đồ án kỹ thuật điện điện tử Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện 1200 MW và khảo sát chế độ không đối xứng của đường dây siêu cao áp 500 kV.

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Điện năng được tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ được cung cấp từ các nhà máyđiện.. Dựa vào đó ta tínhđược phụ tải ở các cấp điện áp theo công t

NHIỆM VÔ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : LÊ KHẮC HƯNG

3.Phụ tải trung áp : 220 kV

P220m = 600 MW , Cos = 0,80

Gồm 6 đường dây , mỗi đường 100 MW

Biến thiên phụ tải hàng ngày P220% = (P220 /P220m).100 :

16

16 24

4.Phụ tải cao áp : 500 kV (Hệ thống)

Công suất thừa của nhà máy hệ thống nhờ 2đường dây 500 kV nối nhàmáy với hệ thống qua một trạm biến áp 500 kV cách nhà máy 200 km

Tổng công suất định mức của hệ thống (không kể nhà máy thiết kế ) bằng

18000 MVA với điện kháng tương đối thứ tự thuận XHT1 = 0,4 ; thứ tự nghịchXHT2 = XHT1 ; thứ tự không XHT0 = 0,12 Dự trữ quay của hệ thống bằng 8% côngsuất của nó

III Nhiệm vụ thực hiện :

Phần 1:

1.Tính toán phụ tải và cân bằng công suất

2.Chọn sơ đồ nối điện chính

3.Chọn các thiết bị và dâ dẫn

4.Chọn sơ đồ nối dây và thiết bị tự dùng

Phần 2 :

1.Tổng quan về chế độ không đối xứng của hệ thống điện

2.Khảo sát chế độ không toàn pha của đường dây siêu cao áp 500 kV bằngphương pháp dịch chuyển điểm đứt và phương pháp sơ đồ thứ tự thuận mở rộng 3.Đánh giá ảnh hưởng của chế độ không toàn pha đã khảo sát đối với máyphát điện

Ngày giao nhiệm vụ : 20 tháng 1 năm 2003

Cán bộ hướng dẫn :

PGS,TS Trịnh Hùng Thám

PHẦN I THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Điện năng được tiêu thụ ở các hộ tiêu thụ được cung cấp từ các nhà máyđiện Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là công việc khởi đầu để thiết kếnhà máy điện

Nhu cầu tiêu thụ điện của phụ tải biến thiên theo thời gian Công suất củanhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ (kể cả tổn thất và tự dùng)tại mỗi thời điểm để đảm bảo chất lượng điện năng

Nhà máy điện thiết kế có công suất đặt 1200 MW gồm 4 máy kiểuTGB – 300 – 2, công suất mỗi máy 300 MW Nhà máy cấp cho phụ tảỉ 3 cấpđiện áp : 22 kV, 220 kV, 500 kV và được nối với hệ thống điện ở cấp điện áp

500 kV

Trong nhiệm vụ thiết kế, phụ tải hàng ngày của nhà máy, phụ tải điạ phương (22 kV), phụ tải trung áp (220 kV), cho dưới dạng % công suất tác dụng cực đại(Pmax) và hệ số công suất (costb) của từng phụ tải tương ứng Dựa vào đó ta tínhđược phụ tải ở các cấp điện áp theo công thức tổng quát :

với P(t) = Trong đó :

S(t) : Công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t và tính bằng MVA P(t)% : Công suất tác dụng tại thời điểm t của phụ tải tính bằng % côngsuất tác dụng cực đại hay định mức

Pmax : Công suất tác dụng cực đại hay định mức, tính bằng MW

1.1 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY

Theo nhiệm vụ thiết kế, nhà máy có 4 máy kiểu TGB – 300 – 2, mỗi máy

có :

PGđm = 300 MW , cosđm = 0,85

Do đó :

SGđm = = = 352,94 MVA

Tổng công suất đặt của nhà máy :

SNMđm : Tổng công suất đặt của nhà máy, tính bằng MVA

SNM(t) : Công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, tính bằng MVA, lấy theo bảng 1 – 1

 : Hệ số phần trăm lượng điện tự dùng, nhiệm vụ thiết kế cho

 = 0,05

Từ kết quả tính toán phụ tải ở phần 1.1 và công thức trên ta tính được phụtải tự dùng nhà máy theo thời gian cho trong bảng 1 – 2 và đồ thị phụ tải tự dùng

ở hình 1 – 2 :

Bảng 1- 2 t(h)

