ĐỀ TÀI: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện sử dụng mà nhà máy nhiệt điện

Bất kỳ một quốc gia nào trên thế giới vấn đề năng lượng giữ một vai trò cực kỳ quan trọng đối với an ninh quốc gia và sự phát triển kinh tế ; Năng lượng không những phục vụ cho sản xuất mà còn phục vụ cho con người, trong đó điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống năng lượng . Bất kỳ một ngành kinh tế nào muốn phát triển cũng cần có điện, vì vậy điện năng phải đi trước một bước. Trong việc sản xuất truyền tải điện năng , vai trò nhà máy điện cực kỳ quan trọng. Nhà máy điện chính là nơi sản xuất điện để cung cấp cho hộ tiêu thụ, nó là khâu quan trọng nhất trong hệ thống điện . Căn cứ vào nhiên liệu sử dụng cho nhà máy điện người ta chia ra: Nhà máy nhiệt điện, thủy điện, phong điện, nhà máy điện nguyên tử, nhà máy điện năng lượng mặt trời ... Là một sinh viên ngành hệ thống điện em được giao đề tài tốt nghiệp cao đẳng điện kỹ thuật về thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi có công suất 240MW gồm 4 tổ máy công suất mỗi tổ 60MW. Nhà máy nhiệt điện người ta dùng nhiên liệu là than đá hoặc khí, trong đó than đá dùng rộng rãi nhất. Để quay máy phát điện người ta dùng Tua bin hơi nước, máy hơi nước, động cơ đốt trong và tua bin khí; Trong đó tua bin hơi nước có khả năng cho công suất cao, vận hành kinh tế nên được dùng rộng rãi. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà nhà máy nhiệt điện được chia ra làm 2 loại: Nhiệt điện ngưng hơi và nhiệt điện trích hơi. Riêng đề tài của em sử dụng nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là nhà máy sử dụng toàn bộ hơi để sản xuất điện năng. Vì vậy trong phần thiết kế phần điện trong nhà máy điện ngoài việc đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật cũng cần xét đến yếu tố kinh tế sao cho nhà máy do mình thiết kế vừa đảm bảo kỹ thuật lại vừa rẻ, đó chính là tiêu chí trong đề tài thiết kế của em. Với những kiến thức đã học trên lớp do thầy cô giảng dạy,đặc biệt được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Hạ Đình Trúc mà em đã hoàn thành đề tài của mình. Tuy nhiên do sự hạn chế về kiến thức cũng như thời gian có hạn nên trong quá trình hoàn thành đề tài cũng không tránh khỏi sự sai sót, em mong các thầy bỏ qua và góp ý để đề tài của em hoàn thiện hơn . Sau đây là phần tính toán, thiết kế của em về đề tài mà em đã được nhận .

Lời nói đầu

Bất kỳ một quốc gia năo trín thế giới vấn đề năng lượng giữ một vai trò cực kỳ quan trọng đối với an ninh quốc gia vă sự phât triển kinh tế ; Năng lượng không những phục vụ cho sản xuất mă còn phục vụ cho con người, trong đó điện năng lă một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống năng lượng Bất kỳ một ngănh kinh

tế năo muốn phât triển cũng cần có điện, vì vậy điện năng phải đi trước một bước Trong việc sản xuất truyền tải điện năng , vai trò nhă mây điện cực kỳ quan trọng Nhă mây điện chính lă nơi sản xuất điện để cung cấp cho hộ tiíu thụ, nó lă khđu quan trọng nhất trong hệ thống điện

Căn cứ văo nhiín liệu sử dụng cho nhă mây điện người ta chia ra: Nhă mây nhiệt điện, thủy điện, phong điện, nhă mây điện nguyín tử, nhă mây điện năng lượng mặt trời

Lă một sinh viín ngănh hệ thống điện em được giao đề tăi tốt nghiệp cao đẳng điện kỹ thuật về thiết kế phần điện trong nhă mây điện kiểu nhiệt điện ngưng hơi

có công suất 240MW gồm 4 tổ mây công suất mỗi tổ 60MW

Nhă mây nhiệt điện người ta dùng nhiín liệu lă than đâ hoặc khí, trong đó than

đâ dùng rộng rêi nhất Để quay mây phât điện người ta dùng Tua bin hơi nước, mây hơi nước, động cơ đốt trong vă tua bin khí; Trong đó tua bin hơi nước có khả năng cho công suất cao, vận hănh kinh tế nín được dùng rộng rêi

Tùy thuộc văo mục đích sử dụng mă nhă mây nhiệt điện được chia ra lăm 2 loại: Nhiệt điện ngưng hơi vă nhiệt điện trích hơi

Riíng đề tăi của em sử dụng nhă mây nhiệt điện ngưng hơi lă nhă mây sử dụng toăn bộ hơi để sản xuất điện năng Vì vậy trong phần thiết kế phần điện trong nhă mây điện ngoăi việc đảm bảo yíu cầu về kỹ thuật cũng cần xĩt đến yếu tố kinh tế sao cho nhă mây do mình thiết kế vừa đảm bảo kỹ thuật lại vừa rẻ, đó chính lă tiíu chí trong đề tăi thiết kế của em Với những kiến thức đê học trín lớp do thầy cô

giảng dạy,đặc biệt được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Hạ Đình Trúc mă em

