Thiêt kế phần điện trong nhà máy điện kiểu: NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI, Công suất: 220 MW, gồm có: 4 tổ máy 55 MW

,Nhiệm vụ thiết kế: Thiêt kế phần điện trong nhà máy điện kiểu: NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI, Công suất: 220 MW, gồm có: 4 tổ máy 55 MW.Việc chọn số lượng và công suất máy phát điện cần chú ý các điểm sau đây: Máy phát có công suất càng lớn thì vốn đầu tư càng lớn, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điện năng và chi phi vận hành hàng năm càng nhỏ. Nhưng về mặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớn nhất không hơn dự trữ quay về của hệ thống Để thuận tiện trong việc xây dựng cũng như vận hành về sau nên chọn máy phát cùng loại. Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòng định mức và dòng ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏ và do đó dễ dàng chọn khí cụ điện hơn. Theo nhiệm vụ thiết kế thì nhà máy ta cần thiết kế là nhà máy nhiệt điện ngưng hơi nên chọn máy phát là kiểu tua bin hơi. Với công suất của mỗi tổ máy đã có nên ta chọn chỉ việc chọn máy phát có công suất tương ứng và chọn máy phát có công suất cùng loại. Ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5 kV vì cấp điện áp này thông dụng.

Chương I: CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN

1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN:

Nhiệm vụ thiết kế: Thiêt kế phần điện trong nhà máyđiện kiểu: NHIỆT ĐIỆN NGƯNG HƠI, Công suất: 220 MW,gồm có: 4 tổ máy 55 MW.Việc chọn số lượng và côngsuất máy phát điện cần chú ý các điểm sau đây:

- Máy phát có công suất càng lớn thì vốn đầu tư cànglớn, tiêu hao nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị điệnnăng và chi phi vận hành hàng năm càng nhỏ Nhưng vềmặt cung cấp điện thì đòi hỏi công suất của máy phát lớnnhất không hơn dự trữ quay về của hệ thống

- Để thuận tiện trong việc xây dựng cũng như vậnhành về sau nên chọn máy phát cùng loại

- Chọn điện áp định mức của máy phát lớn thì dòngđịnh mức và dòng ngắn mạch ở cấp điện áp này sẽ nhỏvà do đó dễ dàng chọn khí cụ điện hơn

Theo nhiệm vụ thiết kế thì nhà máy ta cần thiết kếlà nhà máy nhiệt điện ngưng hơi nên chọn máy phát làkiểu tua bin hơi

Với công suất của mỗi tổ máy đã có nên ta chọn chỉviệc chọn máy phát có công suất tương ứng và chọn máyphát có công suất cùng loại

Ta chọn cấp điện áp máy phát là 10,5 kV vì cấp điệnáp này thông dụng

Tra sách “Thiết kế phần điện trong nhà máy điện vàtrạm biến áp” của PGS Nguyễn Hữu Khái, ta chọn đượcmáy phát điện theo bảng 1.1

Bảng 1.1

Loại MF

Thông số định mức Điện Kháng

tương đốin

(v/p) (kVA)Sđm (kW)Pđm cosϕ Uđm

(kV) (kA)Iđm X"d X'

d XdTBФ-60-

2T 3000 68,75 55 0,8 10,5 3,78 0.136 0.202 1.513Như vậy công suất đặt toàn nhà máy là:

Snm = 4 × 68,75 = 275 MVA

1.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.

Việc tính toán cân bằng công suất trong nhà máy điệngiúp ta xây dựng được đồ thị phụ tải tổng cho nhà máy

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 1 GVHD : Lê Đình Dương

Từ đồ thị phụ tải tổng của nhà máy điện, ta có thể

định lượng công suất cần tải cho các phụ tải ở các cấp

điện áp tại các thời điểm và đề xuất các phương án nốidây hợp lý cho nhà máy

Nhà máy có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải sau:

1.2.1 Phụ tải cấp điện áp máy phát (10,5 kV):

Công suất cực đại PUFmax=64 MW

Hệ số cosϕUF = 0,8

Đồ thị phụ tải hình H:1.1:

Công suất phụ tải cấp điện

áp máy phát được tính theo

công thức sau:

UF

UF UF

P P

Trong đó:

SUF(t) là công suất phụ tải

cấp điện áp máy phát tại thời

điểm t

P% là phần trăm công suất

phụ tải cấp điện áp máy phát

theo thời gian

PUFmax, cosϕUF là công suất

cực đại và hệ số công suất phụ tải cấp điện áp máyphát

Áp dụng công thức (1.1) kết hợp với (H:1.1), ta có bảngphân bố công suất phụ tải cấp điện áp máy phát nhưbảng 1.2:

Bảng 1.2

t (h) 0÷4 4÷8 8÷16 16÷18 18÷22 22÷24

SUF (t),

1.2.2 Phụ tải cấp điện áp trung (110 kV):

Công suất cực đại PUTmax=80 MW

Hệ số cosϕUT = 0,85

Đồ thị phụ tải hình H:1.2:

Công suất phụ tải cấp điện

áp trung được tính theo công

thức sau:

UT

UT UT

P P

P

%

8 0 6 0 4 0 2 0

2 16 20 24 t(h)

H:1

1(1.1)

(1.2)

10 0

P

%

8 0 6 0 4 0 2 0

2

1 6

2 0

2 4

t(h )

H:1.2

SUT(t) là công suất phụ tải cấp điện áp trung tại thờiđiểm t.

