 220 kV

Ta chọn máy phát điện đồng bộ tua bin hơi có các thông số sau :

Loại

máy

S(MVA) P (MW)

U(KV)

I(KA) Cosϕ X’’d X’d Xd

số (cosϕtb) của từng phụ tải tơng ứng từ đó ta tính đợc phụ tải của các cấp điện áptheo công suất biểu kiến nhờ công thức sau:

tb cos t P t S

St : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t tính bằng, MVA

P% : Công suất tác dụng tại thời điểm t tính bằng phần trăm công suất cực

đại

Pmax : Công suất của phụ tải cực đại tính bằng, MW

cosϕtb :Hệ số công suất trung bình của từng phụ tải

1.1 Đồ thị phụ tải của nhà máy.

Nhiệm vụ thiết kế đã cho nhà máy gồm 4 tổ máy phát nhiệt điện kiểu TBΦ100-2 có PGđm = 100 MW , cosϕtbđm = 0,85.

-Do đó công suất biểu kiến của mỗi tổ máy là :

125 0,80

100 dm cos Gdm P Gdm

t (

NM cos

P S

ϕ

= với NM NMdm

) t (

NM P

100

% P

1-2 Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

Theo nhiệm vụ thiết kế hệ số phụ tải tự dùng cực đại của nhà máy bằng 8%công suất định mức của nhà máy với cosϕtddm = 0,85tức là bằng hệ số công suất

định mức của nhà máy và thay đổi theo thời gian nh sau:

=

NMdm

) t(

NM NMdm

) t(

td

S

S6,04,0S

0 100 200 300 400 500 600

Hình 1-1

1-3 Đồ thị phụ tải điện áp máy phát (10,5 KV).

Phụ tải cấp điện áp máy phát của nhà máy có điện áp 10,5 kV, công suất cực

đại PUFmax =12MW , cosϕtb = 0,85 Để xác định đồ thị phụ tải điện áp máy phátphải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho và nhờ công thức :

tb

(t) UF UF(t)

cos

PS

ϕ

= với UF(t) UF P UFmax

100

% P

0 10 20 30 40 50

Hình 1-2

1-4 Đồ thị phụ tải trung áp (110 KV)

Nhiệm vụ thiết kế đã cho P110max = 150W và cosϕtb = 0,85 Để xác định đồthị phụ tải phía trung áp phải căn cứ vào sự biến thiên phụ tải hàng ngày đã cho vànhờ công thức :

tb

(t) 110 (t)

110

cos

PS

0 5 10 15 20

Hình 1-3

SHT(t): Công suất phát lên hệ thống tại tời điểm t , MVA

SNM(t): Công suất nhà máy tại thời điểm t , MVA

SUF(t): Công suất phụ tải điện áp máy phát tại thời điểm t , MVA

S110(t) : Công suất phụ tải trung áp tại thời điểm t , MVA

Std(t) : Công suất tự dùng toàn nhà máy tại thời điểm t , MVA

Tổng hợp các kết quả đã tính toán ở các bảng trên , và áp dụng công thức talập đợc bảng tính toán phụ tải và cân bằng công suất toàn nhà máy nh bảng 1-5 và

đồ thị phụ tải hệ thống trên hình 1-5

187.5

0 40 80 120 160 200 240

Hình 1-4

0 50 100 150 200 250 300

đại mà nhà máy phát lên hệ thống SHTmax =250,1 MVA

Nhà máy điện có công suất đặt là 470 MVA so với tổng công suất của hệthống ( không kể nhà máy thiết kế ) chiếm tỉ lệ phần trăm là 13,4%

Phụ tải điện áp trung chiếm tới 40% công suất nhà máy do đó việc đảm bảocung cấp điện cho phụ tải này là rất quan trọng

Qua đó ta nhận thấy :

Nhà máy thiết kế có đủ khả năng cung cấp điện cho phụ tải ở các cấp điện

áp , đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện với lợng công suất phát ra chiếm13,4% lợng công suất toàn hệ thống

Nhà máy thiết kế có nhiệm vụ chính là phục vụ cho phụ tải cấp điện áp trung

và phát công suất thừa vào hệ thống Còn phụ tải cấp điện áp máy phát chỉ chiếm2,1% lợng công suất toàn nhà máy Do đó sẽ tơng đối thuận tiện cho việc ghép nốicác máy phát theo sơ đồ bộ MF-MBA nên sơ đồ nối dây của toàn nhà máy sẽ đơngiản và rẻ tiền hơn