đê hoăn thănh đề tăi của mình Tuy nhiín do sự hạn chế về kiến thức cũng như thời gian có hạn nín trong quâ trình hoăn thănh đề tăi cũng không trânh khỏi sự sai sót, em mong câc thầy bỏ qua vă góp ý để đề tăi của em hoăn thiện hơn Sau đđy lă phần tính toân, thiết kế của em về đề tăi mă em đê được nhận

CHƯƠNG I

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT - CHỌN PHƯƠNG ÁN

TÍNH TOÁN

1-1 Chọn máy phát điện :

Theo nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế phần điện trong nhà máy điện kiểu nhiệt điện

ngưng hơi gồm 4 tổ máy, Tổng công suất 240MW, công suất mỗi tổ máy 60MW

Theo tài liệu 1 ta chọn được máy phát điện có thông số như bảng 1-1

Bảng 1-1

Loại máy

phát

n (v/ph)

S (MVA)

P (MW)

U (kV)

1-2 Cân bằng công suất:

- Đồ thị phụ tải: Hình 1

- Công suất cực đại: PUFmax =50MW, hệ số công suất cosF = 0,8

- Công suất biểu kiến cực đại:

0,8

50Cos

Dựa vào đồ thị phụ tải: Hình 1; PUFmax, cosF, và công suất ở biểu thức

(1-1) ta tính phân bố công suất cho phụ tải cấp điện áp máy phát Kết quả được ghi

trong bảng 1-2

Bảng 1-2 Thời

- Công suất cực đại: PUTmax =70MW, hệ số công suất cos T = 0,8

- Công suất biểu kiến: SUTmax =  87,5

0,8

70Cos

T UTmax 

Dựa vào đồ thị phụ tải: Hình 2; PUTmax, cosT, và công suất ở biểu thức (1-2) ta tính phân bố công suất cho phụ tải cấp điện áp trung Kết quả được ghi trong bảng 1-3

Bảng 1-3 Thời

- Công suất cực đại: PUCmax =60MW, hệ số công suất cos T = 0,8

- Công suất biểu kiến: SUCmax = 75

0,8

60Cos

Bảng 1-4

Thời gian(h) 0 4 4  12 12  16 16  24

(t) S

)

=.SNMđm(0,4 + 0,6

NMâm

F S

(t) S

) Trong đó:

Std(t) : Phụ tải tự dùng tại thời điểm t

SNMđm: Công suất định mức của nhà máy

SNMđm = 75.4 = 300 (MVA)

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

(t)

SF :Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t

Stdmax=.SNMâm=0,06.300=18 (MVA)

Vì nhà máy phát công suất thừa về hệ thống nên :

= 2%.5000 + 300 - (62,5 + 87,5 + 75 + 18) = 157 (MVA)

1-2-6 Lập bảng cân bằng công suất:

Từ các kết quả tính toán ở trên ta có bảng cân bằng công suất của toàn nhà máy như bảng 1-6

Bảng 1-6

Thời gian(h) 0 4 4  8 8  12 12  16 16  18 18  20 20  22 22  24 SUF(t) (MVA) 56,25 50 62,5 56,25 50 43,75 43,75 56,25 SUT(t) MVA) 70 70 87,5 87,5 78,75 78,75 70 61,25

Spt (MVA) 211,75 213 243 229,25 206,75 200,5 191,75 195,5 SNMđm (MVA) 300 300 300 300 300 300 300 300 Sthừa (MVA) 88,25 87 57 70,75 93,25 99,5 108,25 104,5

1-2-7 Đồ thị phụ tải tổng:

Trong đó:

+ 1: Đồ thị phụ tải tự dùng

+ 2: Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát

+ 3: Đồ thị phụ tải cấp điện áp cao

+ 4: Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

+ 5: Đồ thị phụ tải tổng

+ 6: Đồ thị phụ tải tổng công suất nhà máy

+ Phần gạch chéo: Công suất thừa

1-3 Đề xuất phương án tính toán:

Yêu cầu kỹ thuật khi vạch phương án nối điện:

Thành phần phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp máy phát so với tổng công suất của nhà máy:

100 S

S S

NM

UFmax 0

UF  

Trong đó SUFmax : công suất cực đại của phụ tải cấp điện áp máy phát

Từ bảng 1-2 ta có : SUFmax = 62,5 (MVA)

% 100

300

62,5

SUF 0   20 , 8

Ta thấy SUF% = 20,8% > 15%: ta xây dựng sơ đồ thanh góp cấp điện áp máy phát

- Vì cả 2 phía cao và trung đều trung tính trực tiếp nối đất nên sử dụng máy biến áp

tự ngẫu để liên lạc

1-3-1 Phương án 1:

a Mô tả phương án :

Dùng một MBA 2 cuộn dây nối bộ máy phát F4 vào thanh góp trung áp 110KV,

3 máy phát còn lại nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát, hệ thống nối với thanh góp cao áp 220KV Dùng 2 MBA tự ngẫu để liên lạc giữa 3 cấp điện áp: Hạ, trung, cao

b Ưu điêm:

Bảo đảm độ tin cậy yêu cầu cung cấp điện và sự liên lạc giữa các cấp điện áp, giữa nhà máy với hệ thống MBA tự ngẫu chọn được công suất nhỏ do có nối bộphía trung Thiết bị thanh góp cấp điện áp máy phát có số lượng nhỏ do số máy nối vào thanh góp ít Do nối bộ phía trung nên thiết bị cách điện rẻ ,MBA nối bộ nhỏ Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và nguyên tắc chọn sơ đồ

Dùng MBA tự ngẫu nên dòng ngắn mạch lớn Bảo vệ khi nối bộ MF-MBA vào phía trung

Đãm bảo độ tin cậy và yêu cầu cung cấp điện ,đãm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện

áp và giữa nhà máy với hệ thống Do có nối bộ MBA B1 và máy phát F1 vào thanh góp cao áp nên 2 MBA B2 và B3 có thể chọn công suất bé hơn ,số máy phát nối vào

TG cấp điện áp máy phát giảm,TBPPcấp UF đơn giản hơn

b Ưu điểm :

Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát ít nên thanh góp gọn, giảm vốn đầu tư giữa các cấp điện áp và hệ thống.Đảm bảo được sự liên lạc giữa các cấp điện áp và sự liên lạc giữa nhà máy với hệ thống

c Nhược điểm:

Sử dụng nhiều MBA nên giá thành có thể tăng ,khi máy phát F3 hoặc F4 ngừng thì công suất có thể không đủ cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát và tự dùng Dòng ngắn mạch lớn, bảo vệ khi nối bộ máy phát-MBA vào phía cao

Đảm bảo độ tin cậy yêu cầu cung cấp điên cũng như sự liên lạc giữa các cấp điện

áp Số lượng MBA ít nên đơn giãn trong việc lắp đặt cũng như vận hành Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và nguyên tắc chọn sơ đồ

c Nhược điểm:

Xây dựng thanh góp cấp điện áp máy phát phức tạp và tốn kém nên giá thành có thể tăng

1-3-5 Kết luận:

Qua phân tích ở trên ta thấy:

Phương án 1 và 4 dù cũng có nhược điểm nhưng ta thấy ưu điểm của 2 phương

án đó nỗi trội, chiếm ưu thế hơn, thỏa mãn về mặt kỹ thuật và kinh tế nên ta chọn 2 phương án này để so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật

CHƯƠNG II

CHỌN MÁY BIẾN ÁP - CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG QUA

MÁY BIẾN ÁP

2-1 Chọn công suất máy biến áp:

- Công suất MBA được chọn phải đủ khả năng cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải trong điều kiện bình thường cũng như sự cố

2-1-1 Chọn công suất MBA cho phương án 1:

a Chọn MBA B 3 :

MBA B3 được chọn theo điều kiện sau:

SđmB3  SđmMF = 75 (MVA)

Theo tài liệu 1 ta chọn được MBA B3 có thông số như bảng 2-1

b Chọn MBA tự ngẫu liên lạc B 1 và B 2 :

Được chọn theo điều kiện:

cl

thừa đmB2

đmB1

K

S 2

1 S

Với : Sthừa = 

 3

1 i(SđmFi- Stdimax)- SUfmin

= 3.(75 - 4,5) - 43,75 = 167,75 (MVA)

0,5

167,75 2

1 S

SđmB1  đmB2   167 , 75

Theo tăi liệu 1 ta chọn được MBA B1, B2 có thông số như bảng 2-1

Bảng 2-1 Loại Sđm

(MVA)

Điện âp cuộn dđy(kW) PN (kW) U N % P 0

(kW) I0%

AΤДЦΤΗ 200 230 121 11 430 11 32 20 105 0,5

c Kiểm tra quâ tải bình thường:

Vì câc MBA được chọn có Sđm  Stính toân nín không cần kiểm tra quâ tải thường

d Kiểm tra quâ tải sự cố:

K : Hệ số quâ tải sự cố, với MBA tự ngẫu K = 1,2 scqt

SUTmax: Công suất lớn nhất của phụ tải phía trung âp

* Khi MBA B1 (hoặc B2) ngừng lăm việc:

Giả sử B1ngừng lăm việc thì yíu cầu MBA B2 còn lại với khả năng quâ tải của nó phải cung cấp đủ cho phụ tải phía trung vă phía cao , khi đó điều kiện kiểm tra lă :

2-1-2 Chọn công suất MBA cho phương ân 4:

a Chọn MBA tự ngẫu liín lạc B 1 vă B 2 :

Được chọn theo điều kiện:

cl

thừa đmB2

đmB1

K

S 2

1 S

SđmFi- SUFmin - Stdmax = 4.75 - 43,75 - 18 = 238.25 (MVA)

0,5

238.25 2

1 S

UT (KV)

UH (KV)

P0 (kW)

PNC-T (kW) I0%

UN%

C-T C-H T-H AТДЦТН 250 230 121 11 120 520 0,5 11 32 20

b Kiểm tra quâ tải bình thường:

Vì câc MBA được chọn có Sđm  Stính toân nín không cần kiểm tra quâ tải thường

c Kiểm tra quâ tải sự cố:

Giả sử sự cố MBA B1 thì yíu cầu MBA B2 phải cung cấp đủ cho phụ tải cấp điện

âp trung,vă một phần phụ tải phía cao âp

Điều kiện kiểm tra:

kqtsc.kcl.SđmB2  SUTmax - Sâ

với : Sâ = 0

SUTmax = 87,5 (MVA) (bảng 1-3)

 1,2.0,5.250 = 150 (MVA) >87,5 (MVA)

Vậy MBA B2 không bị quá tải khi sự cố MBA B1

2-2 Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp:

2-2-1 Phương án 1:

a Tổn thất điện năng trong MBA B 3

AB3 = P0.t + PN 

 24

1 i 2 âmB3 i 2 i

S

t S

b: Tổn thất điện năng trong MBA tự ngẫu B 1 và B 2

Vì 2 MBA giống nhau và làm việc song song nên :

âmB

iH NH 2

âmB

iT NT 2

S P S

S P n

1

Δ Δ

Δ

trong đó: SđmB : công suất định mức của MBA tự ngẫu,

SđmB = 200 (MVA)

n: số MBA làm việc song song, n = 2

SiC, SiT, SiH : công suất qua cuộn cao , trung , hạ tại mỗi thời điểm ti

P0 tổn thất không tải MBA , P0 = 105 (KW)

PNC , PNT , PNH : tổn thất ngắn mạch của các cuộn cao , trung , hạ

Vì ta chỉ biết PNC-T nên có thể xem:

P cl K

P

2 H NC T

NC

Δ Δ

Δ

0,5

2150,5

P cl K

P

2 H NT T

NC

Δ Δ

Δ

0,5

215 0,5

H NT 2

H

cl K

P cl K

P

Δ Δ

1

.(215.556744,75+215.2757,875+

+645.598883,375) = 4150838,588(KWA) = 4150,84(MWh)

Vậy tổn thất điện năng trong MBA của phương án 1 là:

A1 = AB3 + AB1,2 = 2809,74 + 4150,84= 6960,58 ( MWh)

âmB

iH NH 2

âmB

iT NT 2

S P S

S P n

1

Δ Δ

P cl K

P

2 H NC T

NC

Δ Δ

0,5

260 0,5

P cl K

P

2 H NT T

NC

Δ Δ

Δ

= 0,5 260

0,5

260 0,5

H NT 2

H

cl K

P cl K

P

Δ Δ

Δ

0,5

260 0,5

Bảng 2-4

T(h) 0 4 4  8 8  12 12  16 16  18 18  20 20  22 22  24 ST(MVA) 70 70 87,5 87,5 78,75 78,75 70 61,25

1

(260.142559,38 + 260.110250 +780.501659,4) = 3436912,331(kWh) = 3436,91 (MWh)

2-2-3 Kết luận :

Từ những kết quả tính toán ở trên ta có bảng kết quả tính toán tổn thất điện năng như sau

Bảng 2-5 Phương Án Tổn thất điện năng(MWh)

2-3 Chọn kháng điện phân đoạn:

Kháng điện có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch khi sự cố ngắn mạch, làm tăng điện áp dư trên thanh góp; Từ đó ta có thể chọn được khí cụ điện hạng nhẹ

Điều kiện chọn:

- UđmK  UđmMạng

- IđmK > Ilvcb

2-3-1 chọn kháng điện phân đoạn cho phương án 1:

2.3.1.1 Phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát cho các phân đoạn :

Phương án 1 gồm 3 phân đoạn:

- Phân đoạn I: 1 đường dây kép 10MW = 10MW

Ta có: Pmax =10MW, CosF = 0,8

0,8

10Cos

Pmax

(5,12

Pmax

75,8







- Phân đoạn II: 2 đường dây kép 10MW = 20MW

2 đường dây đơn 5 MW =10 MW

Ta có: Pmax =30MW, CosF = 0,8

0,8

30 Cos

Pmax

5 , 37

Pmax

F

25 , 26









- Phân đoạn III: Tương tự phân đoạn I

2.3.1.2 Tính dòng điện làm việc bình thường qua kháng:

Luồng công suất qua kháng k1, k2 sẽ là:

3

22,125U

3

SI

2.3.1.3 Tính dòng điện làm việc cưỡng bức qua kháng:

a.Xét tình trạng 1 máy biến áp ngừng làm việc

Giả sử máy biến áp B2 ngưng làm việc, lúc này công suất qua qua kháng K2 là lớn nhất:

SK2 = SBA + StdF3max + SPĐIIImin - SđmF3 Với: SBA = min(Sthừamax , kqtsc.Smẫu ) + kqtsc Smẫu =kqtsc kcl SđmBAB2 = 1,2.0,5.200 = 120(MVA)

b Trường hợp máy phát F 2 ngừng làm việc:

Công suất truyền qua kháng K1 , K2 có giá trị như nhau:

1 i tdmax 2

1 i

 S’cbK2 =SBAB2 + SPĐIIImin = 48,625 + 8,75= 57,375 (MVA)

- Khi phụ tải cấp điện áp máy phát lớn nhất:

1 i tdmax 2

1 i

 S’’cbK2 =SBAB2 + SPĐIIImax =39,25 + 12,5 = 51,75 (MVA)

So sánh 2 trường hợp trên ta chọn ScbK2 = 57,375 (MVA)

d Kết luận:

So sánh các trường hợp đã xét ở trên cả lúc bình thường cũng như sự cố ta chọn

ScbK2 = 62 (MVA) làm cơ sở để chọn kháng điện phân đoạn

10,53

62U

3

SI

Bảng 2-6 Loại kháng điện Uđm

2.3.1.4 Kiểm tra độ lệch điện áp:

Vậy kháng đã chọn đảm bảo yêu cầu

2-3-2 Chọn kháng điện phân đoạn cho phương án 4:

2.3.2.1: Phân bố phụ tải cấp điện áp máy phát cho các phân đoạn :

Phương án 4 gồm 4 phân đoạn thanh góp nối vào và phân bố phụ tải như sau:

- Phân đoạn I: Gồm 1 đường dây kép  10 MW = 10 MW

1 đường dây đơn  5 MW = 5 MW

Phân đoạn III tương tự phân đoạn I

Phân đoạn IV tương tự phân đoạn II

Phân đoạn II và phan đoạn IV nối vào máy biến áp tự ngẫu

2.3.2.2.Dòng điện làm việc bình thường qua kháng:

Luồng công suất qua các kháng luôn bằng nhau:

Ik1 = Ik2 = Ik3 = Ik4 = 1,58

10,53

28,69U

2.3.2.3.Dòng điện làm việc cưỡng bức qua kháng :

a.Xét tình trạng 1MBA ngừng làm việc:

Giả sử MBA B1 ngưng làm việc, lúc này công suất qua kháng k3 & k4 là lớn nhất

ScbK3 = ScbK4 =

2

1

(SBAB2 + StdF4 + SPĐIVmax - SđmF4) Với: SBAB2 = min(kqtsc.Smẫu ; Sthừamax )

+ kqtsc Smẫu =kqtsc kcl SđmBAB2 = 1,2.0,5.250 = 150 (MVA)

UFmin tdmaxFi

c Trường hợp máy phát F 2 hoặc F 4 ngừng làm việc:

Giả thiết F2 ngừng làm việc, công suất truyền qua kháng k1, k2:

- Khi phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ nhất:

3 1

So sánh 2 trường hợp trên ta chọn ScbK1 = 46,31 (MVA)

d Trường hợp tổ máy phát F 1 nghĩ làm việc :

SK1= SK4 =

2

1 ( SpđImax+ StdF1max) =

2

1 (18,75 + 4,5 ) = 11,625 (MVA)

e Kết luận :

So sánh các trường hợp đã xét ở trên cả lúc bình thường cũng như sự cố ta chọn

ScbK1 = 57,375 (MVA) làm cơ sở để chọn kháng điện phân đoạn

10,5 3

57,375 U

3

S I

2.3.2.4 Kiểm tra độ lệch điện áp:

7CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH - TÍNH XUNG NHIỆT

VÀ DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC TÍNH TOÁN

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua Phương pháp tính toán ngắn mạch được

sử dụng là phương pháp đường cong tính toán dùng trong đơn vị tương đối

3-1: tính toán ngắn mạch cho phương án 1:

3-1-1: Sơ đô thay thế nhà máy điện:Như hình 3.1

3.1.1.1.Sơ đồ nối điện có điểm ngắn mạch :

-Mục đích: Chọn và kiểm tra các khí cụ điện cho mạch hạ áp MBA liên lạc

-Tình trạng sơ đồ:Tất cả máy phát ,MBA và hệ thống đều làm việc trừ MBA B1 nghỉ

4 Điểm ngắn mạch N 4

-Mục đích: Chọn và kiểm tra các khí cụ điện cho mạch phân đoạn

-Tình trạng sơ đồ: Tất cả máy phát,MBA và hệ thống đều làm việc trừ máy phát F1 , MBA B1

5 Điểm ngắn mạch:N 5 ,N’ 5 , N’ 6

-Mục đích: Chọn và kiểm tra các khí cụ điện cho mạch máy phát

-Tình trạng sơ đồ:

+Điểm N5: Chỉ có máy phát F1 làm việc

+Điểm N’5: Tất cả máy phát,MBA và hệ thống đều làm việc trừ máy phát F1 +ĐiểmN’6: Chỉ có máy phát F2 làm việc

 INtt = max(IN5 ,IN’5 ,IN’6)

6 Điểm ngắn mạch: N 8 ,N’ 8

-Mục đích: Chọn và kiểm tra các khí cụ điện cho mạch tự dùng

-Tình trạng sơ đồ: Tất cả máy phát,MBA và hệ thống đều làm việc bình thường

 INtt = max(IN8,IN’8)

7 Điểm ngắn mạch: N 7

-Mục đích: Chọn và kiểm tra cac khí cụ điện cho mạch nối bộ

-Tình trạng sơ đồ : các máy phát,MBA và hệ thống đều làm việc bình thường Trong đó: IN3 = IN4 + IN5