SNM(t) 1129,41 1411,76 1270,59 1129,41

1.3 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG (CẤP 22 kV)

Theo nhiệm vụ thiết kế :

Kết quả tính toán phụ tải trung áp theo từng thời điểm trong bảng 1- 4 và

1.5 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI ĐIỆN ÁP CAO (CẤP 500 kV)

Phương trình cân bằng công suất toàn nhà máy :

1.6 NHẬN XÉT CHUNG

Theo nhiệm vụ thiết kế :

Công suất định mức của nhà máy : SNMđm = 1411,76 MVA

Tổng công suất định mức của hệ thống : SHTđm = 18000 MVA

Công suất dự trữ quay của hệ thống : SdtqHT = 8%SHTđm = 0,08.18000 = = 1440 MV A

Như vậy nhà máy đóng vai trò quan trọng trong hệ thống Phụ tải nhà máyphân bố không đều giữa 3 cấp điện áp nhưng phân bố tương đối đều giữa điện

áp cao và điện áp trung

H×nh 1 – 4

SC(t)(MVA)

Công suất cực đại của nhà máy phát cho hệ thống là S500max = 564,52 MVAnhỏ hơn công suất dự trữ quay hệ thống SdtqHT = 1440 MVA

Công suất cực đại của phụ tải điện áp trung (220 kV) là 750 MVA, chiếm

53,13% công suất toàn nhà máy Vì vậy việc cung cấp điện chophụ tải này rất quan trọng

Từ các kết quả trên ta có đồ thị phụ tải tổng hợp của nhà máy trên hình 1 –

6 :

Lê Khắc Hưng Lớp HTĐ 1 – K43 11

St(MVA)

)

1411,76

1270,59

H×nh 6

1-CHƯƠNG II

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NỐI ĐIỆN CHÍNH

Việc lựa chọn đồ nối điện chính là một khâu rất quan trọng trong quá trìnhthiết kế nhà máy điện Sơ đồ nối điện chính phải thoã mãn được các yêu cầu :làm việc tin cậy, cấu tạo đơn giản vận hành linh hoạt, kinh tế và an toàn chongười

Tính đảm bảo làm việc tin cậy của sơ đồ phụ thuộc vào vai trò quan trọngcủa hộ tiêu thụ điện Trong nhiêm vụ thiết kế phần lớn các hộ tiêu thụ thuộc loại

I nên phải được cung cấp bằng 2 đường dây từ 2 nguồn, mỗi nguồn phải đủ côngsuất khi nguồn kia ngừng làm việc

Tính linh hoạt của sơ đồ thể hiện ở khả năng thích ứng với nhiều trạng tháivận hành khác nhau Do đó sơ đồ phải có nhiều thiết bị, điều này dẫn đến xácsuất sự cố tăng lên Vì vậy tùy từng trường hợp cụ thể mà chọn sơ có tính đảmbảo tin cậy và linh hoạt nhất định

Tính kinh tế của sơ đồ nối điện chính quyết định bởi hình thức thanh góp,

số lượng và chủng loại khí cụ dùng trong sơ đồ

Tính an toàn cho người thể hiện ở cách bố trí thiết bị trong sơ đồ

Theo nhiệm vụ thiết kế , nhà máy có 4 máy mỗi máy có công suất địnhmức là 300 MW , cung cấp cho phụ tải ở 3 cấp điện áp như sau :

- Phụ tải địa phương ( cấp 22 kV ) : S22max = 43,48 MVA

Do điện áp của phụ tải địa phương bằng 22 kV, trong khi đó điện áp định mức của máy phát điện bằng 20 kV nên để cung cấp điện cho phụ tải địaphương dùng máy biến áp 20/22 (kV) Và vì vậy nhà máy không cần dùng thanhgóp điện áp máy phát và các máy phát điện được nối theo sơ đồ bộ với các máybiến áp Để tăng độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải địa phương, dùng hai máybiến áp 20/22 kV nối với đầu cực hai bộ máy phát điện – máy biến áp, khi mộtmáy ngừng làm việc máy còn lại với khả năng quá tải sẽ cung cấp cho toàn bộphụ tải địa phương Trong các phương án nêu dưới đây, phụ tải địa phương phụtải địa phương đều được cung cấp theo phương thức như vậy.