Đợc thiết kế với 3 cấp điện áp 220 kV,110 kV, 10,5 kV Vì cấp điện áp 220kV,110 kV có trung tính trực tiếp nối đất nên ta có thể dùng máy biến áp tự ngẫulàm nhiệm vụ liên lạc giữa cấp điện áp máy phát , cấp điện áp trung và cấp điện ápcao

Do phụ tải ở các cấp điện áp trung có công suất tơng đối lớn nên ta có thể nốivào phía điện áp trung 110 kV từ 1 đến 2 bộ MF-MBA Qua bảng cân bằng côngsuất ta thấy tơng đối ổn định , đó là điều kiện thuận lợi cho việc vận hành nhà máy

Từ các kết quả tính toán trên ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải tổng hợp của nhàmáy nh sau:

12.7 14.1 11.3 8.5

35.4

150 168.8

187.5 150

423.5

376.5 470.6

Chơng II

lựa chọn phơng án nối điện chính

Chọn sơ đồ nối điện chính là một trong những nhiệm vụ hết sức quan trọngtrong thiết kế nhà máy điện Sơ đồ nối điện hợp lý không những đem lại những lợiích kinh tế lớn lao mà còn đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật , vì vậy phải nghiêncứu kĩ nhiệm vụ thiết kế , nắm vững các số liệu ban đầu, dựa vào bảng cân bằngcông suất và các nhận xét tổng quát ở trên để vạch ra các phơng án nối dây có thể Các phơng án vạch ra phải đảm bảo cung cấp điên liên tục cho các hộ tiêu thụ vàthoả mãn yêu cầu kỹ thuật

Sơ đồ nối điện chính giữa các cấp điện áp của một phơng án dựa trên cơ sở nhằm thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sau :

- Số lợng máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát phải thoã mãn

điều kiện sao cho khi ngừng làm việc một máy phát lớn nhất thì các máy còn lạivẫn phải đảm bảo đủ cung cấp điện cho phụ tải cấp điện áp máy phát và cấp phụ tải

điện áp trung (trừ phần phụ tải do các bộ hoặc các nguồn khác nối vào thanh góp

điện áp trung có thể cung cấp đợc)

- Công suất của mỗi bộ MF- MBA không đợc lớn hơn dự trữ quay của hệthống

- Khi phụ tải điện áp máy phát nhỏ , để cung cấp cho nó có thể lấy rẽnhánh từ các bộ MF-MBA , nhng công suất rẽ nhánh không đợc vợt quá15% công suất bộ

- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả 2 phía điện áp trung và cao đều

có trung tính trực tiếp nôí đất (U≥110 kV)

- Khi công suất tải điện áp cao lớn hơn dự trữ quay của hệ thống thì phải

- Không nên nối song song biến áp 2 cuộn dây với máy biến áp 3 cuộn dây, vì thờng không chọn đợc hai máy biến áp có thông số phù hợp với điềukiện vận hành song song

- Không nên dùng quá 2 máy biến áp 3 cuộn dây hoặc tự ngẫu để liên lạchay tải điện giữa các cấp điện áp , vì nh thế sẽ làm cho sơ đồ thiết bịphân phối phức tạp hơn

Theo nhiệm vụ thiết kế nhà máy có 4 tổ máy phát, công suất định mức củamỗi tổ máy là 100 MW có nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải ở ba cấp điện ápsau:

Phụ tải địa phơng ở cấp điện áp 10,5 kV có:

SUFmax = 14,1 MVASUFmin = 8,5 MVA Phụ tải trung áp ở cấp điện áp 110 kV có:

S110max = 187,5 MVA

S110min = 150 MVA

Phụ tải cao áp ở cấp điện áp 220 kV có:

SHTmax = 250,1 MVASHTmin = 182,1 MVATrên cơ sở các số liệu , bảng cân bằng công suất và các yêu cầu kỹ thuật vừa nêu , ta đa ra các phơng án nối dây Ta nhận thấy phụ tải cực đại ở cấp điện áp máy phát đã tính là SUFmax = 14,1 MVA so với công suất phát định mức của máy

phát điện đã chọn SđmG =117,5 MVA là 100

125

71 ,

10 =12% < 15% Do vậy để cung cấp điện cho phụ tải địa phơng thì ta không cần thanh góp điện áp máy phát

Đề xuất các phơng án nối dây :

2-1 Phơng án I (Hình 2-1).