P% là phần trăm công suất phụ tải cấp điện áp trungtheo thời gian

PUTmax, cosϕUT là công suất cực đại và hệ số công suất

phụ tải cấp điện áp trung

Áp dụng công thức (1.2) kết hợp với (H:1.2), ta có bảngphân bố công suất phụ tải cấp điện áp trung như bảng1.3:

Bảng 1.3

t (h) 0÷8 8÷16 16÷20 20÷22 22÷24

SUT (t), MVA 75,29

4 94,118 84,706 75,294 65,882

1.2.3 Phụ tải cấp điện áp cao (220 kV):

Công suất cực đại PUCmax= 60 MW

Hệ số cosϕUC = 0,85

Đồ thị phụ tải hình H:1.3:

Công suất phụ tải cấp

điện áp cao được tính theo

công thức sau:

UC

UC UC

P P

Trong đó:

SUC(t) là công suất phụ tải

cấp điện áp cao tại thời điểm

t

P% là phần trăm công suất

phụ tải cấp điện áp cao theo

thời gian

PUCmax, cosϕUC là công suất cực đại và hệ số công suất

phụ tải cấp điện áp cao

Áp dụng công thức (1.3) kết hợp với (H:1.3), ta có bảngphân bố công suất phụ tải cấp điện áp cao như bảng 1.4:

Bảng 1.4

SUC (t), MVA 63,529 70,588 56,471 49,412

1.2.4 Công suất tự dùng trong nhà máy:

Phụ tải tự dùng của nhà máy được xác định theo côngthức sau:

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 3 GVHD : Lê Đình Dương

(1.3)

10 0

P

%

8 0 6 0 4 0 2 0

2

1 6

2 0

2 4

t(h )

H:1.3

S

t S S

t

S ( ) α 0,4 0,6 ( )

Trong đó:

Std(t) là công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t

α là hệ số tự dùng cho nhà máy, α = 7%

SF(t) là công suất phát của nhà máy tại thời điểm t

SNM là công suất đặt toàn nhà máy, SNM= 275 MVA

Vì nhà máy phát luôn hết công suất nên công suất phátcủa nhà tại mọi thời điểm t là:

SF (t) = SNM = 275 MVA

Aïp dụng công thức (1.4) ta có công suât tự dùng củanhà máy tại mọi thời điểm t đều cực đại:

MVA S

t

275

2756,04,0275

%7)

Sth = SNM - [SUF (t)+ SUT (t) + SUC (t)+ Std (t) ] = SNM - S∑(t)

Qua tính toán ở trên, ta lập được bảng số liệu cânbằng công suất của toàn nhà máy theo thời gian trong mộtngày như bảng 1.5

Từ bảng 1.5, ta thấy trong điều kiện làm việc bìnhthường nhà máy điện phát đủ công suất cho phụ tải ở cáccấp điện áp và còn thừa một lượng công suất có thểđưa lên hệ thống trong tất cả các thời điểm trong ngày Dođó nhà máy có khả năng phát triển phụ tải ở các cấpđiện áp.

Đồ thị phụ tải tổng của nhà máy như hình H:1.4 sau:

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 5 GVHD : Lê Đình Dương

)

2 4

2

1 6

2 0

1.3 Đề xuất phương án tính toán.

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy là một khâuquan trọng trong quá trình tính toán thiết kế nhà máyđiện Vì vậy cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắmvững các số liệu ban đầu Dựa vào bảng 1.5 và cácnhận xét tổng quát, ta tiến hành đề xuất các pương ánnối dây có thể Các phương án dưa ra phải đảm bảo cungcấp điện liên tục cho các phụ tải, phải khác nhau về cáchghép nối các máy biến áp với các cấp điện áp, về sốlượng và dung lượng của máy biến áp, về số lượngmáy phát điện Sơ đồ nối điện giữa các cấp điện ápphải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Số máy phát nối vào thanh góp cấp điện áp máyphát phải thỏa mãn điều kiện khi ngừng một máy phát lớnnhất thì các máy phát còn lại vẫn đảm bảo cung cấp đủcho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải cấp điệnáp trung

- Công suất bộ máy phát máy - biến áp không đượclớn hơn dự trữ quay của hệ thống Sdt = 8% × 2000= 160 MVA

- Chỉ nối bộ máy phát máy biến áp hai cuộn dây vàothanh góp điện áp nào mà phụ tải cực tiểu ở đó lớn hơncông suất của bộ này; có như vậy mới tránh được trườnghợp lúc phụ tải cực tiểu, bộ này không phát hết côngsuất hoặc công suất phải chuyển qua hai lần biến áp làmtăng tổn thất và gây quá tải cho máy biến áp ba cuộn dây.Đối với máy biến áp tự ngẫu liên lạc thì không cần điềukiện này

- Khi phụ tải cấp điện áp máy phát nhỏ có thể lấy rẽnhánh từ bộ máy phát máy biến áp nhưng công suất lấyrẽ nhánh không được vược quá 15% của bộ

- Máy biến áp ba cuộn dây chỉ sử dụng khi công suấttruyền tải qua cuộn dây này không nhỏ hơn 15% công suấttruyền tải qua cuộn dây kia Đay không phải là điều qui định

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 6 GVHD : Lê Đình Dương

mà chỉ là điều cần chú ý khi ứng dụng máy biến áp bacuộn dây Như ta đã biết, tỷ số công suất các cuộn dâycủa máy biến áp này là 100/100/100; 100/66,7/66,7 hay100/100/66,7, nghĩa là cuộn dây có công suất thấp nhấtcũng bằng 66,7% công suất định mức Do đó nếu côngsuất truyền tải qua một cuộn dây nào đó quá nhỏ sẽkhông tận dụng được khả năng tải của nó.