2.1 PHƯƠNG ÁN I (HÌNH 2 – 1 )

Do phụ tải cực tiểu cao và trung áp đều lớn hơn công suất một máy biến ápnên mỗi thanh góp cao và trung áp được nối lên với một bộ máy phát điện – máybiến áp hai dây quấn (G3 – T3 và G4 – T4) Để cung cấp thêm cho phụ tải ở thanhgóp này cũng như để liên lạc giữa ba cấp điện áp phụ tải, dùng hai bộ máy phátđiện máy biến áp tự ngẫu (G1 – T1 và G2 – T2) Hai máy biến áp 20/24 kV cungcấp điện cho phụ tải địa phương được nối với hai cực máy phát điện nối bộ vớimáy biến áp tự ngẫu.

Phương án này có ưu điểm là bố trí nguồn và tải cân đối nhưng phải dùngđến ba chủng loại máy biến áp

2.2 PHƯƠNG ÁN II (HÌNH 2 – 2)

500 kV

S220max= 750 MVA

S220min= 525 MVA

220 kVHT

20/24(kV)

S22max=43,48 MVA

S22min=30,43MVA

H×nh 2 - 1

S500max=564,52 MVAS500min= 511,86MVA

Để khắc phục nhược điểm của phương án I, chuyển bộ G4 – T4 từ thanh gópđiện áp cao (500 kV) sang thanh góp điện áp trung (220 kV) Như vậy ở phương

án này chỉ dùng hai chủng loại máy biến áp Tuy nhiên do phụ tải cực tiểu ởtrung áp lớn hơn tổng công suất của hai bộ nối lên thanh góp này nên taị nhữnggiờ phụ tải trung áp cực tiểu nếu hệ thống đòi hỏi hai bé G3 – T3 và G4 – T4 phảiphát công suất định mức thì hệ thống nhận được phần công suất thừa phải quahai lần máy biến áp : lần thứ nhất qua T3 , T4, lần thứ hai qua T1, T2 Truyền tảinhư vậy tổn thất trong cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu tăng lên nhưngtrong cuộn dây trung lại giảm xuống Ngoài ra phần công suất thừa trong thườnghợp nói trên cũng không lớn lắm

Sth = 2.(SGđm - Stdmax) – STmin = 2.(352,94 - 70,59) – 525 = 145,59 MVAPhương thức cung cấp điện cho phụ tải địa phương cũng được thực hiệnnhư phương án

S220min= 525 MVA

2.3 PHƯƠNG ÁN III (HÌNH 2 – 3)

Do dự trữ qay của hệ thống (SdtqHT = 1440 MVA) lớn hơn tổng công suấtcủa hai máy phát (2.SGđm = 2.352,94 = 705,88 MVA) nên dùng hai bé

2 máy phát điện – 1 máy biến áp tự ngẫu (G1, G2 – T1 và G3, G4 – T2)

Ưu điểm lớn nhất của phương án này là số lượng máy biến áp Ýt và chỉ có một chủng loại

Tuy nhiên phương án này có một số nhược điểm lớn sau :

+ Khi một máy biến áp tự ngẫu ngừng làm việc phải ngừng luôn hai máyphát điện, hệ thống mất đến 600 MW Tuy lượng công sất này còn nhỏ hơn dựtrữ quay của hệ thống nhưng cũng có thể làm cho hệ thống mất ổn định

220 kV

S500max= 564,52 MVA

S500min= 511,86 MVA

S220max=750 MVA

S220min= 525 MVA

S22min= 30,43 MVA

H×nh 2 - 3

+ Khi đó mạch hạ áp của mỗi máy biến áp tự ngẫu có đến 6 mạch điện ápmáy phát : 2 mạch máy phát điện, 1 mạch máy biến áp tự ngẫu, 2 mạch tự dùng,

1 mạch cho máy biến áp của phụ tải địa phương Do đó ở đây cần dùng thanhgóp điện áp máy phát làm cho sơ đồ phức tạp

+ Không thực hiện được đóng máy phát điện vào lưới bằng phương pháp

tự đồng bộ Thật vậy theo quy định khi đóng một máy phát điện vào lưới bằngphương pháp tự đồng bộ, dòng quá độ khi đóng máy không được quá 3,5 lầndòng điện định mức của máy phát điện tức là không được vượt quá3,5.IGđm = 3,5 kA Trong khi đó riêng máy phát nốilên thanh góp đang làm việc cho dòng quá độ bằng :

kATức là lớn hơn 3,5.IGđm = 35,66 kA Nếu kể đến cả dòng quá độ do hai máyphát điện của bộ bên cạnh và hệ thống cung cấp thì dòng quá độ còn lớn hơnnữa