Do phụ tải cao và trung áp lớn hơn so với công suất định mức của máy phátnên mỗi thanh góp 110 kV và 220 kV đợc nối với một bộ MF- MBA ba pha haidây quấn lần lợt là G3-T3 và G4-T4 Để cung cấp điện thêm cho các phụ tải nàycũng nh để liên lạc giữa ba cấp điện áp dùng hai bộ MF- MBA tự ngẫu (G1-T1 vàG2-T2) , phụ tải cấp điện áp máy phát đợc cấp rẽ nhánh từ G1và G2

Ưu điểm của phơng án này là bố trí nguồn và tải cân đối Tuy nhiên phảidùng đến ba loại máy biến áp

Để khắc phục nhợc điểm trên, chuyển bộ G4-T4 từ thanh góp 220 KV sangphía 110KV Phần còn lại của phơng án II giống nh phơng án I.

Ưu điểm của phơng án này là chỉ dùng hai loại máy biến áp Đảm bảo độ tincậy máy phát điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp , việc vận hành đơn giản

2-3 Phơng án III (Hình 2-3).

Do dự trữ quay của hệ thống lớn hơn công suất định mức của hai máy phát(SdtHT = 350 MVA) do đó có thể ghép bộ hai - một máy biến áp tự ngẫu Nh vậy ởphơng án này chỉ có hai bộ (G1,G2-T1 và G3,G4- T2) giống nhau Đó là u điểmlớn nhất của phơng án này Tuy nhiên phơng án này có những nhợc điểm rất lớn:

1 Phải có thiết bị phân phối điện áp máy phát làm cho sơ đồ phức tạp, độ tincậy cung cấp điện giảm xuống và giá thành tăng lên

2 Dòng ngắn mạch trên thanh góp 10,5 KV rất lớn Do đó khó khăn cho việcchọn thiết bị và khó thực hiện hoà các máy phát điện vào lới bằng phơng pháp

t2

g4g3

hơn công suất 2 máy biến áp của phơng án khác Do đó vốn đầu t mua máy biến

áp tự ngẫu tăng lên

Không có bộ máy phát - máy biến áp phát nên điện áp trung nên phụ tải phátlên điện áp trung hoàn toàn phụ thuộc vào mạng cao áp Do đó trong vận hànhtính linh hoạt của hệ thống bị giảm đi

Có 2 bộ máy phát - máy biến áp phát nên điện áp cao nên giá thành mạch nàycao ,đòi hỏi vốn đầu t lớn

2-5.Phơng án V (Hình 2-5).

Phơng án V ở mỗi cấp điện áp 220 kV và 110 kV đều có 2 bộ máy phát - máybiến áp 3 pha 2 dây quấn (G1-T1,G3-T3)

Để liên lạc giữa các cấp điện áp , dùng 2 máy biến áp tự ngẫu T2,T4

Phụ tải cấp điện áp máy phát đợc cấp từ 2 máy biến áp tự ngẫu T2,T4,phơng

án này cũng đảm bảo cung cấp điện cho các phụ tải ở các cấp điện áp Tuy nhiên

xét về mặt kinh tế thì phơng án này tốn kém do có nhiều máy biến áp , máy cắt vàcác thiết bị đi cùng Do đó phải đầu t lớn , mặy khác phơng án này vận hành phứctạp hơn các phơng án khác

Phơng án sử dụng 6 máy biến áp nên tổn thất điện năng trong các máy biến áplớn , thời gian sữa chữa các máy biến áp và các thiết bị đi kèm lớn

Tóm lại: Qua những phân tích trên đây để lại phơng án I và phơng án II để

tính toán, so sánh cụ thể hơn về kinh tế và kỹ thuật nhằm chọn đợc sơ đồ nối điệntối u cho nhà máy điện

S110max =187,5 MVA

S110min =150 MVA.

t1

G2G1

Chơng III

Chọn máy biến áp và tính tổn thất

điện năng

3-1.Chọn máy biến áp -phân phối công suất cho máy biến áp:

Giả thiết các máy biến áp đợc chế tạo phù hợp với điều kiện nhiệt độ môi ờng nơi lắp đặt nhà máy điện Do vậy không cần hiệu chỉnh công suất định mứccủa chúng