- Không nên dùng quá hai máy biến áp ba cuộn dây hoặctự ngẫu để liên lạc hay tải điện giữa các cấp điện áp

- Máy biến áp tự ngẫu chỉ sử dụng khi cả hai phíađiện áp cao và trung áp có trung tính trực tiếp nối đất (U

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

%1,29100275

80100

NM

UF UF

S

S S

Ta nhận thấy rằng, phụ tải cấp điện áp máy phát lớnhơn 15% tổng công suất của toàn nhà máy nên để cungcấp cho nó ta phải xây dựng thanh góp cấp điện áp máyphát

Từ yêu cầu kỹ thuật trên, ta đề xuất ra một sốphương án nối điện chính cho nhà máy như sau:

HT

H:1.5

1.3.1.2 Ưu điểm:

- Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp vàgiữa nhà máy với hệ thống Nếu hỏng một máy thì cáctổ máy khác vẫn làm việc song song

- Số lượng máy biến áp tương ít nên giá thành khôngcao, đơn giản trong việc lắp đặt, mặt bằng lắp đặt ngoàitrời nhỏ

1.3.1.3 Nhược điểm:

- Vì nhiều tổ máy được nối vào thanh góp nên phảibố trí mạch vòng do đó hệ thống thanh góp cấp điện ápmáy phát rất phức tạp

- Thanh góp cấp điện áp máy phát nối vòng nên tínhtoán Bảo Vệ RơLe phức tạp

- Chiếm diện tích mặt bằng phân phối thiết bị trongnhà lớn

HT

H:1.6

B3

- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện ápmáy phát ít nên thanh góp đơn giản.

- Sơ đồ đảm bảo yêu cầu cung cấp điện, độ tin cậycũng như sự liên lạc giữa các cấp điện áp với nhau vàgiữa nhà máy với hệ thống

- Máy biến áp tự ngẫu được chọn có công suất nhỏ

do có thêm bộ máy phát - máy biến áp nối bên cao

- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện ápmáy phát ít nên thanh góp đơn giản

1.3.3.3 Nhược điểm:

- Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến mặt bằngphân bố thiết bị ngoài trời lớn và sẽ khó khăn hơn cho việcbảo dượng định kỳ MBA liên lạc

- Vì có bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối ởphía cao nên tốn kém vì phải dùng thiết bị có cách điệncao

- Số lượng máy biến áp hai cuộn dây nhiều nên tốnkếm

- Sơ đồ đảm bảo sự liên lạc giữa các cấp điện áp vàgiữa nhà máy với hệ thống

- Số lượng máy phát nối vào thanh góp cấp điện ápmáy phát ít nên thanh góp đơn giản

1.3.4.3 Nhược điểm:

- Vì bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây nối ởphía cao nên tốn kém vì phải dùng thiết bị có cách điệncao

- Số lượng máy biến áp nhiều dẫn đến mặt bằngphân phối thiết bị ngoài trời lớn

1.3.5 Nhận xét chung:

Qua phân tích ưu, nhược điểm của từng phương án, tanhận thấy phương án I và phương án II đảm bảo về mặtkỹ thuật nhất và có nhiều ưu điểm hơn Nên ta chọnphương án I và phương án II để tính toán, so sánh kinh tế,kỹ thuật để chọn ra phương án tối ưu cho nhà máy cầnthiết kế

Chương II: TÍNH CHỌN MÁY BIẾN ÁP

TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHỌN KHÁNG ĐIỆN PHÂN ĐOẠN

2.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP.

Máy biến áp là một thiết bị chính trong nhà máy điện,vốn đầu tư của nó chiếm một phần rất quan trọng trongtổng số vốn đầu tư của nhà máy Vì vậy việc chọn sốlượng và công suất định mức của chúng là rất quantrọng Công suất của máy biến áp được chọn phải bảođảm đủ cung cấp điện theo yêu cầu phụ tải không nhữngtrong điều khiện làm việ bình thường mà ngay cả lúc sựcố Chế độ định mức của máy biến áp phụ thuộc vàonhiệt độ môi trường nhưng do đặt hàng theo đều kiện khihậu tại nơi lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệtđộ

2.1.1 Chọn máy biến áp cho phương án I

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 11 GVHD : Lê Đình Dương

HT

2.1.1.1 Chọn máy biến áp liên lạc B 1 , B 2

- Với 2 máy biến áp này đều liên hệ từ cấp điện ápmáy phát lên cao áp và trung áp nên ta chọn 2 máy biến ápnày như nhau

- Điều kiện chọn máy biến áp B1, B2

cl

th đmtn

k

S2

1

Trong đó: Sth là công suất lớn nhất có thể truyền qua

máy biến áp lúc làm việc bình thường

×

=

125,17S

S3

S tdmax60 tdmax100

4

1 tdmax

=+

×

=

SUFmin = 87,5 (MVA)Vậy Sthmax = 342,5 - 87,5 - 17,125 = 237,875 (MVA)

KCL : Là hệ số có lợi của máy biến áp tựngẫu

5,0220

110220U

UUK

C

T C

CL = − = − =

5,0

875,2372

1

Theo tài liệu "Thiết Kế Nhà Máy Điện và Trạm Biếnáp" của ĐHBK Hà Nội ta chọn được máy biến áp với cácthông số sau:

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 12 GVHD : Lê Đình Dương

MBA (MVA)Sđm Uđmdây cuộn

(KV)

Po(MVA) (MVA)PN UN% Io% Giá(Rup)

C T H C-T C-H T-H C-T C-H T-HATДЦT

H 250 230 121 11 120 250 11 32 20 0,5 228.103

3 Kiểm tra lại máy biến áp

a) Ta có sự phân công suất các cuộn dây của máy biến áp.