+ Do tổng công suất của 2 máy phát điện khá lớn (600 MW) nên công suấtcủa các máy biến áp tự ngẫu phải bằng khoảng 1500 MVA Những máy biến áp

có công suất cực lớn như vậy chỉ có những nước có nền công nghiệp phát triểnmới có thể chế tạo được và khi đó cũng phải chế tạo máy biến áp dưới dạng mộtpha

Do những nhược điểm lớn đó, ta loại bỏ phương án III, giữ lại hai phương

án I và II để so sánh kinh tế – kỹ thuật

CHƯƠNG III CHỌN MÁY BIẾN ÁP – TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

3.1 CHỌN MÁY BIẾN ÁP – PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT CHO MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị rất quan trọng và vốn đầu tư máy biến áp cũngchiếm một phần rất lớn trong tổng vốn đầu tư của nhà máy điện Mặc dù hiệusuất của máy biến áp tương đối cao nhưng tổn thất điện năng hàng năm trongmáy biến áp rất lớn Do đó khi thiết kế nhà máy điện, ta mong muốn công suấtmáy biến áp nhỏ (để giảm tổn thất điện năng ) nhưng vẫn phải đảm bảo an toàncung cấp điện cho hộ tiêu điện trong các tình huống vận hành Công suất địnhmức của máy biến áp phải tương ứng với một nhiệt độ môi trường nhất định donhà chế tạo qui định Vì vậy khi nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt máy biến ápkhác với nhiệt độ đó thì công suất định mức của máy biến áp lại khác Trongthiết kế này, giả thiết các máy biến áp được chọn phù hợp với nhiệt độ môitrường tại nơi lắp đặt nên không cần hiệu chỉnh công suất của chúng.

Trong hai phương án nối điện chính giữ lại ở chương II, các máy biến ápđều được nối bộ với máy phát điện

3.1.1 PHƯƠNG ÁN I

1 Chọn máy biến áp

- Máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 được chọn theo điều kiện :

ST1,T2đm  SGđmTrong đó  là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu :

(MVA)

Uđm(kV)

(kW)

PN(kW)

Giá

(10 3 USD)

UCđmkV

UHđmkV

P0kW

PN

Giá

103USDD

(MVA)

UCđm(kV)

UHđm(kV)

P0(kW)

PN

Giá(103USD)D

2 Phân bố phụ tải cho máy biến áp

Để thuận tiện cho vận hành, các bộ máy phát điện – máy biến áp hai dây quấn G3 – T3 và G4 – T4 cho mang tải với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm

Do đó công suất tải mỗi máy T3 và T4 là :

ST3 = ST4 = STđm - Stdmax = 352,94 - 70,59 = 335,29 MVA

Đồ thị phụ tải của máy biến áp T3 và T4 cho trên hình 3 – 1:

Phân bố công suất cho các phía của máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 :

- Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy:

335,29

H×nh 3 – 1

t (h)

Từ bảng 3 – 4 ta thấy bình thường máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế

độ tải từ hạ áp lên cao áp và trung áp Trong chế độ này, cuộn hạ áp có tải lớnnhất ta chỉ cần kiểm tra quá tải ở cuộn hạ áp

Theo bảng 3 – 4, ta có :

SH-T1,T2max = 313,56 MVASH-T1,T2đm = .ST1,T2đm = 0,539.801 = 431,74 MVANhận thấy SH-T1,T2max  SH-T1,T2đm nên T1 và T2 không bị quá tải trong chế độbình thường

3 Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố

Sự cố nặng nề nhất xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại S220max = 750 MVAtương ứng với thời điểm đó ta có :

S500 = 547,69 MVA S22 = 43,48 MVA

Đối với máy biến áp hai dây quấn T3 và T4 ta không cần kiểm tra quá tải vìcông suất định mức của nó chọn theo công suất định mức của máy biến áp(ST3,T4đm  STđm ) Vì vậy việc kiểm tra quá tải chỉ xét với máy biến áp tự ngẫu T1

và T2

Ta xét các tình huống sự cố sau :

a Sự cố máy biến áp hai dây quấn T 3

Khi đó các máy biến áp T1 và T2 phải cung cấp công suất cho phụ tải trung

áp cực đại

Công suất tải sang phía trung áp ở mỗi máy :

ST-T1 = ST-T2 = S500max = 750 = 375 MVATrong lúc sự cố các máy phát được điều chỉnh để phát hết công suất địnhmức nên công suất cuộn hạ của mỗi máy lúc này bằng :