220

110 220 U

U U α

ST3đm ≥ SGđm = 117,5 MVA

Do đó ta chọn máy biến áp tăng áp ba pha 2 cuộn dây có Sđm = 125 MVA làloại : TДЦ-125-121/10,5 có các thông số kỹ thuật nh ở bảng 3-2

Bảng 3-2Sđm

(MVA)

UCđm(KV)

UHđm(KV)

∆P0(KW)

∆PN(KV)

UHđm(KV)

∆P0(KW)

∆PN(KV)

(103USD)

2.Phân phối công suất cho các máy biến áp

- Để thuận tiện trong vận hành, các bộ MF- MBA hai cuộn dây G3-T3 và T4 cho làm việc với đồ thị bằng phẳng suốt cả năm Do đó công suất tải của mỗimáy là:

ST3 = ST4 = SGđm - Std = 117,5 - 0,06 117,5 = 101,5 MVA

Đồ thị phụ tải của T3, T4 cho trên hình 3-1:

ST3,T4(MVA) 101,5

Phụ tải qua mỗi máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 đợc tính nh sau :

- Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :

C T1 C T2 (S HT(t) S T4)

2

1 S

Qua bảng 3-4 thấy rằng khi phân phối công suất cho các cuộn dây lúc làmviệc

ST-T1,T2max= 38,5 MVA vào thời điểm ( 6ữ12h )

SC-T1,T2max= 69,8 MVA vào thời điểm (12ữ18h )

SH-T1,T2max= 99,6 MVA vào thời điểm ( 6ữ12h )

Nh vậy các máy biến áp tự ngẫu đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng

3 Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố.

Vì công suất định mức của các máy biến áp hai cuộn dây đợc chọn theo côngsuất định mức của máy phát điện nên việc kiểm tra quá tải chỉ cần xét đối với máybiến áp tự ngẫu

Coi sự cố nặng nề nhất là xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại S110max=187,5MVA

Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ G3-T3, hai máy biến áp tự ngẫu T1,T2 làmviệc theo chế độ tải công suất từ hạ lên cao và trung Do đó công suất cuộn hạ làlớn nhất và bằng:

SH-T1 = SH-T2 = 103,45 MVA

Lợng này nhỏ hơn S H-T1đm = S H-Tđm =125 MVA lên các máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

b) Khi sự cố máy biến áp tự ngẫu T1(hoặc T2)

Khi T1sự cố thì G1 ngừng Trờng hợp này kiểm tra quá tải của T2:

- Công suất tải lên trung áp:

Qua trên thấy rằng khi sự cố T1, máy còn lại T2 là việc cũng theo chế độ:Tải từ hạ lên trung với : SH→T = SH-T2 = 103,45 MVA < SchT2đm = 125 MVA.

- Tải từ trung sang cao với: SC→T = SC-T2 = 17,45 MVA

Khi đó cuộn hạ T2 có tải lớn nhất

Nên T2 cũng không bị quá tải.

c) Khi sự cố bộ G4-T4.

Khi đó tải qua hai máy biến áp tự ngẫu T1,T2 nh sau:

- Công suất tải lên trung áp:

Sthiếu = SHTmax - SC-T1,T2 = 250,1 – 60,45.2 =129,2 MVA

Lợng này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (350MVA)

Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ G4-T4 thì các T1, T2, làm việc theo chế độtải công suất từ hạ lên cao và trung Do đó công suất cuộn hạ là lớn nhất và bằng:

SH-T1 = SH-T2 = 103,45 MVA

Lợng này nhỏ hơn S H-T1đm = S H-Tđm =125 MVA lên các máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

4 Tính toán dòng cỡng bức

1 , 250 2

1

5 , 117

Icb(2) = 1,05 Ibt(2) = 1,05 0,294 = 0,31 kA

Phía cao áp máy biến áp liên lạc T1, T2:

- Chế độ bình thờng : SCmax = 69,8 MVA

- Sự cố T4 : SCB1 = SCB2 = 60,45 MVA

- Sự cố T2 (hoặc T3) : SCB2 = 17,45 MVA

Icb(3) = 0 , 175kA

230 3

8 ,

160MW Dây kép

90MW Dây kép

50MW

2 dây đơn

5 , 187

3

5 , 117 3

5 , 187

5 , 117

Hai máy biến áp T3 và T4 đợc chọn theo sơ đồ bộ Do hai máy biến áp nàycùng nối với thanh góp điện áp 110 KV nên đợc chọn giống nhau và chọn giốngmáy biến áp T3 ở phơng án I là máy biến áp loại : TДЦ-125-121/10,5 có các thông

số kỹ thuật nh ở bảng 3-2 (phơng án I ).