+ Công suất qua cuộn hạ:

SH = Snmt - SUf - ∑StdTrong đó:

Snmt : Công suất phát của nhà máy điện tại thờiđiểm t

∑Std : Công suất tự dùng của nhà máy điện

SUf : Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát + Công suất qua cuộn trung áp:

STBA = SUT+ Công suất qua cuộn cao áp:

Vì nhà máy ta phát công suất theo đồ thị phụ tải nên(Có hai trường hợp)

* Khi nhà máy phát hết công suất thì thừa côngsuất về hệ thống:

18 ÷20

b) Kiểm tra quá tải bình thường.

Vì khi ta chọn công suất ta có SđmTN > STT nên không cầnkiểm tra chế độ này

c) Kiểm tra quá tải sự cố.

* Ta xét trường hợp hỏng máy biến áp tự ngẫu B1(hoặc B2)

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 13 GVHD : Lê Đình Dương

- Trường hợp này công suất sẽ truyền từ cao và hạsang trung vì vậy ta kiểm tra cuộn chung MBA.

Điều kiện kiểm tra là:

kqt×SđmTN × kcl ≥ SUTmax + (SUCmax - SdtHT)

B TÍNH CHỌN CHO PHƯƠNG ÁN II.

1 Sơ đồ.

2 Tính chọn dung lượng máy biến áp.

a) Chọn máy biến áp B 1 , B 2

- Với 2 máy biến áp này đều liên hệ từ cấp điện ápmáy phát lên cao áp và trung áp nên ta chọn 2 máy biến ápnày như nhau

- Điều kiện chọn máy biến áp B1, B2

cl

th đmtn k

S2

1

Trong đó: Sth là công suất lớn nhất có thể truyền qua

máy biến áp lúc làm việc bình thường

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 14 GVHD : Lê Đình Dương

TBPP UF

F4/117,5MVA

F3/75MVA

F1/75MVA F2/75MVA

25,1175,33S

KCL : Là hệ số có lợi của máy biến áp tựngẫu

5,0220

110220U

UUK

C

T C

CL = − = − =

5,0

25,1262

1

SđmTN≥ × = (MVA)

Theo tài liệu "Thiết Kế Nhà Máy Điện và Trạm Biếnáp" của ĐHBK Hà Nội ta chọn được máy biến áp với cácthông số sau:

Loại

đm(MVA) U

đm cuộndây (KV)

H 125 230 121 11 85 290 11 31 19 0,6 185.103

b) Chọn máy biến áp B 3

- Đây là máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nối từ cấp điệnáp 10,5 KV lên cấp điện áp 110KV

- Điều kiện chọn:

N% Io% Giá

(Rup)

TДЦ 125 121 10,5 100 400 10,5 0,5 52.103

3 Kiểm tra lại máy biến áp

a) Đối với MBA B 3

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 15 GVHD : Lê Đình Dương

- Đây là máy nối bộ và ta chọn SđmB3 lớn hơn SđmF4, và khisự cố thì ngừng máy phát nên ta không cần kiểm tra MBAnày.

b) Đối với MBA tự ngẫu B 1 , B 2

- ta có sự phân bố công suất qua các cuộn dây MBA

* Công suất chảy qua cuộn hạ MBA:

SH = Snmt - SUFt - Sbộ - Stdt(1,2,3)Trong đó:

Snmt : Công suất phàt của nhà máy tại các thờiđiểm

SUFt : Là phụ tải cấp điện áp máy phát ở các thờiđiểm

Sbộ : Công suất của bộ máy phát MBA F4-B3:

t(h) 0 ÷ 4 4 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷

16

16 ÷18

18 ÷20

20 ÷24

+ Kiểm tra quá tải bình thường.

Vì MBA ta chọn có SđmBA < SH nên ta kiểm tra quá tảibình thường Kiểm tra theo qui tắt 3%

Ta có hệ số điền kín:

cl

i Ht

24S

k

124

Sk

tSk

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 16 GVHD : Lê Đình Dương

,

0

4)45,6(2)645,6(2)145,19(

43,224745884745,1134

245,12624125

×

−+

×

−

+

×+

×

×+

×+

Khi xét quá tải bình thường lớn nhất cho phép truyềnqua MBA là:

Scpmax = kt×Sđm = 1,035×125 = 129,37 (MVA)

Ta thấy SHmax < Scpnax Vậy MBA đã chọn thỏa mãn yêucầu

+ Kiểm tra quá tải sự cố.

- Đối với MBA tự ngẫu thì công suất cuộn hạ luônluôn được chế tạo theo công suất mẫu vì vậy ta cầnkiểm tra cuộn hạ MBA

- Đối với MBA ta chủ yếu truyền công suất từ hạ sangtrung và có môût số giờ lại truyến công suất từ hạ vàcao sang trung nên ta kiểm tra cuộn dây chung

a) Trường hợp hỏng một MBA tự ngẫu B 1 (hoặc

B 2 ).

- Điều kiện kiểm tra:

kqt×Smẫu ≥ (SUTmax - Sbô) = STCó kqt = 1,2

Smẫu = kcl×Sđm = 0,5×125 = 62,5 (MVA)

Sbô = SđmF4 - Std4 = 117,5 - 5,87 = 111,63 (MVA)Từ bảng tính ở trên ta có:

SUTmax = 141,176 (MVA)

⇒ ST = 29,546 (MVA)

Vậy ta có: 1,2×62,5 ≥ 29,546

⇔ 75 > 29,546 Thỏa mãn điều kiện

Ta thấy kqt×Smẫu ≥ ST Vậy MBA vẫn có thể truyền đượcmột lượng công suất thừa về hệ thống Và lúc này 3 tổmáy nối bộ phải giảm phát 1 lượng công suất bằng:

SH - kqt.Smẫu : Phụ thuộc vào đồ thị phụ tải phátcủa nhà máy

b) Trường hợp bộ máy phát F 4 -B 3 nghỉ.