SH-T1 = SH-T2 = (2.SGđm – S22 - Stdmax) = = (2.352,94 – 43,48 - 70,59) = 313,55 MVA

Công suất tải qua phía cao áp của mỗi má T1 và T2 :

SC-T1 = SC-T2 = ST-T1 – SH-T1 = ST-T2 – SH-T2 =375 – 313,55 = 61,45 MVANhư vậy khi T3 bị sự cố, để đảm bảo phụ tải trung áp lớn nhất phải có mộtlượng công suất truyền từ phía cao áp sang phía trung áp qua T1, T2, lượng côngsuất đó bằng 2.61,45 = 122,9 MVA Do đó lượng công suất nhà máy cấp cho hệthống còn thiếu :

SC-Thiếu = S500 – ST4 + (SC-T1 + SC-T2) = 547,69 – 335,29 + 2.61,45 = 335,29 MVA

Lượng công suất thiếu hụt này nhỏ hơn dự trữ qua của hệ thống :

Sdtq HT =1440 MVATrong chế độ sự cố này máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 làm việc theo chế độtải từ hạ áp và cao áp sang trung áp :

- Tải từ hạ áp lên trung áp :

Nhận thấy Sch  Schđm nên cuộn chung không bị quá tải Do đó các máy biến

áp T1 và T2 không bị quá tải trong trường hợp sự cố này

Trong trường hợp này, máy phát G4 ngừng làm việc Từ đồ thị phụ tải tổnghợp ta thấy bình thường phụ tải trung áp cực đại vào lúc các máy phát của nhàmáy phát hết công suất định mức Sự cố đang xét ở thời điểm phụ tải trung ápcực đại và các máy phát G1 và G2 phát hết công suất định mức Vì vậy chế độlàm việc của T1 và T2 trong tình huống sự cố này không thay đổi so với chế độ

làm việc bình thường kể cả chiều truyền công suất và lượng công suất truyền tảiqua các phía Do đó vậy các máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 không bị quá tải như

đã xét ở trên mục 2

Lượng công suất phát lên hệ thống còn thiếu :

SC-Thiếu =S500 – (SC-T1 + SC-T2) = 547,69 – (2.106,2) = 335,29 MVA.Lượng công suất này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống, SdtqHT = 1440MVA

Trường hợp sự cố này, máy phát G1 ngừng làm việc, máy phát G2 phátcông suất định mức

Công suất tải qua phía trung áp của B2 là :

ST-T2 = S\220max – ST3 = 750 – 335,29 = 414,71 MVA

Công suất từ hạ áp đưa lên T2 là :

SH-T2 = SGđm - Stdmax – S22 = 352,94 - 70,59 – 43,48 = 291,81 MVANhận thấy ST-T2  SH-T2 nên để đảm bảo cho phụ tải trung áp cực đại, phảitải từ thanh góp cao áp sang thanh góp trung áp (220 kV) một lượng công suất là:

Nhận thấy Sch = 401,53 MVA  Schđm = 431,78 MVA nên cuộn chungkhông bị quá tải tức là máy biến áp T2 không bị quá tải trong trường hợp sự cốnày.

Lượng công suất của nhà máy phát lên hệ thống còn thiếu là :

SC-Thiếu = SC – (Sc-T4 – SC-T2) = 547,69 – (335,29 – 122,9) = 335,29 MVALượng công suất này nhỏ hơn dự trữ quay của hệ thống, SdtqHT = 1440 MVANhư vậy các máy biến áp đã chọn đều thoả mãn trong các trường hợp sự cố

2 Phân bố phụ tải cho máy biến áp

Để thuận tiện cho vận hành , các bộ máy phát điên – máy biến áp hai dâyquấn G3 – T3 và G4 – T4 cho mang tải với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt cả năm

Do đó công suất tải mỗi máy T3 và T4 là :

ST3 = ST4 = SGđm - Stdmax = 352,94 - 70,59 = 335,29 MVA

Đồ thị phụ tải của máy biến áp T3 và T4 cho trên hình 3 – 2:

Phân bè phụ tải cho các phía của máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 :

- Phụ tải truyền lên phía cao áp của mỗi máy:

ST3=ST4(MVA)