2 Phân phối công suất cho các máy biến áp

Để đảm bảo kinh tế và thuận tiện trong vận hành, các máy phát G3,G4 cholàm việc với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm

Do đó công suất tải qua mỗi máy biến áp T3,T4 là:

ST3 = ST4 = SGđm - Std = 117,5 - 0,06 117,5 = 101,5 MVA

và có đồ thị phụ tải trên hình 3-2:

Phụ tải qua các máy biến áp tự ngẫu T1và T2 đợc tính nh sau :

- Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu là :

C T1 C T2 (S HT (t))

2

1 S

240

Hình 3-2

Dựa vào bảng 1-6 đã tính ở chơng I và các công thức ở trên ta tính đợc phụ tảicho từng thời điểm , kết quả ghi trong bảng 3-5

ST-T1,T2max= -26,5 MVA vào thời điểm ( 0ữ6h ) và (18ữ24h )

SC-T1,T2max= 125,05 MVA vào thời điểm ( 12ữ18h )

SH-T1,T2max= 108,5 MVA vào thời điểm ( 6ữ12h )

Nh vậy các máy biến áp tự ngẫu đã chọn không bị quá tải khi làm việc bình thờng

3 Kiểm tra các máy biến áp khi bị sự cố

Cũng coi sự cố nguy hiểm nhất là xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại Đối vớicác bộ MF- MBA hai cuộn dây không cần kiểm tra quá tải vì công suất định mứccủa các máy biến áp này đợc chọn theo công suất định mức của máy phát điện Do

đó việc kiểm tra quá tải chỉ tiến hành với các máy biến áp tự ngẫu

Khi đó phụ tải hệ thống thiếu một lợng công suất là:

Sthiếu = SHTmax - (SC-T1 + SC-T2) = 250,1-60,45.2 = 129,2 MVA

Lợng công suất thiếu này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (350 MVA).Qua trên thấy rằng khi sự cố bộ G3- T3 thì các T1, T2, làm việc theo chế độtải công suất từ hạ lên cao và trung Do đó công suất cuộn hạ là lớn nhất và bằng:

SH-T1 = SH-T2 = 103,45 MVA

Lợng này nhỏ hơn S H-T1đm = S H-Tđm =125 MVA lên các máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải.

b) Khi sự cố tự ngẫu T1 (hoặc T2)

Khi T1 bị sự cố thì G1 ngừng, ta kiểm tra quá tải của T2 Công suất tải quacác phía của T2 nh sau:

- Phía trung áp :

ST-T2 = S110max - (ST3 + ST4) = 225/2 - 117,5 = -7,75 MVA

- Phía hạ áp:

SH-T2 = SGđm - (Std + SUFmax) =

= 117,5 - 0,06 117,5 – 14,1= 96,35 MVA

- Phía cao áp :

SC-T2 = SH-T2 - ST-T2 = 96,35 - (-7,75) = 104,1 MVA

Phụ tải hệ thống bị thiếu một lợng công suất là:

Sthiếu = SHTmax - SC-T2 = 250,1 – 104,1 = 146 MVA

Lợng này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống (350 MVA)

Qua trên thấy rằng, khi sự cố tự ngẫu T1 thì tự ngẫu T2 cũng làm việc theochế độ tải Công suất từ hạ lên cao và trung Do đó tải của cuộn hạ lớn nhất vàbằng: SH-T2 = 96,35 MVA < SH-T2đm = 125 MVA

Do đó trong trơng hợp này T2 cũng không bị quá tải.

4 Tính toán dòng cỡng bức

1 , 250 2

1

Phía cao áp máy biến áp liên lạc T1, T2:

- Chế độ bình thờng : SCmax = 125,05 MVA

- Sự cố T4(hoặc T3) : SCT1 = SCT2 = 60,45 MVA

- Sự cố T2 (hoặc T1) : SCT2 = 111,2 MVA

Icb(3) = 0 , 313kA

230 3

05 , 125

5 , 187

3

5 , 117 3

43

5 , 117

Tóm lại: Các máy biến áp đã chọn đều thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật khi

làm việc bình thờng và khi sự cố

3-2 Tính toán tổn thất điện năng.

Tính toán tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu đợc trong việc

đánh giá một phơng án về kinh tế và kỹ thuật Trong nhà máy điện tổn thất

điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến áp tăng áp

I Phơng án I (Hình 2-1).