Điều kiện quá tải của 2 MBA tự ngẫu :

2×kqt×Smâu ≥ SUTmax

⇔ 2×1,2×62,5 ≥ 141,176

⇔ 150 ≥ 141,176 : Thỏa mãn điều kiện

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 17 GVHD : Lê Đình Dương

Lúc này nhà máy cũng có thể phát về hệ thống 1lượng công suất thừa là:

Sth = SH - ST : Phụ thuộc vào đồ thị phụ tải phát củanhà máy

Lúc này nhà máy phát công suất như sau:

Snm = SH + SUF + StdPhụ thuộc vào cấp điện áp máy phát và đồ thị phátcủa nhà máy

⇒ Vậy MBA đã chọn thỏa mãn được các yêu cầu

II TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA.

Ta biết tổn thất điện năng trong mba gốm 2 phần:

+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào đồ thị phụ tải.+ tổn thất đồng phụ thuộc vào đồ thị phụ tải

×

∆+

×

∆+

đmB

2 Ti NT 2

đmB

2 Ci NC kt

S

SPS

SPS

SPn

1tPnA

Trong đó:

SđmB : Công suất định mức của MBA tự ngẫubằng 250 (MVA)

n : Số MBA vận hành song song: n = 2

∆Pkt = ∆P0: Tổn thất không tải của MBA bằng 120(MVA)

SCi, STi, SHi : Là công suất qua các cuộn cao, trung,hạ tại các thời điểm Từ bảng trước ta có:

316,739287

4985,1042

485,92

493,1334375,2004

375,2254

8,237t

2 2

2 2

i

2 Hi

×

+

×+

×+

×+

315,108461

4)955,7(2)1,21(2)573,34(

4)245,7(42,5942,84484,124t

2 2

2 2

i

2 Ci

×

−+

×+

×+

520 260

2

1P

2

1P

PNT H =∆ NC H = ×∆ NC T = × =

⇒

)KW(2605

,0

2605

,0

2605205

,0

PP

P5,0P

2 2

2 H NT 2

H NC T

NC NC

∆+

,0

2605

,0

260520

5,0

PP

P5,0P

2 2

2 H NC 2

H NT T

NC NT

∆+

5,0

2605

,0

2605

,0

PP

P5,0P

2 2

T NC 2

H NT 2

H NC NH

∆

×

=

Thay số vào ta được:

- Tổn thất điện năng trong 24 giờ

)KWh(78,11442

316,739287780

446,405786260

315,108461260

2502

14

1202

×

×

×+

a) Máy biến áp B 3

- Máy biến áp B3 này được nối bộ với máy phát F4để cung cấp điện áp lên phía trung áp nên ta xem đồ thịphát của nhà máy là bằng phẳng và công suất qua MBAbằng công suất của máy phát F4 nên ta có:

tS

SPtP

đm

2 3 N 0

SB3 : Công suất truyền qua MBA B3.

SB3 = SF4 - Std4 = 117,5 - 5,87 = 111,63 (MVA)

Sđm B3 : Công suất định mức của MBA B3 = 125 (MVA)

Thay vào ta được

627,26705118760

125

63,1114008760100

b) Hai MBA tự ngẫu B 1 , B 2

- Giống phương án I vì đồ thị phụ tải của ta là đồ thịbậc thang nên ta sử dụng công thức sau:

×

∆+

×

∆+

đmB

2 Ti NT 2

đmB

2 Ci NC kt

S

SPS

SPS

SPn

1tPnA

Trong đó:

SđmB : Công suất định mức của MBA tự ngẫubằng 125 (MVA)

n : Số MBA vận hành song song: n = 2

∆Pkt = ∆P0: Tổn thất không tải của MBA bằng 85(MVA)

SCi, STi, SHi : Là công suất qua các cuộn cao, trung,hạ tại các thời điểm Từ bảng trước ta có:

7585,149992

6)645,6(2)145,19(

43,224745,884745,1134245,126t

2 2

2 2

i

2 Hi

×

−

+

×+

×+

×+

9955,108533

4)955,7(2)1,22(2)6,34(

4)246,7(4199,594199,844935,124t

2 2

2 2

×

−+

×+

×+

2

1P

PNT H =∆ NC H = ∆ NC T = =

⇒

)KW(1455

,0

1455

,0

1452905

,0

PP

P5,0P

2 2

2 H NT 2

H NC T

NC NC

∆+

)KW(1455

,0

1455

,0

1452905

,0

PP

P5,0P

2 2

2 H NC 2

H NT T

NC NT

∆+

5,0

1455

,0

1455

,0

PP

P5,0P

2 2

T NC 2

H NT 2

H NC NH

∆

×

=

Thay số vào ta được:

- Tổn thất điện năng trong 24 giờ

KWh8099,6308

9955,108533435

22572,

4752145

7585,149992145

1252

14

852

×

×

×+

- Vì vậy khi chọn kháng điện phân doạn ta cần kiểm trađộ lệch điện áp ở các phân đoạn

2 Điều kiện chọn kháng điện phân đoạn.

- Theo điện áp : UđmK ≥ Umg

- Điều kiện phát nóng lâu dài: IđmK ≥ Ilvcb

+ Ilvcb : là dòng điện cực đại đi qua kháng khi sơ đồđối xứng bị phá vỡ

- Theo kinh nghiệm thì điện kháng của kháng điện phânđoạn có thể chọn bằng 8%, 10%, hay 12%

3 Độ lệch điện áp cho phép giữa các phân đoạn.