335,29

H×nh 3 – 2

t (h)

tai thời điểm t, lấy giá trị tyệt đối trong bảng 3 – 5

Do đó : Sntmax = max{ [SH-T1,T2(t) +ST-T1,T2(t)]}

= 0,539.(246,94 +35,29) = 152,14 MVA

Mà Sntđm =  ST1,T2đm = 0,539.801 = 431,74 MVA

Như vậy Sntmax Sntđm nên T1 và T2 không bị quá tải

- Trong khoảng thời gian 8 h  12 h, T1 và T2 làm viêc theo chế độ tải từ hạlên trung và cao áp Trong chế độ này cuộn hạ có tải lớn nhất và ta có:

SH = 313,56 MVA  SHđm = 431,74 MVA

Vì vậy T1 và T2 không bị quá tải

3 Kiểm tra các máy biến áp khi sự cố

Sự cố nặng nề nhất xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại S220max =750 MVAtương ứng với thời điểm đó ta có :

S500 = 547,69 MVA S22 = 43,48 MVA

Đối với máy biến áp hai dây quấn T3 và T4 ta không cần kiểm tra quá tải vì công suất định mức của nó chọn theo công suất định mức của máy phát điện(ST3,T4đm  SGđm ) Vì vậy việc kiểm tra quá tải chỉ xét với máy biến áp tự ngẫu T1

và T2

Ta xét các tình huống sự cố sau :

Khi đó các máy phát G1 và G2 phát công suất định mức, công suất truyềntải qua các phía của máy biến áp tự ngẫu được xác định như sau :

Công suất tải sang phía trung áp ở mỗi máy :

SC-T1 = SC-T2 = SH-T1 – ST-T1 = SH-T2 – ST-T2 = 313,55 – 207,36 =

= 106,19 MVA

Như vậy khi T3 bị sự cố , máy biến áp tự ngẫu làm việc theo chế độ tải từ

hạ lên cao và trung áp Trong chế độ này cuộn hạ có tải lớn nhất :

SH-T1 = SH-T2 = 313,55 MVA  SH-T1đm = SH-T2đm = 431,74 MVA

Do đó T1 và T2 không bị quá tải

Lượng công suất nhà máy cấp cho hệ thống còn thiếu :

SC-Thiếu = S500– (SC-T1 + SC-T2) = 547,69 – (2.106,19) = 335,31 MVALượng công suất thiếu hụt này nhỏ hơn dự trữ qua của hệ thống :

Sdtq HT =1440 MVA

Trường hợp sự cố này, máy phát G1 ngừng làm việc, ta kiểm tra quá tảimáy biến áp T2 còn T3 và T4 vẫn mang tải bình thường

Công suất tải qua phía trung áp của T2 là :

ST-T2 = S220max – (ST3 + ST4) = 750 – 2.335,29 = 79,42 MVA

Công suất từ hạ áp đưa lên B2 là :

SH-T2 = SGđm - Stdmax – S22 = 352,94 - 70,59 –43,48 = 291,81 MVACông suất tải qua phía cao áp của T2 :

SC-T2 = SH-T2 – ST-T2 = 291,81 – 79,42 = 212,39 MVA

Như vậy khi sự cố một máy biến áp tự ngẫu thì máy biến áp còn lại làmviệc theo chế độ tải từ hạ sang trung và cao áp Khi đó cuộn hạ có tải lớn nhất

SH-T2 =291,81 MVA < SH-T2đm = 431,74 MVA

Do đó máy biến áp T2 không bị quá tải

Lượng công suất của nhà máy phát lên hệ thống còn thiếu là :

Khi vận hành nhà máy điện, luôn có tổn thất công suất trong các thiết bị và

do đó gây ra tổn thất điện năng Tổn thất điện năng trong nhà máy điện ảnhhưởng đến hiệu quả kinh tế của nó Vì vậy việc tính toán tổn thất điện năng làmột vấn đề không thể thiếu để đánh giá các phương án về mặt kinh tế và kỹthuật

Trong nhà máy điện, tổn thất điện năng chủ yếu gây nên bởi các máy biến

áp Tổn thất điện năng trong máy biến áp gồm hai thành phần :

+ Tổn thất sắt không phụ thuộc phụ tải và bằng tổn thất không tải của máybiến áp (P0)

+ Tổn thất đồng phụ thuộc vào phụ tải, khi phụ tải bằng công suất địnhmức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngăn mạch ( PN)

3.2.1 PHƯƠNG ÁN I

1 Tổn thất hàng năm của máy biến áp T 3 :

Tổn thất hàng năm của máy biến áp T3 được tính như sau :

A = P0.T + PN 365 (3 – 2)

Trong đó :