IN8 = IN5 + IN’5

IN’8= IN’6 + IN5

3.1.1.2 Sơ đồ thay thế tính toán :

Sơ đồ thay thế như hình 3-2

3.1.2 xác định các thông số của sơ đồ thay thế :

Chọn Scb = 100MVA; Ucb= Utb

Ta có: UcbH = 10,5kV

UcbT = 115kV

UcbC = 230kV -Dòng điện cơ bản ở các cấp điện áp :

100, 5,5(kA)

100

= 0,25(kA) -Điện kháng của các phần tử :

+ Điện kháng của máy phát điện:

X1 = X2 = X3 = X4 = XF1,2,3,4 = xd’’

75

100.146,0

X5 = X6 = Xk1 = Xk2 =

4

5,5.100

8

I

I X

5 , 10

S

S U

= 0,131 + Điện kháng của cuộn hạ MBA B1, B2

X8 = X11 =

dmB

cb T NC cl

H NT

cl

H NC

S

S U

k

U k

U

200

20 5 , 0

32 200

cl

H NC

cl

H NT T NC

S

S k

U k

32 5 , 0

20 11 200

cl

H NT

cl

H NC T NC

S

S k

U k

20 5 , 0

32 11 200

X

0567 , 0 14

X

0 12

X

0875 , 0 13

X

11 , 0 5

X

11 , 0 6

X

195 , 0 3

X

131 , 0 7

X

195 , 0 4

X

HT

+ Điện kháng của đường dây liên lạc với hệ thống:

X14 = XD = Xo.L 2

cbC

cb

U S

230

100 150 4 , 0 2

1

= 0,0567 + Điện kháng của hệ thống:

X15 = Xht = Xht*

HT

cb

S S

1 Sơ đồ thay thế và biến đổi sơ đồ:như hình 3.3

Giá trị điện kháng trong quá trình biến đổi:

= 0,0975

X21 = X7 + X4 = 0,131 + 0,195 = 0,3265

X22 = (X19 + X2)// X20 =

20 2 19

20 2

19 ).

(

X X X

X X X

0975 , 0 ).

195 , 0 055 , 0 (

23

21

X X

X X

1865 , 0 326 , 0

1865 , 0 326 , 0

 = 0,119

X25 = X24 + X17 = 0,119 + 0,0438 = 0,1628

0617 , 0 16

X

1865 , 0 23

X

0617 , 0 16

X

326 , 0 21

X

326 , 0 21

16

X

326 , 0

21

X

0438 , 0

17

X

1165 , 0

18

X

195 , 0

2

X

0975 , 0

20

X

055 , 0

, 0 16

11

X

0875 , 0

13

X

11 , 0

5

X

11 , 0

6

X

195 , 0

4

X

131 , 0 7

2

X

195 , 0

 X tt = X25.

100

75 4 1628 , 0

U 3 S

4.75 1,83 U

1

116

ik = 2 K xk.I ''  2 1 , 8 5,7086  14,53(kA) Trị hiệu dụng lớn nhất của dòng ngắn mạch:

Ixk = q.I’’ = 1,52 5,7086 = 8,677(kA)

1 Sơ đồ thay thế tính toán và biến đổi sơ đồ:như hình 3-4

-Biến đổi sơ đồ:

Tương tự như điểm ngắn mạch N1 ta có :

K’’ = 2,86 ; K = 2,15 -Dòng ngắn mạch do máy phát cung cấp:

IF’’ = K’’.IđmF = K’’

115.3

75.4.86,2

75.4.15,2

= 3,2382(kA)

IH = 0 , 5

1055 , 0

1

13

X

11 , 0

5

X

11 , 0

6

X

195 , 0

4

X

131 , 0 7

2

X

195 , 0

X

0567 , 0 14

X

195 , 0

16

X

326 , 0

21

X

0438 , 0

17

X

1165 , 0

18

X

0975 , 0

20

X

055 , 0

X

1055 , 0 26

X

1865 , 0 23

X

1055 , 0 26

X

326 , 0 21

0567 , 0

5

X

11 , 0

6

X

195 , 0

4

X

131 , 0 7

X

195 , 0

11

X

1492 , 0

27

X

11 , 0

5

X

11 , 0

6

X

326 , 0 21

X

195 , 0

2

X

195 , 0

5

X

0429 , 0

29

X

326 , 0 21

31

X

1492 , 0

27

X

326 , 0 21

X

1529 , 0

195 , 0 11 , 0 2

3 6

3 6

= 0,0429

X29 =

195 , 0 195 , 0 11 , 0

195 , 0 11 , 0 2

3 6

2 6

= 0,0429

X30 =

195 , 0 195 , 0 11 , 0

195 , 0 195 , 0 2

3 6

3 2

326,0.2759,0

30 21 31

21 31

= 0,1327

X34 =

0761,0326,02759,0

0761,0.2759,0

30 21 31

30 31

= 0,031

X35 =

0761 , 0 326 , 0 2759 , 0

0761 , 0 326 , 0

30 21 31

30 21

36

X

1839 , 0

37

X

HT

0366 , 0 35

X

3746 , 0 38

X

HT

N4

= 0,0366 + 0,2819 +

1839 , 0

2819 , 0 0366 , 0

= 0,0366 + 0,1839 +

2819 , 0

1839 , 0 0366 , 0

K’’ = 1,8 ; K = 1,73 Dòng ngắn mạch do nhóm máy phát cung cấp:

IF’’ = K’’.IđmF = K’’

5 , 10 3

75 3 8 , 1

75 3 73 , 1

IH =

3746,0

5,538

I cbH

H ht

Dòng ngắn mạch ba pha tại N4:

I’’ = IF’’ + IH =22,269 + 14,682 =36,951 (KA)

I = IF + IH = 21,403 +14,682 = 36,085 (KA) Dòng ngắn mạch xung kích tại N4:

ixk = 2 K xk.I ''  2 1 , 8 36,951 = 94,062(KA) Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích:

K’’ = 7,2; K = 2,73 Dòng ngắn mạch tại điểm N5:

N5

195 , 0

1

X

E1

I’’ = K’’ 29 , 6923 ( )

5 , 10 3

75 2 , 7

1 = 2,73

5 , 10 3

75

= 11,2583(KA) Dòng ngắn mạch xung kích:

1

0,0438 Biến đổi (X3 ,X6 ,X11 )  (X18, X19,X20)

= 0,195+ 0,233 +

11 , 0

233 , 0 195 , 0

= 0,195+ 0,11 +

233 , 0

11 , 0 195 , 0

= 0,11+ 0,233 +

195 , 0

233 , 0 11 , 0

841 , 0 326 , 0

18 21

18 21

= 0,2349

X24 = X2 // X19 =

19 2

19

2

X X

X X

397 , 0 195 , 0

397 , 0 195 , 0

 = 0,1308 Biến đổi (X5,X8,X20)  Y (X25,X26,X27)

X25 =

20 8 5

8

5

X X X

X X



4744 , 0 233 , 0 11 , 0

233 , 0 11 , 0



X26 =

20 8 5

20

5

X X X

X X



4744 , 0 233 , 0 11 , 0

4744 , 0 11 , 0



X27 =

20 8 5

20

8

X X X

X X



4744 , 0 233 , 0 11 , 0

4744 , 0 233 , 0



X

0466 , 0

31

X

0809 , 0

30

X

1055 , 0 22

X

0562 , 0

35

X

3956 , 0

24

X

2349 , 0

25

X

1352 , 0

27

X

1946 , 0

28

X

2349 , 0

X

195 , 0

2

X

195 , 0

X

0567 , 0 14

X

233 , 0

8

X

326 , 0 21

2

X

397 , 0

19

X

11 , 0

5

X

1055 , 0 22

X

841 , 0 18

X

4744 , 0 20

X

N’5

X28 = X26 + X24 = 0,0638 + 0,1308 = 0,1946

Biến đổi (X23,X27,X28)  Y(X29,X30,X31)

X29 =

28 27 23

23

27

X X X

X X



1946 , 0 2349 , 0 1352 , 0

2349 , 0 1352 , 0



X30 =

28 27 23

23

28

X X X

X X



1946 , 0 2349 , 0 1352 , 0

1352 , 0 1946 , 0



X31 =

28 27 23

28

27

X X X

X X



1946 , 0 2349 , 0 1352 , 0

1946 , 0 1352 , 0

= 0,078 + 0,1617 +

0809 , 0

1617 , 0 078 , 0

= 0,078 + 0,0809 +

1617 , 0

0809 , 0 078 , 0

= 0,1979 2.Tính dòng ngắn mạch:

Điện kháng tính toán do máy phát cung cấp

Xtt = X35

100

75 3 1979 , 0

K’’ = 2,25; K = 1,93 Dòng ngắn mạch do các máy phát cung cấp cho điểm N’5

IF’’ = K’’

5 , 10 3

75 3 25 , 2

75 3 93 , 1

IH =

3956,0

5,534



X

I cbH

= 13,903(KA) Dòng ngắn mạch tại điểm N’5

I’’ = IF’’ + IH =27,837 +13,903 =41,74 (KA)

I = IF + IH = 23,878 + 13,903= 37,781(KA) Dòng ngắn mạch xung kích tại N’5

ixk = 2.K xk.I '' 2.1,8.41,74 = 106,2527(KA) Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích:

X

11 , 0

5

X

11 , 0

6

X

195 , 0

4

X

131 , 0 7

X

0567 , 0 14

16

X

326 , 0

21

X

0438 , 0

17

X

1165 , 0

18

X

0975 , 0

20

X

055 , 0

19

X

E4

0975 , 0

25

X

HT

7267 , 0

24

X

E1,3,4

055 , 0

27

X

4791 , 0

26

X

N’6

HT

Biến đổi sơ đồ:

= 0,326 + 0,1165 +

1055 , 0

1165 , 0 326 , 0

= 0,1055 + 0,1165 +

326 , 0

1165 , 0 1055 , 0

= 0,2597

X25 = X20 // X23 =

8025 , 0 0975 , 0

8025 , 0 0975 , 0

 = 0,0869 Biến đổi Y(X19,X24,X25)  (X26,X27)