+ Bình thường ∆U% < 2%

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 21 GVHD : Lê Đình Dương

- Ta có sơ đồ sau:

Công suất:4×5 = 20 (MW)

⇒ Tổng cộng 60 MW

2 Tính toán dòng qua kháng điện trong các trường hợp:

a Chế độ làm việc bình thường :

- Do các phân đoạn được nối vòng nên ta côngsuất

)MVA(125,18)8,0

40100

7075,375(21

)SSS

(2

1S

Sk1 k4 đmF1 tdF1 Pđ1min

Với

8,0

40100

70Cos

P

S PĐ 1 min min

125,18U

3

SII

đm

1 4

(2

1S

S 2= 3= × đmF3− tdF3− pđ3min

8,0

60100

70

SPĐIIImin = × =

- Dòng qua kháng K2 , K3:

625,15,10.3

565,29U

.3

SI

I

đm

2 3

k 2

k = = = = KA

b Tình trạng làm việc cưỡng bức:

- Lượng công suất cực đại có thể truyền lên cao ápkhi sự cố 1 MBA:

SHB2max = kqt×Smẫu = 1,2×0,5×250 = 150 (MVA)

- Lượng công suất có thể chảy qua K2 và K3

[150 (75 3,7 0)] 39,35(MVA)2

1

)S

SS

(S

2

1S

ScbK3 cbK4 HB2max đmF1 tdF4 PDIImax

35,39U

3

SI

I

đm

3 cbK 4

cbK 3

Công suất lớn nhất chảy qua cuộn hạ của mỗi MBAkhi SUfmax

(2 75 117,5 13,375 87,5) 83,31(MVA)2

1

SS

S2

1

SS

2

1S

ScbK1max cbK2max HBmax PđIImin

=+

( )

(2 75 117,5 13,375 125) 64,56 (MVA)2

1

SS

S2

1

SS

2

1S

ScbK1min cbK2min HBmin PđIImax

=+

)KA(29,25,10.3

65,41U

.3

SI

I

đm

max cbK 2

cbK 1 cbK = = = =

- Công suất chảy qua K3

)MVA(13,5975,38,0

607,05,117

SS

13,59

Vậy ta chọn kháng theo IcbK3 = IcbK2 = 3,25 (KA)

Dựa vào Tài liệu "Thiết Kế Nhà Máy Điện của ĐHBKHN" ta chọn kháng điện sau

Loại

kháng

điện

Uđm(KA) I

đm(KA) X

%

K XK(Ω) ∆Pđm 1 pha (KW)

Iodd(KA) I

onh(KA) Giá tiền1

pha(Rup)PbA-10-

625,18sinI

IX

%U

⇒ ∆U% < ∆UCP = 2%

b Lúc sự cố (MC2 cắt)

9,36,04

25,38sinI

IXU

đmK

3 cbK

% K

* Phân đoạn I và phân đoạn III: gồm hai nhánh của hai

đường dây kép

a Chế độ làm việc bình thường :

- Dòng điện qua kháng K1, K2 lớn nhất ứng với trườnghợp máy phát F2 phát hết công suất và phụ tải trên phânđoạn hai cực tiểu

- Công suất qua K1và K2

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 25 GVHD : Lê Đình Dương

60100

7075,375(21

)SS

S(2

1S

375,9

3

SI

I

đm

1 2

b Chế độ làm việc cưỡng bức.

* Khi máy biến áp liên lạc B 2 (hoặc B 1 nghỉ)

Trường hợp này dòng qua K1 lớn hơn K2

- Công suất lớn nhất truyền qua K1

SK1 = SBA + SPđI max + StdFmax - SđmF1Với SBA = min( kqt ×SmẫuBA ; Sth max)

kqt×Smẫu = 1,2× 75

2

1252,

1 × = (MVA)

Sthmax = ∑3 − −

1 F123 td123 UFmin

SS

S = 3×75 - 3×3,75 - 87,5 =126,25 (MVA)

Vậy chọn SBA = 75 (MVA)

⇒ SK2 = 75 + 020,8 + 3,75 -75 = 28,75 (MVA)

⇒ Dòng điện qua K1 lúc này là:

58,15,103

75,28U

3

SI

Trường hợp này dòng qua K1 và K2 là như nhau

375,39)75,38,0

60(2

1)SS

(2

1S

ScbK1= cbK2= × pđIImmax+ td2 = × + = (MVA)

- Dòng qua kháng K1, K2

16,25,103

375,39U

3

SI

I

đm

1 2

cbK 1

SS

S2

UF ) 3 , 2 ( đmF BA

⇒ SK1 = SBA + SpđImin + Std1

= 25,625 + 0,7×020,8 + 3,75 = 46,875 (MVA)

)MVA(625,10)75,33125752(21

SS

S2

UF ) 3 , 2 ( đmF BA

ScbK1 = 46,875 (MVA)

5,103

875,46U

IcbK = 2,577 (KA)Theo tài liệu thiết kế của ĐHBK Hà Nội ta chọn khángcó các thông số sau:

Iodd(KA) (KA)Ionh Giá tiền1

pha(Rup)PbA-10-3000-

3 Kiểm tra độ lệch điện áp.

a) Lúc bình thường.

%824,06,03

515,08

sinI

IX

%U

%U

đmK

lv

% K 1

b) Lúc sự cố.

%12,46,03

577,28

sinI

IXU

đmK

2 cbK

% K 2

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

I MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.

- Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để phụcvụ cho việc tính chọn các loại khí cụ điện và các phầntử có dòng điện chạy qua Để tính được dòng ngắnmạch thì ta phải tiến hành lập sơ đồ thay thế chọn cácđại lượng cơ bản, tính điện kháng

- Ta sử dụng phương pháp đường cong tính toán vàdựa trên các nguyên tắc sau:

+ Trị số tương đối của dòng điện ngắn mạch tra trênđường cong tính toán:

Ick = f(Xtt)

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 28 GVHD : Lê Đình Dương

+ Tính xung nhiệt của dònh ngắn mạch ta dựa trênphương pháp thời gian tương đương tra trên đường cong Ttđ =f(BN,t)

- Dạng ngắn mạch tính toán là dạng ngắn mạch màtương ứng với nó sẽ có dòng điện ngắn mạch chạy quakhí cụ điện lớn nhất hay nói cách khác đó là dạng ngắnmạch nguy hiểm nhất đối với các khí cụ điện Việcchọn dạng ngắn mạch nào để tính toán thì phụ thuộcvào từng trường hợp cụ thể, nhưng để thuận tiện choviệc tính toán ta dùng loại ngắn mạch 3 pha đối xứng

- Điểm ngắn mạch tính toán được chọn trên sơ đồtương ứng với tìng trạng vận hành là nguy hiểm và códòng ngắn mạch là lớn nhất nhưng phải phù hợp vớithực tế

- Ta tiến hành tính toán các đại luợng cơ bản, chọn vịtrí điểm ngắn mạch và tính toán dòng ngắn mạch cụthể cho từng phương án như sau:

II PHƯƠNG ÁN I.

1 Điểm ngắn mạch tính toán.

a Sơ đồ (trang sau)

b Điểm ngắn mạch tính toán.

+ Điểm N1 : Chọn khí cụ điện cho cấp điện áp caoáp 220(KV) , tương ứng với tình trạng sơ đồ là hệ thốngvà các máy phát đều làm việc

+ Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho cấp điện áp trungáp 110(KV), tương ứng với tình trạng sơ đồ là hệ thốngvà tất cả các máy phát đều làm việc

+ Điểm N3: Chọn khí cụ điện hạ áp máy biến áp,tương ứng với tình trạng sơ đồ là hệ thống và tất cảcác máy phát điện đều làm việc trừ MBA B1 nghỉ

+ Điểm N4: Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn ,tương ứng với tình trạng sơ đồ là hệ thống và tất cảcác máy phát đều làm việc trừ máy phát F1 và máybiến áp B1 nghỉ

+ Điểm N'4 :Tương tự như điểm ngắn mạch N4 nhưngmáy phát F3 nghỉ

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 29 GVHD : Lê Đình Dương

N3

N'4N'6

N6

N8

N7

N4N'5

+ Điểm N5: Chọn khí cụ điện cho mạch máy pháttương ứng với tình trạng sơ đồ là hệ thống và tất cảcác máy phát điện đều nghỉ chỉ có máy phát F2 làmviệc.

+ Điểm N'5: Tương tự như N5 nhưng nguồn cung cấplà tất cả các máy phát và hệ thống trừ máy phát F2nghỉ

+ Điểm N6 : Tương tự như N5 nhưng máy phát F4 làmviệc

+ Điểm N'6: Tượng tự như N'5 nhưng máy phát F4nghỉ

+ Điểm N7: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng,tương ứng với tình trạng sơ đồ là hệ thống và các máyphát đều làm việc

+ Điểm N8: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng,tương ứng với tình trạng sơ đồ là hệ thống và các máyphát đều làm việc

2 Chọn đại lượng cơ bản và tính giá trị kháng điện.

a Chọn đại lượng cơ bản.

Chọn Scb = 100(MVA) ; Ucb = Uđm

⇒ UcbI = 10,5(KV) ; UcbII = 115(KV) ;

UcbIII = 230(KV)

Ta có dòng cơ bản ứng với các cấp điện áp là:

5,55,10.3

100U

.3

SI

cbI

cb

502,0115.3

100

IcbII= = (KA)

251,0230.3

100

IcbIII= = (KA)

b Tính giá trị các kháng điện.

+ Máy phát điện:

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 30 GVHD : Lê Đình Dương

XF 1,2,4 = X1 = X2 = X4 = 0,2

75

100.146,0S

S.''X

100.183,0S

S.''X

5,5100

8I

I100

%XXXXX

X

âmK

cbI k

8 7 6

% NH

S

S100

NC H

NT H

NC

S

SU

UU

×

186,0250

10011

5,0

205,0

32200

% NT

S

S100

U ×

âmB

cb H

NC H

NT T

NC

S

SU

UU

×

=

0250

1005

,0

325,0

2011200

% Nc

S

S100

NT H

NC T

SU

UU

×

=

07,0250

1005

,0

205,0

3211200

a Điểm ngắn mạch N 1

- Sơ đồ thay thế:

- Với điểm ngắn mạch này thì sơ đồ thay thế đốixứmg qua điểm ngắn mạch N1 lúc này ta có thể tính toáncác điện kháng như sau:

035,02

07,02

X

17= = =

093,02

186,02

X

18= = =

055,02

11,02

X

19= = =

055,02

11,02

2,02

211,0255,01,0

XXXXXX

XXX

X//

X//

XX

24 21 21 25 25 24

25 24 21

25 24 21 26

=

×+

×+

×+

5,342182,0S

SXX

cb

âmF 27

- Tra đường cong tính toán ta được bội số dòng ngắnmạch:

K" = 1,65 ; K(0,2) = 1,4 ; K( ∞ ) = 1,64 ;

- Trị số tương ứng của dòng ngắn mạch do máy phátcung cấp:

418,12303

4,34265

,1U

3

S

"

KI

, 0 N đmF 2

, 0 N 1

, 0 N

U3

SK

IK

4,3424

N đmF 1

N 1

N

U3

SK

IK

,12303

4,34264

1I

X

1I

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại N1:

I"N1 = I" + IH = 2,302 + 1,418 = 3,721 (KA)