T : Thời gian làm việc của máy biến áp trong năm , T = 8760 h

Si : Phụ tải của máy biến áp trong khoảng thời gian ti

Máy biến áp T3 có : P0 = 280 kW , PN = 880 MW , SBđm = 400

Vậy tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T3 là :

AT3 = 0,28.8760 + 0,88 365 = 7869,14 MWh

Máy biến áp T4 có : P0 = 320 kW , PN = 800 MW , SBđm = 400 MVA ,

Si = 335,29 MVA = constVậy tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp T4 là :

AT4 = 0,32.8760 + 0,8 365 = 7727,17 MWh

Để tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu ta coi máy biến

áp tự ngẫu như máy biến áp ba dây quấn : cuộn nối tiếp, cuộn chung và cuộn hạcủa máy biến áp tự ngẫu tương ứng với cuộn cao, trung và hạ của máy biến áp

T1 và T2 là tổ hợp của ba máy biến áp tự ngẫu một pha

Tổn thất điện năng hàng năm của mỗi máy T1 và T2 là :

Trong đó :

PNC , PNT , PNH là của máy biến áp tự ngẫu một pha

SiC ,SiT SiH : Công suất truyền tải phía cao áp, trung áp và hạ áp củamỗi tổ hợp ba máy biến áp tự ngẫu một pha ở khoảng thời gian ti

STđm : Công suất định mức của máy biến áp một pha.

Do đó :

AT1 =AT2 = 3.0,13.8760 + [0,253(88,292.16 + 106,22.4 + 114,622.4) + 0,167(94,862.16 + 207,362.4 + 132,362.4) + 0,16(183,152.16 313,562.4 + 246,982.4)]

= 3943,03 MWhTổn thất điện hàng năm của phương án I là :

A = AT1 + AT2 + AT3 + AT4

1 Tổn thất hàng năm của máy biến áp T 3 và T 4 :

Tổn thất hàng năm của máy biến áp T3 và T4 được tính theo công thức 3 – 2 :

A = P0.T + PN 365 (3 – 2)

Trong đó :

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

Si : Phụ tải của máy biến áp trong khoảng thời gian ti

Máy biến áp T3 và T4 có :

P0 = 280 kW , PN = 880 MW , STđm = 400 MVA,

Si = 335,29 MVA = constVậy tổn thất điện năng hàng năm của mỗi máy biến áp T3 và T4 là :

AT3 = AT4 = 0,28.8760 + 0,88 365 = 7869,14 MWh

2 Tổn thất hàng năm của máy biến áp tự ngẫu T 1 và T 2 :

Thông số của máy biến áp T1 và T2 ở bảng 3 – 1

PNC , PNT , PNH được tính như phương án I :

PNC = 0,253 MW , PNT = 0,167 MW , PNH = 0,16 MW

Máy biến áp tự ngẫu một pha kiểu AOTДЦTH – 267 có :

STđm =267 MVA , PN C-T = 420 kW , PN C–H = 120 kW , PN T-H = 95 kW T1 và T2 là tổ hợp của ba máy biến áp tự ngẫu một pha

Tổn thất điện năng hàng năm của mỗi máy T1 và T2 là :

Trong đó :

PNC , PNT , PNH là của máy biến áp tự ngẫu một pha

SiC ,SiT SiH : Công suất truyền tải phía cao, trung và hạ áp của mỗi tổhợp ba máy biến áp tự ngẫu một pha ở khoảng thời gian ti

STđm : Công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu một pha

Do đó :

AT1=AT2 = 3.0,13.8760 + [0,253(255,932.16 + 273,852.4 +282,262.4) + 0,167(72,792.16 + 39,712.4 + 35,292.4) + 0,16(183,142.16 + 313,562.4 + 246,982.4)]

= 4620,54 MWhTổn thất điện hàng năm của phương án II là :

A = AT1 + AT2 + AT3 + AT4 = 2.4620,54 + 2.7869,17 = 24979,42 MWh

Tính phần trăm tổn thất điện năng :

A% = 100

Theo tính toán ở phương án I : A =772071,2 MVA

Vậy A% = = 0,324 %Kết quả này phù hợp với thực tế

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Ngắn mạch là một loại sự cố nguy hiểm, gây ra nhiều hậu quả xấu cho hệthống điện nói chung và nhà máy điện nói riêng Trong thời gian xảy ra ngắnmạch, kể từ thời điểm xuất hiện ngắn mạch cho tới khi cắt được phần tử hư hỏng

ra khỏi mạch điện, xảy ra một quá trình quá độ phức tạp, gây ra các lực độngđiện và phát nhiệt mạnh Vì vậy khi thiết kế nhà máy điện, cần chọn các thiết bịđiện có khả năng chịu được các lực động điện và phát nhiệt trong giới hạn chophép khi có sự cố ngắn mạch Mục đích của tính toán ngắn mạch là để chọn khí

cụ điện và dây dẫn của nhà máy theo các điều kiện đảm bảo ổn định động và ổnđinh nhiệt khi ngắn mạch