= 0,055 + 0,2597 +

0869 , 0

2597 , 0 055 , 0

= 0,055 + 0,0869 +

2597 , 0

0869 , 0 055 , 0

K’’ = 2,87; K = 2,14 Dòng ngắn mạch do các máy phát cung cấp cho điểm N’6

IF’’ = K’’

5 , 10 3

75 3 87 , 2

75 3 14 , 2

IH =

4791,0

5,526



X

I cbH

= 11,4799(KA) Dòng ngắn mạch tại điểm N’6

I’’ = IF’’ + IH =35,507+11,4799= 46,9869(KA)

I = IF + IH = 26,476+ 11,4799= 37,9559(KA) Dòng ngắn mạch xung kích tại N’6

ixk = 2.K xk.I '' 2.1,8.46,9869 = 119,609(KA) Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích:

X

131 , 0

X

131 , 0

7

X

N 7

5491 , 0 26

X

N7 1461 , 0

27

X

3106 , 0 25

X

E4

005 , 0 15

X

0567 , 0

14

X

N 7

233 , 0 11

X

0875 , 0 13

X

11 , 0 5

X

11 , 0 6

X

195 , 0 4

X

131 , 0

2

X

195 , 0 3

X

131 , 0

7

X

HT 0617

, 0 16

X

0438 , 0 17

X

1165 , 0 18

X

N 7

195 , 0

2

X

0975 , 0

20

X

055 , 0

20

X X

X X

 =0 , 0975 0 , 25

25 , 0 0975 , 0

= 0,131 + 0,1055 +

1865 , 0

1055 , 0 131 , 0

= 0,131 + 0,1865 +

1055 , 0

1865 , 0 131 , 0

= 0,5491

X27 = X4 // X26 =

26 4

26

4

X X

X X

 =0 , 195 0 , 5491

5491 , 0 195 , 0

K’’ = 2,27; K = 1,95 Dòng ngắn mạch do các máy phát cung cấp cho điểm N7

IF’’ = K’’

5 , 10 3

75 4 27 , 2

75 4 95 , 1

IH =

3106,0

5,525



X

I cbH

= 17,708(KA) Dòng ngắn mạch tại điểm N7

I’’ = IF’’ + IH =37,445+17,708= 55,153(KA)

I = IF + IH = 32,167+ 17,708= 49,875(KA)

Dòng ngắn mạch xung kích tại N7

ixk = 2.K xk.I '' 2.1,8.55,153 = 140,3966(KA) Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích:

4 N

N I

I  = 36,951 + 29,6923 = 66,6433(KA)

I = IN4 + IN5 = 36,085 + 11,2583 = 47,3433 (KA) Dòng ngắn mạch xung kích:

ixk = ixkN4 + ixkN5 = 94,062 + 80,2033 = 174,2653(KA) Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích:

5 N

N I

I  = 29,6923 + 41,74 = 71,4323(KA)

I = IN5 + IN5’ = 11,2583 + 37,781 =49,0393 (KA) Dòng ngắn mạch xung kích:

ixk = ixkN5 + ixkN5’ = 80,2033 + 106,2527 = 186,456(KA) Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích:

5 N

N I

I  = 29,6923 + 46,9869 = 76,6792(KA)

I = IN5 + IN6’ = 11,2583+ 37,9559 = 49,2142(KA) Dòng ngắn mạch xung kích tại N’8:

ixk = ixkN5 + ixkN6’ = 80,2033 + 119,609 = 199,8123(KA) Trị hiệu dụng lớn nhất của dòng ngắn xung kích:

Ixk = IxkN5 + IxkN6’ = 48,3984+ 71,42= 119,8184(KA)

3-2: Tính toán ngắn mạch cho phương án IV:

3-2-1:Sơ đồ thay thế nhà máy điện :Như hình 3.9

3.2.1.1:Sơ đồ nối điện có điểm ngắn mạch :

Hình 3.9

1 Điểm ngắn mạch N 1

Mục đích: Chọn các khí cụ điện phía cao áp 220KV

Tình trạng sơ đồ: Tất cả các máy phát,MBA và hệ thống đều làm việc

2 Điểm ngắn mạch N 2

Mục đích: Chọn các khí cụ điện phía trung áp110kV

Tình trạng sơ đồ: Tất cả các máy phát,MBA và hệ thống đều làm việc

3 Điểm ngắn mạch N 3

Mục đích: Chọn các khí cụ điện cho mạch hạ áp MBA tự ngẫu

Tình trạng sơ đồ: Tất cả máy phát,MBA và hệ thống đều làm việc trừ MBA B1

Điểm N5: Chỉ có máy phát F2 làm việc

Điểm N’5: Tất cả máy phát ,MBA và hệ thống đều làm việc trừ máy phát F2

3.2.1.2: Sơ đồ thay thế tính toán

Sơ đồ thay thế như hình 3-10

3.2.2: Tính các thông số của sơ đồ thay thế :

Hình 3-10

0,07 14 X

0,186 12 X

0,195 4 X

0,195 1 X

0,195 2 X

0,11 6 X

0 13 X

0 10 X 0,07

11 X

0,0567 15 X 0,005 16 X

E1

HT

0,195 3 X

0,11 7 X

0,11 8 X 0,11

5 X

0,186

9 X