Để tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp ta dựa vào bảng phân

bố công suất của máy biến áp đã cho ở bảng 3-4

1 Tổn thất điện năng hằng năm của máy biến áp T3

Công thức tính toán:

.tS

.tSPΔ.TPΔA

T3dm

24 1

2 i N 0

T: là thời gian làm việc của máy biến áp, T= 8760h

Si: phụ tải của máy biến theo thời gian và đợc lấy theo đồ thị phụ tảihằng ngày

t: số ngày làm việc trong năm, t = 365 ngày

Ta có T3 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125-/121/10,5 có :

∆P0 = 100 kW, ∆PN = 400 kW, Si = 101,5 MVA = hằng số

Suy ra : ∆AT3 = 100 8760 + 400 365

5 , 117

24 5 , 101

2

2

= 3490,7 MWh

2.Tổn thất điện năng hăng năm của máy biến áp T4

Tơng tự nh tính ∆AT3, T4 là máy biến áp ba pha hai cuộn dây loại TДЦ-125-242/10,5 có:

∆P0 = 115 kW, ∆PN = 380 kW, Si = 101,5 MVA = hằng số

Suy ra : ∆AT4 = 115 8760 + 380 365

5 , 117

24 5 , 101

2

2

= 3491,4 MWh

3.Tổn thất điện năng hằng năm trong máy biến áp tự ngẫu

Để tính tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ta coi máy biến áp tựngẫu nh máy biến áp ba cuộn dây Khi đó cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạcủa máy biến áp tự ngẫu tơng ứng với cuộn cao, cuộn trung và cuộn hạ của máybiến áp ba dây cuốn Tổn thất công suất trong các cuộn đợc tính nh sau:

) P P

P (

5 , 0

T NC NC

α

∆

−

∆ +

P (

5 , 0

T NC NT

α

∆

−

∆ +

P (

5 , 0

T NC NH

α

∆ +

∆ +

260 260 0,5.(520 P

Δ NC = + −2 = MW

0,26 ) 0,5

260 260 0,5.(520 P

Δ NT = + −2 = MW

0,78 ) 0,5

260 260 520 0,5.(

2 iT NT i

2 iC NC 2

Tdm

2.S

365.T

2 .Δ ∆

ở đây: SiC , SiT , SiH là phụ tải phía cao áp , trung áp và hạ áp của mỗi máy

biến áp tự ngẫu tại thời điểm ti ghi trong bảng 3-4 đã tính ở trên

[0,26.80562,84+0,26.18784,4+0,78.174939,12]

= 2105,7 MWh

Nh vËy tæng tæn thÊt ®iÖn n¨ng trong c¸c m¸y biÕn ¸p cña ph¬ng ¸n I lµ:

∆AΣ = ∆AT1+∆AT2+∆AT3+∆AT4 =

S cos

t.

S ( t A

= 365[( 116,93.4 +38,18.2+37,1.2+132,3.2 +174,09 2 + 269,29 2

+225,36.4+297,15.2+154,35.4).0,8+(146,25.4+225.2+225.2+225.2 + 180 2 + 180 2 + 225 4 +157,5.2+ 157,5 4).0,8]

= 2447770,3 MWh

VËy: 100 0 , 51 %

3 , 2447770

4938 , 12494

∆AΣ

II-Ph¬ng ¸n II (h×nh 2-2).

1 Tổn thất điện năng hàng năm của các máy biến áp T3 và T4

Bdm

24 1

2 i N 0

∑

=

∆ +

∆Máy biến áp T3 và T4 đã chọn là máy biến áp kiểu TДЦ-125-121/10,5 cóthông số nh ở bảng 3-2 do đó tổn thất điện năng của máy biến áp T3 và T4 ở ph-

ơng án này bằng nhau và đúng bằng tổn thất trong máy biến áp T3 ở phơng án I

2 2

.2

365

.2

i NC iC i NT iT i NH iH i Tdm

t S P t S P t

S P S

T P

2.0,12.8760+ 2

250 2

28 , 12767

Chọn các lợng cơ bản:

Công suất cơ bản: Scb =100 MVA;

Các điện áp cơ bản: Ucb1 = 230kV; Ucb2 =115kV; Ucb3 =10,5kV

4-1 Tính các điện kháng trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản.