Khi tính toán ngắn mạch cần xác định các đại lượng sau :

I” : Giá trị ban đầu của thành phần ngắn mạch chu kỳ, tức giá trị banđầu của dòng điện ngắn mạch siêu quá độ

ixk : Dòng điện ngắn mạch xung kích, để kiểm tra tác dụng lực củadòng điện lên các trang thiết bị điện lúc sự cố

Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện và dây dẫn là dòngngắn mạch 3 pha

Trong đồ án này, để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phương phápgần đúng với khái niệm điện áp định mức trung bình và chọn điện áp cơ bảnbằng điện áp định mức trung bình ở mỗi cấp điện áp (Ucb = Utb)

Ta chọn công suất cơ bản : Scb = 1000 MVA

Ta thấy hệ thống có công suất lớn so với công suất nhà máy (

= 12,75 > 10 ) Vì vậy các tính toán ngắn mạch, ta coi hệ thống

là vô cùng lớn nhưng để tăng độ chính xác khi tính ngắn mạch ta coi hệ thốngnhư một máy phát đẳng trị và cần để riêng thành một biến đổi

Ta tiến hành tính toán ngắn mạch cho từng phương án

N3N4

T3T2

T1T4

G3G2

G1G4

H×nh 4 –

1

Đối với mạch tự dùng, điểm ngắn mạch tính toán là N4, nguồn cung cấp làtoàn bộ các máy phát và hệ thống Trong tính toán có thể lấy Các điểm ngắn mạch tính toán như trên hình 4 – 1

2 Điện kháng của đường dây 500 kV

Đường dây kép 500 kV tải công suất lớn nhất bằng :

Dòng điện cho phép của dây AC – 240 là 700 A

Dòng điện cho phép tổng của đường dây :

Thông số của đường dây :

- Điện trở đơn vị đơn vị :

Với atb : Giá trị trung bình khoảng cách giưã các sơi dây, docác sợi dây phân pha nằm trên các đỉnh của hình vuông nênatb = a = 400 mm

r : Bán kính thực của dây dẫn , dây AC – 240 có

r = 12,1 mm

Do đó :

Từ đó ta tính được :

/kmGiả thiết đường dây không bù nối tiếp Để đơn giản trong khi tính toánngắn mạch ta bá qua điện dung và điện trở của đường dây, chỉ kể đến điệnkháng

Do đường dây có chiều dài 200 km nên đường dây được thay thế bằng mộttổng trở tập trung (ở đây là điện kháng)

Vậy điện kháng của đường dây :

3 Điện kháng của máy phát :

= 0,203

4 Điện kháng của các máy biến áp :

Máy biến áp 2 dây quấn T3 có :

tự ngẫu một pha Vì vậy máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 có :

UNC-T% = 8,5 , UNC-H% = 23 , UNT-H% = 12,5

Ta có :

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

= 0,5.( 8,5 + 23 – 12,5 ) = 9,5UNT% = 0,5( UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%)

= 0,5.( 8,5 +12,5 –23 ) =-1 UNH% = 0,5( UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%)

= 0,5.( 23 + 12,5 – 8,5 ) = 13,5

Từ đó tính được điện kháng tương đối của mỗi máy biến áp tự ngẫu như sau :

X3 = X6 = XH-T1 = XH-T2 = 0,169X4 = X7 = X9 = X11 = XG = 0,575

H×nh 4 - 2

H×nh 4 - 3

H×nh 4 – 5

Biến đổi tiếp ta được sơ đồ như hình 4 – 6 :

- Điện kháng tính toán từ phía hệ thống đến điểm ngắn mạch N1 :

Tra đường cong tính toán ta được :

;

;Trong hệ đơn vị có tên ta có :

kA kA

- Điện kháng tính toán từ phía nhà máy đến điểm ngắn mạch N1 :

Tra đường cong tính toán ta được :

;

Trong hệ đơn vị có tên ta có :

kA

G1,G2,G3,G4

HT

H×nh 4 – 6