IN1(0,2) = I(0,2) + IH = 2,302 + 1,203 = 3,506 (KA)

IN1( ∞ ) = I( ∞ ) + IH = 2,302 + 1,409 = 3,393 (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại N1:

471,9271,38,12

"

Ik2

- Với điểm ngắn mạch này thì sơ đồ thay thế cũngđối xứmg qua điểm ngắn mạch nên ta có lấy kếtquả tính toán của điểm ngắn mạch N1 để tính tiếp:

5,342147,0S

SXX

cb

đmF 28

4,34202

,2U

3

S

"

KI

,31153

4,3428

,1

U3

SK

IK

I

đmII

đmF 2

, 0 2 N đmF 2

, 0 N 2 , 0 N

,21153

4,3427

,1

U3

SK

IK

I

đmII

đmF 2

N đmF 2

N 2

1I

X

1I

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại N2:

I"N2 = I" + IH = 3,486 + 3,473 = 6,959 (KA)

IN2(0,2) = I(0,2) + IH = 3,486 + 3,095 = 6,58 (KA)

IN2( ∞ ) = I( ∞ ) + IH = 3,486 + 2,293 = 6,409 (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại N2:

715,17959,68,12

"

Ik2

ixk = × xk× N2= × × = (KA)

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 35 GVHD : Lê Đình Dương

- Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích:

51,011,0

11,02,011,02,0X

XXXXX

5

8 1 8 1

18= + + × = + + × =

51,011,0

11,02,011,02,0X

XXXXX

8

5 1 5 1

19= + + × = + + × =

28,02

,0

11,011,011,011,0X

XXXXX

1

8 5 8 5

20= + + × = + + × =

422,011,0

11,0156,011,0156,0X

XXXXX

6

7 3 7 3

21= + + × = + + × =

422,011,0

11,0156,011,0156,0X

XXXXX

7

6 3 6 3

22= + + × = + + × =

297,0156,0

11,011,011,011,0X

XXXXX

3

7 6 6 7

23= + + × = + + × =

Biến đổi tiếp:

144,0297,028,0

297,028,0X//

51,0422,02,0X

//

X//

X

×+

×+

51,0422,02,0X

//

X//

X

×+

×+

356,0.144,0356,0144,0X

X.XXXX

26

17 24 17 24

293,0356,0

107,0.144,0107,0144,0X

X.XXXX

17

26 24 26 24

078,0293,0107,0

293,0.107,0X

5,342078,0S

SX

X

cb

đmF 29

5,3421

,4U

.3

S''KI

KI

đmI

đmF đmF= × = × =

′′

=

179,555,10.3

5,34293

,2

I0,2= × = (KA)

01,455,10.3

5,34239

,2

- Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp

5,55,51

1IX

1

H

H = × = × = (KA)

- Dòng ngắn mạch 3 pha tại N3

I''N3 = IH + I'' = 5,5 + 77,215 = 82,715(KA)

679,60179,555,5II

IN3(0,2) = H + 0,2= + = (KA)

51,5001,455,5II

IN3(∞) = H + ∞ = + = (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm ngắn mạch N3

425,223715,82.91,1.2I

K.2

- Tương tự điểm ngắn mạch N3 ta có:

422,0.51,0X

293,0.23,0X

5,11775.2129,0S

SX

X

cb

đmF 29

TT

4 , 3 ,

,10.3

5,11775.2.3I

K

I′′= ′′× đmF= + = (KA)

595,355

,10.3

5,11775.244,2

I0,2= × + = (KA)

624,315

,10.3

5,11775.215,2

- Dòng hệ thống cung cấp

5,55,51

1IX

1

H

H = × = × = (KA)

- Dòng ngắn mạch 3 pha tai N4

` I''N4 = IH + I'' = 5,5 + 44,16 = 49,626(KA)

IN4 (0,2)= IH + I0,2 = 5,5 + 35,595 = 41,095(KA)

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 38 GVHD : Lê Đình Dương

IN4∞ = H + ∞ = + = (KA)

- Dòng ngắn mạch xung kích tại N4

064,133626,49.91,1.2I

K.2

ixk = xk N′′4= = (KA)

- Trị hiệu dụng của dòng xung kích

890,80626,49.63,1I

07,02

X

17= = =

X18 = X15 + X16 + X17 = 0,076 + 0,033 + 0,035 =0,144

422,011,0

156,0.11,0156,011,0X

X.XXXX

7

3 6 3 6

422,011,0

156,0.11,0156,011,0X

X.XXXX

6

3 7 3 7

422,0156,0

11,0.11,011,011,0X

X.XXXX

3

7 6 7 6

21= + + = + + =

136,0422,02,0

422,0.2,0X//

422,0.2,0X//

186,0.186,0X

XX

X.XX

21 12 9

12 9

++

=++

=

037,0297,0186,0186,0

297,0.186,0X

XX

X.XX

21 12 9

21 9

++

=++

=

037,0297,0186,0186,0

297,0.186,0X

XX

X.XX

21 12 9

21 12

++

=++

159,0.037,0159,0037,0X

X.XXXX

29

28 26 28 26

25,0159,0

173,0.037,0173,0037,0X

X.XXXX

28

29 26 29 26

088,0126,025,0

126,0.25,0X

088,0.11,0088,011,0X

X.XXXX

30

32 5 32 5

63,0088,0

23,0.11,023,011,0X

X.XXXX

32

30 5 30 5

- Điện kháng tính toán của máy phát

642,0100

5,11715024,0S

SX

X

cb

đmF 33

TT

4 , 3 ,

- Dòng ngắn mạch do máy phát cung cấp

SVTH : Trương Công Hiển-Lớp : 05Đ1 Trang 40 GVHD : Lê Đình Dương

X32