1 Điện kháng của hệ thống điện

Nhiệm vụ thiết kế đã cho điện kháng tơng đối định mức của hệ thống thứ tựthuận của hệ thống là XHT1 = 0,5 và công suất định mức của hệ thống SHTđm

=3000MVA Do đó điện kháng của hệ thống qui đổi về lợng cơ bản là:

3500

100 2,0.

S

S HTdm

2 Điện kháng của nhà máy phát điện

Các máy phát điện đã cho là loại TBΦ-100-2 cực ẩn và có điện kháng siêuquá độ dọc trục là Xd’’ =0,183 Do đó điện kháng qui đổi về lợng cơ bản là :

117,5

100 0,183.

S

Scb

=

=

3 Điện kháng của đ ờng dây 220kV

Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy đợc nối với hệ thống qua hai lộ đờng dây cóchiều dài 150km

Để đơn giản khi tính toán tính ngắn mạch ta bỏ qua điện dung của đờng dây(trong tính toán chính xác phải kể đến), bỏ qua điện trở và giả thiết đờng đâykhông có bù nối tiếp Nh vậy trên sơ đồ thay thế đờng đây 220kV với thông số tậptrung chỉ còn điện kháng Trị số điện kháng này qui đổi về lợng cơ bản là:

2.230

1000,4.150

U

S

2 1

2 cb

4 Điện kháng của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây

a) Loại ΤДЦ - 125-242/10,5 : Đã cho UN% = 11, STđm = 125MVA

125

100 100

11 S

S 100

% U

10,5 S

S 100

% U

Tdm

cb

5 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu

Nhà chế tạo đã cho điện áp ngắn mặch giữa các phía điện áp của máy biến

áp tự ngẫu Từ đó ta có:

UNC% = 0,5.( UNC-T + UNC-H - UNT-H ) = 0,5.( 11 + 32 - 20 ) = 11,5

UNT% = 0,5.( UNC-T + UNC-H - UNT-H ) = 0,5.( 11 + 20 - 32 ) = -0,5 ≈ 0UNH% = 0,5.( - UNC-T + UNC-H + UNT-H ) = 0,5.( -11 + 32 + 20 ) = 20,5

Từ đây tính đợc điện kháng qui đổi của máy biến áp tự ngẫu về lợng cơ bản:

XC =

Tdm

cb NC S

S 100

% U

= .100250100

5 , 11

S 100

% U

= .100250100

5 , 20

= 0,082

4-2 Tính toán dòng điện ngắn mạch.

Hệ thống đã cho có công suất tơng đối lớn, do đó các tính toán ngắn mạchcoi hệ thống nh một nguồn đẳng trị Hơn nữa trong tính toán, biến đổi sơ đồ khôngnhập hệ thống với các máy phát điện

I Phơng án I

1 Sơ đồ nối điện (Hình 4-1)

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫncủa nhà máy theo các điều kiện đảm bảo về ổn định động và ổn định nhiệt khingắn mạch

Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòng điệnngắn mạch ba pha Để tính toán dòng ngắn mạch trong đồ án thiết kế này ta dùngphơng pháp gần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình và chọn điện ápcơ bản bằng điện áp định mức trung bình (Ucb = Utb ) Công suất cơ bản là: Scb =

n4

t3

Hình 4-1

ngắn mạch tính toán là N2 với nguồn cung cấp gồm toàn bộ các máy phát và hệthống.Tuy nhiên với mạch máy phát điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch là N3

và N’3 Điểm ngắn mạch N3 có nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát(trừ máyphát G1) và hệ thống Điểm ngắn mạch N’3 có nguồn cung cấp chỉ có máy phátG1 So sánh trị số của dòng điện ngắn mạch tại hai điểm này và chọn khí cụ điệntheo dòng điện có trị số lớn hơn

Để chọn thiết bị cho mach tự dùng ta có điểm ngắn mạch tính toán N4.Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 gồm toàn bộ các máy phát và hệ thống

điện Dòng ngắn mạch tại N4 có thể xác định theo dòng ngắnmạch tại N3 và N’3

2 Sơ đồ thay thế (Hình 4-2)

3 Tính toán ngắn mạch

a) Điểm ngắn mạch N1

XHTX D

X B4

Từ sơ đồ thay thế hình 4-2 ta có sơ đồ tính toán điểm nhắn mạch N1 nh hình4-3

X 3

X 4

X5

X 6

X 7

G1G4

Hình 4-3HT

X 1

X

X13

N1